JPH0829524A - 干渉波除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波エコーの干渉波除去を確実にする。 【構成】 しきい値を設定し、しきい値以上の振幅変化
のあったエコーだけを干渉波として除去するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エコー受信信号に混在
する干渉波を除去する干渉波除去装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ソナーやレーダなどでパルス波送信に対
するエコーを受信するとき、同一周波数の他のソナーや
レーダ（以下、ソナーについて説明する）の送信波が直
接受信機に入り込み、干渉波となることがしばしば起こ
る。このような干渉波は普通その振幅が極めて大きくな
るが、ソナーの超音波発射時点やその繰り返し周波数は
ソナーごとに異なるので、自分のソナーの指示機の掃引
線上の同一距離の点に干渉波が連続して出現するという
機会は殆どない。

【０００３】図４は、ソナーの受信エコーを所定のサン
プリング周期でディジタル信号に変換して、いわゆるＡ
コープと称する指示機上に表示した例を示し、図に示す
例では図面を簡単にするため、エコーの強さは０〜６の
７階段に量子化されて縦軸に示され、横軸の時間ｔは、
サンプリング点の番号０，１，２，・・・１６、１７・
・・で示される。サンプリング点１７番以遠にはエコー
が存在しないことが分かっていれば、それ以遠の量子化
をやめ、次の超音波パルスが発射された時点をサンプリ
ング点０番として次のサンプリングを開始する。

【０００４】図４にｘ０で示すエコーは、最近送信され
たパルス波に対するエコー、ｘ１で示すものはｘ０より
１送信サイクル前に送信されたパルス波に対するエコ
ー、ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５で示すものはｘ０よりそれ
ぞれ２，３，４，５送信サイクル前に送信されたパルス
波に対するエコーを示す。ｘ０について考えると、サン
プリング点１番のエコーは自分の送信が直接自分の受信
に回り込んだり、附近の海面からのエコーであると考え
られ、サンプリング点１３，１４，１５番のエコーは海
底からのエコーであると考えられ、サンプリング点３，
５番のエコーは魚群からのエコーであると考えられる
が、サンプリング点１１番のレベルの高いエコーは干渉
波のように考えられる。そして、ｘ１，ｘ２を観察する
と、サンプリング点１１番にはエコーが存在せず、ｘ０
に急に出現するので、これは干渉波であると判定でき
る。図４の他の部分については後節で説明する。

【０００５】図５は、従来の干渉波除去装置の構成を示
すブロック図で、エコー信号の入力端子１から入力され
るエコー信号は、Ａ／Ｄ（アナログディジタル変換器）
２でディジタルデータに変換される。この変換のサンプ
リングには、クロック信号の入力端子７から入力される
クロック信号が用いられる。Ａ／Ｄ２の出力はラインメ
モリ３に入力される。ラインメモリ３は、例えばシフト
レジスタで構成されており、Ａ／Ｄ２の出力が図４に示
す例のように０〜６の７段階に量子化されているとすれ
ば、各データは３ビットの２進数で表すことができるの
で、１ラインに１〜２０のサンプリング点（図４に示す
例では１〜１５のサンプリング点のデータしか存在しな
いがシフトレジスタで少し余裕を取ることにする）が存
在する場合、シフトレジスタとしては２０段のシフトレ
ジスタを３個並列に動作させて、２進３ビットのデータ
を各ビット別々に各シフトレジスタに入力する。

【０００６】Ａ／Ｄ２の出力は、サンプリングクロック
と同一のクロック信号でシフトレジスタ３内をシフトす
るので、２０段のシフトが終了すると、ラインメモリ３
の末尾の段には、サンプリング点第１番のデータが入力
されており、ラインメモリ４の最初の段には、サンプリ
ング点第２０番のデータ（図４の例では存在せず）が入
力されている。この時点でサンプリングとシフトレジス
タ３のシフトを中止し、次のラインのエコーの到来が開
始したときに、サンプリングとシフトレジスタのシフト
とを再開する。ラインメモリ３からシフトアウトされた
データは、ラインメモリ４に順次入力され、新しいライ
ンのデータがラインメモリ３に入力される。

【０００７】図４のｘ０で示すラインのデータがＡ／Ｄ
２から出力されている時点を考えると、ラインメモリ３
からはｘ１で示すラインのデータが出力されており、ラ
インメモリ４からはｘ２で示すラインのデータが出力さ
れている。そしてこの３つのデータは、それぞれサンプ
リング番号が互いに同一番号のものが同時に出力される
ことになる。たとえば、ｘ０ラインの第５番のサンプリ
ング点のデータ”２”が出力されている時点では、ｘ１
ラインの第５番のサンプリング点のデータ”３”が出力
され、ｘ２ラインの第５番のサンプリング点のデータ”
３”が出力されている。これら３つのデータが同時にＲ
ＯＭ５０のアドレス信号として入力され、ＲＯＭ５０か
ら干渉波を除去したデータｙが出力される。

【０００８】ところで、従来の装置では、ｘ０，ｘ１，
ｘ２の３入力（一般的にはｘ０，ｘ１，ｘ２，・・・ｘ
ｎのｎ＋１入力）のうちの最小のものを出力するように
ＲＯＭ５０内のデータを決定している。一つのデータを
３ビットのビットパターンで表し、これをＲＯＭ５０の
アドレスとし、ｎ＋１個のデータを同時に入力すると
き、ＲＯＭ５０のアドレスはｎ＋１個のデータのビット
パターン、すなわち、３×（ｎ＋１）ビットのビットパ
ターンで表され、アドレス信号は３×（ｎ＋１）ビット
になる。この各アドレスの位置に記憶すべきデータとし
ては、図６のフローチャートのプログラムステップによ
り決定する。

【０００９】すなわち初期化のステップ６０で、仮にｘ
０ラインのデータを出力データｙと定め、ステップ６１
ではｘ１ラインのデータがｙよりも小さくないか否かを
判定し、小さくない場合にはそのままステップ６２に進
み、小さい場合にはステップ６５で、その小さい数値を
ｙと定め、このようにしてｘ１〜ｘｎラインまでの全て
のデータの比較を終了すると、ｘ１〜ｘｎ中の最小値が
ｙと定まり、このｙがＲＯＭ５０のデータとして書き込
まれる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の干
渉波除去装置では、各ラインのデータ中の最小値を出力
することになっているので干渉波は除去できるが、除去
してはいけないエコーが同時に除去される可能性があ
る。すなわち、図４のｙ０，ｙ１，ｙ２，ｙ３は、ｘ
０，ｘ１，ｘ２の組、ｘ１，ｘ２，ｘ３の組、ｘ２，ｘ
３，ｘ４の組、ｘ３，ｘ４，ｘ５の組から、図５に示す
従来の装置により得られた干渉波除去結果であり、サン
プリング番号９、１１の干渉波は除去されているが、サ
ンプリング番号３の微小エコーが消去され、サンプリン
グ番号５のエコーで、振幅が２と３との間を変動してい
るものが、振幅２に固定される等、除去してはいけない
エコーが除去され、あるいは不正確になるという問題点
があった。

【００１１】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、干渉波は確実に除去でき、微小なエ
コーが消去されることなく、且つ、変動するエコーの振
幅変動もそのまま表示できる干渉波除去装置を提供する
ことを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる干渉波除
去装置は、所定のしきい値以上の変化のあるものだけを
干渉波として、これを除去することとした。すなわち本
発明に係わる干渉波除去装置は、パルス波の送信に対す
る受信エコー信号を所定の周期のクロック信号でサンプ
リングしてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、こ
のＡ／Ｄ変換器の出力の１送信パルスに対応するディジ
タル信号出力を１時保持する第１のラインメモリ、この
第１のラインメモリに上記Ａ／Ｄ変換器の出力が書き込
まれるとき、この第１のラインメモリに先に書き込まれ
ているデータを書き込み順に、順次読み出して第２のラ
インメモリに書き込む手段、ｎを設計によって定める整
数とするとき、第ｎ−１のラインメモリに第ｎ−２のラ
インメモリ（ｎ＝１のときは上記Ａ／Ｄ変換器）からの
データが書き込まれるとき、この第ｎ−１のラインメモ
リに先に書き込まれているデータを書き込み順に、順次
読み出して第ｎのラインメモリに書き込む手段、上記Ａ
／Ｄ変換器の出力、上記第１〜ｎのラインメモリの出力
の同一距離の点の各出力のビットパターンの連結をアド
レスとし、そのアドレス位置に上記各出力のうちの干渉
波除去出力として出力すべきデータを記憶するＲＯＭで
あって、上記出力すべきデータは、上記Ａ／Ｄ変換器の
出力レベルから所定のしきい値を減算したレベルより低
いレベルの出力が存在しないときは、当該Ａ／Ｄ変換器
の出力とし、上記Ａ／Ｄ変換器の出力レベルから所定の
しきい値を減算したレベルより低いレベルの出力が存在
するときは、それらの出力のうちの最低レベルの出力と
するように記憶しているＲＯＭ、上記Ａ／Ｄ変換器の出
力、上記第１〜ｎのラインメモリの出力のビットパター
ンを連結して構成したアドレスを上記ＲＯＭに入力し
て、上記ＲＯＭから上記干渉波除去出力として出力すべ
きデータを読み出す手段を備えたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】干渉波は、他の送波器からの超音波パルスが直
接受波器に入るものや、送波器が近距離にあり、特に浅
い海底から反射された超音波パルスが受波器に入るもの
で、先に説明したようにその振幅は十分に大きく、且つ
パルス繰り返し周期は受信パルス繰り返し周期と異なる
ため何番のサンプリング点に現れるかが不定であり、そ
のため或るしきい値を定め、そのしきい値以上の変化が
あったものだけを干渉波として除去すれば、そのしきい
値以内で振幅が変動するエコーの変動は除去されないこ
とになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、
図１において、図５と同一符号は同一又は相当部分を示
し、ＲＯＭ５内のデータだけがＲＯＭ５０のデータと異
なり、また、ＲＯＭ５は、しきい値に従ってそれぞれ異
なるデータを格納し、そのうちの所望のＲＯＭを選択使
用するしきい値スイッチ６を備えた構成としている。ま
た図２は、ＲＯＭ５のデータを決定するフローチャート
であり、図６のフローチャートとに対応するものであ
る。

【００１５】次に動作について説明する。初期化のステ
ップ２０において、ｘ０を仮にｙとし、しきい値をａと
すると、ステップ２１ではｙ−ａよりも小さなｘＤがな
いか否かを判定し、なければステップ２２，２３と進
み、ステップ２４でｙ（すなわちｘ０）を出力する。ス
テップ２１でｙ−ａよりも小さなｘＤが存在した場合
は、そのｘＤをｙとし（ステップ２５）、それ以後はｙ
より小さいｘＤがあれば、それを新しいｙとし、全部の
ｘＤに対する比較が終了した後に、ｙの値をＲＯＭ５の
データとして書き込む。

【００１６】ａ＝２とした場合、図４のｘ５〜ｘ０に対
し、図１の装置で出力した干渉波除去後のエコーｙ０３
〜ｙ００（図４のｙ３〜ｙ０に相当）を示すと、図７に
示す通りとなる。すなわち、干渉波は振幅値２以上の差
があるので除去されるが、サンプリング番号３，５のエ
コーは、振幅値２以上の差がないのでそのまま残り、サ
ンプリング番号９の干渉波は除去されて、この位置には
振幅２のエコーか、又は振幅０のエコーが残ることにな
り、干渉波以外は消去されない結果となる。ａ＝３とし
ても同一の結果が得られる。

【００１７】ＲＯＭ５の替わりに論理回路を使用するこ
ともできる。図３はｘ０，ｘ１，ｘ２の３ライン分の入
力に対するｙを決定する論理回路で、しきい値はそれぞ
れレジスタ４２，４３，４４に格納されており、しきい
値スイッチ４５により選択される。加算器３０でｘ１に
しきい値を加算し、加算器３１でｘ２にしきい値を加算
し、減算器３３，３４でｘ０との比較を行う。比較結果
が図２のステップ２１のＹＥＳに相当するものであれ
ば、ｘ０の値がゲート３９，４１を経て、ｙとして出力
される。減算器３３，３４の出力のいずれか又は双方が
図２のステップ２１のＮＯに相当するものであれば、ｘ
０はゲート３９で阻止され、ｘ１，ｘ２のうち、減算器
３２による比較で小さい方が、ゲート３５，３６，３
７，４０，４１を経て出力される。

【００１８】図３の論理回路をコンピュータによるプロ
グラム制御で構成できることは言うまでもなく、また、
図２に示すプログラムステップはオフラインで実行して
ＲＯＭ５に書き込んでおくためのプログラムステップで
あるが、このプログラムステップを極めて高速に実行す
れば、オンラインで出力ｙの値を決定することも可能で
ある。なお図１に示す実施例では、現在の１ライン分の
データｘ０に対し、その直前の２ライン分のデータｘ
１，ｘ２を用いる例について説明したが、これは２ライ
ン分に限定される必要なく、ｘ１，ｘ２，ｘ３，・・・
・ｘｎのｎライン分のデータを用いることができる。ま
た上記実施例は、本発明を超音波エコーの干渉波除去に
ついて説明したが、上述のようにレーダエコーの干渉波
除去にも応用することができることは言うまでもない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、干
渉波を確実に除去することができ、時々振幅が０となる
ような微小なエコーを誤って消去したり、振幅変動のあ
るエコーの振幅を誤って固定したりすることのない干渉
波除去装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１のＲＯＭのデータを決定するステップを示
すフローチャートである。

【図３】本発明の他の実施例を示すブロック図である。

【図４】受信エコーの１ライン分を示すＡスコープ上の
波形図である。

【図５】従来の装置の一例を示すブロック図である。

【図６】図５のＲＯＭ５０のデータを決定するステップ
を示すフローチャートである。

【図７】本発明の効果を示すＡスコープ上の波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 信号入力端子 ２ アナログディジタル変換器 ３ ラインメモリ ４ ラインメモリ ５ ＲＯＭ ６ しきい値スイッチ ７ クロック信号入力端子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス波の送信に対する受信エコー信号
   を所定の周期のクロック信号でサンプリングしてディジ
   タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、 このＡ／Ｄ変換器の出力の１送信パルスに対応するディ
   ジタル信号出力を１時保持する第１のラインメモリ、 この第１のラインメモリに上記Ａ／Ｄ変換器の出力が書
   き込まれるとき、この第１のラインメモリに先に書き込
   まれているデータを書き込み順に、順次読み出して第２
   のラインメモリに書き込む手段、 ｎを設計によって定める整数とするとき、第ｎ−１のラ
   インメモリに第ｎ−２のラインメモリ（ｎ＝１のときは
   上記Ａ／Ｄ変換器）からのデータが書き込まれるとき、
   この第ｎ−１のラインメモリに先に書き込まれているデ
   ータを書き込み順に、順次読み出して第ｎのラインメモ
   リに書き込む手段、 上記Ａ／Ｄ変換器の出力、上記第１〜ｎのラインメモリ
   の出力の同一距離の点の各出力のビットパターンの連結
   をアドレスとし、そのアドレス位置に上記各出力のうち
   の干渉波除去出力として出力すべきデータを記憶するＲ
   ＯＭであって、上記出力すべきデータは、上記Ａ／Ｄ変
   換器の出力レベルから所定のしきい値を減算したレベル
   より低いレベルの出力が存在しないときは、当該Ａ／Ｄ
   変換器の出力とし、上記Ａ／Ｄ変換器の出力レベルから
   所定のしきい値を減算したレベルより低いレベルの出力
   が存在するときは、それらの出力のうちの最低レベルの
   出力とするように記憶しているＲＯＭ、 上記Ａ／Ｄ変換器の出力、上記第１〜ｎのラインメモリ
   の出力のビットパターンを連結して構成したアドレスを
   上記ＲＯＭに入力して、上記ＲＯＭから上記干渉波除去
   出力として出力すべきデータを読み出す手段、 を備えた干渉波除去装置。
2. 【請求項２】 上記ＲＯＭは、上記所定のしきい値が異
   なるごとに異なるＲＯＭが作成されており、これらのＲ
   ＯＭのうちのいずれか１つのＲＯＭを選択使用するしき
   い値スイッチを備えたことを特徴とする請求項第１項記
   載の干渉波除去装置。
3. 【請求項３】 パルス波の送信に対する受信エコー信号
   を所定の周期のクロック信号でサンプリングしてディジ
   タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、 このＡ／Ｄ変換器の出力の１送信パルスに対応するディ
   ジタル信号出力を１時保持する第１のラインメモリ、 この第１のラインメモリに上記Ａ／Ｄ変換器の出力が書
   き込まれるとき、この第１のラインメモリに先に書き込
   まれているデータを書き込み順に、順次読み出して第２
   のラインメモリに書き込む手段、 ｎを設計によって定める整数とするとき、第ｎ−１のラ
   インメモリに第ｎ−２のラインメモリ（ｎ＝１のときは
   上記Ａ／Ｄ変換器）からのデータが書き込まれるとき、
   この第ｎ−１のラインメモリに先に書き込まれているデ
   ータを書き込み順に、順次読み出して第ｎのラインメモ
   リに書き込む手段、 上記Ａ／Ｄ変換器の出力、上記第１〜ｎのラインメモリ
   の出力の同一距離の点の各出力を比較し、上記Ａ／Ｄ変
   換器の出力レベルから所定のしきい値を減算したレベル
   より低いレベルの出力が存在しないときは、当該Ａ／Ｄ
   変換器の出力を干渉波除去出力とし、上記Ａ／Ｄ変換器
   の出力レベルから所定のしきい値を減算したレベルより
   低いレベルの出力が存在するときは、それらの出力のう
   ちの最低レベルの出力を上記干渉波除去出力とする論理
   回路、 を備えた干渉波除去装置。
4. 【請求項４】 上記論理回路は、コンピュータによるプ
   ログラム制御で構成されることを特徴とする請求項第３
   項記載の干渉波除去装置。
5. 【請求項５】 上記論理回路は、上記所定のしきい値の
   それぞれ異なる値が設定される複数個のレジスタと、こ
   れらのレジスタのうちの何れか１つのレジスタを選択使
   用するしきい値スイッチを備えたことを特徴とする請求
   項第３項又は第４項記載の干渉波除去装置。