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技術 信号補正装置および該装置を用いた通信装置

出願人 日本電気電波機器エンジニアリング株式会社
発明者 牧野良三
出願日 1998年11月5日 (21年7ヶ月経過) 出願番号 1998-315189
公開日 2000年5月30日 (20年1ヶ月経過) 公開番号 2000-151560
状態 特許登録済
技術分野 エラーの検出、防止
主要キーワード ペンレコーダ 無線テレメータ ノイズ障害 信号補正装置 遅延時間設定 無線データリンク 演算処理プログラム 波形解析
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

ノイズ障害遮蔽障害に起因して信号に情報が存在しない信号区間が生じたとしても、この信号を入力する装置の誤動作を防止することができる信号補正装置および該装置を用いた通信装置を提供することを目的とする。

解決手段

CPU部46は、入力信号S0の波形データから情報を含まない信号区間を表す時間データを得る。またCPU部46は、前記信号区間の近傍から該信号区間相当分の信号を抽出する。DSP部49は、前記信号区間において入力信号と連続するように、抽出された信号の位相を制御する。遅延回路41は、前記時間データに応じて入力信号を遅延させる。波形整形42は、前記信号区間において所定値をとるように遅延信号を波形整形する。加算器43は、前記位相制御された信号と前記波形整形された信号とを合成する。合成信号は、D/Aコンバータ44によりD/A変換された後、アンプ45により増幅される。

概要

背景

従来、例えば温度や気圧などを観測して観測データ送信し、これを受信して記録する無線テレメータなどの通信装置がある。この種の通信装置は、例えば図5に示すように、送信装置10と受信装置20から構成され、送信装置10は、温度などの観測対象を検出するセンサー部11と、検出により得られた信号を処理してデータ信号を得る信号処理部12と、このデータ信号を変調するPCM変調部13と、変調された信号をアンテナ15を介して送信する送信部14から構成される。

一方、受信装置20は、送信装置10から送信された電波信号をアンテナ21を介して受信する受信部22と、受信信号復調してデータ信号を得るPCM復調部23と、このデータ信号を処理して表示部25を駆動する信号を得る信号処理部24と、およびペンレコーダなどの表示部25から構成される。

この従来技術にかかる通信装置によれば、送信装置10は、センサー部11により温度などの観測対象を検出し、信号処理部12によりディジタルデータに変換して、観測データであるデータ信号を生成する。このデータ信号は、PCM変調部13により変調された後、アンテナ15を介して送信部14により電波として送出される。

ここで、センサー部11と信号処理部12は、図示しないが、観測対象の項目数に応じた数が準備され、各信号処理部12からの信号は、各チャンネル割り付けられてPCM変調部13に与えられる。PCM変調部13は、各チャンネルの信号を変調処理する。

受信装置20では、受信部22によりアンテナ21を介して電波を受信した後、PCM復調部23によりチャンネルのデータ信号を復調する。各チャンネルに割り付けられた信号処理部24は、復調された信号をD/A変換して表示部25を駆動するための駆動信号を生成し、この表示部25に与える。表示部25(ペンレコーダ)は、各チャンネルに割り付けられた信号処理部24からの駆動信号に基づきチャンネルごとに観測データを記録表示する。

概要

ノイズ障害遮蔽障害に起因して信号に情報が存在しない信号区間が生じたとしても、この信号を入力する装置の誤動作を防止することができる信号補正装置および該装置を用いた通信装置を提供することを目的とする。

CPU部46は、入力信号S0の波形データから情報を含まない信号区間を表す時間データを得る。またCPU部46は、前記信号区間の近傍から該信号区間相当分の信号を抽出する。DSP部49は、前記信号区間において入力信号と連続するように、抽出された信号の位相を制御する。遅延回路41は、前記時間データに応じて入力信号を遅延させる。波形整形42は、前記信号区間において所定値をとるように遅延信号を波形整形する。加算器43は、前記位相制御された信号と前記波形整形された信号とを合成する。合成信号は、D/Aコンバータ44によりD/A変換された後、アンプ45により増幅される。

目的

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、送信信号がノイズ障害や遮蔽障害を受け、受信信号に情報が存在しない信号区間が生じたとしても、この信号区間の信号波形補正することができ、これを入力して処理する装置の誤動作を防止することができる信号補正装置および該装置を用いた通信装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

入力信号から情報を含まない信号区間を検出し、該信号区間を表す時間データを得る信号検出手段と、前記入力信号のうち前記信号区間の近傍から該信号区間相当分の信号を抽出する信号抽出手段と、前記信号区間において前記入力信号と連続するように、前記抽出手段により抽出された信号の位相を制御する位相制御手段と、前記時間データに応じて前記入力信号を遅延させる遅延手段と、前記信号区間において所定値をとるように、前記遅延手段により遅延された信号を波形整形する波形整形手段と、前記位相制御手段により位相制御された信号と前記波形整形手段により波形整形された信号とを合成する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする信号補正装置

請求項2

前記位相制御手段は、前記入力信号を周波数分析してスペクトルを求め、前記抽出された信号の位相を窓関数を用いて制御することを特徴とする請求項1に記載された信号補正装置。

請求項3

前記波形整形手段は、前記所定値を「0」として波形整形し、前記信号合成手段は、前記位相制御された信号と前記波形整形された信号とを加算することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載された信号補正装置。

請求項4

前記波形整形手段は、前記信号遅延手段からの信号が途切れた時点または回復した時点において、該信号が論理値を表す信号レベル満足しない場合に該信号を波形整形することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載された信号補正装置。

請求項5

所定の対象を計測し、計測により得られた信号を所定の形式変調して送信し、これを受信して復調する通信装置であって、受信側は、復調した信号を補正するための信号補正装置を有し、前記信号補正装置は、入力信号から情報を含まない信号区間を検出し、該信号区間を表す時間データを得る信号検出手段と、前記入力信号のうち前記信号区間の近傍から該信号区間相当分の信号を抽出する信号抽出手段と、前記信号区間において前記入力信号と連続するように、前記抽出手段により抽出された信号の位相を制御する位相制御手段と、前記時間データに応じて前記入力信号を遅延させる遅延手段と、前記信号区間において所定値をとるように、前記遅延手段により遅延された信号を波形整形する波形整形手段と、前記位相制御手段により位相制御された信号と前記波形整形手段により波形整形された信号とを合成する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする通信装置。

請求項6

前記位相制御手段は、前記入力信号を周波数分析してスペクトルを求め、前記抽出された信号の位相を窓関数を用いて制御することを特徴とする請求項5に記載された通信装置。

請求項7

前記波形整形手段は、前記所定値を「0」として波形整形し、前記信号合成手段は、前記位相制御された信号と前記波形整形された信号とを加算することを特徴とする請求項5または6のいずれかに記載された通信装置。

請求項8

前記波形整形手段は、前記信号遅延手段からの信号が途切れた時点または回復した時点において、該信号が論理値を表す信号レベルを満足しない場合に該信号を波形整形することを特徴とする請求項5ないし7のいずれかに記載された通信装置。

技術分野

0001

本発明は、無線データリンク装置や無線テレメータ装置などの通信装置に適用される信号補正装置および該装置を用いた通信装置に関する。

背景技術

0002

従来、例えば温度や気圧などを観測して観測データ送信し、これを受信して記録する無線テレメータなどの通信装置がある。この種の通信装置は、例えば図5に示すように、送信装置10と受信装置20から構成され、送信装置10は、温度などの観測対象を検出するセンサー部11と、検出により得られた信号を処理してデータ信号を得る信号処理部12と、このデータ信号を変調するPCM変調部13と、変調された信号をアンテナ15を介して送信する送信部14から構成される。

0003

一方、受信装置20は、送信装置10から送信された電波信号をアンテナ21を介して受信する受信部22と、受信信号復調してデータ信号を得るPCM復調部23と、このデータ信号を処理して表示部25を駆動する信号を得る信号処理部24と、およびペンレコーダなどの表示部25から構成される。

0004

この従来技術にかかる通信装置によれば、送信装置10は、センサー部11により温度などの観測対象を検出し、信号処理部12によりディジタルデータに変換して、観測データであるデータ信号を生成する。このデータ信号は、PCM変調部13により変調された後、アンテナ15を介して送信部14により電波として送出される。

0005

ここで、センサー部11と信号処理部12は、図示しないが、観測対象の項目数に応じた数が準備され、各信号処理部12からの信号は、各チャンネル割り付けられてPCM変調部13に与えられる。PCM変調部13は、各チャンネルの信号を変調処理する。

0006

受信装置20では、受信部22によりアンテナ21を介して電波を受信した後、PCM復調部23によりチャンネルのデータ信号を復調する。各チャンネルに割り付けられた信号処理部24は、復調された信号をD/A変換して表示部25を駆動するための駆動信号を生成し、この表示部25に与える。表示部25(ペンレコーダ)は、各チャンネルに割り付けられた信号処理部24からの駆動信号に基づきチャンネルごとに観測データを記録表示する。

発明が解決しようとする課題

0007

ところで、上述の従来装置において、送信装置10から送出された電波が妨害を受け、ノイズ障害遮蔽障害が発生すると、受信側に到達する信号が途切れる場合がある。この場合、信号処理部24から出力されるデータに欠落部分が発生し、受信信号には観測データなどの情報を含まない信号区間が生じる。

0008

このため、受信信号から得られるデータは、データ処理を行うための正常なデータとして取り扱うことができず、このデータに基づき動作する後段の装置(表示部25)において入力信号不良が発生し、これに起因する誤動作および動作不具合が発生するという問題がある。

0009

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、送信信号がノイズ障害や遮蔽障害を受け、受信信号に情報が存在しない信号区間が生じたとしても、この信号区間の信号波形補正することができ、これを入力して処理する装置の誤動作を防止することができる信号補正装置および該装置を用いた通信装置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

0010

上記課題を解決達成するため、この発明は以下の構成を有する。すなわち、請求項1にかかる信号補正装置は、入力信号から情報を含まない信号区間を検出し、該信号区間を表す時間データを得る信号検出手段と、前記入力信号のうち前記信号区間の近傍から該信号区間相当分の信号を抽出する信号抽出手段と、前記信号区間において前記入力信号と連続するように、前記抽出手段により抽出された信号の位相を制御する位相制御手段と、前記時間データに応じて前記入力信号を遅延させる遅延手段と、前記信号区間において所定値をとるように、前記遅延手段により遅延された信号を波形整形する波形整形手段と、前記位相制御手段により位相制御された信号と前記波形整形手段により波形整形された信号とを合成する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする。

0011

また、請求項2にかかる信号補正装置は、前記位相制御手段が、前記入力信号を周波数分析してスペクトルを求め、前記抽出された信号の位相を窓関数を用いて制御することを特徴とする。

0012

また、請求項3にかかる信号補正装置は、前記波形整形手段が、前記所定値を「0」として波形整形し、前記信号合成手段は、前記位相制御された信号と前記波形整形された信号とを加算することを特徴とする。

0013

また、請求項4にかかる信号補正装置は、前記波形整形手段が、前記信号遅延手段からの信号が途切れた時点または回復した時点において、該信号が論理値を表す信号レベル満足しない場合に該信号を波形整形することを特徴とする。

0014

また、請求項5にかかる通信装置は、所定の対象を計測し、計測により得られた信号を所定の形式で変調して送信し、これを受信して復調する通信装置であって、受信側は、復調した信号を補正するための信号補正装置を有し、前記信号補正装置は、入力信号から情報を含まない信号区間を検出し、該信号区間を表す時間データを得る信号検出手段と、前記入力信号のうち前記信号区間の近傍から該信号区間相当分の信号を抽出する信号抽出手段と、前記信号区間において前記入力信号と連続するように、前記抽出手段により抽出された信号の位相を制御する位相制御手段と、前記時間データに応じて前記入力信号を遅延させる遅延手段と、前記信号区間において所定値をとるように、前記遅延手段により遅延された信号を波形整形する波形整形手段と、前記位相制御手段により位相制御された信号と前記波形整形手段により波形整形された信号とを合成する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする。

0015

また、請求項6にかかる通信装置は、前記位相制御手段が、前記入力信号を周波数分析してスペクトルを求め、前記抽出された信号の位相を窓関数を用いて制御することを特徴とする。また、請求項7にかかる通信装置は、前記波形整形手段が、前記所定値を「0」として波形整形し、前記信号合成手段が、前記位相制御された信号と前記波形整形された信号とを加算することを特徴とする。また、請求項8にかかる通信装置は、前記波形整形手段が、前記信号遅延手段からの信号が途切れた時点または回復した時点において、該信号が論理値を表す信号レベルを満足しない場合に該信号を波形整形することを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、この発明の実施の形態にかかる通信装置について説明する。この通信装置は、例えば温度、気圧、風向きなどの観測対象を検出して送信し、これを受信して記録する無線テレメータなどの通信装置であって、伝送路上でノイズ障害や遮蔽障害により部分的に平坦もしくは不連続となった信号に対して後述の疑似連続信号を生成して受信信号を補正する信号補正装置を内蔵するものである。

0017

この通信装置の構成を図1に示す。同図において前述の図5に示す要素と共通する要素には同一符号を付す。同図に示す通信装置は、観測データを取得して送信する送信装置10と、送信装置10から送信された信号を受信して観測データを記録する受信装置20Aから構成され、送信装置10は、前述の図5に示すものと同様に構成される。また、受信装置20Aは、図5に示す受信装置20の構成において、信号処理部24に代えて、各チャンネルごとに設けられた信号補正装置24Aを備える。

0018

以下、信号補正装置24Aの構成を詳細に説明する。各信号補正装置24Aは、図2に示すように、PCM復調部23から入力する各チャネルの信号S0(入力信号)を遅延させる遅延回路41と、遅延された信号を波形整形する波形整形42と、波形整形された信号S1と後述のDSP部49からの信号S5とを加算する加算器43と、この加算器43からの信号S2(ディジタル信号)をD/A変換するD/Aコンバータ44と、D/Aコンバータからの信号(アナログ信号)を増幅するアンプ45と、信号補正装置全体の動作を制御するCPU部46と、CPU部46及びDSP部49の制御プログラムおよびDSP部49の演算処理プログラムが格納されたプログラムメモリ部と、入力信号S0の波形データを格納するデータメモリ部と、補正用の信号である疑似連続信号信号S5を生成するDSP部49からなる。

0019

ここで、CPU部46およびプログラムメモリ部47は信号検出手段を構成し、CPU部46、プログラムメモリ部47およびデータメモリ部48は信号抽出手段を構成し、DSP部49は位相制御手段を構成し、遅延回路41は遅延手段を構成し、波形整形42は波形整形手段を構成し、加算器43、D/Aコンバータ44、およびアンプ45は信号合成手段を構成する。

0020

以下、この発明の特徴部をなす信号補正装置24Aの動作について、図3に示す波形図を用いて説明する。この装置は、以下の3つの機能を持つ。
第1の機能:情報が欠落した信号区間を補正するための信号であって、入力信号と連続する信号(以下、「疑似連続信号」と記す)を生成する機能。
第2の機能:入力信号を疑似連続信号と同期するように遅延させて波形整形する機能。
第3の機能:波形整形された信号と前記疑似連続信号とを合成する機能。

0021

以下、順に各機能に関する動作を説明する。
(a)第1の機能(図3(a)参照)
PCM復調部23により復調された各チャネルの信号S0は、データメモリ部48に連続的に入力される。データメモリ部48は所定の記憶容量を持ち、信号S0の波形データを順次取り込む。

0022

ここで、データメモリ部48の記憶容量は有限であるから、データメモリ部48はやがて空き容量はなくなるが、この場合、古いデータから順次新たなデータに書き換える。この結果、データメモリ部48には、現在を基点として常に過去一定期間の信号S0の波形データが保存される。

0023

CPU部46は、データメモリ部48から波形データを読みだし、図3(a)に示すように、観測データなどの情報を含まない信号区間(t0〜t1)、すなわちノイズ障害や遮蔽障害を受けた信号領域に相当する信号区間を検出する。信号区間(t0〜t1)では情報が存在しないため、その波形データは平坦な信号を表す。この信号区間(t0〜t1)が補正を要する信号区間となる。

0024

次に、CPU部46は、検出した信号区間(t0〜t1)から時間δt(=t1−t0)を求め、この信号区間の時間を表す時間データを生成する。すなわち、この時間データは、情報が欠落した「時間」を表すものとなる。また、CPU部46は、データメモリ部48から、補正を必要とする信号区間(t0〜t1)に相当する分(すなわち時間δt相当分)の波形データを読み出し、これをDSP部49に出力する。このときの波形データは、後述の信号S5となるものであって、信号区間(t0〜t1)より時系列上前に位置する近傍区間Tの中から抽出される。

0025

DSP部49は、CPU部46が抽出した波形データ(離散信号)であるを周波数分析してスペクトルを求め、窓関数による演算処理を施して波形不連続点の除去を行い、補正用の信号である信号S5を出力する。具体的には、抽出された波形データが表す信号の周波数に応じてその位相をゼロにシフトさせることにより信号S5を得る。この結果、信号S5は、上述の信号区間(t0〜t1)において入力信号S0と連続し、不連続点が除去されたものとなる。以上により、情報が存在しない信号区間(t0〜t1)を補正するための疑似連続信号として信号S5が得られる。

0026

(b)第2の機能(図3(b)参照)
CPU部46は、先に生成した時間データに応じて遅延時間設定データを設定し、これを遅延回路41に出力する。具体的には、この遅延時間設定データとして、CPU部46、DSP部49およびデータメモリ部48での各処理に要する時間から波形整形42での処理時間を差し引いた時間が設定される。

0027

続いて、遅延回路41は、CPU部46が設定した遅延時間設定データに基づき入力信号S0を遅延させる。これにより、入力信号S0が遅延回路41および後述の波形整形42により処理されて信号S1が出力されるまでの所要時間と、DSP部49から信号S5が出力されるまでの所要時間が等しくされる。

0028

次に、波形整形42は、遅延回路41からの信号を波形整形する。具体的には、図3(b)に示すように、波形整形42は、入力信号S0が途切れるか又は回復した際にその信号レベルが論理値に満たない場合に波形整形を行い、上述の信号区間(t0〜t1)での論理値が「0」に固定された信号S1を出力する。

0029

ここで、上述のように、信号S1が出力されるまでの所要時間と、信号S5が出力されるまでの所要時間が等しくされるので、信号S1上に現れる信号区間(t0〜t1)と信号S5の時間タイミングは一致(同期)する。以上により、入力信号は疑似連続信号と同期するように遅延されて波形整形される。

0030

(c)第3の機能(図3(b)参照)
加算器43は、上述の信号S1と信号S5を入力して信号加算を行い、信号S2を出力する。この信号S2は、入力信号S0の上述の信号区間(t0〜t1)に、疑似連続信号としての信号S5が挿入されたものとなる。このとき信号S1と信号S5との接続部分では、上述のDSP部49での処理により不連続点が除去され、これらの信号は連続したものとなる。

0031

次に、D/Aコンバータ44は、信号S2をD/A変換し信号S3(アナログ信号)を出力する。アンプ45は、信号S3を入力して次段の表示部25で必要な電圧にまで増幅し、信号S4を出力する。

0032

以上により、入力信号S0は、観測データなどの情報が存在しない信号区間(t0〜t1)が補正用の疑似連続信号S5で置き換えられ、後段の表示部25が動作する上で電波のノイズ障害や遮蔽障害の影響が排除された信号に補正される。したがって、アンプ45から出力される信号S4を入力する表示部25は、誤動作することがなくなる。

0033

上述の実施の形態では、アンテナ15および21を介して電波を媒体としてデータの送受信を行うものとしたが、他の実施の形態として、図4に示すように、光信号を媒体としてデータの送受信を行うものとしてもよく、光通信にも利用できる。ここで、図4に示す装置は、図1に示す前述の構成において、送信部14、アンテナ15、アンテナ21、受信部22に代えて、発光部14、ホトカプラ15B、ホトカプラ21B、受光部22Aを備える。

0034

この装置によれば、障害物等によりホトカプラ15Bと21Bとの間の光路が妨げられて光信号が不連続となった場合、この発明にかかる図2に示す信号補正装置24Aにより不連続部分の信号が補正される。したがって、後段の表示部25において、入力信号不良による誤作動及び作動不具合が防止される。

0035

以上のように、上述の実施の形態によれば、受信装置側に本発明にかかる信号補正装置を備えることにより、各チャネルの信号を分割して処理でき、CPU部46、データメモリ部48及びプログラムメモリ部47により補正用データの抽出ができ、抽出したデータをDSP部49、データメモリ部48及びプログラムメモリ部47により波形解析及び演算処理を行い、波形不連続点の除去ができる。これにより、抽出したデータを周期信号として抽出できる。

0036

また、CPU部46、プログラムメモリ部47、遅延回路41及び波形整形42により周期信号に対し同期を取って信号を出力することができるので、両信号を加算することにより、信号の不連続部分を補正でき、入力信号不良による誤作動及び作動不具合を防止できる。

0037

以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、この実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば上述の実施の形態では、波形整形42は、信号区間(t0〜t1)において信号レベルを論理値0に固定するものとしたが、設計仕様に応じて適切な信号レベルを設定すればよい。

0038

また、CPU部46は、時間データに応じて遅延時間設定データを生成するものとしたが、入力信号のデータ長を逐次カウントして遅延時間設定データを設定するものとしてもよく、信号区間(t0〜t1)に応じた遅延量を設定することができる限度において、どのような方法を用いてもよい。また、信号区間(t0〜t1)に対して時系列上前の信号区間から補正用の波形データを抽出するものとしたが、時系列上後ろの信号区間から波形データを抽出するものとしてもよく、適切な位置から波形データの抽出を行えばよい。

0039

また、信号区間(t0〜t1)の近傍から補正用の波形データを抽出するものとしたが、信号区間(t0〜t1)の本来の波形データと相関のある波形データが存在する信号区間であればよい。さらに、本発明は、無線データリンク装置や無線テレメータ装置などの通信装置に採用した場合に特に有効である。

発明の効果

0040

以上説明したように、この発明によれば、入力信号から情報を含まない信号区間を表す時間データを取得し、前記入力信号のうち前記信号区間の近傍から該信号区間相当分の信号を抽出し、前記信号区間において前記入力信号と連続するように前記抽出された信号の位相を制御し、前記時間データに応じて前記入力信号を遅延させ、前記信号区間において所定値をとるように前記遅延された信号を波形整形し、前記位相制御された信号と前記波形整形された信号とを合成するようにしたので、送信信号がノイズ障害や遮蔽障害を受け、受信信号に情報が存在しない信号区間が生じたとしても、この信号区間の信号波形を補正することができ、これを入力する装置の誤動作を防止することができる。

図面の簡単な説明

0041

図1この発明の実施の形態にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
図2この発明の実施の形態にかかる信号補正装置の構成を示すブロック図である。
図3この発明の実施の形態にかかる信号補正装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図4この発明の他の実施の形態にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
図5従来技術にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。

--

0042

10,10A…送信装置、11…センサー部、12…信号処理部、13…PCM変調部、14…送信部、14A…発光部、15…アンテナ、20,20A,20B…受信装置、21…アンテナ、22…受信部、22A…受光部、23…PCM復調部、24A…信号補正装置、25…表示部、41…遅延回路、42…波形整形、43…加算器、44…D/Aコンバータ、45…アンプ、46…CPU部、47…プログラムメモリ部、48…データメモリ部、49…DSP部。

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