JPH077076B2 - 干渉法利用のリアルタイム雷撃観測システム - Google Patents
干渉法利用のリアルタイム雷撃観測システムInfo
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- JPH077076B2 JPH077076B2 JP62172747A JP17274787A JPH077076B2 JP H077076 B2 JPH077076 B2 JP H077076B2 JP 62172747 A JP62172747 A JP 62172747A JP 17274787 A JP17274787 A JP 17274787A JP H077076 B2 JPH077076 B2 JP H077076B2
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- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
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- G01S3/48—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の背景） 本発明は干渉測定を利用して遠隔地の雷撃をリアルタイ
ムで検出、位置測定するためのシステムに関するもので
ある。具体的にいえば、本システムは適切な距離を隔て
た２カ所の角度観測点で構成され、各観測点には、 −雷撃によつて発生する所定波長の少なくとも一つの電
磁放射を受信する最低２本の固定受信アンテナ −アンテナから得られる信号を処理し、雷撃の雷磁放射
源の仰角や方位角を表すデータを抽出するための干渉処
理装置 が含まれる。
ムで検出、位置測定するためのシステムに関するもので
ある。具体的にいえば、本システムは適切な距離を隔て
た２カ所の角度観測点で構成され、各観測点には、 −雷撃によつて発生する所定波長の少なくとも一つの電
磁放射を受信する最低２本の固定受信アンテナ −アンテナから得られる信号を処理し、雷撃の雷磁放射
源の仰角や方位角を表すデータを抽出するための干渉処
理装置 が含まれる。
干渉法を用いてVHF-UHF放射源の角度位置を測定する周
知の原理によれば、２本のアンテナで同時に受信される
信号間位相差Δφの測定が行われる。２本のアンテナを
通る軸に対する電磁波の入射角αは、下記の関係式から
算出することができる。
知の原理によれば、２本のアンテナで同時に受信される
信号間位相差Δφの測定が行われる。２本のアンテナを
通る軸に対する電磁波の入射角αは、下記の関係式から
算出することができる。
Δφ＝２πD/λsin α ただし、D/λはアンテナ間距離を波長で表した値であ
る。
る。
上記の測定により、２本のアンテナを通る軸上に位置す
る頂角αの円錐範囲内で放射源の位置測定を行うことが
できる。もう一つの干渉測定基準すなわち第３のアンテ
ナ（同じアンテナが位相基準として使用される）を用い
ることにより、放射源の方向を方位角、仰角で表すこと
ができる。２カ所の位置観測点で得られる方位角および
仰角のデータから経過時間を計算すれば、三角測量法に
よつて放射源の空間的位置を求めることができる。
る頂角αの円錐範囲内で放射源の位置測定を行うことが
できる。もう一つの干渉測定基準すなわち第３のアンテ
ナ（同じアンテナが位相基準として使用される）を用い
ることにより、放射源の方向を方位角、仰角で表すこと
ができる。２カ所の位置観測点で得られる方位角および
仰角のデータから経過時間を計算すれば、三角測量法に
よつて放射源の空間的位置を求めることができる。
雷撃の空間的位置を測定するための周知のシステムに
は、雷撃の角位置を求めるために２組の３本組アンテナ
を備えた観測点を２カ所に設置したものがある。第１組
のアンテナは、比較的長い距離（例えば動作周波数300M
Hzに対して10m）を隔てた３本のアンテナによつて構成
される。このシステムは放射源の精密な位置測定が可能
であるが、位相測定を約２πにするので、かなりの誤差
が生じる。第２組のアンテナは比較的短い距離（例えば
0.5m）を隔てた３本のアンテナで構成され、第１組の測
定誤差を除去することができる。
は、雷撃の角位置を求めるために２組の３本組アンテナ
を備えた観測点を２カ所に設置したものがある。第１組
のアンテナは、比較的長い距離（例えば動作周波数300M
Hzに対して10m）を隔てた３本のアンテナによつて構成
される。このシステムは放射源の精密な位置測定が可能
であるが、位相測定を約２πにするので、かなりの誤差
が生じる。第２組のアンテナは比較的短い距離（例えば
0.5m）を隔てた３本のアンテナで構成され、第１組の測
定誤差を除去することができる。
信号振幅の計測（到達時間差計測、角度計式計測）を利
用するその他すべての位置測定法とは逆に、干渉型位置
測定法は雷撃信号の波形に無関係であつて、信号の位相
にのみ依存する。従つて、広いエネルギ範囲（一般に80
dB）で計測が可能であり、放射源からの放射電力による
信号レベルが大きく変動する場合や観測範囲が広い場合
にも十分に対応することができる。
用するその他すべての位置測定法とは逆に、干渉型位置
測定法は雷撃信号の波形に無関係であつて、信号の位相
にのみ依存する。従つて、広いエネルギ範囲（一般に80
dB）で計測が可能であり、放射源からの放射電力による
信号レベルが大きく変動する場合や観測範囲が広い場合
にも十分に対応することができる。
しかし、この周知のシステムは雷を純粋に現象学的に研
究するために構成されているので、設置場所の安全確保
を考慮した実際の観測目的には適していない。特に、時
間的、空間的分解能が必要以上に高い、測定範囲が不十
分、さらに、経過時間中のデータ処理が観測機能と共通
でない、などの問題がある。
究するために構成されているので、設置場所の安全確保
を考慮した実際の観測目的には適していない。特に、時
間的、空間的分解能が必要以上に高い、測定範囲が不十
分、さらに、経過時間中のデータ処理が観測機能と共通
でない、などの問題がある。
また、特許出願第EP-A-0161940号記載の周知システムに
おいては、角位置観測点から得られる方位角位置に基づ
いて三角測量によつて雷光発生点の対地座標を求めるた
めにデイジタルコンピユータ周辺でデータ処理が行われ
る。しかし、振幅測定に基づくこの方法と各観測点に設
けられた手段を利用する場合には、雷撃によるすべての
電磁波源の空間位置を測定することはできない。特に、
上記特許出願の明細書に記載の観測点には、検出電磁波
成分が垂直偏光波の場合のみ正常に動作する「ループア
ンテナ」型の受信アンテナが使用されるが、垂直偏光波
が発生するのは基本的に対地雷撃の時である。
おいては、角位置観測点から得られる方位角位置に基づ
いて三角測量によつて雷光発生点の対地座標を求めるた
めにデイジタルコンピユータ周辺でデータ処理が行われ
る。しかし、振幅測定に基づくこの方法と各観測点に設
けられた手段を利用する場合には、雷撃によるすべての
電磁波源の空間位置を測定することはできない。特に、
上記特許出願の明細書に記載の観測点には、検出電磁波
成分が垂直偏光波の場合のみ正常に動作する「ループア
ンテナ」型の受信アンテナが使用されるが、垂直偏光波
が発生するのは基本的に対地雷撃の時である。
（発明の概要） 本発明の基本目的は、遠隔地の雷撃をリアルタイムで検
出し、その空間位置を測定するためのシステムを提供す
ることである。そして、このシステムは最低限の機構と
保守作業で観測動作機能が得られるものとする。
出し、その空間位置を測定するためのシステムを提供す
ることである。そして、このシステムは最低限の機構と
保守作業で観測動作機能が得られるものとする。
この目的を達成するため、本発明のシステムは各観測点
に下記手段、すなわち 受信電磁放射の少なくとも一つの量（特に、放射密度や
振幅）に応答し、その量が設定しきい値より大きい時に
作動信号を出力するしきい値確認手段と、 前記しきい値確認手段の制御下に置かれ、上記量が設定
値より大きい場合のみ、干渉手段からの角度データを選
別するデータ分類手段と、 分離手段で選別された仰角や方位角を表す情報と雷撃の
日付けを表す情報からなるデータを得るためのデイジタ
ルデータ作成、処理手段と、伝送速度の関数で表される
期間中、上記で得られた数値データを保持する一時記憶
手段と、伝送線路中に置かれた数値データ伝送手段 を備えていることを特徴とする。
に下記手段、すなわち 受信電磁放射の少なくとも一つの量（特に、放射密度や
振幅）に応答し、その量が設定しきい値より大きい時に
作動信号を出力するしきい値確認手段と、 前記しきい値確認手段の制御下に置かれ、上記量が設定
値より大きい場合のみ、干渉手段からの角度データを選
別するデータ分類手段と、 分離手段で選別された仰角や方位角を表す情報と雷撃の
日付けを表す情報からなるデータを得るためのデイジタ
ルデータ作成、処理手段と、伝送速度の関数で表される
期間中、上記で得られた数値データを保持する一時記憶
手段と、伝送線路中に置かれた数値データ伝送手段 を備えていることを特徴とする。
さらに本システムは −前記の各観測点と数値データ収集センタを接続するた
めの伝送線路を有し、その数値データ収集センタは、 各観測点から得られる数値データの個別受信手段と、 一定期間中に同一日付けで各観測点から個別に送信され
る情報を選別、結合するための手段と、伝送速度の関数
となる期間中、上記の選別、結合された情報を保持する
一時記憶手段 を備えている。
めの伝送線路を有し、その数値データ収集センタは、 各観測点から得られる数値データの個別受信手段と、 一定期間中に同一日付けで各観測点から個別に送信され
る情報を選別、結合するための手段と、伝送速度の関数
となる期間中、上記の選別、結合された情報を保持する
一時記憶手段 を備えている。
さらに、本システムには下記の手段が含まれる。
−仰角、方位角について分類、結合されたデータから三
角測量によつて、前記日付けの雷撃位置を求めるための
計算手段 −前記計算手段から得られる結果を表示する表示手段 角度観測点に対する雷撃位置とは無関係にシステムの性
能を維持するためには、少なくとも３カ所の観測点を非
直線的に配置すること、任意の日時に特定の位置が正確
に得られるように２カ所の観測点を決定すること、２カ
所の観測点から得られた同一日付けの情報対を正確に選
別し得るように、数値データ収集センタの分類手段を構
成することが望ましい。
角測量によつて、前記日付けの雷撃位置を求めるための
計算手段 −前記計算手段から得られる結果を表示する表示手段 角度観測点に対する雷撃位置とは無関係にシステムの性
能を維持するためには、少なくとも３カ所の観測点を非
直線的に配置すること、任意の日時に特定の位置が正確
に得られるように２カ所の観測点を決定すること、２カ
所の観測点から得られた同一日付けの情報対を正確に選
別し得るように、数値データ収集センタの分類手段を構
成することが望ましい。
実行測定精度を向上させるためには、共通同期源で個別
に同期される時間ベースと、各伝送線路における同期信
号に対する遅延を調整する手段を各観測点に設けること
が望ましい。
に同期される時間ベースと、各伝送線路における同期信
号に対する遅延を調整する手段を各観測点に設けること
が望ましい。
その場合、下記のような構成にすることができる。
−周波数約1Hz、周期比１の周波数変調された実質的に
矩形波を出力する同期信号発生器と、変調周波数の基本
周期に対応する値を記憶すると共に前記同期信号からな
るクロツク信号によつてアドレス可能な記憶手段を共通
同期源に設け、 −観測点の各時間ベースに記憶手段の出力信号を転送す
るため、前記共通同期源と各時間ベースの間に接続手段
を設ける。
矩形波を出力する同期信号発生器と、変調周波数の基本
周期に対応する値を記憶すると共に前記同期信号からな
るクロツク信号によつてアドレス可能な記憶手段を共通
同期源に設け、 −観測点の各時間ベースに記憶手段の出力信号を転送す
るため、前記共通同期源と各時間ベースの間に接続手段
を設ける。
そして、観測点の各時間ベースには下記の手段を設け
る。
る。
−受信信号に対するフイルタ／波形整形手段 −前記受信信号の周波数変化時期の検出手段 −前記信号から安定同期信号を選別する選別手段 −前記接続手段内の伝送時間と他の観測点の接続手段内
の伝送時間の間に生じる遅延を調整するための前記手段
に接続された遅延手段 −時間ベースの安定化された調整済みの信号を出力する
出力手段 一実施例においては、しきい値確認手段は、特に放射密
度に対して感度があり、下記の手段で構成される。
の伝送時間の間に生じる遅延を調整するための前記手段
に接続された遅延手段 −時間ベースの安定化された調整済みの信号を出力する
出力手段 一実施例においては、しきい値確認手段は、特に放射密
度に対して感度があり、下記の手段で構成される。
−動作開始から所定期間Ｔの間、計数を行う計数手段 −検出すべき電磁放射がアンテナ上に現れたことを確認
する検出手段 −前記検出手段によつて駆動され、前記計数手段の動作
を開始させるトリガ手段 −期間Ｔの終端で計数手段の出力信号と所定しきい値を
比較する比較手段 −計数値が所定しきい値より小さい時に第１電圧レベ
ル、大きい時に第２電圧レベルを示す上記比較結果を記
憶する記憶手段 全方向の検出が望まれる場合は、各観測点に３本の簡単
な全方位型アンテナを三角形に配置することができる。
これらのアンテナとして、平面型のλ/4モノポールや５
λ/8モノポール、λ/2ダイポールが使用可能である（λ
は検出すべき電磁放射の波長）。この場合、アンテナ間
結合に伴う諸問題を避けるために、アンテナの仰角感度
を比較的低く、具体的には3dB以下にすることが好まし
い。
する検出手段 −前記検出手段によつて駆動され、前記計数手段の動作
を開始させるトリガ手段 −期間Ｔの終端で計数手段の出力信号と所定しきい値を
比較する比較手段 −計数値が所定しきい値より小さい時に第１電圧レベ
ル、大きい時に第２電圧レベルを示す上記比較結果を記
憶する記憶手段 全方向の検出が望まれる場合は、各観測点に３本の簡単
な全方位型アンテナを三角形に配置することができる。
これらのアンテナとして、平面型のλ/4モノポールや５
λ/8モノポール、λ/2ダイポールが使用可能である（λ
は検出すべき電磁放射の波長）。この場合、アンテナ間
結合に伴う諸問題を避けるために、アンテナの仰角感度
を比較的低く、具体的には3dB以下にすることが好まし
い。
一方、指向性検出が望まれる場合は、各観測点に方位指
向性アンテナを設置することが可能であり、具体的には
アンテナを一定角度範囲の検出するように配置すると
か、あるいは数本のアンテナを組合わせて相補的な方向
に向けることにより等方位検出を行う。
向性アンテナを設置することが可能であり、具体的には
アンテナを一定角度範囲の検出するように配置すると
か、あるいは数本のアンテナを組合わせて相補的な方向
に向けることにより等方位検出を行う。
各観測点のアンテナ群は、検出すべき放射の半波長程度
の間隔で設置することが好ましい。
の間隔で設置することが好ましい。
また、それぞれ異なる観測点から送信される数値データ
の数値データ収集センタへの到達時間の差を求めるため
の手段を設け、この到達時間差情報と仰角や方位角の分
類データとの結合操作を前記計算手段によつて行うこと
により、角分解能の良い無指向性アンテナを用いて雷撃
に基づく電磁放射源の位置測定が可能になる。
の数値データ収集センタへの到達時間の差を求めるため
の手段を設け、この到達時間差情報と仰角や方位角の分
類データとの結合操作を前記計算手段によつて行うこと
により、角分解能の良い無指向性アンテナを用いて雷撃
に基づく電磁放射源の位置測定が可能になる。
さらに、誤差または不確実要素の原因を最小限にし、測
定精度を改善するため、検出放射と同じ周波数の電磁波
を出す送信機と、このシステムの位相差に対する検出計
算手段とを備えた標準化操作手段を設ければ、それによ
り測定の補正が可能になる。
定精度を改善するため、検出放射と同じ周波数の電磁波
を出す送信機と、このシステムの位相差に対する検出計
算手段とを備えた標準化操作手段を設ければ、それによ
り測定の補正が可能になる。
以下、本発明について非限定的な実施例を用いて詳細に
説明する。
説明する。
（好適実施例） 第１図は干渉法を利用して遠隔地の雷撃の空間的位置を
リアルタイムで検出、測定するシステムの全体構成を示
す。
リアルタイムで検出、測定するシステムの全体構成を示
す。
このシステムには一定数の観測点が含まれ、それらは図
中に３カ所の観測点として参照番号１、２、３で示され
ている。各観測点はアンテナI1I2I3を備えており、各ア
ンテナはそれぞれ伝送線路L1L2L3を介して集中データ収
集装置４に接続され、集中データ収集装置はリアルタイ
ムのデータ処理装置５に接続される。
中に３カ所の観測点として参照番号１、２、３で示され
ている。各観測点はアンテナI1I2I3を備えており、各ア
ンテナはそれぞれ伝送線路L1L2L3を介して集中データ収
集装置４に接続され、集中データ収集装置はリアルタイ
ムのデータ処理装置５に接続される。
三角測量によつて荒天域の位置測定を行うので、観測点
設置の設計は観測範囲や敷地面積に応じて最適化する必
要がある。
設置の設計は観測範囲や敷地面積に応じて最適化する必
要がある。
これは各観測点の機能、特に検出距離に直接的影響を与
える。検出距離は雷に伴うVHF-UHF放射源のレベルや放
射源の高度（一般に０〜10Km）、各観測点の高度に依存
する。一般的な状況では、この検出距離は150Km〜200Km
と考えてよい。
える。検出距離は雷に伴うVHF-UHF放射源のレベルや放
射源の高度（一般に０〜10Km）、各観測点の高度に依存
する。一般的な状況では、この検出距離は150Km〜200Km
と考えてよい。
観測点の設置に関して下記の二つの状況が考えられる。
１）観測点が観測範囲内にある場合。各観測点の観測角
度範囲は360°となり、３本の測定アンテナは互いに半
波長に相当する距離を隔てて設置される。観測点間の距
離は一般に20〜80Kmであり、対象の範囲、距離、測定環
境において位置測定精度の判定基準に従つて最適化され
る。観測点は最低限２カ所が必要であるが、三角測量に
よる位置測定誤差を増大させるような角度範囲を避ける
ためには観測点を３カ所に設けることが好ましい（各観
測点対の軸）。
度範囲は360°となり、３本の測定アンテナは互いに半
波長に相当する距離を隔てて設置される。観測点間の距
離は一般に20〜80Kmであり、対象の範囲、距離、測定環
境において位置測定精度の判定基準に従つて最適化され
る。観測点は最低限２カ所が必要であるが、三角測量に
よる位置測定誤差を増大させるような角度範囲を避ける
ためには観測点を３カ所に設けることが好ましい（各観
測点対の軸）。
２）観測点が観測範囲外にある場合。各観測点の観測角
度範囲は180°となり、仰角は非常に小さくなる。そし
て、各観測点に対して２本のアンテナで済ますことが可
能であるが、指向性アンテナの使用が好ましい。対象の
角度範囲内の位置測定精度を改善するためには、アンテ
ナ間距離を半波長以上にすればよい。
度範囲は180°となり、仰角は非常に小さくなる。そし
て、各観測点に対して２本のアンテナで済ますことが可
能であるが、指向性アンテナの使用が好ましい。対象の
角度範囲内の位置測定精度を改善するためには、アンテ
ナ間距離を半波長以上にすればよい。
観測点間距離は観測範囲の大きさ相応の値になる（一般
に100〜200Km）。
に100〜200Km）。
観測範囲が観測点の軸外にある場合は観測点は２カ所で
十分である。しかし、観測範囲が観測点間の領域にある
場合は３カ所に観測点を設置することが好ましい。
十分である。しかし、観測範囲が観測点間の領域にある
場合は３カ所に観測点を設置することが好ましい。
受信機の動作周波数はVHF-UHFの範囲内で選択し、例え
ば140MHz近傍に設定する（すなわち半波長が約1m）。
ば140MHz近傍に設定する（すなわち半波長が約1m）。
この周波数を利用して雷撃の各段階における放射源に対
応することができ、すべての大気放電現象の位置を大地
への雷撃の前兆メカニズムまたは雲対地放電、雲内メカ
ニズムとして測定することができる。
応することができ、すべての大気放電現象の位置を大地
への雷撃の前兆メカニズムまたは雲対地放電、雲内メカ
ニズムとして測定することができる。
雷雲の電気活動の80〜90％は雲内放電で示されるので、
特に雲内放電の検出は重要である。これは飛行中の航空
機またはロケツトの安全対策としても有効である。
特に雲内放電の検出は重要である。これは飛行中の航空
機またはロケツトの安全対策としても有効である。
第２図は観測点の概略構成を示している。この観測点は
アンテナ構成Ｉを備えている。
アンテナ構成Ｉを備えている。
下記にアンテナ構成の具体例を二つ示す。
１）第１のアンテナ構成（第３図）では、一辺の長さλ
/2の正三角形の頂点に３本の単純な全方位アンテナが配
置される。これらのアンテナとして、平面型λ/4モノポ
ールまたは５λ/8モノポールまたはλ/2ダイポールのい
ずれの形式もしよう可能であるが、わずかに仰角に指向
性（≦3dB）を持つものとする。この形式のアンテナが
第２図に参照番号Ｉで示されている。仰角の指向性向上
を望むならば、仰角指向性の線形等方位ダイポールアン
テナが使用可能であるが、アンテナ間結合の問題が複雑
になる。
/2の正三角形の頂点に３本の単純な全方位アンテナが配
置される。これらのアンテナとして、平面型λ/4モノポ
ールまたは５λ/8モノポールまたはλ/2ダイポールのい
ずれの形式もしよう可能であるが、わずかに仰角に指向
性（≦3dB）を持つものとする。この形式のアンテナが
第２図に参照番号Ｉで示されている。仰角の指向性向上
を望むならば、仰角指向性の線形等方位ダイポールアン
テナが使用可能であるが、アンテナ間結合の問題が複雑
になる。
２）第２のアンテナ構成では方位指向性のアンテナを使
用する。この構成７（第４図）は例えば金属平板製の二
面反射板とλ/2ダイポールアンテナを使用したもので、
約10dBの利得が得られ、一定の角度範囲内の観測に適し
ている。また、等方位性を望むならば、相補的な方向に
向けた複数の指向性アンテナ対（11a:11b、12a:12b、13
a:13b、14a:14b）を組み合わせた複合アンテナ10（第５
図は上から見た図）を利用することができる。その場
合、２本の相補アンテナから得られる信号は相互に結合
される（数本の指向性アンテナで全方向性アンテナを再
構成することになる）。アンテナ11a、11bから第１の信
号、アンテナ12a、12bから第２の信号が得られ、この第
１、第２信号は第１チヤンネル用の第１信号対を形成す
る。それに対して、アンテナ13a、13bからは第３の信
号、アンテナ14a、14bからは第４の信号が得られ、この
第３、第４の信号は第２チヤンネル用の第２の信号対を
形成する。このようにして二つの独立した干渉対が得ら
れる。
用する。この構成７（第４図）は例えば金属平板製の二
面反射板とλ/2ダイポールアンテナを使用したもので、
約10dBの利得が得られ、一定の角度範囲内の観測に適し
ている。また、等方位性を望むならば、相補的な方向に
向けた複数の指向性アンテナ対（11a:11b、12a:12b、13
a:13b、14a:14b）を組み合わせた複合アンテナ10（第５
図は上から見た図）を利用することができる。その場
合、２本の相補アンテナから得られる信号は相互に結合
される（数本の指向性アンテナで全方向性アンテナを再
構成することになる）。アンテナ11a、11bから第１の信
号、アンテナ12a、12bから第２の信号が得られ、この第
１、第２信号は第１チヤンネル用の第１信号対を形成す
る。それに対して、アンテナ13a、13bからは第３の信
号、アンテナ14a、14bからは第４の信号が得られ、この
第３、第４の信号は第２チヤンネル用の第２の信号対を
形成する。このようにして二つの独立した干渉対が得ら
れる。
第２図の観測点の概略図に示すように、３本のアンテナ
61〜63からは、検出電磁放射振幅A1、A2、A3と位相φ1、
φ2、φ3からなる３対の量が得られる。
61〜63からは、検出電磁放射振幅A1、A2、A3と位相φ1、
φ2、φ3からなる３対の量が得られる。
３本のアンテナの出力信号は干渉処理装置15に供給され
る。この干渉処理装置はフイルタ機能、増幅機能、周波
数変換機能を備えた手段16と、VHF受信手段17と、アナ
ログ位相処理手段18で構成されており、この最終段のア
ナログ位相処理手段からは、アンテナ61、62、で受信し
た信号間の位相差角のコサイン（cosΔφ12）およびサ
イン（sinΔφ12）とアンテナ61、63で受信した信号間の
位相差角のコサイン（cosΔφ13）およびサイン（sinΔ
φ13）が出力される。
る。この干渉処理装置はフイルタ機能、増幅機能、周波
数変換機能を備えた手段16と、VHF受信手段17と、アナ
ログ位相処理手段18で構成されており、この最終段のア
ナログ位相処理手段からは、アンテナ61、62、で受信し
た信号間の位相差角のコサイン（cosΔφ12）およびサ
イン（sinΔφ12）とアンテナ61、63で受信した信号間の
位相差角のコサイン（cosΔφ13）およびサイン（sinΔ
φ13）が出力される。
この種の干渉処理装置15は周知であるが、一つの構成例
を第６図に示す。３本の平面型λ/4モノポールアンテナ
61、63は、中心周波数140MHz、帯域幅10MHzの３個の同相
フイルタ19にそれぞれ接続される。これらのフイルタ19
は、170MHzの周波数発生器21に接続された３個の周波数
変換分周器20にそれぞれ接続される。周波数変換分周器
20は、中心周波数30MHz、帯域幅1MHzの３個の同相IFフ
イルタ22にそれぞれ接続される。これらのIFフイルタ
は、電力レンジ80dBの３個の制限増幅器23に接続され、
それらの増幅器は３個の分配器24に接続される。分配器
は４個のミキサ25に接続されるが、コサインチヤンネル
の２個のミキサとは直結、サインチヤンネルの２個のミ
キサとはπ/2移相器26（の一方の入力端）を介して接続
される。ミキサの出力は、帯域幅０−5KHzの４個の低域
フイルタ27に接続され、これらフイルタは４個の出力増
幅器28に接続される。
を第６図に示す。３本の平面型λ/4モノポールアンテナ
61、63は、中心周波数140MHz、帯域幅10MHzの３個の同相
フイルタ19にそれぞれ接続される。これらのフイルタ19
は、170MHzの周波数発生器21に接続された３個の周波数
変換分周器20にそれぞれ接続される。周波数変換分周器
20は、中心周波数30MHz、帯域幅1MHzの３個の同相IFフ
イルタ22にそれぞれ接続される。これらのIFフイルタ
は、電力レンジ80dBの３個の制限増幅器23に接続され、
それらの増幅器は３個の分配器24に接続される。分配器
は４個のミキサ25に接続されるが、コサインチヤンネル
の２個のミキサとは直結、サインチヤンネルの２個のミ
キサとはπ/2移相器26（の一方の入力端）を介して接続
される。ミキサの出力は、帯域幅０−5KHzの４個の低域
フイルタ27に接続され、これらフイルタは４個の出力増
幅器28に接続される。
観測点における検出装置のアンテナ数が２本の場合は当
然、等価的な２チヤンネル回路が使用される。
然、等価的な２チヤンネル回路が使用される。
干渉処理装置15から得られる信号は、第２図に示すよう
にデイジタル処理装置29によつて数値処理される。
にデイジタル処理装置29によつて数値処理される。
デイジタル処理装置29は数値化処理回路30を備えてお
り、この回路において、データΔφ12、Δφ12、Δφ
13、Δφ13のアナログ／デイジタル変換と、観測点に対
する放射源の仰角や方位角の計算が行われる。
り、この回路において、データΔφ12、Δφ12、Δφ
13、Δφ13のアナログ／デイジタル変換と、観測点に対
する放射源の仰角や方位角の計算が行われる。
しかし、すべてのデータが系統的に処理されるわけでは
なく、数値化処理回路30から得られるデータに対する確
認動作によつてデータの分類が同時に行われる。信号振
幅の検出（回路31）や放射密度の検出（回路32）後、そ
の検出値とプログラマブルしきい値（しきい値回路34）
を比較（バリデーシヨン回路33）することにより、選別
が行われる。
なく、数値化処理回路30から得られるデータに対する確
認動作によつてデータの分類が同時に行われる。信号振
幅の検出（回路31）や放射密度の検出（回路32）後、そ
の検出値とプログラマブルしきい値（しきい値回路34）
を比較（バリデーシヨン回路33）することにより、選別
が行われる。
振幅を選別することにより、アクイジシヨンしきい値が
得られ、（最低S/N比の間接的選別によつて）測定の質
が決まる。これは範囲限定手段と考えてもよい。
得られ、（最低S/N比の間接的選別によつて）測定の質
が決まる。これは範囲限定手段と考えてもよい。
一方、放射密度の選別は大気放電による放射メカニズム
と直接的な関連がある。放射密度は、測定の時間分解能
ウインドウ内における放射存在期間の百分率として定義
することができる（例えば、100μｓの分析ウインドウ
内で放射期間をμｓで表した値）。
と直接的な関連がある。放射密度は、測定の時間分解能
ウインドウ内における放射存在期間の百分率として定義
することができる（例えば、100μｓの分析ウインドウ
内で放射期間をμｓで表した値）。
時間的に細分化（100μｓ）した測定を用いたこの選別
法により、特定範囲の放電に対応することができる。実
際に雷放電の過程では強い放射が数百マイクロ秒間、数
十キロの範囲に広がる。放電密度の情報を基にして、放
電を数カ所でサンプル（100μｓ毎に）すれば、放電経
路の再生が可能になり、被雷地域の範囲を知ることがで
きる。
法により、特定範囲の放電に対応することができる。実
際に雷放電の過程では強い放射が数百マイクロ秒間、数
十キロの範囲に広がる。放電密度の情報を基にして、放
電を数カ所でサンプル（100μｓ毎に）すれば、放電経
路の再生が可能になり、被雷地域の範囲を知ることがで
きる。
また、測定の時間分解能が高いため、同一時間ウインド
ウ内で極端に差のある放電が現れる確率を低くすること
ができる。
ウ内で極端に差のある放電が現れる確率を低くすること
ができる。
さらに、放射密度の選別標準によつて、突発的な干渉信
号を排除することができる。
号を排除することができる。
第７図はバリデーシヨン回路実施例の電気回路図を示し
ている。信号放射密度の検出回路32にはANDゲート35が
含まれ、このANDゲートの入力端は、周期T/Nの信号を供
給するクロツクＨ′（図示せず）に接続される。なお、
Ｔは測定の繰り返し周期、1/Nは所望の測定分解能であ
る。ANDゲート35の他方の入力端には論理信号VALEMが入
力される。この信号は放射が存在する時には１、存在し
ない時には０である。ANDゲート35の出力端はカウンタ3
6の入力端に接続され、このカウンタのゼロリセツト入
力端（RAZ）は、信号周期Ｙを決めるクロツクＨ′に接
続される。
ている。信号放射密度の検出回路32にはANDゲート35が
含まれ、このANDゲートの入力端は、周期T/Nの信号を供
給するクロツクＨ′（図示せず）に接続される。なお、
Ｔは測定の繰り返し周期、1/Nは所望の測定分解能であ
る。ANDゲート35の他方の入力端には論理信号VALEMが入
力される。この信号は放射が存在する時には１、存在し
ない時には０である。ANDゲート35の出力端はカウンタ3
6の入力端に接続され、このカウンタのゼロリセツト入
力端（RAZ）は、信号周期Ｙを決めるクロツクＨ′に接
続される。
放射が存在する場合（VALEM＝11、周期T/Nのクロツク信
号Ｈ′はANDゲート35を通過し、カウンタ36によつてパ
ルスの計数が行われる。各周期Ｔの終端でカウンタ36
は、周期Ｔの間に測定された放射密度を表すＯ〜Ｎを含
む」信号を出力する。
号Ｈ′はANDゲート35を通過し、カウンタ36によつてパ
ルスの計数が行われる。各周期Ｔの終端でカウンタ36
は、周期Ｔの間に測定された放射密度を表すＯ〜Ｎを含
む」信号を出力する。
カウンタ36の出力端はバリデーシヨン回路33の入力端す
なわち、比較器37の一方の入力端に接続され。この比較
器の他方の入力はしきい値プログラミング回路34に接続
される。比較器37の出力端はＤ型フリツプフロツプ38の
入力端に接続され、このフリツプフロツプの入力端には
周期Ｔのクロツク信号Ｈが入力される。
なわち、比較器37の一方の入力端に接続され。この比較
器の他方の入力はしきい値プログラミング回路34に接続
される。比較器37の出力端はＤ型フリツプフロツプ38の
入力端に接続され、このフリツプフロツプの入力端には
周期Ｔのクロツク信号Ｈが入力される。
比較器37の出力端に現れる比較結果はＴ秒毎にフリツプ
フロツプ38に記憶され、このフリツプフロツプの非反転
出力端Ｑに現れる信号VALは常に、先行周期における放
射密度の測定値と設定しきい値の比較結果を示し、測定
値が設定しきい値より高ければVAL＝１、低ければVAL＝
０になる。
フロツプ38に記憶され、このフリツプフロツプの非反転
出力端Ｑに現れる信号VALは常に、先行周期における放
射密度の測定値と設定しきい値の比較結果を示し、測定
値が設定しきい値より高ければVAL＝１、低ければVAL＝
０になる。
また、この放射密度値は後述のように特性要素として保
存することが可能である。
存することが可能である。
このようにして確認されたデータに基づき、必要な補正
操作（標準化、アンテナ間結合、気象条件等）を加えな
がらに、観測点に対する放射源の方位角や仰角の計算が
行われる。次に、この計算から得られる情報や、放射デ
ータに関する情報（他の観測点の同期クロツクと同期す
る同期クロツク40から得られる）、さらに上記のように
放射密度値で表される特性情報または放電を特性化する
検出器からの特性情報等すべての情報からなる数値デー
タをメモリ39に記憶させる。
操作（標準化、アンテナ間結合、気象条件等）を加えな
がらに、観測点に対する放射源の方位角や仰角の計算が
行われる。次に、この計算から得られる情報や、放射デ
ータに関する情報（他の観測点の同期クロツクと同期す
る同期クロツク40から得られる）、さらに上記のように
放射密度値で表される特性情報または放電を特性化する
検出器からの特性情報等すべての情報からなる数値デー
タをメモリ39に記憶させる。
このようにして得られた情報は（伝送回路41から）適切
な方法、例えば、適切な速度変調器42と加入電話線また
は専用電話線43を介して集中データ収集装置４へ転送さ
れる。
な方法、例えば、適切な速度変調器42と加入電話線また
は専用電話線43を介して集中データ収集装置４へ転送さ
れる。
メモリ39でのデータ記憶により、伝送手段へのデータ転
送が時間的に分散され、その結果、伝送手段はあまり大
きい容量を必要としなくなるのでコスト低減効果があ
る。
送が時間的に分散され、その結果、伝送手段はあまり大
きい容量を必要としなくなるのでコスト低減効果があ
る。
第８図に示す集中データアクイジシヨン装置４には、例
えば電話線431、432、433および復調器441、442、443を介し
て観測点１、２、３からそれぞれの数値データが同時に
入力され、そのデータはアクイジシヨン回路451、452、45
3にそれぞれ供給される。
えば電話線431、432、433および復調器441、442、443を介し
て観測点１、２、３からそれぞれの数値データが同時に
入力され、そのデータはアクイジシヨン回路451、452、45
3にそれぞれ供給される。
上記受信データは分類装置46によつて仮分類され、少な
くとも２カ所の観測点に共通する同日の数値データがそ
の分類装置に保存される。このデータは、リアルタイム
データ処理装置５に供給される前に、再編集され、メモ
リ47に記憶される。前述と同様に、この記憶手段47を設
けることにより、処理装置５へのデータ転送が時間的に
分散されるため、比較的安価な小型装置を処理装置５と
して使用しても、その計算能力でこのデータ伝送に対応
することができる。
くとも２カ所の観測点に共通する同日の数値データがそ
の分類装置に保存される。このデータは、リアルタイム
データ処理装置５に供給される前に、再編集され、メモ
リ47に記憶される。前述と同様に、この記憶手段47を設
けることにより、処理装置５へのデータ転送が時間的に
分散されるため、比較的安価な小型装置を処理装置５と
して使用しても、その計算能力でこのデータ伝送に対応
することができる。
もちろん、データアクイジシヨン装置４は角度観測点の
処理装置と同じ速度で同期動作する（接続48）。
処理装置と同じ速度で同期動作する（接続48）。
第９図のリアルタイムデータ処理装置５は計算装置49を
備えており、この計算装置によつて、アクイジシヨン装
置40からのデータの入力、読込みが（50で）行われ、伝
送中の各種標準化データ（51）を参照しながら、放射源
（雷撃）の位置決定に必要な計算が行われる（52）。３
カ所の観測点から、測定に最適な２カ所（選択基準によ
つて、測定対象放射源がその二つの観測点の軸外にある
ことが示される）が中央計算装置によつて選択され、３
番目の観測点からのデータはチエツク手段として機能す
る。計算結果は最終的に適切な方法で整形され（53）、
表示手段（例えばリアルタイム画像表示54aやリアルタ
イムのデータプリンタ54b、リアルタイムのデータメモ
リ等）に供給される。
備えており、この計算装置によつて、アクイジシヨン装
置40からのデータの入力、読込みが（50で）行われ、伝
送中の各種標準化データ（51）を参照しながら、放射源
（雷撃）の位置決定に必要な計算が行われる（52）。３
カ所の観測点から、測定に最適な２カ所（選択基準によ
つて、測定対象放射源がその二つの観測点の軸外にある
ことが示される）が中央計算装置によつて選択され、３
番目の観測点からのデータはチエツク手段として機能す
る。計算結果は最終的に適切な方法で整形され（53）、
表示手段（例えばリアルタイム画像表示54aやリアルタ
イムのデータプリンタ54b、リアルタイムのデータメモ
リ等）に供給される。
もちろん、上記リアルタイムデータ処理手段に加えて、
オフラインのデータ処理手段や統計処理手段等（図示せ
ず）を設けることも可能である。
オフラインのデータ処理手段や統計処理手段等（図示せ
ず）を設けることも可能である。
したがつて、各観測点で時間アクイジシヨンウインドウ
をリセツトするためには観測点間の同期性を確保する必
要がある。この同期性は下記のように利用される。
をリセツトするためには観測点間の同期性を確保する必
要がある。この同期性は下記のように利用される。
１）観測点間の距離が非常に長い場合に観測点間の伝播
時間差を必要に応じて補償し、集中装置のレベルでデー
タを一時的に一致させる目的。
時間差を必要に応じて補償し、集中装置のレベルでデー
タを一時的に一致させる目的。
２）各観測点による角位置測定値と信号到達時間に関す
る観測点間差の測定値を組み合わせて位置測定の精度を
改善する目的。雷信号の到達時間に関して二つの測定点
間の差を測定することにより、放射源の平均的な方向を
（測定の時間分解能の関数として決まる精度で）求める
ことができる。これにより、各観測点の観測角度範囲を
制限することができるので、角度分解能が良ければ指向
性のないアンテナでも使用可能になる。そして、角位置
測定と信号到達時間差の測定を組み合わせることにより
集中装置のレベルで、あいまいさが除去される。
る観測点間差の測定値を組み合わせて位置測定の精度を
改善する目的。雷信号の到達時間に関して二つの測定点
間の差を測定することにより、放射源の平均的な方向を
（測定の時間分解能の関数として決まる精度で）求める
ことができる。これにより、各観測点の観測角度範囲を
制限することができるので、角度分解能が良ければ指向
性のないアンテナでも使用可能になる。そして、角位置
測定と信号到達時間差の測定を組み合わせることにより
集中装置のレベルで、あいまいさが除去される。
この目的のため、各観測点は、その観測点で発生した事
象の発生日を記録するために水晶発信器駆動のクロツク
を備えている。観測点での各測定には日付けが施され、
同期測定値群の決定解析に利用される。使用発信器の安
定度が不十分な場合は、関連のクロツクカウンタ（第２
図の40）のゼロリセツトにより発信器を定期的に（例え
ば毎秒）同期調整する必要がある。
象の発生日を記録するために水晶発信器駆動のクロツク
を備えている。観測点での各測定には日付けが施され、
同期測定値群の決定解析に利用される。使用発信器の安
定度が不十分な場合は、関連のクロツクカウンタ（第２
図の40）のゼロリセツトにより発信器を定期的に（例え
ば毎秒）同期調整する必要がある。
ゼロリセツトパルスは集中装置のレベルに置かれた送信
ボツクスから各観測点へ同時に送信され、各観測点に設
けられた受信ボツクスにおいて波形整形が行われ、集中
装置と各観測点間の線路長の差に起因する遅延差を補償
するための遅延時間が発生する。
ボツクスから各観測点へ同時に送信され、各観測点に設
けられた受信ボツクスにおいて波形整形が行われ、集中
装置と各観測点間の線路長の差に起因する遅延差を補償
するための遅延時間が発生する。
第10図、第11図を参照しながら以下に、同期信号用の送
信ボツクス、受信ボツクスの構成および動作について説
明する。同期信号は、集中装置と各観測点を結ぶ専用線
（２本）を介して送信される。
信ボツクス、受信ボツクスの構成および動作について説
明する。同期信号は、集中装置と各観測点を結ぶ専用線
（２本）を介して送信される。
送信される同期信号は周波数1Hz、周期比１の周波数変
調矩形波である（レベル０は周波数f1例えば1000Hzで変
調、レベル１は周波数f1例えば2000Hzで変調される）。
調矩形波である（レベル０は周波数f1例えば1000Hzで変
調、レベル１は周波数f1例えば2000Hzで変調される）。
第10図に示すように、送信ボツクス56には水晶発信器57
（例えば、発振周波数1.024MHz）が含まれ、この水晶発
振器には1/4分周回路58が接続され、この分周回路は周
波数256KHzの第１の信号を出力する。分周回路58には1/
2分周回路59が接続され、この1/2分周回路は周波数128K
Hzの第２の信号を出力する。この２個の分周回路の出力
端はそれぞれANDゲート60、61に接続され、各ANDゲート
の出力端は第３のANDゲート62の２個の入力端にそれぞ
れ接続される。ANDゲート62の出力端は1/128分周回路63
の入力端に接続される。
（例えば、発振周波数1.024MHz）が含まれ、この水晶発
振器には1/4分周回路58が接続され、この分周回路は周
波数256KHzの第１の信号を出力する。分周回路58には1/
2分周回路59が接続され、この1/2分周回路は周波数128K
Hzの第２の信号を出力する。この２個の分周回路の出力
端はそれぞれANDゲート60、61に接続され、各ANDゲート
の出力端は第３のANDゲート62の２個の入力端にそれぞ
れ接続される。ANDゲート62の出力端は1/128分周回路63
の入力端に接続される。
1/2分周回路59の出力端はまた、1/128分周回路64に接続
される。分周回路64は1/1000分周回路65の入力に接続さ
れ、この分周回路からは、周波数1Hz、周期比１のトリ
ガ信号が出力される。分周回路65の出力はANDゲート61
の一方の入力端に接続されると同時に、（インバータ66
で）反転後にANDゲート60の一方の入力端に接続され
る。分周回路65の出力はまた、整形後に1/128分周回路6
3のゼロリセツト入力端に入力される。上記３個のANDゲ
ート60、61、62によつてトリガインバータ回路が形成さ
れ、この回路からは、周波数256KHzと128KHzの信号が50
0ms毎に交互に出力される。
される。分周回路64は1/1000分周回路65の入力に接続さ
れ、この分周回路からは、周波数1Hz、周期比１のトリ
ガ信号が出力される。分周回路65の出力はANDゲート61
の一方の入力端に接続されると同時に、（インバータ66
で）反転後にANDゲート60の一方の入力端に接続され
る。分周回路65の出力はまた、整形後に1/128分周回路6
3のゼロリセツト入力端に入力される。上記３個のANDゲ
ート60、61、62によつてトリガインバータ回路が形成さ
れ、この回路からは、周波数256KHzと128KHzの信号が50
0ms毎に交互に出力される。
1/128分周回路63は７ビツト２進カウンタに接続され、
出力側は128要素のEPROM67のアドレス入力に接続され
る。このEPROMの出力はD/Aコンバータ68に接続され、D/
Aコンバータの出力は３カ所の観測点１、２、３への３
本の伝送線に接続される。
出力側は128要素のEPROM67のアドレス入力に接続され
る。このEPROMの出力はD/Aコンバータ68に接続され、D/
Aコンバータの出力は３カ所の観測点１、２、３への３
本の伝送線に接続される。
さらに、調節同期回路は第１の単安定フリツプフロツプ
69を備えており、このフリツプフロツプの入力端には1/
1000分周回路65から周波数1Hzの信号が入力される。フ
リツプフロツプ69のトリガ入力端は1/2分周回路59の出
力端に接続され、そこから周波数128KHzの信号が入力さ
れる。この単安定フリツプフロツプ69の出力端は第２の
単安定フリツプフロツプ70の入力端に接続される。フリ
ツプフロツプ70のトリガ入力端は1/4分周回路58の出力
が接続され、そこから周波数256KHzの信号が入力され
る。単安定フリツプフロツプ69、70には、出力パルスの
持続時間を調整する回路71、72がそれぞれ接続されてお
り、出力信号は増幅後に周波数1Hzの同期信号として可
変遅延信号と共に集中装置に供給される。そして、この
信号によつて集中装置３カ所の観測点と同期状態で動作
する。
69を備えており、このフリツプフロツプの入力端には1/
1000分周回路65から周波数1Hzの信号が入力される。フ
リツプフロツプ69のトリガ入力端は1/2分周回路59の出
力端に接続され、そこから周波数128KHzの信号が入力さ
れる。この単安定フリツプフロツプ69の出力端は第２の
単安定フリツプフロツプ70の入力端に接続される。フリ
ツプフロツプ70のトリガ入力端は1/4分周回路58の出力
が接続され、そこから周波数256KHzの信号が入力され
る。単安定フリツプフロツプ69、70には、出力パルスの
持続時間を調整する回路71、72がそれぞれ接続されてお
り、出力信号は増幅後に周波数1Hzの同期信号として可
変遅延信号と共に集中装置に供給される。そして、この
信号によつて集中装置３カ所の観測点と同期状態で動作
する。
第11図は各観測点に設けられる同期信号受信ボツクスの
構成を示している。受信同期パルスは増幅された後、帯
域フイルタ73を通過し、74で整形される。その後、この
信号は、調整回路75aによつて制御される単安定フリツ
プフロツプ75に入力されると同時にＤ型フリツプフロツ
プ76に入力される。Ｄ型フリツプフロツプ76のクロツク
入力端には単安定フリツプフロツプ75からの出力が供給
される。Ｄ型フリツプフロツプ76の反転出力端は、調整
回路77aによつて制御される別の単安定フリツプフロツ
プ77の入力端に接続される。フリツプフロツプ77の出力
はＤ型フリツプフロツプ78のクロツク入力端に供給され
る。フリツプフロツプ78の非反転出力はＤ入力に帰還さ
れ、反転出力はANDゲート79の一方の入力端に接続され
る。ANDゲート79の他方の入力端には、単安定フリツプ
フロツプ75の出力信号をANDゲート80で反転した信号が
入力される。ANDゲート79の出力は、調整回路81aによつ
て制御されるフリツプフロツプ81の入力に接続される。
フリツプフロツプ81の出力は増幅後、観測点の動作に必
要な同期パルスとして出力される。
構成を示している。受信同期パルスは増幅された後、帯
域フイルタ73を通過し、74で整形される。その後、この
信号は、調整回路75aによつて制御される単安定フリツ
プフロツプ75に入力されると同時にＤ型フリツプフロツ
プ76に入力される。Ｄ型フリツプフロツプ76のクロツク
入力端には単安定フリツプフロツプ75からの出力が供給
される。Ｄ型フリツプフロツプ76の反転出力端は、調整
回路77aによつて制御される別の単安定フリツプフロツ
プ77の入力端に接続される。フリツプフロツプ77の出力
はＤ型フリツプフロツプ78のクロツク入力端に供給され
る。フリツプフロツプ78の非反転出力はＤ入力に帰還さ
れ、反転出力はANDゲート79の一方の入力端に接続され
る。ANDゲート79の他方の入力端には、単安定フリツプ
フロツプ75の出力信号をANDゲート80で反転した信号が
入力される。ANDゲート79の出力は、調整回路81aによつ
て制御されるフリツプフロツプ81の入力に接続される。
フリツプフロツプ81の出力は増幅後、観測点の動作に必
要な同期パルスとして出力される。
単安定フリツプフロツプ81の出力はＤ型フリツプフロツ
プ78のゼロリセツト入力に接続される。
プ78のゼロリセツト入力に接続される。
水晶クロツク発生器82から出力される周波数1MHzの信号
は分周回路83（500KHz）によつて1/2分周され、その
後、単安定フリツプフロツプ75のクロツク入力に供給さ
れる一方、さらに分周回路84（100KHz）によつて1/5分
周されて単安定フリツプフロツプ77、81のクロツク入力
に供給される。
は分周回路83（500KHz）によつて1/2分周され、その
後、単安定フリツプフロツプ75のクロツク入力に供給さ
れる一方、さらに分周回路84（100KHz）によつて1/5分
周されて単安定フリツプフロツプ77、81のクロツク入力
に供給される。
単安定フリツプフロツプ75とＤ型フリツプフロツプ76に
よつて形成される回路は受信同期信号の周波数変化の瞬
間を検出する。単安定フリツプフロツプ77とＤ型フリツ
プフロツプ78によつて形成される回路は後続パルスの選
択（例えば周波数変化後５番目のパルス）を行う。これ
は周波数変化直後のパルスはジツタの影響によつて基準
として役に立たないからである。このようにして選択さ
れたパルスによつて単安定フリツプフロツプ81が駆動さ
れる。単安定フリツプフロツプ81を適切にプログラムす
ることにより、送信ボツクスと各観測点の受信ボツクス
との間の伝送時間差に起因する遅延差を補償することが
できる。
よつて形成される回路は受信同期信号の周波数変化の瞬
間を検出する。単安定フリツプフロツプ77とＤ型フリツ
プフロツプ78によつて形成される回路は後続パルスの選
択（例えば周波数変化後５番目のパルス）を行う。これ
は周波数変化直後のパルスはジツタの影響によつて基準
として役に立たないからである。このようにして選択さ
れたパルスによつて単安定フリツプフロツプ81が駆動さ
れる。単安定フリツプフロツプ81を適切にプログラムす
ることにより、送信ボツクスと各観測点の受信ボツクス
との間の伝送時間差に起因する遅延差を補償することが
できる。
高安定性と良好な観測点間遅延再生性を得るためには、
単安定フリツプフロツプとして第12図に示すようなニユ
ーメリカル単安定フリツプフロツプの使用が好ましい。
単安定フリツプフロツプとして第12図に示すようなニユ
ーメリカル単安定フリツプフロツプの使用が好ましい。
各ニユーメリカル単安定フリプフロツプにはＤ型フリツ
プフロツプ82が含まれ、ニユーメリカル単安定フリツプ
フロツプへの入力はフリツプフロツプ82の入力端に供給
される。この入力は単安定フリツプフロツプの再駆動を
防止するANDゲート83の入力にも供給される。フリツプ
フロツプ82の反転出力は入力側に帰還されると同時にAN
Dゲート83の一方の入力にも供給される。フリツプフロ
ツプ82の非反転出力はNANDゲート84の一方の入力端に接
続される。このNANDゲートの他方の入力端はニユーメリ
カル単安定フリツプフロツプのクロツク入力に接続され
る。NANDゲートの出力は計数回路に入力される。この計
数回路は、前置型10進アツプダウンカウンタ85、86（例
えばテキサスインスツルメント社製74192）を前置回路8
7と直列接続することにより構成され、これにより、ウ
エイト１、２、４、８、16、32、64、128の各ビツトに
所望の遅延を設置することができる。カウンタからの出
力はニユーメリカル単安定フリツプフロツプの出力とな
り、それと同時にＤ型フリツプフロツプ82のゼロリセツ
ト入力にも供給される。ANDゲート83の出力は反転ゲー
ト88を介してカウンタ85、86のクロツク入力に供給され
る。
プフロツプ82が含まれ、ニユーメリカル単安定フリツプ
フロツプへの入力はフリツプフロツプ82の入力端に供給
される。この入力は単安定フリツプフロツプの再駆動を
防止するANDゲート83の入力にも供給される。フリツプ
フロツプ82の反転出力は入力側に帰還されると同時にAN
Dゲート83の一方の入力にも供給される。フリツプフロ
ツプ82の非反転出力はNANDゲート84の一方の入力端に接
続される。このNANDゲートの他方の入力端はニユーメリ
カル単安定フリツプフロツプのクロツク入力に接続され
る。NANDゲートの出力は計数回路に入力される。この計
数回路は、前置型10進アツプダウンカウンタ85、86（例
えばテキサスインスツルメント社製74192）を前置回路8
7と直列接続することにより構成され、これにより、ウ
エイト１、２、４、８、16、32、64、128の各ビツトに
所望の遅延を設置することができる。カウンタからの出
力はニユーメリカル単安定フリツプフロツプの出力とな
り、それと同時にＤ型フリツプフロツプ82のゼロリセツ
ト入力にも供給される。ANDゲート83の出力は反転ゲー
ト88を介してカウンタ85、86のクロツク入力に供給され
る。
上記の単安定フリツプフロツプでは、カウンタの計数範
囲は１〜255である。クロツク信号Ｈの周期をＴとすれ
ば、入力信号に導入し得る遅延時間は1T〜255Tとなり、
その誤差はＴ以下である。
囲は１〜255である。クロツク信号Ｈの周期をＴとすれ
ば、入力信号に導入し得る遅延時間は1T〜255Tとなり、
その誤差はＴ以下である。
雷が発生していない時に観測点を調整し、また、観測点
から伝達された位相変移を検出して、それを電磁放射源
の位置測定計算時に利用するために、各観測点に標準化
手段を設けることが好ましい。
から伝達された位相変移を検出して、それを電磁放射源
の位置測定計算時に利用するために、各観測点に標準化
手段を設けることが好ましい。
このような標準化制御回路の一例が第11図中の参照番号
89で示されている。この回路に含まれる1/60分周回路90
は、入力端に単安定フリツプフロツプ81の出力端が接続
され、出力端は可変分周回路に接続される。この分周回
路は例えば２個のアツプダウンカウンタ91、92で構成さ
れ、前置回路93によつて駆動される。この前置回路の出
力はアツプダウンカウンタ91、92のクロツク入力を介し
て、分周回路90のゼロリセツト入力とＤ型フリツプフロ
ツプ94のクロツク入力に接続される。フリツプフロツプ
94の反転出力は入力に帰還され、ゼロリセツト入力は単
安定フリツプフロツプ81の出力端に接続される。フリツ
プフロツプ94の出力は適合処理後に観測点の標準化制御
出力として、各観測点１、２、３（第１図参照）のアン
テナI1、I2、I3に設けられた送信機e1、e2、e3に供給され
る。そして、ｐ分毎に１秒間の標準化シーケンスが出力
される。ｐの値は０〜255の間で手動設定（93）するこ
とができる。
89で示されている。この回路に含まれる1/60分周回路90
は、入力端に単安定フリツプフロツプ81の出力端が接続
され、出力端は可変分周回路に接続される。この分周回
路は例えば２個のアツプダウンカウンタ91、92で構成さ
れ、前置回路93によつて駆動される。この前置回路の出
力はアツプダウンカウンタ91、92のクロツク入力を介し
て、分周回路90のゼロリセツト入力とＤ型フリツプフロ
ツプ94のクロツク入力に接続される。フリツプフロツプ
94の反転出力は入力に帰還され、ゼロリセツト入力は単
安定フリツプフロツプ81の出力端に接続される。フリツ
プフロツプ94の出力は適合処理後に観測点の標準化制御
出力として、各観測点１、２、３（第１図参照）のアン
テナI1、I2、I3に設けられた送信機e1、e2、e3に供給され
る。そして、ｐ分毎に１秒間の標準化シーケンスが出力
される。ｐの値は０〜255の間で手動設定（93）するこ
とができる。
第１図〜第12図にしたがつて上記に説明したシステムに
よつて、移動中の顕著な電気活動を遠隔地で検出するこ
とができる。この活動は対流層や移動中の孤立細胞と関
連がある。第１の機能は観測および１時間〜数時間程度
の中期予報の機能であり、活動域検出距離は一般に150K
m程度である。
よつて、移動中の顕著な電気活動を遠隔地で検出するこ
とができる。この活動は対流層や移動中の孤立細胞と関
連がある。第１の機能は観測および１時間〜数時間程度
の中期予報の機能であり、活動域検出距離は一般に150K
m程度である。
雷放電の発生間隔は状況によつて異なるが（数秒〜数
分）、その放電による電磁放射から電気活動を検出する
ことができる。
分）、その放電による電磁放射から電気活動を検出する
ことができる。
関連機器は１回の雷光に対して１カ所（雷光が強く、広
範囲の時は数カ所）の位置を検出する能力が必要であ
る。検出位置は気象台までの距離とその方角に基づいて
決定される。検出距離は例えば150Km程度であり、レー
ダ観測範囲と一致する。
範囲の時は数カ所）の位置を検出する能力が必要であ
る。検出位置は気象台までの距離とその方角に基づいて
決定される。検出距離は例えば150Km程度であり、レー
ダ観測範囲と一致する。
データは下記二つの目的で処理される。
−単位時間当りの検出位置数ｎを求めることにより、観
測中の電気活動の範囲が得られる。
測中の電気活動の範囲が得られる。
−検出位置の分布を時間の関数として表すことにより、
雷雲接近の危険性に関する情報が得られる。
雷雲接近の危険性に関する情報が得られる。
このデータに基づいて、制御センタから現場の作業責任
者に対して下記に関する情報が与えられる。
者に対して下記に関する情報が与えられる。
−危険な作業（ロケツト燃料や化薬類の取り扱い）の続
行、中断の判断 −長時間（数時間）かかる作業を開始するか否かの判断 −上空の電気活動の強弱にかかわらず飛行中の航空機に
対する落雷（直撃または周辺の落雷）の危険判断 なお、比較的長期間にわたつて処理されたこの情報は、
その地域の大気現象に関する豊富な情報を含んでおり、
これを他の地域で得られた同種の情報と比較することに
より、気象環境に関連するその地域の作業条件を特性化
することができる。
行、中断の判断 −長時間（数時間）かかる作業を開始するか否かの判断 −上空の電気活動の強弱にかかわらず飛行中の航空機に
対する落雷（直撃または周辺の落雷）の危険判断 なお、比較的長期間にわたつて処理されたこの情報は、
その地域の大気現象に関する豊富な情報を含んでおり、
これを他の地域で得られた同種の情報と比較することに
より、気象環境に関連するその地域の作業条件を特性化
することができる。
上記説明から明らかであるが、本発明は請求範囲や上記
各実施例に限定されることなく、その他すべての修正例
を包含するするものである。
各実施例に限定されることなく、その他すべての修正例
を包含するするものである。
第１図は本発明によるシステムの全体構成図、 第２図は第１図のシステムの一部を形成する観測点のブ
ロツク図、 第３図から第５図は第２図の観測点で使用可能な各種ア
ンテナ装置の構成図、 第６図は第２図の観測点の一部を示す実施例の機能ブロ
ツク図、 第７図は第２図の観測点の別の部分を示す実施例の電気
回路図、 第８図は第１図のシステムの一部を形成するデータ収拾
装置の機能ブロツク図、 第９図は第１図のシステムの一部を形成するリアルタイ
ムデータ処理装置の機能ブロツク図、 第10図から第12図は本発明に係る実施例を示す電気回路
図である。
ロツク図、 第３図から第５図は第２図の観測点で使用可能な各種ア
ンテナ装置の構成図、 第６図は第２図の観測点の一部を示す実施例の機能ブロ
ツク図、 第７図は第２図の観測点の別の部分を示す実施例の電気
回路図、 第８図は第１図のシステムの一部を形成するデータ収拾
装置の機能ブロツク図、 第９図は第１図のシステムの一部を形成するリアルタイ
ムデータ処理装置の機能ブロツク図、 第10図から第12図は本発明に係る実施例を示す電気回路
図である。
Claims (12)
- 【請求項１】干渉測定を利用して遠隔地の雷撃をリアル
タイムで検出、位置測定するための雷撃観測システムで
あって、 −雷撃位置測定用として互いに適当な距離を隔てた最低
２ヵ所の角位置観測点 を有し、その各観測点に 雷撃によって発生する所定波長の少なくとも一つの電磁
放射を受信する最低２本の固定受信アンテナと、 アンテナから得られる信号を処理し、雷撃による電磁波
の放射源の仰角や方位角を表す情報を抽出するための干
渉処理装置 を設けた雷撃観測システムにおいて、前記各観測点に、
さらに 受信電磁放射の少なくとも一つの量に応答し、その量が
設定しきい値より大きい時に作動信号を出力するしきい
値確認手段と、 前記しきい値確認手段の制御下に置かれ、上記量が設定
値より大きい場合のみ、干渉処理手段からの角度データ
を選別するデータ分類手段と、 分類手段で選別された仰角や方位角を表す情報と雷撃の
発生日を表す情報からなる数値データを得るためのディ
ジタルデータ整形、処理手段と、 伝送速度の関数として表される期間中、上記で得られた
数値データを保持するための一時記憶手段と、 伝送線路中に置かれた数値データ伝送手段 を付加したことを特徴とし、さらに −各観測点と数値データ収集センタの間を接続する伝送
線路 を有し、この伝送線路によって 各観測点から得られる数値データの個別受信手段と、 一定期間中に同一日付けで各観測点から個別に送信され
る情報を選別、結合するための手段と、 伝送速度の関数として表される期間中、上記の選別、結
合された情報を保持する一時記憶手段 を備えた数値データ収集センタが前記各観測点に接続さ
れるものとし、さらに −仰角、方位角について分類、結合されたデータから三
角測量によって、 前記日付けの雷撃位置を求めるための計算手段 −前記計算手段から得られる結果を表示する表示手段 を有する前記雷撃観測システム。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、少なくと
も３ヵ所の観測点を非直線的に配置し、任意の日時に特
定の位置が正確に得られるように２ヵ所の観測点を決定
するための手段を設け、２ヵ所の観測点から得られた同
一日付けの情報対が、数値データ収集センタの分類手段
によって正確に選別されることを特徴とする前記システ
ム。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、検出電磁
放射の周波数が約140MHzであることを特徴とする前記シ
ステム。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、共通同期
源で個別に同期される時間ベースと、各伝送線路におけ
る同期信号に対する遅延の調整手段が前記各観測点に設
けられていることを特徴とする前記システム。 - 【請求項５】特許請求の範囲第４項において、 −周波数約1Hz、周期比１の周波数変調された実質的に
矩形波を出力する同期信号発生器と、変調周波数の基本
周期に対応する値を記憶し、前記同期信号からなるクロ
ック信号によってアドレス可能な記憶手段とを備えた共
通同期源 −記憶手段からの出力信号を観測点の各時間ベースへ転
送するために前記共通同期源と各時間ベースの間に置か
れた接続手段 を有するシステムであって、観測点の各時間ベースに
は、 受信信号に対するフィルタ／波形整形手段 前記受信信号の周波数変化時間の検出手段 前記信号から安定同期信号を選別する選別手段 前記接続手段内の伝送時間と他の観測点の接続手段内の
伝送時間の間に生じる遅延を調整するための前記手段に
接続された遅延手段 安定化された調整済み時間ベース信号を出力する出力手
段 が含まれることを特徴とする前記システム。 - 【請求項６】特許請求の範囲第１項において、前記しき
い値確認手段には、 −動作開始から所定期間Ｔの間、計数を行う計数手段 −検出すべき電磁放射がアンテナ上に現れたことを確認
する検出手段 −前記検出手段によって駆動され、前記計数手段の動作
を開始させるトリガ手段 −期間Ｔの終端で計数手段の出力信号と所定しきい値を
比較する比較手段 −計数値が所定しきい値より小さい時に第１電圧レベ
ル、大きい時に第２電圧レベルを示す上記比較結果を記
憶する記憶手段 が含まれており、特に放射密度に対して感度を示すこと
を特徴とする前記システム。 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項において、各観測点
に、平面型のλ/4モノポール型または５λ/8モノポール
型またはλ/2ダイポール型（λは検出すべき電磁放射の
波長）の３本の簡単な全方位型アンテナを三角形に配置
したことを特徴とする前記システム。 - 【請求項８】特許請求の範囲第７項において、アンテナ
の仰角指向性が比較的弱く、3dB以下であることを特徴
とする前記システム。 - 【請求項９】特許請求の範囲第１項において、各観測点
のアンテナとして方位指向性アンテナを使用し、一定角
度範囲の検出、あるいは相補的な方法に向けた数本のア
ンテナの組合わせによる等方位検出が可能なことを特徴
とする前記システム。 - 【請求項１０】特許請求の範囲第１項において、各観測
点のアンテナ間隔が検出放射の半波長に等しいことを特
徴とする前記システム。 - 【請求項１１】特許請求の範囲第１項において、信号到
達時間に関する観測点間の差を求めるための手段を前記
数値データ収集センタに設け、この信号到達時間差デー
タと仰角や方位角の分類データとの結合操作を前記計算
手段によって行うことにより、角分解能の良い無指向性
アンテナを用いて雷撃に基づく電磁放射源の位置測定を
可能にした前記システム。 - 【請求項１２】特許請求の範囲第１項において、さら
に、検出放射と同じ周波数の電磁波を出す送信機と、当
該システムの位相差に対する検出計算手段とを備えた標
準化操作手段を設けることにより、測定の補正を可能に
したことを特徴とする前記システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8610091A FR2601460B1 (fr) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | Installation pour la detection et la localisation spatiale par mesure interferometrique, en temps reel et a grande distance, des decharges de foudre |
| FR8610091 | 1986-07-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6336184A JPS6336184A (ja) | 1988-02-16 |
| JPH077076B2 true JPH077076B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=9337317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62172747A Expired - Lifetime JPH077076B2 (ja) | 1986-07-10 | 1987-07-10 | 干渉法利用のリアルタイム雷撃観測システム |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4841304A (ja) |
| EP (1) | EP0252807B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077076B2 (ja) |
| AU (1) | AU597393B2 (ja) |
| CA (1) | CA1285052C (ja) |
| DE (1) | DE3778982D1 (ja) |
| ES (1) | ES2030747T3 (ja) |
| FR (1) | FR2601460B1 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2601460B1 (fr) * | 1986-07-10 | 1988-12-02 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Installation pour la detection et la localisation spatiale par mesure interferometrique, en temps reel et a grande distance, des decharges de foudre |
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| FR3107771B1 (fr) * | 2020-02-27 | 2022-04-29 | Selerys | Système et procédé de détection et de localisation d’une source de rayonnement électromagnétique |
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| NL6812918A (ja) * | 1968-09-10 | 1970-03-12 | ||
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| US3886554A (en) * | 1973-04-23 | 1975-05-27 | Motorola Inc | Method and apparatus for improving the accuracy of a vehicle location system |
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