(57)【要約】【課題】真方位が短時間で急激に変化しても、移動体の真方位を正確に算出できるジャイロレピータ信号の処理装置及びその方法を提供する。【解決手段】グレイコード変化点検出回路２４は、第２ステップ信号Ｓ２の立ち上がりエッジでの信号レベルが第１閾値Ｖｔｈ１を上回ったときに第１トリガ信号を出力し、第２ステップ信号Ｓ２の立ち下がりエッジでの信号レベルが第２閾値Ｖｔｈ２を下回ったときに第２トリガ信号を出力する。ＡＤ変換部１６は、第１トリガ信号又は第２トリガ信号が入力したタイミングで、第２ステップ信号Ｓ２の立ち上がりエッジ又は立ち下りエッジにおける信号レベルの変化に同期して該第２ステップ信号Ｓ２のＡＤ変換を行う。【選択図】図７
2007218718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジャイロコンパスから出力されるジャイロレピータ信号の信号レベルが第１閾値を上回ったときに第１トリガ信号を出力し、前記ジャイロレピータ信号の信号レベルが前記第１閾値よりも低い第２閾値を下回ったときに第２トリガ信号を出力する変化点検出部と、
前記第１トリガ信号又は前記第２トリガ信号が入力されたタイミングで前記ジャイロレピータ信号をＡＤ変換するＡＤ変換部と、
を有する
ことを特徴とするジャイロレピータ信号の処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の処理装置において、
前記ジャイロコンパスの出力側と前記変化点検出部の入力側とに接続される絶縁型増幅器をさらに有し、
前記絶縁型増幅器は、前記ジャイロコンパスから前記ジャイロレピータ信号が入力した際に、そのピークレベルに対応した飽和出力レベルのジャイロレピータ信号を前記変化点検出部に出力する
ことを特徴とするジャイロレピータ信号の処理装置。
【請求項３】
ジャイロコンパスから出力されるジャイロレピータ信号の信号レベルが第１閾値を上回ったときに第１トリガ信号を出力し、前記ジャイロレピータ信号の信号レベルが前記第１閾値よりも低い第２閾値を下回ったときに第２トリガ信号を出力する変化点検出ステップと、
前記第１トリガ信号又は前記第２トリガ信号が入力されたタイミングで前記ジャイロレピータ信号をＡＤ変換するＡＤ変換ステップと、
を有する
ことを特徴とするジャイロレピータ信号の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャイロコンパスから出力されるジャイロレピータ信号を所定のタイミングでＡＤ変換する処理装置及びその方法に関し、より詳細には、船舶用レーダのジャイロコンパスから出力されたジャイロレピータ信号を処理するジャイロレピータとして好適な処理装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、船舶等の移動体内には、その真方位（真北を基準とした前記移動体の進行方向の方位を示す角度）を得るためにジャイロコンパスが搭載され（特許文献１参照）、このジャイロコンパスは、前記移動体の現在方位を示すジャイロレピータ信号を処理装置に出力する。前記処理装置は、入力された前記ジャイロレピータ信号を絶縁、増幅した後に所定周期のタイミングでＡＤ変換し、この変換結果に基づいて前記移動体の真方位を算出する。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−４７５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した処理装置では、ジャイロレピータ信号と非同期のタイミングにて当該ジャイロレピータ信号をＡＤ変換しているので、波浪等に起因した移動体（船舶）の動揺によって該移動体の真方位が短時間で大きく変化すると、当該処理装置は、前記変化に追従して前記真方位を算出することが困難となり、前記真方位の算出に関わる累積誤差（前記ＡＤ変換の変換結果に基づいて前記真方位を算出する毎に発生する該真方位の誤差の累積値）が増大するという問題がある。
【０００５】
また、前記ジャイロレピータ信号が交流を全波整流又は半波整流した信号を含む場合、前記処理装置にて前記ジャイロレピータ信号中の前記全波整流のゼロレベル（隣り合う２つの波形の谷）又は前記半波整流のゼロレベル（隣り合う２つの波形の谷間）のタイミングでＡＤ変換を行うと、前記ジャイロレピータ信号を検出することができないので、前記処理装置では、前記タイミングの時刻では前記ジャイロレピータ信号の入力が無かったもの（エラー）と判断する。従って、全波整流又は半波整流のジャイロレピータ信号が入力された場合、前記処理装置は、前記移動体の真方位を正確に算出することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、真方位が短時間で急激に変化しても、該移動体の真方位を正確に算出できるジャイロレピータ信号の処理装置及びその方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、全波整流又は半波整流のジャイロレピータ信号が入力されても、移動体の真方位を正確に算出できるジャイロレピータ信号の処理装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るジャイロレピータ信号の処理装置（処理方法）は、ジャイロコンパスから出力されるジャイロレピータ信号の信号レベルが第１閾値を上回ったときに第１トリガ信号を出力し、前記ジャイロレピータ信号の信号レベルが前記第１閾値よりも低い第２閾値を下回ったときに第２トリガ信号を出力する変化点検出部（変化点検出ステップ）と、前記第１トリガ信号又は前記第２トリガ信号が入力されたタイミングで前記ジャイロレピータ信号をＡＤ変換するＡＤ変換部（ＡＤ変換ステップ）とを有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、前記ジャイロレピータ信号の信号レベルの変化に同期して該ジャイロレピータ信号のＡＤ変換を行うので、波浪等に起因した前記移動体の動揺により前記真方位が短時間で急激に変化し、この変化に応じたジャイロレピータ信号が前記ジャイロコンパスから前記処理装置に出力されても、このジャイロレピータ信号を確実にＡＤ変換することができる。これにより、前記ジャイロレピータ信号に対する前記処理装置の追従性が向上して、前記真方位の算出に関わる累積誤差を抑制することができ、従って、前記真方位が短時間で急激に変化しても、当該真方位を正確に算出することができる。
【００１０】
また、前記変化点検出部（前記変化点検出ステップ）において、前記第１閾値又は前記第２閾値と前記ジャイロレピータ信号との比較結果に基づいて前記第１トリガ信号又は前記第２トリガ信号を出力し、前記ＡＤ変換部（前記ＡＤ変換ステップ）において、前記トリガ信号の入力に基づく前記ジャイロレピータ信号のＡＤ変換を行うので、前記ジャイロレピータ信号中に全波整流又は半波整流の信号が含まれている場合でも、前記全波整流の波形の谷又は前記半波整流の波形の谷間（ゼロレベル）でのＡＤ変換を回避して、前記真方位を正確に算出することができる。
【００１１】
ここで、前記ジャイロコンパスの出力側と前記変化点検出部の入力側とに接続される絶縁型増幅器をさらに有し、前記絶縁型増幅器は、前記ジャイロコンパスから前記ジャイロレピータ信号が入力した際に、そのピークレベルに対応した飽和出力レベルのジャイロレピータ信号を前記変化点検出部に出力することが好ましい。
【００１２】
この場合、前記変化点検出部（変化点検出ステップ）では、前記ジャイロレピータ信号の信号レベルが前記第１閾値を上回るか、あるいは、前記第２閾値を下回るかを判別できればよいので、前記絶縁型増幅器は、広ダイナミックレンジ特性を必要としない。すなわち、前記絶縁型増幅器として汎用フォトカプラを使用した場合には、そのダイナミックレンジ、換言すれば、線形特性領域が狭いので、入力信号の増幅によっては出力信号が飽和することもあるが、本発明では、前記出力信号が飽和しても前述した判別は可能である。従って、前記汎用フォトカプラは、線形特性領域における電流変換効率（ＣＴＲ）のばらつきや、その温度依存性のばらつきが大きいことで知られているが、本発明では、飽和特性領域でも使用できるので、前記ＣＴＲのばらつきや、前記ＣＴＲの温度依存性のばらつきが上記した判別に影響を及ぼすことを回避することができる。この結果、前記処理装置内にて前記真方位をより正確に算出することが可能となる。なお、前記飽和出力レベルとは、前記絶縁型増幅器（前記フォトカプラ）の飽和出力領域での信号レベルをいう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、真方位が短時間で急激に変化しても、移動体の真方位を正確に算出することができる。また、全波整流又は半波整流のジャイロレピータ信号が入力されても、移動体の真方位を正確に算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係るジャイロレピータ信号の処理装置について、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下に説明するが、その説明に先立ち、本実施形態の前提となる処理装置の構成とその課題とについて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の前提となる処理装置３が適用された船舶用レーダ２のブロック図である。
【００１６】
この船舶用レーダ２は、ジャイロコンパス４と処理装置３とから構成され、図示しない移動体としての船舶内に配置（搭載）されている。
【００１７】
ジャイロコンパス４は、前記船舶の現在方位を示すジャイロレピータ信号である３相のパルス状の第１ステップ信号Ｓ１を処理装置３に出力する。なお、ジャイロコンパス４は、前述した第１ステップ信号Ｓ１以外にも、交流を全波整流又は半波整流した信号を含むステップ信号、シンクロ信号、あるいは、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）６１１６２−１及び６１１６２−２にて規定されている信号をジャイロレピータ信号として出力することが可能である。
【００１８】
処理装置３は、絶縁型増幅器６、バッファ８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０、バッファ１２及びＣＰＵ１４を有し、ジャイロレピータに適用可能である。なお、図１では、１相分の第１ステップ信号Ｓ１がジャイロコンパス４から処理装置３に出力される場合について図示している。
【００１９】
絶縁型増幅器６は、入力側がジャイロコンパス４に接続され、出力側がバッファ８に接続されており、例えば、この絶縁型増幅器６がフォトカプラである場合には、ジャイロコンパス４からの第１ステップ信号Ｓ１を電気信号から光に変換し、変換した前記光を電気信号である第２ステップ信号Ｓ２に変換してバッファ８に出力する。この場合、絶縁型増幅器６は、その線形特性領域において、入力された第１ステップ信号Ｓ１のピークレベルに対応したリニア出力レベルの第２ステップ信号Ｓ２をバッファ８に出力する。絶縁型増幅器６から出力された第２ステップ信号Ｓ２は、バッファ８にてＳＮ比が改善され、ＬＰＦ１０にて高周波ノイズが除去され、バッファ１２にてＳＮ比がさらに改善されてＣＰＵ１４に入力される。
【００２０】
ＣＰＵ１４のＡＤ変換部１６は、タイマー１８からの制御信号に基づく第２ステップ信号Ｓ２とは非同期の所定周期のタイミングで第２ステップ信号Ｓ２をＡＤ変換（以下、サンプリングともいう。）し、その変換結果に基づいて前記船舶の現在方位（真方位）を算出して、この真方位を図示しない表示装置等に表示させる。すなわち、第１ステップ信号Ｓ１は、前記船舶の現在方位に対応する信号であるので、ＣＰＵ１４は、該第１ステップ信号Ｓ１に対応した第２ステップ信号Ｓ２の前記変換結果に基づいて前記真方位を算出することができるからである。
【００２１】
次に、この船舶用レーダ２に適用される処理装置３の課題（第１の課題及び第２の課題）について説明する。
【００２２】
先ず、第１の課題について、図２〜図４Ｂを参照しながら説明する。
【００２３】
図２は、処理装置３（図１参照）における前記船舶の回頭（真方位）の正転又は逆転を示す説明図である。図３は、前記船舶の真方位が短時間で大きく変化した（前記船舶が短時間で大きく回頭した）場合における３相の第２ステップ信号Ｓ２（第１ステップ信号Ｓ１）及び該第２ステップ信号Ｓ２のＡＤ変換のタイミングを示すタイムチャートである。図４Ａは、真方位の実際の変化を示す説明図であり、図４Ｂは、処理装置３にて真方位の変化を誤判定した場合を示す説明図である。
【００２４】
ここで、前記船舶が図２に示す０番の円の方位から時計回りに回頭すると（真方位が時計回りに回転すると）、ＡＤ変換部１６では、図３に示すように、所定時間間隔のタイミングで第２ステップ信号Ｓ２｛Ｓａ（１相目）〜Ｓｃ（３相目）｝のサンプリングを行い、この結果、ＣＰＵ１４にて算出された該船舶の真方位は、０番、１番、…、５番の順番で前記時間間隔にて順次変化する。
【００２５】
この場合、ＣＰＵ１４では、０番〜５番の方位を所定のグレイコード｛０番（ＨＨＬ）、１番（ＬＨＬ）、２番（ＬＨＨ）、３番（ＬＬＨ）、４番（ＨＬＨ）、５番（ＨＬＬ）｝で割り振っているので、前記グレイコードの１桁がＨ→Ｌ又はＬ→Ｈに変化したときには、前回のグレイコードの真方位と今回のグレイコードの真方位とを比較することにより、真方位が図２の時計方向又は反時計方向に変化したか否か（前記船舶が図２の時計方向又は反時計方向に回頭したか否か）を判定することができる。なお、ここでは、図２の時計方向を真方位の正転方向とし、反時計方向を前記真方位の反転方向とする。
【００２６】
ここで、前回のサンプリングでのグレイコード｛０番（ＨＨＬ）｝に対して、今回のサンプリングでグレイコード｛３番（ＬＬＨ）｝が３つ進んでいた場合（３桁分の変化がある場合）、前回のサンプリングと今回のサンプリングとの間で真方位が正転したのか（図２の時計方向に進んだのか）、あるいは反転したのか（図２の反時計方向に進んだのか）をＣＰＵ１４にて判断することができない。
【００２７】
このような判断不能の状態を解決する一案として、前記船舶の慣性を考慮して前記真方位の正転又は反転を判断することが考えられる。すなわち、ＣＰＵ１４は、前回のサンプリングまで真方位が正転する方向にグレイコードが順次選択されていれば、前回のサンプリングと今回のサンプリングとの間でも真方位が正転しているものと判断し、一方で、前回のサンプリングまで真方位が反転する方向にグレイコードが順次選択されていれば、前回のサンプリングと今回のサンプリングとの間でも真方位が反転しているものと判断する。
【００２８】
しかしながら、波浪等に起因した前記船舶の動揺によって該船舶の真方位が短時間で大きく変化する場合、単純に回転方向を判断できないサンプリング結果が連続して得られるケースが考えられ、上記した慣性を考慮しても、誤判定される可能性を消すことはできない。誤判定された場合には、誤差として累積し、良い結果が得られないことが考えられるため、上記した前提技術では、真方位の正転又は反転の判断は実際に行わず、正転又は反転の判断がつかないときには、ＣＰＵ１４は、実際に真方位が反転している場合であっても、正転しているものと判断している。
【００２９】
従って、図３及び図４Ａに示すように、これまで真方位がグレイコードの０番（ＨＨＬ）から５番（ＨＬＬ）まで正転していたときに、前述した船舶の動揺によって真方位が短時間で急激に５番（ＨＬＬ）から４番（ＨＬＨ）、３番（ＬＬＨ）の順で２番（ＬＨＨ）にまで反転したときに、ＣＰＵ１４では、図４Ｂに示すように、この短時間内での真方位の反転は発生せず、５番（ＨＬＬ）から０番（ＨＨＬ）、１番（ＬＨＬ）の順で２番（ＬＨＨ）にまで正転したものと判断する。
【００３０】
また、ＡＤ変換部１６で第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）をサンプリングしたときが、前述したグレイコードの過渡状態｛真方位の５番（ＨＬＬ）→２番（ＬＨＨ）の反転｝であった場合には、ＬＰＦ１０の遅延や、ＡＤ変換部１６でのサンプリングのレベル判定に用いられる閾値のレベルによって、サンプリングによって得られた結果が、期待されるグレイコードとは異なる場合も起こり得る。
【００３１】
すなわち、第１の課題とは、前述した船舶の動揺によって真方位が短時間で急激に変化した場合に、ＣＰＵ１４では、前記変化に追従して前記真方位を算出することが困難となり、前記真方位の算出に関わる累積誤差（ＡＤ変換部１６での変換結果に基づいて前記真方位を算出する毎に発生する該真方位の誤差の累積値）が増大するという課題である。
【００３２】
この第１の課題は、ＡＤ変換部１６にて第２ステップ信号Ｓ２とは非同期のタイミングで該第２ステップ信号Ｓ２をサンプリングすることに起因するものであり、前記動揺による船舶の急激な回頭に追従して真方位を算出するためには、単にＣＰＵ１４の処理性能を向上するのではなく、該ＡＤ変換部１６における第２ステップ信号Ｓ２のＡＤ変換のタイミングを改善する必要がある。
【００３３】
次に、第２の課題について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００３４】
図５は、交流を全波整流した信号を含む第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）に対するサンプリングを示すタイムチャートである。図６は、交流を半波整流した信号を含む第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）に対するサンプリングを示すタイムチャートである。
【００３５】
第１ステップ信号Ｓ１（に対応する第２ステップ信号Ｓ２）には、図３のステップ信号以外にも、交流を全波整流した信号を含む第１ステップ信号Ｓ１（に対応する図５の第２ステップ信号Ｓ２）や、交流を半波整流した信号を含む第１ステップ信号Ｓ１（に対応する図６の第２ステップ信号Ｓ２）がある。
【００３６】
図５及び図６の第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）の場合、ＡＤ変換部１６（図１参照）において、第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃ中の前記全波整流のゼロレベル（隣り合う２つの波形の谷）又は前記半波整流のゼロレベル（隣り合う２つの波形の谷間）のタイミングでＡＤ変換を行うと、第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃを検出することができないので、処理装置３では、前記タイミングの時刻では第１ステップ信号Ｓ１の入力が無かったもの（エラー）と判断する。このようなソフトウェア的ピークホールド処理において、第１ステップ信号Ｓ１｛第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）｝が入力される時間帯では、ＣＰＵ１４は、前記全波整流又は前記半波整流のピークレベルを有する信号が入力されることを想定しているので、前述したエラーが発生すると、船舶の回頭速度（真方位の変化）に対する処理装置３の追従性が低下するおそれがある。そのため、波浪等による前記船舶の急激な反転があった場合には、第２ステップ信号Ｓ２のサンプリングのタイミングに起因した累積誤差の発生を回避することができない。
【００３７】
従って、第２の課題とは、全波整流又は半波整流の第１ステップ信号Ｓ１が入力された場合、処理装置３では、前記船舶の真方位を正確に算出することができないという課題である。
【００３８】
以上が、本実施形態の前提となる処理装置３の第１の課題及び第２の課題である。
【００３９】
次に、本実施形態に係る処理装置２１が適用される船舶用レーダ２０について、図７〜図１４を参照しながら説明する。
【００４０】
なお、この船舶用レーダ２０を説明する際に、船舶用レーダ２（図１参照）と同じ構成要素については、同一の参照符号を付けて説明する。
【００４１】
この船舶用レーダ２０は、図７に示すように、ＣＰＵ１４内のタイマー１８（図１参照）に代えて、ＣＰＵ１４外にグレイコード変化点検出回路（変化点検出部）２４を追加して設け、さらに、絶縁型増幅器６としての汎用フォトカプラにて、ジャイロコンパス４からの第１ステップ信号Ｓ１に対応した飽和出力レベルの第２ステップ信号Ｓ２を出力する点で、本実施形態の前提となる船舶用レーダ２とは異なるものであり、処理装置２１は、例えば、「ＩＭＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍａｒｉｔｉｍｅ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）決議Ａ．８２０（ＸＩＸ）高速艇に備える航海用レーダの性能基準」で定められている高速船の回頭速度２０［°／ｓ］に対応可能である。
【００４２】
なお、ジャイロコンパス４から絶縁型増幅器６に第１ステップ信号Ｓ１を出力する動作と、絶縁型増幅器６から出力された第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）をバッファ８、ＬＰＦ１０及びバッファ１２を介してＣＰＵ１４に入力する動作とは、船舶用レーダ２と同様である。但し、船舶用レーダ２０では、バッファ１２からの第２ステップ信号Ｓ２をＣＰＵ１４及びグレイコード変化点検出回路２４にそれぞれ出力している。また、図７の船舶用レーダ２０は、図１の船舶用レーダ２と同様に、１相分の第１ステップ信号Ｓ１がジャイロコンパス４から処理装置２１に出力される場合について図示している。
【００４３】
図７に示す処理装置２１の絶縁型増幅器６は、ジャイロコンパス４から入力された第１ステップ信号Ｓ１のピークレベルにおいて、後述する第１閾値Ｖｔｈ１及び第２閾値Ｖｔｈ２を十分に越えるレベルの第２ステップ信号Ｓ２をバッファ８、ＬＰＦ１０及びバッファ１２を介してＣＰＵ１４及びグレイコード変化点検出回路２４にそれぞれ出力する。
【００４４】
前述した前提技術の処理装置３内の絶縁型増幅器６（図１参照）は、図８に示すように、線形特性で第１ステップ信号Ｓ１に基づくリニア出力の第２ステップ信号Ｓ２を出力していたが、本実施形態に係る処理装置２１の絶縁型増幅器６（図７参照）では、汎用フォトカプラを使用しているため、第１ステップ信号Ｓ１に基づく飽和出力の第２ステップ信号Ｓ２を出力することができる。
【００４５】
すなわち、前記リニア出力の場合には、第１ステップ信号Ｓ１の各ピークレベルＶ１、Ｖ２、Ｖ３に対応してピーク出力Ｖ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ３ａの第２ステップ信号Ｓ２が絶縁型増幅器６から出力されるが、前記飽和出力の場合には、第１ステップ信号Ｓ１の各ピークレベルがＶ１〜Ｖ３に変化しても、絶縁型増幅器６から出力される第２ステップ信号のピークレベルは、飽和出力レベル（絶縁型増幅器６の飽和出力領域での信号レベル）のＶ４ａである。
【００４６】
グレイコード変化点検出回路２４は、図９に示すように、シュミットトリガ部３０ａ〜３０ｃ、ラッチ部３２ａ〜３４ｃ、比較部３６ａ〜３６ｃ及びＯＲ部３８とを有する。なお、図９では、３相分の第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）が入力される場合を図示している。
【００４７】
シュミットトリガ部３０ａ〜３０ｃは、図９及び図１０に示すように、第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃの立ち上がりエッジに対する第１閾値Ｖｔｈ１と、第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃの立ち下がりエッジに対する第２閾値Ｖｔｈ２とのヒステリシスを有する。これにより、シュミットトリガ部３０ａ〜３０ｃでは、前記立ち上がりエッジにおいて第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃの信号レベルが第１閾値Ｖｔｈ１を上回ったときに信号Ｓａｓ〜Ｓｃｓをラッチ部３２ａ〜３２ｃに出力し、前記立ち下りエッジにおいて第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃの信号レベルが第２閾値Ｖｔｈ２を下回ったときにラッチ部３２ａ〜３２ｃへの信号Ｓａｓ〜Ｓｃｓの出力を停止する。
【００４８】
ラッチ部３２ａ〜３２ｃは、ＣＰＵ１４からの基準クロックＣＬＫに基づいて信号Ｓａｓ〜Ｓｃｓをラッチすると共に、ラッチした信号Ｓａｓ〜Ｓｃｓを時刻ｔにおける信号Ｓａｓ（ｔ）〜Ｓｃｓ（ｔ）としてラッチ部３４ａ〜３４ｃ及び比較部３６ａ〜３６ｃに出力する。
【００４９】
ラッチ部３４ａ〜３４ｃは、ＣＰＵ１４からの基準クロックＣＬＫに基づいて信号Ｓａｓ（ｔ）〜Ｓｃｓ（ｔ）をラッチすると共に、前回の基準クロックＣＬＫ入力時｛時刻（ｔ−１）｝にラッチした信号Ｓａｓ（ｔ−１）〜Ｓｃｓ（ｔ−１）を比較部３６ａ〜３６ｃに出力する。
【００５０】
比較部３６ａ〜３６ｃは、ラッチ部３２ａ〜３２ｃからの信号Ｓａｓ（ｔ）〜Ｓｃｓ（ｔ）と、ラッチ部３４ａ〜３４ｃからの信号Ｓａｓ（ｔ−１）〜Ｓｃｓ（ｔ−１）とを比較して、基準クロックＣＬＫの１周期分｛時刻（ｔ−１）から時刻ｔまでの時間｝での各信号Ｓａｓ（ｔ）〜Ｓｃｓ（ｔ）、Ｓａｓ（ｔ−１）〜Ｓｃｓ（ｔ−１）中の立ち上がり又は立ち下りを検出したときに、立ち上がりを検出したことを示す第１トリガ信号又は立ち下りを検出したことを示す第２トリガ信号をＯＲ部３８に出力する（変化点検出ステップ）。
【００５１】
前述したように、第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃは、第１ステップ信号Ｓ１に対応した飽和出力レベルの信号であるので、前記第１トリガ信号は、第１ステップ信号Ｓ１の立ち上がりエッジにて出力され、前記第２トリガ信号は、第１ステップ信号Ｓ１の立ち下がりエッジにて出力されることになる。
【００５２】
ＯＲ部３８は、各比較部３６ａ〜３６ｃから入力された前記第１トリガ信号及び前記第２トリガ信号をサンプリングトリガ信号としてＣＰＵ１４のＡＤ変換部１６（図７参照）に出力する。
【００５３】
ＡＤ変換部１６（図７参照）は、図１１に示すように、ＯＲ部３８（図９参照）から入力されたサンプリングトリガ信号（第１トリガ信号及び第２トリガ信号）のタイミングで第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）をサンプリングし（ＡＤ変換ステップ）、ＣＰＵ１４は、ＡＤ変換部１６での変換結果に基づいて船舶の真方位を算出する。この場合、本実施形態の前提となる処理装置３でのサンプリング（図１１の「前提技術のサンプリングタイミング」）と比較して、ＡＤ変換部１６では、前記サンプリングトリガ信号が入力されるタイミングで、第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）の信号レベルの変化（より具体的には、立ち上がりエッジ又は立ち下りエッジにおける信号レベルの変化）に同期してサンプリングを行っている。
【００５４】
図１２及び図１３は、交流を全波整流した信号を含む第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）に対するサンプリングを示すタイムチャートである。
【００５５】
この場合も、ＡＤ変換部１６では、前述した第２ステップ信号Ｓ２のサンプリング（図１１参照）と同様に、前記第１トリガ信号又は前記第２トリガ信号を用いて、各相の第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃの（立ち上がりエッジ又は立ち下りエッジにおける）信号レベルの変化に同期してサンプリングを行う。
【００５６】
なお、絶縁型増幅器６（図７参照）は、全波整流した信号を含む第１ステップ信号Ｓ１に基づいて飽和出力レベルの第２ステップ信号Ｓ２を出力するので、第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃは、第１ステップ信号Ｓ１のピークレベルに対応する箇所がカットされた波形となっている（図１２及び図１３参照）。なお、図１２中の破線は、図１１の第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃを図示したものである。
【００５７】
図１４は、交流を半波整流した信号を含む第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）に対するサンプリングを示すタイムチャートである。
【００５８】
この場合も、ＡＤ変換部１６では、前述した第２ステップ信号Ｓ２のサンプリング（図１１参照）や、全波整流した信号を含む第２ステップ信号Ｓ２のサンプリング（図１２及び図１３参照）と同様に、前記第１トリガ信号又は前記第２トリガ信号を用いて、各相の第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃの（立ち上がりエッジ又は立ち下りエッジにおける）信号レベルの変化に同期してサンプリングを行うことができる。なお、図１４中の破線は、図１１の第２ステップ信号Ｓａ〜Ｓｃを図示したものである。
【００５９】
このように、本実施形態では、ＡＤ変換部１６において、ジャイロレピータ信号としての第１ステップ信号Ｓ１（第２ステップ信号Ｓ２）における信号レベルの変化（より詳しくは、立ち上がりエッジ又は立ち下りエッジでの信号レベルの変化）に同期して該第２ステップ信号Ｓ２のＡＤ変換を行うので、波浪等に起因した船舶（移動体）の動揺により真方位が短時間で急激に変化し、この変化に応じた第１ステップ信号Ｓ１がジャイロコンパス４から処理装置２１に出力されても、第１ステップ信号Ｓ１に対応した第２ステップ信号Ｓ２を確実にＡＤ変換することができる。これにより、第１ステップ信号Ｓ１（第２ステップ信号Ｓ２）に対する処理装置２１の追従性が向上して、前記真方位の算出に関わる累積誤差を抑制することができ、従って、前記真方位が短時間で急激に変化しても、当該真方位を正確に算出することができる。
【００６０】
また、シュミットトリガ部３０ａ〜３０ｃでは、第２ステップ信号Ｓ２の信号レベルを判定する際に、第１閾値Ｖｔｈ１及び第２閾値Ｖｔｈ２のヒステリシスを用いることにより、第２ステップ信号Ｓ２の立ち上がりエッジ又は立ち下りエッジでの判定を確実に行うことが可能となる。
【００６１】
さらに、ＡＤ変換部１６では、前記第１トリガ信号又は前記第２トリガ信号に基づくタイミングで、第２ステップ信号Ｓ２の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジにおける信号レベルの変化に対応してサンプリングを行うので、前述したグレイコードの過渡状態｛真方位の５番（ＨＬＬ）→２番（ＬＨＨ）の反転｝でのサンプリングを回避することが可能になる。また、本実施形態では、３相の第２ステップ信号Ｓ２（Ｓａ〜Ｓｃ）の算術平均を用いて該第２ステップ信号Ｓ２の信号レベルを判定する特許文献１の従来技術と比較して、信号レベルの判定に関する処理が簡素化されると共に、信号レベルの判定に関わるアナログ的な精度を上げることなく、第２ステップ信号のサンプリングを確実に行うことができる。
【００６２】
このように、本実施形態では、信号レベルの判定に関わるアナログ的な精度を上げることなく、第２ステップ信号Ｓ２のサンプリングを確実に行うことができるので、アナログ回路の部品を単電源で動作可能な汎用且つ低価格の部品で構成することが可能であり、装置全体のコスト削減と消費電力の低減とを図ることができる。
【００６３】
さらに、グレイコード変化点検出回路２４（変化点検出ステップ）では、第２ステップ信号Ｓ２の信号レベルが第１閾値Ｖｔｈ１を上回るか、あるいは、第２閾値Ｖｔｈ２を下回るかを判別できればよいので、絶縁型増幅器６は、広ダイナミックレンジ特性を必要としない。すなわち、絶縁型増幅器６として汎用フォトカプラを使用した場合には、そのダイナミックレンジ、換言すれば、線形特性領域が狭いので、入力信号（第１ステップ信号Ｓ１）の増幅によっては出力信号（第２ステップ信号Ｓ２）が飽和することもあるが、本実施形態では、第２ステップ信号Ｓ２が飽和しても前述した判別は可能である。従って、前記汎用フォトカプラは、線形特性領域における電流変換効率（ＣＴＲ）のばらつきや、その温度依存性のばらつきが大きいことで知られているが、本実施形態では、飽和特性領域でも使用できるので、前記ＣＴＲのばらつきや、前記ＣＴＲの温度依存性のばらつきが上記した判別に影響を及ぼすことを回避することができる。この結果、ＣＰＵ１４内にて真方位をより正確に算出することが可能となる。
【００６４】
絶縁型増幅器６の上述した効果について、より詳しく説明すると、想定される第１ステップ信号Ｓ１の様々なピークレベルに対応するためには、第２ステップ信号Ｓ２が第１閾値Ｖｔｈ１及び第２閾値Ｖｔｈ２を確実に越えることが必要であるが、絶縁型増幅器６として汎用フォトカプラを使用すれば、最小入力振幅において、十分飽和させた出力が得られる。これにより、線形特性領域が狭い絶縁型増幅器６として、安価な汎用フォトカプラを使用することができる。そのため、絶縁型増幅器６に汎用フォトカプラを使用した場合には、その線形特性領域では無い飽和電圧領域での第２ステップ信号Ｓ２をバッファ８、ＬＰＦ１０及びバッファ１２を介してＣＰＵ１４及びグレイコード変化点検出回路２４に出力するので、前記線形特性領域での電流変換効率（ＣＴＲ）のばらつきや、前記ＣＴＲの温度依存性のばらつきによる影響を上記した判別に及ぼすことを回避することができ、この結果、ＣＰＵ１４内にて真方位をより正確に算出することが可能となる。
【００６５】
さらにまた、グレイコード変化点検出回路２４（変化点検出ステップ）において、第１閾値Ｖｔｈ１又は第２閾値Ｖｔｈ２と第２ステップ信号Ｓ２との比較結果に基づいて第１トリガ信号又は第２トリガ信号（サンプリングトリガ信号）を出力し、ＡＤ変換部１６（ＡＤ変換ステップ）において、前記第１トリガ信号又は前記第２トリガ信号の入力に基づく第２ステップ信号Ｓ２のＡＤ変換を行うので、第２ステップ信号Ｓ２に全波整流又は半波整流の信号が含まれている場合でも、前記全波整流の波形の谷又は前記半波整流の波形の谷間（ゼロレベル）でのＡＤ変換を回避して、前記真方位を正確に算出することができる。
【００６６】
従って、本実施形態では、１種類の装置構成にて、パルス信号を含む第１ステップ信号Ｓ１を出力するジャイロコンパス４や、全波整流又は半波整流の信号を含む第１ステップ信号Ｓ１を出力するジャイロコンパス４に対応可能である。
【００６７】
さらに、ジャイロコンパス４からの第１ステップ信号Ｓ１に対する処理装置２１の追従性を大幅に向上することが可能となるので、回頭速度２０［°／ｓ］の高速船に船舶用レーダ２０を搭載することが可能である。
【００６８】
本発明に係るジャイロレピータ信号の処理装置及びその方法は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態の前提となる処理装置が適用された船舶用レーダのブロック図である。
【図２】図１の処理装置における前記船舶の回頭の正転又は反転の説明図である。
【図３】船舶の真方位が短時間で大きく変化した場合における第２ステップ信号及び該第２ステップ信号のＡＤ変換のタイミングを示すタイムチャートである。
【図４】図４Ａは、真方位の変化を示す説明図であり、図４Ｂは、処理装置にて真方位の変化を誤判定した場合を示す説明図である。
【図５】交流を全波整流した信号を含む第２ステップ信号に対するサンプリングを示すタイムチャートである。
【図６】交流を半波整流した信号を含む第２ステップ信号に対するサンプリングを示すタイムチャートである。
【図７】本実施形態に係る処理装置が適用される船舶用レーダのブロック図である。
【図８】図７の絶縁型増幅器の入出力を示す説明図である。
【図９】図７のグレイコード変化点検出回路内のブロック図である。
【図１０】図９のシュミットトリガ部及び比較部の動作を説明するタイムチャートである。
【図１１】図７のＡＤ変換部の動作を説明するタイムチャートである。
【図１２】交流を全波整流した信号を含む第２ステップ信号に対するサンプリングを示すタイムチャートである。
【図１３】交流を全波整流した信号を含む第２ステップ信号に対するサンプリングを示すタイムチャートである。
【図１４】交流を半波整流した信号を含む第２ステップ信号に対するサンプリングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
４…ジャイロコンパス                  ６…絶縁型増幅器
８、１２…バッファ                    １０…ＬＰＦ
１４…ＣＰＵ                          ２０…船舶用レーダ
２１…処理装置                        ２４…グレイコード変化点検出回路
３０ａ〜３０ｃ…シュミットトリガ部    ３２ａ〜３４ｃ…ラッチ部
３６ａ〜３６ｃ…比較部                ３８…ＯＲ部
【図１】
2007218718.tif 000003
【図２】
2007218718.tif 000004
【図３】
2007218718.tif 000005
【図４】
2007218718.tif 000006
【図５】
2007218718.tif 000007
【図６】
2007218718.tif 000008
【図７】
2007218718.tif 000009
【図８】
2007218718.tif 000010
【図９】
2007218718.tif 000011
【図１０】
2007218718.tif 000012
【図１１】
2007218718.tif 000013
【図１２】
2007218718.tif 000014
【図１３】
2007218718.tif 000015
【図１４】
2007218718.tif 000016