JP2567493B2 - 入力信号雑音除去装置 - Google Patents

入力信号雑音除去装置

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JP2567493B2 JP2107097A JP10709790A JP2567493B2 JP 2567493 B2 JP2567493 B2 JP 2567493B2 JP 2107097 A JP2107097 A JP 2107097A JP 10709790 A JP10709790 A JP 10709790A JP 2567493 B2 JP2567493 B2 JP 2567493B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明は、レーダやソナーなどに適用され、信号に
含まれている雑音成分を効果的に除去する入力信号雑音
除去装置に関する。
(b)従来の技術 レーダやソナーなどにおいて、表示装置に受信映像を
表示する場合、高感度状態では受信信号に外来雑音また
は信号系で生じる雑音が混入して、細かなドット状のノ
イズ表示されることがある。
このような雑音は見苦しいばかりでなく、例えば自動
レーダプロッティング装置(ARPA)などにおいて目標物
標を自動追尾する際に、雑音が誤って追尾されて本来の
目標物標が追尾されなくなるといった不都合が生じる。
このような問題を解消するため、一般には感度を若干
低下させて不要な雑音が混入しないようにしている。
(c)発明が解決しようとする課題 ところが、感度を低下させることによって雑音を低減
させれば、目標信号のレベルも低下するため、ごく微弱
な目標信号は抽出できなくなるといったことも生じる。
この発明の目的は、目標信号のレベルを低下させるこ
となく、雑音を効果的に除去できるようにして、上記従
来の問題点を解消した入力信号雑音除去装置を提供する
ことにある。
(d)課題を解決するための手段 この発明の請求項(1)に係る入力信号雑音除去装置
は、抽出すべき目標信号と、この目標信号より幅の短い
雑音信号を含む入力信号をレベルの異なる複数のレベル
でスライスする入力信号スライス手段と、 スライスされた各信号の立ち上りタイミングから目標
信号の幅より短い所定時間だけ信号をそれぞれ除去する
短時間信号除去手段と、 この短時間信号除去手段により得られた各信号のレベ
ルを加算する信号レベル加算手段とからなる。
また、この発明の請求項(2)に係る入力信号雑音除
去装置は、抽出すべき目標信号と、この目標信号より幅
の短い雑音信号を含む入力信号をそれぞれレベルの異な
るしきい値で2値化する入力信号2値化手段と、 この入力信号2値化手段により2値化された各2値化
信号を、各々の立ち上がりタイミングから目標信号の幅
より短い所定時間だけ、それぞれ0レベルにする短時間
信号除去手段と、 この短時間信号除去手段により得られた各2値化信号
のレベルを加算する信号レベル加算手段とからなる。
(e)作用 請求項(1)に係る入力信号雑音除去装置では、入力
信号スライス手段が、入力信号をレベルの異なる複数の
レベルでスライスし、短時間信号除去手段が、スライス
された各信号の立ち上がりタイミングから目標信号の幅
より短い一定時間だけ信号を除去する。入力信号には抽
出すべき目標信号と、この目標信号より幅の短い雑音信
号を含んでいるので、上記目標信号の幅より短い一定時
間分の信号除去によって雑音信号が除去される。逆に、
上記一定時間は目標信号の幅より充分に短いため、この
一定時間の信号除去処理によっては、スライスされた目
標信号の一部が除去されるだけで、その大部分は残存す
る。そして、信号合成手段が短時間信号の除去された各
信号を重ねることによって雑音が殆ど除去された目標信
号のみ含む信号を復元する。なお、目標信号はスライス
された各信号毎に一定時間の信号除去が行われるため、
例えば立ち上がりが傾斜した目標信号であっても、その
立ち上がり部分の形状もよく保存されることになる。
請求項(2)に係る入力信号雑音除去装置では、入力
信号2値化手段が入力信号をレベルの異なる複数のしき
い値で2値化し、短時間信号除去手段が2値化された各
信号の立ち上がりタイミングから目標信号の幅より短い
一定時間だけその信号レベルを0レベルにする。上記一
定時間は目標信号の幅より短いため、この一定時間の信
号除去処理によっては目標信号の一部が除去されるだけ
で、その大部分は残存する。一方、雑音は目標信号より
時間幅が短いため、上記一定時間の信号除去処理によっ
てその殆どが除去されることになる。そして、信号合成
手段が短時間信号の除去された各2値化信号を重ねるこ
とによって多レベルの信号として合成する。なお、上記
一定時間の信号除去処理は異なったしきい値で2値化さ
れた各信号について行われるため、合成後の信号の立ち
上がり形状がよく保存される。
(f)実施例 この発明の実施例であるレーダ装置の主要部のブロッ
ク図を第1図に、その各部の波形図を第2図に示す。
第1図において、制御回路1は送信回路2に対して送
信トリガ信号を与える。送信回路2はこのトリガ信号に
よって送信信号をアンテナ3へ与える。受信回路4はア
ンテナ3による受信信号を増幅する。レベル設定回路5
はコンパレータ6a,6b,6cに対しそれぞれ参照電圧を与え
る。コンパレータ6a,6b,6cは受信回路4による受信信号
をレベル設定回路5により与えられた参照電圧とそれぞ
れ比較する。タイマ回路7a,7b,7cはそれぞれコンパレー
タ6a,6b,6cの出力が立ち上がってから一定時間(各タイ
マ回路が全て同一時間であってもよく、全て異なってい
てもよい。)の計時を行う。スライサ9a,9b,9cはそれぞ
れ受信回路4の受信信号をレベル設定回路5から与えら
れたレベルでスライスする。すなわちスライサ9aは電圧
Vaを超える信号のみを抽出し、スライサ9bは電圧Va−Vb
間の信号のみ抽出し、さらにスライサ9cは電圧Vb未満の
信号のみ抽出する。ゲート回路8a,8b,8cはそれぞれタイ
マ回路7a,7b,7cによる計時時間だけ各スライサ9a,9b,9c
の出力信号を強制的に0にし、その他の期間はそのまま
加算回路10へ出力する。加算回路10はゲート8a,8b,8cの
出力信号をそれぞれ加算して(重ねて)合成信号を出力
する。
第2図に示す(a)〜(k)は第1図中に示した
(a)〜(k)の各部の波形例である。第2図において
Sは目標信号、N1およびN2は雑音信号である。一般に雑
音信号は目標信号に比較して振幅レベルが低く、且つ持
続時間が短い。このような受信信号を予め定めたレベル
Va,Vbで第1図に示したスライサ9a,9b,9cがスライスす
ることによって(b),(c),(d)の各信号が得ら
れる。一方、第1図に示したコンパレータ6a,6b,6cはそ
れぞれ受信信号がVa,Vb,Vcを超えるタイミングを検出
し、タイマ回路7a,7b,7cがそれぞれ上記各タイミングか
ら一定時間“H"レベルを保つ(第2図中(e),
(g),(i)参照)。従ってゲート回路8a,8b,8cから
はそれぞれ第2図中(f),(h),(j)で示すよう
な短時間信号の除去された信号が得られる。そして加算
回路10が信号(f),(h),(j)をそれぞれ加算す
ることによって(k)で示す合成信号を得る。このよう
にして雑音信号N1,N2の除去が行われる。なお、合成さ
れた目標信号S′の立ち上がり部分は信号のスライスと
短時間信号除去により段階状となるが、もとの目標信号
Sの立ち上がり部分の傾斜形状をよく保存している。
次に、第1図に示したタイマ回路7の具体的回路例を
第3図に、その各部の波形を第4図にそれぞれ示す。
第3図において抵抗RとコンデンサCはCR時定数回路
を構成し、タイマ回路の入力信号が“L"レベルのとき、
トランジスタQがオンしてコンデンサCの電荷が放電
し、タイマ回路の入力信号が“H"レベルのとき、トラン
ジスタQはオフしてCR時定数でコンデンサCが充電され
る。従って第4図に示すように、タイマ回路の入力が
“H"レベルとなってから一定時間T後に、コンパレータ
11の出力が“H"レベルとなる。このようにしてCR時定数
とコンパレータの基準電圧との関係で定まる時間(第4
図中T)だけ第1図に示したゲート回路8が各スライサ
9の出力信号をカットすることになる。
タイマ回路としては、その他に発振回路とカウンタに
よって一定時間をカウントする回路や単安定マルチバイ
ブレータなどを用いることもできる。
次に第2の実施例に係るレーダ装置の主要部のブロッ
ク図を第5図に示す。第1図に示した例と異なる点は、
タイマ回路7a,7b,7c自体がスライスされた信号の立ち上
がりから一定時間を計時するようにしたことである。そ
の他の構成は第1図のものと同様であり、スライサ9a,9
b,9cが2つのレベルVaおよびVbで受信信号をスライス
し、ゲート回路8a,8b,8cがそれぞれタイマ回路7a,7b,7c
の出力信号による短時間信号除去を行い、加算回路10が
これらの信号を加算する。
第3の実施例に係るレーダ装置の主要部のブロック図
を第6図に示す。第1図に示した例と異なる点は、ゲー
ト回路8a,8b,8cがそれぞれタイマ回路7a,7b,7cの出力信
号に応じて受信信号4の出力信号を直接ゲート制御する
ようにし、スライサ9a,9b,9cがそれぞれゲート回路8a,8
b,8cの出力信号をスライスするようにしたことである。
このように先に短時間信号除去を行って、後にスライス
を行っても同様の合成信号を得ることができる。
第4の実施例に係るレーダ装置の主要のブロック図を
第7図に、その各部の波形図を第8図にそれぞれ示す。
第7図において、電圧変換回路12a,12b,12cは論理レ
ベルの入力信号を所定の電圧レベル信号に変換する回路
である。コンパレータ6a,6b,6cがレベル設定回路5から
出力される参照電圧Va,Vb,Vcを基準として受信回路4の
出力信号を比較し、タイマ回路7a,7b,7cがそれぞれコン
パレータ6a,6b,6cの出力が立ち上がってから一定時間だ
けその出力信号を“H"レベルにすることは第1図に示し
た回路と同様である。第1図に示した例と異なる点は、
コンパレータ6a,6b,6cによりそれぞれ所定のレベルで2
値化した信号に対して短時間信号除去を行うようにした
ことである。
第8図に示す(a)〜(k)は第7図中に示した
(a)〜(k)の各部の波形例である。第8図において
Sは抽出すべき目標信号、N1およびN2は雑音信号であ
る。このような入力信号からコンパレータ6a,6b,6cによ
ってそれぞれ(b),(c),(d)に示すような2値
化信号が得られる。従ってタイマ回路7a,7b,7cの出力に
は(e),(f),(g)で示すように2値化信号の立
ち上がりから一定時間“H"レベルを保つ矩形波信号が出
力される。従ってANDゲート14a,14b,14cからは(h),
(i),(j)で示すように2値化信号の立ち上がりか
ら一定時間だけ信号が除去された2値化信号が得られ
る。この例では上記一定時間Tが雑音の2値化信号の時
間幅より大きいため雑音信号は除去される。第7図に示
した電圧変換回路12a,12b,12cはそれぞれ(h),
(i),(j)の各信号を所定のレベルの電圧信号に変
換し、加算回路10がこれらを加算することによって
(k)で示す合成信号を得る。
以上に述べた実施例は全て1スイープ内における信号
の雑音除去についてであったが、本願発明は方位方向に
ついても同様に適用することができる。以下その例につ
いて述べる。
方位方向について雑音除去を行う主要部の回路図を第
9図に示す。第9図において第7図に示した回路と異な
る点は、ANDゲート14bと電圧変換回路12b間にメモリ15
およびANDゲート18を設け、またANDゲート14cと電圧変
換回路12c間にメモリ16,17およびANDゲート19からなる
回路を設けたことである。メモリ15,16,17はそれぞれ1
スイープ分の2値化された受信信号を記憶するもので、
ANDゲート18はANDゲート14bから出力される今回の信号
と、メモリ15に記憶されている前回の信号との両方に信
号が現れたときに、その出力を“H"レベルとする。ま
た、ANDゲート19はANDゲート14cから出力される今回の
信号とメモリ16から出力される前回の信号およびメモリ
17から出力される前々回の信号の全てが存在するとき、
その出力を“H"レベルとする。従って、レベルVaで2値
化された信号は前回のスイープにおける信号の有無に関
わらず常に有効となるが、レベルVbで2値化された信号
は2スイープ分以上存在したときのみ有効となる。従っ
てこのレベルの信号については方位方向に連続する信号
のうち先頭の1スイープ分の信号が除去されることにな
る。レベルVcで2値化された信号は3スイープ分連続し
て存在したときにのみ有効となる。従ってこのレベルの
信号は方位方向に連続する信号のうち最初の2スイープ
分の信号が除去されることになる。
なお、第9図に示した例では、2値化する際のしきい
値に応じて、方位方向に連続する信号のうち先頭部分の
除去すべきスイープ数が異なるようにしたが、これを等
しくしてもよい。また、アンテナから目標物標までの距
離に応じて遠距離からの受信信号ほど、除去すべきスイ
ープ数を少なくし、近距離からの受信信号ほど、除去す
べきスイープ数を多くするように構成してもよい。な
お、以上に示した実施例は短時間信号の除去および信号
の加算を専用の回路により行うようにしたが、例えば入
力信号のスライスまたは2値化を回路で行い、その後は
これを時間分割(デジィタイズ)してシグナルプロセッ
サなどの制御によって同様の結果を得ることもできる。
(g)発明の効果 この発明によれば、抽出すべき目標信号に比較して幅
の短い雑音が選択的に除去され、且つ目標信号のレベル
が低下しないため、微弱な目標信号を雑音から分離して
容易に抽出することができる。しかも入力信号をレベル
に応じて区分し、各区分された信号毎に短時間信号を除
去するようにしたため、目標信号の立ち上がりが傾斜し
ている場合に、その傾斜形状も再現することができる。
さらに、仮に雑音信号の長さが所定時間より長い場合で
あっても短時間信号の除去された各レベルの加算信号は
第10図に示す様に幅が狭く且つ振幅の小さなものとな
り、他方、目標信号に対しては加算信号が第10図に示
す様に大きな信号となるために、雑音に対する目標の判
別が容易になる効果がある。従って、これを例えばレー
ダやソナーなどに適用すれば、遠距離における探知能力
が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は第1の実施例に係るレーダ装置の
主要部のブロック図および各部の波形図である。第3図
および第4図はタイマ回路およびその各部の波形図であ
る。第5図および第6図は第2および第3の実施例に係
るレーダ装置の主要部のブロック図である。第7図およ
び第8図は第4の実施例に係るレーダ装置の主要部のブ
ロック図およびその各部の波形図である。第9図は第5
の実施例に係るレーダ装置の主要部のブロック図であ
る。第10図はこの発明の効果を説明するための図であ
る。 6,11……コンパレータ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】抽出すべき目標信号と、この目標信号より
    幅の短い雑音信号を含む入力信号をレベルの異なる複数
    のレベルでスライスする入力信号スライス手段と、 スライスされた各信号の立ち上りタイミングから目標信
    号の幅より短い所定時間だけ信号をそれぞれ除去する短
    時間信号除去手段と、 この短時間信号除去手段により得られた各信号のレベル
    を加算する信号レベル加算手段とからなる入力信号雑音
    除去装置。
  2. 【請求項2】抽出すべき目標信号と、この目標信号より
    幅の短い雑音信号を含む入力信号をそれぞれレベルの異
    なるしきい値で2値化する入力信号2値化手段と、 この入力信号2値化手段により2値化された各2値化信
    号を、各々の立ち上がりタイミングから目標信号の幅よ
    り短い所定時間だけ、それぞれ0レベルにする短時間信
    号除去手段と、 この短時間信号除去手段により得られた各2値化信号の
    レベルを加算する信号レベル加算手段とからなる入力信
    号雑音除去装置。
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