JPH1078349A - 海洋音響トモグラフィ現場情報取込装置 - Google Patents
海洋音響トモグラフィ現場情報取込装置Info
- Publication number
- JPH1078349A JPH1078349A JP8232882A JP23288296A JPH1078349A JP H1078349 A JPH1078349 A JP H1078349A JP 8232882 A JP8232882 A JP 8232882A JP 23288296 A JP23288296 A JP 23288296A JP H1078349 A JPH1078349 A JP H1078349A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound velocity
- expansion coefficient
- sound
- site
- calculating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000003325 tomography Methods 0.000 claims description 15
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 10
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 海洋音響トモグラフィデータ解析装置の解析
結果の初期値の精度を向上させるための海洋音響トモグ
ラフィ現場情報取込装置。 【解決手段】 従来の手法による基準場、鉛直方向展開
関数等の算出のほか、現場観測データから現場の音速分
布及び基準場からの音速変動量を算出する音速変換器１
０と、前記鉛直方向展開関数により音速変動量の展開係
数を生成し、従来の推定では良好に推定できない展開係
数を検知する展開係数生成器２０と、前記良好に推定で
きない展開係数の値として現場情報を取り込み、この現
場情報と従来の関係式とを併合した連立方程式から、逆
問題解析手法により推定演算子を算出し、推定する逆問
題解析器３０とを備えたもの。
結果の初期値の精度を向上させるための海洋音響トモグ
ラフィ現場情報取込装置。 【解決手段】 従来の手法による基準場、鉛直方向展開
関数等の算出のほか、現場観測データから現場の音速分
布及び基準場からの音速変動量を算出する音速変換器１
０と、前記鉛直方向展開関数により音速変動量の展開係
数を生成し、従来の推定では良好に推定できない展開係
数を検知する展開係数生成器２０と、前記良好に推定で
きない展開係数の値として現場情報を取り込み、この現
場情報と従来の関係式とを併合した連立方程式から、逆
問題解析手法により推定演算子を算出し、推定する逆問
題解析器３０とを備えたもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、海洋音響トモグラ
フィデータ解析装置において、トモグラフィデータ解析
の前に現場観測情報を取り込んで解析する装置に関する
ものである。
フィデータ解析装置において、トモグラフィデータ解析
の前に現場観測情報を取り込んで解析する装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】海洋音響トモグラフィ（Ocean Acoustic
Tomography,一般にＯＡＴという）の公知文献として
は、例えば下記の文献がある。 文献：Deep Sea Res., Vol.26. 1979, W.Munk and C. W
unsch,“Ocean acoustic tomography-A scheme for lar
ge scale monitoring ”pp.123〜161. なお上記文献には、区間分割法を用いる海洋音響トモグ
ラフィについての技術が示されている。一般に、海洋音
響トモグラフィ（ＯＡＴ）装置において、観測データは
ブイ間を伝搬する音波の伝搬時間である。そしてこの音
波の伝搬時間計測値と、観測場として想定された音速場
における伝搬時間の計算値等の音線情報を用いてデータ
解析を行っている。ＯＡＴでのデータ解析は、次の
（１）式に示す近似的な線形の関係式をもとにしてい
る。
Tomography,一般にＯＡＴという）の公知文献として
は、例えば下記の文献がある。 文献：Deep Sea Res., Vol.26. 1979, W.Munk and C. W
unsch,“Ocean acoustic tomography-A scheme for lar
ge scale monitoring ”pp.123〜161. なお上記文献には、区間分割法を用いる海洋音響トモグ
ラフィについての技術が示されている。一般に、海洋音
響トモグラフィ（ＯＡＴ）装置において、観測データは
ブイ間を伝搬する音波の伝搬時間である。そしてこの音
波の伝搬時間計測値と、観測場として想定された音速場
における伝搬時間の計算値等の音線情報を用いてデータ
解析を行っている。ＯＡＴでのデータ解析は、次の
（１）式に示す近似的な線形の関係式をもとにしてい
る。
【０００３】
【数１】
【０００４】ここで、ｄｔi はｉ番目の音線の伝搬時間
の観測値と計算値の差、αj はｊ番目の音速変動量（真
の音速−想定した音速）、εi はｉ番目の音線の近似誤
差である。ＯＡＴにおいては、上記（１）式の関係式か
ら逆問題解析手法を用いて音速変動量αj を求めてい
る。（１）式のＧijは時間差ｄｔi と音速変動量αj を
結び付ける比例係数であり、音線経路、想定した音速場
の情報が取り込まれている。上記（１）式の係数行列Ｇ
の（ｉ，ｊ）要素は次の（２）式のように計算される。
の観測値と計算値の差、αj はｊ番目の音速変動量（真
の音速−想定した音速）、εi はｉ番目の音線の近似誤
差である。ＯＡＴにおいては、上記（１）式の関係式か
ら逆問題解析手法を用いて音速変動量αj を求めてい
る。（１）式のＧijは時間差ｄｔi と音速変動量αj を
結び付ける比例係数であり、音線経路、想定した音速場
の情報が取り込まれている。上記（１）式の係数行列Ｇ
の（ｉ，ｊ）要素は次の（２）式のように計算される。
【０００５】
【数２】
【０００６】ここで、Ｓi はｉ番目の固有音線、θｍ1
(x) はｍ1 次の水平方向の展開関数、φｍ2 (z) はｍ2
次の鉛直方向の展開関数、Ｃ0 は仮定した音場、ｄｓは
音線の微小要素である。そして一般に、展開関数は近似
度を上げるため、複数のモードが用いられる。
(x) はｍ1 次の水平方向の展開関数、φｍ2 (z) はｍ2
次の鉛直方向の展開関数、Ｃ0 は仮定した音場、ｄｓは
音線の微小要素である。そして一般に、展開関数は近似
度を上げるため、複数のモードが用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
従来のＯＡＴ解析で用いられる前記（１）式の音線の情
報の独立性はあまり高くない。つまり、観測された伝搬
時間データの個数がある程度多く、方程式の数が多くて
も、有効な情報として役立つものが方程式の数よりかな
り少ないのである。そのため、解析結果には（１）式の
近似誤差の影響が大きく出やすく、未知数すべてが良好
に推定されることは困難であるという問題があった。
従来のＯＡＴ解析で用いられる前記（１）式の音線の情
報の独立性はあまり高くない。つまり、観測された伝搬
時間データの個数がある程度多く、方程式の数が多くて
も、有効な情報として役立つものが方程式の数よりかな
り少ないのである。そのため、解析結果には（１）式の
近似誤差の影響が大きく出やすく、未知数すべてが良好
に推定されることは困難であるという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る海洋音響ト
モグラフィ現場情報取込装置は、区間分割法を用いる海
洋音響トモグラフィデータ解析装置における海洋音響ト
モグラフィ現場情報取込装置において、従来の手法によ
り基準場、鉛直方向展開関数及び音速変動量の共分散を
算出するほか、現場観測された水温、塩分及び深度の各
データから現場の音速分布を算出し、基準場からの音速
変動量を算出する手段と、上記算出された鉛直方向展開
関数により、上記音速変動量を展開し、従来の推定では
良好に推定できない展開係数を検知する手段と、上記検
知された良好に推定できない展開係数の値として現場情
報を取り込む手段と、従来の音波伝搬時間に係る関係式
と上記取り込んだ現場情報を併合する手段と、逆問題解
析手段により上記併合した連立方程式から推定演算子を
算出し、推定する手段とを備えたものである。その結
果、各音線に独立した情報を増やすことが可能となり、
解析結果の初期値の精度を向上させることができる。
モグラフィ現場情報取込装置は、区間分割法を用いる海
洋音響トモグラフィデータ解析装置における海洋音響ト
モグラフィ現場情報取込装置において、従来の手法によ
り基準場、鉛直方向展開関数及び音速変動量の共分散を
算出するほか、現場観測された水温、塩分及び深度の各
データから現場の音速分布を算出し、基準場からの音速
変動量を算出する手段と、上記算出された鉛直方向展開
関数により、上記音速変動量を展開し、従来の推定では
良好に推定できない展開係数を検知する手段と、上記検
知された良好に推定できない展開係数の値として現場情
報を取り込む手段と、従来の音波伝搬時間に係る関係式
と上記取り込んだ現場情報を併合する手段と、逆問題解
析手段により上記併合した連立方程式から推定演算子を
算出し、推定する手段とを備えたものである。その結
果、各音線に独立した情報を増やすことが可能となり、
解析結果の初期値の精度を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る海洋音響トモ
グラフィ現場情報取込装置の構成図であり、同図の装置
は、音速分布変換器１０、展開係数生成器２０及び逆問
題解析器３０により構成される。図２は図１の逆問題解
析器の構成を示す図であり、同図の逆問題解析器は、現
場情報取込器３１、係数行列算出器３２、併合器３３及
び推定器３４により構成される。
グラフィ現場情報取込装置の構成図であり、同図の装置
は、音速分布変換器１０、展開係数生成器２０及び逆問
題解析器３０により構成される。図２は図１の逆問題解
析器の構成を示す図であり、同図の逆問題解析器は、現
場情報取込器３１、係数行列算出器３２、併合器３３及
び推定器３４により構成される。
【００１０】図１及び図２の動作を説明する。音速分布
変換器１０では、従来の手法による基準場、鉛直方向展
開関数及び音速変動量の共分散を算出するほか、現場観
測された水温、塩分及び深度等の各データから事前情報
としての現場の音速分布を算出し、基準場からの音速変
動量を算出する。次に、展開係数生成器２０において、
従来の推定手法に用いる鉛直方向の展開関数と水平方向
の展開関数を形成する。また、前記音速分布変換器１０
で算出された鉛直方向展開関数により、前記音速変動量
を展開してその展開係数αobs,jを算出し、従来の推定
では良好に推定できない展開係数を検知する。
変換器１０では、従来の手法による基準場、鉛直方向展
開関数及び音速変動量の共分散を算出するほか、現場観
測された水温、塩分及び深度等の各データから事前情報
としての現場の音速分布を算出し、基準場からの音速変
動量を算出する。次に、展開係数生成器２０において、
従来の推定手法に用いる鉛直方向の展開関数と水平方向
の展開関数を形成する。また、前記音速分布変換器１０
で算出された鉛直方向展開関数により、前記音速変動量
を展開してその展開係数αobs,jを算出し、従来の推定
では良好に推定できない展開係数を検知する。
【００１１】逆問題解析器３０内では、図２の現場情報
取込器３１において、前記展開係数生成器２０で良好に
推定できない音速変動量の展開係数の値に対して、現場
情報を取り込み、前記展開係数αobs,j を次の（３）式
のように近似する。
取込器３１において、前記展開係数生成器２０で良好に
推定できない音速変動量の展開係数の値に対して、現場
情報を取り込み、前記展開係数αobs,j を次の（３）式
のように近似する。
【００１２】
【数３】
【００１３】ただし、ここではｊは高次の推定が良好に
行われない次数以上のモードについてである。また、誤
差Ｅrrj としては現場観測データの観測誤差を用い、そ
の方程式における分散として、計測誤差の分散を用いて
いる。係数行列算出器３１では、前記音速変換器１０及
び展開係数生成器２０により算出された基準音速場、音
線情報及び展開関数を入力して、従来の手法によって、
音波伝搬時間の観測値と計算値との時間差（前記（１）
式のｄｔi ）及びこの時間差と音速変動量との比例係数
である係数行列（前記（２）式のＧi,j ）を算出する。
行われない次数以上のモードについてである。また、誤
差Ｅrrj としては現場観測データの観測誤差を用い、そ
の方程式における分散として、計測誤差の分散を用いて
いる。係数行列算出器３１では、前記音速変換器１０及
び展開係数生成器２０により算出された基準音速場、音
線情報及び展開関数を入力して、従来の手法によって、
音波伝搬時間の観測値と計算値との時間差（前記（１）
式のｄｔi ）及びこの時間差と音速変動量との比例係数
である係数行列（前記（２）式のＧi,j ）を算出する。
【００１４】併合器３３においては、現場情報取込器３
１が良好に推定できない音速変動量の展開係数の値とし
て現場情報を取り込んだ前記（３）式を、係数行列算出
器３２が出力する従来の音波伝搬時間の観測値と計算値
との時間差を示す前記（１）式に連立させた連立方程式
を生成して出力する。最後に推定器３４においては、逆
問題解析手法により、併合器３３で生成された連立方程
式から推定演算子を算出し、推定を行う。
１が良好に推定できない音速変動量の展開係数の値とし
て現場情報を取り込んだ前記（３）式を、係数行列算出
器３２が出力する従来の音波伝搬時間の観測値と計算値
との時間差を示す前記（１）式に連立させた連立方程式
を生成して出力する。最後に推定器３４においては、逆
問題解析手法により、併合器３３で生成された連立方程
式から推定演算子を算出し、推定を行う。
【００１５】なお上記実施形態においては、逆問題解析
器３０で用いる前記（３）式の推定が良好に行われない
次数以上のモードについての分散は、現場観測データの
観測誤差の分散をそのまま用いているが、本発明はこの
方式に限定されるものではない。
器３０で用いる前記（３）式の推定が良好に行われない
次数以上のモードについての分散は、現場観測データの
観測誤差の分散をそのまま用いているが、本発明はこの
方式に限定されるものではない。
【００１６】上記のように本実施形態においては、トモ
グラフィデータ解析の前に観測した現場情報を取り込
み、音速変動量の展開関数の推定が良好に行われない未
知数については、現場情報によって近似し、この現場情
報と従来の関係式とを併合した連立方程式から推定演算
子を算出し、推定するので、各音線に独立した情報を増
やすことが可能となり、解析結果の初期値の精度が向上
する。
グラフィデータ解析の前に観測した現場情報を取り込
み、音速変動量の展開関数の推定が良好に行われない未
知数については、現場情報によって近似し、この現場情
報と従来の関係式とを併合した連立方程式から推定演算
子を算出し、推定するので、各音線に独立した情報を増
やすことが可能となり、解析結果の初期値の精度が向上
する。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、区間分割
法を用いる海洋音響トモグラフィデータ解析装置におけ
る海洋音響トモグラフィ現場情報取込装置において、従
来の手法により基準場、鉛直方向展開関数及び音速変動
量の共分散を算出するほか、現場観測された水温、塩分
及び深度の各データから現場の音速分布を算出し、基準
場からの音速変動量を算出する手段と、上記算出された
鉛直方向展開関数により、上記音速変動量を展開し、従
来の推定では良好に推定できない展開係数を検知する手
段と、上記検知された良好に推定できない展開係数の値
として現場情報を取り込む手段と、従来の音波伝搬時間
に係る関係式と上記取り込んだ現場情報を併合する手段
と、逆問題解析手法により上記併合した連立方程式から
推定演算子を算出し、推定する手段とを備えるようにし
たので、各音線に独立した情報を増やすことが可能とな
り、解析結果の初期値の精度を向上させることができる
という効果がある。
法を用いる海洋音響トモグラフィデータ解析装置におけ
る海洋音響トモグラフィ現場情報取込装置において、従
来の手法により基準場、鉛直方向展開関数及び音速変動
量の共分散を算出するほか、現場観測された水温、塩分
及び深度の各データから現場の音速分布を算出し、基準
場からの音速変動量を算出する手段と、上記算出された
鉛直方向展開関数により、上記音速変動量を展開し、従
来の推定では良好に推定できない展開係数を検知する手
段と、上記検知された良好に推定できない展開係数の値
として現場情報を取り込む手段と、従来の音波伝搬時間
に係る関係式と上記取り込んだ現場情報を併合する手段
と、逆問題解析手法により上記併合した連立方程式から
推定演算子を算出し、推定する手段とを備えるようにし
たので、各音線に独立した情報を増やすことが可能とな
り、解析結果の初期値の精度を向上させることができる
という効果がある。
【図１】本発明に係る海洋音響トモグラフィ現場情報取
込装置の構成図である。
込装置の構成図である。
【図２】図１の逆問題解析器の構成を示す図である。
１０ 音速変換器 ２０ 展開係数生成器 ３０ 逆問題解析器 ３１ 現場情報取込器 ３２ 係数行列算出器 ３３ 併合器 ３４ 推定器
Claims (1)
- 【請求項１】 区間分割法を用いる海洋音響トモグラフ
ィデータ解析装置における海洋音響トモグラフィ現場情
報取込装置において、 従来の手法により基準場、鉛直方向展開関数及び音速変
動量の共分散を算出するほか、現場観測された水温、塩
分及び深度の各データから現場の音速分布を算出し、基
準場からの音速変動量を算出する手段と、 上記算出された鉛直方向展開関数により、上記音速変動
量を展開し、従来の推定では良好に推定できない展開係
数を検知する手段と、 上記検知された良好に推定できない展開係数の値として
現場情報を取り込む手段と、 従来の音波伝搬時間に係る関係式と上記取り込んだ現場
情報を併合する手段と、 逆問題解析手段により上記併合した連立方程式から推定
演算子を算出し、推定する手段とを備えたことを特徴と
する海洋音響トモグラフィ現場情報取込装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8232882A JPH1078349A (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 海洋音響トモグラフィ現場情報取込装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8232882A JPH1078349A (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 海洋音響トモグラフィ現場情報取込装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1078349A true JPH1078349A (ja) | 1998-03-24 |
Family
ID=16946326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8232882A Pending JPH1078349A (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 海洋音響トモグラフィ現場情報取込装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1078349A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110398744A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-11-01 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于声信号的海洋温跃层特征参数寻优反演方法 |
-
1996
- 1996-09-03 JP JP8232882A patent/JPH1078349A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110398744A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-11-01 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于声信号的海洋温跃层特征参数寻优反演方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5568450A (en) | System and processor for real-time extraction of ocean bottom properties | |
| US5475651A (en) | Method for real-time extraction of ocean bottom properties | |
| CN109540282B (zh) | 一种水动力噪声源识别与分离的测试系统及其搭建方法 | |
| Phelps et al. | Oceanic bubble population measurements using a buoy-deployed combination frequency technique | |
| JP2837401B2 (ja) | 光学速度計プローブ | |
| Fan et al. | Calibration of an acoustic system for measuring 2-D temperature distribution around hydrothermal vents | |
| JPH1078349A (ja) | 海洋音響トモグラフィ現場情報取込装置 | |
| CN120334371A (zh) | 一种多模态超声兰姆波成像空间分辨率量化方法 | |
| JP2000065945A (ja) | 地下速度を用いた構造推定装置及び構造推定方法 | |
| CN115932884B (zh) | 一种基于三维激光雷达的波浪方向谱测量方法及系统 | |
| CN117269685A (zh) | 基于数字孪生的变压器局部放电定位方法 | |
| Zhang et al. | The identification of accurate and computationally efficient arrival time pick-up method for acoustic tomography | |
| Melas | Similarity methods to derive turbulence quantities and mixed-layer depth from SODAR measurements in the convective boundary layer: a review | |
| Martinsson et al. | Model-based phase velocity and attenuation estimation in wideband ultrasonic measurement systems | |
| JP2003004847A (ja) | ソーナー探知範囲予察システム、方法及びプログラム | |
| JP2002214209A (ja) | 欠陥診断装置 | |
| JPH1068653A (ja) | 海洋音響トモグラフィデータ解析装置 | |
| JP3422661B2 (ja) | 渦電流検査信号の自動位相・感度調整装置および基準対象検査信号の自動位相・感度調整装置 | |
| CN120212958B (zh) | 基于声学辅助的高精度海底原位测试方法及系统 | |
| CN120489116B (zh) | 一种用于水下装备的水下目标探测数据分析方法及系统 | |
| JPH11211809A (ja) | 水中位置測定方法 | |
| JP2867019B2 (ja) | モード固有値計測方法 | |
| SU607462A1 (ru) | Способ измерени вихревой компоненты | |
| JP3172939B2 (ja) | 海洋音響トモグラフィデータ解析装置 | |
| JP3438162B2 (ja) | 海洋音響トモグラフィデータ解析装置 |