JPH0630788U - 反響探知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 雑音レベルの信号を検出する。 【構成】 入力信号から雑音レベル以上の信号を取出
す、しきい値Ｌ₁ の比較器４５の他に、Ｌ₁ 以下のレベ
ルＬ₀ 以上を入力信号から取出す比較器３８が設けら
れ、比較器３８の出力は入力信号のクロック速度より速
いクロック（周期４０ｎＳ）で８ビットシフトレジスタ
３９に取込まれ、比較器３８の出力が低レベルになると
シフトレジスタ３９がインバータ４１の出力でリセット
される。比較器３８の出力が継続して３２０ｎＳ以上高
レベルになるとシフトレジスタ３９の出力から高レベル
が得られ、その出力に付加回路４３で３２０ｎＳのパル
スが付加され、雑音ではなく、信号として処理される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はレーダやソーナ、魚群探知機などのように電波パルスや超音波パル スなどの波動パルスを放射し、その反射波を受信してデジタル信号に変換してメ モリに記憶し、そのメモリを走査形表示器の走査と同期して読出し、その読出し た信号を走査形表示器に画像として表示する反響探知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えばレーダにおいて図４に示すように送信器１１からの送信パルスによって アンテナ１２からその指向方向にパルス電波が放射され、その反射波はアンテナ １２で受信され、更に受信器１３で増幅検波される。受信器１３の出力はＡＤ変 換器１４により一定周期でサンプリングされ、詳しくは探知レンジに応じたサン プリング周期でサンプリングされ、各サンプル値は１ビット、又は複数の一定ビ ット数のデジタル信号に変換され、その変換されたデジタル信号はバッファメモ リ１５に順次記憶される。バッファメモリ１５に記憶された探知信号、つまり受 信信号は、走査形表示器１６の例えばブランキング区間において読出されて主メ モリ１７に転送される。主メモリ１７は走査形表示器１６の表示面における各位 置と対応した画素を記憶することができ、その走査形表示器１６の走査と同期し て主メモリ１７が読出され、その読出された出力は例えばカラー変換器１８にお いてカラー信号に変換されてカラー表示器１６にデジタル信号の値に応じた色を 表示する表示信号として供給される。

【０００３】 走査形表示器１６におけるその表示面に対する走査は、同心円状に走査するい わゆるスパイラル走査と水平垂直走査とが主に用いられており、その走査方式に 従って主メモリ１７に対する書込み、読出しが異なってくる。スパイラル走査に おいては例えば特願昭５７−２２４４６４号「レーダ探知装置」に示すようにし て主メモリ１７の書込み、読出し及び表示の走査が行われ、又水平垂直走査にお いては例えば実願昭５９−１３５３６１号「座標変換表示装置」に示すような手 法によって行われる。何れにしてもレーダの場合においてはアンテナ１２の指向 方向がモータ１９によって回転され、その一定角度ごとに角度パルス発生器２１ から角度パルスが発生され、これが書込みアドレス発生器２２に供給され、バッ ファメモリ１５から主メモリ１７へのデータ転送における書込みアドレスが書込 みアドレス発生器２２からセレクタ２３を通じて主メモリ１７に与えられる。ま た読出しアドレス発生器２４が設けられ、その読出しアドレス発生器２４より走 査信号が作られて走査形表示器１６に対するスパイラル走査あるいは水平垂直走 査が行われ、これと共に読出しアドレス発生器２４からのアドレスがセレクタ２ ３を通じて主メモリ１７へ供給され、主メモリ１７が走査形表示器１６の走査と 同期して読出される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

この種の反響探知装置においてその受信信号中の雑音と信号パルスとを区別す るため、従来においては図５Ａに示すように受信信号中のレベルＬ₁ 以上を信号 パルス、Ｌ₁ 以下を雑音として、そのレベルＬ₁ 以上のものを取出して主メモリ １７に記憶している。このため雑音でも図５Ａの３１として示すようにレベルＬ ₁ を越えるものは信号パルスとして取出され、また信号パルスでもレベルＬ₁ 以 下のもの３２は雑音として除去されてしまう。このため遠方からの反射信号はレ ベルが低く、雑音として除去されて表示されない。

【０００５】 雑音３１は狭いパルスであり、これを直接表示する場合においては表示画面上 に微小な点として現われ、ほとんど目につかない程度である。しかし受信信号を メモリに取込んだ後、表示器へ供給する場合においては前記狭い雑音３１は表示 画面の１画素分として、即ち図５Ｂに示すように雑音３１はパルス幅が拡大され た信号３１′として表示され、この雑音成分が目立ったものとなる。特に表示器 １６として走査線数が限られたものを用いると、狭い雑音が可成り拡大されてし まう。従って雑音成分が多いと表示画面上に拡大された多くの雑音が現われ、こ れに対して１画素のような小さな信号パルスを見落し易くなる。

【０００６】 特に探知レンジが長い場合においては例えば長さが５０ｍの反射物体も１画素 として表示され、ごく短かい雑音も１画素として表示され、このように雑音と信 号との区別が困難となり、またこのように探知距離が長いと遠方からの反射物体 の反射信号はレベルが小さくなっており、従って従来におけるしきい値レベルＬ ₁ を低く設定したいが、これを低くすると雑音が目立ち、しかも信号パルスの存 在は一般に広い画面上において小さなものとして表示され、見にくくなる。仮に その信号と雑音とのレベル差が比較的大きい信号について、例えば色を区別して 表示する場合においても反射レベルの大きい信号までも１画素程度の表示の場合 は読取りにくいものとなるおそれがあった。

【０００７】 この考案の目的は低いレベルの信号でも検出することができ、しかも雑音を除 去することができ、見易い表示が得られる反響探知装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この考案は受信信号中の各パルスの長さが所定値以上か否かが判定手段によっ て判定され、その所定値以上と判定されたもののみが信号取出し手段によって信 号パルスとして取出され、所定値以下のものは雑音として除去され、この信号取 出し手段によって取出された信号のみがデジタル信号としてメモリに記憶された 後、走査形表示器に表示信号として供給される。

【０００９】

【実施例】

図１はこの考案による反響探知装置の一例を示し、図４と対応する部分に同一 符号を付け、またこの考案の要部のみを示している。この考案においては判定手 段３４が設けられる。判定手段３４には受信器１３の出力が分岐供給され、判定 手段３４において受信信号中の各パルスのパルス幅が所定値以上か否かが判定さ れ、所定値以上と判定した時は、例えば高レベルが出され、これがゲート３５に 供給される。ＡＤ変換器１４の出力は必要に応じて遅延回路３６を通じてゲート ３５に供給される。遅延回路３６においては判定手段３４における判定に必要と する遅延に対応する分だけ遅延される。ゲート３５は従って、ＡＤ変換器１４の 出力中の判定手段３４によって所定値以上のパルス幅と判定された部分のみを通 過し、所定値以下のパルス幅は雑音として除去する。ゲート３５の出力はバッフ ァメモリ１５へ供給される。つまりゲート３５は信号取出し手段を構成している 。

【００１０】 この判定手段３４においては例えば図２Ａに示すように、従来の信号パルスと 雑音とを区別するためのしきい値レベルＬ₁ よりも低いしきい値Ｌ₀ を用い、そ の越えた部分を、図２Ｂに示すようにパルス波形として成形する。この各パルス の幅が所定値以上かどうかを判定し、所定値以上として判定された部分に対応す る信号パルスのみを出力し、従って図２においてはレベルの大きな信号３７は勿 論、図２Ｃに示すように取出されると共にレベルの低い信号３２も取出される。 一方雑音は一般にパルス幅が狭いためそのレベルがＬ₁ よりも大きい雑音３１も 信号パルスとされることなく、図２Ｃに示すように除去される。

【００１１】 図１においては遅延回路３６の遅延を、正しく、かつ容易に行うためＡＤ変換 器１４の出力、つまりデジタル信号に変換したものについて行い、その出力をゲ ート３５に供給した場合であって、デジタル信号に変換されたもののうち図２Ｃ に示すように所定値以上のパルス幅の信号パルス３７，３２と対応したデジタル 信号がバッファメモリ１５に供給され、その他の部分は除去されて０としてバッ ファメモリ１５へ供給される。

【００１２】 なおこのようにデジタルの遅延回路を用いる場合に限らず、アナログの遅延回 路を用いることによってＡＤ変換器１４の前段に遅延回路及びアナログのゲート 回路を挿入し、そのアナログのゲート回路を、所定のパルス幅以上と判定された ものを通過させ、これを通過した信号のみをＡＤ変換器１４によってデジタル信 号に変換するようにすることもできる。

【００１３】 判定手段３４の具体例を図３に示す。また図３においてはこの判定手段３４の 一部を利用してＡＤ変換器１４を構成した場合である。即ち受信器１３の出力は 判定手段３４における比較器３８に供給され、しきい値Ｌ₀ と比較され、Ｌ₀ よ り大きなレベル部分は高レベルとし、これより小さい部分は低レベルにされ、つ まり図２Ｂに示すような２値のデジタル信号に変換される。比較的３８の出力は シフトレジスタ３９のデータ端子Ｄに供給されると共にインバータ４１を通じて クリア端子ｃｌに供給される。シフトレジスタ３９のクロック端子ｃｋにはクロ ックが与えられており、このクロックは例えば弁別しようとするパルス幅に比べ てかなり小さな周期を持っており、例えば４０ナノ秒であり、信号パルスとして 検出するパルス幅の最低値を３２０ナノ秒とし、シフトレジスタ３９としては８ ビット目を出力するようにされる。

【００１４】 従って図２Ｂに示したパルスがシフトレジスタ３９に入力されるとその立上り からクロックパルスごとに高レベルがシフトレジスタ３９内にシフトして行き、 そのパルス幅が３２０ナノ秒より短かい場合はシフトレジスタ３９より高レベル が出力される前にインバータ４１の出力によって、つまりそのパルスの立下りで シフトレジスタ３９がクリアされてしまう。しかしこの例においてはシフトレジ スタ３９に対する入力パルスが３２０ナノ秒よりも長い場合においてはシフトレ ジスタ３９より出力が得られ、この出力は付加回路４３において２８０ナノ秒が 付加され、つまりシフトレジスタ３９によって短かくされた分だけ信号長が付加 され、その付加回路４３の出力が判定手段３４の出力としてゲート３５ａ，３５ ｂに供給され、また同時にエンコーダ４４にも供給される。

【００１５】 一方、受信器１３の出力は比較器４５，４６へも供給され、比較器４５，４６ はそれぞれ図２Ｃに示すように基準レベルＬ₁ ，Ｌ₂ と信号とが比較される。こ れら基準レベルＬ₁ ，Ｌ₂ より信号レベルが高い場合は比較器４５，４６よりそ れぞれ高レベルが出力され、低い場合は低レベルが出力される。比較器４５，４ ６の出力は遅延回路３６ａ，３６ｂを通じてゲート３５ａ，３５ｂに供給される 。遅延回路３６ａ，３６ｂは判定手段３４における遅延と対応した遅延を行うも のである。

【００１６】 ゲート３５ａ，３５ｂの出力はエンコーダ４４に供給される。エンコーダ４４ においては例えば判定手段３４の出力が高レベル、ゲート３５ａ，３５ｂの出力 がそれぞれ低レベルの場合は“０，１”を、ゲート３５ａのみの出力が高レベル の場合は“１，０”を、ゲート３５ａ，３５ｂの二つのみが高レベルの場合は“ １，１”をそれぞれ出力する。表示器１６においては例えば符号“０，１”は緑 色、“１，０”は黄色、“１，１”は赤色として表示させる。このエンコーダ４ ４の出力はバッファメモリ１５へ供給される。

【００１７】 この考案はレーダに適用する場合のみならず、ソーナや、魚群探知機、特に１ 探知信号を１本の表示線として表示し、その表示線を古い探知信号の順番に平行 に配列し、新しく探知信号が得られるごとに順次その表示線を配列方向に古い方 にずらし、記録紙による記録と同様な表示を行うものなどに適用することもでき る。更に主メモリとして走査形表示器１６の１画面分の情報を記憶するものを用 いる場合に限らず、例えば実願昭５９−１５５２２１号「反響探知装置」に示す ような装置にも適用できる。即ち簡単に述べるならば図６に示すように受信器１ ３の出力はＡＤ変換器１４によってデジタル信号に変換されてバッファメモリ１ ５に記憶され、このバッファメモリ１５は制御部６１の制御によって読出され、 その制御部６１の読出しと同期した信号、またアンテナ１２の指向方向を示す角 度パルス発生器２１からの信号などによって掃引信号発生器６２が駆動され、こ の掃引信号発生器６２によって走査形表示器１６がアンテナ１２の指向方向と対 応した角度方向に掃引され、またこの時メモリ１５より読出された出力はＤＡ変 換器６３によってアナログ信号に変換されて走査形表示器１６に表示信号として 供給される。このようにすると探知レンジと関係なく走査形表示器１６に対する 走査制御を行うことができ、そのための構成が簡単になる。このメモリ１５とし ては図４に示したような主メモリと異なって表示画面の走査線数に影響されるこ となく、１探知信号を比較的多くの画素数として記憶することができるが、この 場合においても本来ならば１ビットにならないような狭い雑音も１ビットとして 拡大表示されるおそれがあり、また１ビットの小さな信号を見落すおそれがあり 、この考案を適用することによってこれらの問題を解決することができる。

【００１８】 また上述においてはカラー表示器を用いたが、白黒表示器を用いる場合にもこ の考案を適用することができる。

【００１９】

【考案の効果】

以上述べたようにこの考案によれば探知信号中のパルス幅が所定値以上か否か によって信号パルスと雑音とを弁別して信号パルスのみを取出しており、従って 従来雑音レベル以下とされているような埋もれた信号も検出することができ、更 にメモリを用いるため雑音を確実に除去しないと雑音が拡大表示され、特に多数 の雑音が表示されると見にくいものとなるが、これを確実に除去することができ る。特に探知距離が長い場合において遠方からの反射物体の信号のレベルは低く なり、これと雑音とを区別することが従来においては困難であったが、この考案 によればこの区別を確実に行うことができ、表示面上の小さな信号も、雑音が除 去されて充分見易い表示となる。なお必要に応じて信号パルスとして検出するた めのパルス幅を変更することができるようにされる。例えば図３の例においては シフトレジスタ３９の出力が得られるシフト段を切替えることによって信号パル スと雑音との判定パルス幅の基準を変えることができる。また比較的３８に対す る基準レベルＬ₀ も変えるようにして各種状況に対応した設定をすることができ るようにすることが望ましい。そのような場合において、他のレベルＬ₁ ，Ｌ₂ も同様に変更したり、或は更に多くのレベルを判定して区別するように、つまり ＡＤ変換器の１サンプル当りの変換ビット数を多くすることもできる。

【提出日】平成５年９月１６日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この考案によれば受信信号は基準レベルＬ₀ の比較器３８と、基準レベルＬ₁ の比較器４５と、基準レベルＬ₂ の比較器４６とそれぞれ比較され、基準レベル より低いと低レベルが、高いと高レベルがそれぞれ出力される。こゝでＬ₀ ＜Ｌ ₁ ＜Ｌ₂ とされ、特にＬ₁ は従来における雑音と信号とを区別するレベルとされ る。比較器３８の出力はシフトレジスタ３９に読み込まれ、そのシフトレジスタ ３９は比較器３８のレベル出力でクリアされる。シフトレジスタ３９の出力は付 加回路４３へ供給され、シフトレジスタ３９の遅延分だけ信号が長くされる。比 較器４５，４６の出力はそれぞれ、シフトレジスタ３９及び付加回路４３におけ る遅延量だけ遅延回路３６ａ，３６ｂされてゲート３５ａ，３５ｂへ供給される 。ゲート３５ａ，３５ｂはそれぞれ付加回路４３の出力で開閉され、ゲート３５ ａ，３５ｂ、付加回路４３の出力がエンコーダ４４でデジタル信号にコード化さ れる。

【作用】 雑音と信号とを区別するレベルＬ₁ より低い基準レベルＬ₀ の比較器３８とシ フトレジスタ３９とにより、従来検出できなかった、雑音レベルに埋ずもれた大 きな信号が検出され、かつその信号が付加回路４３で大きさの補正がされる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】

【考案の効果】

以上述べたようにこの考案によれば雑音と信号とを区別する基準レベルＬ₁ よ りも低い基準レベルＬ₀ の比較器３８を設け、その出力をシフトレジスタ３９へ 供給することにより 探知信号中のパルス幅が所定値以上か否かによって信号パル スと雑音とを弁別して信号パルスのみを取出しており、従来雑音レベル以下とさ れているような埋もれた信号も検出することができ、更にメモリを用いるため雑 音を確実に除去しないと雑音が拡大表示され、特に多数の雑音が表示されると見 にくいものとなるが、これを確実に除去することができる。特に探知距離が長い 場合において遠方からの反射物体の信号のレベルは低くなり、これと雑音とを区 別することが従来においては困難であったが、この考案によればこの区別を確実 に行うことができ、表示面上の小さな信号も、雑音が除去されて充分見易い表示 となる。なお必要に応じて信号パルスとして検出するためのパルス幅を変更する ことができるようにされる。例えば図３の例においてはシフトレジスタ３９の出 力が得られるシフト段を切替えることによって信号パルスと雑音との判定パルス 幅の基準を変えることができる。また比較的３８に対する基準レベルＬ₀ も変え るようにして各種状況に対応した設定をすることができるようにすることが望ま しい。そのような場合において、他のレベルＬ₁ ，Ｌ₂ も同様に変更したり、或 は更に多くのレベルを判定して区別するように、つまりＡＤ変換器の１サンプル 当りの変換ビット数を多くすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による反響探知装置の要部の一例を示
すブロック図。

【図２】その動作の説明に供するためのタイムチャー
ト。

【図３】この考案の要部である判定手段３４及びこれを
利用したＡＤ変換器の一例を示すブロック図。

【図４】レーダの一般的構成を示すブロック図。

【図５】従来の信号パルスと雑音との区別を説明するた
めのタイムチャート。

【図６】従来の他の形式のレーダの概略構成を示すブロ
ック図。

【符号の説明】

１１ 送信器 １２ アンテナ １３ 受信器 １４ ＡＤ変換器 １５ バッファメモリ １６ 走査形表示器 １７ 主メモリ １８ カラー変換器 ３４ 判定手段 ３５ 信号取出し手段としてのゲート ３６ 遅延回路

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【手続補正書】

【提出日】平成５年９月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

フロントページの続き (72)考案者 服部 圭助 東京都世田谷区世田谷１−23−16 (72)考案者 古家 豊 山梨県北都留郡上野原町上野原2635

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 波動パルスを放射し、その反射波を受信
   し、その受信信号をＡＤ変換器でデジタル信号に変換
   し、そのデジタル信号をメモリに記憶し、そのメモリを
   走査形表示器の走査と同期して読出し、その読出された
   信号を上記走査形表示器へ表示信号として供給して画像
   として表示する反響探知装置において、 上記受信信号中の各パルスの長さが所定値以上か否かを
   判定する判定手段と、 その判定手段により所定値以上と判定されたパルスを信
   号パルスとして出力し、所定値以下のパルスを雑音とし
   て除去する信号取出し手段とを設けたことを特徴とする
   反響探知装置。