JPH04151586A - サーボスロープ式ｆｍ―ｃｗ速度測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、サーボスロープ式ＦＭ−ＣＷ速度測定装置、
特に測定される速度の低め出力を防止する手段に関する
。

［従来の技術］ サーボスロープ式ＦＭ−ＣＷレーダは、周波数変調され
た連続波（ＦＭ−ＣＷ）により各種物理量を測定する際
に用いられるレーダである。例えば、いわゆる接岸援助
装置において、接岸する船舶の速度を岸壁から測定する
装置としても用いられている。

サーボスロープ式ＦＭ−ＣＷレーダでは、送信周波数を
所定周期で変動させる。すなわち、ある周波数範囲にお
いて、送信する電波の周波数が直線内に変化するよう、
搬送波に変調が施される。

例えば第４図に実線１００で示されるように、所定勾配
で所定周波数範囲を掃引するよう変調された信号が送信
される。

このような送信波が目標物（例えば船舶）から反射する
と、電波の往復に要する時間だけ遅延した信号が受信信
号として得られる。例えば、第４図において破線２００
で示されるように送信信号１００に対して時間ｔだけ遅
延した受信信号が得られる。

送信信号１００と受信信号２００を混合するとその周波
数が送信信号１００と受信信号２００の差の周波数ｆｂ
となるビート信号が得られる。この周波数ｆｂは、装置
と目標物の距離に比例する値である。サーボスロープ式
ＦＭ−ＣＷレーダにおいては、−旦目標物が捕捉される
と、ビート信号の周波数ｆｂが一定となるよう、送信信
号１００の勾配が固定される。

また、ビート信号の位相は目標物の速度を示す量である
。目標物の速度が電波の送信方向の速度成分を有してい
ると、この速度成分についてドプラ現象による位相変化
が生じる。従って、このビート信号を用い、その位相変
化を検出してドプラ周波数を再現することにより、目標
物の速度を得ることができる。

第５図には、−従来例に係るサーボスロープ式ＦＭ−Ｃ
Ｗ速度測定装置の構成が示されている。

この図においては、周波数ｆｂのビート信号を取り込む
ゲート回路１０が示されており、ゲート回路１０の後段
には乗算器１２が接続されている。

ゲート回路１０は、取り込んだビート信号を所定タイミ
ングでサンプリングして出力する。すなわち、ビート信
号のうち所定周期分を取りだし、乗算器１２に出力する
。

一方で、乗算器１２にはクロック発生器１４が接続され
ている。クロック発生器１４は、周波数ｆｂで例えば送
信信号１００と同期したタイミングのクロックを発生さ
せる。従って、このクロックとゲート回路１０の出力と
を乗算器１２によって乗算することにより、原理的には
ビート信号の位相変化が得られる。

乗算器１２の後段にはローパスフィルタ１６が接続され
ており、このローパスフィルタ１６により乗算器１２の
出力が濾波される。すると、乗算器１２の出力のうちビ
ート信号の位相変化に係る低周波成分のみが取り出され
る。ローパスフィルタ１６の出力は、カウンタ１８によ
って計数される。この結果、目標物のドプラ周波数ｆｄ
が得られる。ドプラ周波数ｆｄは、目標物の速度Ｖ「に
対し、 Ｖｒｍｆｄ舎λ／２ の関係を有している。ただし、λは送信信号１００の中
心波長である。従って、以上のような動作によって、測
定すべき速度Ｖ「が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のサーボスロープ式ＦＭ−ＣＷ速度
測定装置においては、電波伝搬上の性質により送信信号
の特定周波数においてビート信号の振幅が微小になるこ
とがあった。

例えば、この装置を接岸援助装置に用いる場合には、第
６図に示されるように、送信信号が直接に目標物たる船
舶に到達することによる直接波のみではなく、海面によ
る反射波も生じ得る。すると、経路長の相違により両伝
搬経路のビート信号の周波数がそれぞれ相違することに
なる。

この場合、両伝搬経路に係るビート信号を合成して得ら
れゲート口路に入力されるビート信号は、第７図に示さ
れるように、ある位置に節を持つ信号になる。この節の
位置は、伝搬経路長の差、電波伝搬の媒体（空気）の誘
電率の微妙な変化等に応じて定まり、予測は困難である
。この節においてはビート信号の振幅は微小になる。

ところで、ビート信号はゲート回路に入力されサンプリ
ングされるが、このサンプリングのタイミングが節の発
生タイミングと一致すると、速度の低め出力という問題
が生ずる。この場合、第８図に示されるように、ゲート
回路の出力も微小振幅となる。

従って、節の存在する箇所については位相変化を検出す
ることが困難であり、速度に換算した際に平均速度値が
低下し、出力される速度値が見掛上低下する。すなわち
、低め出力が生じてしまう。

本発明は、このような問題点を解決することを課題とし
てなされたものであり、速度の低め出力を防止し、測定
確度を向上させることが可能なサーボスロープ式ＦＭ−
ＣＷ速度測定装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、ゲート回
路として、異なるタイミングで動作する複数個が設けら
れ、複数個のゲート回路のいずれかに係る検出結果であ
る目標物の速度のうち、最も出力レベルが高いゲート回
路に係る検出結果を目標物の速度として選択採用する手
段を有することを特徴とする。

［作用コ 本発明においては、ビート信号が複数個のゲート回路に
よりそれぞれ異なるタイミングでサンプリングされる。

従って、ゲート回路のうち少なくとも１個の出力は、海
面反射等による節を含まない。ゲート回路のうちある１
個の出力が節を含む場合、本発明においては最も出力レ
ベルが高いゲート回路に対応する速度出力が選択される
。

従って、本発明においては節の影響を含まない速度出力
が得られ、低め出力が防止される。

〔実施例１ 以下、本発明の好適な実施例について図面を用いて説明
する。なお、第４図乃至第８図に示される従来例と同様
の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

第１図には、本発明の第１実施例に係るサーボスロープ
式ＦＭ−ＣＷ速度測定装置の構成が示されている。

この実施例においては、第５図に示される各構成部材が
、クロック発生器１４を除き２系統設けられている。ク
ロック発生器１４は、第１及び第２の系統の乗算器１２
−１及び１２−２のいずれにも接続されている。さらに
、本実施例においては、タイミング設定回路２０及び信
号選択回路２２が設けられている。

この実施例においては、各系統のゲート回路１０−１及
び１０−２にそれぞれビート信号が入力される。各系統
のゲート回路１０−１及び１０−２のタイミングはタイ
ミング設定回路２０により異なったタイミングに設定さ
れる。タイミング設定回路２０は、距離に応じてこのタ
イミングを設定する。

すなわち、ＦＭ−ＣＷレーダにおいては、前述のように
ビート周波数ｆｂにより目標物との距離が求められてい
る。本実施例においては、この距離をタイミング設定回
路２０に供給することにより、各ゲート回路１０−１及
び１０−２のタイミングを異なったタイミング、具体的
には節発生の周期の半分程度ずらしたタイミングに設定
している。なお、かかる設定は、ＲＯＭ等を用いて簡易
な手段で行うことができる。

このように設定して各ゲート回路１０−１及び１０−２
を動作させると、各ゲート回路１０−１及び１０−２の
出力は同時に節となることがなくなる。すなわち、第２
図に示されるように、ゲート回路１０−１の出力にビー
ト信号の欠落による節を表すレベルの低い波形が生じて
いても、ゲート回路１０−２の出力にはこのような波形
は生じない。

従って、各系統のカウンタ１８−１及び１８−２により
得られる２個の速度出力のうち、より大きな出力を信号
選択回路２２により選択するようにすれば、電波伝搬の
結果ビート信号の欠落が生じている場合にも、選択され
る出力についてはビート信号の欠落の影響が含まれない
。すなわち、本実施例においては従来より正確に速度測
定を行うことができる。

第３図には、本発明の第２実施例に係るサーボスロープ
式ＦＭ−ＣＷ速度測定装置の構成が示されている。

この実施例においては、第１実施例と異なり信号選択回
路２２が乗算器１２の前段に設けられており、ゲート回
路は１０−１と１０−２の２個設けられ共に信号選択回
路２２に接続されている。

また、乗算器１２以後の装置は１系統のみである。

ゲート回路１０−１には、信号選択回路２２及ζタイミ
ング設定回路２０の他、振幅検出回路２７及び比較回路
２６が順次接続されており、比較「路２６は信号選択回
路２２に接続されている。

この実施例においては、ビート信号のレベルカ振幅検出
回路２４により検出される。このレベノ１は、比較回路
２６により所定の基準値と比較さする。この基準値は、
ビート信号において発生ず２節を排除すべく設定される
値であり、少なくと毛彫の発生により低下した場合のゲ
ート回路１〇−１の出力レベル以上で節が発生していな
い場合に出力レベルより以下に設定される。比較回路２
６において、ゲート回路１０−１の出力が基準値より大
きいとされた場合には信号選択回路２２においてゲート
回路１０−１の出力が、これ以外の駅舎にはゲート回路
１０−２の出力が、それぞれ選択される。

従って、この実施例においても、第１実施例と同様の効
果を得ることができる。

なお、本発明は、これらの構成に限定されるものではな
い。例えば、ゲート回路の個数をさらに増加させること
も可能であり、振幅検出を複数のゲート回路の出力につ
いて行っても良い。また、ソフトウェアによる信号処理
で構成しても良い。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、複数のビート信
号のいずれかを用いて速度測定を行うようにしたため、
速度の低め出力を防止してより確度の高い測定を行うこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係るサーボスロープ式
ＦＭ−ＣＷ速度測定装置の構成を示すブロック図、 第２図は、この実施例の動作を示す図、第３図は、本発
明の第２実施例に係るサーボスロープ式ＦＭ−ＣＷ速度
測定装置の構成を示すブロック図、 第４図は、ＦＭ−ＣＷレーダの原理を示す図、第５図は
、−従来例に係るサーボスロープ式ＦＭ−ＣＷ速度測定
装置の構成を示すブロック図、第６図は、サーボスロー
プ式ＦＭ−ＣＷ速度測定装置を接岸援助装置に用いた場
合に生ずる海面反射を示す図、 第７図は、ビート信号において発生する節を示す図、 第８図は、第７図に示される節によるゲート回路の出力
を示す図である。 １０　・・・　ゲート回路 １２　・・・　乗算器 １４　・・・　クロック発生器 １６　・・・　ローパスフィルタ １８　・・・　カウンタ ２０　・・・　タイミング設定回路 ２２　・・・　信号選択回路 ２４　・・・　振幅検出回路 ２６　・・・　比較回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周波数が目標物までの距離を、位相変化が目標物の速度
   をそれぞれ表すビート信号を取り込み、ビート信号を所
   定タイミングでサンプリングして所定周期分を出力する
   ゲート回路と、ビート信号と同一周波数のクロックを所
   定タイミングで発生させるクロック発生器と、ゲート回
   路の出力とクロックとを乗算しビート信号の位相変化を
   検出する乗算器と、乗算器の出力に基づき目標物の速度
   を検出する速度検出手段と、を有し、所定の勾配で周波
   数が変化する信号を目標物に送受信し混合することによ
   り得られるビート信号を用いて、ドプラ現象によるビー
   ト信号の位相変化として現れる目標物の速度を求めるサ
   ーボスロープ式ＦＭ−ＣＷ速度測定装置において、 ゲート回路として、異なるタイミングで動作する複数個
   が設けられ、 複数個のゲート回路のいずれかに係る検出結果である目
   標物の速度のうち、最も出力レベルが高いゲート回路に
   係る検出結果を目標物の速度として選択採用する手段を
   有することを特徴とするサーボスロープ式ＦＭ−ＣＷ速
   度測定装置。