JPS62157585A - 船速測定装置の周波数検出回路 - 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］ 本発明は、水中に超音波を発射して、水底からの反射波
を受信し、ドツプラ効果により船速を検出する船速測定
装置に設けられた。ドツプラ周波数を検出する周波数検
出回路に関し、特に、規定幅より短い受信波を雑音とし
て除去する機能を備えた周波数検出回路に関する。

゛　［従来の技術］ 超音波のドツプラ効果を利用した船速測定装置にあって
は、海底（海に限らないが、説明の便宜１海としておく
、）エコー信号を、他の海中散乱物からの工ｉ−１魚群
からのエコーおよび雑音と区別して選出し、その海底エ
コー信号のドツプラシフト周波数を測定する必要がある
。

従来、このための手段として、近距離の散乱工コーに対
しては、ＳＴＣ（近距離感度制御）をかけて、近距離で
の受信器の利得を落とし、また、海底予測追尾ゲートを
かけたりするものがある。

さらに、海底エコーが送信パルス幅と同じかまたはそれ
より長いことから、送信パルス幅より短い音１７ｉ的ま
たは電気的雑音をパルス幅弁別回路で除去する手段があ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記パルス幅弁別回路は、従来、ドツプラ周
波数検出回路とは別個の独立の回路として設けられてい
た。そのため、パルス幅弁別回路を設けて、上記した手
段により雑音除去を行なう゛　と、船速測定装置の回路
構成が複雑化するという欠点があった。

本発明は、かかる欠点を解決すべくなされたもので、パ
ルス幅弁別機能を内部に組み込んで回路を簡素化して、
ドツプラシフト周波数を検出すると同時に、海底エコー
信号のパルス幅弁別を行ない、検出されたドツプラシフ
ト周波数が有効か否かを判別することができる、船速測
定装置の周波数検出回路を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、水中に超音波を発射して、水底からの反射波
を受信し、ドツプラ効果により船、速を検出する船速測
定装置に設けられて、ドツプラ周波数を検出する周波数
検出回路における。上記問題点の解決手段として 海底信号エンベロープのパルス幅内で、海底周波数“信
号の波数を計数し、予め設定した計数値に達したとき、
計数終了信号を出力する第１の計数手段と、 海底信号エンベロー　プのパルス幅内で、基準クロック
信号の波数を計数し、予め設定した計数値に達したとき
、計数終了信号を出力する第２の計数手段と、 上記第１、第２の計数手段の計数終了時間差を求めて、
ドツプラシフト周波数を検出するドツプラシフト検出手
段と、 上記第１．第２の計数手段の計数終了信号の出力を監視
し、両者が計数終了信号を出力したとき、当該海底信号
が正常なパルス幅である旨判定するパルス幅弁別手段と
を備えて構成されることを特徴とする。

［作用］ 上記構成において、上記第１、第２の計数手段は、前者
が海底周波数信号の波数を、後者が基準クロック信号の
波数を各々予め設定した目標数まで計数することにより
、ドツプラシフトを両者の計数終了の時間差に変換して
いる。この時間差に、ドツプラシフト検出手段において
、基準クロックを当て嵌めてドツプラシフト周波数を検
出する。

また、上記第１、第２の計数手段は、海底信号エンベロ
ープが入力している間のみ計数動作を行なう。そのため
、上記目標数を、正常な海底信号エンベロープの幅に対
応するように設定しておけば、正常な海底エコーが入力
している場合には、上記第１、第２の計数手段が共に計
数終了信号を出力する。一方、入力したエコー信号のパ
ルス幅が海底エコーの幅より短い場合、これらの計数手
段は、計数終了信号を出力しない。

パルス幅弁別手段は、上記計数終了信号の有無により、
当該エコー信号が正常な海底信号であるか否か判定する
。

このように、本発明によれば、ドツプラシフト周波数検
出とパルス幅弁別とを、一つの回路にて行なうことがで
き、回路構成が簡素化される。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお
、第１図は本発明の周波数検出回路が適用される船速測
定装置の一例を示すブロック図。

図、第４図は本発明周波数検出回路の第２実施例を示す
回路図である。

実施例の説明に先立ち、先ず、本発明が適用される船速
測定装置の構成について説明する。

第１図に示すように、船速測定装置は、送信周波数およ
びパルス繰返周波数を発生する原発振器１１と、ＳＴＣ
発生器１２と、上記原発振器１１からパルス繰返周波数
に対応して間欠的に出力される送信周波数信号を増幅し
て励振電流を形成する送信器１３と、該送信器１３から
の励振電流により超音波を海中の船舶の前方向および後
方向に一定の俯角で各々放射すると共に、反射波を受波
する前方向送受波器１４および後方向送受波器１５と、
前方向送受波器１４および後方向送受波器１５について
の励振ＴＬ流と受信信号との切替を行なう送受切替器１
６．１７と、受信波を増幅する受信器１８．１９とを備
えている。

また、この船速測定装置は、受信した海底信号周波数か
らドツプラシフト周波数を検出する周波数検出回路２０
．２１と、上記受信信号を検波して海底信号エンベロー
プを検出する検波回路２２．２３と、上記海底エンベロ
ープのうち予め予測した位置にあるもののみを受は入れ
る追尾ゲート回路２４．２５と、上記追尾ゲート回路２
４．２５に各々ゲート信号を送る前方向追尾ゲート信号
発生回路２６および後方向追尾ゲート信号発生回路２７
とを備えている。

さらに、この船速測定装置は、上記原発振器１１から出
力されるパルス繰返周波数信号の前縁をスタート信号と
し、パルス幅弁別信号をストップ信号として、海底の深
度を計測する深度力、ウンタ２８．２９と、上記周波数
検出回路２０．２１からのドツプラシフト周波数データ
およびパルス幅弁別信号により速度を算出すると共に、
該船速情報および上記深度カウンタ２８．２９からの深
度情報により次の計測における追尾ゲート位置および幅
を算出し、前方向追尾ゲート信号発生回路２Ｂおよび後
方向追尾ゲート信号発生回路２７に送る演算回路３０と
、上記演算回路３０にて求められた船速情報を表示する
表示器３１とを備えている。

上記周波数検出回路２０および２１が本実施例の適用さ
れたものであって、その詳細を第２図に示す、なお１周
波数検出回路２０および２１は、同一構成であるので、
以下、一方のみについて説明する。

く第１実施例の構成〉 第２図において、本実施例の周波数検出回路は、上記第
１の計数手段を構成するＤフリップフロップ回路３２お
よびカウンタ３３と、上記第２の計数手段を構成するＤ
フリップフロップ回路３４およびカウンタ３５と、上記
ドツプラシフト検出手段を構成する排他オアゲート回路
３Ｂおよびアンドゲート回路３７と、上記パルス幅弁別
手段を構成するアンドゲート回路３８とを備えている。

上記Ｄフリップフロップ回路３２および３４のＤ端子に
は、海底信号エンベロープが入力されると共に、クロッ
ク端子Ｃｋには、海底周波数信号が入力される。また、
前者のリセット端子には、カウンタ３３のＱ端子出力が
、一方、後者リセット端子には、カウンタ３５のＱ端子
出力が入力され、それぞれ対応するカウンタ３３．３５
のＱ端子のハイレベル出力によりリセットされる。

また、上記Ｄフリップフロップ回路３２および３４のＱ
端子出力は、それぞれ対応するカウンタ３３．３５のイ
ネーブル端子Ｅに入力されると共に、排他オアゲート回
路３６に入力される。この排他オアゲート回路３６の出
力は、基準高周波クロックパルスと共にアンドゲート回
路３７に入力される。

カウンタ３３のクロック端子Ｃｋには、王妃海底周波数
信号が入力され、一方、カウンタ３５のクロック端子Ｃ
ｋには、上記基準高周波クロシフパルスが入力される。

これらのカウンタ３３．３５のＱ端子出力は、共にアン
ドゲート回路３８に入力される。

く第１実施例の作用〉 先ず、本実施例が適用されている船速測定装置の動作に
ついて説明する。なお、本実施例の船速測定装置には、
前方用回路と後方用回路とが設けであるが、両者の作用
は基本的には同一であるので、ここでは、前方用の回路
についてのみ説明する。

原発振器１１からパルス繰返周波数に応じて間欠的に出
力される励振信号が、送信器１３にて増幅され、送受切
替器１Ｂにて切替られて前方向送受波器１４に送られ、
ここで、超音波に変換されて、一定の俯角を以って船舶
前方の海中に放射される。

一方、前方向送受波器１４には、海中から反射エコーが
入力し、電気信号に変換される。この電気信号は、送受
切替器１Ｂを経て受信器１８にて増幅され、海底周波数
信号として周波数検出回路２０および検波回路２２に入
力される。検波回路２２では、この海底周波数信号から
エンベロープを取出し、追尾ゲート回路２４を経て周波
数検出回路２０に送る。

ここで、追尾ゲート回路２４は、前回の計測による深度
および速度情報に基づいて前方向追尾ゲート信号発生回
路２６にて形成される予測追尾ゲート信号により、その
ゲートの開閉制御がなされる。

そのため、海底信号エンベロープが、この予測追尾ゲー
ト信号の入力している時間内に入力した場合に正常な海
底反射信号と判定され、上記周波数検出回路２０に入力
が可能となる。この周波数検出回路２０では、後述する
ような動作により、ドツプラシフト周波数およびパルス
幅弁別信号とが出力される。

一方、深度カウンタ２８は、原発振器１１からのパルス
繰返周波数信号の前縁をスタート信号として、基準クロ
ックパルスの計数を開始する。この計数は、上記周波数
検出回路２０のパルス幅弁別信号の入力により停止する
。この間に計数した２！準クロツクの計数値は、海底の
深度およびドプラシフト計測時間の和に相当する。この
深度情報は、演算回路３０に送られ、ドプラシフト計測
時間のみ差し引かれて、真の深度情報が得られる。

上記周波数検出回路２０から出力されるパルス幅弁別信
号を受けて、演算回路３０は、ドツプラシフト周波数か
ら船速Ｖを算出し、これを表示器３１に送って表示させ
る。また、演算回路３０は、この船速Ｖと上記深度情報
とから、次の計測時の予測追尾ゲートのゲート幅を算定
すると共に、該追尾ゲートの予測位置を設定し、これら
の予測追尾ゲート情報を、前方向追尾ゲート信号発生回
路２Ｂに送る。該回路２６では、基準クロックパルスを
計数して、上記情報に基づき追尾ゲート信号を追尾ゲー
ト回路２４に送る。

次に、上記周波数検出回路２０の作用について、第３図
（Ａ）、（Ｂ）に示す波形図をも参照して説明する。

Ｄフリップフロップ回路３２．３４のＤ端子には、上記
追尾ゲート回路２４を通過した海底信号エンベロープが
入力され、また、クロック端子Ｃｋには、受信器１８か
らの海底信号周波数が入力される。これにより、両者の
Ｑ端子がハイレベルとなり、これが、各々対応するカウ
ンタ３３．３５のイネーブル端子に入力されて、カウン
タ３３は海底信号周波数を計数し、また、カウンタ３５
は基準クロックパルスを計数する。なお、カウンタ３３
．３５は、計数に先立ち、海底信号エンベロープの前縁
にてリセットされる。

本実施例では、両カウンタ３３．３５には、リセット後
に、予め同数の値がプリセットされ、ダウンカウントに
より計数を行なう。

ここで、船舶が前進していれば、反射エコーがドツプラ
シフトを受け、海底信号周波数が高くなるので、同一波
数についてのパルス幅が短くなる。従って、第３図（Ａ
）に示すように、カウンタ３３が先に所定計数値を計数
することとなる。その結果、該カウンタ３３のＱ端子出
力がハイレベルとかスー これを受けて、上記Ｄフリップフロップ回路３２がリセ
ットされ、そのＱ端子出力がロウレベルに転じることと
なる。そのため、カウンタ３３のイネーブル端子Ｅにロ
ウレベルが入力され、計数を停止する。一方、排他オア
ゲート回路３Ｂでは、Ｄフリップフロップ回路３２の出
力がロウレベルであり、Ｄフリップフロップ回路３４の
出力がまだハイレベルであるため、その出力がハイレベ
ルとなる。

そこで、アンドゲート回路３７では、排他オアゲート回
路３６のハイレベル出力の間、基準クロックパルスを通
過させる。

この後１カウンタ３５が所定値まで計数すると、そのＱ
端子出力がハイレベルとなって、Ｄフリップフロップ回
路３４がリセットされ、上記と同様に、カウンタ３５の
計数が停止されると共に、排他オアゲート回路３６にロ
ウレベルが入力される。その結果、該排他オアゲート回
路３Ｂの出力がロウレベルに転じることとなる。

そのため、アンドゲート回路３７では、、１．１；準ク
ロツクパルスの通過を停止する。このアンドゲート回路
３７における基準クロックパルスの通過時間は、上記カ
ウンタ３３．３５の計数終了時間差に対応する。従って
、このアンドゲート回路３７を通過した基準クロックパ
ルスの波数がドツプラシフトに相当することとなる。

上記カウンタ３３．３５が共に計数を終了すると、アン
ドゲート回路３８の出力がハイレベルとなり。

パルス幅弁別信号を出力する。

なお、船舶が後進している場合には、上記カウンタ３３
．３５の計数終了の順序が上記した場合と逆になる。

゛　ところで、受信信号のエンベロープが、上記カウン
タ３３．３５の計数時間に比して短い場合には、第３図
（Ｂ）に示すように、カウンタ３３．３５の計数終了前
に、Ｄフリップフロップ回路３２．３４のＤ端子入力が
ロウレベルになり、計数が途中で停止する。この場合に
は、排他オアゲート回路３Ｂおよびアンドゲート回路３
７からは、過渡的なパルスのみが出力されるが、これは
、アンドゲート回路３８からのパルス幅弁別信号がロウ
レベルのままであるため、後段の回路には受は付けられ
ない。従って、これらの受信信号は、雑音として除去さ
れる。

このように、本実施例の周波数検出回路によれば、正常
なパルス幅に満たない受信信号は、信号として受は入れ
られず、正常なパルス幅の信号のみからドツプラシフト
周波数を検出することができる。

なお、本実施例では、海底予測追尾ゲートを設定してい
るので、主としてこの追尾ゲート内にある雑音が本実施
例のパルス幅弁別機能により除去されることとなる。

く第２実施例〉 第４図に本発明の第２実施例の構成を示す。

同図に示す実施例は、上記第１実施例の改良であって、
リセット信号発生回路４０を付加したものであり、他の
構成はすべて上記第１実施例のものと同じである。そこ
で、相違点について説明する。

リセット信号発生回路４０は、モノステーブルマルチバ
イブレータ４１と、アンドゲート回路４２とを有して構
成される。

モノステーブルマルチバイブレータ４１は、海底信号エ
ンベロープの前縁にてトリガされ、そのＱ端子からリセ
ット信号パルスを出力する。また、アンドゲート回路４
２では、互端子出力と海底信号エンベロープとの論理積
がとられ、この出力がＤフリップフロップ回路３２．３
４のＤ端子に入力される。これにより、カウンタ３３．
３５のリセット動作中ニ、Ｎ底信号エンベロープがＤフ
リツフフロツプ回路３２．３４のＤ端子に入力すること
防いでいる。

〈実施例の変形〉 上記各実施例では、海底追尾ゲートを備えている船速測
定装置に適用されたものを示したが、本発明は、このよ
うなゲートを備えていない船速測定装置の周波数検出回
路にも適用できるものである。

また、Ｌ記実施例では、海底信号周波数を計数している
が、受信器において中間周波数に変換したものを計数す
る構成としてもよい。

さらに、上記各実施例では、海を航行する船舶の船速測
定装置について適用したものを示したが、本発明は、川
、湖等を航行する船舶の船速測定装置にも適用すること
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、パルス幅弁別機能を内部
に組み込んで回路を簡素化して、ドツプラシフト周波数
を検出すると同時に、海底エコー信号のパルス幅弁別を
行ない、検出されたドツプラシフト周波数が有効か否か
を判別することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の周波数検出回路が適用される船速測定
装置の一例を示すブロック図、第２図は本発明周波数検
出回路の第１実施例を示す回路図、第３図（Ａ）、（Ｂ
）は上記実施例の作用を示す波形図、第４図は本発明周
波数検出回路の第２実施例を示す回路図である。 １１・・・原発振器　　　　　１３・・・送信器１４・
・・前方向送受波器　　１５・・・後方向送受波器１Ｂ
、１７・・・送受切替器　　１８．１９・・・受信器２
０．２１・・・周波数検出回路 ２２．２３・・・検波回路 ２４．２５・・・追尾ゲート回路 ２６・・・前方向追尾ゲート信号発生回路２７・・・後
方向追尾ゲート信号発生回路２日、２９・・・深度カウ
ンタ　３０・・・演算回路３１・・・表示器 ３２．３４・・・Ｄフリップフロップ回路３３．３５・
・・カウンタ ３８・・・排他オアゲート回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 水中に超音波を発射して、水底からの反射波を受信し、
   ドップラ効果により船速を検出する船速測定装置に設け
   られて、ドップラ周波数を検出する周波数検出回路にお
   いて、 海底信号エンベロープのパルス幅内で、海底周波数信号
   の波数を計数し、予め設定した計数値に達したとき、計
   数終了信号を出力する第１の計数手段と、 海底信号エンベロープのパルス幅内で、基準クロック信
   号の波数を計数し、予め設定した計数値に達したとき、
   計数終了信号を出力する第２の計数手段と、 上記第１、第２の計数手段の計数終了時間差を求めて、
   ドップラシフト周波数を検出するドップラシフト検出手
   段と、 上記第１、第２の計数手段の計数終了信号の出力を監視
   し、両者が計数終了信号を出力したとき、当該海底信号
   が正常なパルス幅である旨判定するパルス幅弁別手段と
   を備えて構成されることを特徴とする船速測定装置の周
   波数検出回路。