JPS6035839A - レーダ信号処理方式 - 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】 本発明は信号対雑音比（ｓＡ）が小さい信号から真正な
信号を識別する際の信号処理方式に関する。

例えば、レーダー設備によるエコー波のように数々の反
射物体からの反射波を含み、特に目標物体の電波に対す
る反射係数が比較的小さい場合には、当該目標物体から
の反射波のレベルと目標物体以外の物体からの不要反射
波（一般にこの不要反射波は“クラ、ター”といわれる
。）のレベルが接近し、その検波出力に於ける目標物体
からの反射波の識別が難しくなる。そこで、上記クラ。

ターを含む検出信号の雑音のレベルが真正な反射波（目
標物体からの反射波）のレベルと接近している場合に於
いて、真正な反射波による信号を合理的に識別すること
が信号処理分野での課題となっている。

本発明は以上に述べた課題を極めて合理的に解決する信
号処理方式を提案するものである。

以下、図面によシ本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る信号処理装置の構成を
示したプロ、り図、第２図は第１図に示すＡ−Ｆ点の信
号波形を示すグラフ、第３図は第１図に示す信号処理装
置の要部（重み付は増幅部５）の作用を示すグラフ、第
４図は本発明の他の実施例で第１図に示す装置の変形（
付加）部分を示すプロ、り図、第５図は第４図に示すＦ
−Ｈ点の信号波形を示すグラフ、第６図は本発明の他の
実施例に係る信号処理装置の構成を示し友プロ。

り図、第７図は第６図に示す実施例の処理を示すフロー
チャートである。

まず、第１図に示す実施例を説明する。

第１図に於いて、１は被処理信号の入力端子、２は直流
分除去回路部、３は絶対値回路部、４は可変振幅増幅部
、５は重み付は増幅部、６はオフセット増幅部、’１１
．’１２は被処理信号の出力端子である。

入力端子１には、例えば前記エコー波を検波した信号（
一般に検波された信号をビデオ信号と謂う。）が入力さ
れる。

直流分除去回路２は入力−子１から入力されたビデオ信
号に含まれる直流成分を除去する回路部でアリ、例えば
ローパスフィルタ２１、バッファアンプ２２及び差動ア
ンプ２３で構成され、ローパスフィルタ２１で入力され
たビデオ信号の変流成分を除いた平均直流電圧を得、ま
た上記ビデオ信号の上記ローパスフィルタ２１の挿入に
よる損失をバッファアンプ２２で補ったのち、当該ビデ
オ信号と上記平均直流電圧とを差動アンプ２３０２つの
入力端子にそれぞれ入力し、当該差動アンプ２３で上記
ビデオ信号と上記平均直流電圧との差動出力金得、交流
成分のみからなるビデオ信号を得ている。

絶対値回路部３は、直流成分を除いたビデオ信号の負の
レベルの信号成分を反転してビデオ信号全体を正のレベ
ルとする回路部でアシ、機能的には全波整流ダイオ−ｒ
ブリ、ジ３１にビデオ信号を通したのと等価である。

可変振幅増幅部４は、全てを正のレベルとしたビデオ信
号ｔ−振幅増幅する回路部で、リニアアンプ４１と、増
幅度の調整手段、具体的には可変抵抗器４２を含み、こ
の可変抵抗器４２で増幅度がｌ　Ａ　） 調整できるようになっている。

重み付は増幅部５は、振幅増幅されたのち入力されるビ
デオ信号の入力レベルが大きい程、大きな増幅度で、す
なわち人力信号レベルの大きさに従って重み付けを行な
った増幅度で当該ビデオ信号を増幅する回路部でノンリ
ニアアンプ５１と増幅特性の調整手段、具体的には可変
抵抗器５２を含む。

重み付は増幅部５のノンリニアアンプ５１は、第３図に
示すように入力対出力特性が非直線性を有し、入力信号
のレベルが高い程、高い増幅度を示す。また可変抵抗器
５２は重み付は係数の調整用に設けられておシ、第３図
に示すように当該可変抵抗器５２の調整によって、入力
対出力が１対１０点Ｐを軸として入力対出力特性が矢印
のように変化する。

オフセット増幅ｆｌ（Ｓ６は、重み付は増幅されたビデ
オ信号のオフセットレベル以下の成分を除去する回路部
で、アンプ６１とオフセット電圧設定手段、具体的には
可変抵抗器６２を含み、オフセラ（５） トレイルは、可変抵抗器６２によって調整できるように
なっている。

次に第２図を参照して実施例による信号処理を説明する
。

入力端子１には、例えばエコー波を検波して得たビデオ
信号が入力される。この人力ビデオ信号は直流成分と交
流成分とでなシ、かつ第２図でＡに示すようにその信号
対雑音比（Ｓ／）Ｊ　）が小さくて雑音Ｎのレベルと真
正な信号Ｓのレベルとが接近しているため、当該入力ビ
デオ信号中の真正な信号Ｓを見分けることは難かしい。

このようなビデオ信号は、入力端子１を経てまず直流分
除去回路部２に入力され、前記動作によりて交流成分の
みのビデオ信号、すなわち、第２図Ｂに示すようなビデ
オ信号がＢ点に出力される。

Ｂ点に出力された交流成分のみのビデオ信号は、次に絶
対値回路部３に入力され、前記動作によってその負の成
分を反転して作成した全てが正の成分でなるビデオ信号
、すなわち、第２図Ｃに示すようなビデオ信号が０点に
出力される。

（６） ０点に出力された全てが正の成分でなるビデオ信号は、
次に可変振幅増幅部４に入力され、第２図りに示すよう
Ｋその雑音Ｎ及び真正な信号Ｓが共に同じ増幅度で増幅
され、Ｄ点に出力される。

Ｄ点に出力されたビデオ信号は、次に重み付は増幅部５
に入力され前記した動作で重み付は増幅がなされる。、
第３図によυ重み付は増幅について更に述べると、重み
付は増幅部５の入力対出力特性の非直線性によ多、雑音
Ｎよυレベルが高い真正な信号Ｓは雑音Ｎに比較して極
めて高い増幅度で増幅されるため、その出力ビデオ信号
は上記信号Ｓが際立って高いレベルの信号となる。すな
わち、重み付は増幅部５から出力されるビデオ信号の信
号対雑音比（ｓ／′Ｎ：電圧比）は極めて大きくなる。

また、雑音Ｎのレベルが特性のＰ点（入力対出力が１対
１の点）のレベル以下であるときは、当該雑音Ｎに対し
て重み付は増幅部５は電圧減衰器として作用するので、
重み付は増幅部５への入力ビデオ信号のレベルを前記可
変振幅増幅部５で上記のように調整することで当該重み
付は増幅部５からの出力ビデオ信号中の真正な信号Ｓは
更に際立ち、その識別が極めて容易となる。

更に、恵み付は増幅部５の可変抵抗器５２を調整するこ
とにより、その入力対出力特性を、立ち上シが鋭くなる
方向（第３図に於いて、特性曲線を匠方に移す方向）に
制御すると、第３図から明らかなように雑音Ｎ（但し、
Ｐ点以下のレベルのもの）の出力レベルは更に小さく、
真正な信号Ｓの出力レベルは更に大きくなる。

このように重み付は増幅部５へのビデオ信号の入力レベ
ルを可変振幅増幅部４の調整手段（可変抵抗器４２）で
、及び当該重み付は増幅部５０入力対出力特性をその調
整手段（可変抵抗器５２）でそれぞれ調整することで真
正な信号Ｓを入力ビデオ信号中から最適に検出できる状
態が設定できる。

以上のようにしてビデオ信号は重み付は増幅されて第２
図Ｅに示すビデオ信号となｐＥ点に出力される。このビ
デオ信号はそのま壕出力端子７２に出力されるが、ビデ
オ信号中の雑音Ｎを完全に除去する場合には、Ｅ点に出
力されたビデオ信号を更にオフセット増幅部６を通して
出力端子７１から出力ビデオ信号を得るようにする。

すなわち、オフセット増幅部６では前記したように可変
抵抗器６２で設定したオフセット電圧以下の信号成分を
除去するので、Ｆ点、すなわち出力端子７１には第２図
Ｆに示すように真正な信号Ｓのみのビデオ信号が出力さ
れる。

次に第４図に示す実施例について説明する。

第１図に示す実施例では、出力端子７１又は７２に出力
される信号は重み付は増幅処理の結果、真正な信号とし
て出力された信号Ｓのレベルは入力端子１に入力された
信号とは非直線性の関係にあって尚該入力信号の真のレ
ベル又は真のレベルに正比例したレベル（これを以下、
真値という。）とはなりていない。ところがこの種の機
器では上記真値を必要とする場合があり、第４図に示す
実施例は、この真値をめる場合の実施例を示すものであ
る。

（９） 第４図は、第１図のＦ点と出方端子７３との間に挿入さ
れる新たな回路部分について示してあシ、８は直流電圧
付加部、９は減衰部である。

Ｆ点から直流電圧付加部８に入力される信号のレベルＳ
１は次のように表わすことができる。すなわち、第１図
に於いて入力端子１に人力されるビデオ信号のうち真正
な信号部分のレベルを８１可変振幅増幅部４の増幅度を
α（一定）、重み付は増幅部５の増幅度をＧ（Ｋ）（但
し、変数には重み付は増幅係数）、オフセット増幅部６
に於けるオフセット電圧ｅＶ０（一定）とすると、５１
＝Ｇ　（Ｋ　）　（１Ｂ　−Ｖ０ 直流電圧付加部８では、Ｆ点に出方された信号Ｓ、に前
記オフセット電圧Ｖに等しい直流電圧を付加する。これ
によＪＧ点に出力される信号は第５図Ｇに示すように真
正なビデオ信号Ｓ全体のレベルが上記直流電圧ｖ０だけ
上昇した信号となる。

すなわち、この信号のレベルをＳ！とすれば８２＝８１
＋Ｖ０＝Ｇ（Ｋ）αＳ Ｇ点に出力された上記レベルＳ２の信号は、減（１０） 表部９で減衰処理を受ける。ここでの減衰処理は前記重
み付は増幅部５での増幅処理とは逆の処理、すなわち、
信号Ｓ！に１７Ｇ（Ｋ）を掛けて、レベルが高い信号成
分はど減衰が大きくなるような処理とする。これによｊ
９Ｈ点（出力端子７３）に出力される信号のレベルＳ３
は ８＄　＝３ｉ　／Ｇ（Ｋ）＝αＳ となる。このレベルが８３の信号は前記第１図に於ける
Ｄ点に出力された信号と、少くとも真正な信号部分につ
いて同じレベルを有しており、これは入力端子１に入力
された信号Ｓに正比例したレベルを有する信号であって
、この信号から当該信号Ｓｏ実際のレベルを把握するこ
とができる。すなわち、出力端子７３には真正なビデオ
信号の真値が出力される。

次に第６図に示す実施例について説明する。

第６図に示す実施例は、前記第１図又は第４図に示す実
施例に於いて、重み付は増幅処理以降の処理をマイクロ
プロセッサを用いてソフトウェアによシ行なうようにし
たものである。

第６図に於いて、１〜３は前記第１図の実施例と同じ入
力端子、直流分除去回路部及び絶対値回路部、７は出力
端子、１０はサンプルホールド回路部、１１はサンプル
パルス発生部、１２はアナログ・デジタル変換部（以下
、〜１変換部という。）、１３はマイクロプロセッサ（
以下、ＣＰＵという。）、１４はクロ、り信号発生部、
１５はキーが−ドである。

サンプルホールド回路部１０は、絶対値回路部３から出
力されるビデオ信号をサンプリングする回路である。

サンプルパルス発生部１１ば、サンプルホールド回路部
１０のサンプリング動作に必要なｉ９ルス列を発生する
回路である。

Ａ／′Ｄ変換部１２は、サンプルホールド回路部１０で
作成されたビデオ信号のノ’？ル２列を、個々の波高値
に対応したディジタル符号に変換する回路である。

ＣＰＵ　１３は、設定されたプログラムに従って重み付
は増幅処理、オフセット処理等を行なう中央処理装置で
ある。

クロック信号発生部１４は、Ａ／１）変換部１２のい変
換動作及びＣＰＵ　１３の処理動作に必要なり口、り信
号を発生する回路である。

キーボード１５は、ＣＰＵ　１３に対して増幅度の重み
付は増幅係数の設定、オフセット設定の指令及びオフセ
ット電圧の設定等を行なう装置である。

入力端子１に入力されたビデオ信号は直流分除去回路部
２及び絶対値回路部３を通って、前記第１図の実施例と
同様に正の交流成分のみからなるビデオ信号（第２図Ｃ
又はＤに示すビデオ信号）に変換される。

この正の交流成分のみからなるビデオ信号は、次にサン
プルホールド回路部１０に、入力され、ここでサンプル
パルス発生部１１からのサンプルホールドに基いてサン
プリングされ、サンプリングで抽出された部分個々の波
高値と対応する信号パルス列に変換されてい変換部１２
に入力され、ここで当該信号パルス列の個々の信号ノ（
ルスがディジタル符号に変換される。このようにして作
成さく１３） れた符号化ビデオ信号は、次にＣＰＵ　１３に入力され
所定のプログラムに従って信号処理がなされる。

第７図は上記ＣＰＵ　１３での信号処理フローの１例を
示したものである。以下、第７図によｊ５　ＣＰＵ１３
での信号処理例を説明する。

ＣＰＵ　１３はまず上記のようにして符号化されたビデ
オ信号の１つをＡ／Ｄ変換部１２から読取シ、その符号
化ビデオ信号のレベル（Ｌ）（符号化げデオ信号を検波
したときのパルスの波高値、すなわちサンプルホールド
回路部１０から出力される）ｆルスの波高値のことを云
う。）を識別する。符号化ビデオ信号を識別した結果、
そのレベルが０”であるときは出力端子７にＭＯ”が送
出され、０”でないときは次の処理に進む。

すなわち、ＣＰＵ　１３にはキーざ−ド１５から予め符
号化ビデオ信号の各レベルに対応する重み付は増幅係数
（Ｋ）が入力されておシ、上記識別された符号化ビデオ
信号のレベル（Ｌ）と対応する重み付は増幅係数（Ｋ）
が選定される。

次に、５Ａ−ＬＸＧ（Ｋ）（但し、Ｇ（Ｋ）は重（１４
） み付は増幅系数Ｋによって変わる増幅度）の演算がなさ
れ之あと、キーが−Ｙ１５にょシオフセ。

トが設定されているか否かの判断がなされる。

オフセットの設定がなされていないと上記演算で得られ
た値″ＳＡ”がそのまま出力端子７に送出される。

オフセットの設定がなされていると、まずキーｚ−１；
’１５によシ設定されたオフセット電圧（Ｖ　）が読み
出されて上記値″Ｉｓｋ”と当該オフセラ）を圧（ｖｏ
）との大きさが比較され、′Ｓム＜ｖ０′の場合は′Ｓ
ム”は出力端子７に送出されることなく排除されて出力
端子７には０＃が送出され″′Ｓム≧Ｖ　”の場合は更
に次の処理に進む。

すなわち、ＣＰＵ　１３はここで出力信号としてビデオ
信号の存在のみならずその入力時のレベル（第２図Ａに
示す入力ビデオ信号Ｓの波高値、前記第４図に於ける真
値と同じ。）をも要求されているか否かを判断する。こ
の真値の要求はキーざ−ｒ１５からの命令の入力によシ
設定する。

ビデオ信号の真値が要求されていないときは、上記−Ｉ
ｓＡ”の値がそのまま出力端子７に送出されの演算、す
なわち前記重み付は増幅処理の逆の処理を行なってビデ
オ信号の真値８Ｂ％すなわちビデオ信号の入力時のレベ
ルに対応した値が出方端子７に送出される。

以上のようにして出力端子７に　Ｉｔ　□　＃、重み付
は増幅後の値″Ｉ　Ｓ、　＃又は真値″Ｓ、”を出力端
子７に送出する処理が終ると、ＣＰＵ　１３はＡ／Ｄ変
換部１２からの符号化ビデオ信号の入力が継続中である
か否かの判断を行ない、継続中でなければ信号処理は終
了し、継続中であれば処理は再びスタート時点に戻って
ＣＰＵ　１３は次に来る符号化ビデオ信号をい変換部１
２から読取り、以後上記処理動作を繰シ返す。

以上のようにして出力端子７からは雑音レベルを低く抑
え、真正な信号のレベルを高くしたビデオ信号又は真正
な信号のみよシなるビデオ信号が得られる。

以上のＣＰＵ　１３を使用した実施例では、キーざ−ド
１５からの指令によって重み付は増幅係数（Ｋ）やオフ
セット電圧（Ｖ　’）の設定の変更が極めて容易にでき
、また、出力端子７への出力ビデオ信号はディジタル値
（符号）で得られるので、データーの転送及びデーター
の収録、保存（例えばＲＡＭへの書込み）に極めて有効
である。

以上、詳細に説明したように、本発明によれば雑音と真
正な信号が混在し、かつ双方のレベル差の少ない（信号
対雑音比（ｓＡ）の小さい）信号から上記真正な信号を
確実に識別検知できる手法又は上記真正な信号のみを確
実に取出すことのできる手法を提供でき、本発明は極め
て顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る信号処理装置の構成を示
したブロック図、第２図は第１図に示すＡ−Ｆ点の信号
波形を示すグラフ、第３図は第１図に示す実施例の要部
（重み付は増幅部５）の作用を説明するグラフ、第４図
は本発明の他の実施例の構成を示したプロ、り図、第５
図は第４図に（１７） 示すＦ−Ｈ点の信号波形を示すグラフ、第６図は本発明
の他の実施例に係る信号処理装置の構成を示したブａ、
り図、第７図は第６図に示す実施例の処理を示すフロー
チャートである。 （主な記号） ２・・・直流分除去回路部、３・・・絶対値回路部、４
・・・可変振幅増幅部、５・・・重み付は増幅部、６・
・・オフセット増幅部、８・・・直流電圧付加部、９・
・・減衰部、　１ｏ・・・サンプルホールＰ回路部、 １２・・・アナログ・デジタル変換部（Ａ／ｂ変換部）
、１３・・・マイクロデロセ、す（ＣＰＵ　）。 （１８） 特開昭ＧＯ−３５８３９（７）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　雑音を含む信号を、その入力レベルが高くなるに
   従って増幅度が高くなる増幅特性で増幅処理するように
   した信号処理方式。 ２、雑音を含む信号を、その入力レベルが高くなるに従
   って増幅度が高くなる増幅特性で増幅処理し、次にこの
   増幅処理後の信号から設定レベル以下の信号を除去する
   処理を行なうようにした信号処理方式。 ３、雑音を含む信号を、その人力レベルが高くなるに従
   って増幅度が高くなる増幅特性で増幅処理し、次にこの
   増幅処理後の信号から設定レベル以下の信号を除去する
   処理を行ない、次に当該処理後の信号に上記増幅処理し
   た際の増幅度の逆数を乗算する処理を行なうようにした
   信号処理方式。