JPH0443981A - Depression and elevation angle estimating method - Google Patents
Depression and elevation angle estimating methodInfo
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- JPH0443981A JPH0443981A JP15181690A JP15181690A JPH0443981A JP H0443981 A JPH0443981 A JP H0443981A JP 15181690 A JP15181690 A JP 15181690A JP 15181690 A JP15181690 A JP 15181690A JP H0443981 A JPH0443981 A JP H0443981A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、水中等に存在する信号源からの信号を面アレ
イにより受信し、その信号の到来ふ仰角の測定に用いら
れるふ仰角推定方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention provides a method for estimating the angle of elevation, which is used to measure the angle of arrival of a signal received by a surface array from a signal source existing in water or the like. It is related to.
(従来の技術)
従来、信号源からの信号の到来ふ仰角を推定する方法と
して、複数のセンサが面状に配列された面アレイで、信
号源からの信号を受信し、その面アレイのふ仰整相出力
の絶対レベルを比較することにより、ふ仰角を求めるよ
うにしていた。その−例を第2図に示す。(Prior Art) Conventionally, as a method for estimating the arrival elevation angle of a signal from a signal source, a surface array in which a plurality of sensors are arranged in a planar manner receives a signal from a signal source, and calculates the angle of arrival of a signal from a signal source. The elevation angle was determined by comparing the absolute levels of the elevation phase outputs. An example is shown in FIG.
第2図は、従来の面アレイによるふ仰角推定方法を説明
するためのふ仰角推定装置の一構成例を示すブロック図
である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an elevation angle estimating device for explaining a conventional elevation angle estimation method using a surface array.
このふ仰角推定装置は、広帯域信号を対象し、4ステー
ブ(横)×5スタック(縦)の面アレイ10を用いて、
ふ仰方向に5ビーム整相した時のふ仰角を推定する装置
である。This elevation angle estimating device targets broadband signals and uses a 4 stave (horizontal) x 5 stack (vertical) surface array 10.
This is a device that estimates the elevation angle when phasing 5 beams in the elevation direction.
面アレイ10は、その構造が第3図に示されるように、
複数のセンサが面状に配列され、4個のセンサアレイ部
10a〜10dで構成されている。The structure of the surface array 10 is shown in FIG.
A plurality of sensors are arranged in a planar shape, and are comprised of four sensor array sections 10a to 10d.
この各センサアレイ部10a〜10dには、ふ仰角の整
相を行うふ仰整相器20a〜20dがそれぞれ接続され
、さらにその出力側に、水平方向の整相を行う水平整相
器21a〜21eがそれぞれ接続されている。さらに、
各水平整相器21a〜21eには、2乗処理器22a〜
22eを介してピーク検出器23が接続され、そのピー
ク検出器23の出力側に、出力端子24が接続されてい
る。Elevation phasing devices 20a to 20d for phasing the elevation angle are connected to each of the sensor array sections 10a to 10d, and horizontal phasing devices 21a to 21a for phasing in the horizontal direction are connected to the output side thereof. 21e are connected to each other. moreover,
Each of the horizontal phasers 21a to 21e includes square processors 22a to 22e.
A peak detector 23 is connected via 22e, and an output terminal 24 is connected to the output side of the peak detector 23.
次に、このふ仰角推定装置を用いた信号源のふ仰角推定
方法を説明する。Next, a method for estimating the elevation angle of a signal source using this elevation angle estimating device will be described.
例えば、海水中の信号源からの信号は、面アレイ10に
受波される。時刻tに面アレイ10に入力された信号は
、各ステーブ1〜4単位に、電気信号に変換された後、
第1〜第4のふ仰整相器20a〜20dに入力される。For example, a signal from a signal source in seawater is received by the area array 10. The signal input to the surface array 10 at time t is converted into an electric signal for each stave 1 to 4, and then
The signal is input to the first to fourth waveform phasers 20a to 20d.
第1のふ仰整相器20aは、面アレイ10内のセンサア
レイ部10aからの5個のスタック信号を用いて、5つ
のふ仰方位(ふ仰方向)に対して上下のふ仰角の到来時
間調整、つまりふ仰整相を行う。そして、第1のふ仰整
相器20aは、第1のふ仰整相方位(ふ仰整相方向〉θ
1の出力xll(t)を水平整相器21aに、第2のふ
仰整相方位θ2の出力x12(1)を水平整相器21b
に、第3のふ仰整相方位θ3の出力x13 (t)を水
平整相器21cに、第4のふ仰整相方位θ4の出力x1
4 (t)を水平整相器21dに、及び第5のふ仰整相
方位θ5の出力x15 (t)を水平整相器21eに、
それぞれ出力する。同様に、第2〜第4のふ仰整相器2
0b〜20dも、その出力X21(t)〜x25(t)
、、・・、x41 (t)〜x45(t)の出力を、各
水平整相器21a〜21eにそれぞれ出力する。The first elevation phaser 20a uses five stacked signals from the sensor array section 10a in the surface array 10 to determine the arrival of upper and lower elevation angles with respect to five elevation directions (elevation directions). Performs time adjustment, or phasing. The first heave phasing device 20a has a first heave phasing direction (heave phasing direction>θ).
1 output xll(t) is sent to the horizontal phasing device 21a, and the output x12(1) of the second phase phasing direction θ2 is sent to the horizontal phasing device 21b.
Then, the output x13 (t) of the third vertical phasing direction θ3 is sent to the horizontal phasing device 21c, and the output x1 of the fourth vertical phasing direction θ4 is sent to the horizontal phaser 21c.
4 (t) to the horizontal phasing device 21d, and the output x15 (t) of the fifth phase phasing direction θ5 to the horizontal phasing device 21e.
Output each. Similarly, the second to fourth phaser 2
0b to 20d also have their outputs X21(t) to x25(t)
, . . . The outputs of x41 (t) to x45 (t) are output to each horizontal phaser 21a to 21e, respectively.
水平整相器21aは、第1〜第4のふ仰整相器20a〜
20dの出力xi 1 (t)〜x41 (t)を用い
て、推定したい信号源の存在する方位(方向)に対して
水平方向の到来時間調整、つまり水平整相を行い、その
整相出力yl (t)を2乗処理器22aへ出力する。The horizontal phaser 21a includes the first to fourth tilt phaser 20a to
Using the outputs xi 1 (t) to x41 (t) of 20d, horizontal arrival time adjustment, that is, horizontal phasing, is performed with respect to the azimuth (direction) where the signal source to be estimated exists, and the phasing output yl (t) is output to the square processor 22a.
同様に、水平整相器21b〜21eも、同方位に水平整
相を行い、その整相出力y2 (t)〜y5 (t)を
2乗処理器22b〜22eへそれぞれ出力する。Similarly, the horizontal phasers 21b to 21e also perform horizontal phasing in the same direction, and output the phased outputs y2 (t) to y5 (t) to the square processors 22b to 22e, respectively.
2乗処理器22aは、水平整相器21aからの整相出力
yl (t)に対して2乗処理を行い、その結果y12
(t>をピーク検出器23へ出力する。同様に、2乗
処理器22b〜22eも、整相出力y2 (t>〜y5
(t>をそれぞれ2乗処理した後、その結果y22
(t)〜y5” (t)をピーク検出器23へ出力す
る。The squaring processor 22a performs squaring processing on the phased output yl(t) from the horizontal phasing device 21a, and as a result, y12
(t> is output to the peak detector 23.Similarly, the square processors 22b to 22e also output a phased output y2 (t> to y5
(After squaring each t>, the result is y22
(t) to y5'' (t) is output to the peak detector 23.
ピーク検出器23は、2乗処理器22a〜22eの出力
y12 (t)〜y52 (t)を用い、所定のふ仰方
位の測定範囲に対し、構造の簡単化等を図るためにふ仰
ビーム数が少ない場合には補間等の処理をした後、ピー
クレベルの検出を行い、そのピーク値をとるふ仰方位汐
を信号源eak
のふ仰角推定値として出力端子24へ出力する。The peak detector 23 uses the outputs y12 (t) to y52 (t) of the square processors 22a to 22e to generate a vertical beam for a measurement range in a predetermined vertical direction in order to simplify the structure. If the number is small, the peak level is detected after processing such as interpolation, and the elevation azimuth eak at which the peak value is obtained is outputted to the output terminal 24 as the estimated elevation angle of the signal source eak.
(発明が解決しようとする課題)
しかしなから、上記のふ仰角推定方法では、次のような
課題があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-mentioned elevation angle estimation method has the following problems.
第4図(a>、(b)は、従来技術の問題点を説明する
図である。FIGS. 4(a) and 4(b) are diagrams illustrating problems of the prior art.
第4図(a>に示すように、面アレイ10を、例えば音
9/電気変換器であるハイドロホンを用いて構成し、海
中の信号源31のふ仰角を推定する場合を考える。As shown in FIG. 4(a), consider the case where the surface array 10 is configured using, for example, a hydrophone which is an acoustic/electrical converter, and the elevation angle of a signal source 31 in the sea is estimated.
海中に面アレイ10を沈め、その面アレイ1゜によって
第1〜第5のふ仰ビーム11−1〜11−5を形成し、
信号源31のふ仰角を推定する場合、波浪等の影響で海
面30での雑音レベルが高い時、第4図(b)に示すよ
うに、信号源方位の出力レベルと比べ、海面30がらの
海面雑音3゜aのレベルが高くなる。そのため、ピーク
検出器23は、信号源31のふ仰角推定値θ と
eak
して信号源31のふ仰角θSを検出できず、海面雑音3
0aのふ仰角θNを選択するという問題があった。また
、海面雑音30aの状態によっては、信号源31のレベ
ルが海面雑音30aによりマスク(遮蔽)されてしまい
、第4図(b)に示すように、信号源31による局部的
なピークも検出できない場合も存在する。The surface array 10 is submerged in the sea, and the surface array 1° forms the first to fifth vertical beams 11-1 to 11-5,
When estimating the elevation angle of the signal source 31, when the noise level at the sea surface 30 is high due to the influence of waves, etc., as shown in FIG. The level of sea surface noise 3°a increases. Therefore, the peak detector 23 cannot detect the elevation angle θS of the signal source 31 by eak with the estimated elevation angle θ of the signal source 31, and the sea surface noise 3
There was a problem in selecting an elevation angle θN of 0a. Furthermore, depending on the state of the sea surface noise 30a, the level of the signal source 31 may be masked (shielded) by the sea surface noise 30a, making it impossible to detect local peaks caused by the signal source 31, as shown in FIG. 4(b). There are also cases.
本発明は前記従来技術が持っていた課題として、海面雑
音のような他のふ仰方位(ふ何方向)から到来する水平
面内で比較的等方性な雑音(方向性のない、あらゆる方
向からの雑音)により、信号源の検出レベルがマスクさ
れてしまい、精度の良いふ仰角推定が行えないという点
について解決したふ仰角推定方法を提供するものである
。The present invention solves the problems that the prior art had, such as sea surface noise, which is relatively isotropic in the horizontal plane (non-directional, coming from any direction). The purpose of the present invention is to provide a method for estimating an elevation angle that solves the problem that the detection level of a signal source is masked by noise (noise caused by noise), making it impossible to estimate an elevation angle with high accuracy.
(課題を解決するための手段〉
本発明は前記課題を解決するために、複数のセンサが面
状に配列された面アレイを用い、信号源からの信号に対
して複数のふ仰角のふ仰整相ビームを形成し、そのふ仰
整相ビームの整相出力レベルから、該信号の到来ふ仰角
を推定するふ仰角推定方法において、次のような手段を
講じたものである。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention uses a planar array in which a plurality of sensors are arranged in a planar manner, and uses a surface array having a plurality of elevation angles for a signal from a signal source. In the elevation angle estimating method of forming a phased beam and estimating the arrival angle of the signal from the phased output level of the phased beam, the following measures are taken.
即ち、信号源は、その信号源が存在する水平方位(水平
方向)にのみレベルを有しているのに対し、雑音はその
近傍の水平方位でほぼ同程度のレベルを有していること
に着目し、前記各ふ仰角について水平方向に、前記信号
の到来方向に主水平整相ビームを形成すると共にその近
傍に複数の副水平整相ビームを形成し、該主水平整相ビ
ームの整相出力レベルから、該副水平整相ビームの整相
出力レベルを減算して余剰レベルを求め、前記余剰レベ
ルのふ何時性のピークから、前記信号の到来ふ仰角を推
定するようにしたものである。In other words, a signal source has a level only in the horizontal direction (horizontal direction) where the signal source exists, whereas noise has approximately the same level in horizontal directions nearby. Focusing on each elevation angle, a main horizontally phased beam is formed in the direction of arrival of the signal in the horizontal direction, and a plurality of sub horizontally phased beams are formed in the vicinity thereof, and the phasing of the main horizontally phased beam is performed. A surplus level is obtained by subtracting the phased output level of the sub-horizontal phased beam from the output level, and the arrival elevation angle of the signal is estimated from the peak of the temporality of the surplus level. .
(作用)
本発明によれば、以上のようにふ仰角推定方法を構成し
たので、信号源からの信号に対してふ仰角の整相及び水
平方向の整相を行う際、信号源の存在する水平方位の近
傍にも、複数の水平整相を実施し、信号源の存在する水
平方位のレベルとその近傍のレベルとの差、つまり余剰
レベルを求め、その余剰レベルのふ何時性のピークから
、信号源の到来ふ仰角を推定する。これにより、信号源
の存在しないふ仰方位に高レベルの雑音が存在しても、
その雑音の影響が取り除かれ、目標とする信号源の精度
の良いふ仰角の推定が行える。従って、前記課題を解決
できるのである。(Function) According to the present invention, since the elevation angle estimation method is configured as described above, when performing elevation angle phasing and horizontal phasing for a signal from a signal source, Multiple horizontal phasing is also performed in the vicinity of the horizontal direction, and the difference between the level of the horizontal direction where the signal source is present and the level in the vicinity, that is, the surplus level, is obtained, and from the peak of the temporality of the surplus level. , estimate the arrival elevation angle of the signal source. As a result, even if there is a high level of noise in the vertical direction where there is no signal source,
The influence of that noise is removed, and the elevation angle of the target signal source can be estimated with high accuracy. Therefore, the above problem can be solved.
(実施例)
第1図は、本発明の実施例を示すふ仰角推定方法を説明
するためのふ仰角推定装置の構成ブロック図である。(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram of a configuration of an elevation angle estimating device for explaining an elevation angle estimation method showing an embodiment of the present invention.
このふ仰角推定装置は、例えば従来と同様の4ステーブ
×5スタツクの面アレイ40を用い、ふ何方向に5ビー
ム、水平方向に5ビームの整相を行った時のふ仰角推定
を行う装置である。This elevation angle estimating device uses, for example, a 4 stave x 5 stack surface array 40 similar to the conventional one, and estimates the elevation angle when phasing 5 beams in the lateral direction and 5 beams in the horizontal direction. It is.
面アレイ40は、センサ(例えば、ハイドロホン)を複
数個面状に配列して形成したもので、4つのセンサアレ
イ部40a〜40dで構成されている。この各センサア
レイ部40a〜40dには、第1〜第4のふ仰整相器5
0a〜50dがそれぞれ接続されている。各ふ仰整相器
50a〜50dは、各センサアレイ部40a〜40dか
らの各5個のスタック信号を用いてふ仰方位にふ仰整相
を行い、各第1〜第5のふ仰整相方位θ1〜θ5の出力
xlllt)〜x15 (t)、x21 (t)〜x2
5 (t)、x31 (t) 〜x35 (t)。The surface array 40 is formed by arranging a plurality of sensors (for example, hydrophones) in a surface shape, and is composed of four sensor array sections 40a to 40d. Each of the sensor array sections 40a to 40d includes first to fourth phase shifters 5.
0a to 50d are connected to each other. Each of the vertical phasing devices 50a to 50d performs vertical phasing in the vertical direction using each of the five stack signals from each of the sensor array sections 40a to 40d, and performs vertical phasing in the vertical direction. Outputs of phase directions θ1 to θ5 xllllt) to x15 (t), x21 (t) to x2
5 (t), x31 (t) to x35 (t).
x41 (t) 〜x45 (t)、x51 (t)
〜x55 (t)を水平整相器61a〜61dへそれぞ
れ供給する回路であり、遅延回路及び加算器等で構成さ
れている。x41 (t) ~ x45 (t), x51 (t)
This circuit supplies ~x55 (t) to the horizontal phasers 61a to 61d, respectively, and is composed of a delay circuit, an adder, and the like.
水平整相器61a〜61dは、ふ仰整相器50a〜50
dの出力を用いてそれぞれ5ビームの水平整相を行い、
その各整相出力yll(t)〜y15 (t)、、Y2
1 (t)〜y25 (t)、y31(t)〜y35
(t)、y41 (t)〜y45(t)、y51 (t
)〜y55 (t)を2束処理器62a〜62eへそれ
ぞれ与える回路であり、遅延回路及び加算器等で構成さ
れている。この2束処理器62a〜62eは、各余剰レ
ベル算出器70a〜70eを介してピーク検出器80に
接続され、そのピーク検出器80が出力端子81に接続
されている。The horizontal phasing devices 61a to 61d are the horizontal phasing devices 50a to 50.
Perform horizontal phasing of each of the 5 beams using the output of d,
Each phased output yll (t) ~ y15 (t), , Y2
1 (t) ~ y25 (t), y31 (t) ~ y35
(t), y41 (t) ~ y45 (t), y51 (t
) to y55 (t) to the two-bundle processors 62a to 62e, respectively, and is comprised of a delay circuit, an adder, and the like. The two-bundle processors 62a to 62e are connected to a peak detector 80 via respective surplus level calculators 70a to 70e, and the peak detector 80 is connected to an output terminal 81.
各2乗処理器62a〜62eは、各水平整相器61a〜
61dの出力を2乗処理し、その結果を各余剰レベル算
出器70a〜70eにそれぞれ与える回路であり、乗算
器等で構成されている。各余剰レベル算出器70a〜7
0eは、2束処理器62a〜62eの出力yl12 (
t)〜y152(t)、y212 (t)〜y252
(t>、y312 (t)〜y352 (t)、y41
2 (t)〜、y452 (t)、y512 (t)〜
y552 (t)を入力し、余剰レベルをそれぞれ算出
し、その算出結果Z12 (t〉〜z52 (t〉をピ
ーク検出器80へ与える回路である。ピーク検出器80
は、余剰レベル算出器70a〜70eの出力z12(1
)〜z52 (t)を入力し、そのふ何時性のピークか
ら、ふ仰方位θ を信号源のふ仰eak
角推定値として出力端子81へ出力する回路であり、比
較器等で構成されている。Each of the square processors 62a to 62e includes each horizontal phaser 61a to 62e.
This is a circuit that squares the output of 61d and supplies the results to each of the surplus level calculators 70a to 70e, and is composed of multipliers and the like. Each surplus level calculator 70a-7
0e is the output yl12 (
t) ~ y152 (t), y212 (t) ~ y252
(t>, y312 (t) ~ y352 (t), y41
2 (t) ~, y452 (t), y512 (t) ~
This is a circuit that inputs y552 (t), calculates each surplus level, and provides the calculation results Z12 (t> to z52 (t>) to the peak detector 80.Peak detector 80
is the output z12(1) of the surplus level calculators 70a to 70e.
) to z52 (t), and outputs the elevation direction θ from the peak of the temporality to the output terminal 81 as the estimated value of the elevation angle of the signal source, and is composed of a comparator and the like. There is.
第5図(a>、(b)は、第1図中の面アレイ40を説
明する図であり、同図(a>は平面図、及び同図(b)
は側面図である。5(a>, (b) are diagrams for explaining the surface array 40 in FIG. 1, where (a> is a plan view and FIG. 5(b)
is a side view.
第5図(a)に示すように、面アレイ40は、信号源4
3に対して水平方向に、1つの主水平整相ビーム41−
3と、その左右に4つの副水平整相ビーム41−1.4
1−2.41−4.41−5とを、形成する機能を有し
ている。また、第4図(b)に示すように、この面アレ
イ40は、信号源43に対してふ仰方向に5つのふ仰整
相ビーム42−1〜42−5を形成する機能を有してい
る。As shown in FIG. 5(a), the surface array 40 includes a signal source 4
3, one main horizontal phased beam 41-
3 and four sub-horizontal phased beams 41-1.4 on its left and right
1-2.41-4.41-5. Further, as shown in FIG. 4(b), this surface array 40 has a function of forming five phased beams 42-1 to 42-5 in the vertical direction with respect to the signal source 43. ing.
第6図は、第1図中の余剰レベル算出器70aの回路構
成図である。FIG. 6 is a circuit diagram of the surplus level calculator 70a in FIG. 1.
この余剰レベル算出器70aは、2乗処理器62aの出
力yl12 (t)〜y152 (t)の内、yl12
(t>、y122 (t)、y142 (t)、y1
52 (t)の平均レベルy12 (t)を算出する平
均処理器71と、出力y132 (t)から平均レベル
y12 (t)を減算する減算器72とで、構成されて
いる。他の余剰レベル算出器70b〜70eも、同一の
回路構成である。This surplus level calculator 70a calculates yl12 out of the outputs yl12 (t) to y152 (t) of the square processor 62a.
(t>, y122 (t), y142 (t), y1
52 (t), and a subtractor 72 that subtracts the average level y12 (t) from the output y132 (t). The other surplus level calculators 70b to 70e also have the same circuit configuration.
次に、以上のように構成されるふ仰角推定装置を用いた
ふ仰角推定方法について説明する。Next, a method for estimating the elevation angle using the elevation angle estimation device configured as described above will be described.
第5図に示すように、信号源43からの信号は面アレイ
40により受波される。時刻tに面アレイ40に入力さ
れた信号は、その面アレイ40のセンスアレイ部40a
〜40dで電気信号に変換され、各ステーブ1〜4単位
に第1〜第4のふ仰整相器50a〜50dに入力される
。As shown in FIG. 5, a signal from a signal source 43 is received by a surface array 40. As shown in FIG. The signal input to the surface array 40 at time t is transmitted to the sense array section 40a of the surface array 40.
~40d is converted into an electric signal and input to the first to fourth swing phasers 50a to 50d for each stave 1 to 4 unit.
第1のふ仰整相器50aは、面アレイ40のセンスアレ
イ部40aからの5個のスタック信号を用い、第5図(
b)に示すふ仰整相ビーム42−1〜42−らのふ仰方
位に対してふ仰整相を行う。The first swing phaser 50a uses five stacked signals from the sense array section 40a of the surface array 40, and uses the five stacked signals as shown in FIG.
The vertical phasing is performed on the vertical directions of the vertical phased beams 42-1 to 42- shown in b).
このふ仰整相器50aでは、第1のふ仰整相方位θ1の
出力xll(t)を水平整相器61aに、第2のふ仰整
相方位θ2の出力x12 (t)を水平整相器61bに
、以下同様に第3〜第5の正相方位θ3〜θ5の出力x
13 (t)〜x15 (t)を水平整相器61c〜6
1eに、それぞれ出力する。同様に、他のふ仰整相器5
0b〜50dも、5ビームのふ仰整相を行い、その整相
方位出力X21 (t)〜x25 (t)、x’31
(t)〜x35 (t)、x41 (t) 〜x45
(t)を水平整相器61a〜61eへそれぞれ与える。In this vertical phaser 50a, the output xll(t) of the first vertical phase phasing direction θ1 is sent to the horizontal phaser 61a, and the output x12 (t) of the second vertical phase phasing direction θ2 is sent to the horizontal phaser 61a. Similarly, the outputs x of the third to fifth positive phase directions θ3 to θ5 are sent to the phase shifter 61b.
13 (t) to x15 (t) to the horizontal phaser 61c to 6
1e, respectively. Similarly, other phasing phasing devices 5
0b to 50d also perform vertical phasing of 5 beams, and the phasing direction outputs X21 (t) to x25 (t), x'31
(t) ~x35 (t), x41 (t) ~x45
(t) is applied to horizontal phasers 61a to 61e, respectively.
水平整相器61aは、第1〜第4のふ仰整相器50a〜
50dの出力xll (t)〜x41 (t)を用い、
第1のふ仰方位θ1に対して、第5図(a)に示すよう
に、推定したい信号源43の存在する方位(方向)ψ3
の主水平整相ビーム41−3を中心に、水平方向の左右
に各2つの副水平整相ビーム41−1.41−2.41
−4.41−5、計5つの水平整相ビーム41−1〜4
l−5(ψ1.ψ2.ψ3.ψ4.ψ5)の水平整相を
行い、その結果を整相出力yll (t)〜y15(t
)の形で2乗処理器62aへ与える。同様に、第2〜第
5のふ仰方位θ2〜θ5に対する他の水平整相器61b
〜61eも、同方位に5ビームの水平整相を行い、その
結果を整相出力y21(1)〜y25 (t)、y31
(t)〜y35(t)、、y41 (t)〜y45
(t)、y51(1)〜y55 (t)の形で他の2束
処理器62b〜62eへそれぞれ与える。The horizontal phaser 61a includes the first to fourth tilt phaser 50a to
Using the output xll (t) ~ x41 (t) of 50d,
With respect to the first vertical direction θ1, as shown in FIG. 5(a), the azimuth (direction) ψ3 where the signal source 43 to be estimated exists
Centering on the main horizontal phased beam 41-3, two sub-horizontal phased beams 41-1.41-2.41 are placed on the left and right in the horizontal direction.
-4.41-5, total of 5 horizontal phased beams 41-1 to 4
Horizontal phasing of 1-5 (ψ1. ψ2. 3.
) to the square processor 62a. Similarly, other horizontal phasers 61b for the second to fifth vertical directions θ2 to θ5
~61e also performs horizontal phasing of 5 beams in the same direction, and the results are used as phased outputs y21 (1) ~ y25 (t), y31
(t) ~ y35 (t),, y41 (t) ~ y45
(t) and y51(1) to y55(t) to the other two bundle processors 62b to 62e, respectively.
2乗処理器62a〜62eは、水平整相器61a〜61
eの出力をそれぞれ2乗処理した後、その結果、V11
2 (t)〜y152 (t)、y212 (t)〜y
252 (t)、y312 (t)〜y35’ (t
)、y412 (t)〜y452 (t)。The square processors 62a to 62e are horizontal phasers 61a to 61
After squaring the outputs of e, the result is V11
2 (t) ~ y152 (t), y212 (t) ~ y
252 (t), y312 (t) ~ y35' (t
), y412 (t) to y452 (t).
y51” (t)〜y552 (t)を余剰レベル算
圧器70a〜70eへそれぞれ出力する。y51'' (t) to y552 (t) are output to the surplus level pressure calculators 70a to 70e, respectively.
第6図に示すように、第1のふ仰方位θ1に対する余剰
レベル算出器り0a内では、信号源方位である第3の水
平整相方位ψ3を除く、水平整相方位ψ1.ψ2.ψ4
.ψ5の2乗処理出力y112 (t)、y122 (
t)、、y142 (t)。As shown in FIG. 6, in the surplus level calculation circuit 0a for the first vertical azimuth θ1, horizontal phasing azimuths ψ1, . ψ2. ψ4
.. Square processing output of ψ5 y112 (t), y122 (
t),,y142 (t).
y152 (t)が平均処理器71に入力される。y152 (t) is input to the average processor 71.
平均処理器71は、2乗処理出力yl12 (t)。The average processor 71 outputs a squared processing output yl12 (t).
y122 (t)、y14” (t)、y152 (
t)の平均レベルy12 (t)を算出し、その算出結
果を減算器72へ出力する。減算器72は、信号源方位
である第3の水平整相方位ψ3の出力y132 (t)
から、平均レベルy12 (t)を減算し、その結果z
12 (t)を第1図のピーク検出器80へ出力する。y122 (t), y14" (t), y152 (
t) and outputs the calculation result to the subtracter 72. The subtracter 72 outputs the output y132 (t) of the third horizontal phasing direction ψ3 which is the signal source direction.
Subtract the average level y12 (t) from , and the result is z
12 (t) to the peak detector 80 of FIG.
同様に、第2〜第5のふ仰方位θ2〜θ5に対する余剰
レベル算出器70b〜70eも、前記と同様の処理を行
う。Similarly, the surplus level calculators 70b to 70e for the second to fifth vertical directions θ2 to θ5 also perform the same processing as described above.
第1図のピーク検出器80は、余剰レベル算出器70a
〜70eの出力z12 (t)〜Z52(1)を用い、
第5図(b)に示すふ仰整相ビーム42−1〜42−5
による所定のふ仰方向の測定範囲に対し、そのふ仰ビー
ム数が少ない時には、精度の向上を図るために補間等の
処理を行った後、ピークレベルの検出を行い、そのピー
ク値をとるふ仰方位θ を信号源43のふ仰角推
定値eak
として出力端子81へ出力する。The peak detector 80 in FIG. 1 is a surplus level calculator 70a.
Using the output z12 (t) ~ Z52 (1) of ~70e,
Phased beams 42-1 to 42-5 shown in FIG. 5(b)
When the number of elevation beams is small for a given measurement range in the elevation direction, the peak level is detected after processing such as interpolation to improve accuracy, and the peak value is taken. The elevational direction θ is outputted to the output terminal 81 as the estimated elevation angle eak of the signal source 43.
以上のように、本実施例では、次のような利点を有して
いる。As described above, this embodiment has the following advantages.
本実施例では、第5図(a>に示すように、信号源43
の存在する水平方位ψ3の近傍にも副水平整相ビーム4
1−1.41−2.41−4.41−5を形成して複数
の水平整相を実施し、水平方位ψ3における主水平整相
ビーム41−3のレベルと、その近傍の副木平整相ビー
ム41−1゜41−2.41−4.41−5のレベルと
の差を、余剰レベル算出器70a〜70eで求め、その
差(余剰レベル)を信号源43に対するふ仰方位の出力
としな。そのため、信号源43の存在しないふ仰方位に
高レベルの雑音が存在しても、その雑音がその雑音方位
の近傍で同程度のレベルを有している場合(即ち、海面
雑音のような他のふ仰方向から到来する水平面内で比較
的等方性な雑音の場合)には、その雑音の影響を取り除
くことができ、それによって目標とする信号源43のふ
仰方位を精度良く推定することができる。In this embodiment, as shown in FIG. 5(a), the signal source 43
There is also a sub-horizontal phased beam 4 near the horizontal direction ψ3 where
1-1.41-2.41-4.41-5 to perform multiple horizontal phasing, and adjust the level of the main horizontal phasing beam 41-3 in the horizontal direction ψ3 and the level of the splint in the vicinity The difference with the level of the phase beam 41-1゜41-2.41-4.41-5 is calculated by the surplus level calculators 70a to 70e, and the difference (surplus level) is outputted in the vertical direction to the signal source 43. Toshina. Therefore, even if there is a high level of noise in the vertical direction where the signal source 43 does not exist, if the noise has a similar level in the vicinity of the noise direction (i.e., other noise such as sea surface noise) If the noise is relatively isotropic in the horizontal plane and comes from the vertical direction of be able to.
第7図は、第1図のふ仰角推定装置における余剰レベル
算出器70aの他の回H@構成図である。FIG. 7 is another block diagram of the surplus level calculator 70a in the elevation angle estimating device shown in FIG.
この余剰レベル算出器70aは、2乗処理器62aの平
均値を求める平均処理器73−1.73−2と、該平均
処理器7B−1,73−2の出力を比較する比較器74
と、2乗処理器62aの出力から該比較器74の出力を
減算する減算器75とで、構成されている。他の余剰レ
ベル算出器70b〜70eも、同一の回路構成である。This surplus level calculator 70a includes an average processor 73-1, 73-2 that calculates the average value of the square processor 62a, and a comparator 74 that compares the outputs of the average processors 7B-1 and 73-2.
and a subtracter 75 that subtracts the output of the comparator 74 from the output of the square processor 62a. The other surplus level calculators 70b to 70e also have the same circuit configuration.
この余剰レベル算出器70aでは、第5図(a>に示す
ように、信号源方位である第3の水平方位ψ3の主水平
整相ビーム41−3より左側の水平方位ψ1.ψ2の副
水平整相ビーム41−1.41−2における2束処理出
力yll” (t)、y122 (t)が、平均処理
器73−1に入力される。さらに、右側の水平方位ψ4
.ψ5の副水平整相ビーム41−4.41−5における
2束処理出力y142 (t)、y152 (t)が、
平均処理器73−2に入力される。各平均処理器731
.73−2は、信号源43の水平方位ψ3より左側の方
位ψ1.ψ3の平均レベルと、右側の方位ψ4.ψ5の
平均レベルとをそれぞれ求め、その結果を比較器74に
出力する。In this surplus level calculator 70a, as shown in FIG. The two-bundle processing outputs yll'' (t) and y122 (t) in the phased beam 41-1.41-2 are input to the averaging processor 73-1.
.. The two-bundle processing outputs y142 (t) and y152 (t) in the sub-horizontal phased beam 41-4.41-5 of ψ5 are as follows.
It is input to the average processor 73-2. Each average processor 731
.. 73-2 is an azimuth ψ1. to the left of the horizontal azimuth ψ3 of the signal source 43. The average level of ψ3 and the right direction ψ4. The average level of ψ5 is determined, and the results are output to the comparator 74.
比較器74は、平均処理器73−1及び73−2の出力
のレベル比較を行い、レベルの低い方を減算器75に出
力する。減算器75では、信号源43に対する水平方位
ψ3の2束処理出力y132 (t)から、比較器74
の出力を減算し、その結果z12 (t)を第1図のピ
ーク検出器8oへ出力する。他の余剰レベル算出器70
b〜70eも同様の動作を行う。The comparator 74 compares the levels of the outputs of the average processors 73 - 1 and 73 - 2 and outputs the one with the lower level to the subtracter 75 . In the subtracter 75, the comparator 74
The output of z12 (t) is subtracted and the result z12 (t) is output to the peak detector 8o in FIG. Other surplus level calculator 70
b to 70e also perform similar operations.
このような余剰レベル算出器70a〜70eを用いた場
合、第6図と比べ、第5図(a)に示すように、信号源
43に対する水平方位ψ3の右側または左側に別の第2
の信号源が存在しても、しベルの低い側の方位を比較器
74により選択するので、その第2の信号源の影響を的
確に取り除くことができる。When such surplus level calculators 70a to 70e are used, as compared to FIG. 6, as shown in FIG.
Even if there is a second signal source, since the comparator 74 selects the direction with the lower signal, the influence of the second signal source can be accurately removed.
なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。その変形例としては、例えば次のような
ものがある。Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications are possible. Examples of such modifications include the following.
(i> 第1図において、ふ仰整相器50a〜50d
と水平整相器61a〜61eの順序を入れ変え、信号源
43に対する水平整相を行った後、ふ仰整相を行うよう
にしても、上記実施例とほぼ同様の利点が得られる。(i> In FIG. 1, the phase shifters 50a to 50d
Even if the order of the horizontal phasing devices 61a to 61e is changed, and horizontal phasing is performed on the signal source 43, then tilt phasing is performed, substantially the same advantages as in the above embodiment can be obtained.
(ii) 上記実施例では、広帯域信号を対象とした
が、狭帯域信号に対しても本発明を適用できる。(ii) In the above embodiment, the target is a wideband signal, but the present invention can also be applied to a narrowband signal.
この場合、高速フーリエ変換(FFT)等によって周波
数分割を行い、ふ仰角の推定を行いたい信号源43の有
している狭帯域周波数を含む周波数bin(FFTによ
る周波数分割単位〉を選択すれば、信号源43からの狭
帯域信号に対しても、精度の良いふ仰角推定が行われる
。In this case, if frequency division is performed by Fast Fourier Transform (FFT) or the like, and a frequency bin (frequency division unit by FFT) that includes the narrow band frequency of the signal source 43 whose elevation angle is to be estimated is selected, Accurate elevation angle estimation is also performed for the narrowband signal from the signal source 43.
(iii ) 上記実施例では、4ステーブ×5スタ
ツクの面アレイ40を用いてふ作方向に5ビーム、水平
方向に5ビームの整相を行ってふ仰角の推定を行ったが
、他の構成の面アレイを用いて他のビーム数で整相を行
っても良い。また、面アレイ40は、信号源43が水中
に存在する場合には、音響/電気変換器で構成すれば良
いが、信号源43が空中に存在する場合には、電波や超
音波等を電気信号に変換する構成にすれば、その信号源
43に対するふ仰角推定も可能である。(iii) In the above embodiment, the elevation angle was estimated by phasing 5 beams in the vertical direction and 5 beams in the horizontal direction using a 4 stave x 5 stack surface array 40. It is also possible to perform phasing using another number of beams using a surface array. In addition, when the signal source 43 is underwater, the surface array 40 may be configured with an acoustic/electrical transducer, but when the signal source 43 is in the air, it can be configured by converting radio waves, ultrasonic waves, etc. into electricity. If it is configured to convert into a signal, it is also possible to estimate the elevation angle with respect to the signal source 43.
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、本発明によれば、信号源の
存在する水平方向の近傍にも複数の水平整相を実施し、
その水平方向の主整相出力レベルから、その近傍の削整
相出力レベルを減算して余剰レベルを求め、その余剰レ
ベルから信号の到来ふ仰角を推定するようにした。その
ため、信号源の存在しないふ作方向に高レベルの雑音が
存在しても、その雑音がその雑音方向の近傍で同程度の
レベルを有している場合には、その雑音の影響を取り除
くことができ、それによって目標とする信号源のふ仰角
を、高精度に推定できる。(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, a plurality of horizontal phasing operations are performed also in the vicinity of the signal source in the horizontal direction,
The phasing output level in the vicinity is subtracted from the main phasing output level in the horizontal direction to obtain a surplus level, and the arrival angle of the signal is estimated from the surplus level. Therefore, even if there is a high level of noise in the direction where the signal source does not exist, if the noise has the same level in the vicinity of the noise direction, the effect of that noise can be removed. As a result, the elevation angle of the target signal source can be estimated with high accuracy.
第1図は本発明の実施例を示すふ仰角推定装置の構成ブ
ロック図、第2図は従来のふ仰角推定装置の構成ブロッ
ク図、第3図は第2図中の面アレイの構造図、第4図(
a>、(b)は従来技術の問題点を説明する図、第5図
(a>、(b)は第1図中の面アレイを説明する図、第
6図は第1図中の余剰レベル算出器の回路構成図、第7
図は第1図中の余剰レベル算出器の他の回路構成図であ
る。
40・・・・・・面アレイ、41−1.41−2.41
−4.41−5・・・・・・副水平整相ビーム、41−
3、・・・・・主水平整相ビーム、42−1〜42−5
・・・・・・ふ仰整相ビーム、50a〜50d・・・・
・・ふ仰整相器、61a〜61e・・・・・・水平整相
器、62a〜62e・・・・・・2乗処理器、70a〜
70e・・・・・・余剰レベル算出器、71.73−1
.73−2・・・・・・平均処理器、72.75・・・
・・・減算器、74・・・・・・比較器、80・・・・
・・ピーク検出器。FIG. 1 is a block diagram of a configuration of a elevation angle estimating device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a conventional elevation angle estimation device, and FIG. 3 is a structural diagram of a surface array in FIG. 2. Figure 4 (
a>, (b) are diagrams explaining the problems of the prior art, FIG. 5 (a>, (b) are diagrams explaining the surface array in FIG. Circuit diagram of level calculator, 7th
This figure is another circuit configuration diagram of the surplus level calculator in FIG. 1. 40... surface array, 41-1.41-2.41
-4.41-5...Sub-horizontal phased beam, 41-
3. Main horizontal phased beam, 42-1 to 42-5
・・・・・・Full phased beam, 50a to 50d...
. . . Horizontal phasing device, 62a to 62e . . . Square processor, 70a to 61e.
70e... Surplus level calculator, 71.73-1
.. 73-2... Average processor, 72.75...
...Subtractor, 74...Comparator, 80...
...Peak detector.
Claims (1)
源からの信号に対して複数のふ仰角のふ仰整相ビームを
形成し、そのふ仰整相ビームの整相出力レベルから、該
信号の到来ふ仰角を推定するふ仰角推定方法において、 前記各ふ仰角について水平方向に、前記信号の到来方向
に主水平整相ビームを形成すると共にその近傍に複数の
副水平整相ビームを形成し、該主水平整相ビームの整相
出力レベルから、該副水平整相ビームの整相出力レベル
を減算して余剰レベルを求め、 前記余剰レベルのふ仰特性のピークから、前記信号の到
来ふ仰角を推定することを特徴とするふ仰角推定方法。[Claims] A planar array in which a plurality of sensors are arranged in a planar manner is used to form a phased beam with a plurality of angles of elevation in response to a signal from a signal source, and the phased beam of the phased beam is In the elevation angle estimating method of estimating the arrival angle of the signal from the phased output level, for each elevation angle, a main horizontal phased beam is formed horizontally in the direction of arrival of the signal, and a plurality of beams are formed in the vicinity thereof. forming a sub-horizontal phased beam, subtracting the phased output level of the sub-horizontal phased beam from the phased output level of the main horizontally-phased beam to obtain a surplus level; A method for estimating an elevation angle, comprising estimating an arrival elevation angle of the signal from a peak.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2151816A JP2763817B2 (en) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | Elevation angle estimation method |
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH0443981A true JPH0443981A (en) | 1992-02-13 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014032082A (en) * | 2012-08-02 | 2014-02-20 | Nec Corp | Passive sonar device, azimuth concentration processing method, and passive sonar signal processing program |
| JP2021135132A (en) * | 2020-02-26 | 2021-09-13 | 沖電気工業株式会社 | Signal processing device |
| JP2022056489A (en) * | 2020-09-30 | 2022-04-11 | 沖電気工業株式会社 | Distance computing device, distance computing method, and distance computing program |
-
1990
- 1990-06-11 JP JP2151816A patent/JP2763817B2/en not_active Expired - Fee Related
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