JPH08201500A - Underwater acoustic signal detector - Google Patents
Underwater acoustic signal detectorInfo
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- JPH08201500A JPH08201500A JP3431695A JP3431695A JPH08201500A JP H08201500 A JPH08201500 A JP H08201500A JP 3431695 A JP3431695 A JP 3431695A JP 3431695 A JP3431695 A JP 3431695A JP H08201500 A JPH08201500 A JP H08201500A
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Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、キャビテーションによ
る流体的な非線形振動に起因して発生する広帯域スペク
トル特性の水中音響信号を検出する水中音響信号検出装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underwater acoustic signal detecting apparatus for detecting an underwater acoustic signal having a wide band spectrum characteristic which is generated due to fluid non-linear vibration due to cavitation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１０は従来の水中音響信号検出装置の
構成を示すブロック図である。図１０において、この例
は、水中のハイドロホンで受波した水中音響信号Ｓ１が
入力され、周波数分析したパワースペクトルを出力する
周波数分析処理器６と、各周波数成分について時間軸方
向に予め設定した一定時間ごとの区間の、それぞれのパ
ワーレベル（値）の平均値を求める積分処理器７と、こ
こからのパワーレベルの平均値が入力され、予め設定し
た閾値レベルを越えるレベルの周波数成分を目標信号Ｓ
３として出力する閾値処理器８とを有している。2. Description of the Related Art FIG. 10 is a block diagram showing the structure of a conventional underwater acoustic signal detecting apparatus. In FIG. 10, in this example, the underwater acoustic signal S1 received by an underwater hydrophone is input, and a frequency analysis processor 6 that outputs a power spectrum subjected to frequency analysis and each frequency component are preset in the time axis direction. The integration processor 7 for obtaining the average value of each power level (value) in the interval for every fixed time, and the average value of the power level from here are input, and the frequency component of the level exceeding the preset threshold level is targeted. Signal S
3 and a threshold value processor 8 for outputting as 3.
【０００３】次に、この従来例の動作について説明す
る。周波数分析処理器６は、水中のハイドロホンで受波
した水中音響信号Ｓ１に対する周波数分析を行ったパワ
ースペクトルを出力する。このパワースペクトルが積分
処理器７に入力され、ここで各周波数成分について時間
軸方向に予め設定した一定時間ごとの区間の、それぞれ
のパワーレベルの平均（積分）値を算出する。このパワ
ーレベルの平均値が閾値処理器８に入力される。この閾
値処理器８から、予め設定した閾値レベルを越えるパワ
ーレベルの周波数成分を目標信号Ｓ３として出力する。Next, the operation of this conventional example will be described. The frequency analysis processor 6 outputs a power spectrum obtained by performing frequency analysis on the underwater acoustic signal S1 received by the underwater hydrophone. This power spectrum is input to the integration processor 7, where an average (integration) value of each power level is calculated for each frequency component in a predetermined time interval in the time axis direction. The average value of this power level is input to the threshold value processor 8. The threshold processor 8 outputs a frequency component having a power level exceeding a preset threshold level as a target signal S3.
【０００４】また、関連する技術として特開平５−２４
９２３９号公報で三次元測定及び地形イメージングソナ
ーが開示されている。この公報例では検出データから三
次元画像を作成し、地形マッピング、地形追従、障害物
回避に使用している。As a related technique, Japanese Patent Laid-Open No. 5-24
Japanese Patent No. 9239 discloses a three-dimensional measurement and terrain imaging sonar. In this example of the publication, a three-dimensional image is created from the detected data and used for topographical mapping, topographical tracking, and obstacle avoidance.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の水中音響信号検出装置では、信号における周波数
帯域を狭帯域で分割して分析しており、この狭帯域に水
中音響信号のエネルギー分布を有する場合（パワーレベ
ルが閾値レベルを越える場合）には、この水中音響信号
を高信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比で検出できるものの、キャ
ビテーションによる流体的な非線形振動に起因して発生
する広帯域のスペクトル特性を有する水中音響信号は、
この水中音響信号のエネルギー分布が水中雑音（白色雑
音）と同様に広帯域で分散しているため、スペクトル分
析による検出が出来ない。また、特開平５−２４９２３
９号公報に記載の技術も同様の欠点がある。However, in the above-mentioned conventional underwater acoustic signal detection apparatus, the frequency band of the signal is divided into narrow bands for analysis, and the energy distribution of the underwater acoustic signals is contained in this narrow band. In this case (when the power level exceeds the threshold level), this underwater acoustic signal can be detected with a high signal-to-noise (S / N) ratio, but a broadband spectrum generated due to fluid nonlinear vibration due to cavitation. Underwater acoustic signal with characteristics,
Since the energy distribution of this underwater acoustic signal is dispersed in a wide band like underwater noise (white noise), it cannot be detected by spectrum analysis. In addition, JP-A-5-24923
The technique described in Japanese Patent No. 9 has the same drawback.
【０００６】本発明は、このような従来の技術における
欠点を解決するものであり、キャビテーションによる流
体的な非線形振動に起因して発生する広帯域のスペクト
ル特性を有する水中音響信号を、正確かつ確実に検出で
きる水中音響信号検出装置の提供を目的とする。The present invention solves the above-mentioned drawbacks in the conventional technique, and accurately and reliably obtains an underwater acoustic signal having a wide band spectrum characteristic generated due to a fluid nonlinear vibration caused by cavitation. An object of the present invention is to provide an underwater acoustic signal detection device capable of detecting.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の水中音響信号検出装置は、水中のハ
イドロホンで受波した水中音響信号の自己関数による遅
延時間を算出する信号遅延時間計算手段と、遅延しない
水中音響信号及び信号遅延時間計算手段での遅延時間に
基づいた二つの信号の合計三つの信号を抽出する水中音
響信号抽出手段と、水中音響信号抽出手段からの三つの
信号の振幅値を三次元座標のそれぞれの軸に割り当て各
時刻の三次元位置を軌跡として表示する三次元画像表示
手段と、三次元画像表示手段で得られた画像に対し、任
意に指定した平面の断面の二次元画像を表示する二次元
画像処理手段と、二次元画像処理手段で得られた信号の
画像を目視して最もパターンが近似する図形を選択し、
その信号種類を判別した目標信号を出力する水中音響信
号判別手段とを備える構成である。In order to achieve the above object, the underwater acoustic signal detecting apparatus according to claim 1 is a signal for calculating a delay time due to a self function of an underwater acoustic signal received by an underwater hydrophone. A delay time calculation means, a non-delayed underwater acoustic signal and an underwater acoustic signal extraction means for extracting a total of three signals of two signals based on the delay time in the signal delay time calculation means, and three from the underwater acoustic signal extraction means The amplitude values of two signals are assigned to the respective axes of the three-dimensional coordinates, and the three-dimensional image display means for displaying the three-dimensional position at each time as a locus and the image obtained by the three-dimensional image display means are arbitrarily designated. A two-dimensional image processing means for displaying a two-dimensional image of a plane cross section, and visually observing an image of a signal obtained by the two-dimensional image processing means, and selecting a figure having a pattern most approximate to it,
The underwater acoustic signal discriminating means outputs a target signal for discriminating the signal type.
【０００８】請求項２記載の水中音響信号検出装置は、
前記信号遅延時間計算手段が、水中のハイドロホンで受
波した水中音響信号の自己関数によって最初にゼロ又は
極小になるまでの遅延時間を示す遅延時間信号を出力す
る構成としている。The underwater acoustic signal detection device according to claim 2 is
The signal delay time calculating means is configured to output a delay time signal indicating a delay time until it first becomes zero or becomes the minimum by the self function of the underwater acoustic signal received by the underwater hydrophone.
【０００９】請求項３記載の水中音響信号検出装置は、
前記水中音響信号抽出手段が、遅延しない水中音響信号
と１／２遅延時間信号と遅延時間信号とを抽出して出力
し、三次元画像表示手段が、遅延しない水中音響信号と
１／２遅延時間信号と遅延時間信号との振幅値を三次元
座標のそれぞれの軸に割り当てた、各時刻の三次元位置
を軌跡として表示する構成である。The underwater acoustic signal detection device according to claim 3 is
The underwater acoustic signal extraction means extracts and outputs the undelayed underwater acoustic signal, the 1/2 delay time signal, and the delay time signal, and the three-dimensional image display means outputs the undelayed underwater acoustic signal and the 1/2 delay time. The amplitude values of the signal and the delay time signal are assigned to the respective axes of the three-dimensional coordinates, and the three-dimensional position at each time is displayed as a locus.
【００１０】請求項４記載の水中音響信号検出装置は、
前記水中音響信号判別手段に、二次元画像処理手段で得
られた信号に対する図形を格納したデータベースを設
け、二次元画像処理手段で得られた信号の画像に規則性
が現れることを利用し、目視により最もパターンが近似
する図形をデータベースから選出して、信号種類の判別
を行った目標信号を出力する構成である。The underwater acoustic signal detection device according to claim 4 is
The underwater acoustic signal discriminating means is provided with a database that stores figures for the signals obtained by the two-dimensional image processing means, and the fact that regularity appears in the image of the signals obtained by the two-dimensional image processing means is used for visual inspection. In this configuration, the figure having the closest pattern is selected from the database and the target signal for which the signal type is determined is output.
【００１１】請求項５記載の水中音響信号検出装置は、
前記二次元画像処理手段での信号種類の判別として、少
なくとも水中音響信号が正弦波信号かつ非線形であるこ
とを判別すると共に、白色雑音が線形であることを判別
する構成としている。The underwater acoustic signal detection device according to claim 5 is
As the signal type discrimination in the two-dimensional image processing means, at least the underwater acoustic signal is discriminated to be a sine wave signal and non-linear, and the white noise is discriminated to be linear.
【００１２】[0012]
【作用】このような構成の請求項１，２，３，４，５記
載の水中音響信号検出装置は、水中のハイドロホンで受
波した水中音響信号の自己関数に基づいて最初にゼロ又
は極小になるまでの遅延時間（信号）を算出する。さら
に、遅延しない水中音響信号と信号遅延時間計算手段で
の遅延時間に基づいた１／２遅延時間信号と遅延時間信
号とを抽出して出力し、この三つの信号のそれぞれの振
幅値を三次元座標のそれぞれの軸に割り当て各時刻の三
次元位置を軌跡として表示している。According to the underwater acoustic signal detecting device of the present invention having the above-mentioned structure, the zero or the minimum is first obtained based on the self-function of the underwater acoustic signal received by the underwater hydrophone. The delay time (signal) until is calculated. Further, the undelayed underwater acoustic signal and the 1/2 delay time signal and the delay time signal based on the delay time in the signal delay time calculation means are extracted and output, and the amplitude values of these three signals are three-dimensionally output. It is assigned to each axis of the coordinates and the three-dimensional position at each time is displayed as a locus.
【００１３】この三次元画像に対して任意で指定した平
面の断面の二次元画像を表示し、この二次元画像から目
視により最もパターンが近似する図形をデータベースか
ら選択し、その信号種類の判別を行う。すなわち、水中
音響信号が正弦波信号で非線形であり、白色雑音が線形
であることを判別して信号種類の判別を行い、その目標
信号を出力する。A two-dimensional image of a cross section of a plane arbitrarily designated is displayed for this three-dimensional image, and from this two-dimensional image, the figure having the closest pattern is selected from the database and the signal type is discriminated. To do. That is, it is determined that the underwater acoustic signal is a sine wave signal and is non-linear, and the white noise is linear, the signal type is determined, and the target signal is output.
【００１４】このように、検出対象が主としてキャビテ
ーションによる流体的な非線形振動に起因して発生する
水中音響信号であり、水中音響（水振動）のダイナミク
スを表す状態変数の一つである圧力を、ハイドロホンに
よって電圧の振幅値の時系列信号として捉えることが出
来るため、この時系列信号を用いて、三種類の信号（遅
延しない水中音響信号、１／２遅延時間信号及び遅延時
間信号）を生成し、これらの信号を三種類の変数とし
て、三次元画像の各座標に割当て、本来三種類の変数で
表されるキャビテーションによる水振動の軌跡を１変数
のみで表すようにしている。As described above, the detection target is the underwater acoustic signal generated mainly due to the fluid nonlinear vibration due to the cavitation, and the pressure which is one of the state variables representing the dynamics of the underwater acoustic (water vibration) is Since it can be regarded as a time series signal of voltage amplitude value by a hydrophone, three kinds of signals (undelayed underwater acoustic signal, 1/2 delay time signal and delay time signal) are generated using this time series signal. However, these signals are assigned to each coordinate of the three-dimensional image as three types of variables, and the trajectory of water vibration due to cavitation, which is originally represented by the three types of variables, is represented by only one variable.
【００１５】また、三次元画像では、画像を見る角度に
よって図形の見え方が変化するため、パターンマッチン
グによって信号種別の判断が困難となる。したがって、
三次元画像の図形に対する任意の断面をとって、そのパ
ターンマッチングを容易にしている。Further, in a three-dimensional image, the appearance of the figure changes depending on the angle at which the image is viewed, so it is difficult to determine the signal type by pattern matching. Therefore,
The pattern matching is facilitated by taking an arbitrary cross section with respect to the figure of the three-dimensional image.
【００１６】[0016]
【実施例】次に、本発明の水中音響信号検出装置の実施
例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明にお
ける水中音響信号検出装置の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図１に示す水中音響信号検出装置におい
ては、水中のハイドロホンで受波した水中音響信号Ｓ１
が入力され、自己関数が最初にゼロ又は極小になるまで
の遅延時間Ｔを求め、その遅延信号Ｓ２を出力する信号
遅延時間計算器１１と、水中音響信号Ｓ１と信号遅延時
間計算器１１からの遅延信号Ｓ２が入力されて、遅延し
ない水中音響信号Ｓ１ａ、Ｔ／２時間で遅延した信号Ｓ
２ａ、及びＴ時間で遅延した信号Ｓ２ｂとを抽出して出
力する水中音響信号抽出器１２とが設けられている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the underwater acoustic signal detecting apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the underwater acoustic signal detection apparatus according to the present invention. In the underwater acoustic signal detection apparatus shown in FIG. 1, the underwater acoustic signal S1 received by the underwater hydrophone is used.
From the signal delay time calculator 11 which outputs the delay time T until the self function first becomes zero or minimum and outputs the delay signal S2, the underwater acoustic signal S1 and the signal delay time calculator 11 The delayed signal S2 is input, the underwater acoustic signal S1a that is not delayed, and the signal S that is delayed by T / 2 time
2a, and the underwater acoustic signal extractor 12 that extracts and outputs the signal S2b delayed by the time T is provided.
【００１７】さらに、水中音響信号抽出器１２からの遅
延しない水中音響信号Ｓ１ａ、Ｔ／２時間で遅延した信
号Ｓ２ａ、及びＴ時間で遅延した信号Ｓ２ｂのそれぞれ
の振幅値を三次元座標のそれぞれの軸（ｘ，ｙ，ｚ）に
割り当て、その各時刻の三次元位置を軌跡として表示す
る三次元画像表示器１３と、この三次元画像表示器１３
で得られた画像に対し、任意で指定した、その平面の断
面の二次元画像を表示する二次元画像処理器１４と、こ
こでの二次元画像の信号に対応する図形を格納したデー
タベースを有し、目視により最もパターンが近似する図
形を選出して、信号種類の判別（例えば、水中音響信号
が正弦波信号で非線形であり、白色雑音が線形であるこ
と）を行った目標信号Ｓ３を出力する水中音響信号判別
器１５とが設けてある。Further, the amplitude values of the non-delayed underwater acoustic signal S1a from the underwater acoustic signal extractor 12, the signal S2a delayed by T / 2 time, and the signal S2b delayed by T time are respectively calculated in three-dimensional coordinates. A three-dimensional image display 13 which assigns to the axes (x, y, z) and displays the three-dimensional position at each time as a locus, and this three-dimensional image display 13
It has a two-dimensional image processor 14 that displays a two-dimensional image of a cross section of the plane that is arbitrarily designated for the image obtained in step 1, and a database that stores figures corresponding to the signals of the two-dimensional image here. Then, by visually selecting a figure having the closest pattern, the target signal S3 obtained by performing signal type determination (for example, the underwater acoustic signal is a sine wave signal and nonlinear and the white noise is linear) is output. The underwater acoustic signal discriminator 15 is provided.
【００１８】次に、この実施例の動作について説明す
る。信号遅延時間計算器１１は、水中のハイドロホンで
受波した水中音響信号Ｓ１が入力される。この水中音響
信号Ｓ１は、例えば、図２に示すように、その振幅（ｘ
ｔ）が時間軸（０，π（９０度）、２π（１８０度）
…）上を「ｓｉｎｔ」で変化する。すなわち、正弦波で
ある。信号遅延時間計算器１１では図３に示すように水
中音響信号Ｓ１に対する自己関数を次式（１）で算出す
る。Next, the operation of this embodiment will be described. The underwater acoustic signal S1 received by the underwater hydrophone is input to the signal delay time calculator 11. The underwater acoustic signal S1 has, for example, as shown in FIG.
t) is the time axis (0, π (90 degrees), 2π (180 degrees)
...) The above changes with "sint". That is, it is a sine wave. The signal delay time calculator 11 calculates the self-function for the underwater acoustic signal S1 by the following equation (1) as shown in FIG.
【００１９】[0019]
【数１】 [Equation 1]
【００２０】このように自己関数を算出し、最初にゼロ
になるタイムラグ（τ）を求め、この遅延時間Ｔの遅延
信号Ｓ２を出力する。また、自己関数が最初に極小にな
るタイムラグ（τ）を求め、この遅延時間Ｔ（π／２）
の遅延信号Ｓ２を出力する。この遅延信号Ｓ２を図４に
示す。In this way, the self-function is calculated, the time lag (τ) that first becomes zero is obtained, and the delay signal S2 of this delay time T is output. In addition, the time lag (τ) at which the self function is first minimized is calculated, and this delay time T (π / 2)
And outputs the delayed signal S2. This delay signal S2 is shown in FIG.
【００２１】次に、この信号遅延時間計算器１１からの
遅延信号Ｓ２と、水中音響信号Ｓ１とが水中音響信号抽
出器１２に入力され、ここから遅延しない水中音響信号
Ｓ１ａと、Ｔ／２時間遅延した信号Ｓ２ａと、Ｔ時間遅
延した信号Ｓ２ｂを抽出して出力する。すなわち、図５
に示すπ／４ずれた時間間隔Δｔで時刻に順次従って水
中音響信号Ｓ１ａ、信号Ｓ２ａ及び信号Ｓ２ｂが信号遅
延時間計算器１１から出力される。Next, the delay signal S2 from the signal delay time calculator 11 and the underwater acoustic signal S1 are input to the underwater acoustic signal extractor 12, from which the underwater acoustic signal S1a not delayed and the T / 2 time. The delayed signal S2a and the signal S2b delayed by T time are extracted and output. That is, FIG.
The underwater acoustic signal S1a, the signal S2a, and the signal S2b are sequentially output from the signal delay time calculator 11 at time intervals Δt deviated by π / 4 shown in FIG.
【００２２】水中音響信号Ｓ１ａ，Ｔ／２時間遅延した
信号Ｓ２ａ及びＴ時間遅延した信号Ｓ２ｂが三次元画像
表示器１３に入力される。このそれぞれの振幅値を三次
元画像表示器１３によって、三次元座標のそれぞれの軸
（ｘ，ｙ，ｚ）に割り当て、その各時刻の三次元位置を
軌跡として表示する。図６は三次元画像表示１３の表示
例を示しており、この例では水中音響信号Ｓ１ａ，Ｔ／
２時間遅延した信号Ｓ２ａ、及びＴ時間遅延した信号Ｓ
２ｂが図２に示すように正弦波形の場合、その三次元位
置の軌跡ｂが表示される。この場合、三次元位置の軌跡
ｂがリング状になるように、図５に示すπ／４ずれた時
間間隔Δｔを適当に設定する。The underwater acoustic signal S1a, the signal S2a delayed by T / 2 time and the signal S2b delayed by T time are input to the three-dimensional image display 13. The respective amplitude values are assigned to respective axes (x, y, z) of the three-dimensional coordinates by the three-dimensional image display 13, and the three-dimensional position at each time is displayed as a locus. FIG. 6 shows a display example of the three-dimensional image display 13, and in this example, the underwater acoustic signals S1a, T /
Signal S2a delayed by 2 hours and signal S delayed by T time
When 2b has a sine waveform as shown in FIG. 2, the locus b of its three-dimensional position is displayed. In this case, the time interval Δt deviated by π / 4 shown in FIG. 5 is appropriately set so that the trajectory b of the three-dimensional position has a ring shape.
【００２３】この三次元画像表示器１３で得られた画像
信号が、二次元画像処理器１４に入力される。二次元画
像処理器１４では、図６に示す三次元位置の軌跡ｂ中の
矢印ａ方向の断面をもって任意で指定した平面の断面か
ら図７に示す二次元画像を表示する。The image signal obtained by the three-dimensional image display 13 is input to the two-dimensional image processor 14. The two-dimensional image processor 14 displays the two-dimensional image shown in FIG. 7 from the cross section of the plane arbitrarily designated with the cross section in the direction of the arrow a in the trajectory b of the three-dimensional position shown in FIG.
【００２４】そして、水中音響信号判別器１５は、図７
に示す二次元画像の各種の信号に対応する図形を格納し
たデータベースを有しており、目視により最もパターン
が近似する図形、すなわち、水中音響信号Ｓ１が正弦波
であることを選出して、信号種類の判別を行った目標信
号Ｓ３を出力する。The underwater acoustic signal discriminator 15 is shown in FIG.
It has a database that stores figures corresponding to various signals of the two-dimensional image shown in Fig. 1, and visually selects the figure having the closest pattern, that is, the underwater acoustic signal S1 is selected to be a sine wave, The target signal S3 having the determined type is output.
【００２５】また、水中音響信号Ｓ１が雑音のみの場
合、三次元画像表示器１３では図８に示すように規則性
がない図形が形成され、また、二次元画像処理器１４で
は図９に示すように一様な分布密度の画像が形成され
る。When the underwater acoustic signal S1 is only noise, the three-dimensional image display 13 forms a figure having no regularity as shown in FIG. 8, and the two-dimensional image processor 14 shows it as shown in FIG. Thus, an image having a uniform distribution density is formed.
【００２６】このように、この実施例では、キャビテー
ションによる流体的な非線形振動に起因して発生する広
帯域のスペクトル特性を有する水中音響信号が、白色雑
音のように規則性がない信号と異なる、その非線形性に
着目している。すなわち、時系列的な水中音響信号Ｓ１
を遅延して生成した三種類の信号振幅値を変数とする３
次元座標上の画像に規則性が現れることを利用して、水
中音響信号の検出を行っている。なお、水中音響信号の
他にも白色雑音以外であれば、図形に規則性が現れるた
め検出が可能である。As described above, in this embodiment, the underwater acoustic signal having the broadband spectral characteristic generated due to the fluid nonlinear vibration caused by cavitation is different from the signal having no regularity such as white noise. Focusing on non-linearity. That is, the time-sequential underwater acoustic signal S1
Variables are three types of signal amplitude values generated by delaying
The underwater acoustic signal is detected by utilizing the regularity of the image on the dimensional coordinate. In addition to the underwater acoustic signal, if it is other than white noise, it is possible to detect it because regularity appears in the figure.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１，２，３，４，５記載の水中音響信号検出装置によれ
ば、水中のハイドロホンで水中のハイドロホンで受波し
た水中音響信号の自己関数に基づいた遅延時間の遅延時
間信号を出力し、三つのそれぞれの信号の振幅値を三次
元座標のそれぞれの軸に割り当て各時刻の三次元位置を
軌跡として表示し、さらに、この画像を任意で指定した
平面の断面の二次元画像を表示している。そして、この
二次元画像から目視により最もパターンが近似する図形
を選択し、例えば、水中音響信号が正弦波信号で非線形
であり、白色雑音が線形であることの信号種類の判別を
行った目標信号を出力しているので、キャビテーション
による流体的な非線形振動に起因して発生する広帯域の
スペクトル特性を有する水中音響信号を、正確かつ確実
に検出するスペクトル分析が可能になるという効果を有
する。As is apparent from the above description, according to the underwater acoustic signal detecting device of the first, second, third, fourth and fifth aspects, the underwater received by the underwater hydrophone is detected by the underwater hydrophone. The delay time signal of the delay time based on the self-function of the acoustic signal is output, the amplitude value of each of the three signals is assigned to each axis of the three-dimensional coordinates, and the three-dimensional position at each time is displayed as a locus. A two-dimensional image of a plane cross section in which this image is arbitrarily designated is displayed. Then, from this two-dimensional image, the figure whose pattern is most closely approximated is visually selected, and, for example, the target signal for which the signal type is determined that the underwater acoustic signal is a sine wave signal and nonlinear and the white noise is linear. Is output, there is an effect that it is possible to perform spectrum analysis for accurately and reliably detecting an underwater acoustic signal having a broadband spectral characteristic that is generated due to a fluid nonlinear vibration caused by cavitation.
【図１】本発明の水中音響信号検出装置の実施例の構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an underwater acoustic signal detection apparatus of the present invention.
【図２】本発明の実施例において入力される水中音響信
号の波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram of an underwater acoustic signal input in the embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例において水中音響信号に対する
自己関数の算出を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining calculation of a self function for an underwater acoustic signal in the embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施例において入力される水中音響信
号を遅延した波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram in which an underwater acoustic signal input in the embodiment of the present invention is delayed.
【図５】実施例における水中音響信号の遅延状態を示す
波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing a delay state of the underwater acoustic signal in the example.
【図６】実施例における水中音響信号に対する三次元位
置の軌跡を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a trajectory of a three-dimensional position with respect to an underwater acoustic signal in the example.
【図７】実施例における二次元画像を表示する説明のた
めの図である。FIG. 7 is a diagram for explaining displaying a two-dimensional image in the embodiment.
【図８】実施例における水中音響信号が雑音のみの場合
の三次元画像を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a three-dimensional image when the underwater acoustic signal in the embodiment is only noise.
【図９】実施例における水中音響信号が雑音のみの場合
の二次元画像を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a two-dimensional image when the underwater acoustic signal in the embodiment is only noise.
【図１０】従来の水中音響信号検出装置の構成を示すブ
ロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional underwater acoustic signal detection device.
１１ 信号遅延時間計算器 １２ 水中音響信号抽出器 １３ 三次元画像表示器 １４ 二次元画像処理器 １５ 水中音響信号判別器 11 signal delay time calculator 12 underwater acoustic signal extractor 13 three-dimensional image display 14 two-dimensional image processor 15 underwater acoustic signal discriminator
Claims (5)
信号の自己関数による遅延時間を算出する信号遅延時間
計算手段と、 遅延しない水中音響信号及び前記信号遅延時間計算手段
での遅延時間に基づいた二つの信号の合計三つの信号を
抽出する水中音響信号抽出手段と、 前記水中音響信号抽出手段からの三つの信号の振幅値を
三次元座標のそれぞれの軸に割り当て各時刻の三次元位
置を軌跡として表示する三次元画像表示手段と、前記三
次元画像表示手段で得られた画像に対し、任意に指定し
た平面の断面の二次元画像を表示する二次元画像処理手
段と、 前記二次元画像処理手段で得られた信号の画像を目視し
て最もパターンが近似する図形を選択し、その信号種類
を判別した目標信号を出力する水中音響信号判別手段
と、 を備えることを特徴とする水中音響信号検出装置。1. A signal delay time calculating means for calculating a delay time due to a self-function of an underwater acoustic signal received by an underwater hydrophone, and an undelayed underwater acoustic signal and a delay time in the signal delay time calculating means. Underwater acoustic signal extraction means for extracting a total of three signals of the two signals, and the amplitude values of the three signals from the underwater acoustic signal extraction means are assigned to the respective axes of the three-dimensional coordinates to determine the three-dimensional position at each time. A three-dimensional image display means for displaying as a locus, a two-dimensional image processing means for displaying a two-dimensional image of a section of a plane arbitrarily designated with respect to the image obtained by the three-dimensional image display means, the two-dimensional image The underwater acoustic signal discriminating means for visually observing the image of the signal obtained by the processing means, selecting the figure having the closest pattern, and outputting the target signal for discriminating the signal type is provided. Hydroacoustic signal detection apparatus according to claim.
イドロホンで受波した水中音響信号の自己関数によって
最初にゼロ又は極小になるまでの遅延時間を示す遅延時
間信号を出力することを特徴とする請求項１記載の水中
音響信号検出装置。2. The signal delay time calculating means outputs a delay time signal indicating a delay time until it first becomes zero or a minimum due to the self function of the underwater acoustic signal received by the underwater hydrophone. The underwater acoustic signal detection device according to claim 1.
い水中音響信号と１／２遅延時間信号と遅延時間信号と
を抽出して出力し、三次元画像表示手段が、前記遅延し
ない水中音響信号と１／２遅延時間信号と遅延時間信号
との振幅値を三次元座標のそれぞれの軸に割り当てた、
各時刻の三次元位置を軌跡として表示することを特徴と
する請求項１又は２記載の水中音響信号検出装置。3. The underwater acoustic signal extraction means extracts and outputs an undelayed underwater acoustic signal, a 1/2 delay time signal, and a delay time signal, and a three-dimensional image display means, the non-delayed underwater acoustic signal. And the amplitude values of the 1/2 delay time signal and the delay time signal are assigned to the respective axes of the three-dimensional coordinate,
The underwater acoustic signal detection device according to claim 1 or 2, wherein the three-dimensional position at each time is displayed as a locus.
像処理手段で得られた信号に対する図形を格納したデー
タベースを設け、二次元画像処理手段で得られた信号の
画像に規則性が現れることを利用し、目視により最もパ
ターンが近似する図形を前記データベースから選出し
て、信号種類の判別を行った目標信号を出力することを
特徴とする請求項１，２又は３記載の水中音響信号検出
装置。4. The underwater acoustic signal discriminating means is provided with a database storing figures for the signals obtained by the two-dimensional image processing means, and regularity appears in the image of the signals obtained by the two-dimensional image processing means. 4. The underwater acoustic signal detection according to claim 1, wherein the target signal whose signal type is discriminated is selected by visually selecting a figure having a pattern most similar to it from the database. apparatus.
判別として、少なくとも水中音響信号が正弦波信号かつ
非線形であることを判別すると共に、白色雑音が線形で
あることを判別することを特徴とする請求項１，２，３
又は４記載の水中音響信号検出装置。5. The determination of the signal type in the two-dimensional image processing means is characterized by determining that at least the underwater acoustic signal is a sine wave signal and non-linear, and determining that the white noise is linear. Claims 1, 2, 3
Alternatively, the underwater acoustic signal detection device according to item 4.
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