JPS58173473A - ソ−ナ−信号表示処理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はソーナー装置から出力される周波数または方位
ごとの信号強度データを効果的に圧縮して記録紙上に濃
淡表示するンーナー信号表示処理方式に関するもので、
ある。

一般にソーナー装置におけるローファ一グラムとは、第
１図に示すような周波数毎の受信信号強度の分析結果を
、第２図のように記碌紙ｌ上で周波数を横軸，時間を縦
軸にとって継続的に濃淡表示するものをいう。この表示
面からスペクトル２の存在とその特徴を見いだすのが目
的であるが、濃淡表示のダイナミックレンジが分析結果
のそれよシ小さいため，適切なダイナミックレンジ圧縮
処理が必要とされる。従来はこの処理を周波数に関する
算術移動平均を用いた次のアルゴリズムを用いて実行し
て諭た。

ここでＧはゲイン定数、ｘｏは周波数０に対するＶｎは
ｘｎに対応する表示出力である。また、Ｋは整定数であ
って移動平均をとる範囲を決めるパラメータである。第
３図は、上記式ｌの演算処理方法の説明図で、周波数分
析器３から出力される信号強度データ列のうち、周波数
ｎを中心とするＸ。−ＫからＸｎ＋Ｋ　　までのデータ
がそれぞれ遅延回路４１，４２．・・・・・・、４２に
−Ｈ所定時間Ｔだけ遅され周波数ｎを中心とする算術平
均値 時間ＫＴだけ遅延されたデータｘｎを割算器７にて上記
算術平均値で割シ、ゲイン定数Ｇを乗算器８で乗じて出
力ｙｎを得る如くなっている。この方法によれば雑音レ
ベルが帯域によって大きく異なる場合でも：その帯域の
゛平均値で各データを一規格化しているため、出力ｙｎ
は全帯域にわたって一様な分散をもつ背景雑音として表
示されるのである。これを示したのが第４図であって、
各データｘｎＦｐＪ図（ａ）に示す如くその周辺のデー
タの平均値によって規格化されるので、同図（ｂ）に示
す如く全帯域にわたって一様な濃度分散をもつ表示出力
が得られている。

ところが上記従来の１悲は以下に述べるような欠点をも
っていた。

（１）強いスペクトルが１本あると、その両側では白抜
は現象が起こシ、そのため強いスペクトルに近接して弱
いスペクトルが（分析結果としで得られていても表示さ
れないことがある。

第５図がこの例を示したもので、同図（ａ）に示す如く
強いスペクトル１１の近くに弱いスペクトル１２が検出
されているが、これを規格化する移動平均値がスペクト
ル１１のために大きく持上シ、そのため弱いスペクトル
１２の出力ｙは非常に小さくなって同図（ｂ）に示す如
く表示されないのである。これは移動平均値が、本来そ
の帯域の雑音のレベルを表わさなければいけないのに、
大きな信号スペクトルを含むことによって雑音レベルよ
りはるかに大きな値をとってしまうことに起因する。

従って強いスペクトル１１そのものについても、対応す
る移動平均値が雑音レベルよシ大きいため本来の強さが
強１調されにくくなつ。ている。

（２）規格化された値 １１ に対して出力ｙ。は ｙｒ１＝Ｇｙ′ｎ　　　　　　　　・・・・・・（式３
）で示されるように線形である。従って弱いスペクトル
を明確に表示することができなかった。ここで何らかの
非線形操作、たとえばＹｎ　”　ｌｏｇ　ｙ。　　　　
　　・・・・・・（式４）のような変換をすると、第６
図に示すようにｙ′ｏに対して出力ｙｎが上に凸である
特性となシ、データの小さい所での変動部分は強調され
るのである。

（３）　出力ｙｎを式（１ンにもとすいてディジタル処
理にて求める場合、ｙｎをひとつ求めるのに割算を２度
行なわなければならず、この割算は有限ビット長で行な
われるためデータが小さいときは非常に精度が悪かった
。

本発明は上記従来の欠点を除去するため、デ１−夕の対
数値の算術平均が幾何平均の対数値に等しいことを利用
し、移動平均値として幾何平均を用いて平均値を雑音レ
ベルによシ近似し、割算を対数値の引き算に変換して処
理するようにしたもので、その目的とするところは記録
紙上の白抜は現象を極力防止するとともに小さいデータ
に対する演算精度を向上することにある。

以下、図面について詳細に説明する。

第７図は本発明の第１の実施例の構成図であって、この
構成で示される演算を高速プロセッサ（計算機〕によっ
て実施する場合のデータ処理の流れが第８図に示されて
いる。さて、まず周波数分析器ＣＦＦＴが用いられるデ
ィジタルプロセラチー）１３が入力信号を分析して信号
強度データ列（ｘｎ）を出力する。このデータ列は高速
ゾロセッサが、もつメモリ領域Ｍに入力される（第８図
（１〕〕。メモリ領域Ｍに格納された各データＸ。に対
し、対数増幅器１４で１０１ｏｇ　Ｘｎを計算し同じメ
モリ領域Ｍに格納する（第８図（２Ｄ０この対数値のデ
ータ列のうち、周波数ｎを中心とする１　０１ｏｇｘｏ
−Ｋから１０　ｌｏｇＸｎ＋Ｋｔでのデータをそれぞれ
遅延回路１５１’　、　１５ｇ・・・・・・１５ｚＫ＋
１＋によって所定時間だけ遅延して加算し、更に乗１＝
ｎ−に の他の領域Ｎに格納する（第８図（３）〕。この後遅延
回路１７で時間ＫＴだけ遅延させたデータ１０１ｏｇｘ
ｎから平均値ｚｎを弓１１きかつ定数Ｂ（＝、ｌシＱ１
ｏｇｂ　　）を加えて結果をメモリ’−Ｍに入れる（第
８図（４））。このメモリーＭの値の中で負であるもの
はすべて０でおきかえ（第８図（Ｓ）　）　、乗算器１
８でゲイン数Ｇをかけた後、出力し表示器に送られ記録
紙上に表示される。

第９図は上記処理におけるメモリ内への対数の格納方法
を示すもので、整数の入力Ｘに対しＸ≧１の場合、１６
ビツトのメモリの上位８ビツトにｌ　Ｑ　ｌｏｇｘの整
数部を、下位８ビツトにｌ　Ｑ　ｌｏｇｘの小数部を格
納する。

以上説明した１ように第１の実施例では移動平均として
幾何平均が用いられているため、１本の強いスペクトル
があっても移動平均値は雑音レベルから従来はど大きく
ずれることがなくなった。この効果は雑音スペクトルの
ようにランダムに変動しているデータ列に対して顕著に
あられれ、従来のような白抜現象がほとんど見られなく
なった。第１０図（ａ）は周波数毎の信号強度データの
分析結果、第１０図（ｂ）は第１０図（ａ）の分析結果
に対する従来の方式による表示結果、第１０図（ｃ）は
本発明方式によ不表示結果である。

第１０図（ａ）にあられれているスペクトル２１゜２２
．２３．２４．２５の第１０図（ｂ）　（Ｃ）における
あられれ方及び白抜現象の差異に注目すると、第１０図
（ｂ）ではスペクトル２３及び２５があられれておらず
明らかに本発明方式による結果が優れていることがわか
る。また第９図に示したような対数のとシ方によって、
小さいデータについては有効ビット数がふえた形になる
ので平均値（幾何平均の対数値）も精度良く求められて
いる。さらに対数関数は上に、凸な曲線であシ、データ
の小さい範囲における変動が強調されているため、弱い
スペクトルに対するＳ／Ｎ改善がなされている。

第１の実施例は演算をディジタルゾロセッサで行なった
が第７図の構成にもとすいてこれをアナログ系で実現す
ることもできる。第１１図はその実施例を示すもので図
中、３１は周波数分析器、３２は対数増幅器、３３は平
均化回路、３４は遅延回路、３５は固定ノ々イアス回路
、３６は検波回路、３７は増幅器であシ１Ｍ１の実施例
と同様に割算回路を必要としていない。図中、固定バイ
アス回路３５で固定ノ々イアスＢが加算されているが、
これは第１の実施例におけるＢ＝１０１０ｇｂに相当す
る電圧を印加するり計りなっている。また、平均化回路
３３は普通の積分回路すなわちローパスフィルタで良い
が、遅延回路３４とゲインの相異があってはならない。

なお上記回路の動作は第１の実施例のときと同様である
。

更に第７図の構成にもとすき、移動平均をとる回路を第
７Ｙ図の構成図そのままにトランス・セーサルフィルタ
を用いても実施できる。

以上説明したように本発明によれば、移動平均として幾
何平均を用いて信号強度データのダイナミックレンジを
圧縮したため、強いスペクトルが存在していても平均値
が雑音レベルから大きくはずれることがなく、白抜現象
を抑えることができ、強いスペクトルに近接する弱いス
ペクトルを表示することができる。また同時に信号強度
データに対して対数圧縮を行なっているため、弱いスペ
クトルも明確に表示することができる。また表示媒体と
しては記録紙上の濃淡表示に限らずブラウン管によるカ
ラー表示にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の説明に供するもので、第１図はソーナー
装置よ多出力される同波数に対する信号強度を表わすグ
ラフ、第２図は第１図のグラフに対応するローフアゲラ
ム、第３図は従来のダイ′ナミツクレンジの圧縮処理方
法の説明図、第４図（ａ）　（ｂ）は雑音レベルの濃淡
表示の説明図。 第５図（ａ）　（ｂ）は白抜現象の説明図、第６図は入
出力特性の比較の説明図、第７図は本発明の第１の実施
例の構成図、第８図はデータ処理の流れを表わす説明図
、第９図はメモリ内への対数の格納方法の説明図、第１
０図（ａ）は周波数に対する信号強度データの一例を示
すグラフ、第１０図（ωは第１０図（−のグラフに対す
る従来の方式によるローフアゲラム、第１０図（ｃ）は
第１０図（−のグラフに、対する本発明方式によるロー
７アグラム、第１１図は本発明の第２の実施例を示す構
成図である。 １・・・記録紙、２，１１，１２，２１，２２゜２３．
２４．２５・・・スペクトル、１３・・・周波数分析器
、１４：・・対数増幅器＞　　１５１．ｌ　５ｚｙ・・
・・・・１５ｚＫ＋１．１７・・・遅延回路、１６．１
８・・・乗算手続補正書（１引 昭和！１８年　１月１２１ 特許庁長官　若杉和夫　険 １事件の表示 昭和６７年特許麿第０５１１９８１１、発明の名称 ソーナー信号表示処理方式 ８補正をする者 事件との関係　　特許出■人 住　所　東京部世田谷区池尻１丁目２番２４Ｊ！氏　名
　１ｌｙ−庁技＊＊兜本部長Ｃ他１名）大−幸衛 ４、代理人　　〒１０１！　　電（Ｏ８）　５０１１−
９１１６６住　所　東京都港区虎ノ門２丁目７ｇ１１号
　第１同名ビル氏名（６９９２１）ｆＰｌｆ士　古ｗＪ
Ｉｌｌ孝６補正の対象 「明細書の発明の詳細な説明ム］ ６補正の内置　　別紙のとお９ ６補正の内容 、（１）明細書の第３頁２行目の「４．にや、」と「所
」との間に「によって」を加入する。 （２）　　明細書の第７頁４行目の「間」と１だ」との
間に「Ｔ」を加入し、同頁７行目を下記のとおシ補正す
る。 記

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ソーナー装置から出力される周波数または方位ごとの信
   号強度データを対数圧縮し、該対数圧縮したデータを所
   定の範囲で算術平均し，その範囲内の上記対数圧縮した
   信号強度データから該平均値を差し引き、更に該差し引
   きした値に定数を加算し、正の値はそのままとし負の値
   となった場合はその値を０に置き換え処理を施こすこと
   を特徴とするソーナー信号表示処理方式。