JP2012173224A - 残響フィルタ、アクティブソーナー装置、残響除去方法及び残響除去プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 反射波から残響を高精度に除去できる残響フィルタ等を提供する。
【解決手段】 残響フィルタ１０は、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越えたか否かを検出する反射波検出手段１０１と、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越えたことを反射波検出手段１０１が検出した場合に、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越え続ける継続時間Ｔを計測する継続時間計測手段１０２と、継続時間計測手段１０２で計測された継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えたか否かを検出し、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えた反射波を残響であると判定し、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えない反射波を目標エコーであると判定する目標エコー判定手段１０３と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、反射波に含まれる残響を除去する残響フィルタ、残響除去方法、残響除去プログラム等に関する。

アクティブソーナー装置とは、送波器より水中目標物に対して音波を放射し、目標物からの反射音（エコー）が受波器に到達するまでの時間、到来方位及びドップラ周波数を測定することにより、目標物の位置及び速力を算出する装置である。アクティブソーナー装置に用いられる送信信号の形態として、主にＣＷ（Continuous Wave）とＬＦＭ（Linear Frequency Modulated pulse）とがある。ＣＷは、ドップラ分解能に優れ、フーリエ変換により、容易に周波数を取り出すことができるが、残響に弱いという特徴を持つ。ＬＦＭとレプリカ相関処理とによる方式では、単位周波数当たりのパワーが小さいため、耐残響性に優れるが、ＣＷに比べてドップラ分解能に劣るという特徴を持つ。

図８は、特許文献１に記載のアクティブソーナー装置を示すブロック図である。図９は、レプリカ相関によるエコー信号検出の原理を示すグラフである。以下、これらの図面に基づき説明する。

この種のアクティブソーナー装置１ａは、送信信号を生成して出力する送信信号生成部２と、送信信号増幅部３で増幅された送信信号を音波にして送波する送波部４と、目標で反射した目標エコー及びその他の雑音を含む音波を受信信号として出力する受波部５と、受信信号増幅部６、帯域濾波部７、Ａ／Ｄ変換部８により増幅、濾波及びＡ／Ｄ変換された受信信号を処理する信号処理部１２とを備えている。また、アクティブソーナー装置１ａは、受信信号からエコー信号を検出する検出部１３と、検出部１３から出力されたデータを画面等に表示する表示部１４と、を更に備えている。

ＬＦＭ信号を用いたときの受信信号は、単にフーリエ変換しても、ＣＷ信号に比較して各周波数のレベルが低く、取り出しにくい。そこで、信号処理部１２は、送信信号と同等のレプリカ信号を生成し、このレプリカ信号を用いていわゆるレプリカ相関処理を行ってエコー信号を取り出している。レプリカ相関は、受信信号に対して時間をずらしながら受信信号と標本となる信号（レプリカ信号）との相関度を計算する信号処理方式であり、相互相関とも言われる。信号処理部１２は、送信信号をレプリカ信号として、受信信号との相関度を計算している。

図９に、レプリカ相関によるエコー信号の検出の概念図を示す。同図に示すように、受信信号Ｇに対して時間をずらしながらレプリカ信号Ｒとの相関を求めることにより、波形が最も類似した時刻で相関度のピークｐを出現させる。そして、この最も相関の高いときに、エコーが到達した時刻ｔｅ’としている。

以上のような信号処理を行う信号処理部１２は、具体的には、図８に示すように、受信信号のフーリエ変換手段１２１と、送信信号生成部２から送られる送信信号データに基づいてレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成手段１２２と、レプリカ信号のフーリエ変換手段１２３と、受信信号及びレプリカ信号のフーリエ変換後の片方の複素共役を乗算する乗算手段１２４と、乗算手段１２４による積を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段１２５とを備えている。

信号処理部１２は、受信信号とレプリカ信号とを、時刻をずらしながら乗算手段１２４で積を求めていき、これを逆フーリエ変換手段１２５で逆フーリエ変換することにより、図９に示したようなレプリカ相関を得ている。図９に示すように、レプリカ信号Ｒと受信信号Ｇとの相互相関からエコー信号Ｅを検出している。

また、特許文献２、３には、次のようなアクティブソーナー装置が開示されている。

特許文献２のアクティブソーナー装置は、送波器と、送波器から送波された音波の反射波を受波信号として受波する受波器と、地図上の位置における海底の深度を表す海底深度データと海底の障害物の位置を表す障害物データとを基に、反射が起こりやすい地形が存在する海域を検出除去海域として抽出する検出除去海域抽出部と、受波信号のレベルを算出する信号処理部と、受波信号のうち信号処理部にて算出されたレベルがあらかじめ設定されている閾値を越えている受波信号を、エコー信号として検出する信号検出部と、信号検出部にて検出されたエコー信号のうち検出除去海域抽出部にて抽出された検出除去海域にて反射したエコー信号を、残響として除去する検出除去判定部と、を備える。

特許文献３のアクティブソーナー装置は、送波器と、前記送波器から送波された音波の反射波を受波信号として受波する受波器と、を有してなるアクティブソーナー装置であって、地図上に作図された、前記音波の反射が起きやすい地形が海底に存在する海域を、検出除去海域として設定する作図処理部と、前記受波器で受波された受波信号からエコー信号を検出し、検出したエコー信号のうち、前記検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する残響除去部と、を有することを特徴とする。

特開２００８−２１６００５号公報（図１３、図１４等） 特開２００９−０６８９８９号公報（要約等） 特開２００９−１５０８２４号公報（要約等）

前述したように、ＣＷは本質的に残響に弱い。一方、ＬＦＭは、ＣＷに比べて耐残響性に優れるものの、更なる耐残響性が望まれている。例えば、ＬＦＭ信号を用いたアクティブソーナー装置では、ＬＦＭがＣＷに比べてドップラ分解能に劣るため、移動目標物からのエコーと、海底、海山、沈船などの反射波（残響）との分離が困難である。これが、ＬＦＭを使用した場合の誤警報の要因となる。

そこで、本発明の目的は、反射波から残響を高精度に除去できる残響フィルタ等を提供することにある。

本発明に係る残響フィルタは、
反射波のレベルがレベル閾値を越えたか否かを検出する反射波検出手段と、
前記反射波のレベルが前記レベル閾値を越えたことを前記反射波検出手段が検出した場合に、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続ける継続時間を計測する継続時間計測手段と、
この継続時間計測手段で計測された前記継続時間が継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えたときに当該反射波を残響であると判定し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を目標エコーであると判定する目標エコー判定手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明に係るアクティブソーナー装置は、
送信信号を生成して出力する送信信号生成部と、
この送信信号生成部から出力された前記送信信号を音波として送波する送波部と、
この送波部から送波された前記音波が目標で反射して生じた目標エコーを含む反射波を受波し、これを受信信号として出力する受波部と、
前記受波部から出力された前記受信信号に基づいて前記反射波のレベルを算出し、この反射波のレベルを出力する信号処理部と、
この信号処理部から出力された前記反射波のレベルを入力する本発明に係る残響フィルタと、
を備えたことを特徴とする。

本発明に係る残響除去方法は、
反射波のレベルがレベル閾値を越えたか否かを検出し、
前記反射波のレベルが前記レベル閾値を越えたことを検出した場合に、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続ける継続時間を計測し、
前記継続時間が継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えたときに当該反射波を残響であると判定し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を目標エコーであると判定する、
ことを特徴とする。

本発明に係る残響除去プログラムは、
反射波のレベルがレベル閾値を越えたか否かを検出する反射波検出手段、
前記反射波のレベルが前記レベル閾値を越えたことを前記反射波検出手段が検出した場合に、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続ける継続時間を計測する継続時間計測手段、及び、
この継続時間計測手段で計測された前記継続時間が継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えたときに当該反射波を残響であると判定し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を目標エコーであると判定する目標エコー判定手段、
としてコンピュータを機能させるためのものである。

本発明によれば、反射波のレベルがレベル閾値を越え続ける継続時間に基づいて、反射波が残響であるか目標エコーであるかを判定することにより、反射波から残響を高精度に除去できる。

本発明に係る残響フィルタ及びアクティブソーナー装置の実施形態１を示すブロック図である。 図１の残響フィルタの各手段として機能するコンピュータの一例を示すブロック図である。 図１のアクティブソーナー装置の使用例を示す断面図である。 図３の使用例において受波部に到達した音波を示すグラフである。 図４における目標エコー及び海底反射波の相関度を示すグラフである。 図１の残響フィルタにおける動作の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る残響フィルタ及びアクティブソーナー装置の実施形態２を示すブロック図である。 特許文献１に記載のアクティブソーナー装置を示すブロック図である。 レプリカ相関によるエコー信号検出の原理を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。

図１は、本発明に係る残響フィルタ及びアクティブソーナー装置の実施形態１を示すブロック図である。図２は、図１の残響フィルタの各手段として機能するコンピュータの一例を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。

本実施形態１の残響フィルタ１０は、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越えたか否かを検出する反射波検出手段１０１と、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越えたことを反射波検出手段１０１が検出した場合に、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越え続ける継続時間Ｔを計測する継続時間計測手段１０２と、継続時間計測手段１０２で計測された継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えたか否かを検出し、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えたときにその反射波を残響であると判定し、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えなかったときにその反射波を目標エコーであると判定する目標エコー判定手段１０３と、を備えたことを特徴とする。

一例として、海中に音波を送波して、その反射波を受波した場合について説明する。この場合、残響は主に海底反射波となる。海底は目標に比べて極めて大きいので、海底反射波は目標エコーに比べて長時間に渡って受波される。そこで、残響フィルタ１０によれば、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越え続ける継続時間Ｔを計測し、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えればその反射波を残響であると判定し、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えなければその反射波を目標エコーであると判定することにより、反射波から残響を高精度に除去できる。特に、海面から海中へ又は海中から更に深い海中へ音波を送波した場合は、海底反射波が非常に多くなるので、この効果がより顕著になる。海中に音波を送波した場合に限らず、空中に音波を送波した場合も同様の効果が得られる。

また、空中に電波を送波した場合も、残響は主に地面反射波又は海面反射波になるので、残響フィルタ１０を用いることにより前述と同様の効果が得られる。空中から空中へ電波を送波した場合、特に空中から更に低い空中へ電波を送波した場合は、地面反射波又は海面反射波が非常に多くなるので、この効果がより顕著になる。したがって、残響フィルタ１０はレーダ装置への適用も可能である。

継続時間計測手段１０２は、継続時間Ｔを計測している最中に、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを一定時間以内下回ったとしても、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越え続けたとして継続時間Ｔを計測する、としてもよい。この場合は、雑音の影響でレベルＬが一時的に下がっても、その影響を排除できるので、耐雑音性を向上できる。

目標エコー判定手段１０３は、継続時間閾値Ｔthよりも短い第二継続時間閾値Ｔth2を設け、継続時間Ｔが第二継続時間閾値Ｔth2を越えたか否かを検出し、継続時間Ｔが第二継続時間閾値Ｔth2を越えなかったときにその反射波を雑音であると判定する、としてもよい。この場合は、雑音の影響でレベルＬが一時的に上がっても、その影響を排除できるので、耐雑音性を向上できる。

レベル閾値Ｌth、継続時間閾値Ｔth及び第二継続時間閾値Ｔth2の各値は、理論的又は実験的に予め定めてもよく、残響フィルタ１０の使用中に適宜変更してもよい。また、対象となる反射波は、どのような信号でもよく、例えばＬＦＭ信号でもＣＷ信号でもよい。

本実施形態１の残響除去方法は、残響フィルタ１０の動作を方法の発明として捉えたものであり、次のステップを含む。（１）反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越えたか否かを検出するステップ。（２）反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越えたことを検出した場合に、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越え続ける継続時間Ｔを計測するステップ。（３）継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えたか否かを検出し、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えたときにその反射波を残響であると判定し、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えなかったときにその反射波を目標エコーであると判定するステップ。

残響フィルタ１０の各手段を、図２に示すようなコンピュータ３５に機能させてもよい。本実施形態１の残響除去プログラムは、残響フィルタ１０の各手段をコンピュータ３５に機能させるためのものである。すなわち、本実施形態１の残響除去プログラムは、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越えたか否かを検出する反射波検出手段１０１、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越えたことを反射波検出手段１０１が検出した場合に、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越え続ける継続時間Ｔを計測する継続時間計測手段１０２、及び、継続時間計測手段１０２で計測された継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えたか否かを検出し、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えたときにその反射波を残響であると判定し、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えなかったときにその反射波を目標エコーであると判定する目標エコー判定手段１０３、としてコンピュータ３５を機能させるためのものである。

図２に示すように、コンピュータ３５は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、入出力インタフェース３４等を備えた一般的なものでよい。ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２又はＲＯＭ３３から本残響除去プログラムを読み出し、解釈し、実行する。本残響除去プログラムは、非一時的な記録媒体（non-transitory storage medium）、例えば光ディスク、半導体メモリなどに記録されてもよい。その場合、本残響除去プログラムは、記録媒体からコンピュータ３５によって読み出され、実行される。

本実施形態１の残響除去方法及び残響除去プログラムは、前述した構成の他に残響フィルタ１０と同様に様々な構成を採り得る。本実施形態１の残響除去方法及び残響除去プログラムによれば、残響フィルタ１０と同様な作用及び効果を奏する。

本実施形態１のアクティブソーナー装置１は、送信信号２１を生成して出力する送信信号生成部２と、送信信号生成部２から出力された送信信号２１を音波２２として送波する送波部４と、送波部４から送波された音波２２が目標で反射して生じた目標エコー２３を含む反射波２４を受波し、これを受信信号２５として出力する受波部５と、受波部５から出力された受信信号２５に基づいて反射波のレベルＬを算出し、この反射波のレベルＬを出力する信号処理部１２と、信号処理部１２から出力された反射波のレベルＬを入力する残響フィルタ１０と、を備えたことを特徴とする。

送信信号２１は、ＣＷ信号でもよいが、ＬＦＭ信号としてもよい。すなわち、アクティブソーナー装置１は、次の特徴を有する。送信信号２１はＬＦＭ信号である。信号処理部１２は、送信信号生成部２から出力された送信信号２１をレプリカ信号２６とし、レプリカ信号２６と受波部５から出力された受信信号２５との相関度２７を計算し、この相関度２７を反射波のレベルＬとして出力する。

アクティブソーナー装置１には、送信信号増幅部３、受信信号増幅部６、帯域濾波部７、Ａ／Ｄ変換部８及び表示部１４が付設されている。残響フィルタ１０は、信号処理部１２から相関度２７を反射波のレベルＬとして入力し、目標エコー及び残響に関するデータを含む表示データ３６を表示部１４へ出力する。信号処理部１２は、フーリエ変換手段１２１、レプリカ信号生成手段１２２、フーリエ変換手段１２３、乗算手段１２４及び逆フーリエ変換手段１２５を備えている。

図３は、図１のアクティブソーナー装置の使用例を示す断面図である。図４は、図３の使用例において受波部に到達した音波を示すグラフである。以下、図１乃至図４に基づき説明する。

ここで、送波部４と受波部５とが、一定距離を置いて海面３０に浮遊しているとする。送波部４から音波２２が送波されると、受波部５では直接波２０と反射波２４とが受波される。直接波２０は、何にも当たることなく直接受波部５に到達した音波２２である。反射波２４は、何かに当たった後に受波部５に到達した音波２２であり、目標１１に当たった目標エコー２３と海底２９に当たった海底反射波２８とを含む。

図４に示すように、受波部５には、最初に直接波２０が到達する。直接波２０は、どこにも当たっていないことから減衰が少ないので、レベルが高い。その後、受波部５には、目標エコー２３が到達し、これに少し遅れて海底反射波２８が到達する。

図５は、図４における目標エコー及び海底反射波の相関度を示すグラフである。以下、図１乃至図５に基づき説明する。

残響フィルタ１０では、相関度２７がレベルＬに対応し、レベルＬがレベル閾値Ｌthを越え続けた時間を継続時間Ｔとして扱う。図５を見ると、目標エコー２３の継続時間Ｔ１と海底反射波２８の継続時間Ｔ２とに、明確な差があることが分かる。目標エコー２３の継続時間Ｔ１は、目標１１の大きさ（波面垂直方向への長さ）によって決まる。一方、海底反射波２８の継続時間Ｔ２は、距離の異なる複数地点からの反射波が連続的に受波部５に到達するため、かなり長くなる。そして、アクティブソーナー装置１の捜索対象の大きさは、海底２９に対して十分小さいため、目標エコー２３の継続時間Ｔ１と海底反射波２８と継続時間Ｔ２とに明確な差が生じる。

そこで、残響フィルタ１０は、目標エコー２３の継続時間Ｔ１と海底反射波２８の継続時間Ｔ２との違いを利用することにより、目標エコー２３と海底反射波２８とを精度良く分離することができる。つまり、レベルＬがレベル閾値Ｌthを超えた時間を計測し、その継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthよりも長いか短いかを判定することにより、継続時間Ｔによるフィルタリングを行う。図５に示す例では、Ｔ１≦Ｔthであるので、継続時間Ｔ１の反射波２４は目標エコー２３であり、Ｔ２＞Ｔthであるので、継続時間Ｔ２の反射波２４は海底反射波２８である。なお、Ｔ１≦ＴthかつＴ２＞Ｔthとしているが、Ｔ１＜ＴthかつＴ２≧Ｔthとしても実質的に同じである。

アクティブソーナー装置１によれば、残響フィルタ１０を用いることにより、海底反射波２８を精度良く除去できるので、誤警報を低減することができるとともに、目標エコー２３を容易に識別することができる。特に、送波部４が海面３０から海中へ又は海中から更に深い海中へ音波２２を送波する場合は、海底反射波２８が非常に多くなるので、この効果がより顕著になる。

図６は、本実施形態１の残響フィルタにおける動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１及び図６を中心に説明する。

まず、継続時間Ｔを「０」とし（ステップ２０１）、信号処理部１２から相関度２７をレベルＬとして入力し（ステップ２０２）、レベルＬとレベル閾値Ｌthとを比較する（ステップ２０３）。

ここで、Ｌ≦Ｌthであればステップ２０１へ戻り、Ｌ＞Ｌthであれば継続時間Ｔにサンプリング時間Δｔを加えて新たな継続時間Ｔとする（ステップ２０４）。続いて、信号処理部１２から相関度２７をレベルＬとして入力し（ステップ２０５）、レベルＬとレベル閾値Ｌthとを比較する（ステップ２０６）。Ｌ≦Ｌthであればステップ２０９へ進み、Ｌ＞Ｌthであれば継続時間Ｔと継続時間閾値Ｔthとを比較する（ステップ２０７）。

ここで、Ｔ≦Ｔthであればステップ２０４へ戻り、Ｔ＞Ｔthであればステップ２０８へ進む。ステップ２０８では、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えているので、継続時間Ｔに対応する反射波は残響であると判定する。一方、ステップ２０９では、継続時間Ｔが継続時間閾値Ｔthを越えていないので、継続時間Ｔに対応する反射波は目標エコーであると判定する。その後、処理を続けるのであればステップ２０１へ戻り、処理を終えるのであれば終了する（ステップ２１０）。

ステップ２０１〜２０３までが反射波検出手段１０１の動作に相当し、ステップ２０４〜２０６までが継続時間計測手段１０２の動作に相当し、ステップ２０７〜２１０までが目標エコー判定手段１０３の動作に相当する。

ステップ２０６において、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを一定時間以内下回ったとしても、反射波のレベルＬがレベル閾値Ｌthを越え続けたとして継続時間Ｔを計測する、としてもよい。このとき、予めｎ（自然数）を定めておき、一定時間をｎ×Δｔとしてもよい。つまり、ステップ２０６において、Ｌ≦Ｌthとなった回数をカウントし、その回数がｎ以下であればレベルＬがレベル閾値Ｌthを越え続けたとして継続時間Ｔを計測する。

ステップ２０７において、継続時間閾値Ｔthよりも短い第二継続時間閾値Ｔth2を設け、継続時間Ｔが第二継続時間閾値Ｔth2を越えたか否かを検出し、継続時間Ｔが第二継続時間閾値Ｔth2を越えなかったときにその反射波を雑音であると判定する、としてもよい。このとき、予めｎ（自然数）を定めておき、第二継続時間閾値Ｔth2をｎ×Δｔとしてもよい。つまり、ステップ２０７において、Ｔ＞Ｔthとなった回数をカウントし、その回数がｎを越えなければ反射波を雑音であると判定する。

図７は、本発明に係る残響フィルタ及びアクティブソーナー装置の実施形態２を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。

本実施形態２の残響フィルタ４０は、反射波が発生する地図上の位置データを入力する位置データ入力手段４０１と、位置データ入力手段４０１が入力した位置データに対応する地形データを入力する地形データ入力手段４０２と、地形データ入力手段４０２が入力した地形データに基づき、レベル閾値Ｌth及び継続時間閾値Ｔthの少なくとも一方を変更する閾値変更手段４０３と、を更に備えたことを特徴とする。閾値変更手段４０３は、地形データ入力手段４０２が入力した地形データに基づき、レベル閾値Ｌth、継続時間閾値Ｔth及び第二継続時間閾値Ｔth2の少なくとも一つを変更する、としてもよい。残響フィルタ４０のその他の構成は、実施形態１の残響フィルタと同じである。

本実施形態２のアクティブソーナー装置１Ａは、実施形態１の残響フィルタを残響フィルタ４０に代えた点、及びは、位置データ取得部４１及び地形データ記憶部４２を更に備えた点を除き、実施形態１のアクティブソーナー装置と同じ構成である。

位置データ取得部４１は、例えばＧＰＳ装置やキーボードなどであり、送波部４や受波部５の地図上の位置に関するデータ（緯度及び経度など）を、自動的又は人為的に取得する。位置データ取得部４１は、位置データ入力手段４０１からの要求に応じて、現在の位置データを位置データ入力手段４０１へ出力する。

地形データ記憶部４２は、例えばＨＤＤなどの一般的な記憶装置であり、地図上の位置に対応する地形データ（深度分布など）を予め記憶している。地形データ記憶部４２は、地形データ入力手段４０２からの要求に応じて、位置データに対応する地形データを地形データ入力手段４０２へ出力する。

図３に示すような使用例について説明する。閾値変更手段４０３は、地形データ入力手段４０２が入力した地形データに基づき、例えば次のように各閾値を変更する。一般に、海底が深いほど、海底反射波が減衰して弱くなるので、レベル閾値Ｌthを下げて低レベルの目標エコーも検出できるようにする。一般に、海底の凹凸が多いほど、あらゆる方向から海底反射波が到来してその継続時間Ｔ２も長くなるので、継続時間閾値Ｔthを長くして、継続時間Ｔ１の長い目標エコーも検出できるようにする。

本実施形態２によれば、地形に応じて各閾値を変更することにより、反射波から残響を更に高精度に除去できる。本実施形態２その他の作用及び効果は、実施形態１と同様である。

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。

上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。

［付記１］反射波のレベルがレベル閾値を越えたか否かを検出する反射波検出手段と、
前記反射波のレベルが前記レベル閾値を越えたことを前記反射波検出手段が検出した場合に、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続ける継続時間を計測する継続時間計測手段と、
この継続時間計測手段で計測された前記継続時間が継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えたときに当該反射波を残響であると判定し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を目標エコーであると判定する目標エコー判定手段と、
を備えたことを特徴とする残響フィルタ。

［付記２］付記１記載の残響フィルタであって、
前記反射波が発生する地図上の位置データを入力する位置データ入力手段と、
位置データ入力手段が入力した前記位置データに対応する地形データを入力する地形データ入力手段と、
地形データ入力手段が入力した前記地形データに基づき、前記レベル閾値及び前記継続時間閾値の少なくとも一方を変更する閾値変更手段と、
を更に備えたことを特徴とする残響フィルタ。

［付記３］付記１又は２記載の残響フィルタであって、
前記継続時間計測手段は、
前記継続時間を計測している最中に、前記反射波のレベルが前記レベル閾値を一定時間以内下回ったとしても、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続けたとして当該継続時間を計測する、
ことを特徴とする残響フィルタ。

［付記４］付記１乃至３のいずれか一つに記載の残響フィルタであって、
目標エコー判定手段は、前記継続時間閾値よりも短い第二継続時間閾値を設け、前記継続時間が前記第二継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記第二継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を雑音であると判定する、
ことを特徴とする残響フィルタ。

［付記５］付記１乃至４のいずれか一つに記載の残響フィルタであって、
前記反射波が音波かつＬＦＭ信号である、
ことを特徴とする残響フィルタ。

［付記６］送信信号を生成して出力する送信信号生成部と、
この送信信号生成部から出力された前記送信信号を音波として送波する送波部と、
この送波部から送波された前記音波が目標で反射して生じた目標エコーを含む反射波を受波し、これを受信信号として出力する受波部と、
前記受波部から出力された前記受信信号に基づいて前記反射波のレベルを算出し、この反射波のレベルを出力する信号処理部と、
この信号処理部から出力された前記反射波のレベルを入力する付記１乃至４のいずれか一つに記載の残響フィルタと、
を備えたことを特徴とするアクティブソーナー装置。

［付記７］付記６記載のアクティブソーナー装置であって、
前記送信信号はＬＦＭ信号であり、
前記信号処理部は、前記送信信号生成部から出力された前記送信信号をレプリカ信号とし、このレプリカ信号と前記受波部から出力された前記受信信号との相関度を計算し、この相関度を前記反射波のレベルとして出力する、
ことを特徴とするアクティブソーナー装置。

［付記８］付記６又は７記載のアクティブソーナー装置であって、
前記送波部は、海面から海中へ又は海中から更に深い海中へ前記音波を送波する、
ことを特徴とするアクティブソーナー装置。

［付記９］反射波のレベルがレベル閾値を越えたか否かを検出し、
前記反射波のレベルが前記レベル閾値を越えたことを検出した場合に、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続ける継続時間を計測し、
前記継続時間が継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えたときに当該反射波を残響であると判定し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を目標エコーであると判定する、
ことを特徴とする残響除去方法。

［付記１０］反射波のレベルがレベル閾値を越えたか否かを検出する反射波検出手段、
前記反射波のレベルが前記レベル閾値を越えたことを前記反射波検出手段が検出した場合に、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続ける継続時間を計測する継続時間計測手段、及び、
この継続時間計測手段で計測された前記継続時間が継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えたときに当該反射波を残響であると判定し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を目標エコーであると判定する目標エコー判定手段と、
としてコンピュータを機能させるための残響除去プログラム。

本発明は、例えばソーナー装置やレーダ装置に利用可能である。

１，１Ａ，１ａ アクティブソーナー装置
２ 送信信号生成部
３ 送信信号増幅部
４ 送波部
５ 受波部
６ 受信信号増幅部
７ 帯域濾波部
８ Ａ／Ｄ変換部
１０，４０ 残響フィルタ
１０１ 反射波検出手段
１０２ 継続時間計測手段
１０３ 目標エコー判定手段
１１ 目標
１２ 信号処理部
１２１ フーリエ変換手段
１２２ レプリカ信号生成手段
１２３ フーリエ変換手段
１２４ 乗算手段
１２５ 逆フーリエ変換手段
１３ 検出部
１４ 表示部
２０ 直接波
２１ 送信信号
２２ 音波
２３ 目標エコー
２４ 反射波
２５ 受信信号
２６ レプリカ信号
２７ 相関度
２８ 海底反射波
２９ 海底
３０ 海面
３１ ＣＰＵ
３２ ＲＡＭ
３３ ＲＯＭ
３４ 入出力インタフェース
３５ コンピュータ
３６ 表示データ
４０１ 位置データ入力手段
４０２ 地形データ入力手段
４０３ 閾値変更手段
４１ 位置データ取得部
４２ 地形データ記憶部
Ｌ レベル
Ｌth レベル閾値
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２ 継続時間
Ｔth 継続時間閾値
Ｔth2 第二継続時間閾値

Claims (10)

1. 反射波のレベルがレベル閾値を越えたか否かを検出する反射波検出手段と、
   前記反射波のレベルが前記レベル閾値を越えたことを前記反射波検出手段が検出した場合に、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続ける継続時間を計測する継続時間計測手段と、
   この継続時間計測手段で計測された前記継続時間が継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えたときに当該反射波を残響であると判定し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を目標エコーであると判定する目標エコー判定手段と、
   を備えたことを特徴とする残響フィルタ。
2. 請求項１記載の残響フィルタであって、
   前記反射波が発生する地図上の位置データを入力する位置データ入力手段と、
   この位置データ入力手段が入力した前記位置データに対応する地形データを入力する地形データ入力手段と、
   この地形データ入力手段が入力した前記地形データに基づき、前記レベル閾値及び前記継続時間閾値の少なくとも一方を変更する閾値変更手段と、
   を更に備えたことを特徴とする残響フィルタ。
3. 請求項１又は２記載の残響フィルタであって、
   前記継続時間計測手段は、
   前記継続時間を計測している最中に、前記反射波のレベルが前記レベル閾値を一定時間以内下回ったとしても、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続けたとして当該継続時間を計測する、
   ことを特徴とする残響フィルタ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の残響フィルタであって、
   前記目標エコー判定手段は、前記継続時間閾値よりも短い第二継続時間閾値を設け、前記継続時間が前記第二継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記第二継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を雑音であると判定する、
   ことを特徴とする残響フィルタ。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の残響フィルタであって、
   前記反射波が音波かつＬＦＭ信号である、
   ことを特徴とする残響フィルタ。
6. 送信信号を生成して出力する送信信号生成部と、
   この送信信号生成部から出力された前記送信信号を音波として送波する送波部と、
   この送波部から送波された前記音波が目標で反射して生じた目標エコーを含む反射波を受波し、これを受信信号として出力する受波部と、
   前記受波部から出力された前記受信信号に基づいて前記反射波のレベルを算出し、この反射波のレベルを出力する信号処理部と、
   この信号処理部から出力された前記反射波のレベルを入力する請求項１乃至４のいずれか一つに記載の残響フィルタと、
   を備えたことを特徴とするアクティブソーナー装置。
7. 請求項６記載のアクティブソーナー装置であって、
   前記送信信号はＬＦＭ信号であり、
   前記信号処理部は、前記送信信号生成部から出力された前記送信信号をレプリカ信号とし、このレプリカ信号と前記受波部から出力された前記受信信号との相関度を計算し、この相関度を前記反射波のレベルとして出力する、
   ことを特徴とするアクティブソーナー装置。
8. 請求項６又は７記載のアクティブソーナー装置であって、
   前記送波部は、海面から海中へ又は海中から更に深い海中へ前記音波を送波する、
   ことを特徴とするアクティブソーナー装置。
9. 反射波のレベルがレベル閾値を越えたか否かを検出し、
   前記反射波のレベルが前記レベル閾値を越えたことを検出した場合に、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続ける継続時間を計測し、
   前記継続時間が継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えたときに当該反射波を残響であると判定し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を目標エコーであると判定し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えない前記反射波を目標エコーであると判定する、
   ことを特徴とする残響除去方法。
10. 反射波のレベルがレベル閾値を越えたか否かを検出する反射波検出手段、
    前記反射波のレベルが前記レベル閾値を越えたことを前記反射波検出手段が検出した場合に、当該反射波のレベルが前記レベル閾値を越え続ける継続時間を計測する継続時間計測手段、及び、
    この継続時間計測手段で計測された前記継続時間が継続時間閾値を越えたか否かを検出し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えたときに当該反射波を残響であると判定し、当該継続時間が前記継続時間閾値を越えなかったときに当該反射波を目標エコーであると判定する目標エコー判定手段、
    としてコンピュータを機能させるための残響除去プログラム。

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