JPS642902B2 - - Google Patents
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- JPS642902B2 JPS642902B2 JP5595882A JP5595882A JPS642902B2 JP S642902 B2 JPS642902 B2 JP S642902B2 JP 5595882 A JP5595882 A JP 5595882A JP 5595882 A JP5595882 A JP 5595882A JP S642902 B2 JPS642902 B2 JP S642902B2
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- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
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- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
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- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
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- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
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- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/56—Display arrangements
- G01S7/60—Display arrangements for providing a permanent recording
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本発明はソーナー装置から出力される周波数ご
との信号強度データを効果的に圧縮して記録紙等
に濃淡表示するためのソ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アーグラム
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図のように記録紙１上で周
波数を横軸、時間を縦軸にとつて継続的に濃淡表
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ツクレンジが分析結果のそれ
より小さいため、適切なダイナミツクレンジ圧縮
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
用いて実行していた。 ここでＧはゲイン定数、xo周波数ｎに対する信
号強度データ、１／2K＋１o+K 〓i=n-K xiは算術平均値、yo はxoに対応する表示出力である。また、Ｋは整定
数であつ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１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xo-Kか
らxo+Kまでのデータがそれぞれ遅延回路41、42、
……42K+1によつて所定時間Ｔだけ遅延して加算
され、更に１／2K＋１が乗算器５で乗算され周波数 ｎを中心とする算術平均値１／2K＋１o+K 〓i=n-K xiが求め られ、別に遅延回路６で時間KTでけ遅延された
データxoを割算器７にて上記算術平均値で割り、
ゲイン定数Ｇを乗算器８で乗じて出力yoを得る如
くなつている。この方法によれば雑音レベルが帯
域によつて大きく異なる場合でも、その帯域の平
均値で各データを規格化しているため、出力yoは
全帯域にわたつ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
であつて、各データxoは同図ａに示す如くその周
辺のデータの平均値によつて規格化されるので、
同図ｂに示す如く全帯域にわたつて一様な濃度分
散をもつ表示出力が得られている。 ところが上記従来の方法は以下に述べるような
欠点をもつていた。 (1) 強いスペクトルが１本あると、その両側では
白抜け現象が起こり、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
て）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
持上り、そのため弱いスペクトル１２の出力ｙ
は非常に小さくなつて同図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つ
て雑音レベルよりはるかに大きな値をとつてし
まうことに起因する。従つて強いスペクトル１
１そのものについても対応する移動平均値が雑
音レベルより大きいため本来の強さが強調され
にくくなつている。 (2) 規格化された値 に対して出力yoは yo＝Gy′o ……（式３） で示されるように線形である。従つて弱いスペ
クトルを明確に表示することができなかつた。
ここで何らかの非線形操作、たとえば yo＝logy′o ……（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yoが上に凸である特性となり、
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yoを式(1)にもとずいてデイジタル処理に
て求める場合、yoをひとつ求めるのに割算を２
度行なわなければならず、この割算は有限ビツ
ト長で行なわれるためデータが小さいときは非
常に精度が悪かつた。 本発明は上記従来の欠点を除去するため、デー
タ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り近似し、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け現
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つ
て、この構成で示される演算を高速プロセツサ
（計算機）によつ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（FFTが用いられるデイジタルプロセツ
サー）１３が入力信号を分析して信号強度データ
列｛xo｝を出力する。このデータ列は高速プロセ
ツ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xoに対
し、対数増幅器１４で10logxoを計算し同じメモ
リ領域Ｍに格納する。（第８図２）。この対数値の
データ列のうち、周波数ｎを中心とする
10logxo-Kから10logxo+Kまでのデータとそれぞれ
遅延回路１５1，１５2……１５2K+1、によつて所
定時間Ｔだけ遅延して加算し、更に乗算器１６で
１／2K＋１を乗算してデータの対数値の算術平均 10／2K＋１o+K 〓i=n-K logxiすなわち幾何平均の対数値Zn
との信号強度データを効果的に圧縮して記録紙等
に濃淡表示するためのソ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アーグラム
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図のように記録紙１上で周
波数を横軸、時間を縦軸にとつて継続的に濃淡表
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ツクレンジが分析結果のそれ
より小さいため、適切なダイナミツクレンジ圧縮
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
用いて実行していた。 ここでＧはゲイン定数、xo周波数ｎに対する信
号強度データ、１／2K＋１o+K 〓i=n-K xiは算術平均値、yo はxoに対応する表示出力である。また、Ｋは整定
数であつ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１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xo-Kか
らxo+Kまでのデータがそれぞれ遅延回路41、42、
……42K+1によつて所定時間Ｔだけ遅延して加算
され、更に１／2K＋１が乗算器５で乗算され周波数 ｎを中心とする算術平均値１／2K＋１o+K 〓i=n-K xiが求め られ、別に遅延回路６で時間KTでけ遅延された
データxoを割算器７にて上記算術平均値で割り、
ゲイン定数Ｇを乗算器８で乗じて出力yoを得る如
くなつている。この方法によれば雑音レベルが帯
域によつて大きく異なる場合でも、その帯域の平
均値で各データを規格化しているため、出力yoは
全帯域にわたつ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
であつて、各データxoは同図ａに示す如くその周
辺のデータの平均値によつて規格化されるので、
同図ｂに示す如く全帯域にわたつて一様な濃度分
散をもつ表示出力が得られている。 ところが上記従来の方法は以下に述べるような
欠点をもつていた。 (1) 強いスペクトルが１本あると、その両側では
白抜け現象が起こり、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
て）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
持上り、そのため弱いスペクトル１２の出力ｙ
は非常に小さくなつて同図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つ
て雑音レベルよりはるかに大きな値をとつてし
まうことに起因する。従つて強いスペクトル１
１そのものについても対応する移動平均値が雑
音レベルより大きいため本来の強さが強調され
にくくなつている。 (2) 規格化された値 に対して出力yoは yo＝Gy′o ……（式３） で示されるように線形である。従つて弱いスペ
クトルを明確に表示することができなかつた。
ここで何らかの非線形操作、たとえば yo＝logy′o ……（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yoが上に凸である特性となり、
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yoを式(1)にもとずいてデイジタル処理に
て求める場合、yoをひとつ求めるのに割算を２
度行なわなければならず、この割算は有限ビツ
ト長で行なわれるためデータが小さいときは非
常に精度が悪かつた。 本発明は上記従来の欠点を除去するため、デー
タ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り近似し、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け現
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つ
て、この構成で示される演算を高速プロセツサ
（計算機）によつ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（FFTが用いられるデイジタルプロセツ
サー）１３が入力信号を分析して信号強度データ
列｛xo｝を出力する。このデータ列は高速プロセ
ツ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xoに対
し、対数増幅器１４で10logxoを計算し同じメモ
リ領域Ｍに格納する。（第８図２）。この対数値の
データ列のうち、周波数ｎを中心とする
10logxo-Kから10logxo+Kまでのデータとそれぞれ
遅延回路１５1，１５2……１５2K+1、によつて所
定時間Ｔだけ遅延して加算し、更に乗算器１６で
１／2K＋１を乗算してデータの対数値の算術平均 10／2K＋１o+K 〓i=n-K logxiすなわち幾何平均の対数値Zn
【式】を計算しメモ
リの他の領域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
10logxoから平均値Zoを引きかつ定数Ｂ（＝
10logb）を加えて結果をメモリー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５）、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
10logxの整数部を、下位８ビツトに10logxの小
数部を格納する。 以上説明したように第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
いスペクトルがあつても移動平均値は雑音レベル
から従来ほど大きくずれることがなくなつた。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われ、従来
のような白抜現象がほとんど見られなくなつた。
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
方式による表示結果である。第１０図ａにあらわ
れているスペクトル２１，２２，２３，２４，２
５の第１０図ｂ，ｃにおけるあらわれ方及び白抜
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があらわ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り方によつ
て、小さいデータについては有効ビツト数がふえ
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
な曲線であり、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イジタルプロセツサで
行なつたが第７図の構成にもとずいてこれをアナ
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は固定バイアス回路、３６は検波回
路、３７は増幅器であり、第１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
ス回路中３５で固定バイアスＢが加算されている
が、これは第１の実施例におけるＢ＝10logbに相
当する電圧を印加する如くなつている。また、平
均化回路３３は普通の積分回路すなわちローパス
フイルタで良いが、遅延回路３４とゲインの相異
があつてはならない。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図の構成にもとずき、移動平均をとる
回路を第７図の構成図そのままにトランスバーサ
ルフイ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、データの
対数値の算術平均をとることにより平均値として
幾何平均を用いることができるため、信号中に強
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、従つて、強い
スペクトルに近接した弱いスペクトルを欠落させ
ることなく信号強度データのダイナミツクレンジ
を圧縮でき、これを記録紙等に濃淡表示させた時
の白抜現象を抑えることができ、また、信号強度
データに対して対数圧縮を行なうことができるた
め、弱いスペクトルのレベルが上がり、その分、
明確に表示させることができる。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。
遅延回路１７で時間KTだけ遅延させたデータ
10logxoから平均値Zoを引きかつ定数Ｂ（＝
10logb）を加えて結果をメモリー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５）、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
10logxの整数部を、下位８ビツトに10logxの小
数部を格納する。 以上説明したように第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
いスペクトルがあつても移動平均値は雑音レベル
から従来ほど大きくずれることがなくなつた。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われ、従来
のような白抜現象がほとんど見られなくなつた。
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
方式による表示結果である。第１０図ａにあらわ
れているスペクトル２１，２２，２３，２４，２
５の第１０図ｂ，ｃにおけるあらわれ方及び白抜
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があらわ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り方によつ
て、小さいデータについては有効ビツト数がふえ
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
な曲線であり、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イジタルプロセツサで
行なつたが第７図の構成にもとずいてこれをアナ
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は固定バイアス回路、３６は検波回
路、３７は増幅器であり、第１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
ス回路中３５で固定バイアスＢが加算されている
が、これは第１の実施例におけるＢ＝10logbに相
当する電圧を印加する如くなつている。また、平
均化回路３３は普通の積分回路すなわちローパス
フイルタで良いが、遅延回路３４とゲインの相異
があつてはならない。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図の構成にもとずき、移動平均をとる
回路を第７図の構成図そのままにトランスバーサ
ルフイ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、データの
対数値の算術平均をとることにより平均値として
幾何平均を用いることができるため、信号中に強
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、従つて、強い
スペクトルに近接した弱いスペクトルを欠落させ
ることなく信号強度データのダイナミツクレンジ
を圧縮でき、これを記録紙等に濃淡表示させた時
の白抜現象を抑えることができ、また、信号強度
データに対して対数圧縮を行なうことができるた
め、弱いスペクトルのレベルが上がり、その分、
明確に表示させることができる。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
ソーナー装置より出力される周波数に対する信号
強度を表わすグラフ、第２図は第１図のグラフに
対応するローフアグラム、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１０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ｂは第１０図ａ
のグラフに対する従来の方式によるローフアグラ
ム、第１０図ｃは第１０図ａのグラフに対する本
発明方式によるローフアグラム、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、１５1，１５2，
…１５2K+1，１７……遅延回路、１６，１８……
乗算器。
ソーナー装置より出力される周波数に対する信号
強度を表わすグラフ、第２図は第１図のグラフに
対応するローフアグラム、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１０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ｂは第１０図ａ
のグラフに対する従来の方式によるローフアグラ
ム、第１０図ｃは第１０図ａのグラフに対する本
発明方式によるローフアグラム、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、１５1，１５2，
…１５2K+1，１７……遅延回路、１６，１８……
乗算器。
Claims (1)
- １ ソーナー装置から出力される周波数ごとの信
号強度データを対数圧縮し、該対数圧縮したデー
タを周波数軸上の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、その結果が正の値の場合はそのままと
し負の値の場合は０に置き換えたことを特徴とす
るソーナー信号表示処理方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5595882A JPS58173473A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | ソ−ナ−信号表示処理方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5595882A JPS58173473A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | ソ−ナ−信号表示処理方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58173473A JPS58173473A (ja) | 1983-10-12 |
| JPS642902B2 true JPS642902B2 (ja) | 1989-01-19 |
Family
ID=13013581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5595882A Granted JPS58173473A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | ソ−ナ−信号表示処理方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58173473A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61235778A (ja) * | 1985-04-11 | 1986-10-21 | Suzuki Giyotan Kk | 魚群探知機における魚群表示方法 |
| CN114458306B (zh) * | 2020-11-06 | 2024-10-29 | 中国石油天然气集团有限公司 | 基于噪声测井的流体流量的确定方法、装置、设备及介质 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS557554A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-19 | Murata Mfg Co Ltd | Dielectric thin film |
-
1982
- 1982-04-06 JP JP5595882A patent/JPS58173473A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58173473A (ja) | 1983-10-12 |
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