JPH06347530A - 水中音源位置推定システム - Google Patents
水中音源位置推定システムInfo
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- JPH06347530A JPH06347530A JP16424993A JP16424993A JPH06347530A JP H06347530 A JPH06347530 A JP H06347530A JP 16424993 A JP16424993 A JP 16424993A JP 16424993 A JP16424993 A JP 16424993A JP H06347530 A JPH06347530 A JP H06347530A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 配列受波器の受波器数を低減する。
【構成】 遅延相関処理器（１ａ〜１ｃ）は音波の到達
時間差を測定し得る程度に広い間隔で深度方向に直線配
列される３個の受波器の受波信号の中の２つの受波信号
間の遅延相関度を計算する。伝搬計算器２は受波器深度
（Ｚ1 〜Ｚ3 ）と仮想音源位置（Ｐ11〜ＰXZ）と１つの
受波信号とに基づき各受波器の各仮想音源に対する受波
信号を計算する。遅延相関処理器（３ａ〜３ｃ）は計算
された２つの受波信号間の遅延相関度を計算する。これ
ら２つの遅延相関度の類似度が類似性計算器（４ａ〜４
ｃ）で計算され、類似性が一定レベル以上となった場合
の遅延相関度に対応した仮想音源位置が位置検出器（５
ａ〜５ｂ）で検出され、メモリ６に順次記憶される。出
力処理器７はメモリをアクセスして一定箇所に集中する
仮想音源位置を抽出しそれらの位置及び類似度等の情報
を出力する。
時間差を測定し得る程度に広い間隔で深度方向に直線配
列される３個の受波器の受波信号の中の２つの受波信号
間の遅延相関度を計算する。伝搬計算器２は受波器深度
（Ｚ1 〜Ｚ3 ）と仮想音源位置（Ｐ11〜ＰXZ）と１つの
受波信号とに基づき各受波器の各仮想音源に対する受波
信号を計算する。遅延相関処理器（３ａ〜３ｃ）は計算
された２つの受波信号間の遅延相関度を計算する。これ
ら２つの遅延相関度の類似度が類似性計算器（４ａ〜４
ｃ）で計算され、類似性が一定レベル以上となった場合
の遅延相関度に対応した仮想音源位置が位置検出器（５
ａ〜５ｂ）で検出され、メモリ６に順次記憶される。出
力処理器７はメモリをアクセスして一定箇所に集中する
仮想音源位置を抽出しそれらの位置及び類似度等の情報
を出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中の音源位置を推定
する水中音源位置推定システムに関する。
する水中音源位置推定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】水中音波の音源位置は、深度及び測定点
までの水平距離で特定するが、水中の伝搬経路は複雑で
あるので、水中音源位置推定システムでは、深度方向に
直線的に配列した複数の受波器を用いてその音源位置を
推定するようにしている。この種の水中音源位置推定シ
ステムとしては、従来、例えば図４に示すものが知られ
ている。
までの水平距離で特定するが、水中の伝搬経路は複雑で
あるので、水中音源位置推定システムでは、深度方向に
直線的に配列した複数の受波器を用いてその音源位置を
推定するようにしている。この種の水中音源位置推定シ
ステムとしては、従来、例えば図４に示すものが知られ
ている。
【０００３】図４において、Ｎ個の受波器（＃１〜＃
Ｎ）は、深度方向に直線的に一定の間隔で配列される。
周波数分析器１０は、これらＮ個の受波器の各受波信号
をそれぞれ周波数軸へ変換し、特定の周波数ｆ1 につい
ての配列受波器上におけるエネルギー分布Ｅ0 を求め、
それを類似性計算器１２の一方の入力へ与える。
Ｎ）は、深度方向に直線的に一定の間隔で配列される。
周波数分析器１０は、これらＮ個の受波器の各受波信号
をそれぞれ周波数軸へ変換し、特定の周波数ｆ1 につい
ての配列受波器上におけるエネルギー分布Ｅ0 を求め、
それを類似性計算器１２の一方の入力へ与える。
【０００４】一方、伝搬計算器１１では、各受波器の深
度（Ｚ1 〜ＺN ）のデータと仮想音源位置（Ｐ11〜
ＰXZ）のデータとが外部から与えられる。ここに、仮想
音源位置（Ｐ11〜ＰXZ）は、例えば図５に示すようにＮ
個の受波器の配列方向に平行な仮想格子面を音場内に設
定した場合の各格子の座標位置であって、各格子には音
源が仮想的に配置されるのである。
度（Ｚ1 〜ＺN ）のデータと仮想音源位置（Ｐ11〜
ＰXZ）のデータとが外部から与えられる。ここに、仮想
音源位置（Ｐ11〜ＰXZ）は、例えば図５に示すようにＮ
個の受波器の配列方向に平行な仮想格子面を音場内に設
定した場合の各格子の座標位置であって、各格子には音
源が仮想的に配置されるのである。
【０００５】この伝搬計算器１１では、各仮想音源位置
と各受波器との間の水平距離は既知であるので、各受波
器の深度データと各仮想音源位置のデータを受けて、Ｆ
ＦＴ処理によりＰ11〜ＰXZの各位置に存在する仮想音源
の音波をＮ個の受波器のそれぞれが受波するとした場合
の伝搬損失を特定の周波数ｆ1 について計算し、その特
定周波数についての配列受波器上でのエネルギー分布
（Ｅ11〜ＥXZ）を類似性計算器１２の他方の入力へ与え
る。
と各受波器との間の水平距離は既知であるので、各受波
器の深度データと各仮想音源位置のデータを受けて、Ｆ
ＦＴ処理によりＰ11〜ＰXZの各位置に存在する仮想音源
の音波をＮ個の受波器のそれぞれが受波するとした場合
の伝搬損失を特定の周波数ｆ1 について計算し、その特
定周波数についての配列受波器上でのエネルギー分布
（Ｅ11〜ＥXZ）を類似性計算器１２の他方の入力へ与え
る。
【０００６】類似性計算器１２では、Ｎ個の受波器で測
定された音波のエネルギー分布Ｅ0（周波数分析器１０
の出力）に対する伝搬計算により求めたＮ個の受波器そ
れぞれにおけるＥ11〜ＥXZのエネルギー分布の類似度を
最尤推定法や最小２乗法等の推定法を用いて計算し、各
々の類似度を位置検出器１３へ出力する。
定された音波のエネルギー分布Ｅ0（周波数分析器１０
の出力）に対する伝搬計算により求めたＮ個の受波器そ
れぞれにおけるＥ11〜ＥXZのエネルギー分布の類似度を
最尤推定法や最小２乗法等の推定法を用いて計算し、各
々の類似度を位置検出器１３へ出力する。
【０００７】例えば図５において、配列受波器上には
（ア）（イ）（ウ）の３つのエネルギー分布を示してあ
るが、（ア）はＮ個の受波器で測定された音波のエネル
ギー分布Ｅ0 、（イ）は真音源ａの位置に近い格子位置
に配置した仮想音源ｂ対する伝搬計算によるエネルギー
分布、（ウ）は真音源ａの位置から遠い格子位置に配置
した仮想音源ｃに対する伝搬計算によるエネルギー分布
である。
（ア）（イ）（ウ）の３つのエネルギー分布を示してあ
るが、（ア）はＮ個の受波器で測定された音波のエネル
ギー分布Ｅ0 、（イ）は真音源ａの位置に近い格子位置
に配置した仮想音源ｂ対する伝搬計算によるエネルギー
分布、（ウ）は真音源ａの位置から遠い格子位置に配置
した仮想音源ｃに対する伝搬計算によるエネルギー分布
である。
【０００８】類似性計算器１２では、（ア）と（イ）、
（ア）と（ウ）をそれぞれ比較してそれぞれの類似度を
求めるが、真音源ａの位置に近い位置にある仮想音源ｂ
の類似度が遠い位置にある仮想音源ｃの類似度よりも高
い値を示すことが解る。
（ア）と（ウ）をそれぞれ比較してそれぞれの類似度を
求めるが、真音源ａの位置に近い位置にある仮想音源ｂ
の類似度が遠い位置にある仮想音源ｃの類似度よりも高
い値を示すことが解る。
【０００９】位置検出器１３では、予め設定したレベル
を越える類似度とそのエネルギー分布を生じた仮想音源
位置（格子点位置）を検出し、出力処理器１４に与え
る。
を越える類似度とそのエネルギー分布を生じた仮想音源
位置（格子点位置）を検出し、出力処理器１４に与え
る。
【００１０】出力処理器１４では、類似度の大小関係や
時間的な連続性等を勘案して音源位置を推定する。
時間的な連続性等を勘案して音源位置を推定する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の水中音
源位置推定システムでは、仮想音源位置から真の音源位
置を推定するための計算データと測定データとの類似性
計算処理において、水中音場の深度方向に設定される配
列受波器上のエネルギー分布を比較データとして利用し
ているが、仮想音源位置に対する計算データの差異は僅
かであるので、類似性計算処理によりこれら多数の計算
データの中から真の音源位置に対応したデータを抽出で
きるようにするには、計算データの比較対象として詳細
なエネルギー分布の測定値が必要である。一方音源の発
する音波の周波数には各種あるが、想定される最小波長
の音波も正確に受波できるようにするため受波器の配列
間隔は半波長の法則に従い定める必要がある。
源位置推定システムでは、仮想音源位置から真の音源位
置を推定するための計算データと測定データとの類似性
計算処理において、水中音場の深度方向に設定される配
列受波器上のエネルギー分布を比較データとして利用し
ているが、仮想音源位置に対する計算データの差異は僅
かであるので、類似性計算処理によりこれら多数の計算
データの中から真の音源位置に対応したデータを抽出で
きるようにするには、計算データの比較対象として詳細
なエネルギー分布の測定値が必要である。一方音源の発
する音波の周波数には各種あるが、想定される最小波長
の音波も正確に受波できるようにするため受波器の配列
間隔は半波長の法則に従い定める必要がある。
【００１２】従って、従来の水中音源位置推定システム
では、相当に多数の受波器を深度方向に配列する必要が
あり、システム規模が増大するという問題がある。
では、相当に多数の受波器を深度方向に配列する必要が
あり、システム規模が増大するという問題がある。
【００１３】本発明は、このような問題に鑑みなされた
もので、その目的は、配列受波器の受波器数の大幅な低
減を可能とした水中音源位置推定システムを提供するこ
とにある。
もので、その目的は、配列受波器の受波器数の大幅な低
減を可能とした水中音源位置推定システムを提供するこ
とにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の水中音源位置推定システムは次の如き構成
を有する。即ち、本発明の水中音源位置推定システム
は、音波の到達時間差を測定できる程度に離隔した間隔
で深度方向に直線的に配列される複数の受波器と； 前
記複数の受波器における２つの受波器の受波信号間の遅
延相関度を計算する１または３以上の第１遅延相関処理
器と； 前記複数の受波器の配列方向に平行な仮想格子
面の各格子に仮想的に配置した仮想音源の音波を前記複
数の受波器のそれぞれが受波するとした場合の伝搬損失
を周波数毎に計算し、それを各受波器の各仮想音源に対
する受波信号へ変換して出力する伝搬計算器と； 前記
伝搬計算器が出力する複数の受波器それぞれの受波信号
のうちの２つの受波信号間の遅延相関度を計算する１ま
たは３以上の第２遅延相関処理器と； 前記第１遅延相
関処理器が計算した遅延相関度と第２遅延相関処理器が
計算した遅延相関度との類似性を計算する１または３以
上の類似性計算器と； 前記類似性が一定レベル以上と
なる場合の遅延相関度に対応した仮想音源位置を出力す
る１または３以上の位置検出器と； 前記検出器が検出
した仮想音源位置を順次記憶するメモリと； 前記記憶
された仮想音源位置のうち一定箇所に集中する仮想音源
位置を抽出し、それらの位置及び類似度等の情報を出力
する出力処理器と； を備えたことを特徴とするもので
ある。
め、本発明の水中音源位置推定システムは次の如き構成
を有する。即ち、本発明の水中音源位置推定システム
は、音波の到達時間差を測定できる程度に離隔した間隔
で深度方向に直線的に配列される複数の受波器と； 前
記複数の受波器における２つの受波器の受波信号間の遅
延相関度を計算する１または３以上の第１遅延相関処理
器と； 前記複数の受波器の配列方向に平行な仮想格子
面の各格子に仮想的に配置した仮想音源の音波を前記複
数の受波器のそれぞれが受波するとした場合の伝搬損失
を周波数毎に計算し、それを各受波器の各仮想音源に対
する受波信号へ変換して出力する伝搬計算器と； 前記
伝搬計算器が出力する複数の受波器それぞれの受波信号
のうちの２つの受波信号間の遅延相関度を計算する１ま
たは３以上の第２遅延相関処理器と； 前記第１遅延相
関処理器が計算した遅延相関度と第２遅延相関処理器が
計算した遅延相関度との類似性を計算する１または３以
上の類似性計算器と； 前記類似性が一定レベル以上と
なる場合の遅延相関度に対応した仮想音源位置を出力す
る１または３以上の位置検出器と； 前記検出器が検出
した仮想音源位置を順次記憶するメモリと； 前記記憶
された仮想音源位置のうち一定箇所に集中する仮想音源
位置を抽出し、それらの位置及び類似度等の情報を出力
する出力処理器と； を備えたことを特徴とするもので
ある。
【００１５】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明の水中音源
位置推定システムの作用を説明する。深度方向に直線的
に配列される複数の受波器は、音波の到達時間差を測定
できる程度に離隔した間隔で配置され、真の音源の音波
を受波するが、２つの受波器の受波信号間の遅延相関度
が第１遅延相関処理器で計算される。一方、伝搬計算器
で各受波器の各仮想音源に対する受波信号が計算され、
その計算された２つの受波器の受波信号間の遅延相関度
が第２相関処理器で計算される。これら２つの遅延相関
度の類似度が類似性計算器で計算され、類似性が一定レ
ベル以上となった場合の遅延相関度に対応した仮想音源
位置が位置検出器で検出され、メモリに順次記憶され
る。そして、記憶された仮想音源位置のうち一定箇所に
集中する仮想音源位置が抽出されそれらの位置及び類似
度等の情報が出力処理器から出力される。
位置推定システムの作用を説明する。深度方向に直線的
に配列される複数の受波器は、音波の到達時間差を測定
できる程度に離隔した間隔で配置され、真の音源の音波
を受波するが、２つの受波器の受波信号間の遅延相関度
が第１遅延相関処理器で計算される。一方、伝搬計算器
で各受波器の各仮想音源に対する受波信号が計算され、
その計算された２つの受波器の受波信号間の遅延相関度
が第２相関処理器で計算される。これら２つの遅延相関
度の類似度が類似性計算器で計算され、類似性が一定レ
ベル以上となった場合の遅延相関度に対応した仮想音源
位置が位置検出器で検出され、メモリに順次記憶され
る。そして、記憶された仮想音源位置のうち一定箇所に
集中する仮想音源位置が抽出されそれらの位置及び類似
度等の情報が出力処理器から出力される。
【００１６】以上要するに、本発明で実施される類似性
計算処理で用いる比較データは、従来のように空間領域
でのデータ分布ではなく、時間領域でのデータ分布であ
るので、従来のように空間的に詳細なデータ分布を測定
する必要がない。
計算処理で用いる比較データは、従来のように空間領域
でのデータ分布ではなく、時間領域でのデータ分布であ
るので、従来のように空間的に詳細なデータ分布を測定
する必要がない。
【００１７】従って、配列受波器の受波器数を大幅に減
らすことができ、システム規模の縮小化を可能にする。
なお、受波器数は、推定精度を問わなければ２個で良
く、一定の精度を確保する場合でも最低３個あれば足り
る。
らすことができ、システム規模の縮小化を可能にする。
なお、受波器数は、推定精度を問わなければ２個で良
く、一定の精度を確保する場合でも最低３個あれば足り
る。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る水中音源位置推
定システムを示す。構成要素の中には名称が従来例（図
４）と同様のものもあるが、動作内容が異なる。
する。図１は、本発明の一実施例に係る水中音源位置推
定システムを示す。構成要素の中には名称が従来例（図
４）と同様のものもあるが、動作内容が異なる。
【００１９】本実施例は、＃１〜＃３の３個の受波器を
使用した例を示す。これら３個の受波器は、深度方向に
直線的に配列されるが、配列間隔が音波の到達時間差を
測定できる程度に充分に離隔した間隔である点が従来と
異なる。
使用した例を示す。これら３個の受波器は、深度方向に
直線的に配列されるが、配列間隔が音波の到達時間差を
測定できる程度に充分に離隔した間隔である点が従来と
異なる。
【００２０】これら３個の受波器の受波信号は、ろ波処
理を受けず、つまり広帯域性を保持した状態で（第１
の）遅延相関処理器に入力すると共に、そのうちの１つ
の受波信号が伝搬計算器２に入力する。
理を受けず、つまり広帯域性を保持した状態で（第１
の）遅延相関処理器に入力すると共に、そのうちの１つ
の受波信号が伝搬計算器２に入力する。
【００２１】（第１の）遅延相関処理器は、１ａと１ｂ
と１ｃの３個で構成され、それぞれ３個の受波器の受波
信号のうちの２個の受波信号間の遅延相関度を計算す
る。
と１ｃの３個で構成され、それぞれ３個の受波器の受波
信号のうちの２個の受波信号間の遅延相関度を計算す
る。
【００２２】即ち、遅延相関処理器１ａは、受波器＃１
と同＃２の受波信号間の遅延相関度Ｄa0（τ）を計算す
る。同様に、遅延相関処理器１ｂは、受波器＃２と同＃
３の受波信号間の遅延相関度Ｄb0（τ）を計算し、遅延
相関処理器１ｃは、受波器＃１と同＃３の受波信号間の
遅延相関度Ｄc0（τ）を計算する。
と同＃２の受波信号間の遅延相関度Ｄa0（τ）を計算す
る。同様に、遅延相関処理器１ｂは、受波器＃２と同＃
３の受波信号間の遅延相関度Ｄb0（τ）を計算し、遅延
相関処理器１ｃは、受波器＃１と同＃３の受波信号間の
遅延相関度Ｄc0（τ）を計算する。
【００２３】また、伝搬計算器２では、従来と同様に各
受波器の深度（Ｚ1 〜Ｚ3 ）のデータと仮想音源位置
（Ｐ11〜ＰXZ）のデータとが外部から与えられるが、更
に３個の受波器のうちの１つの受波器の受波信号がその
広帯域性を保持して入力し、従来と異なり次の４つの動
作を順次実行する。なお、仮想音源位置（Ｐ11〜ＰXZ）
に関しては従来と同様である。
受波器の深度（Ｚ1 〜Ｚ3 ）のデータと仮想音源位置
（Ｐ11〜ＰXZ）のデータとが外部から与えられるが、更
に３個の受波器のうちの１つの受波器の受波信号がその
広帯域性を保持して入力し、従来と異なり次の４つの動
作を順次実行する。なお、仮想音源位置（Ｐ11〜ＰXZ）
に関しては従来と同様である。
【００２４】（１）例えば図２の右方に示すような波形
をしている３個の受波器の受波信号（測定信号）のうち
の１つの受波器の測定信号、例えば受波器＃３の測定信
号がリファレンス信号として与えられるとすると、それ
をＦＦＴ処理により周波数軸へ変換しそのリファレンス
信号を発した受波器＃３の位置での測定信号のスペクト
ルレベルを得る。
をしている３個の受波器の受波信号（測定信号）のうち
の１つの受波器の測定信号、例えば受波器＃３の測定信
号がリファレンス信号として与えられるとすると、それ
をＦＦＴ処理により周波数軸へ変換しそのリファレンス
信号を発した受波器＃３の位置での測定信号のスペクト
ルレベルを得る。
【００２５】（２）仮想音源位置（Ｐ11〜ＰXZ）のデー
タと受波器＃３の深度Ｚ3 のデータに基づき、各仮想音
源位置から受波器＃３へ至る伝搬経路毎の伝搬損失量を
周波数毎に計算し、それを前記測定信号のスペクトルレ
ベルに加算して各仮想音源位置での音源スペクトルレベ
ルを得る。
タと受波器＃３の深度Ｚ3 のデータに基づき、各仮想音
源位置から受波器＃３へ至る伝搬経路毎の伝搬損失量を
周波数毎に計算し、それを前記測定信号のスペクトルレ
ベルに加算して各仮想音源位置での音源スペクトルレベ
ルを得る。
【００２６】（３）各受波器の深度（Ｚ1 、Ｚ2 、Ｚ
3 ）のデータに基づき各受波器位置に対応した伝搬経路
毎の伝搬損失量を周波数毎に計算し、その損失量を前記
各仮想音源位置での音源スペクトルレベルに加算し、各
仮想音源位置に対する各受波器位置でのスペクトルレベ
ルを得る。
3 ）のデータに基づき各受波器位置に対応した伝搬経路
毎の伝搬損失量を周波数毎に計算し、その損失量を前記
各仮想音源位置での音源スペクトルレベルに加算し、各
仮想音源位置に対する各受波器位置でのスペクトルレベ
ルを得る。
【００２７】（４）ＩＦＦＴ処理により各受波器位置で
のスペクトルレベルを時間軸へ変換し、図２の左方に示
すように、各仮想音源位置に対する各受波器位置での広
帯域性を保持した受波信号（伝搬計算による信号）を得
る。
のスペクトルレベルを時間軸へ変換し、図２の左方に示
すように、各仮想音源位置に対する各受波器位置での広
帯域性を保持した受波信号（伝搬計算による信号）を得
る。
【００２８】次に、（第２の）遅延相関処理器は、３ａ
と３ｂと３ｃの３個で構成され、それぞれ伝搬計算器２
が出力する３個の受波器の受波信号（伝搬計算による信
号）のうちの２個の受波信号間の遅延相関度を計算す
る。
と３ｂと３ｃの３個で構成され、それぞれ伝搬計算器２
が出力する３個の受波器の受波信号（伝搬計算による信
号）のうちの２個の受波信号間の遅延相関度を計算す
る。
【００２９】即ち、遅延相関処理器３ａは、受波器＃１
と同＃２の受波信号間の遅延相関度（Ｄa11(τ）〜Ｄ
aXZ(τ））を計算する。同様に、遅延相関処理器３ｂ
は、受波器＃２と同＃３の受波信号間の遅延相関度（Ｄ
b11(τ）〜ＤbXZ(τ））を計算する。また、遅延相関処
理器１ｃは、受波器＃１と同＃３の受波信号間の遅延相
関度（Ｄc11(τ）〜ＤcXZ(τ））を計算する。
と同＃２の受波信号間の遅延相関度（Ｄa11(τ）〜Ｄ
aXZ(τ））を計算する。同様に、遅延相関処理器３ｂ
は、受波器＃２と同＃３の受波信号間の遅延相関度（Ｄ
b11(τ）〜ＤbXZ(τ））を計算する。また、遅延相関処
理器１ｃは、受波器＃１と同＃３の受波信号間の遅延相
関度（Ｄc11(τ）〜ＤcXZ(τ））を計算する。
【００３０】類似性計算器は、４ａと４ｂと４ｃの３個
で構成され、それぞれ両遅延相関処理器が出力する遅延
相関度間の類似性を最尤推定法や最小２乗法等の推定法
を用いて計算する。
で構成され、それぞれ両遅延相関処理器が出力する遅延
相関度間の類似性を最尤推定法や最小２乗法等の推定法
を用いて計算する。
【００３１】即ち、類似性計算器４ａは、遅延相関処理
器１ａからの遅延相関度Ｄa0（τ）と遅延相関処理器３
ａからの遅延相関度（Ｄa11(τ）〜ＤaXZ(τ））との類
似性を計算する。類似性計算器４ｂは、遅延相関器１ｂ
からの遅延相関度Ｄb0（τ）と遅延相関器３ｂからの遅
延相関度（Ｄb11(τ）〜ＤbXZ(τ））との類似性を計算
する。類似性計算器４ｃは、遅延相関器１ｃからの遅延
相関度Ｄc0（τ）と遅延相関器３ａからの遅延相関度
（Ｄc11(τ）〜ＤcXZ(τ））との類似性を計算する。
器１ａからの遅延相関度Ｄa0（τ）と遅延相関処理器３
ａからの遅延相関度（Ｄa11(τ）〜ＤaXZ(τ））との類
似性を計算する。類似性計算器４ｂは、遅延相関器１ｂ
からの遅延相関度Ｄb0（τ）と遅延相関器３ｂからの遅
延相関度（Ｄb11(τ）〜ＤbXZ(τ））との類似性を計算
する。類似性計算器４ｃは、遅延相関器１ｃからの遅延
相関度Ｄc0（τ）と遅延相関器３ａからの遅延相関度
（Ｄc11(τ）〜ＤcXZ(τ））との類似性を計算する。
【００３２】例えば、３個の受波器と真音源や仮想音源
とが図３（Ａ）に示す位置関係にあるとすれば、遅延相
関処理器１ａでは図３（Ｂ）に示すように、真音源ａに
対する受波器＃１の測定信号と受波器＃２の測定信号と
の遅延相関度が求められる。
とが図３（Ａ）に示す位置関係にあるとすれば、遅延相
関処理器１ａでは図３（Ｂ）に示すように、真音源ａに
対する受波器＃１の測定信号と受波器＃２の測定信号と
の遅延相関度が求められる。
【００３３】一方、遅延相関処理器３ａでは、図３
（Ｃ）に示すように真音源ａに近い位置にある仮想音源
ｂに対する受波器＃１の伝搬計算信号と受波器＃２の伝
搬計算信号との遅延相関度が求められると共に、図３
（Ｄ）に示すように真音源ａから遠い位置にある仮想音
源ｃに対する受波器＃１の伝搬計算信号と受波器＃２の
伝搬計算信号との遅延相関度が求められる。
（Ｃ）に示すように真音源ａに近い位置にある仮想音源
ｂに対する受波器＃１の伝搬計算信号と受波器＃２の伝
搬計算信号との遅延相関度が求められると共に、図３
（Ｄ）に示すように真音源ａから遠い位置にある仮想音
源ｃに対する受波器＃１の伝搬計算信号と受波器＃２の
伝搬計算信号との遅延相関度が求められる。
【００３４】そこで、類似性計算器４ａでは、図３
（Ｂ）の測定による遅延相関度の形状と図３（Ｃ）の伝
搬計算による遅延相関度の形状とを比較し、また図３
（Ｂ）の測定による遅延相関度の形状と図３（Ｄ）の伝
搬計算による遅延相関度の形状とを比較し、それぞれの
比較結果（類似度）を出力する。図示の例では仮想音源
ｂに対応した遅延相関度の方がより大きな類似度を示す
ことになる。
（Ｂ）の測定による遅延相関度の形状と図３（Ｃ）の伝
搬計算による遅延相関度の形状とを比較し、また図３
（Ｂ）の測定による遅延相関度の形状と図３（Ｄ）の伝
搬計算による遅延相関度の形状とを比較し、それぞれの
比較結果（類似度）を出力する。図示の例では仮想音源
ｂに対応した遅延相関度の方がより大きな類似度を示す
ことになる。
【００３５】位置検出器は、５ａと５ｂと５ｃの３個で
構成され、位置検出器５ａには類似性計算器４ａの出力
が、位置検出器５ｂには類似性計算器４ｂの出力が、位
置検出器５ｃには類似性計算器４ｃの出力がそれぞれ入
力し、設定レベルを超える類似度とその遅延相関度を生
ずる仮想音源の位置とを検出する。
構成され、位置検出器５ａには類似性計算器４ａの出力
が、位置検出器５ｂには類似性計算器４ｂの出力が、位
置検出器５ｃには類似性計算器４ｃの出力がそれぞれ入
力し、設定レベルを超える類似度とその遅延相関度を生
ずる仮想音源の位置とを検出する。
【００３６】これら３個の位置検出器の検出出力はそれ
ぞれメモリ６に順次記憶されるが、以上の説明から推察
できるように、メモリ６には３系統の仮想音源位置がそ
れらのうちの１個または複数個の仮想音源位置が重複し
た形で記憶される。
ぞれメモリ６に順次記憶されるが、以上の説明から推察
できるように、メモリ６には３系統の仮想音源位置がそ
れらのうちの１個または複数個の仮想音源位置が重複し
た形で記憶される。
【００３７】そこで、出力処理器７では、メモリ６をア
クセスして重複する仮想音源位置を抽出し、その抽出し
た仮想音源の位置（格子座標位置）及び対応する類似度
等の情報を出力する。この出力情報から真音源ａの位置
（深度及び水平距離）を推定する。
クセスして重複する仮想音源位置を抽出し、その抽出し
た仮想音源の位置（格子座標位置）及び対応する類似度
等の情報を出力する。この出力情報から真音源ａの位置
（深度及び水平距離）を推定する。
【００３８】なお、水中音源は、連続波やパルス波を含
む各種状態の音波を発するのが一般的であるが、３個の
受波器を使用すれば上述したように仮想格子面内におい
て仮想音源位置の１つの塊を抽出できるので、音源の種
類を問わずその位置推定が可能であり、受波器数が更に
増えればそれだけ精度が向上する。
む各種状態の音波を発するのが一般的であるが、３個の
受波器を使用すれば上述したように仮想格子面内におい
て仮想音源位置の１つの塊を抽出できるので、音源の種
類を問わずその位置推定が可能であり、受波器数が更に
増えればそれだけ精度が向上する。
【００３９】一方、受波器が２個の場合は、３個ある遅
延相関処理器等はそれぞれ１系統となるが、音源がパル
ス波も発するものである場合、最大レベルを示す仮想音
源位置が広い範囲に渡って多数検出され音源位置の推定
が困難となる場合があるが、音源の存在範囲を知ること
は可能であり、またパルス波を発しない音源に対しては
精度は劣るが位置の推定が可能である。
延相関処理器等はそれぞれ１系統となるが、音源がパル
ス波も発するものである場合、最大レベルを示す仮想音
源位置が広い範囲に渡って多数検出され音源位置の推定
が困難となる場合があるが、音源の存在範囲を知ること
は可能であり、またパルス波を発しない音源に対しては
精度は劣るが位置の推定が可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の水中音源
位置推定システムでは、測定データと計算データの類似
性計算処理において、２つの受波器間に生ずる音源信号
の到達時間差に注目し、それらの遅延相関度を比較デー
タとするようにしたので、従来のように空間的に詳細な
データ分布を測定する必要がなく、配列受波器の受波器
数を大幅に減らすことができ、システム規模の縮小化が
図れる効果がある。
位置推定システムでは、測定データと計算データの類似
性計算処理において、２つの受波器間に生ずる音源信号
の到達時間差に注目し、それらの遅延相関度を比較デー
タとするようにしたので、従来のように空間的に詳細な
データ分布を測定する必要がなく、配列受波器の受波器
数を大幅に減らすことができ、システム規模の縮小化が
図れる効果がある。
【図１】本発明の水中音源位置推定システムの一構成例
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】本発明の伝搬計算処理の動作説明図である。
【図３】本発明の類似性計算処理の動作説明図であり、
（Ａ）は配列受波器と音源との位置関係図、（Ｂ）は真
音源ａについての遅延相関度の説明図、（Ｃ）は仮想音
源ｂについての遅延相関度の説明図、（Ｄ）は仮想音源
ｃについての遅延相関度の説明図である。
（Ａ）は配列受波器と音源との位置関係図、（Ｂ）は真
音源ａについての遅延相関度の説明図、（Ｃ）は仮想音
源ｂについての遅延相関度の説明図、（Ｄ）は仮想音源
ｃについての遅延相関度の説明図である。
【図４】従来の水中音源位置推定システムの構成ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図５】従来の類似性計算処理の動作説明図である。
１ａ 遅延相関処理器 １ｂ 遅延相関処理器 １ｃ 遅延相関処理器 ２ 伝搬計算器 ３ａ 遅延相関処理器 ３ｂ 遅延相関処理器 ３ｃ 遅延相関処理器 ４ａ 類似性計算器 ４ｂ 類似性計算器 ４ｃ 類似性計算器 ５ａ 位置検出器 ５ｂ 位置検出器 ５ｃ 位置検出器 ６ メモリ ７ 出力処理器
Claims (1)
- 【請求項１】 音波の到達時間差を測定できる程度に離
隔した間隔で深度方向に直線的に配列される複数の受波
器と； 前記複数の受波器における２つの受波器の受波
信号間の遅延相関度を計算する１または３以上の第１遅
延相関処理器と； 前記複数の受波器の配列方向に平行
な仮想格子面の各格子に仮想的に配置した仮想音源の音
波を前記複数の受波器のそれぞれが受波するとした場合
の伝搬損失を周波数毎に計算し、それを各受波器の各仮
想音源に対する受波信号へ変換して出力する伝搬計算器
と； 前記伝搬計算器が出力する複数の受波器それぞれ
の受波信号のうちの２つの受波信号間の遅延相関度を計
算する１または３以上の第２遅延相関処理器と； 前記
第１遅延相関処理器が計算した遅延相関度と第２遅延相
関処理器が計算した遅延相関度との類似性を計算する１
または３以上の類似性計算器と； 前記類似性が一定レ
ベル以上となる場合の遅延相関度に対応した仮想音源位
置を出力する１または３以上の位置検出器と； 前記検
出器が検出した仮想音源位置を順次記憶するメモリと；
前記記憶された仮想音源位置のうち一定箇所に集中す
る仮想音源位置を抽出し、それらの位置及び類似度等の
情報を出力する出力処理器と； を備えたことを特徴と
する水中音源位置推定システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5164249A JP2570110B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 水中音源位置推定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5164249A JP2570110B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 水中音源位置推定システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347530A true JPH06347530A (ja) | 1994-12-22 |
| JP2570110B2 JP2570110B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=15789514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5164249A Expired - Fee Related JP2570110B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 水中音源位置推定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2570110B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10221444A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-21 | Nec Corp | 海底音響特性測定方法及び測定装置 |
| JP2002071784A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-12 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 航走体放射雑音からの航跡標定方法及び装置 |
| JP2016218078A (ja) * | 2007-01-26 | 2016-12-22 | マイクロソフト テクノロジー ライセンシング，エルエルシー | マルチセンサ音源定位 |
| JP2018031606A (ja) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | 株式会社Ihi | 震源位置推定方法及び震源位置推定システム |
| KR101854352B1 (ko) * | 2017-09-28 | 2018-05-03 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 디지털 음향 수신기 및 이를 이용한 배열신호 처리 시스템 |
| KR101854353B1 (ko) * | 2017-09-28 | 2018-05-03 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 디지털 음향 수신방법 및 이를 이용한 배열신호 처리 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2729362B2 (ja) | 1995-07-05 | 1998-03-18 | 防衛庁技術研究本部長 | 目標自動類識別装置 |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP5164249A patent/JP2570110B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10221444A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-21 | Nec Corp | 海底音響特性測定方法及び測定装置 |
| JP2002071784A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-12 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 航走体放射雑音からの航跡標定方法及び装置 |
| JP2016218078A (ja) * | 2007-01-26 | 2016-12-22 | マイクロソフト テクノロジー ライセンシング，エルエルシー | マルチセンサ音源定位 |
| JP2018031606A (ja) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | 株式会社Ihi | 震源位置推定方法及び震源位置推定システム |
| KR101854352B1 (ko) * | 2017-09-28 | 2018-05-03 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 디지털 음향 수신기 및 이를 이용한 배열신호 처리 시스템 |
| KR101854353B1 (ko) * | 2017-09-28 | 2018-05-03 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 디지털 음향 수신방법 및 이를 이용한 배열신호 처리 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2570110B2 (ja) | 1997-01-08 |
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