JPS60157062A - エコーレーダのための識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エコーレーダにおいて、地上からの反射波、
雨からの反射波、動く目標からの反射波等を、それらの
性質に応じて識別する装置に関する。より詳細に言えば
、雨からの反射波が、地上からの反射波より分離されて
、地上からの反射波は削除されるべきである固定気象レ
ーダに関する。

雨から反射波又は厚い雲からの反射波を、固定物反射波
又は目標からの反射波より分離するには、（１）円偏光
技術、（２）位相を測定すル”　Ｍ　Ｔ　Ｉ　”　（Ｍ
ＯＶ　ＩＮＧＴＡＲＧＢＴ　ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ）方式
、（３）雲又は雨からの反射波の長さ又は均一性に関す
る仮説を利用して行われてきたことは周知である。

以上の３つの技術のうち最初のもののみが有効であり、
二番目のものは結果が多様で正確さに欠ける。三番目の
ものは使用者に決して充分な満足を与えるものではなか
った。

アメリカ特許第４１３９８４７号及び第４３１８１００
号によると、不安定な現象として処理されていたエコー
レーダの変動要因を規定するパラメーター、即ち振幅の
分布及び自己相関関数が反射波の性質に応じた様々な値
をとること、より詳細には、固定物反射波の強さの変化
は、雨からの反射波の強さの変化より平均して小さく、
変化の速度も遅いという事実に基づく別の原理が知られ
ている。

本発明は上記のアメリカ特許の装置より性能の良いエコ
ーレーダの識別装置を提供せんとするものである。

インパルス型の気象レーダのビデオ信号にふいて、雨か
らの反射波を地上からの反射波から分離するエコーレー
ダのための本発明による識別装置は、新たにレーダから
発射された一定のインパルスに対応する入射ビデオ信号
の振幅を、レーダから前に発射されたインパルスに対応
する記憶されたビデオ信号の振幅から取り除くためのゆ
らぎ計算装置を備えている。かかる処理により得られた
信号には雨からの反射波だけが表われ、地上からの反射
波は消去されている。この装置は更に、ゆらぎ計算装置
が単独であるいは積分装置と共に使用されるに従い、ゆ
らぎ計算装置あるいは積分装置から出て得られたリニア
信号を対数信号に変えるための補正用の変換装置と、ゆ
らぎ計算装置が単独であるいは積分装置と共に使用され
るに従い、ゆらぎ計算装置及び変換装置、あるいはゆら
ぎ計算装置、積分装置及び変換装置による処理時間と等
しい時間だけ遅れたエコーレーダの識別装置の入力ビデ
オ信号を上記の如くして得られた信号に加える加算装置
とを具備している。その加算装置から得られる信号は、
この結果、雨からの反射波を表わすことになる。

従って、本装置は雨からの反射波の分散量を評価する。

分散量と平均値との比、あるいは分散量と二乗平均値と
の比は、エコー型の装置では不変なので、雨量の測定は
有効である。

本発明の特徴並びに利点は例示の目的で添付した図面を
参照しつつ与えられる以下の実施例の記載から明らかと
なろう。

これらの様々な図の中で、同一の参照番号は同一の装置
を表している。

第１図に示した識別装置は、新たにレーダから発射され
た一定のインパルスに対応する入射ビデオ信号ｖ（ｔ）
の振幅Ｂを、レーダから前に発射されたインパルスに対
応する記憶されたビデオ信号の振幅Δから取り除くため
のゆらぎ計算装置１を備えている。これらのゆらぎ計算
装置は一方では入射ビデオ信号を、他方では遅延装置に
よって遅れたビデオ信号ｖ（ｔ）を受ける減算装置２を
具備する。遅延装置２によりもたらされる遅れτ１は、
インパルスの繰り返し周期Ｔ又はその倍数に等しいこと
も可能であり寿る。気象レーダの送信アンテナの回転速
度は大変遅い（約２°／秒）ので、振幅Δ及びＢが送信
アンテナの同一方向に関係すると考えられる。それどこ
ろか、送信アンテナの所定の方向における振幅ΔとＢと
は、この方向に位置する同一の単位点について関係する
。（２つの単位点間のレーダによる距離識別能力はイン
パルスの持続時開τに一致する。） ゆらぎ計算装置から得られる振幅差Ａ−Ｂは、ビデオ信
号のゆらぎの部分を表わし、更に、ビデオ信号のゆらぎ
が同じ単位点に関して処理される連続エコー間の時間に
対して早ければ早いほどそれだけ尚一層大きくなる。

固定物反射波からの強さの変化は、雨からの反射波の強
さの変化より、平均して弱く、その変化速度も遅いので
、地上からの反射波は振幅差Ａ−Ｂの中にはほとんど現
われなくなる。そのため、雨からの反射波を地上からの
反射波と識別するのには、単にこの信号の相違を観察す
ることや、この信号を後でより複雑に処理することで、
達成することができる。

ゆらぎ計算装置１には、信号の差Ａ−Ｂの時間τ２の平
均を計算することが可能な積分装置４を付加することが
できる。

積分時間τ２から信号のゆらぎの有効な振幅を評価する
ことができる。そして、その評価は、積分時間τ２が大
きければ大きい程精度が高くなる。

それ故、時Ｍｒ２は、この条件と、単位点に対してのア
ンテナからのビームの最大通過時間とを調和するように
決められる。

差Ａ−Ｂの係数を計算するための装置５は、ゆらぎ計算
装置１の装置の出力に置かれる。

第３図に示した一実施態様は、リニアビデオ増幅器を有
するアナログ処理回路を含んでいる。

ゆらぎ計算装置の一部をなす遅延装置は、特に遅延線に
適した電荷転送レジスタ１０により構成される。この電
荷転送レジスタ１０の単位セルの数は少なくとも、継続
時間τ１内に納まる単位点の数と同じだげある。単位点
の周波数は１／τなので、電荷転送レジスタ１０には２
／τに等しい角周波数のタロツク信号Ｈが人力される。

クロック信号Ｈは、距離０を規定するレーダの同期信号
ＳＹにより指令されるオシレーター１１により供給され
る。

積分装置４は、例えば巡回型デジタルフィルタを使って
行われる。巡回型デジタルフィルタには、一方ではゆら
ぎ計算装置の出力信号と、他方では係数１／ｎ１を乗算
する乗算器１３からの信号を受け取る第一加算器１２が
含まれる。乗算器１３は遅延線１４の出力に接続された
人力を持っている。その遅延線１４は電荷転送レジスタ
であることが好ましい。遅延線１４は加算器１５の出力
に接続されている。

加算器１５は、一方では遅延線１６の出力の信号を受け
取る。その遅延線１６は電荷転送レジスタであることが
好ましい。遅延線１６は加算器１２の出力に接続されて
いる。また、他方では、加算器１５は係数１／ｎ２を乗
算する乗算器１７の出力信号を受け取る。その乗算器１
７は遅延線１４の出力に接続されている。遅延線１４及
び１６を構成する電荷転送レジスタは、電荷転送レジス
タ１０と同様にクロック信号Ｈを受け取り、そして、そ
れらの単位セルの数は同じ条件に対応する。

同じ原理を、リニアビデオ増幅段列に適応される≠ジタ
ル処理によって行うことが可能である。

この方法は第４図と関連して次に述べる。

その場合、ビデオ信号ｖ（ｔ）は、アナログ／デジタル
変換器２０により符号化される。アナログ／デジタル変
換器のサンプリング頻度は少なくとも２／τに等しい。

アナログ／デジタル変換器２０から出力される連続バイ
ナリ−ワードはサンプリング時の振幅を表わし、論理回
路列あるいはマイクロプログラム装置により続いて処理
される。その処理のフローチャートを以下に示す。

−アナログ／デジタル変換器２０の使用により、時間ｔ
で予じめサンプリングしたビデオ信号ｖ（ｔ）の符号化
、 一アクティブメモリ２１の成るアドレス八にある、時間
（を−τ１）に予じめサンプルされて符号化され記憶さ
れているビデオ信号の読み取り。

−アクティブメモリ２１の同じアドレスＡに、時間ｔに
サンプリングされ符号化された信号の書き込み。（メモ
リ２１のアドレスは、コンピュータによりオシレーター
２３からの上記クロック信号Ｈによって逐次増分され、
レーダの同期の信号ＳＹにより再びＯの値に戻される。

） 一算術演算及び論理回路２４の使用により、時間を及び
（ｔ−τ２）にサンプリングされ符号化された振幅の差
の絶対値の計算。これらの振幅は一時記憶装置２３°　
及び２４゛　により一時記憶される。

一時間τ２にわたるその差の平均計算アルゴリスムへの
導入。この計算は、加算器２５を使用して例えば実行さ
れる。その加算器２５には、コンピュータ２２によりア
ドレスを決められ、加算器２５により供給される結果が
内部に書き込まれているアクティブメモリ２６が結合さ
れている。そして、加算器２５は一方では算術演算及び
論理回路２４から供給されるデータを受け取り、他方で
は減算器２７から供給されるデータを受け取る。その減
算器２７は一方では加算器２５の出力信号を受け取り、
他方では乗算器２７Ａによって係数１／αが乗算された
同一の信号を受け取る。

一剰算器２７゛　を使用し、メモリ２６の出力から得ら
れた値に係数１／αを乗算して、前記の単位点について
の平均数値の獲得。

−デジタル／アナログ変換器２８の使用により、この値
をデジタル値からアナログ値への変換。

なお、メモリ２１及び２６の容量は第３図の電荷転送レ
ジスタのために先に述べたものと同じ条件に従うものと
する。

固定物反射波と雨からの反射波との重畳があると、この
装置による雨からの反射波の評価に誤差が生じる。この
誤差は、第２図に表われた変動曲線となり面倒なものに
なることがある。

本発明による装置では、以下に記述するように本発明の
目的の容易な達成以外に、この誤差を容易に補い、こう
したクラッタ−（Ｃ１ｕｔｔｅｒ）の水準を正確に見積
することが可能である。

第５図は、本発明による好ましいデジタル式の実施例を
示したものであり、相対分散量の見積を行うため、対数
ビデオ増幅段列に結合されている。

まず、リニアビデオ増幅段列に対応する先の実施例に関
して改良が行われる。

対数ビデオ段列の場合、識別装置の人力信号は、リニア
ビデオ信号ｖ（ｔ）から人力対数増幅装置３０により得
られるＫｌｏｇｖ（ｔ）の式で表わされる。

反射波は、その平均値ｍと、その標準偏差σで定義され
るので、入力対数増幅装置３０の入力では、平均値ｍ　
Ｐ　％標準偏差σＰの雨からの反射波に重畳される平均
値ｍｐ、標準偏差σＦの固定物反射波が想定される。

人力対数増幅装置の入力で得られる平均値と分散量はそ
れぞれ以下の如くである。

ｍ＋＝ｍｐ＋ｍｐ σ１′−σＰ′＋σＰ′・α、′ 入力対数増幅装置の出力において、信号の平均値の付近
で対数関数を伝達関数に対応させて得られる平均値と分
散量は以下の如くである。

ｍｚ＝ＫＩｏｇ（ｍｐ＋ｍｐ） （以上の式のに＝に／’２．３を表わす）リニアビデオ
増幅器と関係して上述したものと同一の識別装置３１の
出力では平均値と分散量は以下のように表わされる。た
だし固定物反射波の残留項は考えに入れないものとする
。

３−０ もし上記装置３１の後に補正項Ｋｌｏｇα、によって補
償される入力対数増幅装置３０と同一の対数増幅装置３
２を接続するなら、その時は平均値と分散量は以下の式
で表わされる。

Ｋｌｏｇｃｒ３−　Ｋｌｏｇｃｘｐ または Ｋｌｏｇ、ｆ７ｊ：″十Ｋ］ｏｇｋ＋ＫＩｏｇσｐ−Ｋ
ｌｏｇ（ｍｐ＋ｍｐ）実際、第５図で示したように、デ
ジタル処理を行なう増幅器３２が、装置２７と２８の間
に挿入される。

この場合、増幅器３２は、対数演算機能、α、による補
償、定数の補正を同時に行なうため、プログラム化され
たメモリを利用して既知の方法により行なわれる。その
時は上記増幅器の伝達曲線は、第６図に示した如くにな
る。第６図では横座標に入力値σ３．縦座標にＶｓをと
る。破線で示した曲線は、補償されていない４０ｄＢ　
／　Ｖｏｌｔの傾きをもつ対数増幅装置によるものであ
り、実線で示した曲線は、上述したようなＫ　ｌｏｇα
、の項で補償された増幅器３２によるものである。実線
で示した曲線上の縦座標の位置は、雨からだけの反射波
（固定物反射波がない）に対応する。

上記式においては、ＫｌｏｇＪ丁十Ｋ　ｌｏｇ　ｋの値
は不変値をとり、値Ｋ　ｌｏｇσ２は、識別装置の出力
で得られることが望まれる有効な信号に対応している雨
からの反射波を特徴づける。（事実、平均値ｍＰと標準
偏差σ、の関係は実際に、雲の厚みいかんにかかわらず
、雨からの反射波に対して一定である）しかもｋ　ｌｏ
ｇ（ｍｐ　十ｍＰ　）の値は人力対数増幅装置３０の出
力で得られる平均値ｍ２に対応している。

対数ビデオ振幅段列に接続されたエコーレーダの識別装
置は、リニアビデオ増幅段列及び対数増幅装置３２並び
に増幅装置（より詳細には装置２８）の後に加算器３３
を接続したエコーレーダ識別装置３１から実現すること
ができる。加算器３３は対数増幅装置３２の出力より得
られる値に、入力対数増幅装置３０の出力で得られ遅延
線３４で遅延された信号を加算する。（識別装置は、信
号の平均値しか残さない処理装置が後に接続されている
ことが既にわかっているので、この信号は平均値に相当
するとみなすことが可能である）。遅延線３４は、リニ
アビデオ増幅段列及び対数増幅装置３２に接続されたエ
コーレーダの識別装置３１として形成される装置全体の
処理時間に等しい時間だけ人力信号を遅延する。

この問題の解決法は、より少ない費用で実用的一実施例
を実現するものであり、他の形態の実施も当然可能であ
る。

本発明による他の応用も考えられているが、特に、海か
らの反射波や移動体反射波に適用される。

当然全ビデオ振幅段列がリニア（アナログであろうがデ
ジタルであろうカリであるなら、ゆらぎ計算装置の出力
と積分装置の出力に、（固定物反射波及び雨からの反射
波との重畳を補償するために）これらの装置があるなし
に応じて増幅器３２により行われるのと同一の補正を行
う補償装置を具備している。この補正は第６図から簡単
に推論することができるし、この補償装置は上記の記述
を読む技術者には明白なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の原理図である。 第２図は固定反射波と雨からの反射波との重畳に基づく
補正項により影響される伝達曲線である。 第３図は線形ビデオ増幅段列及び信号のアナログ処理装
置を具備した本発明による分散量評価装置の第一の実施
態様である。 第４図は線形ビデオ増幅段列及び信号のデジタル処理装
置を具備した本発明による分散量評価装置の第二の実施
態様である。 第５図は線形ビデオ増幅段列及び信号のデジタル処理装
置を具備した本発明による好ましい一実施態様である。 第６図は第５図の回路の伝達特性を表わすグラフである
。 （主な参照番号） ■・・ゆらぎ計算装置、　２・・減算器、３・・遅延装
置、　４・・積分装置、 ５・・係数計算装置、 １０・・電荷転送レジスタ、１１・・オシレータ、１２
・・加算器、　１３・・乗算器、 １４・・遅延線、　１５・・加算器、 １６・・遅延線、　１７・・乗算器、 ２０・・アナログ／デジタル変換器、 ２１・・アクティブメモリ、２２　・・コンピュータ、
２３・・オシレータ、 ２３’　、２４′・・一時記憶装置、 ２４・・算術演算及び論理回路、 ２５・・加算器、　２６・・アクティブメモリ、２７・
・減算器、　２７Ａ・・係数乗算器、２７′・・係数乗
算器、 ２８・・デジタル／アナログ変換器、 ３０・・対数増幅段列、 ３１・・エコーレーダのだめの識別装置、３２・・対数
増幅装置、　３３・・加算器、３４・・遅延線 特許出ｉｆｆ　人）ムソンーセーエスエフ代理人　弁理
士　新居正彦 手続補正書（自発） 昭和６０年１月２５日 ２、発明の名称　エコーレーダのための識別装置３、補
正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　フランス国　７５００８パリ プルバール　オスマン１７３ 名　称　トムソンーセーエスエフ ４、代理人 ６、補正の対象　図面 ７、補正の内容　別紙の通り正式図面を提出する。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）インパルス型の気象レーダのビデオ信号において
   、雨からの反射波を地上からの反射波から分離するエコ
   ーレーダのための識別装置であり、新たにレーダから発
   射された一定のインパルスに対応する入射ビデオ信号の
   振幅を、レーダから前に発射されたインパルスに対応す
   る記憶されたビデオ信号の振幅から取り除くためのゆら
   ぎ計算装置（１）と、ゆらぎ計算装置の出力から得られ
   た信号のための係数計算装置（５）とを備える識別装置
   において、 ゆらぎ計算装置の出力に設けられ、固定物反射波と雨か
   らの反射波との重畳に基づ（補正項により影響される伝
   達曲線を補償する装置と、該補償装置に接続されて、前
   記ゆらぎ計算装置と該補償装置による処理時間と等しい
   時間だけ遅れたエコーレーダの識別装置の人力ビデオ信
   号を、上記の如くして得られた信号に加える加算装置（
   ３３）と を具備していることを特徴とするエコーレーダのための
   識別装置。
2. （２）ゆらぎ計算装置が、電荷転送レジスフαＱによる
   遅延線を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。
3. （３）対数増幅段列（３０）の後にゆらぎ計算装置が、
   前記補償装置の一部をなす対数増幅装置（３２）を備え
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ２項に記載の装置。
4. （４）インパルス型の気象レーダのビデオ信号において
   雨からの反射波を地上からの反射波から分離するエコー
   レーダのための識別装置であり、新たにレーダから発射
   された一定のインパルスに対応する入射ビデオ信号の振
   幅を、レーダから前に発射されたインパルスに対応する
   記憶されたビデオ信号から取り除くためのゆらぎ計算装
   置（１）と、レーダから発射された様々なインパルスに
   ついてゆらぎ計算装置の出力から得られた様々な結果の
   平均値を計算するための積分装置（４）と、ゆらぎ計算
   装置の出力から得られた信号の係数を計算する装置（５
   ）とを含む識別装置において、 積分装置の出力に設けられ、固定反射波と雨からの反射
   波との重畳に基づく補正項により影響される伝達曲線を
   補償する装置と、 該補償装置に接続されて、前記ゆらぎ計算装置と前記積
   分装置と前記計算装置による処理時間と等しい時間だけ
   遅れたエコーレーダの識別装置の人力ビデオ信号を、上
   記の如くして得られた信号に加える加算装置（３３）と を具備し、該加算装置の出力から得られた信号が雨から
   の反射波を表わすことを特徴とするエコーレーダのため
   の識別装置。
5. （５）ゆらぎ計算装置が遅延線σＱを備えており、前記
   積分装置は、第一加算器（１２）と、該第−加算器（１
   ２）の出力が第一遅延線（１６）を介して接続された第
   二加算器（１５）とを有し、第二加算４器の出力が第二
   遅延線（１４）に接続され、第二遅延線の出力が装置の
   出力（Ｓ（ｔ））となり且つ第一乗算器（１／ｎ１）及
   び第２乗算器（１／ｎ２）に接続され、それら第一乗算
   器と第二乗算器の出力がそれぞれ第・−１第二加算器に
   接続されて構成されるアクティブデジタル・フィルタを
   利用していることを特徴とする特許請求の範囲第４項に
   記載の装置。
6. （６）遅延線が電荷転送レジスタで構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の装置。
7. （７）ゆらぎ計算装置は、アナログ／デジタル変換器（
   ２０）を更に備え、該アナログ／デジタル変換器（２０
   ）は、第１アクテイブメモＩＪ　（２１）および２つの
   一時記憶装置（２３’　、２４’　）に接続され、これ
   らの２つの一時記憶装置は算術演算及び論理回路（２４
   ）に接続され、該算術演算及び論理回路（２４）は加算
   回路（２５）に接続され、該加算回路（２５）の出力は
   第１アクテイブメモＩＪ（２６）に接続されると共に減
   算装置（２７）に直接及び係数乗算装置（２７Δ）を介
   して接続され、前記第２アクテイブメモ！Ｊ　（２６＞
   の出力が係数乗算装置（２７”）を介して、デジタル／
   アナログ変換器（２８）に接続されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項に記載の装置。
8. （８）対数増幅段列（３０）の後にゆらぎ計算装置が積
   分装置の出力側に前記補償装置の一部をなす対数増幅装
   置（３２）を備えていることを特徴とする特許請求の範
   囲第６項に記載の装置。
9. （９）補償装置の一部をなす前記対数増幅装置がメモリ
   を使用することによって行われることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項に記載の装置。