CN103154767B

CN103154767B - 距离测量装置

Info

Publication number: CN103154767B
Application number: CN201180048656.5A
Authority: CN
Inventors: 大泷幸夫; 高井大辅; 种村武; 佐野崇
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-08-11
Also published as: WO2012056791A1; JP5379312B2; CN103154767A; JPWO2012056791A1

Abstract

本发明的目的之一在于提供使用计算量少并且能够充分提高距离的计算精度的距离测量方法的距离测量装置。本发明的距离测量装置（11）的特征在于，具有基准振荡器（12）、发送单元、接收单元、振幅相位测量部（21）、存储部（22）、运算部（17），上述运算部（17）对从上述存储部（22）取出的多个信道的接收振幅相位测量值进行处理，判断在上述指定频率范围内是否存在与包含相邻信道的周边信道相比接收振幅变大的极大值或者接收振幅变小的极小值，当不存在上述极大值以及上述极小值时，对上述指定频率范围中的各相邻信道间的相位差进行平均，利用该相位差平均值来计算到上述测量对象的距离。

Description

距离测量装置

技术领域

本发明涉及对往返了测量对象距离之后的电波的相位进行检测并用于距离测量的距离测量装置。

背景技术

以往，有如下距离测量系统，该距离测量系统具有：主通信装置，发送电波；从通信装置，返送从主通信装置接收到的电波。在这样的距离测量系统中，从主通信装置对从通信装置发送电波，从通信装置接收电波并且与接收电波同步地向主通信装置返送电波。主通信装置接收由从通信装置所返送的电波，并根据接收信号的相位信息测量到从通信装置的距离。

在多路径环境下，作为在主通信装置与从通信装置之间传播的电波，除直接波之外，还包含反射波等间接波。由于在直接波与间接波共存时，测量精度下降，所以存在如下的测量方式：对接收信号进行快速傅里叶变换从而在时间轴上分离直接波与间接波，仅取出直接波的相位信息并用于距离测量（专利文献1）。例如，将接收信号的接收频率范围划分为窄带的多个信道，按每个信道对接收信号进行快速傅里叶变换并检测各信道的直接波的相位，根据相邻信道间的相位差测量测量对象距离。

现有技术文献（专利文献）

专利文献1：日本特开平11-261444号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在直接波与间接波在时间上接近时，用快速傅里叶变换仅分离直接波变得困难，所以有可能受到间接波的影响从而距离测量精度下降。另外，由于按每个信道都进行快速傅里叶变换，因此有计算量变得非常大从而处理负荷增大的问题。

本发明是鉴于这样的问题而做出的，其目的之一在于提供一种与使用傅里叶变换等的方法相比计算量少并且能够充分提高距离测量精度的距离测量装置。

用于解决课题的手段

本发明的距离测量装置的特征在于，具有：基准振荡器，输出与在指定频率范围内在频率方向上连续的多个信道分别对应的频率的振荡信号；发送单元，利用上述振荡信号来发送各信道的发送信号；接收单元，接收返送信号或反射信号，该返送信号是指，从接收到上述各信道的发送信号的测量对象按每个信道返送的返送信号，该反射信号是指，来自上述测量对象的每个信道的反射信号；振幅相位测量部，按每个信道测量由上述接收单元接收到的各返送信号或者各反射信号的接收振幅相位；存储部，能够存储由上述振幅相位测量部按每个信道测量出的接收振幅相位测量值；运算部，计算与上述测量对象之间的距离，上述运算部对从上述存储部取出的多个信道的接收振幅相位测量值进行处理，判断在上述指定频率范围内是否存在与包含相邻信道的周边信道相比接收振幅变大的极大值或者接收振幅变小的极小值，当不存在上述极大值以及上述极小值时，对上述指定频率范围中的各相邻信道间的相位差进行平均，利用该相位差平均值来计算到上述测量对象的距离。另外，因为用振幅的平方来表示信号强度，所以能够用信号强度来读取振幅。

在此结构中，对相邻信道间的相位差进行了平均化。因此，不进行傅里叶变换等复杂的处理，能够降低起因于多路径波的接收信号的相位失真的影响，另外，能够降低噪声的影响。而且由此，能够降低距离的计算需要的计算量，并且能够充分提高距离的计算精度。

或者，本发明的距离测量装置还可以是如下结构，其特征在于，具有：基准振荡器，输出与在指定频率范围内在频率方向上连续的多个信道分别对应的频率的振荡信号；发送单元，利用上述振荡信号来发送各信道的发送信号；接收单元，接收返送信号或反射信号，该返送信号是指，从接收到上述各信道的发送信号的测量对象按每个信道返送的返送信号，该反射信号是指，来自上述测量对象的每个信道的反射信号；振幅相位测量部，按每个信道测量由上述接收单元接收到的各返送信号或者各反射信号的接收振幅相位；存储部，能够存储由上述振幅相位测量部按每个信道测量出的接收振幅相位测量值；运算部，计算与上述测量对象之间的距离，上述运算部对从上述存储部取出的多个信道的接收振幅相位测量值进行处理，判断在上述指定频率范围内是否存在与包含相邻信道的周边信道相比接收振幅变大的极大值或者接收振幅变小的极小值，当存在上述极大值并且不存在上述极小值时，或者当存在上述极小值并且不存在上述极大值时，在相邻信道间之中，确定振幅差最大或者最小的相邻信道间，利用确定后的相邻信道间的上述相位差来计算到上述测量对象的距离。

在此结构中，确定振幅差极大或者极小的相邻信道间，利用其相邻信道间的相位差来计算距离。由于在振幅差极大或者极小的相邻信道间中多路径波的影响小，所以能够不进行傅里叶变换等复杂的处理而以高精度计算测量对象与天线的距离。因此，通过此结构能够降低距离的计算需要的计算量，并且能够充分提高距离的计算精度。

或者，本发明的距离测量装置还可以是如下结构，其特征在于，具有：基准振荡器，输出与在指定频率范围内在频率方向上连续的多个信道分别对应的频率的振荡信号；发送单元，利用上述振荡信号来发送各信道的发送信号；接收单元，接收返送信号或反射信号，该返送信号是指，从接收到上述各信道的发送信号的测量对象按每个信道返送的返送信号，该反射信号是指，来自上述测量对象的每个信道的反射信号；振幅相位测量部，按每个信道测量由上述接收单元接收到的各返送信号或者各反射信号的接收振幅相位；存储部，能够存储由上述振幅相位测量部按每个信道测量出的接收振幅相位测量值；运算部，计算与上述测量对象之间的距离，上述运算部对从上述存储部取出的多个信道的接收振幅相位测量值进行处理，判断在上述指定频率范围内是否存在与包含相邻信道的周边信道相比接收振幅变大的极大值或者接收振幅变小的极小值，当存在上述极大值以及上述极小值时，用从成为上述极大值的频率位置起到成为上述极小值的频率位置为止的各相邻信道间的相位差的平均值来计算到上述测量对象的距离。

在此结构中，通过使用提供振幅的极大值的信道与提高极小值的信道间的相位差的平均值，不进行傅里叶变换等复杂的处理，并消除了多路径波的影响。因此，能够降低距离的计算需要的计算量，并且能够充分提高距离的计算精度。

或者，本发明的距离测量装置还可以是如下结构，其特征在于，具有：基准振荡器，输出与在指定频率范围内在频率方向上连续的多个信道分别对应的频率的振荡信号；发送单元，利用上述振荡信号来发送各信道的发送信号；接收单元，接收返送信号或反射信号，该返送信号是指，从接收到上述各信道的发送信号的测量对象按每个信道返送的返送信号，该反射信号是指，来自上述测量对象的每个信道的反射信号；振幅相位测量部，按每个信道测量由上述接收单元接收到的各返送信号或者各反射信号的接收振幅相位；存储部，能够存储由上述振幅相位测量部按每个信道测量出的接收振幅相位测量值；运算部，计算与上述测量对象之间的距离，上述运算部对从上述存储部取出的多个信道的接收振幅相位测量值进行处理，判断在上述指定频率范围内是否存在与包含相邻信道的周边信道相比接收振幅变大的极大值或者接收振幅变小的极小值，当不存在上述极大值以及上述极小值时，对上述指定频率范围中的各相邻信道间的相位差进行平均，利用该相位差平均值来计算到上述测量对象的距离，当存在上述极大值并且不存在上述极小值时、或者当存在上述极小值并且不存在上述极大值时，在相邻信道间之中，确定振幅差是最大或者最小的相邻信道间，利用确定后的相邻信道间的上述相位差来计算到上述测量对象的距离，当存在上述极大值以及上述极小值时，用从成为上述极大值的频率位置起到成为上述极小值的频率位置为止的各相邻信道间的相位差的平均值来计算到上述测量对象的距离。

在本发明的距离测量装置中，当存在上述极大值以及上述极小值并且存在两个以上上述极大值时，有时上述运算部计算从成为一个极大值的频率位置起到成为另一个极大值的频率位置为止的各相邻信道间的相位差的平均值，并根据上述相位差的平均值计算到上述测量对象的距离。另外，当存在上述极大值以及上述极小值并且存在两个以上上述极小值时，有时上述运算部计算从成为一个极小值的频率位置起到成为另一个极小值的频率位置的各相邻信道间的相位差的平均值，并根据上述相位差的平均值计算到上述测量对象的距离。在此结构中，通过使用提供振幅的极大值的信道间或者提供极小值的信道间的相位差的平均值，不进行傅里叶变换等复杂的处理，并消除了多路径波的影响。因此，能够降低距离的计算需要的计算量，并且能够充分提高距离的计算精度。

发明的效果

通过本发明的距离测量装置，不使用计算量大的快速傅里叶变换，能够分离直接波与间接波，能够减轻计算负荷，并且即使在多路径环境下也能够实现精度高的距离测量。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式涉及的距离测量装置的结构的框图。

图2是图1所示的距离测量装置中的距离测量动作的流程图。

图3是表示不具有极值的模式的振幅-频率特性的例子的图。

图4是表示仅具有一个向下凸的极值的模式的振幅-频率特性、振幅差-频率特性的例子的图。

图5是表示仅具有一个向上凸的极值的模式的振幅-频率特性、振幅差-频率特性的例子的图。+

图6是表示具有多个极值的模式的振幅-频率特性的例子的图。

图7是表示仿真模型以及距离测量的方法的图。

图8是表示在实施例中、当设纵轴是测量终端与反射壁的距离并设横轴是测量终端之间的距离时的接收信号的振幅的极值的分布的图。

图9是表示在实施例中、当设纵轴是测量终端与反射壁的距离并设横轴是测量终端之间的距离时的距离测量精度的分布的图。

图10是表示在比较例中、当设纵轴是距离反射壁的距离并设横轴是测量终端之间的距离时的距离测量精度的分布的图。

具体实施方式

图1是表示本发明的一实施方式涉及的距离测量装置的结构例的框图。

本实施方式涉及的距离测量装置11具有发送系统，该发送系统具有：基准振荡器12，能够在与信道数对应的多个振荡频率振荡；发送部13，用从基准振荡器12输出的振荡信号来生成与各信道对应的距离测量用的发送信号；以及发送用天线14，用电波将从发送部13输出的发送信号辐射。发送部13构成为具有混频器、带通滤波器、功率放大器等，用振荡频率将发送信号上变频为RF信号。例如，构成为，在从2405MHz到2480MHz的频率范围内，能够分别在2.5MHz间隔的信道生成发送信号并发送。

另外，距离测量装置11具有接收系统，该接收系统具有：接收用天线15；接收部16，将用接收用天线15接收到的电波变换成接收信号并输出；以及运算部17，根据从接收部16输出的接收信号进行距离测量。接收部16构成为具有低噪声放大器、混频器、带通滤波器等，并且构成为能够按通过上述发送系统发送各发送信号的每个信道进行接收。运算部17构成为具有：振幅相位测量部21，测量接收信号的振幅以及相位；存储部22，存储由振幅相位测量部21测量到的测量结果即每个信道的接收信号的振幅以及相位；振幅特性判断部23，基于在存储部22中存储的各信道的接收信号的振幅数据来判断振幅特性；相位差计算部24，根据由振幅特性判断部23判断出的振幅特性来求出在距离计算中所需的信道间的相位差；平均值计算部25，计算信道间的相位差的指定频率范围中的平均值；以及距离计算部26，基于来自振幅特性判断部23、相位差计算部24、平均值计算部25的信息进行距离计算。另外，运算部17的结构和功能可以由硬件来实现，也可以由软件来实现。另外，存储部22也可以设置在运算部17之外。

另外，在此，表示了发送系统与接收系统分离的方式的距离测量装置11，但也可以例如共用基准振荡器12，另外将发送天线14与接收用天线15一体化。

振幅特性判断部23基于接收频率范围的接收信号的振幅数据对振幅特性进行模式划分（パターン分け）。具体而言，判断接收信号的振幅特性模式是没有极值的模式（单调增加或者减少）、仅具有一个向下凸的极值（极小值）的模式、仅具有一个向上凸的极值（极大值）的模式、具有多个极值的模式中的哪一种模式。而且，基于判断模式，切换之后的距离测量所用的处理内容。相位差计算部24根据以从发送部13发送各信道的发送信号的发送时间为时间基准并在振幅相位测量部21中测量出的各信道的相位，确定相邻信道间的相位差。从发送部13发送的各信道的发送时间也可以与基准振荡器12的振荡动作或者振荡信号同步。另外，在本发明中，相邻信道间的相位差测量方法并不限定于上述方法。

接下来，说明如上所述构成的距离测量装置11的距离测量动作。在本实施方式中，说明了如下所谓二次雷达方式，但同样地也能够适用于如下所谓一次雷达方式，其中，该二次雷达方式是指，接收到发送信号的中继器（无线转发机：transponder）对于距离测量装置11发送使相位同步后的信号，并且接收到此信号的距离测量装置11根据接收信号来测量距离；该一次雷达方式是指，单纯地对测量对象所反射发出的信号，并接收该反射波并计量距离。

首先，距离测量装置11以指定间隔依次发送各信道的发送信号。例如，基准振荡器12生成与各信道对应的振荡频率的振荡信号并依次向发送部13供给，发送部13用与各信道对应的振荡频率的振荡信号来生成频率变换后的发送信号。关于含有多个信道的频率范围或信道数（相邻信道间隔），期望根据用途等来适当设定。在此，设为在2405MHz～2480MHz的频率范围中产生2.5MHz间隔的32个信道的发送信号。这时，能够测量约达60M的距离。

作为测量对象的中继器（无线转发机）接收从距离测量装置11发送的距离测量用的发送信号，生成并发送使相位与接收到的发送信号同步的发送信号。中继器（无线转发机）与按每个信道接收的发送信号对应地依次返送与接收信道同一信道的发送信号。因此，从距离测量装置11依次发送各信道的发送信号，并从中继器（无线转发机）依次返送各信道的发送信号。

以下，详细说明距离测量装置11接收从中继器（无线转发机）返送的各信道的返送信号之后到距离测量完成为止的处理内容。

图2是本实施方式涉及的距离测量装置11中的距离测量的流程图。在距离测量装置11从中继器（无线转发机）接收按每个信道依次发送（响应发送）的发送信号时，运算部17的振幅相位测量部21测量各信道的接收信号的振幅以及相位（步骤101）。在存储部22中存储用振幅相位测量部21测量出的测量结果（每个信道的接收信号的振幅以及相位）。

然后，振幅特性判断部23基于存储部22中存储的各信道的接收信号的振幅数据来求出振幅-频率特性，并计数所求出的振幅-频率特性中的极大值（PEAK）或者极小值（NULL）的数目（步骤102）。在此，因为接收信号的振幅数据是例如32个信道的离散数据，所以由接收信号的振幅数据得到的振幅-频率特性在频率轴上是离散的。即，根据接收信号的振幅数据能够求出的极大值、极小值并不是严格意义上的极大值、极小值。另一方面，由于通过如上所述那样地使用足够的信道数的信号，由此能够得到近似极大值或者极小值的值，因此在此包含这样的近似的值在内，称为“极大值”、“极小值”。

另外，通过将对象信道中的振幅的大小与其他信道中的振幅的大小进行比较来求出上述极大值、极小值。极大值是指，在将各信道的振幅值在频率轴方向上排列而得到的振幅-频率特性曲线中，从在频率方向上连续地增加的位置起连续地减少时的最大值。在整个频率范围（全部信道）中，极大值并不一定是一个。极小值是指，在振幅-频率特性曲线中，从在频率方向上连续地减少的位置起连续地增加时的最小值。在整个频率范围（全部信道）中，极小值并不一定是一个。

本实施方式的距离测量装置11以极大值（PEAK）与极小值（NULL）的组合（PEAK数，NULL数）来对全部信道的接收信号的振幅-频率特性进行分类，并检测符合（0，0）、（1，0）、（0，1）、（≥1，≥1）这四个模式中的哪一种。

具体而言，振幅特性判断部23根据在步骤102进行计数而得到的极大值的数目来判断极大值的有无（步骤103）。另外，根据在步骤102进行计数而得到的极小值的数目来判断极小值的有无（步骤104、步骤105）。然后，基于判断的结果划分为如图3的没有极值的模式（0，0）、如图4的振幅-频率特性的仅具有一个向下凸的极值的模式（1，0）、如图5的振幅-频率特性的仅具有一个向上凸的极值的模式（0，1）、如图6所示的具有多个极值的模式（≥1，≥1）中的任一种模式。在图4以及图5中，与振幅-频率特性（图4上以及图5上）一起示出了振幅差-频率特性（图4下以及图5下）。另外，在此，在判断极大值的有无之后判断极小值的有无，但也可以在判断极小值的有无之后判断极大值的有无，也可以同时判断极大值的有无和极小值的有无。

当通过上述步骤103以及步骤104判断为不存在极大值并且也不存在极小值时（图3），转移到步骤106，当通过步骤103以及步骤104判断为不存在极大值并且存在极小值时（图4的振幅-频率特性），或者通过步骤103以及步骤105判断为存在极大值并且不存在极小值时（图5的振幅-频率特性），转移到步骤107，另外，当通过步骤103以及步骤105判断为存在极大值并且也存在极小值时（图6），转移到步骤108。

在步骤103～105中，以极大值和极小值的有无作为振幅特性模式的情况划分的基准是由于：相干的多路径波的影响在振幅-频率特性中以极大值或者极小值的形式良好地表现。这样，通过使用极大值或者极小值来进行考虑了多路径波的影响后的距离的计算，由此即使不使用复杂的计算方法也能够高精度地求出距离。

在如图3所示那样地、不存在极大值以及极小值的模式下，在步骤106中，计算相位差的平均值。为此，在相位差测量部24中计算每个信道的相位，并检测相邻信道间的相位差（有时仅称为“相位差”。）。各信道的相位与从距离测量装置11到中继器的往返距离相对应，并作为距离测量装置11发送信道的发送信号之后到从中继器接收该信道的返送信号为止的延迟时间来计量。平均值计算部25计算相位差的算术平均值。当是如图3的没有极值的模式时，如果仅用确定的相邻信道间的相位差来计算距离，则当该相位差受到多路径波的影响大时，有时测量精度下降。在本实施方式中，由于在整个频率范围内计算各相邻信道间的相位差并对这多个相位差进行平均化，所以能够缓和多路径波的影响，并能够高精度地求出距离。如图3所示，计算在频率范围中存在的信道CH₁～CH_N中的各相邻信道间的相位差的平均值。

另外，在提高距离测量精度的意义下，期望平均值的计算涉及的标本的数量多，所以当使用例如32个信道的发送信号时，期望求出能够根据这些信号求出的全部相位差的平均值即期31个区间的相位差的平均值。但是，本发明并不需要限定于此，可以根据作为目的的精度、要求的计算时间、距离测量装置的结构等，适当设定标本的数量。

在如图4的振幅-频率特性所示地不存在极大值并且存在极小值的模式、或者如图5的振幅-频率特性所示地存在极大值并且不存在极小值的模式下，在步骤107中，计算极大值或者极小值的相位差。因此，从在相位差测量部24中测量到的相邻信道间的相位差中，提取振幅差达到最大（振幅差的绝对值最大）的相邻信道间的相位差。这是因为，当是如图4的振幅-频率特性的仅具有一个向下凸的极值的模式和如图5的振幅-频率特性的仅具有一个向上凸的极值的模式时，在取得极大值或者极小值的信道中多路径波的影响最强，在相邻信道间的振幅差达到最大的区间中多路径波的影响最弱。振幅差达到最大的区间是例如在图4中的以P_k所表示的区间、在图5中的以P_k所表示的区间。另外，当振幅差达到最大的区间存在两个以上时，在距离的计算中，可以仅使用一个区间中的相位差，也可以使用两个区间的相位差的平均值。

在如图6所示那样地、存在极大值并且也存在极小值的模式下，在步骤108中，计算极值间的相位差的平均值。因此，平均值计算部25利用在相位差测量部24中测量到的相邻信道间的相位差来计算相位差的算术平均值。但是，在此，在提供极值的信道与提供另一个极值的信道之间的区间中，计算相位差的平均值。这是由于，当是如图6的具有多个极值的模式时，通过在提供极值的信道（例如，CHa）与提供另一个极值的信道（例如，CHb）之间累积相邻信道间的相位差，由此能够抵消多路径波的影响。另外，也可以在提供极大值的信道与提供极小值的信道之间求出上述平均值，也可以在提供极大值的两个信道之间或者提供极小值的两个信道之间求出上述平均值。

然后，基于通过上述步骤106～108得到的计算结果，距离计算部26计算作为测量对象的中继器与距离测量装置11的距离（步骤109）。当对应于图3所示的模式并在步骤106中求出相位差的平均值时，用以下公式求出距离L（m）。另外，公式中，Δφ_a（rad）表示在步骤106中得到的相位差的算术平均值，c（m·s^-1）表示光速，Δf（Hz）表示相邻信道的频率间隔。另外，N表示测量范围中的区间的数量，Δφ_i表示第i个区间中的相位差（rad）。另外，在下述公式中，在测量范围内的全部区间中求出算术平均，但能够适当变更算术平均的计算涉及的区间数。

[公式1]

L = \frac{1}{2} \cdot \frac{c}{Δf} \cdot \frac{Δ φ_{a}}{2 π} = \frac{1}{2} \cdot \frac{c}{Δf} \cdot \frac{\frac{1}{N} \cdot Σ_{i = 1}^{N} Δ φ_{i}}{2 π}

另外，当对应于图4或者图5所示的模式并在步骤107中提取振幅差达到最大的相邻信道间的相位差时，用以下公式求出距离L（m）。另外，公式中，Δφ_b（rad）表示在步骤107中得到的相位差即振幅差达到最大的相邻信道间的相位差，c（m·s^-1）表示光速，Δf（Hz）表示相邻信道的频率间隔。

[公式2]

L = \frac{1}{2} \cdot \frac{c}{Δf} \cdot \frac{Δ φ_{b}}{2 π}

另外，当对应于图6所示的模式并在步骤108中求出极值间的相位差的平均值时，用以下公式求出距离L（m）。另外，式中，Δφ_c（rad）表示在步骤108中得到的相位差的算术平均值（提供极值的信道间的相位差的算术平均值），c（m·s^-1）表示光速，Δf（Hz）表示相邻信道的频率间隔。另外，b-a表示平均值的计算涉及的区间的数目（提供极值的信道间的区间的数量），Δφ_i表示第i个区间中的相位差（rad）。即，在此，求出与第a区间～第b-1区间有关的算术平均。

[公式3]

L = \frac{1}{2} \cdot \frac{c}{Δf} \cdot \frac{Δ φ_{c}}{2 π} = \frac{1}{2} \cdot \frac{c}{Δf} \cdot \frac{\frac{1}{b - a} \cdot Σ_{i = a}^{b - 1} Δ φ_{i}}{2 π}

这样,根据本实施方式，通过根据接收信号的极大值以及极小值的状态而适用妥当的运算处理，由此不使用傅里叶变换且能够降低多路径波的影响，所以能够减轻计算负荷，另外通过根据接收信号的状态而适用不同的运算处理，由此能够以比使用了傅里叶变换的距离测量装置更高的精度地进行距离测量。

另外，在以上的说明中，将接收信号的振幅-频率特性的模式分类成图3～图6这四种模式，根据各模式来切换距离计算方式，但如果振幅-频率特性的模式与距离计算方式是一对一对应，则对于该振幅-频率特性模式能够实现高距离测量精度。因此，根据用途可以构成为能够执行步骤106、107、108中的至少一个。

接下来，表示与基于本实施方式涉及的距离测量装置11进行的振幅的频率响应和距离误差有关的仿真。

在图7（A）中表示使用了二次雷达方式的仿真模型。在仿真模型中，设想主设备201（相当于距离测量装置11）、从设备202（相当于中继器）以及反射壁203。假设频率范围是2402.5MHz～2480MHz，信道的间隔是2.5MHz，信道数是32。

当使用图7（A）所示的仿真模型时，在主设备201发送发送信号时，从设备202接收发送信号，但从设备202接收的接收信号是直接波211与反射波212合成后的合成波（参照图7（B））。在接收合成波时，从设备202与其相位与来自主设备201的合成波同步的信号同步地发送返送信号。其结果是，关于来自从设备202的返送信号，主设备201接收将直接波221与反射波222合成后的合成波（参照图7（C））。测量终端（主设备201或者从设备202）与反射壁203的距离d₁、测量终端间的距离d₂是可变的，通过比较由装置测量的测量终端间的距离与实际的测量终端间的距离来进行测量精度的确认。

图8是基于上述仿真模型的测量结果，表示设纵轴是测量终端与反射壁203的距离（m）并且设横轴是测量终端间的距离（m）时的振幅-频率特性的极值的分布。图中的各区域对应于成为对象的条件下的极值的数量。根据图8可以知道，在（PEAK，NULL）模式变为（≥1，≥1）的图中上侧的区域、即测量终端与反射壁203的距离较大的条件下，存在极大值以及极小值。另外，（PEAK，NULL）模式变为（0，0）的图中下侧的区域、即测量终端与反射壁203的距离较小的条件下，不存在极大值以及极小值。而且，在与这些区域之间相当的条件下，（1，0），（0，1）共存，存在极大值或者极小值中的任一个。

图9表示设纵轴是测量终端与反射壁203的距离（m）并且设横轴是测量终端间的距离（m）时的距离测量精度的分布。根据仿真值与真的值之差即测量误差的大小来划分图中的各区域，区域A表示测量误差较小的区域，区域B表示稍微存在测量误差的区域。可知，在实施例的测量范围整个范围中测量误差变得足够小。

以使用了傅里叶变换以及傅里叶反变换的以往方式的距离测量装置的测量精度作为比较例进行仿真。测量系等的条件与上述仿真相同。

图10表示设纵轴是测量终端与反射壁203的距离（m）并且设横轴是测量终端间的距离（m）时的距离测量精度的分布。根据实测值于真的值之差即测量误差的大小来划分图中的各区域，区域A表示测量误差较小的区域，区域B表示稍微存在测量误差的区域，区域C表示测量误差较大的区域。可知，在使用了傅里叶变换以及傅里叶反变换的方式中，与实施例（本发明的方式）相比，测量精度低。

如上所述，在本发明的距离测量装置中，进行与接收信号相应的妥当的计算处理。因此，不进行傅里叶变换等复杂的处理，能够降低多路径波的影响。即，提供一种计算距离时的计算量少并且充分提高精度的距离测量装置。

另外，在上述实施方式中，附图所示的结构等并不限定于此，可以在发挥本发明的效果的范围内适当变更。

产业上的可利用性

本发明的距离测量装置可以用于测量测量对象距离的雷达、GPS和其他各种用途。

本申请基于2010年10月26日申请的日本特愿2010-239630。其内容全部包含在本申请内。

Claims

1.一种距离测量装置，其特征在于，具有：

基准振荡器，输出与在指定频率范围内在频率方向上连续的多个信道分别对应的频率的振荡信号；

发送单元，利用上述振荡信号来发送各信道的发送信号；

接收单元，接收返送信号或反射信号，该返送信号是指，从接收到上述各信道的发送信号的测量对象按每个信道返送的返送信号，该反射信号是指，来自上述测量对象的每个信道的反射信号；

振幅相位测量部，按每个信道测量由上述接收单元接收到的各返送信号或者各反射信号的接收振幅相位；

存储部，能够存储由上述振幅相位测量部按每个信道测量出的接收振幅相位测量值；以及

运算部，计算与上述测量对象之间的距离，

上述运算部，对从上述存储部取出的多个信道的接收振幅相位测量值进行处理，判断在上述指定频率范围内是否存在与包含相邻信道的周边信道相比接收振幅变大的极大值或者接收振幅变小的极小值，

当不存在上述极大值以及上述极小值时，对上述指定频率范围中的各相邻信道间的相位差进行平均，利用该相位差平均值来计算到上述测量对象的距离。

2.一种距离测量装置，其特征在于，具有：

发送单元，利用上述振荡信号来发送各信道的发送信号；

运算部，计算与上述测量对象之间的距离，

当存在上述极大值并且不存在上述极小值时、或者当存在上述极小值并且不存在上述极大值时，在相邻信道间之中，确定振幅差最大的相邻信道间，利用确定后的相邻信道间的相位差来计算到上述测量对象的距离。

3.一种距离测量装置，其特征在于，具有：

发送单元，利用上述振荡信号来发送各信道的发送信号；

运算部，计算与上述测量对象之间的距离，

当存在上述极大值以及上述极小值时，利用从成为上述极大值的频率位置起到成为上述极小值的频率位置为止的各相邻信道间的相位差的平均值来计算到上述测量对象的距离。

4.一种距离测量装置，其特征在于，具有：

发送单元，利用上述振荡信号来发送各信道的发送信号；

运算部，计算与上述测量对象之间的距离，

当不存在上述极大值以及上述极小值时，对上述指定频率范围中的各相邻信道间的相位差进行平均，利用该相位差平均值来计算到上述测量对象的距离，

当存在上述极大值并且不存在上述极小值时、或者当存在上述极小值并且不存在上述极大值时，在相邻信道间之中，确定振幅差最大的相邻信道间，利用确定后的相邻信道间的相位差来计算到上述测量对象的距离，

5.一种距离测量装置，其特征在于，具有：

发送单元，利用上述振荡信号来发送各信道的发送信号；

运算部，计算与上述测量对象之间的距离，

当存在上述极大值以及上述极小值并且存在两个以上上述极大值时，上述运算部计算从成为一个极大值的频率位置起到成为另一个极大值的频率位置为止的各相邻信道间的相位差的平均值，根据上述相位差的平均值来计算到上述测量对象的距离。

6.一种距离测量装置，其特征在于，具有：

发送单元，利用上述振荡信号来发送各信道的发送信号；

运算部，计算与上述测量对象之间的距离，

当存在上述极大值以及上述极小值并且存在两个以上上述极小值时，上述运算部计算从成为一个极小值的频率位置起到成为另一个极小值的频率位置为止的各相邻信道间的相位差的平均值，根据上述相位差的平均值来计算到上述测量对象的距离。