JPH0529073B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、探知エリア内への飛行物体の侵入
を探知する飛行物体探知装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、飛行物体の探知エリア内へ侵入を探知
する飛行物体探知装置には、飛行物体の発する電
波あるいは赤外線を検出して探知を行なうもの
や、レーダのように電波を発射して飛行物体によ
り反射される電波を検出し、探知を行なうものな
どがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、飛行物体の発する電波を検出する場
合、使用する電波と類似する妨害電波やラジオな
どの放送電波等を受け易く、これら妨害電波等の
影響を排除するために、従来電波を受信したのち
の信号処理が非常に複雑になるという問題点があ
る。

さらに、飛行物体の発する赤外線を検出する場
合、晴天時には太陽による強い輻射赤外線の影響
を受け易いため、全天候における飛行物体の探知
を行なうことができない。

また、レーダなどのように電波を発射する機能
を有する場合、電波を発射するため、秘匿性が失
われるという問題点がある。

そこで、この発明では、妨害電波や太陽の輻射
赤外線などの影響を受けることなく、しかも秘匿
性を失うことなく、容易に飛行物体の探知を行な
えるようにすることを技術的課題とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、前記の諸点に留意してなされたも
のであり、中心軸を鉛直線分から対称に傾斜させ
て上方をねらうように設けられ、飛行物体から発
せられる飛行音を集音して集音信号を出力する指
向性を有する２個の集音手段と、 前記両集音手段の集音信号を加、減算して和信
号および差信号を形成する第１の演算手段と、 前記和信号と差信号とのレベル差の信号を導出
する第２の演算手段と、 前記和信号、前記差信号および前記レベル差の
信号が異なるしきいレベルそれぞれを上回る時間
と、前記和信号、前記差信号がそれぞれのしきい
レベルを上回つてから前記レベル差の信号がしき
いレベルを上回るまでの時間差とが所定の条件を
満足するときにのみ前記飛行物体の探知エリア内
への侵入の探知および侵入した前記飛行物体の識
別を行なう処理手段と を備えたことを特徴とする飛行物体探知装置であ
る。

〔作用〕

したがつて、この発明によると、両集音手段に
より飛行物体からの飛行音が集音され、第１の演
算手段により両集音手段の集音信号が加、減算さ
れて和信号および差信号が形成させるとともに、
第２の演算手段により和信号と差信号とのレベル
差の信号が導出される。

このとき、両集音手段の中心軸が所定の挟持角
で真上から対称にずれているため、和信号は対称
軸上で極大になる単一極性の信号となり、差信号
はそれぞれの中心軸上付近で極大になり対称軸上
で極小になるくら型極性の信号となり、両信号の
差のレベル差の信号は対称軸上で鋭いピークを有
する信号となる。

さらに、探知の処理手段により和信号、差信号
およびレベル差の信号とそれぞれのしきいレベル
とが比較され、各信号がしきいレベルを上回る時
間および和信号、差信号がしきいレベルと上回つ
てからレベル差の信号がしきいレベルを上回るま
での時間差が所定の条件を満足し、飛行物体が確
実に探知エリアに侵入したときにのみ、その侵入
の探知および識別が行なわれる。

そして、飛行音を検出して飛行物体の探知を行
なうため、従来のように、妨害電波や太陽の輻射
赤外線などの影響を受けることがなく、しかもレ
ーダのように秘匿性が失われることがない。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、その実施例を示した図面
とともに詳細に説明する。

まず、１実施例を示した第１図ないし第８図に
ついて説明する。

第１図において、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは集
音手段としての指向性を有する第１ないし第４マ
イクロホン（以下マイクロホンを単にマイクとい
う）であり、第２図に示すように、第１、第２マ
イク１ａ，１ｂをペアとして両マイク１ａ，１ｂ
の中心軸がαの角度をなすように対称に設置され
るとともに、第３、第４マイク１ｃ，１ｄも第
１、第２マイク１ａ，１ｂと同様に設置され、各
マイク１ａ〜１ｄによりほぼ全空間を監視し得る
ように配置され、各マイク１ａ〜１ｄにより飛行
物体の飛行音が集音されて第１〜第４集音信号が
それぞれ出力される。

このとき、各マイク１ａ〜１ｄは、ともに第３
図中の１点鎖線に示すような指向性を有し、第
１、第２マイク１ａ，１ｂの指向性を加算、減算
すると、加算指向性および減算指向性は、それぞ
れ第４図中の１点鎖線および破線に示すようにな
り、第３、第４マイク１ｃ，１ｄの場合も同様と
なり、とくに減算指向性はその中央部分が凹状に
なり、中央部分の感度が低下することを示してい
る。ただし、第４図は両マイク１ａ，１ｂの中心
軸を含む面における指向性を示している。

２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはそれぞれ各マイク１
ａ〜１ｄからの各集音信号を増幅する第１ないし
第４増幅器、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄはそれぞれ
各増幅器２ａ〜２ｄにより増幅された前記各集音
信号の所定周波数成分のみをろ波する第１ないし
第４バンドパスフイルタ（以下バンドパスフイル
タをBPFという）、４ａは第１、第2BPF３ａ，
３ｂを通過した第１、第２集音信号を加算、減算
し、和信号および差信号をレベル調整して出力す
る第１ビームフオーマ、４ｂは第２ビームフオー
マであり、第３、第4BPF３ｃ，３ｄを通過した
第３、第４集音信号を加算、減算し和信号および
差信号をレベル調整して出力し、第１ビームフア
ーマ４ａとともに第１の演算手段を形成する。

５ａ，５ｂはそれぞれ第１ビームフオーア４ａ
からの和信号および差信号のレベルを変換する第
１、第２検波回路、５ｃ，５ｄはそれぞれ第２ビ
ームフオーマ４ｂからの和信号および差信号のレ
ベルを変換する第３、第４検波回路、６ａ，６ｂ
は第２の演算手段を形成する第１、第２レベル差
検出器（以下第１、第２検出器という）であり、
第１検波器６ａにより、第１、第２検波回路５
ａ，５ｂを介した和信号および差信号のレベル差
が導出されて第１レベル差信号が出力されるとと
もに、第２検出器６ｂにより、第３、第４検波回
路５ｃ，５ｄを介した和信号および差信号のレベ
ル差が導出されて第２レベル差信号が出力され、
第１ビームフオーマ４ａ、第１、第２検波回路５
ａ，５ｂ、第１検出器６ａにより第１導出手段７
ａが構成され、第２ビームフオーマ４ｂ、第３、
第４検波回路５ｃ，５ｄ、第２検出器６ｂにより
第２導出手段７ｂが構成されている。

８は第１、第２検波回路５ａ，５ｂ、第１検出
器６ａの各出力信号および第３、第４検波回路５
ｃ，５ｄ、第２検出液６ｂの各出力信号をアナロ
グ／デジタル変換（以下Ａ／Ｄ変換という）する
Ａ／Ｄ変換器、９はCPUであり、Ａ／Ｄ変換器
８によりＡ／Ｄ変換された各信号にもとづき、飛
行物体の探知エリア内への侵入を探知するととも
に、予め記憶した各飛行物体の信号パターンとの
比較により侵入飛行物体の識別を行なうようにな
つており、Ａ／Ｄ変換器８、CPU９により処理
手段１０が構成され、第１図の各部により飛行物
体探知装置Ｄが構成されている。

つぎに、第５図に示すように、探知装置Ｄが、
同図中の破線で示す装置Ｄの中心軸を含む面内に
おいて角度βの探知エリアを有するものとし、当
該探知エリアに向つて飛行物体Ｆが飛行する場合
の探知動作について説明する。

なお、第１、第２マイク１ａ，１ｂからの第
１、第２集音信号の処理動作と、第３、第４マイ
ク１ｃ，１ｄからの第３、第４集音信号の処理動
作は同じであるため、第１、第２マイク１ａ，１
ｂからの第１、第２集音信号の処理動作について
のみ説明する。

いま、第１、第２マイク１ａ，１ｂにより飛行
物体Ｆの飛行音が集音されると、両マイク１ａ，
１ｂからの第１、第２集音信号が第１、第２増幅
器２ａ，２ｂにより増幅され、増幅された第１、
第２集音信号のうち所定の帯域成分のみが第１、
第２バンドパスフイルタ３ａ，３ｂによりろ波さ
れて雑音成分が除去されたのち、第１ビームフオ
ーマ４ａにより両フイルタ３ａ，３ｂを介した第
１、第２集音信号が加算および減算されて和信号
および差信号が第１、第２検波回路５ａ，５ｂに
それぞれ入力される。

そして、第１、第２検波回路５ａ，５ｂにより
前記和信号および差信号がそれぞれレベル変換さ
れてＡ／Ｄ変換器８に入力されるとともに、両検
波回路５ａ，５ｂによりレベル変換された前記和
信号および差信号のレベル差が第１検出器６ａに
より導出されて第１レベル差信号がＡ／Ｄ変換器
８に入力され、Ａ／Ｄ変換器８により前記和信
号、差信号、第１レベル差信号がＡ／Ｄ変換され
る。

このとき、第２図および第４図に示すように、
第１、第２マイク１ａ，１ｂの中央の対称軸から
の角γをパラメータとして、飛行物体が探知エリ
アを横切つて飛行する場合の第１、第２検波回路
５ａ，５ｂからの和信号および差信号のレベル変
換をそれぞれ図示すると、たとえば第６図中の実
線および破線のに示すように和信号は対称軸上で
極大になる単一極性の信号となり、差信号はそれ
ぞれの中心軸上付近で極大になり対称軸上で極小
になるくら型極性の信号となり、前記したように
両マイク１ａ，１ｂの減算指向性の中央部分にお
ける感度が低いため、前記差信号のγ＝0°、すな
わち対称軸付近のレベルは低くなり、その結果、
第１検出器６ａから出力される第１レベル差信号
は第６図中の２点鎖線のようになり、γ＝0°の対
称軸付近において鋭いピークをもつことになり、
第１レベル差信号にこのようなピークが現われる
ことにより、飛行物体が前記対称軸付近の探知エ
リア内を飛行していることがわかり、処理手段１
０により当該ピークの検出および判定が行なわれ
る。

なお、第６図の縦軸は相対レベルを示し、第
１、第２検波回路５ａ，５ｂにより前記和信号、
差信号のレベルが同程度になるようにレベル変換
されているものとする。

つぎに、CPU９により、Ａ／Ｄ変換された前
記和信号、差信号、第１レベル差信号がそれぞれ
異なるしきいレベル、すなわち第６図の１点鎖線
ア、イ、ウに示すしきいレベルと比較され、前記
和信号、差信号、第１レベル差信号がそれぞれ各
しきいレベルを上回ると、CPU９の和信号フラ
グ、差信号フラグ、第１レベル差フラグに、第７
図ａ，ｂ，ｃにそれぞれ示すように“１”がセツ
トされ、前記各信号がそれぞれ各しきいレベルを
下回ると、CPU９の前記各フラグは“０”にリ
セツトされるとともに、前記各フラグに“１”が
セツトされている時間、および和信号フラグ、差
信号フラグに“１”がそれぞれセツトされてから
第１レベル差フラグに“１”がセツトされるまで
の時間差がカウントされ、各フラグに“１”がセ
ツトされている時間がそれぞれの基準となる所定
時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３以下のときには、ノイズに
よるフラグセツトと判断されて各フラグのセツト
が無効とされ、前記時間差がそれぞれの基準とな
る所定時間Ｔ４，Ｔ５を越えても第１レベル差フ
ラグに“１”がセツトされなければ、前記時間差
のカウントは停止されてカウント値が消去され
る。

したがつて、たとえば第７図ａ，ｂに示すよう
に、前記和信号フラグ、差信号フラグに“１”が
セツトされている時間が所定時間Ｔ１、Ｔ２以上
になり、しかも、所定時間Ｔ４，Ｔ５以内に前記
第１レベル差フラグに“１”がセツトされ、か
つ、同図ｃに示すように前記第１レベル差フラグ
に“１”がセツトされている時間が所定時間Ｔ３
よりも長くなり、第６図の特性を満たす所定の条
件を満足するときにのみ、探知エリア内に飛行物
体が侵入したとして、同図ｄに示すように、
CPU９の探知フラグに“１”がセツトされ、飛
行物体の探知エリア内への侵入が探知されること
になる。

また、処理手段１０により、第６図に示すよう
な前記和信号、差信号、第１レベル差信号の各パ
ターンと、予め記憶した、たとえば第８図に示す
ようなヘリコプターなどの多種の特定飛行物体の
飛行時の和信号、差信号、第１レベル差信号とが
比較され、探知した飛行物体の種類の識別が行な
われる。

ここで、第８図の横軸は時間であるが、特定飛
行物体の飛行速度が既知であるため、前記対称軸
からの角γと容易に対応させることができる。

なお、第９図に示すように、両ビームフオーマ
４ａ，４ｂを第１、第２検波回路５ａ，５ｂおよ
び第３、第４検波回路５ｃ，５ｄの後段に挿入
し、各検波回路５ａ〜５ｄにより、各BPF３ａ，
３ｄを介した各集音信号を検波し、レベル変換し
たのち、両ビームフオーマ４ａ，４ｂにより和信
号、差信号を形成するようにし、さらに各検波回
路５ａ〜５ｄの出力をＡ／Ｄ変換器８に入力する
ようにし、飛行物体の侵入方向の検出を行なうよ
うにしてもよい。

さらに、CPUの処理速度に大じ、検波回路５
ａ〜５ｄ以降の処理をすべて処理手段１０により
行なうようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の飛行物体探知装置に
よると、第１の演算手段により両集音手段の集音
信号が加、減算されて和信号および差信号が形成
されるとともに、第２の演算手段により和信号と
差信号とのレベル差の信号が導出され、このと
き、両集音手段の中心軸が所定の挟持角で真上か
ら対称にずれているため、和信号は対称軸上で極
大になる単一極性の信号となり、差信号はそれぞ
れの中心軸上付近で極大になり対称軸上で極小に
なるくら型極性の信号となり、両信号の差のレベ
ル差の信号は対称軸上で鋭いピークを有する信号
となる。

さらに、探知の処理手段により和信号、差信号
およびレベル差の信号とそれぞれのしきいレベル
とが比較され、各信号がしきいレベルを上回る時
間および和信号、差信号がしきいレベルを上回つ
てからレベル差の信号がしきいレベルを上回るま
での時間差が所定の条件を満足し、飛行物体が確
実に探知エリアに侵入したときにのみ、その侵入
の探知および識別が行なわれる。

そして、マイクロホン等の集音手段により飛行
音を検出して飛行物体の探知を行なうため、従来
のように、妨害電波や太陽の輻射赤外線などの影
響を受けることがなく、しかもレーダのように秘
匿性が失われることがない。

その上、和信号、差信号およびレベル差の信号
がそれぞれのしきいレベルを上回る時間条件が所
定の条件を満足したときのみ、侵入の探知および
識別が行なわれるため、誤検出を防止して探知お
よび識別の精度を極めて高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の飛行物体探知装置の実施例
を示し、第１図ないし第８図は１実施例を示し、
第１図はブロツク図、第２図は一部の正面図、第
３図は第１図中のマイクロホンの指向性図、第４
図は合成指向性図、第５図は動作説明図、第６図
は各信号の信号パターン図、第７図ａ〜ｄは動作
説明用タイミングチヤート、第８図は比較用の信
号パターン図、第９図は他の実施例のブロツク図
である。 １ａ〜１ｄ，１１……マイクロホン、６ａ，６
ｂ……第１、第２検出器、７ａ〜７ｂ……導出手
段、１０……処理手段。

【特許請求の範囲】

１ 魚雷用受波器の音響中心を異にする２本の受
波ビームを１対とし、当該１対又は複数対の受波
ビームを有する魚雷用ホーミング方式において、
前記１対を構成する前記２本の受波ビームからの
２つの音響信号の一方を適当な位相量だけ移相せ
しめた複数の信号対を作り、前記信号対ごとに掛
算したものを積分することにより当該信号対ごと
の相関をとり絶対値をとつた複数の相関信号を作
成して、しかるのち前記複数の相関信号を加算し
た信号を得て、音響信号の到来方向による不感帯
を減少させる特徴を有した相関方式を持つ魚雷用
ホーミング方式。