JPH0266481A - 目標位置検出装置 - Google Patents
目標位置検出装置Info
- Publication number
- JPH0266481A JPH0266481A JP21938288A JP21938288A JPH0266481A JP H0266481 A JPH0266481 A JP H0266481A JP 21938288 A JP21938288 A JP 21938288A JP 21938288 A JP21938288 A JP 21938288A JP H0266481 A JPH0266481 A JP H0266481A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- passive
- frequency
- sound
- sound source
- target
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は目標位置検出装置に関し、特に無指向性のソノ
ブイを用いて、移動する水中音源の位置を検出する目標
位置検出装置１ＬＶＣ関する。
ブイを用いて、移動する水中音源の位置を検出する目標
位置検出装置１ＬＶＣ関する。
従来、この種の目標位置検出装置は、観測者が搭乗する
航空機からソノブイを置市の捜索範囲に多数投下し、ソ
ノブイで聾中皆を受信して無線信号に変換して航空機に
込１ぎし、航空機ではこれを受信して１号処理して目標
の位１ｉＩＬト検出する。この場合ソノブイとしては、
アクティブソノグイを用いるか、あるいは有指向性のパ
ッシブソノブイを用いていた。
航空機からソノブイを置市の捜索範囲に多数投下し、ソ
ノブイで聾中皆を受信して無線信号に変換して航空機に
込１ぎし、航空機ではこれを受信して１号処理して目標
の位１ｉＩＬト検出する。この場合ソノブイとしては、
アクティブソノグイを用いるか、あるいは有指向性のパ
ッシブソノブイを用いていた。
上述した従来の目標位置検出装【直は、アクティブソノ
グイを用いた場合には目標を探知するためにツノブイが
音を発するので、目標がその音ｆ：察知し音波の届かな
い領域に退避してしまうという欠点がある。
グイを用いた場合には目標を探知するためにツノブイが
音を発するので、目標がその音ｆ：察知し音波の届かな
い領域に退避してしまうという欠点がある。
また、有指向性のパッシブソノグイは、目標探知用の複
数の指向性ならびに探知目標の象限決定用の無指向性の
マイクロホンを付与した構造とすることが必要なので、
高価であシ多数使用する運用状態では費用が過大となる
という欠点がある。
数の指向性ならびに探知目標の象限決定用の無指向性の
マイクロホンを付与した構造とすることが必要なので、
高価であシ多数使用する運用状態では費用が過大となる
という欠点がある。
本発明の目的は上述した欠点を除去すべく、無指向性の
３個のソノブイで目標位置を検出しうる目標位置検出装
置を提供することにある・〔課題を解決するための中成
〕 本発明の目標位置検出装置は、運用海域に展開した無指
向性の３個のパッシブソノグイと、前記３個のパッシブ
ソノグイの位置を測定するソノブイ位置測定部と、前記
パッシブソノグイから送られた水中音の信号を周波数分
析する周波数分析部と、この周波数分析部の分析結果か
ら目標とする音源の特徴的な音の周波数を特定する目標
音特定部と、前記パッシブソノグイの位置情報とドラグ
ラ変位している前記目標音の周波数から音源の位置と移
動速度を計算する音源位置・移動速度計算部と、この音
源位置・移動速度計算部から出力される装置および移動
速度の誤差を最小とするカルマンフィルタ部とを備えて
出力される。
３個のソノブイで目標位置を検出しうる目標位置検出装
置を提供することにある・〔課題を解決するための中成
〕 本発明の目標位置検出装置は、運用海域に展開した無指
向性の３個のパッシブソノグイと、前記３個のパッシブ
ソノグイの位置を測定するソノブイ位置測定部と、前記
パッシブソノグイから送られた水中音の信号を周波数分
析する周波数分析部と、この周波数分析部の分析結果か
ら目標とする音源の特徴的な音の周波数を特定する目標
音特定部と、前記パッシブソノグイの位置情報とドラグ
ラ変位している前記目標音の周波数から音源の位置と移
動速度を計算する音源位置・移動速度計算部と、この音
源位置・移動速度計算部から出力される装置および移動
速度の誤差を最小とするカルマンフィルタ部とを備えて
出力される。
次に、図Ｕｉｉを参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一芙施例の出力図である０第１図に示
す′＃、凡ψｉの画成は、無指向性の３伽のパッシブソ
ノグイ１〜３．パツシブソノプイ１〜３の位置測定を行
なうソノブイ位置測定部４．バッシプンノプイ１〜３か
ら供給でれた水中音の周痰数分析を行なう周匝数分析部
５１周波数分析部５の周波数分析結果から目標音源の特
徴的な音の周波数を特定する目鳳音特定部６．ンノプイ
位置測定部４によるパッシブソノグイ１〜３の位置情報
と、目標音特定部６で特定された周波数のドラグラ変位
量とにもとついて目孫廿源の位置と移動速度を計算する
音源位置・Ｓ勤迭度計算都７、音源位置・移動速度計算
部７から出力される音源位置および移動速度を時間的に
追ってその誤差を激小とするカルマンフィルタ部８を備
えて底シ、パッシブソノグイ１〜３以外はすべて受信側
の航空機に搭載される。
す′＃、凡ψｉの画成は、無指向性の３伽のパッシブソ
ノグイ１〜３．パツシブソノプイ１〜３の位置測定を行
なうソノブイ位置測定部４．バッシプンノプイ１〜３か
ら供給でれた水中音の周痰数分析を行なう周匝数分析部
５１周波数分析部５の周波数分析結果から目標音源の特
徴的な音の周波数を特定する目鳳音特定部６．ンノプイ
位置測定部４によるパッシブソノグイ１〜３の位置情報
と、目標音特定部６で特定された周波数のドラグラ変位
量とにもとついて目孫廿源の位置と移動速度を計算する
音源位置・Ｓ勤迭度計算都７、音源位置・移動速度計算
部７から出力される音源位置および移動速度を時間的に
追ってその誤差を激小とするカルマンフィルタ部８を備
えて底シ、パッシブソノグイ１〜３以外はすべて受信側
の航空機に搭載される。
次に第１図の実施例の動作について説明する。
３個の無指向性のバ・ツシブソノプイ１〜３が捕捉した
水中音は、互いに異なるＶＨＦ帝等の無線電波を利用し
て航空機搭載の周波数分析部５に送出される。
水中音は、互いに異なるＶＨＦ帝等の無線電波を利用し
て航空機搭載の周波数分析部５に送出される。
ソノブイ位置測定部は、指向性アンテナでパッシブソノ
グイ１〜３の送出する無１ｆｌＡ電波を受信することに
よって無線１波の発信元である各パッシブソノグイの位
置を容易に知ることができる。
グイ１〜３の送出する無１ｆｌＡ電波を受信することに
よって無線１波の発信元である各パッシブソノグイの位
置を容易に知ることができる。
周波数分析部５に供給された３個のパッシブソノグイ１
〜３の信号は、各パッシブソノグイに対応する３チヤン
ネルの周波数分析回路でフーリエ変換等を利用して時間
禎域から周波数領域のデータに変換さえ目標音特定部６
に供給される。
〜３の信号は、各パッシブソノグイに対応する３チヤン
ネルの周波数分析回路でフーリエ変換等を利用して時間
禎域から周波数領域のデータに変換さえ目標音特定部６
に供給される。
目標音特定部６ｆ′ｉ、周波数分析部５から提供された
３チヤンネルの分析結果にもとづｉて目標の発する音の
周波数を３個のソノブイごとにそれぞれ特定された各ソ
ノブイごとに１個、計３個の受信音の周波数は音ぶ位置
・移動速度計算部７に供給される。これらの周波数は、
目標とパッシブソノグイの相対速度に対応したドツプラ
変位を受けておシ、そのド、プラ周波数は各ソノブイご
とに異なる。
３チヤンネルの分析結果にもとづｉて目標の発する音の
周波数を３個のソノブイごとにそれぞれ特定された各ソ
ノブイごとに１個、計３個の受信音の周波数は音ぶ位置
・移動速度計算部７に供給される。これらの周波数は、
目標とパッシブソノグイの相対速度に対応したドツプラ
変位を受けておシ、そのド、プラ周波数は各ソノブイご
とに異なる。
音源位置・移動速度計算部７は、各パッシブソノグイご
とに異なるドラグラ変位′した周波数を利用して目標の
位置と移動速度ならびに移動方向を次のようにして算出
する〇 第２図は第１図の実施例における音源位置および移動速
度ならびに方向決定の内容を示す説明図である。
とに異なるドラグラ変位′した周波数を利用して目標の
位置と移動速度ならびに移動方向を次のようにして算出
する〇 第２図は第１図の実施例における音源位置および移動速
度ならびに方向決定の内容を示す説明図である。
パッシブソノグイ１．２．３はそれぞれ０．Ａ。
Ｂの位置にあ）、目標音源の位ｄＸはパッシブソノグイ
の位ｌｔＯからβの方向に距離ｒにあっ・て、かつ目標
音源はαの方向に速度υで移動しているとする。
の位ｌｔＯからβの方向に距離ｒにあっ・て、かつ目標
音源はαの方向に速度υで移動しているとする。
γ１．βｌ＋’ｒｉ＋β２は既知でアシ、各パッシブソ
ノグイ１，２．３で観測されるドツプラ変位した周波数
を、それぞれｆｏ、ｆｘ−ｆ２とする。
ノグイ１，２．３で観測されるドツプラ変位した周波数
を、それぞれｆｏ、ｆｘ−ｆ２とする。
音源の移動する時のドツプラ効果は次の（１）式で与え
られる。
られる。
Ｃ
ｆｎ＝ ｆｓ ・・・・・
・・・・・・・（１）Ｃ＋υｎ （１）式でｆ＝は９株音源Ｘの周波数、Ｃは音速でυｎ
は目標音源と観測するソノブイの相対速度、７’ｎは観
測される周波数である０ ｆｌ１式を変形すると次の（２）式が得られる６式が得
られる。
・・・・・・・（１）Ｃ＋υｎ （１）式でｆ＝は９株音源Ｘの周波数、Ｃは音速でυｎ
は目標音源と観測するソノブイの相対速度、７’ｎは観
測される周波数である０ ｆｌ１式を変形すると次の（２）式が得られる６式が得
られる。
ｆ６ａｃｏｓ（β−α）・げ意−１１）＋ｆｔ Ｃ０８
（ｔｔ−α）・げ。−ｆｚ ）＋ｆ２ｃｏｓ（θ２−α
）・（ｊｔ ｆｏ）−０・・・・・・・・・・・・（
６） （６）式をＦｔ−・（αりβツθｘ５θ２）二〇と書く
ことにする〇 次に観測回数と未知数と方４式の数の関係を考えてみる
。まず、時刻ｔｏでは、 目標音源と観測するソノブイの相対速度ＴＪｎは、ソノ
ブイと目標音源との相対位置とυ、αを用いて表すこと
ができ、それと（２）式によシ各ンノグイごとに次の（
３）〜（５）の３式が導き出される。
（ｔｔ−α）・げ。−ｆｚ ）＋ｆ２ｃｏｓ（θ２−α
）・（ｊｔ ｆｏ）−０・・・・・・・・・・・・（
６） （６）式をＦｔ−・（αりβツθｘ５θ２）二〇と書く
ことにする〇 次に観測回数と未知数と方４式の数の関係を考えてみる
。まず、時刻ｔｏでは、 目標音源と観測するソノブイの相対速度ＴＪｎは、ソノ
ブイと目標音源との相対位置とυ、αを用いて表すこと
ができ、それと（２）式によシ各ンノグイごとに次の（
３）〜（５）の３式が導き出される。
となり、
Δ
を後の時刻
ｔｌでは１
［３） 、 １４） 、 ［５）式からｆｓとυを消去
すると次の（６） のようになる。ただし、短かい時間Δを間には、目標は
等速で直進しているものと考えている。
すると次の（６） のようになる。ただし、短かい時間Δを間には、目標は
等速で直進しているものと考えている。
ところで、観測回数をｋとすると式の数は５に−２とな
）、α・β、θ８．θ３．γ、βｌ＃θｌ／。
）、α・β、θ８．θ３．γ、βｌ＃θｌ／。
θ２′、γ′ などの未知数の数は４に＋１となる０式
の数≧未知数のとき解は求まるので、４に＋１≦５に−
２ に≧３ となり、最低３回の観測を行なえば目標の位置。
の数≧未知数のとき解は求まるので、４に＋１≦５に−
２ に≧３ となり、最低３回の観測を行なえば目標の位置。
移動速度、方向を求めることができる。
ところで、上記の貌ｉｌｌでは、一般にソノグイ位置１
周波数の観測１直に測定誤差があるため、目標の位置等
の算出匝には誤差が含まれている。
周波数の観測１直に測定誤差があるため、目標の位置等
の算出匝には誤差が含まれている。
カルマンフィルタ部８ｒｉ、音源位置移動速度計算部か
ら時時刻刻と送られてくる目標の位置と移動速度の誤差
を次に述べる方法によって最小にするＯ 音源位置・移動速度計算部の出力をＹｔとすると、時刻
ｔの時の推定値＆１／１は次式で与えられるＯ 位置のＸ座標、ｙ座標、目標のＸ方向速度成分。
ら時時刻刻と送られてくる目標の位置と移動速度の誤差
を次に述べる方法によって最小にするＯ 音源位置・移動速度計算部の出力をＹｔとすると、時刻
ｔの時の推定値＆１／１は次式で与えられるＯ 位置のＸ座標、ｙ座標、目標のＸ方向速度成分。
ｙ方向速度成分を要素にもつ行列であ）、具体的には次
のように表される。
のように表される。
八
また、■は４行４列の単位行列、Ｆは４行４列の行列で
次式で表わされる。
次式で表わされる。
の位置や移動方向を精度良く探知できる安価な目標位置
検出装置が実現できるという効果があるＯ
検出装置が実現できるという効果があるＯ
には一般にリカッチ方程式といわれる式を屏いて容易に
得られるカルマンゲインとｄわれる行列で、本システム
の場合には、４行４列の行列である。このカルマンゲイ
ンはシステム雑音と銃剣雑音の大きさを考慮して決めら
れる。 このようなフィルタリングを行なうことによって、音源
位置・移動速度部の出力に含まれる誤差を最小にするこ
とができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、無指向性の３つの
パッシブンノフ゛イで観測した目標の発する音のドア１
２周波数変化に看目し、かつカルマンフィルタによるＭ
Ａ差最小化処理を施すことによシ、無指向性バッシプソ
ノプイ３個のみで、目標決定の内容を示す説明図である
０ １〜３・・・・・・パッシブソノブイ、４・・・・・・
ンノブイ位置測定部、５・・・・・・周波数分析部、６
・・・・・・目標音特定部、７・・・・・・音源位置・
移動速度計算部、８・・・・・・カルマンフィルタ部。 代理人 弁理士 内 原 晋 茅 １ 回 茅 ２ ゛凹
得られるカルマンゲインとｄわれる行列で、本システム
の場合には、４行４列の行列である。このカルマンゲイ
ンはシステム雑音と銃剣雑音の大きさを考慮して決めら
れる。 このようなフィルタリングを行なうことによって、音源
位置・移動速度部の出力に含まれる誤差を最小にするこ
とができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、無指向性の３つの
パッシブンノフ゛イで観測した目標の発する音のドア１
２周波数変化に看目し、かつカルマンフィルタによるＭ
Ａ差最小化処理を施すことによシ、無指向性バッシプソ
ノプイ３個のみで、目標決定の内容を示す説明図である
０ １〜３・・・・・・パッシブソノブイ、４・・・・・・
ンノブイ位置測定部、５・・・・・・周波数分析部、６
・・・・・・目標音特定部、７・・・・・・音源位置・
移動速度計算部、８・・・・・・カルマンフィルタ部。 代理人 弁理士 内 原 晋 茅 １ 回 茅 ２ ゛凹
Claims (1)
- 運用海域に展開した無指向性の３個のパッシブソノブイ
と、前記３個のパッシブソノブイの位置を測定するソノ
ブイ位置測定部と、前記パッシブソノブイから送られた
水中音の信号を周波数分析する周波数分析部と、この周
波数分析部の分析結果から目標とする音源の特徴的な音
の周波数を特定する目標音特定部と、前記パッシブソノ
ブイの位置情報とドップラ変位している前記目標音の周
波数から音源の位置と移動速度を計算する音源位置・移
動速度計算部と、この音源位置・移動速度計算部から出
力される位置および移動速度の誤差を最小とするカルマ
ンフィルタ部とを有して成ることを特徴とする目標位置
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21938288A JPH0266481A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 目標位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21938288A JPH0266481A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 目標位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0266481A true JPH0266481A (ja) | 1990-03-06 |
Family
ID=16734543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21938288A Pending JPH0266481A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 目標位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0266481A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0777569A (ja) * | 1993-09-08 | 1995-03-20 | Ishikawa Seisakusho:Kk | 音響源検出装置 |
| JPH10133704A (ja) * | 1996-10-31 | 1998-05-22 | Hitachi Ltd | 状態推定装置 |
| WO2016068821A1 (en) | 2014-10-31 | 2016-05-06 | Koc Bilgi Ve Savunma Teknolojileri A. S. | Smart buoy which can carry out platform determination and recognition and a determination and recognition method using said buoy |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP21938288A patent/JPH0266481A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0777569A (ja) * | 1993-09-08 | 1995-03-20 | Ishikawa Seisakusho:Kk | 音響源検出装置 |
| JPH10133704A (ja) * | 1996-10-31 | 1998-05-22 | Hitachi Ltd | 状態推定装置 |
| WO2016068821A1 (en) | 2014-10-31 | 2016-05-06 | Koc Bilgi Ve Savunma Teknolojileri A. S. | Smart buoy which can carry out platform determination and recognition and a determination and recognition method using said buoy |
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