JPS61160077A - Device for measuring altitude of cloud base - Google Patents

Device for measuring altitude of cloud base

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Publication number
JPS61160077A
JPS61160077A JP60292376A JP29237685A JPS61160077A JP S61160077 A JPS61160077 A JP S61160077A JP 60292376 A JP60292376 A JP 60292376A JP 29237685 A JP29237685 A JP 29237685A JP S61160077 A JPS61160077 A JP S61160077A
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JP
Japan
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value
graph
altitude
signal
height
Prior art date
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Pending
Application number
JP60292376A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
フランク・フリユンゲル
エーベルハルト・ケルプケ
ホルスト・ヒユツトマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Impulsphysik GmbH
Original Assignee
Impulsphysik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Impulsphysik GmbH filed Critical Impulsphysik GmbH
Publication of JPS61160077A publication Critical patent/JPS61160077A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は特許請求の範囲第1項に示した概念による、
雲底高度を測定する装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention is based on the concept shown in claim 1,
This invention relates to a device for measuring cloud base height.

〔従来技術〕[Prior art]

この種の装置は、CH−PS 623、119およびD
E−PS 2,924,490に開示されてよく知られ
ている。これらの公知な装置は、雲底高度として、記憶
されている最大の信号値に対応した高い値を示すように
されている。したがって、これらは、降雨の無いときに
のみ満足の行くものである。雨が降ったり、雪が降った
シすると、送信機から送られた光パルスは、雲からばか
りでなく雨滴や雪片からも反射されてくる。そのため、
これに相応する信号値は、雲だけに相応するときの信号
値より大きなものになってしまう。結局、従来の装置は
、雨が降っていると雲の高さを正確に示すことが出来な
い恐れが有る。
Devices of this type include CH-PS 623, 119 and D
E-PS 2,924,490 and is well known. These known devices are designed to indicate a high value as the cloud base height, which corresponds to the maximum stored signal value. They are therefore only satisfactory in the absence of rainfall. When it rains or snows, the transmitter sends pulses of light that are reflected not only from clouds but also from raindrops and snowflakes. Therefore,
The signal value corresponding to this will be larger than the signal value corresponding to only clouds. After all, conventional devices may not be able to accurately indicate the height of clouds when it is raining.

〔本発明の目的〕[Object of the present invention]

この発明の目的は、前記のような難点を克服することで
あり、雲と雨とを区別することである。この目的は、特
許請求の範囲第1項に記載した構成で解決されている。
The purpose of the invention is to overcome the above-mentioned difficulties and to distinguish between clouds and rain. This object is solved by the structure described in claim 1.

特許請求の範囲第4項の構成によれば、さらに、雨の降
っていることが付加的に表示されるようになっている。
According to the configuration of claim 4, the fact that it is raining is additionally displayed.

〔目的を解決するための手段〕[Means to solve the purpose]

ここに呈示する装置は、基本的には、 CH−PS 628.139およびDE−PS 2,9
24,490に開示された装置と同じ測定原理で作動す
る。したがって、次に説明するこの装置の測定に関する
構成部分や機能で従来のものに一致する場合は説明を簡
略にする。また、実施例の説明をもって目的を達成する
ための手段の説明を兼ねる。
The device presented here basically complies with CH-PS 628.139 and DE-PS 2,9
It operates on the same measurement principle as the device disclosed in US Pat. No. 24,490. Therefore, if any component or function related to measurement of this device described below is the same as that of the conventional device, the description will be simplified. Furthermore, the description of the embodiments also serves as a description of means for achieving the object.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

本発明の装置は、レーザーダイオードからなる送信器1
を備え、これは制御装置で制御された、規則的で、短く
、高い立上がり率をもつ光インパルス8を発信する。図
示していないが、レーザーダイオードには、サーモスタ
ットが配置されていてレーザーダイオードの作動温度が
一定になるよう監視している。制御装置2は光センサー
4を用いて半導体レーザーの光出力を監視し、半導体レ
ーザーを駆動するパルス電流を光出力が一定となるよう
に監視している。この場合において、光出力は人がその
送信レーザー光を目〈入れても危険が無い程度に設定さ
れる。雲から反射してきた光パルス5は、光センサーを
備えた受信器6で受信され増幅器7やアナログ・スイッ
チ8を介して積分器9に伝達される。アナログ・スイッ
チ8は、自身の制御装置と共にゲート装置を構成してお
シ、これは増幅器7の出力信号を区分時間の間だけ通過
させる。光インパルスは時間的な間隔をもってずれてい
く区分時間毎に送信される。積分器9は、あらかじめ設
定された数ごとに、光インパルス8の送信に関し同じ時
間的なずれを持つ区分時間を積分する。その積分信号は
、A/D変成器11でデジタル信号値に変換され、イン
ターフェイス12を介して、データ記憶装置13を持つ
マイクロプロセッサ14に伝達される。所定数の区分時
間を積分するごとに、マイクロプロセッサ14は、積分
された信号値をデータ記憶装置18に記憶し、積分器9
を初期状態に戻す。
The device of the invention includes a transmitter 1 consisting of a laser diode.
, which emits regular, short, high rise rate light impulses 8 controlled by a control device. Although not shown, a thermostat is placed on the laser diode to monitor the operating temperature of the laser diode to keep it constant. The control device 2 monitors the optical output of the semiconductor laser using the optical sensor 4, and monitors the pulse current for driving the semiconductor laser so that the optical output becomes constant. In this case, the light output is set to such an extent that there is no danger even if a person looks into the transmitted laser light. The light pulse 5 reflected from the cloud is received by a receiver 6 equipped with a light sensor and transmitted to an integrator 9 via an amplifier 7 and an analog switch 8. The analog switch 8 together with its control device constitutes a gating device, which passes the output signal of the amplifier 7 only during a segmented time. The optical impulses are transmitted in time segments that are shifted by a time interval. The integrator 9 integrates a predetermined number of time segments having the same time offset with respect to the transmission of the light impulses 8. The integrated signal is converted into a digital signal value by an A/D converter 11 and transmitted via an interface 12 to a microprocessor 14 having a data storage device 13. Each time a predetermined number of time intervals are integrated, microprocessor 14 stores the integrated signal value in data storage 18 and integrator 9
Return to initial state.

マイクロプロセッサ14は、また、ゲート装置8.10
を、光インパルスの送信に関して、区分時間の時間的ず
れが僅かに大きくなるようにし、そして引き続き、次の
区分時間を所定の数だけ積分する。このようにして、マ
イクロプロセッサ14には、積分された信号値が、時間
区分の時間的なずれによって与えられる高さHK応じて
順序だてて記憶される(信号値に関するこの高さは、信
号値に関する区分時間の時間的なずれと光速の1/2と
の積である) 窓20,21、光インパルス3.5は、これらを通して
送信され、また、受信されるのであるが、加熱円盤22
を備える。また、送風器23も備えて、気流が二つの窓
20.21を水平になぞっていくように配置されている
。加熱円盤22は、温度感知器28が氷点下を感知した
ときにスイッチ・オンされる。送風器23は、後述する
ように、マイクロプロセッサ14が測定結果を評価する
時に、降雨が有るか否かを確認するときにスイッチ・オ
ンされる。加熱円盤22と送風器23は、光インパルス
が窓20.21を介して伝送されるとき、雨滴や雪片が
これを阻害することを排除する。しだがって、送風器2
3は、持続して運転されるのではなく、降雨のときだけ
スイッチ・オンされるのであるから、消費電力は僅かで
、寿命も長い。窓20.21が汚れて送受信が阻害され
ていることを確認するために、光センサー25が配置さ
れておシ、これは窓20かも反射してくる光インパルス
を検出する。光センサー25が検出する信号は、窓20
の汚れの進行と共に大きくなり、光センサーの出力信号
が所定の許容値を越えたとき、マイクロプロセッサ14
は、入/用、・制御装置26を介して表示装置27に、
“窓を拭け“との表示をするための命令を伝達する。′
窓を拭け“との表示を行う命令は、マイクロプロセッサ
14が降雨を確認している場合は、その間、阻止される
The microprocessor 14 also has a gate device 8.10.
with respect to the transmission of the optical impulse, so that the time lag of the segment times is slightly larger, and subsequently the next segment time is integrated by a predetermined number. In this way, the integrated signal values are stored in the microprocessor 14 in sequence according to the height HK given by the time offset of the time segments (this height with respect to the signal values is windows 20, 21, through which the light impulses 3.5 are transmitted and received, the heating disk 22
Equipped with A blower 23 is also provided, and is arranged so that the airflow horizontally traces the two windows 20, 21. Heating disk 22 is switched on when temperature sensor 28 senses sub-zero temperatures. The blower 23 is switched on when the microprocessor 14 evaluates the measurement results to determine whether there is rain, as will be explained below. The heating disk 22 and the blower 23 prevent raindrops or snowflakes from interfering with the light impulses being transmitted through the window 20.21. Therefore, blower 2
3 is not operated continuously but is switched on only when it rains, so it consumes little power and has a long service life. In order to confirm that the windows 20, 21 are dirty and obstructing transmission and reception, a light sensor 25 is arranged, which detects light impulses that also reflect from the windows 20. The signal detected by the optical sensor 25 is transmitted to the window 20
When the output signal of the optical sensor exceeds a predetermined tolerance value, the microprocessor 14
input/use, - to the display device 27 via the control device 26,
Transmits a command to display the message "Wipe the windows." ′
The command to display the message "Wipe the windows" is blocked while the microprocessor 14 detects rain.

これは、このような場合には、光センサー25が検出し
た信号が、窓20上に付着′した雨滴や雪片が原因とな
っているものかも知れないからである。このような雨滴
や雪片は、送風器28や加熱円盤22で自動的に除去さ
れる。
This is because in such a case, the signal detected by the optical sensor 25 may be caused by raindrops or snowflakes adhering to the window 20. Such raindrops and snowflakes are automatically removed by the blower 28 and heating disk 22.

送・受信用の光学系28.29(第1図)は、送信器3
から発信された光束3と受信器6で受信される光束5と
が、雲の高度が大きくなるにつれ、その相互の重合がよ
り強くなることに注目して、隣シあって配置されている
。高度の低い測定領域では、送信された光インパルス3
は、多重の乱反射(散乱)の結果のものだけが受信器6
に戻るだけである。そのだめ、高度の低い測定領域では
、受信信号の値は小さい。雲の高度が犬きくなると、光
束3,5の重なりも大きくなるので、戻ってくる光、あ
るいは、反射が大きくなる。ただし、高度が大きくなる
につれ、その距離の二乗に比例して減衰する。このよう
な不均衡を平滑にするため、積分器9が積分する区分時
間の一単位の数を、マイクロプロセッサ14を用いて雲
の高度に応じて、変更可能、すなわち、光インパルス3
を送り出すときの区分時間のずれを、積分された信号値
の大きさが、状況が一定である以上、計測する高度の全
域にわたって一定となるよう、変更可能とされる。
The transmitting/receiving optical system 28, 29 (Fig. 1) is connected to the transmitter 3.
The luminous flux 3 emitted from the cloud and the luminous flux 5 received by the receiver 6 are arranged next to each other, taking note that as the altitude of the cloud increases, their mutual superposition becomes stronger. In the measurement area at low altitude, the transmitted light impulse 3
Only the results of multiple diffuse reflections (scattering) are detected by the receiver 6.
Just go back to . However, in a measurement area with a low altitude, the value of the received signal is small. As the height of the cloud increases, the overlap between the light beams 3 and 5 also increases, so the amount of light that returns or is reflected increases. However, as the altitude increases, the attenuation decreases in proportion to the square of the distance. In order to smooth out such an imbalance, the number of time segments integrated by the integrator 9 can be changed using the microprocessor 14 depending on the height of the cloud.
It is possible to change the difference in the division time when sending out the signal so that the magnitude of the integrated signal value is constant over the entire range of measurement altitudes as long as the situation is constant.

前述の装置において、マイクロプロセッサ14は、評価
装置を構成している。この評価に関するマイクロプロセ
ッサ14の作動プログラムを、第3図に示す簡略な流れ
図(ダイヤグラム)を用いて以下に説明する。この発明
は、次の知見に基づくものである。データ記憶装置に応
じて整理されている積分後の信号値を、高度に応じて用
いると、計測領域に位置する雲について、降雨がある場
合は、例えば、第4a図に示すグラフFl(I()を、
降雨の無い場合は、第5a図のグラフを得られる。グラ
フFl(H)は、その隆起が雲でも降雨でも生じること
を示しており、この場合、隆起の先鋭値(最高値)が雲
によるものか、降雨によるものかは明らかでない9本発
明では、雲による隆起を、立ち上がり、立ち下がりが急
なことで区別している。このことは、雲の中における雨
滴の密度は、降雨におけるよりも大きいということで、
恐らく物理的に説明がつこう。このようなことから、本
発明における評価法は、グラフFl(H)を平滑化し、
平滑にしたグラフを微分し、微分したグラフの最高・最
低値を決定することを基本としている。
In the device described above, the microprocessor 14 constitutes an evaluation device. The operating program of the microprocessor 14 related to this evaluation will be explained below using the simple flowchart (diagram) shown in FIG. This invention is based on the following findings. If the integrated signal values organized according to the data storage device are used according to the altitude, for example, the graph Fl(I( )of,
In the absence of rain, the graph shown in Figure 5a is obtained. Graph Fl(H) shows that the upheaval occurs due to clouds or rain, and in this case, it is not clear whether the sharp value (highest value) of the upheaval is due to the cloud or the rain.9 In the present invention, Cloud bulges are distinguished by their steep rise and fall. This means that the density of raindrops in clouds is greater than in rainfall.
There's probably a physical explanation. For this reason, the evaluation method in the present invention smoothes the graph Fl(H),
The basic method is to differentiate a smoothed graph and determine the highest and lowest values of the differentiated graph.

隣接した最高・最低値の対は、その最高値および最低値
が所定の、経験的に定めた一定の制限値C1、C2を上
方に超過するか、下方に超過した場合に、雲であること
を意味する。最高・最低値の対が、強い雑音による不測
の積分の結果で無いことを確認するために、本来の計測
により得られたグラフF1(H)における最高・最低値
の対の高さが、雑音による場合を充分に凌駕しているか
どうか、テストすることができる。
A pair of adjacent maximum and minimum values is a cloud if its maximum and minimum values exceed above or below certain predetermined, empirically determined limits C1, C2. means. In order to confirm that the pair of highest and lowest values is not the result of unexpected integration due to strong noise, the height of the pair of highest and lowest values in graph F1 (H) obtained by the original measurement is determined by noise. It can be tested to see if it sufficiently outperforms the case of

マイクロプロセッサ14における評価装置の作動プログ
ラムは、第3図のダイヤグラムに応じて、データ記憶装
置13に高度Hに対応して整理し、記憶されている積分
信号の出力30から始まる。この積分信号は、例えば、
第4a図に示しだグラフFl (H)を提供するもので
ある。
The operating program of the evaluation device in the microprocessor 14 begins with the output 30 of the integral signal, which is stored in the data storage 13 in accordance with the altitude H, according to the diagram in FIG. This integral signal is, for example,
The graph Fl (H) shown in FIG. 4a is provided.

第2のプログラム・ステップ31では、グラフFl (
H)が平滑化され、平滑にきれたグラフは第4b図にF
2 (H)として示されている。この平滑なグラフF2
(H)は、次のステップ32で高さに関して微分され、
第4c図に示す微分グラフF3 (H)が得られる。次
のプログラム・ステップ33では、三個の最大値、即ち
、微分グラフF8 (H)における三個の正の最高振幅
Famaxiと、三個の負の最高振幅値F3miniを
決定する。(雲の層を四層以上、決定することは実際上
、意味がない)。続いて、論理ステップ34で、三個の
最高値F8rnax4が経験的にあらかじめ定めておい
た一定な制限値C1よυ大きいか否か、および、三個の
最低値F8m iniが制限値C3より小さいか否かを
判定する。前記の最高値F3maxi、最低値F3mi
Jが、制限値C1、C2より大きい、まだは、小さいと
、これらは、認定ステップ84に送られて、さらに、そ
の高度に関し、最高/最低/最高と順序よく連続してい
るかどうか判定される。その場合にまず、最も小さい高
度に属する値が、最高の値であるか最低の値であるかが
判定される。最低であるならば、その値は消去される。
In the second program step 31, the graph Fl (
H) is smoothed and the smoothed graph is shown in Figure 4b.
2 (H). This smooth graph F2
(H) is differentiated with respect to height in the next step 32,
A differential graph F3 (H) shown in FIG. 4c is obtained. The next program step 33 determines the three maximum values, namely the three highest positive amplitudes Famaxi and the three highest negative amplitudes F3mini in the differential graph F8 (H). (Determining the number of cloud layers to be four or more is practically meaningless). Subsequently, in a logic step 34, it is determined whether the three highest values F8rnax4 are greater than a certain empirically predetermined limit value C1, and the three lowest values F8m ini are smaller than the limit value C3. Determine whether or not. The above maximum value F3maxi, minimum value F3mi
If J is greater than, still less than, the limit values C1, C2, they are sent to a qualification step 84 to further determine whether they are sequentially highest/lowest/highest in terms of altitude. In this case, it is first determined whether the value belonging to the lowest altitude is the highest value or the lowest value. If it is the lowest, the value is cleared.

最高であるならば、次の高度に属する値が最高か最低か
判定される。後に得た値が最高であれば、先に得た最高
値は消去される。
If it is the highest, it is determined whether the value belonging to the next altitude is the highest or lowest. If the value obtained later is the highest, the highest value obtained earlier is erased.

この第二の高度に属する値が最低であると、この最高/
最低値の対F3 max/ F8 m in  の高さ
領域が記憶される。最低値にさらに最低値が続くと後の
ものは消去される。最高値が続く場合は、この最高値に
続いて最低値が来るかどうかが判定される。そして、も
し、そうであるならば、この第二の最高/最低値の対F
8max/F3minが記憶される。結果として、認定
ステップ34では、−個、まだは、複数個の、高度に関
し連続し、制限値C1、C2を超過した、最高・最低値
の対F3max/F3minが存在するか否かが確認さ
れる。
If the value belonging to this second altitude is the lowest, then this highest/
The height range of the lowest value pair F3 max/F8 min is stored. If the lowest value is followed by another lowest value, the subsequent one is erased. If the highest value continues, it is determined whether the highest value is followed by the lowest value. And if so, this second highest/lowest value pair F
8max/F3min is stored. As a result, in the certification step 34, it is checked whether there are -, or a plurality of consecutive maximum/minimum value pairs F3max/F3min with respect to altitude that exceed the limit values C1 and C2. Ru.

そして、この対が属する高度が記憶される。The altitude to which this pair belongs is then stored.

認定ステップ34について、第4図の例を用いて、さら
に詳しく説明する。この例では、制限値C1より大きい
三個の最高値F8maxl 、 F3max2F3ma
x3と制限値C2より小さい最低値F8min1、F、
9m1n2、F8min3が用いられ、制限値C1,C
2は非常に小さく選定しである(実際の場合、この制限
値は大きく選定し、実質的な雲が示す値F3max2と
F8min1だけが制限値を超過するようにする)。順
序に並んだ六個の最高値と最低値は、次のように判定さ
れる。第一の値F3max1は、この限りでは最高値で
あるが、次の値F3max2がさらに最高値であるので
、消去されてしまう。最高値F8max2に続いて値1
7’3171111が来るが、これは最低値である。し
たがって、対F3max2/ F3min1が属する高
さの領域が記憶される。前記の対に続いて今一つの最高
・最低値の対F8 max5/F3 rn in2が来
るが、その高さ領域も同様に記憶される。
The certification step 34 will be explained in more detail using the example shown in FIG. In this example, the three highest values F8maxl, F3max2F3max that are larger than the limit value C1
x3 and the lowest value F8min1, F, which is smaller than the limit value C2.
9m1n2, F8min3 are used, and the limit values C1, C
2 is chosen to be very small (in practice, this limit value is chosen to be large so that only the values F3max2 and F8min1 indicated by the substantial cloud exceed the limit value). The six highest and lowest values arranged in order are determined as follows. The first value F3max1 is the highest value in this case, but since the next value F3max2 is the highest value, it is deleted. The highest value F8max2 followed by the value 1
7'3171111 comes, which is the lowest value. Therefore, the area of height to which the pair F3max2/F3min1 belongs is stored. Following the above pair comes another maximum/minimum value pair F8 max5/F3 rn in2, the height range of which is stored as well.

最低値F8 m in2に続いて最低値F3min3が
来るが、これは消去される。
The lowest value F8 min2 is followed by the lowest value F3 min3, which is erased.

認定ステップ34で、最高・最低値の対が検出されない
場合は、すなわち、雲が認められないということである
。この場合、プログラム・ステップ84の“無し“ と
の認定に続いて、平滑にされたグラフF2 (H)にお
いて、高さに関する積分を行い、第二の認定ステップ3
6で、その積分値F5が経験的に定めた制限値C3より
大きいか否か、判断する。そして、もし、制限値より大
きいのであれば、雲が無いのにもかかわらず、送信され
た光インパルス3の強い反射が受信器6に受信されると
いうことで、これは降雨を意味する。一方、マイクロプ
ロセッサ14は、E/A制御装置26を介して、表示装
置27に表示命令37を発する。その表示は「雲を認定
できず・・・雨」である。そしてまだ、送風器23にス
イッチ・オンの命令38を発する。値F5が制限値C3
より小さく、シたがって、降雨も無い場合は、送風器2
3にスイッチ・オフの命令39を、表示装置27に「雲
を認められない」との表示をする表示命令を発する。
If, in the qualification step 34, no pair of highest and lowest values is detected, that is, no clouds are recognized. In this case, following the determination of "none" in program step 84, an integration with respect to the height is performed on the smoothed graph F2 (H), and the second qualification step 3
6, it is determined whether the integral value F5 is larger than an empirically determined limit value C3. If it is larger than the limit value, a strong reflection of the transmitted light impulse 3 will be received by the receiver 6 even though there are no clouds, which means that it is raining. On the other hand, the microprocessor 14 issues a display command 37 to the display device 27 via the E/A control device 26. The display is ``Unable to identify clouds...Rain''. It still issues a switch-on command 38 to the blower 23. Value F5 is limit value C3
If it is smaller and there is no rain, use blower 2.
3, a switch-off command 39 is issued, and a display command to display on the display device 27 the message "No clouds detected" is issued.

認定ステップ34において、第4c図に示すように一個
または複数個の最高・最低値の対F3 max/F3 
m inが確認されると、最高値あるいは、それぞれの
最高値の高度の雲の有ることが推測できる。次のプログ
ラム−ステップ41から49まででは、降雨が有るか否
か、最高値を呈する高度に、雑音による場合より充分に
太きい、グラフFl (H)の信号値が存在するか否か
を判定し、雲の存在を明らかにする。ステップ41では
、平滑なグラフF2(H)に相応するグラフF4(H)
が形成される。しかし、これでは、グラフF2 (H)
において最高・最低値F3max/F8minが示す高
度領域という作動間隔は線状の作動区分となっている。
In the qualification step 34, one or more pairs of maximum and minimum values F3 max/F3 are determined as shown in FIG. 4c.
When min is confirmed, it can be inferred that there is a cloud at the highest value or at the altitude of each highest value. The next program - steps 41 to 49 determine whether there is rain or not, and whether there is a signal value of the graph Fl (H) that is sufficiently thicker than that due to noise at the altitude where the highest value is present. and reveals the existence of clouds. In step 41, the graph F4(H) corresponding to the smooth graph F2(H) is
is formed. However, in this case, graph F2 (H)
The operation interval, which is the altitude range indicated by the maximum and minimum values F3max/F8min, is a linear operation division.

曲線F4(H)は、曲線F2 (H)において、最高・
最低値の対F3max/F3minが規定する高さ領域
に有る、曲線F2(H)の曲線部分(隆起)を省略し、
生じた空白を直線で連結している点で、曲線F2 (H
)と異なっている。
Curve F4 (H) is the highest in curve F2 (H).
Omitting the curved part (bulge) of the curve F2(H) in the height region defined by the minimum value pair F3max/F3min,
Curve F2 (H
) is different from

降雨の有ることを確認するために、グラフF4 (H)
が次のプログラム・ステップ42で全高さ領域に互って
積分され、その測定領域の最大高度における積分値F5
(Hmax)は、次の認定ステップ43において、経験
的に定めた一定値C3と比較される。グラフF2 (H
)の雲に起因する隆起は、グラフF4 (H)では直線
の作動区分となっているから、積分値F5 (H)は、
光インパルス3のもっばら降雨による反射もしくは帰還
によることとなる。積分値F5 (I−i)が制限値C
3より大きいと表示命令44「降雨」と送風器23に対
するスイッチ螢オ/命令45が発せられる。もし、制限
値より小さいならば、スイッチ・オフ命令46が送風器
23に発せられる。例えば、第4図では、積分値F5 
(H)が非常に大きく、制限値C3を越えていて、その
結果、「降雨」が表示されることが明らかであろう。第
4d図に共に図示しである本来の計測値グラフFl (
H)と比較すると、積分値F5 (H)の大きさは、グ
ラフFl (H)あるいはF2 (H)における最初の
隆起によるものであることが分かる。これらのグラフの
緩慢な下降は第4C図に示す微分グラフFB (H)に
おいて最低点を持たないからグラフF4 (H)におけ
る隆起は直線を組み合わせて曲線部分とするようなもの
ではない。
To confirm that there is rain, graph F4 (H)
is integrated over the entire height region in the next program step 42 to obtain the integral value F5 at the maximum height of the measurement region.
(Hmax) is compared with an empirically determined constant value C3 in the next qualification step 43. Graph F2 (H
) is a straight-line operating section in graph F4 (H), so the integral value F5 (H) is
This is mainly due to the reflection or return of the optical impulse 3 due to rainfall. Integral value F5 (I-i) is limit value C
If the value is greater than 3, a display command 44 "Rainfall" and a switch fire command 45 to the blower 23 are issued. If it is less than the limit value, a switch-off command 46 is issued to the blower 23. For example, in FIG. 4, the integral value F5
It will be clear that (H) is very large and exceeds the limit value C3, so that "rain" is displayed. The original measured value graph Fl (
It can be seen that the magnitude of the integral value F5 (H) is due to the first bump in the graph Fl (H) or F2 (H). Since the gradual decline of these graphs does not have a lowest point in the differential graph FB (H) shown in FIG. 4C, the rise in graph F4 (H) is not like a combination of straight lines to form a curved section.

ついで、雑音グラフR(H)が形成される。このために
、記号47で示す、それぞれの高度におけるグラフFl
 (H)とグラフF2 (H)間の差の絶対値が算出さ
れ、例九ば3のような、一定のファクター値C4が乗じ
られる。さらに、ステップ48ではグラフF4 (H)
と雑音グラフR(H)の合計グラフF6 (H)が形成
され、次の認定ステップ49で、グラフFl (H)と
F6 (H)間の差が、最高・最低値の対F3max/
F8minで規定される高さ領域において、あらかじめ
定めた一定の制限値C5より大きいか否かを判断する。
A noise graph R(H) is then formed. For this purpose, a graph Fl at each altitude, indicated by symbol 47
The absolute value of the difference between (H) and graph F2 (H) is calculated and multiplied by a constant factor value C4, such as in example 9B3. Furthermore, in step 48, the graph F4 (H)
and the noise graph R(H), a sum graph F6 (H) is formed, and in the next qualification step 49, the difference between the graphs Fl (H) and F6 (H) is determined as the pair of highest and lowest values F3max/
In the height region defined by F8min, it is determined whether the height is greater than a predetermined fixed limit value C5.

そして、大きくなければ、表示命令40「雲を認めず」
が発せられる。つまり、この場合、ステップ33で検出
される最高・最低値F8max/F8minの対は、不
都合ではあるが、雑音によって突出した隆起によるもの
だったということになる。差の方が大きければ、雲低高
度を表示する命令50が発せられる。そして、最高・最
低値F8max/F8minの最高値が位置する高度H
が表示され、その高さ領域では、グラフFl (H)と
F6 (H)間の差は制限値C5より大きいのである。
If it is not large, display command 40 "Do not recognize clouds"
is emitted. That is, in this case, the pair of maximum and minimum values F8max/F8min detected in step 33 is caused by a protrusion caused by noise, although this is inconvenient. If the difference is greater, a command 50 is issued to display the cloud low altitude. Then, the altitude H where the highest value of the highest and lowest values F8max/F8min is located
is displayed, and in that height region, the difference between the graphs Fl (H) and F6 (H) is greater than the limit value C5.

(制限値C5としては、一定のファクター値が充分に大
きいものであれば、0とすることもできる)。
(The limit value C5 can also be set to 0 if the constant factor value is sufficiently large).

例えば、第4e図では、グラフFl (H)とF6(H
)間の差が、第4C図における第一の最高・最低値の対
F8max2/F’1m1n1 の隆起部分でのみ制限
値C5より大きいことが明らかである。第二〇最高・最
低値の対F8max5/F8min2の隆起部分ではF
l (H)がF6 (H)より小さく、このような第二
の対は雲によるのではなく、雑音によるものとすべきで
ある。したがって、この場合、雲の高さとして最高値F
3max2  が存する高度H=4200フィートが表
示される。
For example, in Figure 4e, the graphs Fl (H) and F6 (H
) is greater than the limit value C5 only at the raised part of the first maximum/minimum value pair F8max2/F'1m1n1 in FIG. 4C. 20. In the raised part of the highest and lowest values of F8max5/F8min2
l (H) is smaller than F6 (H), such a second pair should be due to noise rather than clouds. Therefore, in this case, the maximum cloud height F
The altitude H=4200 feet at which 3max2 exists is displayed.

第5a l 5b図には、グラフFl (H)、F2 
(H)およびF3 (H)が示され、これは、高度39
00フイートに一層の雲が有り、降雨は無いことを示し
ている。この場合、認定ステップ34では、−個の最高
・最低値の対F8max1 /F8min 1が確認さ
れ、認定ステップ43では、積分値F5(Hmax)が
制限値C3より小さいと判断し、最後に認定ステップ4
9で、最高・最低値の対F8max1 /F8min1
の高さ領域におけるグラフFl(H)の値がグラフF6
 (H)の値より大きい(制限値C5の値以上)と認定
し、その結果、雲底高度を最高値F8max1の位置と
して表示する。
Figures 5a and 5b include graphs Fl (H), F2
(H) and F3 (H) are shown, which are at altitude 39
There was a layer of clouds at 00 feet, indicating no rain. In this case, in the certification step 34, the pair of maximum and minimum values F8max1 /F8min 1 is confirmed, in the certification step 43 it is determined that the integral value F5 (Hmax) is smaller than the limit value C3, and finally in the certification step 4
9, maximum/minimum value pair F8max1 /F8min1
The value of graph Fl(H) in the height region of graph F6
(H) (greater than the limit value C5), and as a result, the cloud base altitude is displayed as the position of the highest value F8max1.

評価装置を構成しているマイクロプロセッサ14の作動
プログラムは、第3図に示す以外にも構成できることは
自明のことである。最も簡単にするならば、プログラム
・ステップ80〜84で良く、この場合、強く反射して
くる一層の雲のみをとりあげることとなる(もつとも、
第3図の作動プログラムに比較して、より多くの僅かな
反射をしてくる雲まで確認することが可能ではあるが)
。つまり、最も大きい最高値p3maxが制限値C1を
超過し、これに続く最低値F3minが制限値C2を超
過するときは、微分グラフにおいて前記の最も大きい最
高値F3maxが属する高度を雲底高度として表示する
。このような作動プログラムにおいても、検出した雲底
高度を簡単に検査するために、次の認定ステップにおい
て、例えば、検出された雲底高度(最高値F3maxの
高度)に関する積分された信号値F1 (Hwolke
)が、あらかじめ設定しておいた雑音波形を超過するも
のであるか否か、について判定するようにすることもで
きる。第3図の作動プログラムに、例えば、霧のような
特殊な環境条件に対応させたサブ・プログラムを置くこ
とは、もちろん、可能である。
It is obvious that the operating program of the microprocessor 14 constituting the evaluation device can be configured other than that shown in FIG. In the simplest case, program steps 80 to 84 would be sufficient, in which case only one layer of highly reflective clouds would be considered (although
Compared to the operating program in Figure 3, it is possible to see more clouds with slight reflections.)
. In other words, when the largest maximum value p3max exceeds the limit value C1 and the following minimum value F3min exceeds the limit value C2, the altitude to which the largest maximum value F3max belongs is displayed as the cloud base altitude in the differential graph. do. Even in such an operating program, in order to easily check the detected cloud base height, in the next qualification step, for example, the integrated signal value F1 ( Hwolke
) exceeds a preset noise waveform. Of course, it is possible to include sub-programs corresponding to special environmental conditions such as fog, for example, in the operating program of FIG.

送信側光学系の焦点位置にある半導体レーザー1が強い
太陽光線の入射による熱で損傷するのを避けるために、
光センサーからなる太陽光の強度測定装置(図示してい
ない)と太陽光を反射する覆い板(シャッター、図示し
ていない)を配置することがある。このシャッターは、
半導体レーザー1と送信側光学系28間の光路にあって
、光センサーの出力信号があらかじめ設定しておいた制
限値を超過したとき、電気・機械的な装置によって自動
的に作動する。この場合、送信側制御装置2はスイッチ
・オフされる。
In order to prevent the semiconductor laser 1 located at the focal point of the transmitting optical system from being damaged by heat due to the incidence of strong sunlight,
A sunlight intensity measuring device (not shown) consisting of an optical sensor and a cover plate (shutter, not shown) that reflects sunlight may be provided. This shutter is
When the output signal of the optical sensor in the optical path between the semiconductor laser 1 and the transmitting optical system 28 exceeds a preset limit value, it is automatically activated by an electrical/mechanical device. In this case, the transmitter control device 2 is switched off.

また、受信装置6を保護するために、同じような覆いを
設けることも有る。
Further, in order to protect the receiving device 6, a similar cover may be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、雲底高度を測定する装置を、この装置と雲の
間における光インパルスの経路と共に示す、概略図であ
る。 第2図は、装置に関するブロック図である。 第3図は、評価装置における作動プログラムの流れ図(
ダイヤグラム)を簡単に示すものである。 第4a図〜第4e図は、降雨を伴った雲を検出した場合
の、第3図のダイヤグラムの流れに沿って得られる、グ
ラフFl、 F2. FB、 F4. F5. F6を
示す。 第5a図、第5b図は、降雨を伴わない雲を検出した場
合のグラフFl、 F2. F8  に相当するものを
示したものである。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a device for measuring cloud base height, together with the path of light impulses between the device and the cloud. FIG. 2 is a block diagram of the device. Figure 3 is a flowchart of the operating program in the evaluation device (
Diagram). Figures 4a to 4e are graphs Fl, F2. FB, F4. F5. Indicates F6. Figures 5a and 5b are graphs Fl and F2 when clouds without rainfall are detected. This shows what corresponds to F8.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、雲底高度を測定する装置であつて、光インパルス(
3)を発信する送信器(1)、雲から反射して来る光イ
ンパルス(5)を受ける受信器(6)、区分時間の間、
受信器(6)からの出力信号を通過させるゲート装置(
8、10)、光インパルス(3)の送信に関し、同じ時
間的ずれを持つ複数の区分時間からなる一定時間を積分
する積分器(9)、および、区分時間の時間的ずれに対
応する高度に関する積分後の信号値(F1)を記憶して
おく記憶装置(13)を備え、 高さ(H)に関する信号値を平滑化したグラフ(F2)
を形成し、平滑化したグラフ(F2)を高さに関して微
分し、そして、微分グラフ(F3)における最高値(F
3max)に基づいて雲底高度を決定する評価装置(1
4) を有することを特徴としたもの。 2、特許請求の範囲第1項に記載の装置であつて、 評価装置(14)が微分グラフ(F3)から、あらかじ
め定めた制限値(C1、C2)より大きい、および、小
さい、最高値・最低値(F3max_iF3max_i
)を決定し、最高値(F3max_i)は、高度(H)
の高い側に最低値(F3min_i)が続くことで選択
し、そして、選択された最高値(F3max_i)が属
する高度を表示するか、あるいは、この高度を雲底高度
と仮定して表示するかすること、 これらに関連する積分後の信号値(F1)が制限値(C
5+F6)を超過していることを特徴としたもの。 3、特許請求の範囲第2項に記載の装置であつて、 評価装置(14)が、平滑化されたグラフ (F2)を微分したグラフ(F3)における最高値(F
3max_i)および最低値(F3min_i)を決定
し選択した後、選択した最高値(F3max_i)およ
び、これに続く最低値(F3min_i)間の高さに関
する間隔を直線区分で置き換え、直線区分で平滑化され
たグラフ(F4)に一定の、あるいは、高度に応じた雑
音レベル(R)を加え、そして、選択された最高値(F
3max_i)が属する高度を雲底高度と仮定して表示
すること、 選択された最高値(F3max_i)とこれに続く最低
値(F3min)間の高さ領域に関して積分された信号
値が、この高さ領域に関して、雑音レベル(R)を付加
してえられたグラフ(F6)の値より、大きい、もしく
は、一定の値(C5)より大きいものであること、 を特徴としたもの。 4、特許請求の範囲第1〜3項のいずれか一つに記載の
装置であつて、 評価装置(14)が、平滑化されたグラフ (F2)あるいは、選択された最高値(F3max_i
)とこれに続く最低値(F3min_i)間に属する高
度(H)を直線区分として平滑化されたグラフ(F4)
を、高度測定領域に亙つて積分し、その積分値(F5)
があらかじめ定めた制限値(C3)より大きいならば、
降雨が有ることを表示する信号(37、44)を発する
こと、を特徴としたもの。 5、特許請求の範囲第4項に記載の装置であつて、 装置の光インパルス(3、5)が出・入する光学的な面
(20、21)に作用し、評価装置(14)により、降
雨が有ることを表示する信号 (37、44)が有るときのみスイッチ・オンされるよ
う制御(38、39、45、46)される送風器(23
)を有すること、を特徴としたもの。 6、特許請求の範囲第1〜5項のいずれか一つに記載の
装置であつて、 第2の光センサー(25)が、装置における光学的な出
力面(20)からその汚れのために反射してくる光イン
パルス(3)を検出するように配置され、 第2の光センサー(25)の出力信号が所定の制限値を
超過すると、評価装置(14)が、汚れていること、あ
るいは、清掃が必要なことを表示装置(27)に発する
こと、 を特徴としたもの。 7、特許請求の範囲第4、6項のいずれか一つに記載の
装置であつて、 汚れている、あるいは、清掃が必要である との表示を行う命令は、評価装置(14)が降雨の有る
信号(37、44)を発しているときは無視されること
、 を特徴としたもの。
[Claims] 1. A device for measuring cloud base height, which uses optical impulses (
3) a transmitter (1) which emits a signal, a receiver (6) which receives a light impulse (5) which is reflected from the cloud, during a segment time;
A gate device (
8, 10), regarding the transmission of the optical impulse (3), an integrator (9) that integrates a constant time consisting of a plurality of segmented times with the same time lag, and an integrator (9) that integrates a certain time period consisting of a plurality of segmented times with the same time lag, and an altitude related to the time shift of the segmented times. It is equipped with a storage device (13) that stores the signal value (F1) after integration, and a graph (F2) that smoothes the signal value related to height (H).
, differentiate the smoothed graph (F2) with respect to height, and calculate the highest value (F
An evaluation device (1
4) A device characterized by having the following. 2. The device according to claim 1, wherein the evaluation device (14) determines from the differential graph (F3) the maximum value, which is larger than and smaller than the predetermined limit values (C1, C2). Minimum value (F3max_iF3max_i
), and the highest value (F3max_i) is the altitude (H)
Select by following the lowest value (F3min_i) on the higher side of , and display the altitude to which the selected highest value (F3max_i) belongs, or display this altitude assuming it to be the cloud base altitude. The signal value (F1) after integration related to these is the limit value (C
5+F6). 3. The device according to claim 2, wherein the evaluation device (14) calculates the highest value (F3) in a graph (F3) obtained by differentiating the smoothed graph (F2).
3max_i) and the minimum value (F3min_i), the height interval between the selected maximum value (F3max_i) and the following minimum value (F3min_i) is replaced by a straight line segment and smoothed by the straight line segment. A constant or altitude-dependent noise level (R) is added to the selected graph (F4), and the selected maximum value (F4) is added to the selected graph (F4).
3max_i) is assumed to be the cloud base altitude, and the signal value integrated over the height region between the selected maximum value (F3max_i) and the following minimum value (F3min) is displayed at this height. The area is characterized by being larger than the value of the graph (F6) obtained by adding the noise level (R), or larger than a certain value (C5). 4. The device according to any one of claims 1 to 3, wherein the evaluation device (14) calculates the smoothed graph (F2) or the selected maximum value (F3max_i
) and the following minimum value (F3min_i) A smoothed graph (F4) using the altitude (H) as a straight line segment
is integrated over the altitude measurement area, and the integral value (F5) is
If is larger than the predetermined limit value (C3), then
It is characterized by emitting a signal (37, 44) indicating that there is rain. 5. A device according to claim 4, characterized in that the optical impulses (3, 5) of the device act on the optical surfaces (20, 21) in and out, and the evaluation device (14) , a blower (23) which is controlled (38, 39, 45, 46) to be switched on only when there is a signal (37, 44) indicating the presence of rain.
). 6. A device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the second optical sensor (25) is configured to remove dirt from the optical output surface (20) of the device. The evaluation device (14) is arranged to detect the reflected light impulses (3) and, if the output signal of the second light sensor (25) exceeds a predetermined limit value, the evaluation device (14) determines that it is dirty or , a display device (27) indicates that cleaning is required. 7. In the apparatus according to any one of claims 4 and 6, the instruction to display that the apparatus is dirty or that cleaning is required is performed when the evaluation apparatus (14) It is characterized by being ignored when the signal (37, 44) is emitted.
JP60292376A 1984-12-27 1985-12-26 Device for measuring altitude of cloud base Pending JPS61160077A (en)

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DE3447446.3 1984-12-27
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04110996U (en) * 1991-03-11 1992-09-25 富士通テン株式会社 Inter-vehicle distance measuring device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04110996U (en) * 1991-03-11 1992-09-25 富士通テン株式会社 Inter-vehicle distance measuring device

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FI852343A0 (en) 1985-06-12
FI852343L (en) 1986-06-28

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