特許 7267825 時間差測定装置及び到来方向推定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-24

(45)【発行日】2023-05-02

(54)【発明の名称】時間差測定装置及び到来方向推定装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 3/808 20060101AFI20230425BHJP

   G01S 3/86 20060101ALI20230425BHJP

【ＦＩ】

G01S3/808

G01S3/86

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019078771

(22)【出願日】2019-04-17

(65)【公開番号】P2020176902

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2021-12-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(73)【特許権者】

【識別番号】394025094

【氏名又は名称】三菱電機特機システム株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504300088

【氏名又は名称】国立大学法人北海道国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】津久井 智也

(72)【発明者】

【氏名】新甫 友昂

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 隆

(72)【発明者】

【氏名】吉澤 真吾

【審査官】梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】実開平０５－０９２７６７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０５－２８８８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２０４４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７１７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２１６９９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－１１１６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６１４１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ １／７２ － １／８２

Ｇ０１Ｓ ３／８０ － ５／１４

Ｇ０１Ｓ ５／１８ － ７／６４

Ｇ０１Ｓ １３／００ － １９／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定距離を隔てて設けられ、所定の伝搬路から到来した受信波を受信することにより一対の受信信号を各々出力する一対の受信部と、
前記一対の受信信号にノイズ抑圧処理を施すことにより一対の抑圧信号を生成するノイズ抑圧部と、
前記一対の抑圧信号に基づいて前記受信波の到来時間差を検出する時間差検出部とを備え、
前記ノイズ抑圧部は、
前記一対の受信信号から前記伝搬路のインパルス応答を示す一対の応答信号を生成するインパルス応答取得部と、
前記一対の応答信号から所定時間長を切り出すことにより前記一対の抑圧信号を出力する信号切出部とを備え、
前記インパルス応答取得部は、
前記一対の受信信号にＤＦＴ処理を各々施すことにより一対の受信周波数信号を生成する一対の受信ＤＦＴ部と、
前記受信波に基本波を示す基準信号を生成する基準信号発生部と、
前記基準信号にＤＦＴ処理を施すことにより基準周波数信号を生成する基準ＤＦＴ部と、
前記一対の受信周波数信号を前記基準周波数信号で各々除算することにより一対の周波数応答信号を生成する一対の除算部と、
前記一対の周波数応答信号にＩＤＦＴ処理を施すことにより一対の応答信号を生成する一対のＩＤＦＴ部と、
前記一対の応答信号に絶対値演算を施することにより前記一対の抑圧信号を生成する一対の絶対値演算部と、を備える時間差測定装置と、
当該時間差測定装置が出力する前記到来時間差に基づいて前記受信波の到来角を推定する到来角推定部と
を備えることを特徴とする到来方向推定装置。

【請求項2】

前記基準信号発生部は、所定時間長の前記基準信号を連続して複数生成することを特徴とする請求項１に記載の到来方向推定装置。

【請求項3】

前記基準信号毎に前記到来時間差を取得して平均化処理する平均化処理部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の到来方向推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、時間差測定装置及び到来方向推定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、水中の測位対象物から発せられた音響信号を複数のハイドロフォンで受信し、上記音響信号毎に相関関数演算を行い、この演算結果に基づいて異なる２個のハイドロフォンが受信した音響信号の到達時間差を求め、この到達時間差を用いて測位対象物の位置が特定する水中測位システムおよび水中測位方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－１２８９６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記背景技術では海等の水中に存在する測位対象物の位置を特定するが、水域によっては音響信号が水底等に反射して伝搬する。この結果、受信器（ハイドロフォン）では、本来の直接波に加えて反射波等のノイズが受信される。このノイズは、到達時間差を求める上で外乱として作用し、推定精度を低下させる要因である。例えば、２つの受信器で受信される２つの受信波について、基本波とノイズの強度関係が逆転していると、到達時間差に比較的大きな誤差が含まれることになる。

【0005】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、外乱の影響を従来よりも抑制して到来時間差を求めることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明では、時間差測定装置に係る第１の解決手段として、所定距離を隔てて設けられ、所定の伝搬路から到来した受信波を受信することにより一対の受信信号を各々出力する一対の受信部と、前記一対の受信信号にノイズ抑圧処理を施すことにより一対の抑圧信号を生成するノイズ抑圧部と、前記一対の抑圧信号に基づいて前記受信波の到来時間差を検出する時間差検出部とを備える、という手段を採用する。

【0007】

本発明では、時間差測定装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記ノイズ抑圧部は、前記一対の受信信号から前記伝搬路のインパルス応答を示す一対の応答信号を生成するインパルス応答取得部と、前記一対の応答信号から所定時間長を切り出すことにより前記一対の抑圧信号を出力する信号切出部とを備える、という手段を採用する。

【0008】

本発明では、時間差測定装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記インパルス応答取得部は、前記一対の受信信号に離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transformation）処理を各々施すことにより一対の受信周波数信号を生成する一対の受信ＤＦＴ部と、前記受信波に基本波を示す基準信号を生成する基準信号発生部と、前記基準信号にＤＦＴ処理を施すことにより基準周波数信号を生成する基準ＤＦＴ部と、前記一対の受信周波数信号を前記基準周波数信号で各々除算することにより一対の周波数応答信号を生成する一対の除算部と、前記一対の周波数応答信号に逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Inverse Discrete Fourier Transformation）処理を施すことにより一対の応答信号を生成する一対のＩＤＦＴ部と、前記一対の応答信号に絶対値演算を施することにより前記一対の抑圧信号を生成する一対の絶対値演算部とを備える、という手段を採用する。

【0009】

本発明では、時間差測定装置に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記基準信号発生部は、所定時間長の前記基準信号を連続して複数生成する、という手段を採用する。

【0010】

本発明では、時間差測定装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前記基準信号毎に前記到来時間差を取得して平均化処理する平均化処理部をさらに備える、という手段を採用する。

【0011】

また、本発明では、到来方向推定装置に係る解決手段として、第１～第５のいずれかの解決手段に係る時間差測定装置と、当該時間差測定装置が出力する前記到来時間差に基づいて前記受信波の到来角を推定する到来角推定部とを備える、という手段を採用する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、外乱の影響を従来よりも抑制して到来時間差を求めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る時間差測定装置及び到来方向推定装置の全体構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態における到来角θを示す模式図である。

【図3】本発明の一実施形態におけるノイズ抑圧部の詳細構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態におけるノイズ抑圧部の効果を示す特性図である。

【図5】本発明の一実施形態における基準信号のＤＦＴ処理を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る時間差測定装置及び到来方向推定装置は、図1に示すように一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂ、一対の増幅器２Ａ，２Ｂ、ノイズ抑圧部３、時間差検出部４及び到来角推定部５を備えている。これら各構成要素のうち、ノイズ抑圧部３、時間差検出部４及び到来角推定部５は、信号処理装置Ａの構成品である。

【0015】

一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂは、所定距離を隔てて設けられ、離間した対象物Ｘから所定の伝搬路に発信され、当該伝搬路から到来する受信波Ｗを受信する受信器である。これら一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂは、受信波Ｗを受信することにより電気信号である一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）を生成して一対の増幅器２Ａ，２Ｂに各々出力する。

【0016】

すなわち、一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂのうち、第１のハイドロホン１Ａは、対象物Ｘから到来する受信波Ｗを受信して第１の受信信号ｙ_１（ｔ）を第１の増幅器２Ａに出力する。また、第２のハイドロホン１Ｂは、対象物Ｘから到来する受信波Ｗを受信して第２の受信信号ｙ_２（ｔ）を第２の増幅器２Ｂに出力する。

【0017】

ここで、上記伝搬路は、例えば海や湖等の水中である。また、対象物Ｘは例えば水中を航行する潜水艇であり、所定の音波（基本波）を水中（伝搬路）に発信する。受信波Ｗは、この基本波が水中を伝搬して一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂに到来する音波である。

【0018】

基本波（音波）の伝搬路では、海底や湖底等の形状に応じて基本波（音波）が反射することがある。すなわち、一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂが受信する受信波Ｗには、基本波の他に１あるいは複数回の反射を経て到来してきた反射波等のノイズが含まれている。受信波Ｗは、対象物Ｘが実際に発信した基本波に反射波等のノイズが重畳した混合波である。

【0019】

したがって、一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）は、下式（１）、（２）に示すように、基本波を示す基準信号ｘ（ｔ）とノイズを示すノイズ信号ｎ_１（ｔ），ｎ_２（ｔ）とを含むものである。なお、この式（１）、（２）において、〇と×とを組み合わせた演算記号は、畳込演算子である。また、ｈ_１’（ｔ）は、対象物Ｘから第１のハイドロホン１Ａまでの基本波の伝搬路の伝達特性を示し、ｈ_２’（ｔ）は、対象物Ｘから第２のハイドロホン１Ｂまでの基本波の伝搬路の伝達特性（時間特性）を示している。

【0020】

【数1】

【0021】

本実施形態に係る時間差測定装置は、図２に示すように、一対の受信信号ｙ１（ｔ），ｙ２（ｔ）の到来時間差Δｔを一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂにおける受信波Ｗの到来時間差として測定する装置であり、また本実施形態に係る到来方向推定装置は、上記到来時間差Δｔに基づいて受信波Ｗの到来角θを推定する装置である。

【0022】

一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂとの距離は、一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂから対象物Ｘまでの距離に比べて極めて短いので、一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂに到達する受信波Ｗは、図２に示すように平行波として扱うことができる。この図２では、第１のハイドロホン１Ａの位置をＰ１で示し、第２のハイドロホン１Ｂの位置をＰ２で示している。位置Ｐ１と位置Ｐ２との距離を「Ｄ」、また水中における音波の伝搬速度を「Ｓ」とすると、到来角θは下式（３）で表される。

【0023】

【数2】

【0024】

第１の増幅器２Ａは、第１の受信信号ｙ_１（ｔ）を所定の増幅度で電圧増幅してノイズ抑圧部３に出力し、第２の増幅器２Ｂは、第２の受信信号ｙ_２（ｔ）を所定の増幅度で電圧増幅してノイズ抑圧部３に出力する。

【0025】

第１のハイドロホン１Ａ及び第１の増幅器２Ａは第１の受信部を構成し、第２のハイドロホン１Ｂ及び第２の増幅器２Ｂは第２の受信部を構成している。すなわち、本実施形態に係る時間差測定装置及び到来方向推定装置は、一対の受信部を備えている。

【0026】

ノイズ抑圧部３は、一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）に所定のノイズ抑圧処理を施すことにより一対の抑圧信号｜ｈ_１’（ｔ）｜，｜ｈ_２’（ｔ）｜を生成する。この一対の抑圧信号｜ｈ_１’（ｔ）｜，｜ｈ_２’（ｔ）｜は、一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）に含まれるノイズ成分を抑圧した電気信号である。

【0027】

より具体的には、ノイズ抑圧部３は図３に示す詳細構成備える。すなわち、このノイズ抑圧部３は、一対の受信ＤＦＴ部３ａ，３ｂ、基準信号発生部３ｃ、基準ＤＦＴ部３ｄ、一対の除算部３ｅ，３ｆ、一対のＩＤＦＴ部３ｇ，３ｈ、一対の絶対値演算部３ｉ，３ｊ及び一対の信号切出部３ｍ，３ｎを備えている。

【0028】

一対の受信ＤＦＴ部３ａ，３ｂは、一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）にＤＦＴ処理を各々施すことにより一対の受信周波数信号Ｙ_１（ｆ），Ｙ_２（ｆ）を生成し、当該一対の受信周波数信号Ｙ_１（ｆ），Ｙ_２（ｆ）を一対の除算部３ｅ，３ｆに各々出力する。

【0029】

すなわち、一対の受信ＤＦＴ部３ａ，３ｂのうち、第１の受信ＤＦＴ部３ａは、第１の受信信号ｙ_１（ｔ）にＤＦＴ処理を各々施すことにより第１の受信周波数信号Ｙ_１（ｆ）を生成して第１の除算部３ｅに出力する。また、第２の受信ＤＦＴ部３ｂは、第２の受信信号ｙ_２（ｔ）にＤＦＴ処理を各々施すことにより第２の受信周波数信号Ｙ_２（ｆ）を生成して第１の除算部３ｅに出力する。

【0030】

このような一対の受信周波数信号Ｙ_１（ｆ），Ｙ_２（ｆ）は、上述した式（１）、（２）に基づいて下式（４），（５）のように表される。なお、この式（４），（５）におけるＮ_１（ｆ），Ｎ_２（ｆ）は、上述したノイズ信号ｎ_１（ｔ），ｎ_２（ｔ）をＤＦＴ処理（周波数変換）したものであり、Ｈ_１’（ｆ），Ｈ_２’（ｆ）は、上述した伝達特性ｈ_１’（ｔ），ｈ_２’（ｔ）をＤＦＴ処理（周波数変換）した周波数応答信号である。

【0031】

【数3】

【0032】

基準信号発生部３ｃは、上述した受信波Ｗの基本波を示す基準信号ｘ（ｔ）を生成する信号発生器である。この基準信号ｘ（ｔ）は、インパルス応答の測定に一般的に用いられるＭ系列信号、ＴＳＰ（Time Stretched Pulse）信号あるいは周波数領域等化信号等である。この基準信号発生部３ｃは、所定時間長の基準信号ｘ（ｔ）を時間を空けることなく連続して複数生成して基準ＤＦＴ部３ｄに順次出力する。

【0033】

基準ＤＦＴ部３ｄは、このような基準信号ｘ（ｔ）にＤＦＴ処理を施すことにより基準周波数信号Ｘ（ｆ）を生成し、当該基準周波数信号Ｘ（ｆ）を一対の除算部３ｅ，３ｄｆに各々出力する。

【0034】

一対の除算部３ｅ，３ｆは、一対の受信周波数信号Ｙ_１（ｆ），Ｙ_２（ｆ）を基準周波数信号Ｘ（ｆ）で各々除算することにより一対の周波数応答信号Ｈ_１（ｆ），Ｈ_２（ｆ）を生成して一対のＩＤＦＴ部３ｇ，３ｈに各々出力する。これら一対の周波数応答信号Ｈ_１（ｆ），Ｈ_２（ｆ）は、上式（４），（５）に基づいて下式（６），（７）のように表される。

【0035】

【数4】

【0036】

すなわち、一対の除算部３ｅ，３ｆのうち、第１の除算部３ｅは、第１の受信周波数信号Ｙ_１（ｆ）を基準周波数信号Ｘ（ｆ）で除算することにより第１の周波数応答信号Ｈ_１（ｆ）を生成して第１の絶対値演算部３ｉに出力する。また、第２の除算部３ｆは、第２の受信周波数信号Ｙ_２（ｆ）を基準周波数信号Ｘ（ｆ）で除算することにより第２の周波数応答信号Ｈ_２（ｆ）を生成して第２の絶対値演算部３ｊに出力する。

【0037】

一対のＩＤＦＴ部３ｇ，３ｈは、一対の周波数応答信号Ｈ_１（ｆ），Ｈ_２（ｆ）にＩＤＦＴ処理を施すことにより一対の応答信号ｈ_１（ｔ），ｈ_２（ｔ）を生成して一対の絶対値演算部３ｉ，３ｊに各々出力する。一対の応答信号ｈ_１（ｔ），ｈ_２（ｔ）は、受信波Ｗ（音波）の伝搬場におけるインパルス応答に相当する時間信号である。

【0038】

すなわち、一対のＩＤＦＴ部３ｇ，３ｈのうち、第１のＩＤＦＴ部３ｇは、第１の周波数応答信号Ｈ_１（ｆ）にＩＤＦＴ処理を施すことにより第１の応答信号ｈ_１（ｔ）を生成して第１の絶対値演算部３ｉに出力する。また、第２のＩＤＦＴ部３ｈは、第２の周波数応答信号Ｈ_２（ｆ）にＩＤＦＴ処理を施すことにより第２の応答信号ｈ_２（ｔ）を生成して第２の絶対値演算部３ｉに出力する。

【0039】

これら一対の応答信号ｈ_１（ｔ），ｈ_２（ｔ）は、上述した式（６），（７）に基づいて下式（８），（９）のように表される。

【0040】

【数5】

【0041】

一対の絶対値演算部３ｉ，３ｊは、一対の応答信号ｈ_１（ｔ），ｈ_２（ｔ）に絶対値演算を施することにより一対の絶対値応答信号｜ｈ_１（ｔ）｜，｜ｈ_２（ｔ）｜を生成して一対の信号切出部３ｍ，３ｎに各々出力する。

【0042】

すなわち、一対の絶対値演算部３ｉ，３ｊのうち、第１の絶対値演算部３ｉは、第１の応答信号ｈ_１（ｔ）に絶対値演算を施することにより第１の絶対値応答信号｜ｈ_１（ｔ）｜を生成して第１の信号切出部３ｍに出力する。また、第２の絶対値演算部３ｊは、第２の応答信号ｈ_２（ｔ）に絶対値演算を施することにより第２の絶対値応答信号｜ｈ_２（ｔ）｜を生成して第２の信号切出部３ｎに出力する。

【0043】

一対の信号切出部３ｍ，３ｎは、所定時間長の時間窓を用いることにより一対の絶対値応答信号｜ｈ_１（ｔ）｜，｜ｈ_２（ｔ）｜から所定時間長を切り出すことにより一対の抑圧信号｜ｈ_１’（ｔ）｜，｜ｈ_２’（ｔ）｜を時間差検出部４に各々出力する。

【0044】

すなわち、一対の信号切出部３ｍ，３ｎのうち、第１の信号切出部３ｍは、第１の絶対値応答信号｜ｈ_１（ｔ）｜から所定時間長を切り出して第１の抑圧信号｜ｈ_１’（ｔ）｜として時間差検出部４に出力する。また、第２の信号切出部３ｎは、第２の絶対値応答信号｜ｈ_２（ｔ）｜から所定時間長を切り出して第２の抑圧信号｜ｈ_２’（ｔ）｜として時間差検出部４に出力する。

【0045】

なお、上述した一対の受信ＤＦＴ部３ａ，３ｂ、基準信号発生部３ｃ、基準ＤＦＴ部３ｄ、一対の除算部３ｅ，３ｆ、一対のＩＤＦＴ部３ｇ，３ｈ及び一対の絶対値演算部３ｉ，３ｊは、一対の受信信号から周囲空間のインパルス応答を示す一対の応答信号を生成するインパルス応答取得部３Ａを構成している。

【0046】

時間差検出部４は、一対の抑圧信号｜ｈ_１’（ｔ）｜，｜ｈ_２’（ｔ）｜に一般相互相関関数処理を施することにより到来時間差Δｔを検出する。一般相互相関関数（Generalized Cross-correlation Function：GCC）は、２つの信号の時間差を取得する手法として周知のものであり、相互相関関数（Cross-correlation Function）を拡張したものである。この時間差検出部４は、到来時間差Δｔを到来角推定部５に出力する。また、この時間差検出部４は、本発明の平均化処理部に相当するものであり、複数の基準信号毎に到来時間差Δｔを取得して平均化処理することにより到来時間差Δｔの信頼性を向上させる。

【0047】

到来角推定部５は、上述した式（１）に基づいて到来角θを求める。すなわち、この到来角推定部５は、一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂの距離Ｄと、音波の伝搬速度Ｓを予め記憶しており、当該距離Ｄ、伝搬速度Ｓ及び時間差検出部４から取得した到来時間差Δｔを式（１）に代入することにより到来角θを演算する。

【0048】

次に、本実施形態に係る時間差測定装置及び到来方向推定装置の動作について、図４及び図５をも参照して詳しく説明する。

【0049】

図4（ａ）は、一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）の一例を示しており、図4（ｂ）は、このような一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）に対応する一対の応答信号ｈ_１（ｔ），ｈ_２（ｔ）を示している。一対の受信信号ｙ１（ｔ），ｙ２（ｔ）は、上述した反射波等の雑音が含まれている関係で基本波が殆ど識別できない時間信号である。

【0050】

これに対して、一対の応答信号ｈ_１（ｔ），ｈ_２（ｔ）は、上述した式（８）、（９）にも示されているように、基準信号ｘ（ｔ）を用いた受信波Ｗの伝搬場におけるインパルス応答（時間応答特性）を示すものであり、ノイズ信号ｎ_１（ｔ），ｎ_２（ｔ）が基準信号ｘ（ｔ）によって抑圧された信号である。このような一対の応答信号ｈ_１（ｔ），ｈ_２（ｔ）は、図４（ｂ）に示すように、基本波が最も高いレベルの信号成分として現れる信号である。

【0051】

すなわち、ノイズ抑圧部３のインパルス応答取得部３Ａは、一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）にノイズ抑圧処理を施すことにより、反射波等の雑音（ノイズ）が抑圧された一対の応答信号ｈ_１（ｔ），ｈ_２（ｔ）を生成する。そして、インパルス応答取得部３Ａは、一対の応答信号ｈ_１（ｔ），ｈ_２（ｔ）に絶対値演算を施した一対の絶対値応答信号｜ｈ_１（ｔ）｜，｜ｈ_２（ｔ）｜を一対の信号切出部３ｍ，３ｎに出力する。

【0052】

ここで、受信波Ｗは不確定なタイミングで一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂで受信されるので、一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）は、不確定なタイミングで一対の受信ＤＦＴ部３ａ，３ｂに入力される。これに対して、基準信号発生部３ｃは基準信号ｘ（ｔ）を間隔を空けることなく順次連続的に発生させるので、基準ＤＦＴ部３ｄには基準信号ｘ（ｔ）が間隔を空けることなく連続的に入力される。

【0053】

そして、一対の受信ＤＦＴ部３ａ，３ｂは、所定時間長の時間窓を用いて一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）を切り出すことによりＤＦＴ処理を行い、また基準ＤＦＴ部３ｄは、上記時間長と同じ時間長の時間窓を用いて基準信号ｘ（ｔ）を切り出すことによりＤＦＴ処理を行う。

【0054】

図５（ａ）の上段に示すように、１つの基準信号ｘ（ｔ）を正確にＤＦＴ処理するためには、時間窓による切出タイミングを基準信号ｘ（ｔ）に同期させる必要があるが、本実施形態では、図５（ａ）の下段に示すように間隔を空けることなく順次連続的に基準信号ｘ（ｔ）が基準ＤＦＴ部３ｄに入力されるので、時間窓による切出タイミングを基準信号ｘ（ｔ）に同期させることなく、基準信号ｘ（ｔ）を正確にＤＦＴ処理することができる。

【0055】

そして、一対の信号切出部３ｍ，３ｎは、一対の絶対値応答信号｜ｈ_１（ｔ）｜，｜ｈ_２（ｔ）｜から所定時間長の信号を切り出すことにより一対の抑圧信号｜ｈ_１’（ｔ）｜，｜ｈ_２’（ｔ）｜を時間差検出部４に出力する。この一対の抑圧信号｜ｈ_１’（ｔ）｜，｜ｈ_２’（ｔ）｜は、上述した一対の応答信号ｈ_１（ｔ），ｈ_２（ｔ）と同様に、基本波に対して雑音が抑圧された時間信号である。

【0056】

時間差検出部４は、このような一対の抑圧信号｜ｈ_１’（ｔ）｜，｜ｈ_２’（ｔ）｜を用いて一対のハイドロホン１Ａ，１Ｂにおける受信波Ｗの到来時間差Δｔを推定する。この到来時間差Δｔは、従来のように一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）を用いる場合に比較して精度が良い。

【0057】

すなわち、本実施形態によれば、一対の抑圧信号｜ｈ_１’（ｔ）｜，｜ｈ_２’（ｔ）｜を生成するノイズ抑圧部３が時間差検出部４の前段に設けられるので、一対の受信信号ｙ１（ｔ），ｙ２（ｔ）を直接用いる場合に比較して、基本波に重畳する反射波等の外乱の影響を抑制して到来時間差Δｔを求めることが可能である。

【0058】

また、本実施形態では、基準信号ｘ（ｔ）が時間を空けることなく連続的に基準ＤＦＴ部３ｄに入力されるので、図５（ｂ）に示すように、基準ＤＦＴ部３ｄによって複数時刻に切り出された基準信号ｘ（ｔ）に基づいて複数の到来時間差Δｔを取得することができる。そして、このような複数の到来時間差Δｔを平均化処理することによって、該らの影響をより軽減して検出精度がより高い到来時間差Δｔを取得することができる。

【0059】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、水中を伝搬する音波を受信波Ｗとしたが、本発明はこれに限定されない。本発明は音波以外の波動にも適用可能である。すなわち、対象物Ｘは、水中に存在するものに限定されない。

【0060】

（２）上記実施形態では、インパルス応答取得部３Ａを採用することにより一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）に重畳するノイズ信号ｎ_１（ｔ），ｎ_２（ｔ）を抑圧したが、本発明はこれに限定されない。本発明のノイズ抑圧部として、他の方式のノイズ抑圧処理を一対の受信信号ｙ_１（ｔ），ｙ_２（ｔ）に施すものを採用してもよい。

【0061】

（３）上記実施形態では、一般相互相関関数を用いることにより到来時間差Δｔを検出したが、本発明はこれに限定されない。到来時間差Δｔの検出手法として、例えば相互相関関数あるいは整合フィルタを用いてもよい。

【符号の説明】

【0062】

Ａ 信号処理装置
Ｘ 対象物
Ｗ 受信波
１Ａ，１Ｂ ハイドロホン（受信部）
２Ａ，２Ｂ 増幅器（受信部）
３ ノイズ抑圧部
３ａ，３ｂ 受信ＤＦＴ部
３ｃ 基準信号発生部
３ｄ 基準ＤＦＴ部
３ｅ，３ｆ 除算部
３ｇ，３ｈ ＩＤＦＴ部
３ｉ，３ｊ 絶対値演算部
３ｍ，３ｎ 信号切出部
３Ａ インパルス応答取得部
４ 時間差検出部
５ 到来角推定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】