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JP6048637B2 - Active sonar device and signal processing method thereof - Google Patents
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JP6048637B2 - Active sonar device and signal processing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、アクティブソーナー装置およびその信号処理方法に関し、特に相関処理結果から目標反響音の信号S/N比を算出する方法に関する。   The present invention relates to an active sonar device and a signal processing method thereof, and more particularly to a method of calculating a signal S / N ratio of a target reverberation sound from a correlation processing result.

この技術分野において周知のように、ソーナー装置とは、水中音波を用いて、海中の物体に関する情報を得るための装置をいう。ソーナー装置は、アクティブソーナー装置とパッシブソーナー装置とに大別される。   As is well known in this technical field, a sonar device refers to a device for obtaining information about an object in the sea using underwater sound waves. The sonar device is roughly classified into an active sonar device and a passive sonar device.

アクティブソーナー装置の原理はやまびこと同じである。すなわち、アクティブソーナー装置は、自分から音を出し、その音が目標物で反射して戻って来て、その反射音が聞こえるまでの時間差から、当該装置と目標物との間の距離を知るのが原理である。換言すれば、アクティブソーナー装置は、装置によって放射された音波が、ある離れた物体によって受ける影響を評価し、その物体に関する情報を得るための装置をいう。   The principle of the active sonar device is the same as Yamabi. In other words, the active sonar device knows the distance between the device and the target from the time difference until it makes a sound from itself and the sound is reflected back from the target and the reflected sound is heard. Is the principle. In other words, the active sonar device refers to a device for evaluating the influence of a sound wave emitted by the device on a certain distant object and obtaining information related to the object.

より詳細には、アクティブソーナー装置の基本的な原理としては、複数のアレイを配置し、整相処理によって特定の方位に送波および受波指向性を持たせたうえで、自ら音波を発生して送波し、受信した信号を信号処理し、受信信号に含まれる目標物からの反響音(エコー)を検出し、それに基づいて当該目標物の方位と距離とを特定する。   In more detail, the basic principle of an active sonar device is that multiple arrays are arranged, and a sonic wave is generated on its own after phasing processing to provide transmission and reception directivity in a specific direction. Then, the received signal is subjected to signal processing, echo sound (echo) from the target contained in the received signal is detected, and the direction and distance of the target are specified based on the detected sound.

従来のアクティブソーナー装置では、受信信号からエコー信号を検出する方法として、レプリカ相関処理が用いられている。ここで、「レプリカ相関」とは、自らが送波した信号の標本となる信号(レプリカ信号)と受信した信号との間の相関度を計算する信号処理方式であり、相互相関処理とも呼ばれる。このとき、受信信号に対して時間をずらしながらレプリカ相関を繰り返すと、レプリカ信号と受信信号がもっとも類似した時刻、すなわちエコーを受信した時刻で相互相関処理結果が最大値となる。アクティブソーナー装置では、この相互相関処理により、エコー信号の検出を行う。   In a conventional active sonar apparatus, replica correlation processing is used as a method for detecting an echo signal from a received signal. Here, “replica correlation” is a signal processing method for calculating the degree of correlation between a signal (replica signal) that is a sample of a signal transmitted by itself and a received signal, and is also referred to as cross-correlation processing. At this time, if the replica correlation is repeated while shifting the time with respect to the received signal, the cross-correlation processing result becomes the maximum value at the time when the replica signal and the received signal are most similar, that is, the time when the echo is received. The active sonar apparatus detects an echo signal by this cross-correlation process.

従来から、種々のアクティブソーナー装置が提案されている。例えば、特開2008−232861号公報(特許文献1)は、ドップラーシフトに対応するために、エコー信号が検出された時刻部分だけを切り出してレプリカ相関処理を行って、信号処理区間以外の雑音の影響を除くようにした、アクティブソーナー装置を開示している。   Conventionally, various active sonar devices have been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-232861 (Patent Document 1) discloses that in order to cope with the Doppler shift, only the time portion at which the echo signal is detected is cut out and subjected to replica correlation processing, and noise other than the signal processing interval is detected. An active sonar device is disclosed which eliminates the effects.

ところで、背景雑音レベルはランダムな雑音によって常に変化している。また、自らが送信した音が、海底反射によって強い残響となることもあり、実海面においては、予測不可能な時刻に強い信号が発生する。その結果、その時刻においても相互相関処理の結果は相対的に大きな値となる。そのため単純な固定値による閾値設定を行うことによってエコー信号検出を行うことは困難である。そのため、いかなる処理系であろうとも、背景雑音との差分、S/N比(Signal/Noise比)を抽出する処理が必須となる。   By the way, the background noise level is constantly changing due to random noise. In addition, the sound transmitted by itself may become a strong reverberation due to seabed reflection, and a strong signal is generated at an unpredictable time on the actual sea surface. As a result, the cross-correlation processing result is a relatively large value even at that time. Therefore, it is difficult to detect an echo signal by setting a threshold value with a simple fixed value. Therefore, in any processing system, a process for extracting a difference from background noise and an S / N ratio (Signal / Noise ratio) is essential.

一般的には、現在取得しているデータから移動平均等の統計処理によって背景雑音レベルを推定し、その値で正規化するAGC(automatic gain control)処理が良く知られている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。但し、特許文献2および特許文献3では、レプリカ相関処理を行っていない。   In general, AGC (automatic gain control) processing for estimating a background noise level from currently acquired data by statistical processing such as moving average and normalizing the value is well known (for example, patent document). 2, see Patent Document 3). However, in Patent Document 2 and Patent Document 3, replica correlation processing is not performed.

従来手法では、送波信号(レプリカ信号)と受信信号との間の相互相関処理結果に対し、PDAGC(post detection automatic gain control)処理が用いられてきた。これは、相互相関処理結果に対し、過去N点のデータの平均値を背景雑音レベルの推定値とし、その値で正規化することによりS/N比を算出する手法である。   In the conventional technique, PDAGC (post detection automatic gain control) processing has been used for the cross-correlation processing result between the transmission signal (replica signal) and the reception signal. This is a method of calculating the S / N ratio by using the average value of the past N points of data as an estimated value of the background noise level and normalizing with the estimated value of the cross correlation processing result.

特開2008−232861号公報JP 2008-232861 A 特許第2995374号公報Japanese Patent No. 2995374 特許第4738082号公報Japanese Patent No. 4737882

しかしながら、統計処理によって背景雑音レベルを推定する方法では、常に過去のデータに依存することとなる。そのため、突発的に強い信号や異常値が混入した場合、正常にエコー信号の検出が出来なくなる問題がある。   However, the method of estimating the background noise level by statistical processing always depends on past data. For this reason, there is a problem that an echo signal cannot be normally detected when a suddenly strong signal or abnormal value is mixed.

詳述すると、実海面においては、自らが送信した音による残響や突発的な背景雑音レベルの変化により、予測不可能な時刻に強い信号が発生する。そのため従来のPDAGC手法である過去N点のデータの平均値を背景雑音レベルの推定値とする方法では、信号レベルの高い時刻付近では必然的に推定雑音レベルも高くなるため、信号S/N比が検出されないブラインドゾーンが発生してしまう問題点がある(図4参照)。   More specifically, on the actual sea surface, a strong signal is generated at an unpredictable time due to reverberation due to the sound transmitted by itself or a sudden change in background noise level. Therefore, in the method of using the average value of the past N points of data as the estimated value of the background noise level, which is the conventional PDAGC method, the estimated noise level inevitably increases near the time when the signal level is high. There is a problem that a blind zone in which no detection is detected occurs (see FIG. 4).

[発明の目的]
本発明の目的は、アクティブソーナー信号処理における信号S/N算出処理において、信号S/N比が検出されないブラインドゾーン問題を解決し、安定した信号S/N検出精度を保つことにある。
[Object of invention]
An object of the present invention is to solve a blind zone problem in which a signal S / N ratio is not detected in signal S / N calculation processing in active sonar signal processing, and to maintain stable signal S / N detection accuracy.

本発明の信号処理方法は、送信信号のレプリカ信号と受信信号との間のレプリカ相関処理によって得られたレプリカ相関処理結果から信号S/N比を算出する信号処理方法であって、受信チャネル(受信方位)ごとのレプリカ相関処理結果に対し、時刻tのデータで時刻t+Δt(Δt:時間分解能)のデータを割り算して得られる信号レベルの増減比を算出して、信号レベルの増減比を微分データとして出力する微分処理ステップと、微分データに対し、1.0未満の値を強制的に1.0とし、信号レベルが増加する方向の正の変化量のみを抽出して、抽出処理後データを出力する抽出処理ステップと、抽出処理後データに対し、1を超える区間のみを区間毎に積算することによって、ワンクロス積分値を算出して、そのワンクロス積分値を表わす積分データを出力するワンクロス積分処理ステップと、積分データから目標エコーの信号S/N比を算出するS/N比算出処理ステップと、を含む。
Signal processing method of the present invention is a signal processing method for calculating a signal S / N ratio from the replica correlation processing result obtained by the replica correlation processing between the replica signal and the received signal of the transmission signal, the reception channel ( The signal level increase / decrease ratio is obtained by dividing the time t + Δt (Δt: time resolution) data by the time t data with respect to the replica correlation processing result for each reception direction) , and the signal level increase / decrease ratio is differentiated. A differential processing step to output as data , and a value less than 1.0 is forcibly set to 1.0 with respect to the differential data , and only the positive change amount in the direction in which the signal level increases is extracted, and the data after extraction processing an extraction processing step of outputting, to extract processed data, by integrating only the interval of more than 1 for each section, and calculates a one cross integration value, the one cross-integral value Including a one cross-integration processing step of outputting Wath integrated data, and the S / N ratio calculation process step of calculating a signal S / N ratio of the target echo from the integration data.

本発明によれば、突発的な強い信号が原因となるブラインドゾーンが発生しない、信号S/N比を算出することができる。   According to the present invention, it is possible to calculate a signal S / N ratio in which a blind zone caused by a sudden strong signal does not occur.

本発明の一実施の形態に係るアクティブソーナー装置内のアクティブソーナー信号処理部(信号S/N比算出部)の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the active sonar signal processing part (signal S / N ratio calculation part) in the active sonar apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の有効性を示すための、入力データ(相関処理結果)の実例を示す図である。It is a figure which shows the example of input data (correlation process result) for showing the effectiveness of this invention. 図2中の入力データ(相関処理結果)の実例のうちエコー部分の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of an echo portion of an example of input data (correlation processing result) in FIG. 2. 従来手法を用いた場合の問題点を示した実例を示す図である。It is a figure which shows the example which showed the trouble at the time of using a conventional method. 図2で示した入力データ(相関処理結果)に対して微分処理部によって微分処理を行って得られる微分データ(微分処理結果)の実例を示す図である。It is a figure which shows the actual example of the differential data (differentiation process result) obtained by performing a differentiation process with the differentiation process part with respect to the input data (correlation process result) shown in FIG. 図5で示した入力データ(微分処理結果)に対して抽出処理部によって抽出処理を行って得られる抽出処理後データ(抽出処理結果)の実例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of post-extraction processing data (extraction processing result) obtained by performing extraction processing on the input data (differential processing result) illustrated in FIG. 5 by an extraction processing unit. 図6で示した入力データ(抽出処理結果)に対してワンクロス積分処理部によってワンクロス積分処理を行って得られる積分データ(ワンクロス積分処理結果)の実例を示す図である。It is a figure which shows the actual example of the integration data (one cross integration process result) obtained by performing a one cross integration process by the one cross integration process part with respect to the input data (extraction process result) shown in FIG. 図7で示した入力データ(ワンクロス積分処理結果)に対してS/N比算出処理部によってS/N比算出処理を行って得られる信号S/N比データ(信号S/N比算出処理結果)の実例を示す図である。Signal S / N ratio data (signal S / N ratio calculation processing) obtained by performing S / N ratio calculation processing by the S / N ratio calculation processing unit on the input data (one-cross integration processing result) shown in FIG. It is a figure which shows the example of a result.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図示はしないが、本発明の実施形態が適用されるアクティブソーナー装置は、送信信号を音波に変換して発信する送波器と、目標物からの反射音波を含む水中音響信号を受波して、受信信号に変換する受波器と、受信信号を対象とし、送信信号をレプリカ信号としてレプリカ相関処理を行い、レプリカ相関処理結果を出力するレプリカ相関処理部と、レプリカ相関処理結果から目標反響音の信号S/N比を算出する信号S/N比算出部と、から構成される。   Although not shown, an active sonar device to which the embodiment of the present invention is applied receives a transmitter that converts a transmission signal into a sound wave and transmits the underwater acoustic signal including a reflected sound wave from a target. A receiver that converts the received signal, a replica correlation processing unit that performs the replica correlation processing using the received signal as a replica signal and outputs a replica correlation processing result, and a target echo from the replica correlation processing result And a signal S / N ratio calculation unit for calculating the signal S / N ratio of

本発明は、アクティブソーナー装置内の信号S/N比算出部の改良に関する。信号S/N比算出部は、アクティブソーナー信号処理部と呼ばれる。   The present invention relates to an improvement of a signal S / N ratio calculation unit in an active sonar device. The signal S / N ratio calculation unit is called an active sonar signal processing unit.

[構成の説明]
図1は、本発明の一実施形態に係るアクティブソーナー信号処理部の全体構成を示すブロック図である。
[Description of configuration]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an active sonar signal processing unit according to an embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係るアクティブソーナー信号処理部は、微分処理部1と、抽出処理部2と、ワンクロス積分処理部と、S/N比算出処理部4とから構成される。   The active sonar signal processing unit according to the embodiment of the present invention includes a differentiation processing unit 1, an extraction processing unit 2, a one-cross integration processing unit, and an S / N ratio calculation processing unit 4.

微分処理部1は、レプリカ相関処理結果の信号レベルの増減比を算出して、微分データを出力する。詳述すると、微分処理部1は、アクティブソーナー装置で受信した、ある特定方位(受信チャネル)のデータのレプリカ相関処理結果に対し、時刻tと時刻t+Δtの信号増減比を算出して、その信号増減比を表わす微分データを出力する。   The differential processing unit 1 calculates an increase / decrease ratio of the signal level of the replica correlation processing result, and outputs differential data. More specifically, the differential processing unit 1 calculates the signal increase / decrease ratio between the time t and the time t + Δt with respect to the replica correlation processing result of the data in a specific direction (reception channel) received by the active sonar device, Differential data representing the signal increase / decrease ratio is output.

抽出処理部2は、微分データから正の変化量のみを抽出して、抽出処理後データを出力する。詳述すると、抽出処理部2は、微分データに対し、1.0未満の値を強制的に1.0とし、正の変化量のみを抽出する。   The extraction processing unit 2 extracts only the positive change amount from the differential data and outputs the post-extraction processing data. More specifically, the extraction processing unit 2 forcibly sets a value less than 1.0 to 1.0 for the differential data, and extracts only a positive change amount.

ワンクロス積分処理部3は、抽出処理後データからそのワンクロス積分値を算出し、そのワンクロス積分値を表わす積分データを出力する。すなわち、ワンクロス積分処理部3は、抽出処理後データに対し、1を超える区間毎に積算することによって、ワンクロス積分値を算出する。   The one-cross integration processing unit 3 calculates the one-cross integration value from the extracted data, and outputs integration data representing the one-cross integration value. In other words, the one-cross integration processing unit 3 calculates the one-cross integration value by integrating the extracted data after every interval exceeding 1.

S/N比算出処理部4は、積分データから目標エコーの信号S/N比を算出する。詳述すると、S/N比算出処理部4は、積分データに対し、デシベル値(=20log(積分値))を算出することで特定方位(受信チャネル)の時間軸方向における信号S/N比を算出する。   The S / N ratio calculation processing unit 4 calculates the signal S / N ratio of the target echo from the integration data. More specifically, the S / N ratio calculation processing unit 4 calculates a decibel value (= 20 log (integral value)) with respect to the integral data to thereby calculate a signal S / N ratio in the time axis direction of a specific direction (reception channel). Is calculated.

[動作の説明]
次に、図1に示したアクティブソーナー信号処理部の動作について説明する。
[Description of operation]
Next, the operation of the active sonar signal processing unit shown in FIG. 1 will be described.

微分処理部1は、下記数1により、時間軸方向の信号増減比を算出して、微分データを出力する。   The differential processing unit 1 calculates a signal increase / decrease ratio in the time axis direction according to the following formula 1, and outputs differential data.

Figure 0006048637
ここで、t:時刻 Δt:時間分解能である。
Figure 0006048637
Here, t: time Δt: time resolution.

抽出処理部2は、微分データに対して、下記数2に従って、1.0未満の値を強制的に1.0とし、正の変化量のみを抽出する。   The extraction processing unit 2 compulsorily sets a value less than 1.0 to 1.0 according to the following formula 2 for the differential data, and extracts only a positive change amount.

Figure 0006048637
Figure 0006048637

ワンクロス積分処理部3は、下記数3により、信号増加比が1.0を超える区間ごとに積算を行い、合計増加比(ワンクロス積分値)を算出する。   The one-cross integration processing unit 3 performs integration for each section where the signal increase ratio exceeds 1.0 according to the following formula 3, and calculates the total increase ratio (one-cross integration value).

Figure 0006048637
Figure 0006048637

S/N比算出処理部4は、下記数4によりデシベル値(=20log(積分値))を算出することで時間軸方向における信号S/N比を算出する。   The S / N ratio calculation processing unit 4 calculates a signal S / N ratio in the time axis direction by calculating a decibel value (= 20 log (integral value)) according to the following equation (4).

Figure 0006048637
Figure 0006048637

次に、図1に示したアクティブソーナー信号処理部の実施例について説明する。   Next, an embodiment of the active sonar signal processing unit shown in FIG. 1 will be described.

ある特定の方位(受信チャネル)において、送信信号(レプリカ信号)と受信信号との間のレプリカ相関処理結果が、距離0[yd]〜25000[yd]まで入力されたとする。   It is assumed that a replica correlation processing result between a transmission signal (replica signal) and a reception signal is input from a distance 0 [yd] to 2500 [yd] in a specific direction (reception channel).

図2は、そのレプリカ相関処理結果(入力データ)を示す図である。図2において、横軸は距離[yd]を示し、縦軸は電圧[V]を示す。   FIG. 2 is a diagram showing the replica correlation processing result (input data). In FIG. 2, the horizontal axis indicates the distance [yd], and the vertical axis indicates the voltage [V].

図3は、図2のエコー部分を拡大して示す図である。図3では、図2の距離1500[yd]〜25000[yd]の部分を拡大している。図3から、2つのエコー信号である、エコー1とエコー2とが存在することが分かる。エコー1は、約2000[yd]に存在し、エコー2は、約2400[yd]に存在している。   FIG. 3 is an enlarged view showing the echo portion of FIG. In FIG. 3, the part of distance 1500 [yd]-25000 [yd] of FIG. 2 is expanded. It can be seen from FIG. 3 that there are two echo signals, Echo 1 and Echo 2. Echo 1 is present at approximately 2000 [yd], and Echo 2 is present at approximately 2400 [yd].

微分処理部1にて前述の数1により、信号増加比を算出する。   The differential processing unit 1 calculates the signal increase ratio according to the above-described formula 1.

図5は、微分処理部1によって得られる微分データ(部分処理結果)を示す図である。図5において、横軸は距離[yd]を示し、縦軸は信号増加比を示す。   FIG. 5 is a diagram showing differential data (partial processing result) obtained by the differential processing unit 1. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the distance [yd], and the vertical axis indicates the signal increase ratio.

抽出処理部2にて前述の数2により、正の変化量のみを抽出する。   The extraction processing unit 2 extracts only the positive change amount by the above-described formula 2.

図6は、抽出処理部2によって得られる抽出処理後データ(抽出処理結果)を示す図である。図6において、横軸は距離[yd]を示し、縦軸は信号増加比を示す。   FIG. 6 is a diagram illustrating post-extraction data (extraction process result) obtained by the extraction processing unit 2. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the distance [yd], and the vertical axis indicates the signal increase ratio.

ワンクロス積分処理部3にて前述の数3により、信号増加比が1.0を超える区間ごとに積算を行い、合計増加比を算出する。   The one-cross integration processing unit 3 performs integration for each section in which the signal increase ratio exceeds 1.0 according to the above-described Equation 3, and calculates the total increase ratio.

図7は、ワンクロス積分処理部3によって得られる積分データ(ワンクロス積分処理結果)を示す図である。図7において、横軸は距離[yd]を示し、縦軸は合計信号増加比を示す。   FIG. 7 is a diagram showing integration data (one-cross integration processing result) obtained by the one-cross integration processing unit 3. In FIG. 7, the horizontal axis represents the distance [yd], and the vertical axis represents the total signal increase ratio.

S/N比算出処理部4では、前述の数4によりデシベル値を算出する。   The S / N ratio calculation processing unit 4 calculates a decibel value by the above-described equation 4.

図8は、S/N比算出処理部4によって得られる信号S/N比算出処理結果を示す図である。図8において、横軸は距離[yd]を示し、縦軸は信号S/N比[dB]を示す。図8から、約2000[yd]にエコー1が存在し、約2400[yd]にエコー2に存在することが分かる。また、図8から、本実施例においては、1dB程度のエコーであっても算出可能である。   FIG. 8 is a diagram illustrating a signal S / N ratio calculation processing result obtained by the S / N ratio calculation processing unit 4. In FIG. 8, the horizontal axis indicates the distance [yd], and the vertical axis indicates the signal S / N ratio [dB]. From FIG. 8, it can be seen that the echo 1 exists at about 2000 [yd] and the echo 2 exists at about 2400 [yd]. Further, from FIG. 8, in the present embodiment, even an echo of about 1 dB can be calculated.

本実施形態(実施例)の効果について説明する。   The effect of this embodiment (example) will be described.

本実施形態(実施例)を用いてS/N比算出処理を行うことによって、突発的な強い信号が原因となるブラインドゾーンが発生せず、1dB程度の信号S/N比であっても検出することが可能となる。その理由は、本実施形態(実施例)における処理において、入力データから背景雑音レベル等を推定する処理ではなく、微分処理によって時間軸方向の信号増減比を直接算出し、抽出処理によって正の変化量のみを抽出し、ワンクロス積分処理によって合計増加比の算出を行い、S/N比算出処理によって合計増加比に対してデシベル換算を行い、時間軸方向の信号S/N比を算出しているからである。すなわち、入力データにおける信号レベルの増加比を、雑音レベル等を推定することなく直接算出することを可能にしたからである。   By performing the S / N ratio calculation process using this embodiment (example), a blind zone caused by a sudden strong signal does not occur, and even a signal S / N ratio of about 1 dB is detected. It becomes possible to do. The reason is that, in the processing in this embodiment (example), the signal increase / decrease ratio in the time axis direction is directly calculated by differential processing, not the processing of estimating the background noise level or the like from the input data, and the positive change by the extraction processing Only the amount is extracted, the total increase ratio is calculated by the one-cross integration process, the decibel conversion is performed on the total increase ratio by the S / N ratio calculation process, and the signal S / N ratio in the time axis direction is calculated. Because. That is, it is possible to directly calculate the increase ratio of the signal level in the input data without estimating the noise level or the like.

尚、図1に示したアクティブソーナー信号処理部(信号S/N比算出部)は、コンピュータによって実現され得る。コンピュータは、周知のように、中央処理装置(CPU)と、データを格納するRAMなどの記憶装置と、プログラムを格納するプログラム用メモリ(ROM)とを備える。そして、プログラム用メモリ(ROM)に格納されたプログラムを読み出すことにより、CPUは、微分処理部1、抽出処理部2、ワンクロス積分処理部3、およびS/N比算出処理部4の機能を実現する。   The active sonar signal processor (signal S / N ratio calculator) shown in FIG. 1 can be realized by a computer. As is well known, the computer includes a central processing unit (CPU), a storage device such as a RAM for storing data, and a program memory (ROM) for storing a program. Then, by reading the program stored in the program memory (ROM), the CPU performs the functions of the differentiation processing unit 1, the extraction processing unit 2, the one-cross integration processing unit 3, and the S / N ratio calculation processing unit 4. Realize.

以上、実施形態(実施例)を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態(実施例)に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated with reference to embodiment (Example), this invention is not limited to the said embodiment (Example). Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。   A part or all of the above embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited to the following.

(付記1) 送信信号を音波に変換して発信する送波器と、目標物からの反射音波を含む水中音響信号を受波して、受信信号に変換する受波器と、前記受信信号を対象とし、前記送信信号をレプリカ信号としてレプリカ相関処理を行い、レプリカ相関処理結果を出力するレプリカ相関処理部と、前記レプリカ相関処理結果から目標反響音の信号S/N比を算出する信号S/N比算出部と、から構成されるアクティブソーナー装置において、前記信号S/N比算出部は、
前記レプリカ相関処理結果の信号レベルの増減比を算出して、微分データを出力する微分処理部と、
前記微分データから正の変化量のみを抽出して、抽出処理後データを出力する抽出処理部と、
前記抽出処理後データからワンクロス積分値を算出して、該ワンクロス積分値を表わす積分データを出力するワンクロス積分処理部と、
前記積分データから目標エコーの前記信号S/N比を算出するS/N比算出処理部と、
を有することを特徴とするアクティブソーナー装置。
(Supplementary note 1) A transmitter that converts a transmission signal into a sound wave and transmits it, a receiver that receives an underwater acoustic signal including a reflected sound wave from a target and converts it into a reception signal, and the reception signal A replica correlation processing unit that performs replica correlation processing using the transmission signal as a replica signal and outputs a replica correlation processing result, and a signal S / N that calculates a signal S / N ratio of a target reverberation sound from the replica correlation processing result In an active sonar device configured with an N ratio calculation unit, the signal S / N ratio calculation unit includes:
A differential processing unit for calculating an increase / decrease ratio of the signal level of the replica correlation processing result and outputting differential data;
An extraction processing unit that extracts only positive variation from the differential data and outputs data after extraction processing;
A one-cross integration processing unit that calculates a one-cross integration value from the extracted data and outputs integration data representing the one-cross integration value;
An S / N ratio calculation processing unit for calculating the signal S / N ratio of the target echo from the integrated data;
An active sonar device comprising:

(付記2) 前記微分処理部は、受信チャネル(受信方位)ごとの前記レプリカ相関処理結果に対し、時刻tと時刻t+Δt(Δt:時間分解能)のデータに対して、その増減比を算出することを特徴とする、付記1に記載のアクティブソーナー装置。 (Additional remark 2) The said differential process part calculates the increase / decrease ratio with respect to the data of the time t and the time t + (DELTA) t ((DELTA) t: time resolution) with respect to the said replica correlation process result for every receiving channel (reception direction). The active sonar device according to appendix 1, characterized by:

(付記3) 前記抽出処理部は、前記微分データに対し、1.0未満の値を強制的に1.0とし、正の変化量のみを抽出することを特徴とする、付記1又は2に記載のアクティブソーナー装置。 (Supplementary note 3) In the supplementary note 1 or 2, the extraction processing unit forcibly sets a value less than 1.0 to 1.0 and extracts only a positive change amount with respect to the differential data. The active sonar device described.

(付記4) 前記ワンクロス積分処理部は、前記抽出処理後データに対し、1を超える区間のみを区間毎に積算することによって、前記ワンクロス積分値を算出することを特徴とする、付記1乃至3のいずれか1項に記載のアクティブソーナー装置。 (Supplementary Note 4) The one-cross integration processing unit calculates the one-cross integral value by integrating only the sections exceeding 1 for each piece of the post-extraction processing data. 4. The active sonar device according to any one of items 1 to 3.

(付記5) 前記S/N比算出処理部は、前記積分データに対し、デシベル値(=20log(積分値))を算出することで特定方位(受信チャネル)の時間軸方向における前記信号S/N比を算出することを特徴とする、付記1乃至4のいずれか1項に記載のアクティブソーナー装置。 (Supplementary Note 5) The S / N ratio calculation processing unit calculates a decibel value (= 20 log (integral value)) with respect to the integral data to thereby calculate the signal S / in the time axis direction of a specific direction (reception channel). The active sonar device according to any one of appendices 1 to 4, wherein an N ratio is calculated.

(付記6) 送信信号のレプリカ信号と受信信号との間のレプリカ相関処理によって得られたレプリカ相関処理結果から信号S/N比を算出する信号処理方法であって、
前記レプリカ相関処理結果の信号レベルの増減比を算出して、微分データを出力する微分処理ステップと、
前記微分データから正の変化量のみを抽出して、抽出処理後データを出力するする抽出処理ステップと、
前記抽出処理後データからそのワンクロス積分値を算出して、該ワンクロス積分値を表わす積分データを出力するワンクロス積分処理ステップと、
前記積分データから目標エコーの前記信号S/N比を算出するS/N比算出処理ステップと、
を含むことを特徴とする信号処理方法。
(Supplementary Note 6) A signal processing method for calculating a signal S / N ratio from a replica correlation processing result obtained by replica correlation processing between a replica signal of a transmission signal and a reception signal,
A differential processing step of calculating a signal level increase / decrease ratio of the replica correlation processing result and outputting differential data;
An extraction process step of extracting only positive change amount from the differential data and outputting post-extraction data;
A one-cross integration processing step of calculating the one-cross integration value from the extracted data and outputting integration data representing the one-cross integration value;
An S / N ratio calculation processing step of calculating the signal S / N ratio of the target echo from the integral data;
A signal processing method comprising:

(付記7) 前記微分処理ステップは、受信チャネル(受信方位)ごとの前記レプリカ相関処理結果に対し、時刻tと時刻t+Δt(Δt:時間分解能)のデータに対して、その増減比を算出することを特徴とする、付記6に記載の信号処理方法。 (Additional remark 7) The said differentiation process step calculates the increase / decrease ratio with respect to the data of the time t and the time t + (DELTA) t ((DELTA) t: time resolution) with respect to the said replica correlation process result for every receiving channel (reception direction). The signal processing method according to appendix 6, wherein:

(付記8) 前記抽出処理ステップは、前記微分データに対し、1.0未満の値を強制的に1.0とし、正の変化量のみを抽出することを特徴とする、付記6又は7に記載の信号処理方法。 (Supplementary note 8) In the supplementary note 6 or 7, the extraction processing step forcibly sets a value less than 1.0 to 1.0 and extracts only a positive change amount with respect to the differential data. The signal processing method as described.

(付記9) 前記ワンクロス積分処理ステップは、前記抽出処理後データに対し、1を超える区間のみを区間毎に積算することによって、前記ワンクロス積分値を算出することを特徴とする、付記6乃至8のいずれか1項に記載の信号処理方法。 (Supplementary note 9) The supplementary note 6 is characterized in that the one-cross integration processing step calculates the one-cross integral value by integrating only the intervals exceeding 1 for each piece of the post-extraction processing data. The signal processing method of any one of thru | or 8.

(付記10) 前記S/N比算出処理ステップは、前記積分データに対し、デシベル値(=20log(積分値))を算出することで特定方位(受信チャネル)の時間軸方向における前記信号S/N比を算出することを特徴とする、付記6乃至9にいずれか1項に記載の信号処理方法。 (Supplementary Note 10) The S / N ratio calculation processing step calculates the decibel value (= 20 log (integral value)) for the integral data, thereby the signal S / in the time axis direction of a specific direction (reception channel). 10. The signal processing method according to any one of appendices 6 to 9, wherein an N ratio is calculated.

(付記11) コンピュータに、送信信号のレプリカ信号と受信信号との間のレプリカ相関処理によって得られたレプリカ相関処理結果から信号S/N比を算出させる信号処理プログラムであって、前記コンピュータに、
前記レプリカ相関処理結果の信号レベルの増減比を算出して、微分データを出力する微分処理と、
前記微分データから正の変化量のみを抽出して、抽出処理後データを出力するする抽出処理と、
前記抽出処理後データからそのワンクロス積分値を算出して、該ワンクロス積分値を表わす積分データを出力するワンクロス積分処理と、
前記積分データから目標エコーの前記信号S/N比を算出するS/N比算出処理と、
を実行させるための信号処理プログラム。
(Supplementary note 11) A signal processing program for causing a computer to calculate a signal S / N ratio from a replica correlation processing result obtained by replica correlation processing between a replica signal of a transmission signal and a reception signal,
A differential process for calculating an increase / decrease ratio of the signal level of the replica correlation processing result and outputting differential data;
An extraction process for extracting only the positive change amount from the differential data and outputting the data after the extraction process;
One-cross integration processing for calculating the one-cross integration value from the extracted data, and outputting integration data representing the one-cross integration value;
S / N ratio calculation processing for calculating the signal S / N ratio of the target echo from the integration data;
Signal processing program for executing

(付記12) 前記微分処理は、前記コンピュータに、受信チャネル(受信方位)ごとの前記レプリカ相関処理結果に対し、時刻tと時刻t+Δt(Δt:時間分解能)のデータに対して、その増減比を算出させることを特徴とする、付記11に記載の信号処理プログラム。 (Additional remark 12) The said differentiation process makes the said increase / decrease ratio with respect to the data of the time t and the time t + (DELTA) t ((DELTA) t: time resolution) with respect to the said replica correlation process result for every receiving channel (reception direction) to the said computer. The signal processing program according to appendix 11, wherein the signal processing program is calculated.

(付記13) 前記抽出処理は、前記コンピュータに、前記微分データに対し、1.0未満の値を強制的に1.0とし、正の変化量のみを抽出させることを特徴とする、付記11又は12に記載の信号処理プログラム。 (Additional remark 13) The said extraction process makes the said computer force the value below 1.0 to 1.0 with respect to the said differential data, It is made to extract only a positive variation | change_quantity, The additional remark 11 characterized by the above-mentioned. Or the signal processing program of 12.

(付記14) 前記ワンクロス積分処理は、前記コンピュータに、前記抽出処理後データに対し、1を超える区間のみを区間毎に積算することによって、前記ワンクロス積分値を算出させることを特徴とする、付記11乃至13のいずれか1項に記載の信号処理プログラム。 (Supplementary Note 14) The one-cross integration process is characterized in that the computer calculates the one-cross integration value by integrating only the sections exceeding 1 with respect to the data after the extraction process for each section. The signal processing program according to any one of appendices 11 to 13.

(付記15) 前記S/N比算出処理は、前記コンピュータに、前記積分データに対し、デシベル値(=20log(積分値))を算出することで特定方位(受信チャネル)の時間軸方向における前記信号S/N比を算出させることを特徴とする、付記11乃至14にいずれか1項に記載の信号処理プログラム。 (Supplementary Note 15) In the S / N ratio calculation process, the computer calculates the decibel value (= 20 log (integral value)) with respect to the integral data, so that the specific direction (reception channel) in the time axis direction is 15. The signal processing program according to any one of appendices 11 to 14, wherein the signal S / N ratio is calculated.

本発明は、アクティブソーナー装置に関する信号処理機能にて利用できる可能性を有する。 The present invention has a possibility of being used in a signal processing function relating to an active sonar device.

1 微分処理部
2 抽出処理部
3 ワンクロス積分処理部
4 S/N比算出処理部
1 differential processing unit 2 extraction processing unit 3 one-cross integration processing unit 4 S / N ratio calculation processing unit

Claims (4)

送信信号を音波に変換して発信する送波器と、目標物からの反射音波を含む水中音響信号を受波して、受信信号に変換する受波器と、前記受信信号を対象とし、前記送信信号をレプリカ信号としてレプリカ相関処理を行い、レプリカ相関処理結果を出力するレプリカ相関処理部と、前記レプリカ相関処理結果から目標反響音の信号S/N比を算出する信号S/N比算出部と、から構成されるアクティブソーナー装置において、前記信号S/N比算出部は、
受信チャネル(受信方位)ごとの前記レプリカ相関処理結果に対し、時刻tのデータで時刻t+Δt(Δt:時間分解能)のデータを割り算して得られる信号レベルの増減比を算出して、該信号レベルの増減比を微分データとして出力する微分処理部と、
前記微分データに対し、1.0未満の値を強制的に1.0とし、前記信号レベルが増加する方向の正の変化量のみを抽出して、抽出処理後データを出力する抽出処理部と、
前記抽出処理後データに対し、1を超える区間のみを区間毎に積算することによって、ワンクロス積分値を算出して、該ワンクロス積分値を表わす積分データを出力するワンクロス積分処理部と、
前記積分データから目標エコーの前記信号S/N比を算出するS/N比算出処理部と、
を有することを特徴とするアクティブソーナー装置。
A transmitter that converts a transmission signal into a sound wave and transmits it, a receiver that receives an underwater acoustic signal including a reflected sound wave from a target, and converts it into a reception signal; and the reception signal, A replica correlation processing unit that performs replica correlation processing using a transmission signal as a replica signal and outputs a replica correlation processing result, and a signal S / N ratio calculation unit that calculates a signal S / N ratio of a target echo sound from the replica correlation processing result And the signal S / N ratio calculation unit includes:
An increase / decrease ratio of the signal level obtained by dividing the data of time t + Δt (Δt: time resolution) by the data of time t with respect to the replica correlation processing result for each reception channel (reception direction) , and the signal level the increase or decrease ratio and differential processing unit for outputting a differential data,
An extraction processing unit that forcibly sets a value less than 1.0 to 1.0 for the differential data , extracts only a positive change amount in a direction in which the signal level increases, and outputs data after extraction processing; ,
A one-cross integration processing unit that calculates a one-cross integral value by integrating only the section exceeding 1 for each section after the extraction processing, and outputs integral data representing the one-cross integral value;
An S / N ratio calculation processing unit for calculating the signal S / N ratio of the target echo from the integrated data;
An active sonar device comprising:
前記S/N比算出処理部は、前記積分データに対し、デシベル値(=20log(積分値))を算出することで特定方位(受信チャネル)の時間軸方向における前記信号S/N比を算出することを特徴とする、請求項に記載のアクティブソーナー装置。 The S / N ratio calculation processing unit calculates the signal S / N ratio in the time axis direction of a specific direction (reception channel) by calculating a decibel value (= 20 log (integration value)) for the integration data. The active sonar device according to claim 1 , wherein: 送信信号のレプリカ信号と受信信号との間のレプリカ相関処理によって得られたレプリカ相関処理結果から信号S/N比を算出する信号処理方法であって、
受信チャネル(受信方位)ごとの前記レプリカ相関処理結果に対し、時刻tのデータで時刻t+Δt(Δt:時間分解能)のデータを割り算して得られる信号レベルの増減比を算出して、該信号レベルの増減比を微分データとして出力する微分処理ステップと、
前記微分データに対し、1.0未満の値を強制的に1.0とし、前記信号レベルが増加する方向の正の変化量のみを抽出して、抽出処理後データを出力する抽出処理ステップと、
前記抽出処理後データに対し、1を超える区間のみを区間毎に積算することによって、ワンクロス積分値を算出して、該ワンクロス積分値を表わす積分データを出力するワンクロス積分処理ステップと、
前記積分データから目標エコーの前記信号S/N比を算出するS/N比算出処理ステップと、
を含むことを特徴とする信号処理方法。
A signal processing method for calculating a signal S / N ratio from a replica correlation processing result obtained by replica correlation processing between a replica signal of a transmission signal and a reception signal,
An increase / decrease ratio of the signal level obtained by dividing the data of time t + Δt (Δt: time resolution) by the data of time t with respect to the replica correlation processing result for each reception channel (reception direction) , and the signal level A differential processing step for outputting the increase / decrease ratio of as differential data;
An extraction processing step for forcibly setting a value less than 1.0 to 1.0 for the differential data , extracting only a positive change amount in a direction in which the signal level increases, and outputting post-extraction data; ,
A one-cross integration processing step of calculating a one-cross integration value by integrating only the section exceeding 1 for each piece of the post-extraction processing data, and outputting integration data representing the one-cross integration value;
An S / N ratio calculation processing step of calculating the signal S / N ratio of the target echo from the integral data;
A signal processing method comprising:
前記S/N比算出処理ステップは、前記積分データに対し、デシベル値(=20log(積分値))を算出することで特定方位(受信チャネル)の時間軸方向における前記信号S/N比を算出することを特徴とする、請求項に記載の信号処理方法。 The S / N ratio calculation processing step calculates the signal S / N ratio in the time axis direction of a specific direction (reception channel) by calculating a decibel value (= 20 log (integral value)) with respect to the integral data. The signal processing method according to claim 3 , wherein:
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