JPH1073648A - 音響信号表示方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オペレータの負荷を低減し、誤探知確率を抑
える。 【解決手段】 周波数分析装置１により、水中音を周波
数分析して周波数毎の信号レベルが求められ、求められ
た信号レベルのうち所定のレベル以上の信号レベルの信
号周波数が抽出される。変化率算出部２１で、所定の時
間間隔ごとに、抽出された信号周波数の周波数の時間変
化率が算出される。抽出された信号周波数およびその時
間変化率は、時間変化率が算出された時刻とともに周波
数変化率記憶部３１に記憶される。そして、記憶部３１
に記憶された情報に基づいて、同一時刻において算出さ
れた時間変化率が互いに等しい信号周波数群を同一の目
標から発生されたものであると判定し、その信号周波数
群を信号強調処理部２２により強調して、表示装置４に
より表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響信号表示方法
及びその装置に関し、特に水中に存在する目標が発する
音響信号を表示する音響信号表示方法及びその装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の音響信号表示装置は、図
６に示されるように、周波数分析装置１および表示装置
５を備えている。

【０００３】周波数分析装置１は、水中に投下された受
波装置の受信音（以下、水中音とする）を周波数分析し
て、信号周波数ごとの信号レベルを求め、求められた信
号レベルを予め設定されたスレッシュホールドレベルと
比較し、このスレッシュホールドレベルよりも高い信号
レベルの信号周波数を抽出する。表示装置５は、周波数
分析装置から出力された信号周波数およびその信号周波
数の信号レベルを示すレベル情報を表示する。

【０００４】次に、この従来の音響信号表示装置の動作
を図６および図７を参照して説明する。

【０００５】水中に投下された受波装置で受波された受
波音、すなわち水中音は、無線回線を介して、航空機あ
るいは船舶等に搭載される音響信号表示装置に送信され
る。送信された水中音は、周波数分析装置１で周波数分
析され周波数毎の信号レベルが求められる。さらに、求
められた信号レベルのうち予め設定されたスレッシュホ
ールドレベルよりも高い信号レベルの信号周波数のみが
抽出され、抽出された信号周波数及びその信号レベル
（レベル情報）が表示装置５に送られる。

【０００６】表示装置５では、周波数分析装置１から送
られた信号周波数およびレベル情報が、図７に示される
ように、時系列で画面に表示される。図７において、横
軸は周波数軸であり、縦軸が時間軸であり、信号レベル
は表示の輝度で表わされる。なお、この種のフォーマッ
トでの表示出力は一般的にグラムと呼ばれる。そして、
周波数分析装置１からの出力が図７の下から上へ時事刻
々とグラム上に表示される。

【０００７】この際、目標が水中に存在し、その目標が
一定レベル以上でかつ特定の周波数の信号を発していれ
ば、その特定の周波数部分は画面上では時間方向に連続
な高輝度の信号として表示されることになる。そして、
このような信号は通常ノイズに比べて強くかつ長く表示
されるため、オペレータは表示装置５の表示を参照して
目標の存在を認識することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の音響信号表示装置では、多くの受波装置を同時に水
中に投下した場合に、それぞれの受波装置に対し１つの
グラムが表示されるために、オペレータは多くのグラム
をチェックする必要がある。したがって、オペレータの
負荷は多大なものとなり、結果として誤探知の確率が高
くなるという問題点が生じる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の音響信号表示方法は、水中音を周波数分
析して周波数毎の信号レベルを求め、求められた信号レ
ベルのうち所定のレベル以上の信号レベルの信号周波数
を抽出し、抽出された信号周波数のうち周波数方向の時
間変化率が等しい信号周波数群を同一の目標から発生さ
れたものであると判定し、この信号周波数群を他の信号
周波数と区別するために強調して表示するものである。

【００１０】また、本発明の音響信号表示装置は、水中
音を周波数分析して周波数毎の信号レベルを求め、求め
られた信号レベルのうち所定のレベル以上の信号レベル
の信号周波数を抽出する周波数分析装置と、抽出された
信号周波数のうち同一時刻における周波数方向の時間変
化率が互いに等しい信号周波数群を同一の目標から発生
されたものであると判定し、判定された信号周波数群を
強調するデータ処理装置と、データ処理装置で強調され
た信号周波数群を表示する表示装置とを備えるものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の音響信号表
示方法は、「水中音響の原理」（共立出版社）に開示さ
れた目標の信号音発生メカニズムを利用するものであ
る。ここで、この信号音発生メカニズムについて説明す
る。目標の信号音は、主にエンジン、シャフト及びプロ
ペラ等の駆動系から発生される。シャフトの単位時間当
たりの回転数が１／２になれば、シャフトから発生され
る信号の周波数も約１／２となり、同様にプロペラから
発生される信号周波数も約１／２となる。さらに、シャ
フトを回転させているモーターから発生される信号周波
数やギヤから発生される信号周波数もそれにともなって
低くなる。このように、一目標が発する信号周波数は、
その目標の走行状態等によって一定の関係を保ちながら
変化するものである。

【００１２】したがって、このメカニズムによれば、時
間変化が等しい信号周波数は、同一の目標から発生され
たものであると判定することができる。

【００１３】すなわち、本実施形態の音響信号表示方法
は、受波された水中音を周波数分析して周波数毎に信号
レベルを求め、その信号レベルのうち予め設定されたス
レッシュホールドレベルよりも高い信号レベルの信号周
波数のみを抽出する。抽出された高レベル信号の信号周
波数の中で周波数方向の時間変化率が等しい信号周波数
群を同一の目標から発生されたものとして判定し、互い
に時間変化率が等しい信号周波数群に強調処理を施して
他の信号周波数と区別してグラム上に表示するものであ
る。

【００１４】次に、本発明の一実施形態の音響信号表示
装置について図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１は、本実施形態の音響信号処理装置の
構成を示すブロック図であり、本実施形態の音響信号表
示装置は、周波数分析装置１、プログラム制御により動
作するデータ処理装置２、情報を記憶する記憶装置３お
よびデータ処理装置２の出力を表示する表示装置４を備
える。

【００１６】周波数分析装置１は、水中音を周波数分析
して周波数毎の信号レベルを求め、その信号レベルのう
ち予め設定されたスレッシュホールドレベルよりも高い
信号レベルの信号周波数（以下、高レベル信号周波数と
する）のみを抽出する。

【００１７】記憶装置３は、周波数変化率記憶部３１を
備える。この周波数変化率記憶部３１は、変化率算出部
２１で算出された高レベル信号周波数およびその時間変
化率を記憶するものである。

【００１８】データ処理装置２は、変化率算出部２１お
よび信号強調処理部２２を備える。変化率算出部２１
は、周波数分析装置１から出力された高レベル信号周波
数の時間的変化率を算出する。信号強調処理部２２は、
周波数分析装置１で抽出された高レベル信号周波数の中
で変化率が互いに等しい信号周波数群に対し着色等の強
調処理を施す。

【００１９】表示装置４は、信号強調処理部２２で強調
処理が施された高レベル信号周波数を表示する。

【００２０】次に、本実施形態の音響信号処理装置の動
作について図１から図５を参照して説明する。

【００２１】水中に投下された受波装置、例えばブイで
受波された水中音が無線回線を介して周波数分析装置１
に送信される。送信された水中音は、周波数分析装置１
で、周波数分析され周波数毎の信号レベルが求められ、
さらに求められた信号レベルのうち予め設定されたスレ
ッシュホールドレベルより高い信号レベルの信号周波数
（高レベル信号周波数）のみが抽出され、抽出された信
号周波数が変化率算出部２１に送られる。

【００２２】図２は、変化率算出部２１における処理手
順を示すフローチャートである。変化率算出部２１は、
周波数分析装置１から高レベル信号周波数を入力すると
（Ｓ１０１）、この高レベル信号周波数を追尾するため
に、今回、入力された高レベル信号周波数が、前回処理
で周波数変化率記憶部３１に記憶された高レベル信号周
波数に対して予め設定された微小周波数幅±αの範囲内
であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。そして、今回入
力された高レベル信号周波数がこの範囲内である場合に
は、その高レベル信号周波数は、周波数変化率記憶部３
１に記憶された高レベル信号周波数が、目標の走行状態
等の変化に伴って変化したものであると判定される。そ
して、今回入力された高レベル信号周波数は、周波数変
化率記憶部３１の該当アイテムに記憶される（Ｓ１０
３）。ここで、周波数変化率記憶部３１内のアイテムと
は、追尾中の信号周波数およびその変化率の経過をまと
めたものであり、周波数変化率記憶部３１内には追尾中
の信号周波数の数だけアイテムが存在する。なお、周波
数変化率記憶部３１の記憶構造は、図４に示されるよう
に、一つのアイテム内に信号周波数を記憶するためのフ
ィールド、変化率を記憶するためのフィールドおよび時
刻を記憶するためのフィールドを備える。

【００２３】図２に戻り説明を続けると、高レベル信号
周波数の周波数変化率記憶部４への記憶ととも、さら
に、今回の処理で周波数変化率記憶部３１に記憶させた
高レベル信号周波数と該当アイテムの最初の時刻に記憶
されている高レベル信号周波数との比（今回記憶の高レ
ベル信号周波数／アイテムの最初に記憶された高レベル
信号周波数）を変化率として算出し、これを周波数変化
率記憶部３１の該当アイテムの変化率を記憶すべきフィ
ールドに記憶する（Ｓ１０４）。そして、変化率を算出
する際の時刻も同様に、周波数変化率記憶部３１の該当
フィールドに記憶する（Ｓ１０５）。

【００２４】一方、Ｓ１０２の処理において、変化率算
出部２１に入力された高レベル信号周波数が、周波数変
化率記憶部３１に記憶された最新の高レベル信号周波数
に対し幅±αの範囲に入らないと判定された場合には、
その高レベル信号周波数は新たな目標が発した信号周波
数であると判断し、周波数変化率記憶部３１に新たなア
イテムを作成し、その信号周波数および現在時刻を記憶
する（Ｓ１０６およびＳ１０７）。この新たなアイテム
に記憶された信号周波数は、以降の処理で追尾されるこ
とになる。

【００２５】以上の処理が、受波装置から１度に送られ
る全データに対して実行されるまで繰り返される（Ｓ１
０８）。

【００２６】信号強調処理部２２では、図３に示された
フローチャートの手順に沿って、信号周波数の変化率に
注目した処理が行われる。すなわち、周波数変化率記憶
部３１に記憶された全データが、時刻が同一であるフィ
ールド毎に検索され、検索して得られた同一時刻の各変
化率がアイテムごとに比較される。比較の結果、同一時
刻の変化率が互いに等しい複数のアイテムに記憶された
信号周波数群は同一の目標から発せられたものであると
判定され、その時刻と信号周波数群が取り出される（Ｓ
２０１）。そして、取り出された信号周波数群に対し、
他の信号周波数と区別するために、異なる着色を施すな
ど、強調処理を施して（Ｓ２０２）、表示装置４へ送出
する（Ｓ２０３）。

【００２７】表示装置４では、図５に示されるようなイ
メージで信号強調処理部２２から送出された信号周波数
等がグラム上に表示される。図５に示されるように、信
号Ａ及びＣについては、その信号周波数の時間変化率が
互いにほぼ等しいので、一つの目標が発した信号である
と判断され、着色処理が施されてグラム上に表示されて
いる。一方、信号Ｂ、Ｄ及びＥについては、それらの信
号周波数の時間変化率が互いにほぼ等しいが、信号Ａ及
びＣの時間変化率とは異なることから、信号Ａ及びＣを
発した目標とは異なる一つの目標が発した信号であると
判断され、信号Ａ及びＣとは異なる色の着色処理が施さ
れてグラム上に表示されている。

【００２８】なお、本実施形態では、信号周波数群に対
する強調処理をデータ処理装置２内で行っているが、こ
の信号強調処理機能を表示装置４側に設けてもよい。

【００２９】また、信号周波数群に対する信号強調処理
は、着色処理に限られたものではなく、輝度レベルを調
整することによって、異なる目標からの信号周波数を区
別するようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明による音響
信号表示方法及びその装置によれば、時間変化率が互い
に等しい信号周波数を一つの目標が発したものであると
判断し、その信号周波数を他の信号周波数と区別して表
示させるために、オペレータはグラム上のその区別され
た信号周波数のみに注目することで、水中音から抽出さ
れる高レベル信号周波数の中から目標が発した信号周波
数のみを抽出することができる。したがって、多くの受
波装置による受波音を同時に処理する場合にオペレータ
の負荷を軽減することができ、結果として誤探知確率を
低減するすることができる。

【００３１】さらに、時間的変化率が互いに等しい高レ
ベル信号周波数をグループ化し、それぞれを別の色で着
色して表示させるために、水中に２つ以上の目標が存在
する場合に、グラム上の着色された信号周波数のみに注
目することにより、２つ以上の目標の存在を容易に認識
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音響信号表示装置の一実施形態の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１における変化率算出部における処理手順を
示すフローチャートである。

【図３】図１における信号強調処理部における処理手順
を示すフローチャートである。

【図４】図１における周波数変化率記憶部の記憶構造を
示す図である。

【図５】図１における表示装置で表示されるグラムの一
例を示す図である。

【図６】従来の音響信号表示装置の構成を示すブロック
図である。

【図７】従来の音響信号表示装置における表示例を示す
図である。

【符号の説明】 １ 周波数分析装置 ２ データ処理装置 ２１ 変化率算出部 ２２ 信号強調処理部 ３ 記憶装置 ３１ 周波数変化率記憶部 ４ 表示装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中音を周波数分析して周波数毎の信号
   レベルを求め、求められた信号レベルのうち所定のレベ
   ル以上の信号レベルの信号周波数を抽出し、抽出された
   信号周波数のうち周波数方向の時間変化率が等しい信号
   周波数群を同一の目標から発生されたものであると判定
   し、この信号周波数群を他の信号周波数と区別するため
   に強調して表示することを特徴とする音響信号表示方
   法。
2. 【請求項２】 水中音を周波数分析して周波数毎の信号
   レベルを求め、求められた信号レベルのうち所定のレベ
   ル以上の信号レベルの信号周波数を抽出するステップ
   と、 抽出された信号周波数のうち同一時刻における周波数方
   向の時間変化率が互いに等しい信号周波数群を同一の目
   標から発生されたものであると判定するステップと、 同一目標から発生された信号周波数であると判定された
   信号周波数群を強調して表示するステップとを含むこと
   を特徴とする音響信号表示方法。
3. 【請求項３】 水中音を周波数分析して周波数毎の信号
   レベルを求めるステップと、 求められた信号レベルのうち所定のレベル以上の信号レ
   ベルの信号周波数を抽出するステップと、 所定の時間間隔ごとに、抽出された信号周波数の周波数
   の時間変化率を算出するステップと、 同一時刻において算出された前記時間変化率が互いに等
   しい信号周波数群を同一の目標から発生された信号周波
   数であると判定するステップと、 同一目標から発生されたものであると判定された信号周
   波数群を強調して表示するステップとを含むことを特徴
   とする音響信号表示方法。
4. 【請求項４】 水中音を周波数分析して周波数毎の信号
   レベルを求め、求められた信号レベルのうち所定のレベ
   ル以上の信号レベルの信号周波数を抽出する周波数分析
   装置と、 抽出された信号周波数のうち同一時刻における周波数方
   向の時間変化率が互いに等しい信号周波数群を同一の目
   標から発生されたものであると判定し、判定された信号
   周波数群を強調するデータ処理装置と、 前記データ処理装置で強調された信号周波数群を表示す
   る表示装置とを備えることを特徴とする音響信号表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記データ処理装置は、 所定の時間間隔ごとに、前記周波数分析装置により抽出
   された信号周波数の周波数の時間変化率を算出する変化
   率算出部と、 前記周波数分析装置により抽出された前記信号周波数お
   よび前記変化率算出部で算出された前記時間変化率を、
   前記時間変化率が算出された時刻とともに格納する記憶
   部と、 前記記憶部に記憶された信号周波数、時間変化率および
   時刻に基づいて、前記周波数分析装置で抽出された信号
   周波数の中で、同一時刻において算出された前記時間変
   化率が互いに等しい信号周波数群を同一の目標から発生
   されたものであると判定する判定部とを備えることを特
   徴とする前記請求項４に記載の音響信号表示装置。
6. 【請求項６】 前記データ処理装置は、同一の目標から
   発生されたものであると判定された信号周波数群を他の
   信号周波数とは異なる色に着色する手段をさらに備える
   ことを特徴とする前記請求項４に記載の音響信号表示装
   置。