JPH08201500A - 水中音響信号検出装置 - Google Patents
水中音響信号検出装置Info
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- JPH08201500A JPH08201500A JP3431695A JP3431695A JPH08201500A JP H08201500 A JPH08201500 A JP H08201500A JP 3431695 A JP3431695 A JP 3431695A JP 3431695 A JP3431695 A JP 3431695A JP H08201500 A JPH08201500 A JP H08201500A
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Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 キャビテーションによる流体的な非線形振動
に起因して発生する広帯域のスペクトル特性を有する水
中音響信号を、正確かつ確実に検出する。 【構成】 水中のハイドロホンで受波した水中音響信号
Ｓ１の自己関数による遅延時間Ｔを信号遅延時間計算器
１１で得る。遅延しない水中音響信号Ｓ１ａとＴ／２時
間遅延した信号Ｓ２ａとＴ時間遅延した信号Ｓ２ｂを抽
出して水中音響信号抽出器１２が出力し、これらの信号
の振幅値を三次元画像表示器１３で三次元座標の各々の
軸に割り当て、その軌跡を表示する。この画像を、二次
元画像処理器１４で任意平面の断面二次元画像として表
示し、かつ、水中音響信号判別器１５で二次元画像の信
号に対応する図形を格納したデータベースから目視によ
り最もパターンが近似する図形を選出し、信号種類（水
中音響信号が正弦波信号で非線形で、白色雑音が線形で
あるか）の判別を行った目標信号Ｓ３を出力する。
に起因して発生する広帯域のスペクトル特性を有する水
中音響信号を、正確かつ確実に検出する。 【構成】 水中のハイドロホンで受波した水中音響信号
Ｓ１の自己関数による遅延時間Ｔを信号遅延時間計算器
１１で得る。遅延しない水中音響信号Ｓ１ａとＴ／２時
間遅延した信号Ｓ２ａとＴ時間遅延した信号Ｓ２ｂを抽
出して水中音響信号抽出器１２が出力し、これらの信号
の振幅値を三次元画像表示器１３で三次元座標の各々の
軸に割り当て、その軌跡を表示する。この画像を、二次
元画像処理器１４で任意平面の断面二次元画像として表
示し、かつ、水中音響信号判別器１５で二次元画像の信
号に対応する図形を格納したデータベースから目視によ
り最もパターンが近似する図形を選出し、信号種類（水
中音響信号が正弦波信号で非線形で、白色雑音が線形で
あるか）の判別を行った目標信号Ｓ３を出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、キャビテーションによ
る流体的な非線形振動に起因して発生する広帯域スペク
トル特性の水中音響信号を検出する水中音響信号検出装
置に関する。
る流体的な非線形振動に起因して発生する広帯域スペク
トル特性の水中音響信号を検出する水中音響信号検出装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０は従来の水中音響信号検出装置の
構成を示すブロック図である。図１０において、この例
は、水中のハイドロホンで受波した水中音響信号Ｓ１が
入力され、周波数分析したパワースペクトルを出力する
周波数分析処理器６と、各周波数成分について時間軸方
向に予め設定した一定時間ごとの区間の、それぞれのパ
ワーレベル（値）の平均値を求める積分処理器７と、こ
こからのパワーレベルの平均値が入力され、予め設定し
た閾値レベルを越えるレベルの周波数成分を目標信号Ｓ
３として出力する閾値処理器８とを有している。
構成を示すブロック図である。図１０において、この例
は、水中のハイドロホンで受波した水中音響信号Ｓ１が
入力され、周波数分析したパワースペクトルを出力する
周波数分析処理器６と、各周波数成分について時間軸方
向に予め設定した一定時間ごとの区間の、それぞれのパ
ワーレベル（値）の平均値を求める積分処理器７と、こ
こからのパワーレベルの平均値が入力され、予め設定し
た閾値レベルを越えるレベルの周波数成分を目標信号Ｓ
３として出力する閾値処理器８とを有している。
【０００３】次に、この従来例の動作について説明す
る。周波数分析処理器６は、水中のハイドロホンで受波
した水中音響信号Ｓ１に対する周波数分析を行ったパワ
ースペクトルを出力する。このパワースペクトルが積分
処理器７に入力され、ここで各周波数成分について時間
軸方向に予め設定した一定時間ごとの区間の、それぞれ
のパワーレベルの平均（積分）値を算出する。このパワ
ーレベルの平均値が閾値処理器８に入力される。この閾
値処理器８から、予め設定した閾値レベルを越えるパワ
ーレベルの周波数成分を目標信号Ｓ３として出力する。
る。周波数分析処理器６は、水中のハイドロホンで受波
した水中音響信号Ｓ１に対する周波数分析を行ったパワ
ースペクトルを出力する。このパワースペクトルが積分
処理器７に入力され、ここで各周波数成分について時間
軸方向に予め設定した一定時間ごとの区間の、それぞれ
のパワーレベルの平均（積分）値を算出する。このパワ
ーレベルの平均値が閾値処理器８に入力される。この閾
値処理器８から、予め設定した閾値レベルを越えるパワ
ーレベルの周波数成分を目標信号Ｓ３として出力する。
【０００４】また、関連する技術として特開平５−２４
９２３９号公報で三次元測定及び地形イメージングソナ
ーが開示されている。この公報例では検出データから三
次元画像を作成し、地形マッピング、地形追従、障害物
回避に使用している。
９２３９号公報で三次元測定及び地形イメージングソナ
ーが開示されている。この公報例では検出データから三
次元画像を作成し、地形マッピング、地形追従、障害物
回避に使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の水中音響信号検出装置では、信号における周波数
帯域を狭帯域で分割して分析しており、この狭帯域に水
中音響信号のエネルギー分布を有する場合（パワーレベ
ルが閾値レベルを越える場合）には、この水中音響信号
を高信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比で検出できるものの、キャ
ビテーションによる流体的な非線形振動に起因して発生
する広帯域のスペクトル特性を有する水中音響信号は、
この水中音響信号のエネルギー分布が水中雑音（白色雑
音）と同様に広帯域で分散しているため、スペクトル分
析による検出が出来ない。また、特開平５−２４９２３
９号公報に記載の技術も同様の欠点がある。
来例の水中音響信号検出装置では、信号における周波数
帯域を狭帯域で分割して分析しており、この狭帯域に水
中音響信号のエネルギー分布を有する場合（パワーレベ
ルが閾値レベルを越える場合）には、この水中音響信号
を高信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比で検出できるものの、キャ
ビテーションによる流体的な非線形振動に起因して発生
する広帯域のスペクトル特性を有する水中音響信号は、
この水中音響信号のエネルギー分布が水中雑音（白色雑
音）と同様に広帯域で分散しているため、スペクトル分
析による検出が出来ない。また、特開平５−２４９２３
９号公報に記載の技術も同様の欠点がある。
【０００６】本発明は、このような従来の技術における
欠点を解決するものであり、キャビテーションによる流
体的な非線形振動に起因して発生する広帯域のスペクト
ル特性を有する水中音響信号を、正確かつ確実に検出で
きる水中音響信号検出装置の提供を目的とする。
欠点を解決するものであり、キャビテーションによる流
体的な非線形振動に起因して発生する広帯域のスペクト
ル特性を有する水中音響信号を、正確かつ確実に検出で
きる水中音響信号検出装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の水中音響信号検出装置は、水中のハ
イドロホンで受波した水中音響信号の自己関数による遅
延時間を算出する信号遅延時間計算手段と、遅延しない
水中音響信号及び信号遅延時間計算手段での遅延時間に
基づいた二つの信号の合計三つの信号を抽出する水中音
響信号抽出手段と、水中音響信号抽出手段からの三つの
信号の振幅値を三次元座標のそれぞれの軸に割り当て各
時刻の三次元位置を軌跡として表示する三次元画像表示
手段と、三次元画像表示手段で得られた画像に対し、任
意に指定した平面の断面の二次元画像を表示する二次元
画像処理手段と、二次元画像処理手段で得られた信号の
画像を目視して最もパターンが近似する図形を選択し、
その信号種類を判別した目標信号を出力する水中音響信
号判別手段とを備える構成である。
に、請求項１記載の水中音響信号検出装置は、水中のハ
イドロホンで受波した水中音響信号の自己関数による遅
延時間を算出する信号遅延時間計算手段と、遅延しない
水中音響信号及び信号遅延時間計算手段での遅延時間に
基づいた二つの信号の合計三つの信号を抽出する水中音
響信号抽出手段と、水中音響信号抽出手段からの三つの
信号の振幅値を三次元座標のそれぞれの軸に割り当て各
時刻の三次元位置を軌跡として表示する三次元画像表示
手段と、三次元画像表示手段で得られた画像に対し、任
意に指定した平面の断面の二次元画像を表示する二次元
画像処理手段と、二次元画像処理手段で得られた信号の
画像を目視して最もパターンが近似する図形を選択し、
その信号種類を判別した目標信号を出力する水中音響信
号判別手段とを備える構成である。
【０００８】請求項２記載の水中音響信号検出装置は、
前記信号遅延時間計算手段が、水中のハイドロホンで受
波した水中音響信号の自己関数によって最初にゼロ又は
極小になるまでの遅延時間を示す遅延時間信号を出力す
る構成としている。
前記信号遅延時間計算手段が、水中のハイドロホンで受
波した水中音響信号の自己関数によって最初にゼロ又は
極小になるまでの遅延時間を示す遅延時間信号を出力す
る構成としている。
【０００９】請求項３記載の水中音響信号検出装置は、
前記水中音響信号抽出手段が、遅延しない水中音響信号
と１／２遅延時間信号と遅延時間信号とを抽出して出力
し、三次元画像表示手段が、遅延しない水中音響信号と
１／２遅延時間信号と遅延時間信号との振幅値を三次元
座標のそれぞれの軸に割り当てた、各時刻の三次元位置
を軌跡として表示する構成である。
前記水中音響信号抽出手段が、遅延しない水中音響信号
と１／２遅延時間信号と遅延時間信号とを抽出して出力
し、三次元画像表示手段が、遅延しない水中音響信号と
１／２遅延時間信号と遅延時間信号との振幅値を三次元
座標のそれぞれの軸に割り当てた、各時刻の三次元位置
を軌跡として表示する構成である。
【００１０】請求項４記載の水中音響信号検出装置は、
前記水中音響信号判別手段に、二次元画像処理手段で得
られた信号に対する図形を格納したデータベースを設
け、二次元画像処理手段で得られた信号の画像に規則性
が現れることを利用し、目視により最もパターンが近似
する図形をデータベースから選出して、信号種類の判別
を行った目標信号を出力する構成である。
前記水中音響信号判別手段に、二次元画像処理手段で得
られた信号に対する図形を格納したデータベースを設
け、二次元画像処理手段で得られた信号の画像に規則性
が現れることを利用し、目視により最もパターンが近似
する図形をデータベースから選出して、信号種類の判別
を行った目標信号を出力する構成である。
【００１１】請求項５記載の水中音響信号検出装置は、
前記二次元画像処理手段での信号種類の判別として、少
なくとも水中音響信号が正弦波信号かつ非線形であるこ
とを判別すると共に、白色雑音が線形であることを判別
する構成としている。
前記二次元画像処理手段での信号種類の判別として、少
なくとも水中音響信号が正弦波信号かつ非線形であるこ
とを判別すると共に、白色雑音が線形であることを判別
する構成としている。
【００１２】
【作用】このような構成の請求項１，２，３，４，５記
載の水中音響信号検出装置は、水中のハイドロホンで受
波した水中音響信号の自己関数に基づいて最初にゼロ又
は極小になるまでの遅延時間（信号）を算出する。さら
に、遅延しない水中音響信号と信号遅延時間計算手段で
の遅延時間に基づいた１／２遅延時間信号と遅延時間信
号とを抽出して出力し、この三つの信号のそれぞれの振
幅値を三次元座標のそれぞれの軸に割り当て各時刻の三
次元位置を軌跡として表示している。
載の水中音響信号検出装置は、水中のハイドロホンで受
波した水中音響信号の自己関数に基づいて最初にゼロ又
は極小になるまでの遅延時間（信号）を算出する。さら
に、遅延しない水中音響信号と信号遅延時間計算手段で
の遅延時間に基づいた１／２遅延時間信号と遅延時間信
号とを抽出して出力し、この三つの信号のそれぞれの振
幅値を三次元座標のそれぞれの軸に割り当て各時刻の三
次元位置を軌跡として表示している。
【００１３】この三次元画像に対して任意で指定した平
面の断面の二次元画像を表示し、この二次元画像から目
視により最もパターンが近似する図形をデータベースか
ら選択し、その信号種類の判別を行う。すなわち、水中
音響信号が正弦波信号で非線形であり、白色雑音が線形
であることを判別して信号種類の判別を行い、その目標
信号を出力する。
面の断面の二次元画像を表示し、この二次元画像から目
視により最もパターンが近似する図形をデータベースか
ら選択し、その信号種類の判別を行う。すなわち、水中
音響信号が正弦波信号で非線形であり、白色雑音が線形
であることを判別して信号種類の判別を行い、その目標
信号を出力する。
【００１４】このように、検出対象が主としてキャビテ
ーションによる流体的な非線形振動に起因して発生する
水中音響信号であり、水中音響（水振動）のダイナミク
スを表す状態変数の一つである圧力を、ハイドロホンに
よって電圧の振幅値の時系列信号として捉えることが出
来るため、この時系列信号を用いて、三種類の信号（遅
延しない水中音響信号、１／２遅延時間信号及び遅延時
間信号）を生成し、これらの信号を三種類の変数とし
て、三次元画像の各座標に割当て、本来三種類の変数で
表されるキャビテーションによる水振動の軌跡を１変数
のみで表すようにしている。
ーションによる流体的な非線形振動に起因して発生する
水中音響信号であり、水中音響（水振動）のダイナミク
スを表す状態変数の一つである圧力を、ハイドロホンに
よって電圧の振幅値の時系列信号として捉えることが出
来るため、この時系列信号を用いて、三種類の信号（遅
延しない水中音響信号、１／２遅延時間信号及び遅延時
間信号）を生成し、これらの信号を三種類の変数とし
て、三次元画像の各座標に割当て、本来三種類の変数で
表されるキャビテーションによる水振動の軌跡を１変数
のみで表すようにしている。
【００１５】また、三次元画像では、画像を見る角度に
よって図形の見え方が変化するため、パターンマッチン
グによって信号種別の判断が困難となる。したがって、
三次元画像の図形に対する任意の断面をとって、そのパ
ターンマッチングを容易にしている。
よって図形の見え方が変化するため、パターンマッチン
グによって信号種別の判断が困難となる。したがって、
三次元画像の図形に対する任意の断面をとって、そのパ
ターンマッチングを容易にしている。
【００１６】
【実施例】次に、本発明の水中音響信号検出装置の実施
例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明にお
ける水中音響信号検出装置の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図１に示す水中音響信号検出装置におい
ては、水中のハイドロホンで受波した水中音響信号Ｓ１
が入力され、自己関数が最初にゼロ又は極小になるまで
の遅延時間Ｔを求め、その遅延信号Ｓ２を出力する信号
遅延時間計算器１１と、水中音響信号Ｓ１と信号遅延時
間計算器１１からの遅延信号Ｓ２が入力されて、遅延し
ない水中音響信号Ｓ１ａ、Ｔ／２時間で遅延した信号Ｓ
２ａ、及びＴ時間で遅延した信号Ｓ２ｂとを抽出して出
力する水中音響信号抽出器１２とが設けられている。
例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明にお
ける水中音響信号検出装置の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図１に示す水中音響信号検出装置におい
ては、水中のハイドロホンで受波した水中音響信号Ｓ１
が入力され、自己関数が最初にゼロ又は極小になるまで
の遅延時間Ｔを求め、その遅延信号Ｓ２を出力する信号
遅延時間計算器１１と、水中音響信号Ｓ１と信号遅延時
間計算器１１からの遅延信号Ｓ２が入力されて、遅延し
ない水中音響信号Ｓ１ａ、Ｔ／２時間で遅延した信号Ｓ
２ａ、及びＴ時間で遅延した信号Ｓ２ｂとを抽出して出
力する水中音響信号抽出器１２とが設けられている。
【００１７】さらに、水中音響信号抽出器１２からの遅
延しない水中音響信号Ｓ１ａ、Ｔ／２時間で遅延した信
号Ｓ２ａ、及びＴ時間で遅延した信号Ｓ２ｂのそれぞれ
の振幅値を三次元座標のそれぞれの軸（ｘ，ｙ，ｚ）に
割り当て、その各時刻の三次元位置を軌跡として表示す
る三次元画像表示器１３と、この三次元画像表示器１３
で得られた画像に対し、任意で指定した、その平面の断
面の二次元画像を表示する二次元画像処理器１４と、こ
こでの二次元画像の信号に対応する図形を格納したデー
タベースを有し、目視により最もパターンが近似する図
形を選出して、信号種類の判別（例えば、水中音響信号
が正弦波信号で非線形であり、白色雑音が線形であるこ
と）を行った目標信号Ｓ３を出力する水中音響信号判別
器１５とが設けてある。
延しない水中音響信号Ｓ１ａ、Ｔ／２時間で遅延した信
号Ｓ２ａ、及びＴ時間で遅延した信号Ｓ２ｂのそれぞれ
の振幅値を三次元座標のそれぞれの軸（ｘ，ｙ，ｚ）に
割り当て、その各時刻の三次元位置を軌跡として表示す
る三次元画像表示器１３と、この三次元画像表示器１３
で得られた画像に対し、任意で指定した、その平面の断
面の二次元画像を表示する二次元画像処理器１４と、こ
こでの二次元画像の信号に対応する図形を格納したデー
タベースを有し、目視により最もパターンが近似する図
形を選出して、信号種類の判別（例えば、水中音響信号
が正弦波信号で非線形であり、白色雑音が線形であるこ
と）を行った目標信号Ｓ３を出力する水中音響信号判別
器１５とが設けてある。
【００１８】次に、この実施例の動作について説明す
る。信号遅延時間計算器１１は、水中のハイドロホンで
受波した水中音響信号Ｓ１が入力される。この水中音響
信号Ｓ１は、例えば、図２に示すように、その振幅（ｘ
ｔ）が時間軸（０，π（９０度）、２π（１８０度）
…）上を「ｓｉｎｔ」で変化する。すなわち、正弦波で
ある。信号遅延時間計算器１１では図３に示すように水
中音響信号Ｓ１に対する自己関数を次式（１）で算出す
る。
る。信号遅延時間計算器１１は、水中のハイドロホンで
受波した水中音響信号Ｓ１が入力される。この水中音響
信号Ｓ１は、例えば、図２に示すように、その振幅（ｘ
ｔ）が時間軸（０，π（９０度）、２π（１８０度）
…）上を「ｓｉｎｔ」で変化する。すなわち、正弦波で
ある。信号遅延時間計算器１１では図３に示すように水
中音響信号Ｓ１に対する自己関数を次式（１）で算出す
る。
【００１９】
【数１】
【００２０】このように自己関数を算出し、最初にゼロ
になるタイムラグ（τ）を求め、この遅延時間Ｔの遅延
信号Ｓ２を出力する。また、自己関数が最初に極小にな
るタイムラグ（τ）を求め、この遅延時間Ｔ（π／２）
の遅延信号Ｓ２を出力する。この遅延信号Ｓ２を図４に
示す。
になるタイムラグ（τ）を求め、この遅延時間Ｔの遅延
信号Ｓ２を出力する。また、自己関数が最初に極小にな
るタイムラグ（τ）を求め、この遅延時間Ｔ（π／２）
の遅延信号Ｓ２を出力する。この遅延信号Ｓ２を図４に
示す。
【００２１】次に、この信号遅延時間計算器１１からの
遅延信号Ｓ２と、水中音響信号Ｓ１とが水中音響信号抽
出器１２に入力され、ここから遅延しない水中音響信号
Ｓ１ａと、Ｔ／２時間遅延した信号Ｓ２ａと、Ｔ時間遅
延した信号Ｓ２ｂを抽出して出力する。すなわち、図５
に示すπ／４ずれた時間間隔Δｔで時刻に順次従って水
中音響信号Ｓ１ａ、信号Ｓ２ａ及び信号Ｓ２ｂが信号遅
延時間計算器１１から出力される。
遅延信号Ｓ２と、水中音響信号Ｓ１とが水中音響信号抽
出器１２に入力され、ここから遅延しない水中音響信号
Ｓ１ａと、Ｔ／２時間遅延した信号Ｓ２ａと、Ｔ時間遅
延した信号Ｓ２ｂを抽出して出力する。すなわち、図５
に示すπ／４ずれた時間間隔Δｔで時刻に順次従って水
中音響信号Ｓ１ａ、信号Ｓ２ａ及び信号Ｓ２ｂが信号遅
延時間計算器１１から出力される。
【００２２】水中音響信号Ｓ１ａ，Ｔ／２時間遅延した
信号Ｓ２ａ及びＴ時間遅延した信号Ｓ２ｂが三次元画像
表示器１３に入力される。このそれぞれの振幅値を三次
元画像表示器１３によって、三次元座標のそれぞれの軸
（ｘ，ｙ，ｚ）に割り当て、その各時刻の三次元位置を
軌跡として表示する。図６は三次元画像表示１３の表示
例を示しており、この例では水中音響信号Ｓ１ａ，Ｔ／
２時間遅延した信号Ｓ２ａ、及びＴ時間遅延した信号Ｓ
２ｂが図２に示すように正弦波形の場合、その三次元位
置の軌跡ｂが表示される。この場合、三次元位置の軌跡
ｂがリング状になるように、図５に示すπ／４ずれた時
間間隔Δｔを適当に設定する。
信号Ｓ２ａ及びＴ時間遅延した信号Ｓ２ｂが三次元画像
表示器１３に入力される。このそれぞれの振幅値を三次
元画像表示器１３によって、三次元座標のそれぞれの軸
（ｘ，ｙ，ｚ）に割り当て、その各時刻の三次元位置を
軌跡として表示する。図６は三次元画像表示１３の表示
例を示しており、この例では水中音響信号Ｓ１ａ，Ｔ／
２時間遅延した信号Ｓ２ａ、及びＴ時間遅延した信号Ｓ
２ｂが図２に示すように正弦波形の場合、その三次元位
置の軌跡ｂが表示される。この場合、三次元位置の軌跡
ｂがリング状になるように、図５に示すπ／４ずれた時
間間隔Δｔを適当に設定する。
【００２３】この三次元画像表示器１３で得られた画像
信号が、二次元画像処理器１４に入力される。二次元画
像処理器１４では、図６に示す三次元位置の軌跡ｂ中の
矢印ａ方向の断面をもって任意で指定した平面の断面か
ら図７に示す二次元画像を表示する。
信号が、二次元画像処理器１４に入力される。二次元画
像処理器１４では、図６に示す三次元位置の軌跡ｂ中の
矢印ａ方向の断面をもって任意で指定した平面の断面か
ら図７に示す二次元画像を表示する。
【００２４】そして、水中音響信号判別器１５は、図７
に示す二次元画像の各種の信号に対応する図形を格納し
たデータベースを有しており、目視により最もパターン
が近似する図形、すなわち、水中音響信号Ｓ１が正弦波
であることを選出して、信号種類の判別を行った目標信
号Ｓ３を出力する。
に示す二次元画像の各種の信号に対応する図形を格納し
たデータベースを有しており、目視により最もパターン
が近似する図形、すなわち、水中音響信号Ｓ１が正弦波
であることを選出して、信号種類の判別を行った目標信
号Ｓ３を出力する。
【００２５】また、水中音響信号Ｓ１が雑音のみの場
合、三次元画像表示器１３では図８に示すように規則性
がない図形が形成され、また、二次元画像処理器１４で
は図９に示すように一様な分布密度の画像が形成され
る。
合、三次元画像表示器１３では図８に示すように規則性
がない図形が形成され、また、二次元画像処理器１４で
は図９に示すように一様な分布密度の画像が形成され
る。
【００２６】このように、この実施例では、キャビテー
ションによる流体的な非線形振動に起因して発生する広
帯域のスペクトル特性を有する水中音響信号が、白色雑
音のように規則性がない信号と異なる、その非線形性に
着目している。すなわち、時系列的な水中音響信号Ｓ１
を遅延して生成した三種類の信号振幅値を変数とする３
次元座標上の画像に規則性が現れることを利用して、水
中音響信号の検出を行っている。なお、水中音響信号の
他にも白色雑音以外であれば、図形に規則性が現れるた
め検出が可能である。
ションによる流体的な非線形振動に起因して発生する広
帯域のスペクトル特性を有する水中音響信号が、白色雑
音のように規則性がない信号と異なる、その非線形性に
着目している。すなわち、時系列的な水中音響信号Ｓ１
を遅延して生成した三種類の信号振幅値を変数とする３
次元座標上の画像に規則性が現れることを利用して、水
中音響信号の検出を行っている。なお、水中音響信号の
他にも白色雑音以外であれば、図形に規則性が現れるた
め検出が可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１，２，３，４，５記載の水中音響信号検出装置によれ
ば、水中のハイドロホンで水中のハイドロホンで受波し
た水中音響信号の自己関数に基づいた遅延時間の遅延時
間信号を出力し、三つのそれぞれの信号の振幅値を三次
元座標のそれぞれの軸に割り当て各時刻の三次元位置を
軌跡として表示し、さらに、この画像を任意で指定した
平面の断面の二次元画像を表示している。そして、この
二次元画像から目視により最もパターンが近似する図形
を選択し、例えば、水中音響信号が正弦波信号で非線形
であり、白色雑音が線形であることの信号種類の判別を
行った目標信号を出力しているので、キャビテーション
による流体的な非線形振動に起因して発生する広帯域の
スペクトル特性を有する水中音響信号を、正確かつ確実
に検出するスペクトル分析が可能になるという効果を有
する。
１，２，３，４，５記載の水中音響信号検出装置によれ
ば、水中のハイドロホンで水中のハイドロホンで受波し
た水中音響信号の自己関数に基づいた遅延時間の遅延時
間信号を出力し、三つのそれぞれの信号の振幅値を三次
元座標のそれぞれの軸に割り当て各時刻の三次元位置を
軌跡として表示し、さらに、この画像を任意で指定した
平面の断面の二次元画像を表示している。そして、この
二次元画像から目視により最もパターンが近似する図形
を選択し、例えば、水中音響信号が正弦波信号で非線形
であり、白色雑音が線形であることの信号種類の判別を
行った目標信号を出力しているので、キャビテーション
による流体的な非線形振動に起因して発生する広帯域の
スペクトル特性を有する水中音響信号を、正確かつ確実
に検出するスペクトル分析が可能になるという効果を有
する。
【図１】本発明の水中音響信号検出装置の実施例の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例において入力される水中音響信
号の波形図である。
号の波形図である。
【図３】本発明の実施例において水中音響信号に対する
自己関数の算出を説明するための図である。
自己関数の算出を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例において入力される水中音響信
号を遅延した波形図である。
号を遅延した波形図である。
【図５】実施例における水中音響信号の遅延状態を示す
波形図である。
波形図である。
【図６】実施例における水中音響信号に対する三次元位
置の軌跡を説明するための図である。
置の軌跡を説明するための図である。
【図７】実施例における二次元画像を表示する説明のた
めの図である。
めの図である。
【図８】実施例における水中音響信号が雑音のみの場合
の三次元画像を示す図である。
の三次元画像を示す図である。
【図９】実施例における水中音響信号が雑音のみの場合
の二次元画像を示す図である。
の二次元画像を示す図である。
【図１０】従来の水中音響信号検出装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１１ 信号遅延時間計算器 １２ 水中音響信号抽出器 １３ 三次元画像表示器 １４ 二次元画像処理器 １５ 水中音響信号判別器
Claims (5)
- 【請求項１】 水中のハイドロホンで受波した水中音響
信号の自己関数による遅延時間を算出する信号遅延時間
計算手段と、 遅延しない水中音響信号及び前記信号遅延時間計算手段
での遅延時間に基づいた二つの信号の合計三つの信号を
抽出する水中音響信号抽出手段と、 前記水中音響信号抽出手段からの三つの信号の振幅値を
三次元座標のそれぞれの軸に割り当て各時刻の三次元位
置を軌跡として表示する三次元画像表示手段と、前記三
次元画像表示手段で得られた画像に対し、任意に指定し
た平面の断面の二次元画像を表示する二次元画像処理手
段と、 前記二次元画像処理手段で得られた信号の画像を目視し
て最もパターンが近似する図形を選択し、その信号種類
を判別した目標信号を出力する水中音響信号判別手段
と、 を備えることを特徴とする水中音響信号検出装置。 - 【請求項２】 前記信号遅延時間計算手段が、水中のハ
イドロホンで受波した水中音響信号の自己関数によって
最初にゼロ又は極小になるまでの遅延時間を示す遅延時
間信号を出力することを特徴とする請求項１記載の水中
音響信号検出装置。 - 【請求項３】 前記水中音響信号抽出手段が、遅延しな
い水中音響信号と１／２遅延時間信号と遅延時間信号と
を抽出して出力し、三次元画像表示手段が、前記遅延し
ない水中音響信号と１／２遅延時間信号と遅延時間信号
との振幅値を三次元座標のそれぞれの軸に割り当てた、
各時刻の三次元位置を軌跡として表示することを特徴と
する請求項１又は２記載の水中音響信号検出装置。 - 【請求項４】 前記水中音響信号判別手段に、二次元画
像処理手段で得られた信号に対する図形を格納したデー
タベースを設け、二次元画像処理手段で得られた信号の
画像に規則性が現れることを利用し、目視により最もパ
ターンが近似する図形を前記データベースから選出し
て、信号種類の判別を行った目標信号を出力することを
特徴とする請求項１，２又は３記載の水中音響信号検出
装置。 - 【請求項５】 前記二次元画像処理手段での信号種類の
判別として、少なくとも水中音響信号が正弦波信号かつ
非線形であることを判別すると共に、白色雑音が線形で
あることを判別することを特徴とする請求項１，２，３
又は４記載の水中音響信号検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034316A JP2713206B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 水中音響信号検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034316A JP2713206B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 水中音響信号検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201500A true JPH08201500A (ja) | 1996-08-09 |
| JP2713206B2 JP2713206B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=12410766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7034316A Expired - Lifetime JP2713206B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 水中音響信号検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2713206B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102095489A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-06-15 | 中北大学 | 矢量水听器用抗流噪声型敏感体 |
| CN102103013A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-06-22 | 中北大学 | 三维矢量水听器 |
| RU2474794C1 (ru) * | 2011-06-15 | 2013-02-10 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Способ параметрического приема волн различной физической природы в морской среде |
| RU2474793C1 (ru) * | 2011-06-15 | 2013-02-10 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Способ параметрического приема волн различной физической природы в морской среде |
| RU2593673C2 (ru) * | 2015-04-22 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Радиогидроакустическая система параметрического приема волн источников и явлений атмосферы, океана и земной коры в морской среде |
| RU2618671C1 (ru) * | 2016-03-25 | 2017-05-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Радиогидроакустическая система экологического мониторинга и охраны районов нефтегазодобычи |
| RU2659100C1 (ru) * | 2017-06-05 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ формирования и применения широкомасштабной радиогидроакустической системы мониторинга, распознавания и классификации полей, генерируемых источниками в морской среде |
| RU2659105C1 (ru) * | 2017-06-05 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Широкомасштабная радиогидроакустическая система мониторинга, распознавания и классификации полей, генерируемых источниками в морской среде |
| JP2019027796A (ja) * | 2017-07-25 | 2019-02-21 | 光洋電子工業株式会社 | 表示装置 |
| RU2681252C1 (ru) * | 2018-04-16 | 2019-03-05 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Система обнаружения гидроакустических сигналов и их нейросетевой классификации |
| RU2681242C1 (ru) * | 2018-05-21 | 2019-03-05 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Интеллектуальная система обнаружения и классификации морских целей |
| RU2682088C1 (ru) * | 2018-06-05 | 2019-03-14 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ обнаружения и нейросетевого распознавания признаков полей различной физической природы, генерируемых морскими целями |
| RU2694848C1 (ru) * | 2018-12-05 | 2019-07-17 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ формирования масштабируемой системы обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта |
| RU2695527C1 (ru) * | 2018-12-05 | 2019-07-23 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Масштабируемая система обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта |
| RU2710026C1 (ru) * | 2018-12-10 | 2019-12-24 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ передачи информации от подводного объекта на летательный аппарат |
| JP2021117204A (ja) * | 2020-01-29 | 2021-08-10 | 古野電気株式会社 | 水中探知装置および水中探知画像の表示方法 |
| RU2828828C1 (ru) * | 2024-03-10 | 2024-10-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Уральский Центр Обработки Данных" | Способ обнаружения гидроакустических сигналов на основе информационных признаков |
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|---|---|---|---|---|
| RU2763125C1 (ru) * | 2021-04-13 | 2021-12-27 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ оперативной идентификации морских целей по их информационным полям на базе нейро-нечетких моделей |
| RU2763384C1 (ru) * | 2021-04-13 | 2021-12-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Система оперативной идентификации морских целей по их информационным полям на базе нейро-нечетких моделей |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP7034316A patent/JP2713206B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102095489A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-06-15 | 中北大学 | 矢量水听器用抗流噪声型敏感体 |
| CN102103013A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-06-22 | 中北大学 | 三维矢量水听器 |
| RU2474794C1 (ru) * | 2011-06-15 | 2013-02-10 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Способ параметрического приема волн различной физической природы в морской среде |
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