JP2002116249A - 探知装置 - Google Patents
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Abstract
な物標との区別を容易に行えるようにした、探知装置を
構成する。 【解決手段】 アンテナ1からパルス電波を送波すると
ともに、その指向方向を周期的に変動させて、入力レベ
ルに応じた1スイープ分のデータを1次メモリ4に書き
込む。2次メモリ9には前回の信号処理によって求めた
出力値を書き込む。信号比較回路7は、1次メモリ4の
入力レベルと2次メモリ9の前回出力値とを基にテーブ
ル8を参照して今回の出力値を求め、これを2次メモリ
9へ書き込む。この信号処理によって、受信信号強度の
変動の小さな点と大きな点とで、表示の輝度や色を異な
らせる。または、送受信の繰り返しに伴う、同一箇所ま
たはその近傍の受信信号強度の変動に応じた表示の輝度
や色の変動を、受信信号強度が一旦所定値を超えた場合
とそうでない場合とで異ならせる。
Description
電波や音波等の伝搬波を送信し、反射物体からの反射波
を受信して、物体等を探知する、レーダ装置、スキャニ
ングソナー、または魚群探知機などの探知装置に関する
ものである。
ダ装置においては、受信信号強度の程度を表示画面の表
示内容から読みとれるようにするために、単色表示のレ
ーダ装置では、受信信号の強度にほぼ比例した輝度で表
示するように表示制御を行い、カラー表示可能なレーダ
装置では、受信信号の強度に応じて色彩を変えるように
していた。
反射強度の強い物標であるほど受信信号強度が高いた
め、高輝度に表示され、逆に反射強度の弱い物標である
ほど受信信号強度が低いため、低輝度で表示される。ま
た、カラー表示のレーダ装置では、反射強度の強い物標
は赤色などで表示され、反射強度の弱い物標は緑色など
で表示される。
中に、雨雪や海面からの反射信号など、一般に不要な信
号が含まれている場合、本来必要な船や陸地などの映像
が識別しにくくなるという問題があった。もちろんこれ
らの反射信号は、海面反射抑制回路(STC回路)や雨
雪反射除去回路(FTC回路)によって、ある程度抑圧
できるが、常に最適な応答特性を示すものではなく、設
定によっては、本来の物標のエコーにも影響を与える場
合があった。
て、近距離の物標は平均的に高輝度で表示され、遠距離
の物標は平均的に低輝度で表示されるが、小さな物標で
は近くでも低輝度になり、またその逆もあり得るので、
単に輝度だけでは、物標の種別を確実に識別することは
困難であった。このことはカラー表示のレーダ装置にお
いても同様である。
群探知機のように、音波を用いた探知装置についても当
てはまる。すなわち、これらの探知装置においては、海
底付近の魚群も海底も、同様に音波を強く反射するた
め、その部分の表示輝度や表示色だけでは魚群の識別が
困難な場合があった。
て、物標の種別の識別、または必要な物標と不要な物標
との区別を容易に行えるようにした、探知装置を提供す
ることにある。
送受波器から伝搬波を周期的に送信し、物標からの反射
波を受信することによって物標の探知を行うが、前記送
受信の繰り返しに伴う、前記探知方向の同一箇所または
その近傍の、受信信号強度の変動の小さな点と、大きな
点とで、表示の輝度または色を異ならせる。
向方向の走査を繰り返せば、陸や安定した船などでは、
短時間周期で見れば毎回ほぼ同じ受信信号強度が得られ
るが、例えば雨雪や海面の反射による受信信号の強度
は、短時間周期で、例えば毎回の走査によって変動す
る。この走査の繰り返しに伴う受信信号強度の変動の小
さな点と大きな点とで、表示の輝度または色を異ならせ
ることによって、その表示の輝度または色から、その物
標が船や陸地などの安定した物標であるか、航路ブイや
鳥などのように、その動揺や飛翔によって比較的短時間
周期で受信信号強度が変動する物標であるか、さらには
雨雪や海面の反射信号のように、受信信号強度が弱くて
且つ極短時間周期で受信信号強度が変動する物標である
かといった、物標の種別の識別が容易となる。
において、海底は短時間周期で見れば毎回ほぼ同じ受信
信号強度が得られるが、遊泳する魚群などでは受信信号
の強度は短時間周期で、例えば送受信の都度変動する。
この送受信の繰り返しに伴う受信信号強度の変動の小さ
な点と大きな点とで、表示の輝度または色を異ならせる
ことによって、その表示の輝度または色から、その物標
が海底などの安定した物標であるか、魚群のように短時
間周期で受信信号強度が変動する物標であるか、といっ
た識別が容易となる。
ずしも探知目標物体の意味ではなく、電波や音波などの
伝搬波を反射する連続物体、離散物体、または離散物体
の集合体の意味で用いる。従って、レーダ装置におい
て、船は勿論のこと、陸、ブイ、雨雪、海面はすべて物
標である。また、スキャニングソナーや魚群探知機にお
いて、魚群は勿論のこと、海底も大型魚も物標の範疇で
ある。
ら伝搬波を周期的に送信し、物標からの反射波を受信す
ることによって物標の探知を行うが、前記送受信の繰り
返しに伴う、前記探知方向の同一箇所またはその近傍
の、受信信号強度の変動に応じた表示の輝度または色の
変動を、前記受信信号強度が一旦所定値を超えた場合
と、そうでない場合とで異ならせる。
大型の海鳥などは、電波の反射強度が高いため、走査の
繰り返しによって、毎回受信信号強度が高くなるとは限
らないものの、所定の頻度で高い受信信号強度が得られ
る。このような受信信号強度の安定しない物標であって
も、一旦強い受信信号強度となれば、その他の例えば雨
雪や海面からの反射信号のように、低い受信信号強度で
変動する物標とは異なった輝度または色の変動として表
示されるため、その内容から物標の種別の識別が容易と
なる。
過去の表示の輝度または色に相当する出力値と新たな受
信信号強度の値とを含む入力値に基づいて新たな表示の
輝度または色に相当する出力値を決定するものとし、前
記受信信号強度と前記過去の出力値とを見出しとし、前
記新たな出力値を内容とするテーブルの参照によって、
前記決定を行う。これにより、過去の出力値と新たな受
信信号強度とに基づいて新たな出力値を決定するための
多くの規則を盛り込めるようにし、受信信号強度の変化
に対する表示の輝度や色の変化の対応関係を多様化可能
とする。また、新たな出力値の決定を高速に行えるよう
にする。
を、前記受信信号強度と前記過去の出力値とを入力変数
とし、前記新たな出力値を出力変数とする式の演算によ
って行う。これにより、上記テーブルを構成するための
メモリ容量を削減して、同様の機能を持たせる。
の構成を図1〜図4を参照して説明する。図1は、レー
ダ装置全体のブロック図である。図1において、1はレ
ーダアンテナであり、同一方向に連続して回転すること
によって、アンテナの指向方向を、このアンテナを中心
として全周囲方向に繰り返し変化させて走査を行う。受
信回路2は、アンテナ1からの中間周波信号を増幅し、
検波する。ADコンバータ3は、入力信号を所定ビット
数のディジタルデータに変換する。1次メモリ4は、そ
のディジタルデータを座標変換回路6によって指示され
たアドレスに書き込む。タイミング制御回路5は、アン
テナ1に対して送信トリガ信号を与え、またアンテナ1
から船首方位タイミングパルスおよび方位パルスを受け
取る。座標変換回路6は、タイミング制御回路5から与
えられたアンテナ1の指向方向およびパルス電波を送波
してからの経過時間のカウント値に応じて、1次メモリ
4に対して、受信信号強度に応じたデータを書き込むべ
きアドレスを指定する。これにより、1次メモリ4には
アンテナ1の一周分(1スキャン分)のデータが書き込
まれる。信号比較回路7は、2次メモリ9と1次メモリ
4のそれぞれの同一アドレスのデータを基に、テーブル
8を参照して、出力すべき値を求め、それを2次メモリ
9へ書き込む。この処理方法については後述する。
込まれた内容を、表示器11のラスタースキャンのタイ
ミングに合わせて読み出し、表示信号を生成し、それを
表示器11へ与える。これにより、表示器11には、2
次メモリ9に書き込まれたデータが画像として表示され
る。
例を示す図である。この例では、中央に自船が位置し、
その周囲にレーダ画像が表示される。図中のE1は陸
(海岸)、E2は船、E3は航路ブイ、E4は鳥、E5
は海面反射によるそれぞれの画像である。後述するよう
に、陸E1や船E2は、アンテナの走査を繰り返して
も、ほぼ毎回強い受信信号強度が得られるため、高輝度
または受信信号強度が強いことに相当する色(例えば
赤)で表示される。また航路ブイE3は動揺により、ま
た鳥E4は飛翔により、アンテナの走査を繰り返す毎に
それらの受信信号強度が変動するため、その輝度や色も
変動する。ただし、後述するように、その時の輝度や色
は、陸E1や船E2などの、受信信号強度が強くて安定
している物標とは異なった輝度や色を含む変動したもの
となる。また、海面反射E5については、航路ブイや鳥
などとは、その受信信号強度およびその変動パターン
(周期)が異なるため、輝度や色の変動の様子は、航路
ブイや鳥などとは異なったものとなる。
を、図3および図4を参照して説明する。図3は、図1
に示した信号比較回路7が参照するテーブル8の例であ
り、図3の入力信号強度(以下、「入力レベル」とい
う。)〈0〉〜〈15〉と前回の出力値(0)〜(1
5)を入力とし、交点を今回の出力値とするマトリック
スで表している。
レベルが〈3〉である時、今回の出力値を3とする。ま
た、例えば前回の出力値が(14)で、入力レベルが
〈10〉である時、今回の出力値を14とする。
化に対する出力値の変化の例を示している。(A),
(B)は、いずれも入力レベルが0である状態から0以
外の所定のレベルに変化した時の出力値の変化について
示している。(A)の例では、入力レベルが〈0〉であ
る時、前回の出力値を(0)とすれば、今回の出力値も
(0)となる。次に、入力レベルが〈3〉になれば、こ
の入力レベル〈3〉と前回の出力値(0)との組み合わ
せで、今回の出力値(3)が求められる。さらに続いて
入力レベルが〈3〉となれば、この入力レベル〈3〉と
前回の出力値(3)との組み合わせで、今回の出力値
(4)が求められる。さらに続いて入力レベルが〈3〉
となれば、この入力レベル〈3〉と前回の出力値(4)
との組み合わせで、今回の出力値が(15)となる。以
降、入力レベルが〈1〉〜〈9〉の範囲である限り、出
力値は(15)を保つ。
から一旦〈0〉に低下しているが、出力値は直ちに
(0)にはならずに、その後、入力レベルが低くても維
持されれば、出力値は最高値である(15)にまで2段
階で直ちに上昇する。このように、入力レベルが低くて
も、スキャン毎に毎回出現すれば、出力値を大きくし
て、それに応じた高輝度または色で表示する。
の場合の入力レベルの変化に対する出力値の変化の例を
示している。前回出力値が(0)で、入力レベルが
〈0〉の時、今回の出力値は(0)であるが、入力レベ
ルが〈8〉になれば、この入力レベル〈8〉と前回の出
力値(0)との組み合わせで、今回の出力値は(3)と
なる。続いて入力レベルが〈8〉であれば、その入力レ
ベル〈8〉と前回の出力値(3)との組み合わせで、今
回の出力値が(4)となる。さらに入力レベルが〈8〉
であれば、この入力レベル〈8〉と前回の出力値(4)
との組み合わせで、今回の出力値は(15)となる。そ
の後、入力レベルが一旦〈0〉となれば、この入力レベ
ル〈0〉と前回の出力値(15)との組み合わせで、今
回の出力値は(13)に低下する。続いて入力レベルが
〈0〉となれば、その入力レベル〈0〉と前回の出力値
(13)との組み合わせで、今回の出力値はさらに(1
2)に低下する。しかし、その後、再び入力レベルが
〈3〉など、〈0〉以外の値になれば、この入力レベル
〈3〉と前回の出力値(12)との組み合わせで、今回
の出力値は直ちに(15)にまで上昇する。
(15)に達した後に、入力レベルが〈0〉となって
も、その後の入力レベルの上昇によって、出力値は速や
かに最高値である(15)にまで達する。したがって、
航路ブイや鳥などのように、航路ブイの動揺や鳥の飛翔
などによって、スキャン毎に毎回入力レベルが高くなる
とは限らないものの、電磁波の反射強度が高い物標の場
合には、その物標の画像は画面上から消去されず、入力
レベルの変動に応じて、輝度または色が変化する。但
し、その輝度や色は、今回の入力レベルの値に対応して
いない。また、輝度や色の変動周期も入力レベルの変動
周期とは対応していない。これらは、図3に示したテー
ブルの内容に基づいた、出力値およびその変動に従う。
〈0〉となれば、出力値は例えば(10)→(9)→
(8)→(7)→(6)→(5)と、順に低下し、その
次に(0)となる。このように、入力レベルが或る値か
ら〈0〉となっても、出力値は直ちに0にならず、一旦
入力された入力レベルに応じた時間だけ持続するので、
比較的長時間周期で動揺するような物標であっても、見
落とすことがない。
1の値にすれば、その分、出力値が漸次低下する回数を
引き延ばすことができる。
記テーブルの内容に応じた、表示の輝度や色の変動パタ
ーンがほぼ定まるため、表示内容からその物標が船であ
るか航路ブイや鳥等であるかといった、物標の種別の識
別が容易となる。
反射による入力レベルの変動と、それに応じた出力値の
変動の例を示している。(D)の例では、まず入力レベ
ルが〈0〉から〈1〉に変化した時、この入力レベル
〈1〉と前回の出力値(0)との組み合わせで、今回の
出力値は(3)となり、次に入力レベルが〈2〉となれ
ば、この入力レベル〈2〉と前回の出力値(3)との組
み合わせで、今回の出力値は(4)となる。次に入力レ
ベルが〈0〉となれば、この入力レベル〈0〉と前回の
出力値(4)との組み合わせで、今回の出力値は(3)
となる。
高い場合の例であるが、結果的に(D)の場合と同様
に、出力値は(0)→(0)→(3)→(4)→(3)
→(4)→(3)→…と変化する。このように、いずれ
の場合も、入力レベルが断続的に小さくなれば、出力値
は(3)または(4)の繰り返しとなって、最高値であ
る(15)にまで達しない。このことから、航路ブイや
鳥などによる出力値の変動パターンとは異なったパター
ンで、表示の輝度や色が変動し、その変動から、その物
標が雨雪反射または海面反射であることを容易に読み取
ることが可能となる。
高く且つ安定している場合の例について示している。入
力レベルが〈0〉から〈12〉に変化すれば、その時の
入力レベル〈12〉と前回の出力値(0)との組み合わ
せで、今回の出力値は(3)となる。その後、入力レベ
ルとして〈10〉以上の大きな値が連続すれば、出力値
は(3)→(4)→(15)の経路で、一旦最高値に達
し、その後まだ入力レベルが高くて安定していれば、出
力値は(14)で安定化する。この出力値(14)は図
4の(C)および(D)に示したいずれの例でも出現し
ない値である。この出力値(14)を、最高値である
(15)よりあえて異なった値とすることにより、ま
た、そのことで表示の輝度または色を変えることによ
り、反射強度が高く且つ安定している物標であること
を、表示の輝度や色から容易に識別できるようになる。
(0)〜(15)の値に応じて、その値が大きなほど輝
度を高めるように設定する。またカラー表示の場合に
は、出力値が(0)〜(14)の範囲で、値が大きくな
るにつれて、例えば緑→黄→赤の順に複数段階で変化す
る色とし、且つ出力値が(15)の時には、他の色と区
別できる例えば白色などで表示する。その結果、船や陸
などの安定した物標は高輝度や赤色の画像として表示さ
れ、鳥や航路ブイなどは、輝度差による点滅の画像とし
て、または白と赤、白と黄色に変色する画像として表示
される。さらに、雨雪反射や海面反射は、低輝度の点滅
画像として、または緑と黄色に変色する画像として表示
される。これらの表示内容から物標の種別を容易に読み
とれるようになる。
7がテーブル8を参照して、今回の出力値を求めるよう
にしたが、入力レベルと前回の出力値とを基にして、今
回の出力値を求めるために、所定の演算式を用いてもよ
い。その例を次に示す。
y(n−1)、今回の出力値をy(n)とする。
(n−1)が15の時、今回の出力値y(n)を13に
する、という意味である。同様に、入力レベルxが0
で、前回の出力値y(n−1)が1〜4または6〜14
の時、今回の出力値y(n)をy(n−1)−1の演算
によって求める、という意味である。このように条件判
定と式によって出力値を演算するようにしてもよい。
構成を、図5を参照して説明する。図5の(A)、
(B)はいずれも、1次メモリ4から表示器11までの
部分の構成について示している。1次メモリ4以前の構
成は、図1に示したものと同様である。図5の(A)に
示す例では、前回の出力値と、入力レベルとの比較を行
うのではなく、前々回の出力値と入力レベルとの比較を
行うようにしたものである。すなわち、3次メモリ12
は、2次メモリ9に書き込まれた1スキャン分の出力値
のデータを一旦保持するために設けていて、2次メモリ
9に前回の出力値が、3次メモリ12に前々回の出力値
が、それぞれ書き込まれる。信号比較回路7は、3次メ
モリ12に書き込まれた前々回の出力値と1次メモリ4
から読み出した入力レベルとを基に、テーブル8を参照
して出力値を求める。表示制御回路10は、2次メモリ
9の内容を読み出して表示器11に表示信号を与える。
時間差を設けることによって、反射信号強度が比較的長
時間周期で変動するような物標からの反射信号に感応し
て表示の輝度または色を変動させることができる。
ル、前回の入力レベル、および前回の出力値を基に、今
回の出力値を求めるようにしたものである。すなわち、
1次メモリ4には今回の入力レベルが、2次メモリ9に
は前回の入力レベルがそれぞれ保持され、3次メモリ1
2には、前回の出力値が書き込まれる。そして、信号比
較回路7は、1次メモリの今回の入力レベルと、2次メ
モリ9の前回の入力レベル、および3次メモリ12の前
回の出力値とを基に、テーブル8を参照して今回の出力
値を求めて、それを3次メモリ12に書き込む。したが
ってテーブル8は前々回の入力レベル、前回の入力レベ
ル、および前回の出力値を入力変数として今回の出力値
を求める3次元マトリクスのテーブルとなる。
力値だけでなく、さらに前々回の入力レベルをも考慮す
ることによって、入力レベルの時間的変動要素も考慮し
た出力値への変換が可能となる。
射信号強度が変動する物標からの反射信号に感応して、
表示の輝度または色を変動させるようにできる。
例を図6を参照して説明する。図6は魚群探知機全体の
構成を示すブロック図である。ここで21は船底から海
底方向へ向く超音波パルスの送受波器である。送信回路
33はタイミング制御回路25からのトリガに応じて切
替回路32を介して超音波パルス信号を送受波器21へ
与える。これにより、海底方向へ超音波パルスを送波す
る。受信回路22は、その直後、海底または魚群などか
らの反射波を受信する。ADコンバータ23は、その受
信信号を所定ビット数のディジタルデータに変換し、1
次メモリ24へ、タイミング制御回路25から与えられ
る距離方向(時間方向)の位置に相当するアドレスに書
き込む。この1次メモリには1スイープ分(1回の送受
信)によるデータを保持する。
力値を記憶していて、信号比較回路27は、1次メモリ
24に書き込まれた今回の入力レベルと、2次メモリ2
9に書き込まれている前回の出力値とを基にテーブル2
8を参照して、今回の出力値を求める。
の1回転(1スキャン)毎に、同じ方位のスイープの同
じ距離、すなわち同じ位置の点について、入力レベルと
前回の出力値とを基にして今回の出力値を求めるように
したが、この魚群探知機では、或るスイープにおける探
知データと、それに時間的に隣接する次のスイープにお
ける探知データとについて、等距離位置における2点を
ほぼ同一箇所の点とみなして、入力レベルと前回の出力
値とを基に、今回の出力値を求めるようにしている。も
ちろん、船が停止していれば、時間的に隣接する上記2
つのスイープにおける等距離位置のデータは、実際にも
同じ位置の入力レベルである。
に、スキャニングソナーについても同様に適用すること
ができる。スキャニングソナーは、自船を中心として所
定の俯角について全周囲方向または所定の角度範囲につ
いて、水中の探知を行うものであるので、このスキャニ
ングソナーをブロック図で表せば、図1に示したブロッ
ク図上で、アンテナ1部分を、複数の超音波振動子を配
列した超音波振動子アレイ、それを位相制御すると共に
駆動する送信駆動回路、および位相制御によって受信信
号を合成する受信信号合成回路に置き換えたものと同じ
となる。その場合に、1次メモリ4には1スキャン分の
入力レベルに応じたデータが書き込まれ、2次メモリ9
には1スキャン分の出力値が書き込まれる。
ナーによれば、入力レベルが強く表れても、その信号が
持続しない大型魚や魚群などの物標が、入力レベルが強
くて安定している海底などの物標とは異なった輝度や色
を含む、輝度や色の変動する画像として表示されるの
で、それら物標の種別の識別が容易となる。
から、その物標が反射強度の高い、安定した物標である
か、動揺や移動によって比較的短時間周期で受信信号強
度が変動する物標であるかといった、物標の種別の識別
が容易となる。
安定しない物標であっても、一旦強い受信信号強度が得
られれば、受信信号強度が低いまま変動する、その他の
物標とは異なった輝度または色の変動として表示される
ため、その表示内容から物標の種別の識別が容易とな
る。
が、過去の出力値と新たな受信信号強度の値とを含む入
力値に基づいて新たな出力値を決定する際、テーブルを
参照して決定するようにしたため、過去の出力値と新た
な受信信号強度とに基づいて新たな出力値を決定するた
めの多くの規則が盛り込め、受信信号強度の変化に対す
る表示の輝度や色の変化の対応関係を多様化することが
できる。また、新たな出力値の決定を高速化することが
できる。
を、受信信号強度と過去の出力値とを入力変数とし、新
たな出力値を出力変数とする式の演算によって行うこと
によって、上記テーブルを構成するためのメモリ容量を
削減し、且つ同様の機能を持たせることができる。
ブロック図
示す図
ベルの変化に対する出力値の変化の例を示す図
部の構成を示すブロック図
ブロック図
Claims (6)
- 【請求項1】 探知方向に伝搬波を周期的に送信し、物
標からの反射波を受信する送受信手段と、前記送受信の
繰り返しに伴う、前記探知方向の同一箇所またはその近
傍の、受信信号強度の変動の小さな点と、大きな点と
で、表示の輝度または色を異ならせる、信号処理手段を
備えた探知装置。 - 【請求項2】 探知方向に伝搬波を周期的に送信し、物
標からの反射波を受信する送受信手段と、前記送受信の
繰り返しに伴う、前記探知方向の同一箇所またはその近
傍の、受信信号強度の変動に応じた表示の輝度または色
の変動を、前記受信信号強度が一旦所定値を超えた場合
と、そうでない場合とで異ならせる、信号処理手段を備
えた探知装置。 - 【請求項3】 前記信号処理手段は、過去の表示の輝度
または色に相当する出力値と新たな受信信号強度の値と
を含む入力値に基づいて新たな表示の輝度または色に相
当する出力値を決定するものであり、前記受信信号強度
と前記過去の出力値とを見出しとし、前記新たな出力値
を内容とするテーブルの参照によって、前記決定を行う
請求項1または2に記載の探知装置。 - 【請求項4】 前記信号処理手段は、過去の表示の輝度
または色に相当する出力値と新たな受信信号強度の値と
を含む入力値に基づいて新たな表示の輝度または色に相
当する出力値を決定するものであり、前記受信信号強度
と前記過去の出力値とを入力変数とし、前記新たな出力
値を出力変数とする式の演算によって、前記決定を行う
請求項1または2に記載の探知装置。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の探知装
置における伝搬波が電磁波であるレーダ装置。 - 【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載の探知装
置における伝搬波が超音波である超音波探知装置。
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