JPH0360393B2 - - Google Patents
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- JPH0360393B2 JPH0360393B2 JP14720285A JP14720285A JPH0360393B2 JP H0360393 B2 JPH0360393 B2 JP H0360393B2 JP 14720285 A JP14720285 A JP 14720285A JP 14720285 A JP14720285 A JP 14720285A JP H0360393 B2 JPH0360393 B2 JP H0360393B2
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ソーナーにおける目標音源のトラツ
キング方式に関するものである。
〔従来技術〕
従来、ソーナーにおける目標音源のトラツキン
グ方法の一つとして、受波器アレイからの信号に
対して待ち受けビーム・フオーマを用いて待ち受
けビームを形成し、当該待ち受けビームの出力の
パワーの極大値を求め、当該極大値方向のビーム
出力に対し周波数分析等の分析を行ない、目標音
源からの信号が含まれるか否かの判定をし、目標
音源からの信号が含まれていると判断された方向
での周辺の方向の待ち受けビーム出力パワーに対
して補間を行ない、その最大値の方向を目標音源
の推定方向として出力し目標音源をトラツキング
する方法がある。第2図は前記のようなソーナー
における目標音源のトラツキング装置のブロツク
図である。同図において、10は受波器アレイ、
111,112…,11k…,11Kは受波素子、2
0は待ち受けビーム・フオーマ、211,212
…,21k,…,21Kは時間遅延補償器、221,
222,…,22k,…,22Kは固定係数フイル
タ、23は加算器、30はパワー検出器、40は
極大点検出器、41は第1のマルチプレクサ、4
2は分析処理器、43は判定類別器、44はビー
ム方向選定器、50は第2のマルチプレクサ、5
1は補間器、52は最大点検出器、60は出力端
子である。また、αo (n=1、2、…、N)は前
記待ち受けビーム・フオーマ20が形成するN個
のビーム主軸方向に表わすベクトル、S(αo )は
ベクトルαo 方向の待ち受けビーム出力信号、P
(αo )はαo 方向の待ち受けビーム出力信号パワー、
αl(l=1、2、…、L)は前記極大点検出器で
検出されたL個の極大値の方向を示すベクトルαo
の中のL個のベクトル、S(αl )はベクトルαl 方
向の待ち受けビームの出力信号、αp は前記ベクト
ルαl 方向の中で目標音源が存在すると判断された
方向を示すベクトル、αn (m=1、2、…、M)
は前記ベクトルαp 方向を含み、前記ベクトルαo の
中から選ばれる補間に必要なビーム出力信号パワ
ーのビーム主軸方向を示すベクトル、P(αn )は
ベクトルαn 方向の待ち受けビーム出力信号パワ
ー、αは方向を示す連続したベクトル値、P(α^)
は前記補間器51の出力信号、αは前記出力信号
P(α)を最大とする方向ベクトルαを示す。第
3図は前記受波器アレイ10を3次元アレイと仮
定した場合の受波器アレイと目標方向に関する幾
何学的な説明である。同図において、X、Y、Z
は各々直交座標系の座標軸、Oは該座標系の原
点、Tは目標方向、θx、θy、θzは各々前記座標
X、Y、Zに関する目標方向Tの方向余弦角、1
1kは前記受波器アレイ10の第k番目素子、Pk
は該第k番目素子の前記直座標系における位置ベ
クトルである。
第3図において、前記k番目素子11kで受信
される信号は、原点Oで受信される信号と基準と
して
τk=−Pk T・α/C(k=1、2、…、K) (1)
の遅延を受ける。ただしCは信号の伝搬速度、添
字Tはベクトルの転値を示し、受波器アレイ10
が3次元アレイの場合はα=〔αx、αy、αz〕T、
αx=cosθx、αy=cosθy、αz=cosθz (2)
である。
受波器アレイ10の第k番目の受波素子11k
で受信された信号は、前記k番目遅延補償器21
kにおいて、待ち受けビームの主軸方向をαo (n
=1、2、…、N)とすると、
Dk(αo )=Pk T・αo /C
(k=1、2、…、K、n=1、2、…、
N) (3)
の時間遅延補償を受け、希望する伝達特性を有す
る前記第k番目の固定係数フイルタ22kを通し
た後、k=1、2、…、Kの当該フイルタ出力信
号は、前記加算器23で加算され、N個の待ち受
けビーム出力
S(αo )(n=1、2、…、N) (4)
が待ち受けビーム・フオーマ20の出力信号とし
て出力される。ただしN個の待ち受けビームの主
軸方向αo のきざみ幅Δα=〔Δαx、Δαy、Δαz〕T
、
Δαx=Δcosθ、Δαy
=Δcosθy、Δαz=Δcosθz
は、アレイの開口すなわちX、Y、Z方向のアレ
イ幅によつて決まるナイキストきざみ幅(海洋音
響研究会;「海洋音響」、P112〜113、1984)以下
にとられる。
前記パワー検出器30は、前記待ち受けビー
ム・フオーマの出力信号S(αo )のパワーP(αo )
を出力する。前記極大点検出器40は目標音源か
らの信号の含まれている可能性の高いP(αo )の
値の大きいL個の方向を検出し、ベクトルαl (l
=1、2、…、L)として出力する。第1のマル
チプレクサ41はN個の待ち受けビーム出力信号
S(αo )の中から前記ベクトルαl 方向のビーム出
力信号を選択し、出力信号S(αl )として出力す
る。分析処理器42は前記出力信号S(αl )に対
して周波数分析等の処理を行い、判定類別器43
で目標音源からの信号が含まれているか否かが判
定され、該判定類別器43から目標音源からの信
号が含まれているビームの主軸方向αp が出力され
る。ビーム方向選定器44は、補間に必要な主軸
方向αp を含むαo の中のM個の方向を選定し、αn
(1、2、…、M)として出力する。第2のマル
チプレクサ50は、前記パワー検出器30の出力
であるパワーP(αo )の中から前記ビーム方向選
定器44の出力であるM個の方向の出力P(αn )
を選択し出力する。補間器51は、該出力P
(αn )に対して補間を行ない出力P(α)を出力
する。前記最大点検器52は出力P(α)が最大
となる方向αを求め、該方向αを目標音源の推定
方向α^として出力端子60に出力する。なお、第
2図の例では受波器アレイを3次元と仮定した
が、受波器アレイ10が平面アレイ、直線アレイ
であつても同様に扱うことができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記ソーナーにおけるトラツキング方式におい
ては、待ち受けビーム・フオーマとして、非適応
的なビーム・フオーマ(以下単に「待ち受け
CBF」という)、または適応的なビーム・フオー
マ(以下単に「待ち受けABF」という)が用い
られている。
しかしながら待ち受けCBFを用いる場合には
前記受波器アレイ10で受信する信号に目標音源
以外から非定常的な干渉信号が存在する場合、ビ
ーム出力信号S(αo )での信号対雑音比即ちS/
N(S:ビーム主軸方向の信号パワー、N:ビー
ム主軸方向以外の方向からの信号パワー)が低
く、該ビーム出力信号を用いて目標音源の方位を
推定すると推定精度が悪いという欠点がある。一
方待ち受けABFを用いる場合には、ビームの主
軸方向以外から到来する信号は雑音とみなし性質
が未知であつても、また非定常であつても除去で
きるので高いS/Nのビーム出力信号S(αo )が
得られるという利点があるが、前記フイルタ22
1〜22Kの伝達特性と適応的に変化させる必要が
あるため、当該フイルタ22kには一般にデイジ
タル・フイルタが用いられ、当該フイルタ22k
の次数をJとすると、1更新時刻毎に変化させる
必要のある係数の数はI(ただしI=K×J)個
となり、前記待ち受けABFにおいて1更新時刻
毎にN×I個の係数の算出が必要となる。このた
め待ち受けビーム数N及び可変係数の数Iの増加
に比例して単位時間当りの処理量が増大し、実時
間処理を実現するためにはハードウエア規模が増
大するという欠点があつた。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上
記問題点を除去し待ち受けABFで形成するビー
ム数を極力制限し、ビーム・フオーミングに必要
な処理量を大幅に増加させることなく、目標音源
方位の推定にS/Nの高いABFでのビーム出力
信号を用いることで推定精度を高くする、ソーナ
ーにおけるトラツキング方式を提供することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため本発明は、目標音源
からの信号を受波器アレイで受信し、該受波器ア
レイの出力信号に対してビーム・フオーマにより
待ち受けビームを形成し、当該待ち受けビーム出
力信号を用いて前記目標音源をトラツキングする
ソーナーシステムにおいて、待ち受けビームを待
ち受けCBFで形成し、該待ち受けCBFのビーム
出力を用いて目標音源のおおよその方向を求め、
該方向を含む補間に必要な最小限の方向に適応ビ
ーム・フオーマ(以下ABF)でビームを形成し、
S/Nの高いビーム出力信号を得て、該ビーム出
力信号を用いて前記目標音源の方位を精度良く求
めるようにしたトラツキング方式である。
〔作用〕
上記の如く構成することにより、待ち受け
CBFでおおよその目標音源方位を求め、該目標
音源方位の情報を用いて補間に必要な最小限の方
位にのみビーム出力での信号対雑音比(S/N)
の高い適応的なビーム・フオーマでビームを形成
し、該適応的なビーム・フオーマのビーム出力信
号を用いて目標音源の方位を推定するので、精度
よく目標音源の方位を推定することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図を用いて説明
する。
同図において、第2図と同一符号を付した部分
は同一又は相当部分を示す。31は第2のパワー
検出器、70はABF、711,712,…,71k,
…,71Kは第2の時間遅延補償器、721,72
2,…,72k,…,72Kは可変係数フイルタ、
73は第2の加算器、74は係数算出器である。
また、Sa(αn )はαn 方向のABF70のビーム出
力信号、Pa(αn )はビーム主軸がαnの方向の時の
ビーム出力信号のパワー、Pa(α)はビーム出力
パワーPa(αn )を補間して得られる信号パワー、
α^aはパワーPa(α)が最大となる信号の方向αの
値であり、本実施例での目標音源の推定方位であ
る。
第1図において、ビーム方向選定器44は前記
判定類別器43で選ばれた目標音源のおおよその
方向αp の情報に基づいて、該方向αp の近傍におい
て補間計算に用いるM個のビーム方向αn (m=
1、2、…、M)を決め、前記ABF70の第2
の時間遅延補償器711〜71Kに出力する。第2
の時間遅延補償器711〜71Kは前記第1の時間
遅延補償器211〜21Kと同様に前記ビーム方向
選定器44で与えられる各M個の方向αn に対応
した時間遅延補償を前記受波素子111〜11Kの
出力信号に対して施す。可変係数フイルタ721
〜72Kは、第2の時間遅延補償器711〜71K
より時間遅延補償した後の信号を通過させる適応
型のフイルタであり、前記固定係数フイルタ22
1〜22Kと同程度の次数を有する。該可変係数フ
イルタ721〜72Kの各係数は、前記係数加算器
74で算出され逐次更新される。前記第2の時間
遅延補償器711〜71Kが前記ABF70で構成
するビーム方向αn (m=1、2、…、M)の1
つの方向αn に対応する遅延量を発生するたびに、
該可変係数フイルタ721〜72Kの出力は前記第
2の加算器73で加算され、ビーム方向αn の
ABF70のビーム出力信号Sa(αn )が出力され
る。該動作を前記m=1、2、…、Mの各αn に
対して繰り返すことにより、M個のABF70の
出力信号Sa(αn )(m=1、2、…、M)を得る。
第2のパワー検出器31は、ABF70の出力信
号のパワーを各αn 方向に対して求めパワーPa
(αn )(m=1、2、…、M)として出力する。
前記補間器51は第2図の補間器51と同様に該
第2のパワー検出器31の出力Pa(αn )(m=1、
2、…、M)を用いて連続的な方向αの領域にお
いて補間計算を行ない、補間信号Pa(α)を出力
する。最大点検出器52は、第2図の最大点検出
器52と同様補間信号Pa(α)が最大となる方向
αを求め、該αを目標音源の方向の推定値α^a とし
て出力端子60に出力する。なお、前記ABF7
0の可変係数フイルタ721〜72Kの各係数を算
出する前記係数算出器74は、該可変係数フイル
タ721〜72Kの各係数を、前記各出力信号Sa
(αn )のS/Nを最大とするように前記各方向αn
(m=1、2、…、M)に対して算出する。すな
わち、前記各可変係数フイルタ721〜72Kの次
数をJとすると、前記係数算出器74は各更新時
刻毎に合計M×I(ただし、I=K×J)個の係
数を算出することになる。前記信号対雑音比、即
ちS/Nを最大化するように可変係数フイルタ7
21〜72Kの係数を適応的に更新する方法として
は、例えば、ABF70の出力信号Sa(αn )のパワ
ーを最小とするようなLMSアルゴリズム(B.
Widrow et al.、:Adaptive Noise Cancelling
Principles and Applications、Proc.IEEE、63、
1975、P1692〜1716)に基づく方法などが用いら
れる。
また、ABF70としては、第1図の例で示す
構成と異なる方式(例えば、L.J.
GRIFFITHS、:An Alternative Approach to
Linearly Constrained Adaptive
Beamforming、IEEE.Trans、Antennas &
Propag.30−1、1982、P27〜34)も用いられる。
〔発明の効果〕
以上、説明したように本発明によれば、待ち受
けCBFでおおよその目標音源方位を求め、該目
標音源方位の情報を用いて補間に必要な最小限の
方位にのみビーム出力での信号対雑音比(S/
N)の高い適応的なビーム・フオーマでビームを
形成し、該適応的なビーム・フオーマのビーム出
力信号を用いて目標音源の方位を推定するので、
従来の持ち受けABFを形成するようにビーム・
フオーミングに必要な処理量を大幅に増加させる
ことなく(即ち1更新時刻当りN×I個の係数算
出数をM×I個に減ずることができる)、信号対
雑音比の低い待ち受けCBFのビーム出力を用い
ての方位推定より、精度よく目標音減の方位を推
定することができるという優れた効果が得られ
る。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for tracking a target sound source in a sonar. [Prior Art] Conventionally, as a method for tracking a target sound source in a sonar, a standby beam is formed using a standby beam former for signals from a receiver array, and the output power of the standby beam is maximized. The beam output in the direction of the maximum value is analyzed by frequency analysis, etc., and it is determined whether the signal from the target sound source is included. There is a method of tracking the target sound source by interpolating the standby beam output power in the surrounding directions and outputting the direction of the maximum value as the estimated direction of the target sound source. FIG. 2 is a block diagram of a device for tracking a target sound source in a sonar as described above. In the figure, 10 is a receiver array;
11 1 , 11 2 ..., 11 k ..., 11 K are wave receiving elements, 2
0 is standby beam former, 21 1 , 21 2
..., 21 k , ..., 21 K are time delay compensators, 22 1 ,
22 2 ,..., 22 k ,..., 22 K are fixed coefficient filters, 23 is an adder, 30 is a power detector, 40 is a maximum point detector, 41 is a first multiplexer, 4
2 is an analysis processor, 43 is a judgment classifier, 44 is a beam direction selector, 50 is a second multiplexer, 5
1 is an interpolator, 52 is a maximum point detector, and 60 is an output terminal. Further, α o (n=1, 2, ..., N) is a vector expressed in the main axis direction of N beams formed by the standby beam former 20, and S ( α o ) is a standby beam output signal in the vector α o direction. , P
( α o ) is the standby beam output signal power in the α o direction,
α l (l=1, 2, ..., L) is a vector α o indicating the direction of the L maximum values detected by the maximum point detector.
, S( α l ) is the output signal of the standby beam in the vector α l direction, α p is a vector indicating the direction in which the target sound source is determined to exist among the vector α l directions, α n (m=1, 2,...,M)
is a vector that includes the vector α p direction and indicates the beam main axis direction of the beam output signal power necessary for interpolation selected from the vector α o , and P ( α n ) is the standby beam output signal power in the vector α n direction. , α is a continuous vector value indicating the direction, P( α^ )
is the output signal of the interpolator 51, and α is the direction vector α that maximizes the output signal P( α ). FIG. 3 is a geometrical explanation of the receiver array and the target direction when the receiver array 10 is assumed to be a three-dimensional array. In the same figure, X, Y, Z
are the coordinate axes of the orthogonal coordinate system, O is the origin of the coordinate system, T is the target direction, θx, θy, and θz are the directional cosine angles of the target direction T with respect to the coordinates X, Y, and Z, respectively, 1
1 k is the k-th element of the receiver array 10, P k
is the position vector of the kth element in the rectangular coordinate system. In FIG. 3, the signal received by the k-th element 11 k is the signal received at the origin O and the reference value τ k =−P k T · α /C (k=1, 2, . . . , K). (1) Subject to delays. However, C is the propagation speed of the signal, the subscript T is the vector rotation value, and the receiver array 10
When is a three-dimensional array, α = [αx, αy, αz] T , αx = cosθx, αy = cosθy, αz = cosθz (2). k-th receiving element 11 k of the receiver array 10
The signal received by the k-th delay compensator 21
k, the main axis direction of the standby beam is α o (n
= 1, 2, ..., N), then D k ( α o ) = P k T · α o /C (k = 1, 2, ..., K, n = 1, 2, ...,
N) (3) After receiving the time delay compensation and passing through the k-th fixed coefficient filter 22k having the desired transfer characteristic, the filter output signals of k=1, 2, . . . The adder 23 adds them together, and N standby beam outputs S( α o ) (n=1, 2, . . . , N) (4) are output as output signals of the standby beam former 20 . However, the increment width Δ α in the principal axis direction α o of N standby beams = [Δαx, Δαy, Δαz] T
, Δαx = Δcosθ, Δαy = Δcosθy, Δαz = Δcosθz are the Nyquist step widths determined by the array aperture, that is, the array width in the ) taken below. The power detector 30 detects the power P( αo ) of the output signal S( αo ) of the standby beamformer.
Output. The local maximum point detector 40 detects L directions with a large value of P( α o ) that are likely to contain a signal from the target sound source, and calculates a vector α l (l
= 1, 2, ..., L). The first multiplexer 41 selects a beam output signal in the direction of the vector α l from among the N standby beam output signals S ( α o ), and outputs it as an output signal S ( α l ). The analysis processor 42 performs processing such as frequency analysis on the output signal S ( α l ), and the judgment classifier 43
It is determined whether or not the signal from the target sound source is included, and the determination classifier 43 outputs the principal axis direction α p of the beam that includes the signal from the target sound source. The beam direction selector 44 selects M directions from α o including the principal axis direction α p necessary for interpolation, and α n
Output as (1, 2,...,M). The second multiplexer 50 outputs outputs P(α n ) of M directions, which are the outputs of the beam direction selector 44, from the power P( α o ), which is the output of the power detector 30.
Select and output. The interpolator 51 outputs the output P
Interpolation is performed on ( α n ) and an output P ( α ) is output. The maximum checker 52 determines the direction α in which the output P( α ) is maximum, and outputs the direction α to the output terminal 60 as the estimated direction α^ of the target sound source. In the example of FIG. 2, it is assumed that the receiver array is three-dimensional, but the same can be applied even if the receiver array 10 is a planar array or a linear array. [Problems to be Solved by the Invention] In the tracking method in the sonar described above, a non-adaptive beam former (hereinafter simply referred to as "standby") is used as a standby beamformer.
CBF) or adaptive beam formers (hereinafter simply referred to as "standby ABF") are used. However, when using the standby CBF, if there is an unsteady interference signal from other than the target sound source in the signal received by the receiver array 10, the signal-to-noise ratio at the beam output signal S ( α o ), that is, S /
There is a drawback that N (S: signal power in the beam main axis direction, N: signal power from a direction other than the beam main axis direction) is low, and estimation accuracy is poor if the direction of the target sound source is estimated using the beam output signal. On the other hand, when using a standby ABF, signals arriving from directions other than the main axis of the beam are treated as noise and can be removed even if the characteristics are unknown or unsteady, so the beam output signal S( α o ) can be obtained, but the filter 22
Since it is necessary to adaptively change the transmission characteristics of 1 to 22 K , a digital filter is generally used as the filter 22 k .
If the order of is J, then the number of coefficients that need to be changed at each update time is I (I = K × J), and N × I coefficients are calculated at each update time in the standby ABF. Is required. For this reason, the amount of processing per unit time increases in proportion to the increase in the number N of standby beams and the number I of variable coefficients, and there is a drawback that the hardware scale increases in order to realize real-time processing. The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and eliminates the above-mentioned problems and limits the number of beams formed by the standby ABF as much as possible. An object of the present invention is to provide a tracking method in a sonar that increases estimation accuracy by using a beam output signal at ABF with a high S/N for azimuth estimation. [Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention receives a signal from a target sound source with a receiver array, and applies a beam former to the output signal of the receiver array. In a sonar system that forms a standby beam and tracks the target sound source using the standby beam output signal, the standby beam is formed by a standby CBF, and the approximate direction of the target sound source is determined using the beam output of the standby CBF. ,
Form a beam with an adaptive beam former (hereinafter referred to as ABF) in the minimum direction necessary for interpolation including the direction,
This is a tracking method that obtains a beam output signal with a high S/N ratio and uses the beam output signal to accurately determine the direction of the target sound source. [Operation] By configuring as above, the standby
Find the approximate target sound source direction using CBF, and use the information on the target sound source direction to determine the signal-to-noise ratio (S/N) at the beam output only for the minimum direction necessary for interpolation.
Since a beam is formed with a high adaptive beam former and the beam output signal of the adaptive beam former is used to estimate the direction of the target sound source, the direction of the target sound source can be estimated with high accuracy. [Example] An example of the present invention will be described below with reference to FIG. In this figure, parts given the same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same or equivalent parts. 31 is a second power detector, 70 is ABF, 71 1 , 71 2 ,..., 71 k ,
..., 71 K is the second time delay compensator, 72 1 , 72
2 ,...,72 k ,...,72 K are variable coefficient filters,
73 is a second adder, and 74 is a coefficient calculator.
In addition, Sa ( α n ) is the beam output signal of the ABF70 in the α n direction, Pa ( α n ) is the power of the beam output signal when the main axis of the beam is in the α n direction, and P a ( α ) is the beam output power P The signal power obtained by interpolating a ( α n ),
α^ a is the value of the direction α of the signal where the power P a ( α ) is maximum, and is the estimated direction of the target sound source in this embodiment. In FIG. 1, a beam direction selector 44 selects M beam directions to be used for interpolation calculations in the vicinity of the direction α p, based on information about the approximate direction α p of the target sound source selected by the judgment classifier 43. α n (m=
1, 2, ..., M), and the second of the ABF70 is determined.
output to the time delay compensators 71 1 to 71 K. Second
The time delay compensators 71 1 to 71 K perform time delay compensation corresponding to each of the M directions α n given by the beam direction selector 44, similarly to the first time delay compensators 21 1 to 21 K. This is applied to the output signals of the wave receiving elements 11 1 to 11 K. Variable coefficient filter 72 1
~72 K is the second time delay compensator 71 1 ~71 K
This is an adaptive filter that passes the signal after time delay compensation, and is similar to the fixed coefficient filter 22.
It has an order of about 1 to 22 K. Each coefficient of the variable coefficient filters 72 1 to 72 K is calculated by the coefficient adder 74 and updated sequentially. The second time delay compensators 71 1 to 71 K configure the ABF 70 in the beam direction α n (m=1, 2, . . . , M).
Each time a delay amount corresponding to one direction α n is generated,
The outputs of the variable coefficient filters 72 1 to 72 K are added in the second adder 73, and
A beam output signal S a ( α n ) of the ABF 70 is output. By repeating this operation for each α n of m = 1, 2, ..., M, output signals S a ( α n ) of M ABF70s (m = 1, 2, ..., M) are obtained. .
The second power detector 31 calculates the power of the output signal of the ABF 70 for each α n direction and calculates the power P a
( α n ) (m=1, 2, ..., M).
The interpolator 51 uses the output P a ( α n ) (m=1,
2 , . Similar to the maximum point detector 52 in FIG. 2, the maximum point detector 52 determines the direction α in which the interpolated signal P a ( α ) is maximum , and outputs this α as the estimated value α^ a of the direction of the target sound source to the output terminal. Output to 60. In addition, the ABF7
The coefficient calculator 74 calculates each coefficient of the variable coefficient filters 72 1 to 72 K of 0 .
α n in each direction so as to maximize the S/N of ( α n ).
Calculate for (m=1, 2,...,M). That is, assuming that the order of each of the variable coefficient filters 72 1 to 72 K is J, the coefficient calculator 74 calculates a total of M×I (I=K×J) coefficients at each update time. become. The variable coefficient filter 7 maximizes the signal-to-noise ratio, that is, S/N.
As a method for adaptively updating the coefficients of 2 1 to 72 K , for example, an LMS algorithm (B.
Widrow et al.: Adaptive Noise Canceling
Principles and Applications, Proc. IEEE, 63,
1975, P1692-1716). In addition, the ABF70 may be of a different configuration than the example shown in Fig. 1 (for example, LJ
GRIFFITHS: An Alternative Approach to
Linearly Constrained Adaptive
Beamforming, IEEE.Trans, Antennas &
Propag. 30-1, 1982, P27-34) is also used. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the approximate target sound source direction is obtained using the standby CBF, and the beam output is performed only in the minimum direction required for interpolation using information on the target sound source direction. The signal-to-noise ratio (S/
Since a beam is formed with a high adaptive beam former (N) and the beam output signal of the adaptive beam former is used to estimate the direction of the target sound source,
The beam is shaped to form a traditional ABF
The beam output of the standby CBF with a low signal-to-noise ratio can be improved without significantly increasing the amount of processing required for forming (that is, the number of coefficients calculated per update time can be reduced from N×I to M×I). An excellent effect can be obtained in that the direction of the target sound reduction can be estimated with higher accuracy than the direction estimation using the method.
第1図は本発明に係るソーナーにおけるトラツ
キング装置の構成を示す図、第2図は従来のソー
ナーにおけるトラツキング装置の構成を示す図、
第3図は受波器アレイを3次元アレイと仮定した
場合の受波器アレイと目標方向に関する幾何学的
な説明図である。
図中、10……受波器アレイ、111〜11K
……受波素子、20……待ち受けビーム・フオー
マ、211〜21K……時間遅延補償器、221〜
22K……固定係数フイルタ、23……加算器、
30……第1のパワー検出器、31……第2のパ
ワー検出器、40……極大点検出器、41……第
1のマルチプレクサ、42……分析処理器、43
……判定類別器、44……ビーム方向選定器、5
0……第2のマルチプレクサ、51……補間器、
52……最大点検出器、60……出力端子。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a tracking device in a sonar according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a tracking device in a conventional sonar,
FIG. 3 is a geometric explanatory diagram regarding the receiver array and the target direction when the receiver array is assumed to be a three-dimensional array. In the figure, 10... Receiver array, 11 1 to 11K
... Receiving element, 20 ... Standby beam former, 21 1 ~ 21 K ... Time delay compensator, 22 1 ~
22 K ... Fixed coefficient filter, 23... Adder,
30...First power detector, 31...Second power detector, 40...Maximum point detector, 41...First multiplexer, 42...Analysis processor, 43
... Judgment classifier, 44 ... Beam direction selector, 5
0... second multiplexer, 51... interpolator,
52... Maximum point detector, 60... Output terminal.
Claims (1)
し、該受波器アレイの出力信号に対してビーム・
フオーマにより待ち受けビームを形成し、当該待
ち受けビーム出力信号を用いて前記目標音源をト
ラツキングするソーナーシステムにおいて、待ち
受けビームを形成する非適応的なビーム・フオー
マと指定する方向にビームを作る適応的なビー
ム・フオーマを用い、前記持ち受けビームを形成
する非適応的なビーム・フオーマのビーム出力か
らおおよその前記目標音源方位を求め、前記指定
する方向として該目標音源方位の情報を用いて、
補間に必要な該目標音源方位周辺の方向を選び、
該方向に前記適応的なビーム・フオーマでビーム
を形成し、該ビーム出力を用いて前記目標音源の
方位を推定することを特徴とするソーナーにおけ
るトラツキング方式。1. A signal from a target sound source is received by a receiver array, and a beam signal is applied to the output signal of the receiver array.
In a sonar system that forms a standby beam by a former and tracks the target sound source using the standby beam output signal, a non-adaptive beam former that forms the standby beam and an adaptive beam that forms a beam in a specified direction. - Using a former, find the approximate target sound source direction from the beam output of the non-adaptive beam former that forms the portable beam, and use the information on the target sound source direction as the specified direction,
Select the direction around the target sound source direction required for interpolation,
A tracking method in a sonar, characterized in that a beam is formed in the direction using the adaptive beam former, and the beam output is used to estimate the direction of the target sound source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14720285A JPS628082A (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Tracking system in sonar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14720285A JPS628082A (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Tracking system in sonar |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS628082A JPS628082A (en) | 1987-01-16 |
| JPH0360393B2 true JPH0360393B2 (en) | 1991-09-13 |
Family
ID=15424866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14720285A Granted JPS628082A (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Tracking system in sonar |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS628082A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4972852B2 (en) * | 2003-10-20 | 2012-07-11 | 三菱電機株式会社 | Radar equipment |
| JP7124664B2 (en) * | 2018-11-19 | 2022-08-24 | 沖電気工業株式会社 | Signal tracking device and signal tracking method |
-
1985
- 1985-07-03 JP JP14720285A patent/JPS628082A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS628082A (en) | 1987-01-16 |
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|---|---|---|---|
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