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JP2647041B2 - Passive sonar signal processing method - Google Patents
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JP2647041B2 - Passive sonar signal processing method - Google Patents

Passive sonar signal processing method

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JP2647041B2
JP2647041B2 JP33825094A JP33825094A JP2647041B2 JP 2647041 B2 JP2647041 B2 JP 2647041B2 JP 33825094 A JP33825094 A JP 33825094A JP 33825094 A JP33825094 A JP 33825094A JP 2647041 B2 JP2647041 B2 JP 2647041B2
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、パッシブソーナー信号
処理方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a passive sonar signal processing system.

【0002】[0002]

【従来の技術】パッシブソーナーには各種のものが知ら
れているが、例えば受波器を自船から離して曳航する曳
航式パッシブソーナー(TASS)は、図6に示すよう
に、線状に受波器素子が配列される前記受波器たる受波
アレイ1と、これらの受波器素子群から出力される受波
信号を整相しビームを形成する整相器2と、整相した信
号を狭帯域処理する信号処理器3と、狭帯域処理された
信号をスペクトル表示する表示器4とを備える。
2. Description of the Related Art Various types of passive sonars are known. For example, a towed passive sonar (TASS) for towing a receiver away from its own ship has a linear shape as shown in FIG. A wave receiving array 1 as the wave receiver in which the wave receiving elements are arranged, a wave phasing device 2 for phasing the wave signals output from these wave receiving element groups to form a beam, and The apparatus includes a signal processor 3 for performing narrow-band processing on a signal and a display 4 for displaying a spectrum of the narrow-band processed signal.

【0003】このTASSは、自船雑音の妨害が少なく
なり、また長い受波アレイによる方位分解能の大幅な向
上が図れるなどの利点がある。具体的には、アレイ長か
ら500Hz 以下の周波数域でも指向性を有するビーム
を形成できるので、目標航送音の中で500Hz 以下の
低周波数域でのSN比の大きなラインスペクトル成分を
狭帯域分析処理により検出でき、遠距離の目標捜索を可
能にしている。
[0003] This TASS has such advantages that disturbance of own ship noise is reduced and azimuth resolution can be largely improved by a long receiving array. Specifically, since a beam having directivity can be formed even in a frequency range of 500 Hz or less from the array length, a narrow band analysis of a line spectrum component having a large SN ratio in a low frequency range of 500 Hz or less in the target transmission sound is performed. It can be detected by processing and enables long-distance target search.

【0004】また、水上艦の艦底に装備されるハルソー
ナー(HULLソーナー)は、アクティブオペレーショ
ンの他、パッシブオペレーションも可能であるが、図7
に示すように、送受波器5bと、送受波器5bから出力
される受波信号を整相しビームを形成する整相器6と、
整相された信号の積分処理を行う信号処理器7と、積分
処理された信号の補間処理を行い、それを横軸方位−縦
軸時間の表示上に表示する表示器8とを備える。
A hull sonar (HULL sonar) mounted on the bottom of a surface ship can perform not only an active operation but also a passive operation.
As shown in FIG. 5, a wave transmitter / receiver 5b, a phase adjuster 6 for phasing a received signal output from the wave transmitter / receiver 5b to form a beam,
A signal processor 7 for performing an integration process on the phase-adjusted signal, and a display device 8 for performing an interpolation process on the signal subjected to the integration process and displaying the result on a display of a horizontal axis direction and a vertical axis time.

【0005】この従来のHULLソーナーは、艦底部の
ソーナードーム内に装備される送受波器5bが円筒形で
あるため、指向性を有するビームを形成するには、50
0Hz 以上の周波数域となるので、パッシブオペレーシ
ョン時の信号処理では、大きなSN比を有するラインス
ペクトル検出は望めず広帯域での雑音レベルの大きさに
より検出する広帯域処理が採用される。
[0005] In this conventional HULL sonar, since the transducer 5b mounted in the sonar dome at the bottom of the ship is cylindrical, it is difficult to form a beam having directivity by using 50 mm.
Since the frequency range is 0 Hz or more, in the signal processing at the time of the passive operation, the detection of the line spectrum having a large SN ratio cannot be expected, and the wideband processing of detecting the noise level in the wideband is employed.

【0006】従って、従来では、水上艦から潜水艦を捜
索する場合、HULLソーナーにパッシブオペレーショ
ンを実施させるとともに、それと平行してTASSによ
り遠距離捜索を行い、表示器4に表示されるラインスペ
クトルにより目標潜水艦の探知を確認できると、続いて
TASSが備えるTMA(Target Motion Analysis)に
より目標の位置局限を図る。その結果が表示器4に表示
されるので、それにより、目標潜水艦が遠距離と想定さ
れる場合は、水上艦に配備される対潜ヘリコプタを発艦
させて目標の追尾、位置局限を行うが、目標潜水艦が近
距離と想定される場合は、迅速な位置局限を実施する必
要があることからHULLソーナーにアクティブオペレ
ーションを実施させ、音波を水中に発射させ目標からの
反響音を受信し、その方位・距離を測定するようにして
いる。
Therefore, conventionally, when searching for a submarine from a surface ship, the HULL sonar performs a passive operation, and at the same time, performs a long-distance search by TASS, and performs a target search based on the line spectrum displayed on the display 4. Once the submarine has been detected, the target location is limited by TMA (Target Motion Analysis) provided by TASS. Since the result is displayed on the display 4, if the target submarine is assumed to be at a long distance, an anti-submarine helicopter deployed on the surface ship is launched to track the target and limit the position. If it is assumed that the target submarine is in a short distance, it is necessary to carry out quick localization, so the HULL sonar performs an active operation, emits sound waves underwater, receives reverberations from the target, The azimuth and distance are measured.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来で
は、水上艦において潜水艦を捜索する場合、TASSと
HULLソーナーを併用しているが、両者は、それぞれ
別個の装置として相互に関連することなく使用されてい
る。従って、潜水艦が静粛化や攻撃力向上等で高性能化
した場合には次のように問題を生ずる。
As described above, conventionally, when searching for a submarine on a surface ship, a TASS and a HULL sonar are used in combination, but both are separated as independent devices and are not related to each other. It is used. Therefore, when the submarine is improved in performance due to silence, improvement of attack power, and the like, the following problem occurs.

【0008】まず、TMAによる位置局限に時間がかか
るという問題がある。即ち、TASSの受波器は、線状
に配列されたものであるので、曳航方向に垂直な断面の
受信ビームは無指向性形状となり、目標を探知しても曳
航方向の左右どちらであるかは不明である。これを除去
するために水上艦は、針路を変更して航送し、再度目標
を探知して真の目標が左右どちらの方位であるかを求め
ねばならないからである。
First, there is a problem that it takes time to limit the location by TMA. That is, since the TASS receivers are linearly arranged, the reception beam having a cross section perpendicular to the towing direction has an omnidirectional shape, and whether the target is detected is left or right in the towing direction. Is unknown. In order to eliminate this, the surface ship must change course and sail, re-detect the target, and determine whether the true target is in the left or right direction.

【0009】従って、魚雷攻撃の恐れある潜水艦に対し
ては、位置局限に時間を要するTMAではなく、HUL
LソーナーとTASSの各測的方位のクロスフィックス
によって位置局限ができれば問題を解決できるが、HU
LLソーナーにそれを可能にするパッシブ捜索能力を現
状では求めることができない。
[0009] Therefore, for submarines that are at risk of torpedo attack, HUL instead of TMA, which requires time for localization, is used.
The problem can be solved if the location limitation can be achieved by the cross-fix of the L sonar and TASS measurement directions.
Currently, the LL sonar is not able to provide the passive search capabilities that enable it.

【0010】また、HULLソーナーは、潜水艦が静粛
化すると、パッシブオペレーション時の能力、即ち最大
探知距離がアクティブオペレーション時に比べ大幅に短
くなるので、HULLソーナーのパッシブオペレーショ
ンにてまず潜水艦を探知し、その後アクティブオペレー
ションへ移行する行動が取り難く、HULLソーナーの
パッシブオペレーションの意義がなくなるという問題も
ある。
[0010] In addition, the HULL sonar detects the submarine first by the passive operation of the HULL sonar because the capacity at the time of the passive operation, that is, the maximum detection distance becomes significantly shorter than that at the time of the active operation when the submarine becomes quiet. There is also a problem that it is difficult to take an action to shift to the active operation, and the significance of the passive operation of the HULL sonar is lost.

【0011】本発明は、このように高性能化する潜水艦
を効果的に探知し迅速に位置局限を行うことを可能にす
るパッシブソーナー信号処理方式を提供することにあ
る。
It is an object of the present invention to provide a passive sonar signal processing method capable of effectively detecting a submarine having such a high performance and quickly performing position limitation.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明のパッシブソーナー信号処理方式は次の如き構成
を有する。即ち、第1発明のパッシブソーナー信号処理
方式は、線状に受波器素子が配列される受波アレイ、受
波器素子群から出力される受波信号を整相しビームを形
成する整相器、整相した信号を狭帯域処理する信号処理
器及び狭帯域処理された信号をスペクトル表示する表示
器を備える曳航式パッシブソーナー(TASS)と;
面状に受波器素子が配列される受波アレイ、受波器素子
群から出力される受波信号を整相しビームを形成する整
相器、入力された信号の積分処理を行う信号処理器及び
積分処理された信号の補間処理を行い、それを横軸方位
−縦軸時間の表示上に表示する表示器を備える艦底装備
ソーナー(ハルソーナー)と; TASS整相器の出力
信号の中から指定されたチャネルのみの信号を選択する
選択回路と; 選択された信号とハルソーナー整相器の
出力信号との相関演算を行う相関演算回路と; 単独/
統合の切替指令に応じて相関演算回路の出力信号とハル
ソーナー整相器の出力信号とを切り替えてハルソーナー
信号処理器へ与える信号切替回路と; を備えたことを
特徴とする。
In order to achieve the above object, a passive sonar signal processing system according to the present invention has the following configuration. That is, the passive sonar signal processing method according to the first invention is a receiving array in which receiving elements are linearly arranged, and a phasing of receiving signals output from a receiving element group to form a beam. A towed passive sonar (TASS) comprising a device, a signal processor for narrow-band processing the phased signal, and an indicator for spectrally displaying the narrow-band processed signal;
A wave receiving array in which receiver elements are arranged in a plane, a phase adjuster for phasing a received signal output from a receiver element group to form a beam, and a signal processing for integrating an input signal. Hull bottom sonar (hull sonar) equipped with a display and an interpolator for interpolating the integrated signal and displaying it on the display of the horizontal axis direction and the vertical axis time; A selection circuit for selecting a signal of only a designated channel from the following; a correlation operation circuit for performing a correlation operation between the selected signal and an output signal of a hull sonar phaser;
A signal switching circuit that switches between an output signal of the correlation operation circuit and an output signal of the hull sonar phaser in response to an integration switching command and supplies the output signal to the hull sonar signal processor.

【0013】第2発明のパッシブソーナー信号処理方式
は、線状に配列される受波器素子群が出力する受波信号
を整相して形成したビームを無線信号に変換して送出す
る複数の音響ブイと; 複数の音響ブイからの無線信号
を受信処理する受信器、受信器の出力を狭帯域処理する
信号処理器及び狭帯域処理された信号をスペクトル表示
する表示器を備えるソノブイ信号処理装置と; 第1発
明におけるハルソーナーと; ソノブイ信号処理装置の
受信器が出力する各音響ソノブイ毎の受信信号の中から
指定された受信信号を選択する選択回路と; 選択され
た信号とハルソーナー整相器の出力信号との相関演算を
行う相関演算回路と; 単独/統合の切替指令に応じて
相関演算回路の出力信号とハルソーナー整相器の出力信
号とを切り替えてハルソーナーの信号処理器へ与える信
号切替回路と; を備えたことを特徴とする。
A passive sonar signal processing method according to a second aspect of the present invention is a method for converting a plurality of beams formed by phasing a received signal output from a group of linearly arranged receiver elements into a radio signal and transmitting the converted signal. A sonobuoy signal processing device comprising: a sound buoy; a receiver for receiving and processing radio signals from a plurality of sound buoys; a signal processor for narrow-band processing the output of the receiver; and a display for spectrally displaying the narrow-band processed signal. A hull sonar according to the first invention; a selection circuit for selecting a specified reception signal from reception signals for each acoustic sonobuoy output by a receiver of the sonobuoy signal processing device; and a selected signal and a hull sonar phaser A correlation operation circuit for performing a correlation operation with the output signal of the Halso; switching between the output signal of the correlation operation circuit and the output signal of the hull sonar phaser in response to a single / integral switching command Characterized by comprising a; and a signal switching circuit for applying to the toner of the signal processor.

【0014】また、第3発明のパッシブソーナー信号処
理方式は、第2発明における複数の音響ブイと; 複数
の音響ブイの無線信号を受信処理する受信器と; 受信
した信号の中から指定された2つの音響ブイに係る信号
を選択する選択回路と; 選択された2つの音響ブイに
係る信号について相関演算を行う相関演算回路と;相関
演算した信号を積分処理する信号処理回路と; 信号処
理された信号を横軸方位−縦軸時間にて表示する表示器
と; を備えたことを特徴とする。
A passive sonar signal processing method according to a third aspect of the present invention includes a plurality of acoustic buoys according to the second aspect of the present invention; a receiver for receiving and processing radio signals of the plurality of acoustic buoys; A selection circuit for selecting signals related to the two acoustic buoys; a correlation operation circuit for performing a correlation operation on the selected signals relating to the two acoustic buoys; a signal processing circuit for performing an integration process on the signals subjected to the correlation operation; And a display that displays the signal in the horizontal axis direction and the vertical axis time.

【0015】[0015]

【作用】次に、前記の如く構成される本発明のパッシブ
ソーナー信号処理方式の作用を説明する。第1発明と第
2発明では、TASSの表示器に(第1発明)、また
は、信号処理装置の表示器に(第2発明)目標探知の表
示がなされると、それらの整相信号とパッシブオペレー
ションをするハルソーナーの整相信号との相関がとら
れ、その結果をハルソーナーの信号処理器に与えて積分
処理し、それを表示する。
Next, the operation of the passive sonar signal processing system of the present invention configured as described above will be described. In the first invention and the second invention, when the target detection is displayed on the display of the TASS (first invention) or on the display of the signal processing device (second invention), the phasing signal and the passive signal are displayed. The correlation with the hull sonar phasing signal is performed, and the result is given to a hull sonar signal processor, integrated, and displayed.

【0016】従って、ハルソーナー単独のパッシブオペ
レーション時よりも処理利得が向上するので、TASS
または複数の音響ブイによる探知に引き続きハルソーナ
ーもパッシブオペレーションで目標探知が期待できるこ
とになり、これにより目標の位置局限は、TASSまた
は複数のソノブイとハルソーナーの受波アレイの装備位
置の占位差から短時間で実現でき、ハルソーナーのアク
ティブオペレーションへの移行時期の見逃しを少なくで
きる。
Accordingly, the processing gain is improved as compared with the hull sonar alone in the passive operation.
Alternatively, the hull sonar can be expected to detect the target in passive operation following the detection by multiple acoustic buoys, so that the target localization is shortened due to the difference in occupancy of TASS or the installation position of the receiving array of multiple sonobuoys and hull sonars. It can be realized in time, and the oversight of the transition time of Halsoner to active operation can be reduced.

【0017】なお、第3発明では、第2発明における複
数の音響ブイの中で選択した2つの音響ブイ間で相関処
理を行うので、第1発明や第2発明よりも簡便に目標の
探知及び位置局限を行うことができる。
In the third aspect of the present invention, the correlation processing is performed between two acoustic buoys selected from the plurality of acoustic buoys in the second aspect of the present invention. Location restrictions can be performed.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の第1実施例に係るパッシブソー
ナー信号処理方式を示す。図1において、本第1実施例
の信号処理方式は、TASS15とHULLソーナー1
6との間に、選択回路9と相関演算回路10と信号切替
回路11を設け、従来別個独立の装置であった両者を接
続し、魚雷攻撃を受ける恐れのある潜水艦に対し位置局
限に時間を要するTMAではなく、HULLソーナーと
TASSの各測的方位のクロスフィックスにより位置局
限が図れるようにしたものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a passive sonar signal processing method according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a signal processing method according to the first embodiment includes a TASS 15 and a HULL sonar 1.
6, a selection circuit 9, a correlation calculation circuit 10, and a signal switching circuit 11 are provided to connect the two devices, which were conventionally independent devices, so that time is limited to a position limited to a submarine that may be subjected to a torpedo attack. Instead of the required TMA, the location limitation can be achieved by the cross-fix of each measurement direction of the HULL sonar and the TASS.

【0019】TASS15は、図6に示したものと同様
の構成である。このTASS15の整相器2の出力は、
選択回路9にも与えられる。選択回路9は、外部から与
えられる探知方位信号に従い指定された方位の整相出力
信号を選択し、相関演算回路10の一方の入力に与え
る。探知方位は、オペレータが表示器4に表示されるラ
インスペクトルを見て入力される。
The TASS 15 has the same configuration as that shown in FIG. The output of the phase adjuster 2 of this TASS 15 is
It is also provided to the selection circuit 9. The selection circuit 9 selects a phasing output signal of a designated azimuth in accordance with a detection azimuth signal given from the outside, and supplies it to one input of a correlation operation circuit 10. The detection azimuth is input by the operator looking at the line spectrum displayed on the display 4.

【0020】一方、HULLソーナー16は、従来と同
様にアクティブとパッシブの双方のオペレーションが可
能であるが、本発明では、図7に示したものと異なり、
送受波器を送波器(図示省略)と受波器(受波アレイ5
a)とに分離し、受波アレイ5aは低周波数化に対応す
べく大型化した面アレイとして水上艦の両舷側に装備さ
れる。この受波アレイ5a(面アレイ)は、全長が10
m以上とし、パッシブオペレーション時に500Hz 以
下の周波数でも指向性を有するビームを形成でき、目標
航送音の比較的SN比の大きいラインスペクトルを検出
できるようになされる。また、整相器6と信号処理器7
間の直接接続はなく、整相器6の出力は相関演算回路1
0の他方の入力と信号切替回路11の一方の入力とにそ
れぞれ与えられ、信号処理器7の入力は信号切替回路1
1から与えられる。
On the other hand, the HULL sonar 16 can perform both active and passive operations as in the prior art, but in the present invention, unlike the one shown in FIG.
The transmitter / receiver is composed of a transmitter (not shown) and a receiver (receiver array 5).
a), the wave receiving array 5a is mounted on both sides of the surface ship as a large-sized surface array corresponding to a lower frequency. This wave receiving array 5a (plane array) has a total length of 10
m or more, a beam having directivity can be formed even at a frequency of 500 Hz or less at the time of passive operation, and a line spectrum of the target transmission sound having a relatively large SN ratio can be detected. Further, a phase adjuster 6 and a signal processor 7
There is no direct connection between them, and the output of the phase adjuster 6 is
0 and one input of the signal switching circuit 11, and the input of the signal processor 7 is connected to the signal switching circuit 1
Given from 1.

【0021】信号切替回路11は、他方の入力が相関演
算回路10から与えられ、外部から与えられる単独/統
合の切替指令に応じて、即ち単独の場合は整相器6の出
力を信号処理器7に与え、統合の場合は相関演算回路1
0の出力を信号処理器7に与える。この切替指令は、オ
ペレータが表示器4と同8を見て何れかを決定し入力す
る。
The signal switching circuit 11 receives the other input from the correlation operation circuit 10 in response to an external / integral switching command given from the outside, that is, in the case of a single operation, outputs the output of the phase adjuster 6 to a signal processor. 7, the correlation operation circuit 1 in the case of integration
The output of 0 is given to the signal processor 7. This switching command is determined by the operator by looking at the display 4 and the display 8 and input.

【0022】以下、図2及び図3を参照して本発明のパ
ッシブソーナー信号処理、即ち相関演算を行う場合につ
いて説明する。図2において、TASSの受波アレイ1
は、雑音nT(t)を受信すると共に、潜水艦13の放射
音S(t)を受信する。一方、水上艦12搭載のHUL
Lソーナーの受波アレイ5aは、雑音nT(t)を受信す
ると共に、潜水艦13の放射音A・S(t−τ)を受信
する。なお、Aは音波伝搬損失に基づくTASS受信音
とのレベル差であり、またτは目標との相対位置に基づ
くTASS受信音に対する時間差である。
The case where the passive sonar signal processing of the present invention, that is, the correlation operation is performed, will be described below with reference to FIGS. In FIG. 2, a TASS receiving array 1
Receives the noise n T (t) and the radiation sound S (t) of the submarine 13. On the other hand, HUL with surface ship 12
The wave receiving array 5a of the L sonar receives the noise n T (t) and the radiation sound A · S (t−τ) of the submarine 13. A is a level difference from the TASS received sound based on the sound wave propagation loss, and τ is a time difference from the TASS received sound based on the relative position to the target.

【0023】HULLソーナー及びTASSは、図2の
ような状況下で潜水艦13の放射音を受信した場合、T
ASSが受信する目標艦放射音S(t)と雑音n
T(t)、HULLソーナーが受信する雑音nH(t)は、
それぞれ、「何れも期待値0の定常エルゴートランダム
プロセス」であり、また「何れも互いに無相関である」
という特性を有すると考えられる。
When the HULL sonar and the TASS receive the radiation sound of the submarine 13 under the situation as shown in FIG.
Target ship radiation sound S (t) and noise n received by ASS
T (t), the noise n H (t) received by the HULL sonar is
Each is a "stationary ergote random process with an expected value of 0" and "all are uncorrelated with each other"
It is thought that it has the characteristic of.

【0024】TASSが受信する目標艦放射音S(t)
は、区間[t−τ、t]の間に存在するとして相関演算
を行った関係式は数式1となる。このような相関演算処
理の入出力のSN関係は数式2のように求められる。但
し、数式2において、S0 は出力信号、N0 2は出力雑音
パワー、Wは信号の帯域幅、SはTASS受信信号のパ
ワー、NはTASS、NULLソーナー受信雑音のパワ
ーである。
Target ship radiation sound S (t) received by TASS
Is a relational expression in which the correlation operation is performed assuming that the interval exists between the sections [t−τ, t]. The SN relationship between the input and output of such a correlation calculation process is obtained as in Expression 2. However, in Equation 2, S 0 is the output signal, N 0 2 The output noise power, W is the signal bandwidth, S is the power of the TASS received signal, N is the TASS, a power of NULL sonar receiver noise.

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】[0026]

【数2】 (Equation 2)

【0027】そして、数式2は、SN比によって、(S
/N)《1の時は数式3のように近似され、(S/
N)》1の時は数式4のように近似される。
Equation (2) can be expressed as (S
/ N) << 1 is approximated as in Equation 3, and (S /
N) >> 1 is approximated as in Expression 4.

【0028】[0028]

【数3】 (Equation 3)

【0029】[0029]

【数4】 (Equation 4)

【0030】ここで、HULLソーナーの受信信号のパ
ワーをSH とすると、A2 S=SHであるから、数式3
は数式5のように書き換えられ、数式4は数式6のよう
にに書き換えられる。
Here, assuming that the power of the received signal of the HULL sonar is S H , A 2 S = S H.
Is rewritten as Equation 5, and Equation 4 is rewritten as Equation 6.

【0031】[0031]

【数5】 (Equation 5)

【0032】[0032]

【数6】 (Equation 6)

【0033】以上のことから、処理利得PGは、(S/
N)《1の時は数式7のように表され、(S/N)》1
の時は数式8のように表される。
From the above, the processing gain PG is (S /
N) << 1 is represented by Expression 7, and (S / N) >> 1
Is represented by Expression 8.

【0034】[0034]

【数7】 (Equation 7)

【0035】[0035]

【数8】 (Equation 8)

【0036】一方、HULLソーナーの受波アレイ5a
とTASSの受波アレイ1との間の距離よりも水上艦1
2と潜水艦13との間の距離が充分遠距離であることか
ら、A≒1として良いので、(S/N)《1の時は数式
7は、数式9と簡単になり、(S/N)》1の時は数式
8は、数式10と簡単な式になる。
On the other hand, the wave receiving array 5a of the HULL sonar
Surface ship 1 than the distance between the satellite and the TASS receiving array 1
Since the distance between the submarine 2 and the submarine 13 is sufficiently long, A ≒ 1 can be set. Therefore, when (S / N) << 1, Equation 7 is simplified to Equation 9, and (S / N) ) >> In the case of 1, Expression 8 becomes a simple expression as Expression 10.

【0037】[0037]

【数9】(S/N)《1の時: PG=5log 2WT(S / N) << When 1: PG = 5log 2WT

【0038】[0038]

【数10】(S/N)》1の時: PG=10log WT(S / N) >> 1: PG = 10 log WT

【0039】さて、本発明が対象としている目標潜水艦
の放射雑音特性は、図3に示すように、500Hz 以下
の周波数域で複数のラインスペクトルを有し、そのSN
比は(S/N)》1であるとする。そうすると、相関処
理を行った時、数式10の処理利得が期待できる。
Now, as shown in FIG. 3, the radiation noise characteristic of the target submarine to which the present invention is directed has a plurality of line spectra in the frequency range of 500 Hz or less, and its SN.
It is assumed that the ratio is (S / N) >> 1. Then, when the correlation processing is performed, the processing gain of Expression 10 can be expected.

【0040】一方、HULLソーナーの受波アレイ5a
は、全長が10m以上もあるから、上記のラインスペク
トルの存在する低周波数域まで指向性を有するビームを
整相器6で形成でき、本発明のパッシブソーナー信号の
統合処理が可能となる。例えば、ラインスペクトルが
0.5Hz の帯域幅で10本存在したとすれば、本発明
の処理利得は、信号帯域幅W=0.5×10=5Hz 、
積分時間T=30秒の時、数式10から、PG=21.
8dBとなる。
On the other hand, the HULL sonar wave receiving array 5a
Since the total length is 10 m or more, a beam having directivity up to the low frequency region where the above-mentioned line spectrum exists can be formed by the phase adjuster 6, and the integrated processing of the passive sonar signal of the present invention becomes possible. For example, if there are 10 line spectra with a bandwidth of 0.5 Hz, the processing gain of the present invention is such that the signal bandwidth W = 0.5 × 10 = 5 Hz,
When the integration time T = 30 seconds, PG = 21.
8 dB.

【0041】このような受波アレイ5aを用いたHUL
Lソーナーを単独で従来のHULLソーナーと同様の広
帯域処理を行ってもラインスペクトルは積分処理により
消えてしまい、目標の探知は困難である。しかし、TA
SSの探知した方位の整相出力とパッシブオペレーショ
ン時のHULLソーナーの整相出力とを相関処理するこ
とで、ラインスペクトルの処理利得を向上できるので、
その後信号処理器7で積分処理を行っても目標の探知が
可能となる。また、HULLソーナーは従来と同様に横
軸方位−縦軸時間のB−T表示ができるので、目標方位
精度が向上し、目標の動静を的確に把握できることにな
る。
HUL using such a wave receiving array 5a
Even if the L sonar is used alone and the same broadband processing as that of the conventional HULL sonar is performed, the line spectrum disappears due to the integration process, and it is difficult to detect the target. But TA
By correlating the phasing output of the direction detected by the SS with the phasing output of the HULL sonar at the time of passive operation, the processing gain of the line spectrum can be improved.
Thereafter, even if the signal processor 7 performs an integration process, the target can be detected. Further, since the HULL sonar can display the BT in the horizontal axis direction and the vertical axis time in the same manner as in the related art, the accuracy of the target direction is improved and the movement of the target can be accurately grasped.

【0042】次に、図4は、本発明の第2実施例に係る
パッシブソーナー信号処理方式を示す。本第2実施例で
は、第1実施例におけるTASSの機能を複数の音響ブ
イ41とソノブイ信号処理装置42とに担わせたもので
あり、第1実施例と同様の作用・効果が得られる。
Next, FIG. 4 shows a passive sonar signal processing system according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the function of TASS in the first embodiment is assigned to a plurality of sound buoys 41 and a sonobuoy signal processing device 42, and the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.

【0043】音響ブイ41は、線状に配列される受波器
素子群が出力する受波信号を整相して形成したビームを
無線信号に変換して送出する。
The acoustic buoy 41 converts a beam formed by phasing a received signal output from a linearly arranged receiver element group into a radio signal and transmits the radio signal.

【0044】また、水上艦12に搭載されるソノブイ信
号処理装置42は、構成図は省略したが、複数の音響ブ
イからの無線信号を受信処理する受信器と、この受信器
の出力を狭帯域処理する信号処理器と、狭帯域処理され
た信号をスペクトル表示する表示器を備える。
The sonobuoy signal processor 42 mounted on the surface ship 12 has a receiver (not shown) for receiving and processing radio signals from a plurality of acoustic buoys, and a narrow band output from the receiver. A signal processor for processing; and a display for displaying a spectrum of the signal subjected to the narrow band processing.

【0045】そして、第1実施例と同様に、ソノブイ信
号処理装置42の受信器が出力する各音響ブイ毎の受信
信号の中から指定(表示器を見て指定入力される)され
た受信信号を選択する選択回路と、選択された信号とH
ULLソーナー16の整相器6の出力信号との相関演算
を行う相関演算回路と、単独/統合の切替指令に応じて
相関演算回路の出力信号とハルソーナー整相器の出力信
号とを切り替えてHULLソーナー16の信号処理器7
へ与える信号切替回路とを備える。
In the same manner as in the first embodiment, the reception signal specified (specified and input by looking at the display) from the reception signals for each acoustic buoy output from the receiver of the sonobuoy signal processor 42. , And a selected signal and H
A correlation operation circuit that performs a correlation operation with the output signal of the phase adjuster 6 of the ULL sonar 16 and an output signal of the correlation operation circuit and an output signal of the hull sonar phase adjuster that are switched in response to a single / integral switching command to HULL. Signal processor 7 of sonar 16
And a signal switching circuit for supplying the signal to the

【0046】また、図5は、本発明の第3実施例に係る
パッシブソーナー信号処理方式を示す。本第3実施例
は、簡易に目標の探知と位置局限を行う簡易タイプのも
ので、第2実施例における複数の音響ブイ41と、複数
の音響ブイ41の無線信号を受信処理する受信器51
と、受信した信号の中から指定された2つの音響ブイに
係る信号を選択する選択回路52と、選択された2つの
音響ブイに係る信号について相関演算を行う相関演算回
路53と、相関演算した信号を積分処理する信号処理回
路54と、信号処理された信号を横軸方位−縦軸時間に
て表示する表示器55とを備える。なお、選択指定はオ
ペレータが表示器55の表示を見て行う。
FIG. 5 shows a passive sonar signal processing method according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment is of a simple type that easily detects a target and limits the position. A plurality of acoustic buoys 41 in the second embodiment and a receiver 51 that receives and processes radio signals of the plurality of acoustic buoys 41 are used.
And a selection circuit 52 for selecting a signal related to the two specified sound buoys from the received signals, a correlation calculation circuit 53 for performing a correlation calculation for the signals related to the selected two sound buoys, and performing the correlation calculation. A signal processing circuit 54 for integrating the signal is provided, and a display 55 for displaying the signal processed signal in the horizontal axis direction and the vertical axis time. The selection is designated by the operator while viewing the display on the display 55.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパッシブ
ソーナー信号処理方式は、第1発明と第2発明では、T
ASSの表示器に(第1発明)、または、信号処理装置
の表示器に(第2発明)目標探知の表示がなされると、
それらの整相信号とパッシブオペレーションをするハル
ソーナーの整相信号との相関がとられ、その結果をハル
ソーナーの信号処理器に与えて積分処理し、それを表示
する。従って、ハルソーナー単独のパッシブオペレーシ
ョン時よりも処理利得が向上するので、TASSまたは
複数の音響ブイによる探知に引き続きハルソーナーもパ
ッシブオペレーションで目標探知が期待できることにな
り、これにより目標の位置局限は、TASSまたは複数
の音響ブイとハルソーナーの受波アレイの装備位置の占
位差から短時間で実現でき、ハルソーナーのアクティブ
オペレーションへの移行時期の見逃しを少なくできる効
果がある。なお、第3発明では、第2発明における複数
の音響ブイの中で選択した2つの音響ブイ間で相関処理
を行うので、第1発明や第2発明よりも簡便に目標の探
知及び位置局限を行うことができる効果もある。
As described above, the passive sonar signal processing method according to the present invention employs a T
When the target detection is displayed on the display of the ASS (first invention) or the display of the signal processing device (second invention),
The phasing signal is correlated with the phasing signal of the hull sonar performing a passive operation, and the result is given to a signal processor of the hull sonar to perform an integration process and display the result. Therefore, since the processing gain is improved as compared with the hull sonar alone in the passive operation, the hull sonar can be expected to detect the target in the passive operation following the detection by the TASS or a plurality of acoustic buoys. It can be realized in a short time due to the occupation difference between the installation positions of a plurality of acoustic buoys and the receiving array of hull sonars, and there is an effect that oversight of the transition time to hull sonar active operation can be reduced. In the third invention, the correlation processing is performed between two acoustic buoys selected from the plurality of acoustic buoys in the second invention, so that the target detection and the position localization can be performed more easily than in the first invention and the second invention. There are also effects that can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係るパッシブソーナー信
号処理方式の構成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram of a passive sonar signal processing method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明のパッシブソーナー信号処理方式(統合
処理方式)の動作説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation of a passive sonar signal processing method (integrated processing method) of the present invention.

【図3】潜水艦の放射雑音特性図である。FIG. 3 is a radiation noise characteristic diagram of a submarine.

【図4】本発明の第2実施例に係るパッシブソーナー信
号処理方式を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a passive sonar signal processing method according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例に係るパッシブソーナー信
号処理方式の構成ブロック図である。
FIG. 5 is a configuration block diagram of a passive sonar signal processing method according to a third embodiment of the present invention.

【図6】曳航式パッシブソーナー(TASS)の構成ブ
ロック図である。
FIG. 6 is a configuration block diagram of a towed passive sonar (TASS).

【図7】従来の艦底装備ソーナー(ハルソーナー:HU
LLソーナー)の構成ブロック図である。
FIG. 7: A conventional bottom sonar (hull sonar: HU)
FIG. 3 is a configuration block diagram of an LL sonar).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受波アレイ 2 整相器 3 信号処理器 4 表示器 5a 受波アレイ 6 整相器 7 信号処理器 8 表示器 9 選択回路 10 相関演算回路 11 信号切替回路 12 水上艦 13 潜水艦 15 TASS 16 HULLソーナー 41 音響ブイ 42 ソノブイ信号処理装置 51 受信器 52 選択回路 53 相関演算回路 54 信号処理回路 55 表示器 REFERENCE SIGNS LIST 1 wave receiving array 2 phase adjuster 3 signal processor 4 display 5 a wave receiving array 6 phase adjuster 7 signal processor 8 display 9 selection circuit 10 correlation operation circuit 11 signal switching circuit 12 signal ship 13 submarine 15 submarine 15 TASS 16 HULL Sonar 41 acoustic buoy 42 sonobuoy signal processing device 51 receiver 52 selection circuit 53 correlation operation circuit 54 signal processing circuit 55 display

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 線状に受波器素子が配列される受波アレ
イ、受波器素子群から出力される受波信号を整相しビー
ムを形成する整相器、整相した信号を狭帯域処理する信
号処理器及び狭帯域処理された信号をスペクトル表示す
る表示器を備える曳航式パッシブソーナー(TASS)
と; 面状に受波器素子が配列される受波アレイ、受波
器素子群から出力される受波信号を整相しビームを形成
する整相器、入力された信号の積分処理を行う信号処理
器及び積分処理された信号の補間処理を行い、それを横
軸方位−縦軸時間の表示上に表示する表示器を備える艦
底装備ソーナー(ハルソーナー)と; TASS整相器
の出力信号の中から指定されたチャネルのみの信号を選
択する選択回路と; 選択された信号とハルソーナー整
相器の出力信号との相関演算を行う相関演算回路と;
単独/統合の切替指令に応じて相関演算回路の出力信号
とハルソーナー整相器の出力信号とを切り替えてハルソ
ーナー信号処理器へ与える信号切替回路と; を備えた
ことを特徴とするパッシブソーナー信号処理方式。
1. A receiving array in which receiving elements are linearly arranged, a phasing device for phasing a received signal output from a receiving element group to form a beam, and a narrowed phasing signal. A towed passive sonar (TASS) equipped with a signal processor for performing band processing and a display for displaying a spectrum of a signal subjected to narrow band processing.
A wave receiving array in which wave receiving elements are arranged in a plane, a wave shaper for forming a beam by phasing a received signal output from a wave receiving element group, and performing integration processing of an input signal. A sonar (hull sonar) equipped with a signal processor and a display unit for performing an interpolation process on the signal subjected to the integration process and displaying the signal on the display of the horizontal axis direction and the vertical axis time; and an output signal of the TASS phase adjuster A selection circuit that selects a signal of only a designated channel from among the following: a correlation operation circuit that performs a correlation operation between the selected signal and an output signal of a hull sonar phaser;
A signal switching circuit for switching between an output signal of a correlation operation circuit and an output signal of a hull sonar phaser in response to a single / integral switching command and providing the output signal to a hull sonar signal processor; method.
【請求項2】 線状に配列される受波器素子群が出力す
る受波信号を整相して形成したビームを無線信号に変換
して送出する複数の音響ブイと; 複数の音響ブイから
の無線信号を受信処理する受信器、受信器の出力を狭帯
域処理する信号処理器及び狭帯域処理された信号をスペ
クトル表示する表示器を備えるソノブイ信号処理装置
と; 請求項1に記載のハルソーナーと; ソノブイ信
号処理装置の受信器が出力する各音響ソノブイ毎の受信
信号の中から指定された受信信号を選択する選択回路
と; 選択された信号とハルソーナー整相器の出力信号
との相関演算を行う相関演算回路と; 単独/統合の切
替指令に応じて相関演算回路の出力信号とハルソーナー
整相器の出力信号とを切り替えてハルソーナーの信号処
理器へ与える信号切替回路と; を備えたことを特徴と
するパッシブソーナー信号処理方式。
2. A plurality of acoustic buoys for converting a beam formed by phasing a received signal output by a group of linearly arranged receiver elements into a radio signal and transmitting the radio signal; A hull sonar according to claim 1, comprising a receiver for receiving and processing the wireless signal, a signal processor for narrow-band processing the output of the receiver, and a display for spectrum-displaying the narrow-band processed signal; A selection circuit for selecting a specified reception signal from the reception signals for each acoustic sonobuoy output by the receiver of the sonobuoy signal processing device; and a correlation operation between the selected signal and the output signal of the hull sonar phaser A signal switching circuit that switches between the output signal of the correlation operation circuit and the output signal of the hull sonar phaser in response to a single / integral switching command and provides the output signal to the signal processor of the hull sonar; A passive sonar signal processing method, comprising:
【請求項3】 請求項2に記載の複数の音響ブイと;
複数の音響ブイの無線信号を受信処理する受信器と;
受信した信号の中から指定された2つの音響ブイに係る
信号を選択する選択回路と; 選択された2つの音響ブ
イに係る信号について相関演算を行う相関演算回路と;
相関演算した信号を積分処理する信号処理回路と;
信号処理された信号を横軸方位−縦軸時間にて表示する
表示器と; を備えたことを特徴とするパッシブソーナ
ー信号処理方式。
3. A plurality of acoustic buoys according to claim 2;
A receiver for receiving and processing radio signals of a plurality of acoustic buoys;
A selection circuit that selects a signal related to the two specified sound buoys from the received signals; a correlation calculation circuit that performs a correlation calculation on the signals related to the selected two sound buoys;
A signal processing circuit for integrating the correlation-calculated signal;
A display for displaying the processed signal in the horizontal axis direction and the vertical axis time; and a passive sonar signal processing method.
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