JP2001056371A - Radio-wave ranging system - Google Patents

Radio-wave ranging system

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JP2001056371A
JP2001056371A JP23117799A JP23117799A JP2001056371A JP 2001056371 A JP2001056371 A JP 2001056371A JP 23117799 A JP23117799 A JP 23117799A JP 23117799 A JP23117799 A JP 23117799A JP 2001056371 A JP2001056371 A JP 2001056371A
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radio
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Keiichi Morishita
慶一 森下
Hideki Hashimoto
英喜 橋本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a radio-wave ranging system by which a distance up to an object can be detected surely even when the distance becomes short. SOLUTION: From a transmission side, an FM signal whose frequency is changed in terms of time is transmitted. A signal which is reflected by an antenna 5a as an object is received. After that, a mixer 8 mixes and processes the signal with the FM signal transmitted from the transmission side. A low-frequency component is selected by a low-pass filter 8. An I-phase signal is obtained. On the other hand, in the same manner, a mixer 12 mixes and processes a signal which is 90 deg.-phase-shifted by a phase shifter 13. A low-frequency component is selected by a low-pass filter 15. A Q-phase signal is obtained. By making use of a phenomenon that the synthesized vector of the I-phase signal and the Q-phase signal is turned at a speed which is proportional to the propagation distance of radio waves 4, 6, a distance X up to the antenna 5a as the object is detected.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は電波測距方式に関
し、特に高速道路の料金所において車両との間の距離を
検出する場合、先行車両との間の距離を検出して衝突防
止に利用する場合等に適用して有用なものである。 【0002】 【従来の技術】有料道路の自動料金収受を目的としたE
TC(Electoronic Toll Colle
ction)システムは、ITS(Intellige
ntTransport Systems)における早
期実現可能なアプリケーションとして注目されている。
このETCシステムは、料金所に設置された路側無線機
と車両に搭載した無線機間の無線通信により料金を徴収
することができるようにしたものであり、これにより車
両が有料道路の料金所をノンストップ・キャッシュレス
で通行可能となる。 【0003】上述の如き自動料金収受システムにおい
て、料金所に設置された路側無線機(以下、路側機器と
称す。)と車両に搭載した無線機(以下、車載機と称
す。)間の無線通信により料金を徴収する際、現状で
は、車載機側から発射した電波を路側機器で受信し、車
載機側からの到来電波の基準面(水平面)に対する角度
を検出することにより、当該電波を発射した車両を特定
している。ここで、上記角度とともに路側機器と車両ま
での距離も同時に検出できれば上記車両の位置も標定す
ることができる。 【0004】また、走行中の車両の衝突防止システムを
構築する場合、先行する車両との間の車間距離を検出す
ることは必須の要件となるが、この様な場合の距離の検
出には、電波や光が用いられている。 【0005】従来技術に係る電波を用いた測距方式とし
てレーダ方式及びFM−CW方式が知られている。前者
は、パルス状の電波を対象物に向けて発射し、この電波
が対象物で反射されて戻ってくる迄の時間を計測するこ
とにより対象物までの距離を検出するものである。後者
は、周波数が時間的に変化するFM信号を対象物に向け
て発射し、この発射電波と、対象物で反射されて戻って
きた電波との周波数の差が対象物迄の距離に比例するこ
とを利用して当該距離を検出するものである。 【0006】従来技術に係るFM−CW方式による電波
測距方式を図4に基づき詳細に説明する。同図に示すよ
うに、送信側からは、鋸波発生器1が発生する鋸波で、
搬送信号発生器2が発生する搬送信号をFM変調してF
M信号を得る。この場合の鋸波を図5(a)に、またこ
れにより変調されたFM信号を図5(b)にそれぞれ示
す。 【0007】上記FM信号は送信アンテナ3を介し、電
波4として対象物に向け発射される。本例における対象
物は車両5のアンテナ5aである。アンテナ5aに反射
されて戻ってきた電波6は受信アンテナ7で受信した
後、ミキサ8で、送信側が送出するFM信号と掛け算す
る。この結果得るミキシング信号はローパスフィルタ9
でその低周波数成分を抽出する。その後、この低周波数
成分をF/V変換器10で電圧に変換する。ここで、低
周波数成分は、送信アンテナ3からアンテナ5aを経て
受信アンテナ7に至る距離Xに比例している。したがっ
て、この周波数をF/V変換器10で変換した電圧も距
離Xに比例した信号となる。この結果、この電圧値が距
離Xを表す信号となる。 【0008】FM−CW方式による測距方式の原理は、
次の通りである。すなわち、受信アンテナ7で受信した
FM信号は、送信アンテナ3からアンテナ5aを経て受
信アンテナ7に至る距離の分だけ送信側のFM信号に対
して遅延する。したがって、ミキサ8での掛け算の結果
得る信号は次式(1)で表される。 【0009】 COSω1 ・t×COSω2 ・t =(1/2){COS(ω1 +ω2 )+COS(ω1 −ω2 )}・・・(1) ここで、COSω1 ・tは、送信側のFM信号、COS
ω2 ・tは、受信側のFM信号である。 【0010】ローパスフィルタ9を通した式(1)に示
すミキシング信号は、COS(ω1−ω2 )の項のみが
抽出される。この場合の(ω1 −ω2 )=Δfは距離X
に比例した量となるので、このΔfに基づく量により距
離Xを検出することができる。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係る電波測距方式は何れも対象物迄の距離が短くなった
場合には検出が不可能になる。すなわち、レーダ方式で
は、送信側から発射した電波が対象物で反射して受信側
に戻ってくる迄の時間により距離を検出しているので、
測定距離が短くなり、これに対応する時間が短くなるこ
とによる測定限界が存在する。また、FM−CW方式で
は、送信側から発射したFM信号と受信側で受信したF
M信号との周波数差Δfにより距離を検出しているの
で、測定距離が短くなり、これに対応する周波数差Δf
が小さくなることによる測定限界が存在する。 【0012】本願発明は、上記従来技術に鑑み、対象物
迄の距離が短くなった場合でも確実にこれを検出するこ
とができる電波測距方式を提供することを目的とする。 【0013】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、次の点を特徴とする。 【0014】1) 周波数が時間的に変化するFM信号
を送信アンテナから電波として対象物に向けて発射し、
対象物で反射された電波を受信アンテナで受信して処理
することにより対象物迄の距離を検出する電波測距方式
において、受信電波に基づく信号に、送信側から発射す
るFM信号を掛け算し、さらにこの結果得られる信号の
低周波数成分をフィルターで選択し、送信アンテナから
対象物を経て受信アンテナに至る電波の伝搬距離に起因
する遅延位相成分を含む信号を得、この信号における遅
延位相成分の変化量に基づき上記距離を検出するように
したこと。 【0015】2) 周波数が時間的に変化するFM信号
を送信アンテナから電波として対象物に向けて発射し、
対象物で反射された電波を受信アンテナで受信して処理
することにより対象物迄の距離を検出する電波測距方式
において、受信電波に基づく信号に、送信側から発射す
るFM信号を掛け算し、さらにこの結果得られる信号の
低周波数成分をフィルターで選択してI相信号を得る第
1の信号処理系統と、上記受信電波に基づく信号を移相
器で90°移相した信号に、送信側から発射するFM信
号を掛け算し、さらにこの結果得られる信号の低周波数
成分をフィルターで選択してQ相信号を得る第2の信号
処理系統とを有し、送信アンテナから対象物を経て受信
アンテナに至る電波の伝搬距離に起因する上記I相信号
及びQ相信号の遅延位相成分の変化量が上記伝搬距離に
比例することを利用してI相信号とQ相信号とに基づく
合成ベクトルの回転速度に基づき対象物迄の距離を検出
するようにしたこと。 【0016】3) 周波数が時間的に変化するFM信号
を送信アンテナから電波として対象物に向けて発射し、
対象物で反射された電波を受信アンテナで受信して処理
することにより対象物迄の距離を検出する電波測距方式
において、受信電波に基づく信号に、送信側から発射す
るFM信号を掛け算し、さらにこの結果得られる信号の
低周波数成分をフィルターで選択してI相信号を得る第
1の信号処理系統と、上記受信電波に基づく信号を移相
器で90°移相した信号に、送信側から発射するFM信
号を掛け算し、さらにこの結果得られる信号の低周波数
成分をフィルターで選択してQ相信号を得る第2の信号
処理系統とを有し、送信アンテナから対象物を経て受信
アンテナに至る電波の伝搬距離に起因する上記I相信号
及びQ相信号の遅延位相成分の変化量が上記伝搬距離に
比例することを利用して上記各遅延位相成分の変化量を
それぞれ検出するとともに、両検出値に基づいて対象物
迄の距離を検出するようにしたこと。 【0017】4) 上記1)乃至上記3)の何れか1つ
に記載する電波測距方式において、送信側のFM信号の
周波数と受信側のFM信号の周波数との差の周波数成分
を抽出し、この差の周波数成分と遅延位相成分とを含む
信号から上記差の周波数成分を差し引いた信号に基づい
て対象物迄の距離を検出するようにしたこと。 【0018】5) 上記1)乃至上記4)の何れか1つ
に記載する電波測距方式において、遅延位相成分の変化
量又はI相信号とQ相信号とに基づく合成ベクトルの回
転速度は、ゼロクロス方式により検出するようにしたこ
と。 【0019】6) 上記1)乃至上記4)の何れか1つ
に記載する電波測距方式において、遅延位相成分の変化
量又はI相信号とQ相信号とに基づくベクトルの回転速
度は、周波数分析により検出するようにしたこと。 【0020】7) 対象物が発射する電波の到来角度を
検出するとともに、上記1)乃至上記6)の何れか1つ
に記載する電波測距方式により上記対象物迄の距離を検
出し、これら角度と距離との検出値に基づき対象物の位
置を標定するようにしたこと。 【0021】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【0022】図1は本発明の第1の実施の形態に係る電
波測距方式を示すブロック線図である。同図に示すよう
に、本形態は図4に示すFM−CW方式と同一構成部分
を有するので、図1中、図4と同一部分には同一番号を
付し、重複する説明は省略する。図1に示すように、送
信側の構成は図4と全く同様である。すなわち、図5
(a)に示すような鋸波で搬送信号をFM変調して得る
FM信号を電波4として送出する。ただ、この場合の鋸
波の繰返し周期は、FM−CWの場合に較べはるかに大
きいものとする。当該繰返し周期を長くすることによ
り、送信側から送出するFM信号の周波数ω1 と受信側
で受信するFM信号の周波数ω2 との差(ω 1 −ω2
Δf)を実効的に零となるようにするためである。かく
して、FM−CW方式の原理に基づく距離Xの影響を除
去することができる。 【0023】本形態における測距の対象物であるアンテ
ナ5aで反射し、受信アンテナ7で受信した電波6に基
づく信号はI/Qホモダイン処理部Iで所定の信号処理
がなされる。ここで、I/Qホモダイン処理部Iは、ミ
キサ8とともにミキサ12も有する。ミキサ8は、図4
に示すミキサ8と同様に、送信側が送出するFM信号と
受信側で受信したFM信号との掛け算処理を行う。一
方、ミキサ12は、送信側が送出するFM信号と、移相
器13を介して90°移相したFM信号との掛け算処理
を行う。ミキサ8、12の出力信号であるミキシング信
号はそれぞれローパスフィルタ14、15で低周波数成
分が抽出されてI相信号及びQ相信号となる。ここで、
I相信号及びQ相信号において、送信側のFM信号に対
する受信側のFM信号の遅延位相成分を考えると、この
遅延位相φは距離Xに比例して変化し、このときの変化
量は距離Xを反映した量となる(その理由については、
後に詳述する。)。したがって、このときのI相信号及
びQ相信号の合成ベクトルは回転し、この回転角速度は
距離Xに比例する。そこで、位相回転速度検出部16で
はI相信号及びQ相信号に基づく合成ベクトルの回転角
速度を検出し、この回転角速度を周波数に変換して出力
する。位相回転速度検出部16の出力信号はF/V変換
器17で電圧に変換し、距離Xを表す電圧信号を得る。 【0024】ここで、上記遅延位相φの変化量が距離X
に比例する理由を、本形態の測距原理とともに説明して
おく。I/Qホモダイン処理部Iの出力信号をローパス
フィルタ14、15を通すことにより得るI相信号及び
Q相信号は、ミキサ8、12でFM−CW方式の場合と
同様のミキシング処理を行うことにより、また当該信号
の上記遅延位相成分を考慮することにより、次式
(2)、(3)に示すように表すことができる。 【0025】 (1/2)・COS(Δf・t+φ) ・・・・(2) (1/2)・SIN(Δf・t+φ) ・・・・(3) ここで、Δf=(ω1 −ω2 )、φは送信側のFM信号
に対する受信側の遅延位相成分である。 【0026】上記遅延位相φは、φ=(2π/λ)・X
(但し、FM信号の波長、Xは送受信アンテナ3、7と
車両5のアンテナ5a(対象物)との間の距離)と表す
ことができる。つまり、遅延位相φは波長λ及び距離X
の関数である。また、波長λは、λ=c/f(但し、c
は光速、fはFM信号の周波数)と表すことができる。
つまり、遅延位相φは周波数f及び距離Xの関数であ
る。ここで、送信側から発射される電波4は、図5
(a)に示すような鋸波で変調され、時間的に周波数f
が変化するFM信号であるので、遅延位相φも時間的に
変化する。そして、この変化量は、距離Xを一定とした
場合、周波数fの変化率に応じた固有の速度となる。一
方、周波数fの変化率が同一条件である場合に、距離X
が変わればこの距離Xに比例して速度も変わる。したが
って、上記I相信号及びQ相信号の合成ベクトルは回転
し、このときの回転角速度は、FM変調する鋸波の繰返
し周期が同一である限り距離Xに比例する量となる。こ
の回転角速度は、距離Xが大きい程、速くなる。また、
鋸波の繰返し周期が短い程(周波数fの変化率が大きい
程)、速くなる。 【0027】ところで、送信側のFM信号と受信側FM
信号との周波数の差Δf(上記式(2)、(3)参
照。)も上記合成ベクトルを回転させる要因とはなる
が、本形態においては、鋸波の繰返し周期をFM−CW
方式に較べはるかに長くしているので、上記Δfは実効
的に零と考えることができ、上記合成ベクトルの回転角
速度をもって距離Xを表す量と考えることができる。一
方、距離Xが短くなって上記合成ベクトルの回転角速度
が小さくなり、十分大きな電圧信号が得られない場合に
は、鋸波の繰返し周期を短くするか、FM変調波の周波
数偏移量を大きくして合成ベクトルの回転速度を高くし
てやれば良い。 【0028】上述の如く、本形態によれば、I相信号及
びQ相信号に基づく合成ベクトルの回転角速度を求め、
これに基づくF/V変換器17の出力電圧信号で距離X
を検出することができる。 【0029】上記第1の実施の形態において、鋸波の繰
返し周期がある程度大きくなった場合等、送信側のFM
信号と受信側FM信号との周波数の差Δfが実効的に零
とみなせない程度の大きさになった場合には、I相信号
及びQ相信号に基づく合成ベクトルの回転角速度におい
て、Δfの影響が無視できなくなる。この場合には、上
記回転角速度に基づく量の中からΔfに基づく量を差し
引いてやれば良い。この場合に有用な実施の形態を第2
の実施の形態として説明する。 【0030】図2は第2の実施の形態を示すブロック線
図である。同図に示すように、本形態は、図1に示す第
1の実施の形態に、Δfの影響を除去するための補正手
段を追加したものである。そこで、図1と同一部分には
同一番号を付し、重複する説明は省略する。図2に示す
ように、本形態に係る測距方式は、図4に示すFM−C
W方式と全く同様の信号処理系統であるミキサ8とロー
パスフィルタ9とを有しており、ローパスフィルタ9の
出力信号であるCOS( Δf・t) からΔfの周波数成
分を抽出するように構成してある。本形態においては、
F/V変換器18がΔfを抽出する部分である。このF
/V変換器18では、Δfに相当する周波数を電圧に変
換して出力するようになっている。速度補正部19では
F/V変換器18の出力電圧信号からΔfを算出し、F
/V変換器17の出力電圧信号を補正している。したが
って、速度補正部19の出力電圧信号は、F/V変換器
17の出力電圧信号からΔfに相当する成分を除去して
距離Xに正確に比例したものとなる。なお、ここでロー
パスフィルタ9は、ローパスフィルタ14、15より遮
断周波数を低く構成してあり、このことによりローパス
フィルタ9ではΔfのみを抽出し、遅延位相φの変化量
と分離することができる。 【0031】上記第1及び第2の実施の形態は対象物迄
の距離Xのみを検出するものであるが、このとき距離X
とともに対象物が発射する電波の到来角度を検出するこ
とによりこの対象物の位置を標定することもできる。こ
の場合の実施の形態を第3の実施の形態として図3に示
す。同図に示すように、本形態は、図1に示す第1の実
施の形態における距離検出系と角度検出系とを組み合わ
せたものである。そこで、図1と同一部分には同一番号
を付し、重複する説明は省略する。 【0032】本形態における角度検出系は、車両5に搭
載する車載機からアンテナ5aを介して発射する電波
(図中に点線で示す。)を、2台の受信アンテナ20、
21で受信して所定の処理をすることにより垂直面(高
さ方向)に対する到来電波の角度θを検出するようにな
っている。さらに詳言すると、所定の間隔dを隔てて設
置されている2台の受信アンテナ20、21で受信した
到来電波は、へテロダイン変換部22、23で、その搬
送波の周波数と、局部発振器24が出力する局部発振信
号の周波数との差を取り、低周波数の信号に変換して位
相差計25に供給される。この位相差計25では、受信
アンテナ20で受信した電波と、受信アンテナ21で受
信した電波の位相差Δφを検出する。この位相差Δφ
は、アンテナ5aから受信アンテナ20迄の距離L1
アンテナ5aから受信アンテナ21迄の距離L2 とが異
なることに起因して受信電波に含まれる位相差Δφであ
り、Δφ=(2π/λ)・SINθ(但し、λは到来電
波の波長、θは到来電波の角度)の関係がある。したが
って、到来電波の角度θは、θ=SIN-1(Δφ・λ/
2πd)として求まる。この演算は角度検出部26で行
う。すなわち、角度検出部26は、位相差計25の出力
信号である位相差Δφを表す信号に基づき前述の演算を
行い、その出力信号として到来電波の角度θを表す信号
を送出する。位置標定部27では、距離検出系で検出し
た距離Xを表すF/V変換器17の出力信号と角度検出
部26の出力信号に基づき対象物であるアンテナ5aの
位置を標定する。 【0033】なお、上記第1乃至第3の実施の形態にお
いては、I相信号及びQ相信号の合成ベクトルの回転角
速度に基づいて距離Xを計測するようにしたが、これは
I相信号又はQ相信号の何れか一方の遅延位相φの変化
に基づく移動速度を検出することによっても、若しくは
I相信号及びQ相信号の遅延位相φの変化に基づく移動
速度を個別に検出し、両者の平均をとることによっても
同様に距離Xを検出することができる。また、対象物は
車両5のアンテナ5aとしたが、この対象物をこれに限
定する必要はない。例えば、走行中の車両の衝突防止シ
ステムを構築する場合、車間距離を検出することが必須
要件となるが、この場合の距離計(ミリ波レーダ)とし
ても有用なものとなる。さらに、既存の高速道路におけ
る料金収受システムに組み込めば、課金する車両を特定
する場合等に、特に有用なものとなる。 【0034】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、〔請求項1〕に記載する発明は、周波数が時間的
に変化するFM信号を送信アンテナから電波として対象
物に向けて発射し、対象物で反射された電波を受信アン
テナで受信して処理することにより対象物迄の距離を検
出する電波測距方式において、受信電波に基づく信号
に、送信側から発射するFM信号を掛け算し、さらにこ
の結果得られる信号の低周波数成分をフィルターで選択
し、送信アンテナから対象物を経て受信アンテナに至る
電波の伝搬距離に起因する遅延位相成分を含む信号を
得、この信号における遅延位相成分の変化量に基づき上
記距離を検出するようにしたので、FM信号の周波数の
変化率を適宜設定することで上記遅延位相成分の変化量
に比例する距離を良好に検出することができる。この場
合の距離は、遅延位相成分の変化量に基づくものである
ため、従来のレーダ方式及びFM−CW方式の距離計に
較べ格段に短い距離であっても良好にこれを検出するこ
とができる。 【0035】〔請求項2〕に記載する発明は、周波数が
時間的に変化するFM信号を送信アンテナから電波とし
て対象物に向けて発射し、対象物で反射された電波を受
信アンテナで受信して処理することにより対象物迄の距
離を検出する電波測距方式において、受信電波に基づく
信号に、送信側から発射するFM信号を掛け算し、さら
にこの結果得られる信号の低周波数成分をフィルターで
選択してI相信号を得る第1の信号処理系統と、上記受
信電波に基づく信号を移相器で90°移相した信号に、
送信側から発射するFM信号を掛け算し、さらにこの結
果得られる信号の低周波数成分をフィルターで選択して
Q相信号を得る第2の信号処理系統とを有し、送信アン
テナから対象物を経て受信アンテナに至る電波の伝搬距
離に起因する上記I相信号及びQ相信号の遅延位相成分
の変化量が上記伝搬距離に比例することを利用してI相
信号とQ相信号とに基づく合成ベクトルの回転速度に基
づき対象物迄の距離を検出するようにしたので、〔請求
項1〕に記載する発明と同様の効果を奏するばかりてな
く、その測定精度を向上させることができる。 【0036】〔請求項3〕に記載する発明は、周波数が
時間的に変化するFM信号を送信アンテナから電波とし
て対象物に向けて発射し、対象物で反射された電波を受
信アンテナで受信して処理することにより対象物迄の距
離を検出する電波測距方式において、受信電波に基づく
信号に、送信側から発射するFM信号を掛け算し、さら
にこの結果得られる信号の低周波数成分をフィルターで
選択してI相信号を得る第1の信号処理系統と、上記受
信電波に基づく信号を移相器で90°移相した信号に、
送信側から発射するFM信号を掛け算し、さらにこの結
果得られる信号の低周波数成分をフィルターで選択して
Q相信号を得る第2の信号処理系統とを有し、送信アン
テナから対象物を経て受信アンテナに至る電波の伝搬距
離に起因する上記I相信号及びQ相信号の遅延位相成分
の変化量が上記伝搬距離に比例することを利用して上記
各遅延位相成分の変化量をそれぞれ検出するとともに、
両検出値に基づいて対象物迄の距離を検出するようにし
たので、〔請求項1〕及び〔請求項2〕に記載する発明
よりもさらに測定精度を向上させることができる。 【0037】〔請求項4〕に記載する発明は、〔請求項
1〕乃至〔請求項3〕の何れか1つに記載する電波測距
方式において、送信側のFM信号の周波数と受信側のF
M信号の周波数との差の周波数成分を抽出し、この差の
周波数成分と遅延位相成分とを含む信号から上記差の周
波数成分を差し引いた信号に基づいて対象物迄の距離を
検出するようにしたので、送信側のFM信号の周波数と
受信側のFM信号の周波数との差Δfに起因する誤差成
分を除去することができ、万一このΔfが発生した場合
でも、その影響を除去して良好な検出精度を確保するこ
とができる。 【0038】〔請求項5〕に記載する発明は、〔請求項
1〕乃至〔請求項4〕の何れか1つに記載する電波測距
方式において、遅延位相成分の変化量又はI相信号とQ
相信号とに基づく合成ベクトルの回転速度は、ゼロクロ
ス方式により検出するようにしたので、当該検出部分を
安価に構成することができる。 【0039】〔請求項6〕に記載する発明は、〔請求項
1〕乃至〔請求項4〕の何れか1つに記載する電波測距
方式において、遅延位相成分の変化量又はI相信号とQ
相信号とに基づく合成ベクトルの回転速度は、周波数分
析により検出するようにしたので、当該検出を迅速に行
うことができる。 【0040】〔請求項7〕に記載する発明は、対象物が
発射する電波の到来角度を検出するとともに、〔請求項
1〕乃至〔請求項6〕の何れか1つに記載する電波測距
方式により上記対象物迄の距離を検出し、これら角度と
距離との検出値に基づき対象物の位置を標定するように
したので、距離と角度の組み合わせにより、対象物の位
置も標定することができる。これは、高速道路の料金所
における車両の特定の際に特に顕著な効果となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a radio ranging system.
Especially at highway toll booths.
When detecting, the distance to the preceding vehicle is detected to prevent collision.
It is useful when applied to stop and the like. [0002] 2. Description of the Related Art E for automatic toll collection on toll roads
TC (Electronic Toll Colle)
ction) system is based on ITS (Intellige)
ntTransport Systems)
Is attracting attention as an application that can be realized in the future.
This ETC system is a roadside radio installed at a tollgate.
Charges are collected by wireless communication between the vehicle and the radio mounted on the vehicle
That allows you to
Both non-stop cashless toll roads
It is possible to pass by. In the automatic toll collection system as described above,
Roadside radios installed at tollgates (hereinafter referred to as roadside devices)
Call it. ) And the radio equipment mounted on the vehicle (hereinafter referred to as onboard equipment)
You. ) When collecting fees by wireless communication between
Receives the radio waves emitted from the
The angle of the incoming radio wave from the onboard side to the reference plane (horizontal plane)
To identify the vehicle that emitted the radio wave
are doing. Here, together with the angle, the roadside equipment and the vehicle
If the distance can be detected at the same time, the position of the vehicle is also located.
Can be Further, a collision prevention system for a running vehicle is provided.
When constructing, the distance between the vehicle and the preceding vehicle is detected.
Is an essential requirement, but in such cases the distance
Radio waves and light are used for output. [0005] A distance measuring method using radio waves according to the prior art is used.
Therefore, a radar system and an FM-CW system are known. former
Launches a pulsed radio wave at the object,
Measure the time it takes for the object to reflect off the object and return
Is used to detect the distance to the object. the latter
Directs an FM signal whose frequency changes over time to an object
And fired, and this reflected radio wave is reflected by the object and returns
Frequency difference from the incoming radio wave is proportional to the distance to the object.
Is used to detect the distance. Radio waves by the FM-CW system according to the prior art
The ranging method will be described in detail with reference to FIG. It is shown in the figure
Thus, from the transmitting side, the sawtooth wave generated by the sawtooth generator 1 is
The carrier signal generated by the carrier signal generator 2 is FM-modulated and
Obtain the M signal. The saw wave in this case is shown in FIG.
FIG. 5 (b) shows the FM signal thus modulated.
You. [0007] The FM signal is transmitted via the transmitting antenna 3 to the
The wave 4 is fired toward the object. Object in this example
The thing is the antenna 5a of the vehicle 5. Reflected on antenna 5a
The returned radio wave 6 was received by the receiving antenna 7
Thereafter, the mixer 8 multiplies the frequency by the FM signal transmitted from the transmission side.
You. The resulting mixing signal is applied to a low-pass filter 9.
Extracts the low frequency component. Then this low frequency
The component is converted into a voltage by the F / V converter 10. Where low
The frequency component is transmitted from the transmitting antenna 3 via the antenna 5a.
It is proportional to the distance X to the receiving antenna 7. Accordingly
The voltage obtained by converting this frequency by the F / V converter 10 is also
It becomes a signal proportional to the separation X. As a result, this voltage value
The signal indicates the separation X. [0008] The principle of the distance measuring method by the FM-CW method is as follows.
It is as follows. That is, it was received by the receiving antenna 7
The FM signal is received from the transmitting antenna 3 via the antenna 5a.
To the FM signal on the transmitting side by the distance to the transmission antenna 7
And delay. Therefore, the result of the multiplication in mixer 8
The obtained signal is represented by the following equation (1). [0009]   COSω1・ T × COSωTwo・ T = (1/2) {COS (ω1+ ΩTwo) + COS (ω1−ωTwo)} ・ ・ ・ (1) Where COSω1T is the FM signal on the transmitting side, COS
ωTwoT is the FM signal on the receiving side. Expression (1) through a low-pass filter 9
The mixing signal is COS (ω1−ωTwoOnly)
Is extracted. In this case (ω1−ωTwo) = Δf is distance X
The distance is proportional to the distance Δf.
The separation X can be detected. [0011] SUMMARY OF THE INVENTION In the prior art as described above,
In any of these radio ranging methods, the distance to the target was shortened.
In such a case, detection becomes impossible. That is, in the radar system
Indicates that the radio wave emitted from the transmitting side is reflected by the object and
Since the distance is detected by the time until it returns to,
Shorter measurement distances and corresponding times
And there is a measurement limit. In addition, the FM-CW method
Is the FM signal emitted from the transmitting side and the F
The distance is detected based on the frequency difference Δf from the M signal.
, The measurement distance becomes shorter, and the corresponding frequency difference Δf
There is a measurement limit due to the decrease in. The present invention has been made in view of the above prior art, and
Even if the distance to is short, make sure to detect this.
An object of the present invention is to provide a radio ranging method that can perform the following. [0013] [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]
The configuration of Ming is characterized by the following points. 1) FM signal whose frequency changes with time
From the transmitting antenna as a radio wave to the object,
The radio wave reflected by the object is received and processed by the receiving antenna
Radio ranging system that detects the distance to the object by performing
, The transmitter sends out a signal based on the received radio wave
Multiplied by the FM signal
Select low frequency components with a filter
Due to the propagation distance of the radio wave from the object to the receiving antenna
A signal containing a delayed phase component
The above distance is detected based on the amount of change in the phase component.
That you did. 2) FM signal whose frequency changes with time
From the transmitting antenna as a radio wave to the object,
The radio wave reflected by the object is received and processed by the receiving antenna
Radio ranging system that detects the distance to the object by performing
, The transmitter sends out a signal based on the received radio wave
Multiplied by the FM signal
Select the low frequency component with a filter to obtain the I-phase signal
1 signal processing system and the signal based on the received radio wave
FM signal emitted from the transmitting side to the signal shifted by 90 °
Signal, and then the low frequency of the resulting signal
A second signal that obtains a Q-phase signal by selecting a component with a filter
With a processing system and receive from the transmitting antenna via the object
The above I-phase signal caused by the propagation distance of the radio wave reaching the antenna
And the amount of change in the delay phase component of the Q-phase signal
Based on I-phase signal and Q-phase signal using proportionality
Detect distance to target based on rotation speed of composite vector
That I tried to do. 3) FM signal whose frequency changes with time
From the transmitting antenna as a radio wave to the object,
The radio wave reflected by the object is received and processed by the receiving antenna
Radio ranging system that detects the distance to the object by performing
, The transmitter sends out a signal based on the received radio wave
Multiplied by the FM signal
Select the low frequency component with a filter to obtain the I-phase signal
1 signal processing system and the signal based on the received radio wave
FM signal emitted from the transmitting side to the signal shifted by 90 °
Signal, and then the low frequency of the resulting signal
A second signal that obtains a Q-phase signal by selecting a component with a filter
With a processing system and receive from the transmitting antenna via the object
The above I-phase signal caused by the propagation distance of the radio wave reaching the antenna
And the amount of change in the delay phase component of the Q-phase signal
Utilizing the proportionality, the amount of change of each delay phase component
Each object is detected, and the target object is
Detect the distance up to. 4) Any one of the above 1) to 3)
In the radio ranging method described in
Frequency component of the difference between the frequency and the frequency of the FM signal on the receiving side
And include the frequency component and the delayed phase component of this difference
Based on the signal obtained by subtracting the frequency component of the above difference from the signal
To detect the distance to the object. 5) Any one of the above 1) to 4)
In the radio ranging method described in
Of the combined vector based on the quantity or I-phase signal and Q-phase signal
The rotation speed is detected by the zero-cross method.
When. 6) Any one of the above 1) to 4)
In the radio ranging method described in
Quantity or rotation speed of a vector based on the I-phase signal and the Q-phase signal
The degree should be detected by frequency analysis. 7) The arrival angle of the radio wave emitted from the object
Detected and any one of the above 1) to 6)
The distance to the target is detected by the radio ranging method described in
The position of the target object based on the detected values of the angle and distance.
That the location was oriented. [0021] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
It will be described in detail based on FIG. FIG. 1 shows an electric power supply according to a first embodiment of the present invention.
It is a block diagram which shows a wave ranging method. As shown in the figure
This embodiment has the same components as the FM-CW system shown in FIG.
In FIG. 1, the same parts as those in FIG.
And duplicate description is omitted. As shown in FIG.
The configuration of the transmitting side is exactly the same as that of FIG. That is, FIG.
A carrier signal is FM-modulated with a sawtooth wave as shown in FIG.
The FM signal is transmitted as a radio wave 4. Just saw in this case
The repetition period of the wave is much larger than in the case of FM-CW.
It shall be serious. By increasing the repetition period
The frequency ω of the FM signal transmitted from the transmitting side.1And the receiving side
Frequency ω of FM signal received atTwoDifference (ω 1−ωTwo=
Δf) is effectively set to zero. Scratch
To remove the influence of the distance X based on the principle of the FM-CW method.
You can leave. The antenna which is the object of the distance measurement in this embodiment is
The antenna 5 reflects the radio wave 6
Is processed by the I / Q homodyne processing unit I.
Is made. Here, the I / Q homodyne processing unit I
A mixer 12 is provided together with the mixer 8. The mixer 8 is shown in FIG.
Similarly to the mixer 8 shown in FIG.
The receiving side performs a multiplication process with the FM signal received. one
On the other hand, the mixer 12 is connected to the FM signal
Multiplication with the FM signal shifted by 90 ° through the modulator 13
I do. Mixing signals as output signals of mixers 8 and 12
The low-frequency components are low-pass filters 14 and 15, respectively.
The component is extracted to become an I-phase signal and a Q-phase signal. here,
For the I-phase signal and the Q-phase signal,
Considering the delayed phase component of the FM signal on the receiving side
The delay phase φ changes in proportion to the distance X, and the change at this time
The quantity reflects the distance X (for the reason,
Details will be described later. ). Therefore, the I-phase signal and
And the resultant vector of the Q-phase signal is rotated, and the rotational angular velocity is
It is proportional to the distance X. Therefore, the phase rotation speed detection unit 16
Is the rotation angle of the composite vector based on the I-phase signal and the Q-phase signal
Detects speed, converts this rotational angular speed to frequency and outputs
I do. The output signal of the phase rotation speed detection unit 16 is F / V converted
The voltage is converted by the detector 17 to obtain a voltage signal representing the distance X. Here, the change amount of the delay phase φ is the distance X
Explain the reason that is proportional to
deep. Low-pass the output signal of I / Q homodyne processing unit I
An I-phase signal obtained by passing through filters 14 and 15;
The Q-phase signal is compared with the case of the FM-CW method by the mixers 8 and 12.
By performing a similar mixing process,
By considering the delay phase component of
It can be expressed as shown in (2) and (3). [0025] (1/2) · COS (Δf · t + φ) (2) (1/2) · SIN (Δf · t + φ) (3) Here, Δf = (ω1−ωTwo) And φ are FM signals on the transmitting side
Is a delay phase component on the receiving side with respect to. The delay phase φ is φ = (2π / λ) · X
(However, the wavelength of the FM signal, X is
(Distance between the vehicle 5 and the antenna 5a (object)).
be able to. That is, the delay phase φ is the wavelength λ and the distance X
Is a function of The wavelength λ is λ = c / f (where c
Is the speed of light, and f is the frequency of the FM signal).
That is, the delay phase φ is a function of the frequency f and the distance X.
You. Here, the radio wave 4 emitted from the transmitting side is shown in FIG.
The frequency is modulated by a sawtooth wave as shown in FIG.
Is a changing FM signal, the delay phase φ is also temporally
Change. Then, this change amount is a constant distance X.
In this case, the speed becomes a unique speed corresponding to the change rate of the frequency f. one
On the other hand, if the change rate of the frequency f is the same, the distance X
Changes, the speed changes in proportion to the distance X. But
Therefore, the composite vector of the I-phase signal and the Q-phase signal is rotated.
At this time, the rotational angular velocity is determined by the repetition of the sawtooth wave modulated by FM.
As long as the period is the same, the amount is proportional to the distance X. This
Is higher as the distance X is larger. Also,
The shorter the repetition period of the sawtooth wave (the higher the rate of change in frequency f)
About), it will be faster. The FM signal on the transmitting side and the FM signal on the receiving side
Frequency difference Δf from the signal (see equations (2) and (3) above)
Teru. ) Also causes the rotation of the composite vector.
However, in the present embodiment, the repetition period of the sawtooth wave is set to FM-CW
Since the method is much longer than the method,
Can be considered as zero, and the rotation angle of the composite vector
The speed can be considered as a quantity representing the distance X. one
On the other hand, when the distance X becomes shorter, the rotational angular velocity of the composite vector becomes
Becomes smaller and a sufficiently large voltage signal cannot be obtained.
Reduces the repetition period of the sawtooth wave or the frequency of the FM modulation wave
Increase the number of deviations to increase the rotation speed of the composite vector.
Just do it. As described above, according to the present embodiment, the I-phase signal and
And the rotational angular velocity of the combined vector based on the Q-phase signal and
The output voltage signal of the F / V converter 17 based on the distance X
Can be detected. In the first embodiment, the repetition of the sawtooth wave
When the return period becomes large to some extent, the FM on the transmitting side
The frequency difference Δf between the signal and the FM signal on the receiving side is effectively zero.
If it becomes too large to be considered as
The rotational angular velocity of the composite vector based on the Q and Q phase signals
Therefore, the influence of Δf cannot be ignored. In this case,
The amount based on Δf is subtracted from the amount based on the rotational angular velocity.
Just pull it. A useful embodiment in this case is described in the second section.
An embodiment will be described. FIG. 2 is a block line showing a second embodiment.
FIG. As shown in the figure, the present embodiment is different from the first embodiment shown in FIG.
In one embodiment, a correction method for removing the effect of Δf
It is the addition of a step. Therefore, the same parts as in FIG.
The same numbers are given and duplicate descriptions are omitted. Shown in FIG.
As described above, the ranging method according to the present embodiment uses the FM-C shown in FIG.
The mixer 8 which is the same signal processing system as the W system
And a low-pass filter 9.
From the output signal COS (Δf · t), the frequency
It is configured to extract minutes. In this embodiment,
This is where the F / V converter 18 extracts Δf. This F
The / V converter 18 converts a frequency corresponding to Δf into a voltage.
And output it. In the speed correction unit 19
Δf is calculated from the output voltage signal of the F / V converter 18 and
The output voltage signal of the / V converter 17 is corrected. But
Therefore, the output voltage signal of the speed correction unit 19 is output from the F / V converter
Remove the component corresponding to Δf from the output voltage signal of No. 17
It becomes exactly proportional to the distance X. Note that here
The pass filter 9 is shielded from the low pass filters 14 and 15.
The cut-off frequency is configured to be low,
Filter 9 extracts only Δf and calculates the amount of change in delay phase φ.
And can be separated. The first and second embodiments are directed to the object.
Only the distance X is detected.
To detect the angle of arrival of the radio waves emitted by the object.
Thus, the position of the object can be located. This
FIG. 3 shows the third embodiment as a third embodiment.
You. As shown in the figure, the present embodiment is different from the first embodiment shown in FIG.
Combination of distance detection system and angle detection system in the embodiment
It was made. Therefore, the same parts as those in FIG.
, And duplicate description will be omitted. The angle detection system according to this embodiment is mounted on a vehicle 5.
Radio waves emitted from the onboard equipment mounted on the vehicle via the antenna 5a
(Indicated by a dotted line in the figure) are represented by two reception antennas 20,
21 and performs a predetermined process to obtain a vertical plane (high
Angle of the incoming radio wave with respect to the
ing. More specifically, it is set at a predetermined interval d.
Received by the two receiving antennas 20 and 21
The incoming radio waves are transported by the heterodyne converters 22 and 23.
The transmission frequency and the local oscillation signal output by the local oscillator 24
Signal and convert it to a lower frequency signal.
It is supplied to the phase difference meter 25. In this phase difference meter 25, the reception
The radio wave received by the antenna 20 and the reception
The phase difference Δφ of the transmitted radio wave is detected. This phase difference Δφ
Is the distance L from the antenna 5a to the receiving antenna 201When
Distance L from antenna 5a to receiving antenna 21TwoIs different
Is the phase difference Δφ included in the received radio wave
Δφ = (2π / λ) · SINθ (where λ is the incoming power
The relationship between the wavelength of the wave and θ is the angle of the arriving radio wave. But
Therefore, the angle θ of the arriving radio wave is θ = SIN-1(Δφ ・ λ /
2πd). This calculation is performed by the angle detector 26.
U. That is, the angle detector 26 outputs the output of the phase difference meter 25.
Based on the signal representing the phase difference Δφ
Signal representing the angle θ of the arriving radio wave
Is sent. In the position locating section 27, the distance is detected by a distance detecting system.
Output signal of F / V converter 17 representing distance X and angle detection
Based on the output signal of the unit 26, the antenna 5a
Orient the position. It should be noted that the first to third embodiments are not limited to the above.
Is the rotation angle of the composite vector of the I-phase signal and the Q-phase signal.
The distance X was measured based on the speed.
Change in delay phase φ of either I-phase signal or Q-phase signal
By detecting the moving speed based on
Movement based on change in delay phase φ of I-phase signal and Q-phase signal
By detecting the speed individually and averaging both
Similarly, the distance X can be detected. The object is
Although the antenna 5a of the vehicle 5 is used, this object is not limited to this.
No need to specify. For example, a collision prevention system for a running vehicle
When building a stem, it is essential to detect the distance between vehicles
Although it is a requirement, a rangefinder (millimeter wave radar) in this case
It is also useful. In addition, on existing highways
Identify the vehicle to be charged if incorporated into the toll collection system
This is particularly useful in cases such as the above. [0034] The present invention has been described in detail with the embodiments.
As described above, in the invention described in [Claim 1], the frequency is temporal.
Target FM signal as radio wave from transmitting antenna
Launches at an object and receives the radio wave reflected by the object.
The distance to the target object is detected by receiving and processing with the tena.
Signal based on the received radio wave
Is multiplied by the FM signal emitted from the transmitting side.
Filter low-frequency components of the resulting signal
From the transmitting antenna to the receiving antenna via the object
A signal containing a delayed phase component caused by the propagation distance of the radio wave
Based on the amount of change in the delay phase component in this signal.
Since the distance is detected, the frequency of the FM signal
By appropriately setting the rate of change, the amount of change in the delay phase component
Can be satisfactorily detected. This place
The distance is based on the amount of change in the delay phase component
Therefore, the conventional radar system and FM-CW system rangefinder
This can be detected well, even at a much shorter distance.
Can be. According to the second aspect of the present invention, the frequency is
A time-varying FM signal is converted into a radio wave from a transmitting antenna.
To the object, and receives the radio wave reflected by the object.
The distance to the target object is obtained by
In the radio ranging method that detects separation, based on the received radio wave
The signal is multiplied by the FM signal emitted from the transmitter, and
Filter the low frequency components of the resulting signal
A first signal processing system for selecting and obtaining an I-phase signal;
The signal based on the radio wave is phase-shifted by 90 °
Multiply the FM signal emitted from the transmitting side, and
Filter the low frequency components of the resulting signal
And a second signal processing system for obtaining a Q-phase signal.
Propagation distance of radio wave from tena through target object to receiving antenna
Delayed phase components of the I-phase signal and Q-phase signal due to separation
Utilizing the fact that the amount of change in
Based on the rotation speed of the composite vector based on the signal and the Q-phase signal.
The distance to the target object is detected.
The same effects as those of the invention described in [1] can be obtained.
In addition, the measurement accuracy can be improved. In the invention described in claim 3, the frequency is
A time-varying FM signal is converted into a radio wave from a transmitting antenna.
To the object, and receives the radio wave reflected by the object.
The distance to the target object is obtained by
In the radio ranging method that detects separation, based on the received radio wave
The signal is multiplied by the FM signal emitted from the transmitter, and
Filter the low frequency components of the resulting signal
A first signal processing system for selecting and obtaining an I-phase signal;
The signal based on the radio wave is phase-shifted by 90 °
Multiply the FM signal emitted from the transmitting side, and
Filter the low frequency components of the resulting signal
And a second signal processing system for obtaining a Q-phase signal.
Propagation distance of radio wave from tena through target object to receiving antenna
Delayed phase components of the I-phase signal and Q-phase signal due to separation
Using the fact that the amount of change in
While detecting the amount of change of each delay phase component,
The distance to the object is detected based on both detection values.
Therefore, the invention described in [Claim 1] and [Claim 2]
Measurement accuracy can be further improved. The invention described in [Claim 4] is based on [Claim 4
[1] A radio ranging according to any one of [3] to [3].
In the scheme, the frequency of the FM signal on the transmitting side and the F
The frequency component of the difference from the frequency of the M signal is extracted, and the difference
From the signal containing the frequency component and the delayed phase component,
Based on the signal from which the wave number component has been subtracted, the distance to the target
Since the frequency of the FM signal on the transmitting side is
The error component due to the difference Δf from the frequency of the FM signal on the receiving side
Can be removed, and if this Δf occurs
However, it is necessary to remove the effect to ensure good detection accuracy.
Can be. The invention described in [Claim 5] is based on [Claim 5]
Radio range finding according to any one of [1] to [4].
In the method, the amount of change of the delay phase component or the I-phase signal and Q
The rotation speed of the composite vector based on the phase signal
Detection method using the
It can be configured at low cost. The invention described in [Claim 6] is based on [Claim 6
Radio range finding according to any one of [1] to [4].
In the method, the amount of change of the delay phase component or the I-phase signal and Q
The rotation speed of the composite vector based on the phase signal is
Analysis, so that the detection can be performed quickly.
I can. In the invention described in claim 7, the object is
In addition to detecting the angle of arrival of the emitted radio waves, [Claims
Radio range finding according to any one of [1] to [6].
The distance to the object is detected by the method, and these angles and
Now locates objects based on distance and detected values
Therefore, the position of the object can be
The orientation can also be determined. This is a highway tollgate
This is a particularly remarkable effect when the vehicle is specified in.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の実施の形態を示すブロック線図
である。 【図2】本発明の第2の実施の形態を示すブロック線図
である。 【図3】本発明の第3の実施の形態を示すブロック線図
である。 【図4】従来技術に係るFM−CW方式による電波測距
方式を示すブロック線図である。 【図5】図4の各部の信号波形を示す波形図である。 【符号の説明】 1 鋸波発生器 2 搬送信号発生器 3 送信アンテナ 5 車両 5a アンテナ 7 受信アンテナ 8、12 ミキサ 9、14、15 ローパスフィルタ 16 位相回転速度検出部 20、21 受信アンテナ 25 位相差計 26 角度検出部 27 位置標定部
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing a radio ranging method based on the FM-CW method according to the related art. FIG. 5 is a waveform chart showing signal waveforms at various parts in FIG. 4; [Description of Signs] 1 sawtooth generator 2 carrier signal generator 3 transmitting antenna 5 vehicle 5a antenna 7 receiving antennas 8, 12 mixers 9, 14, 15 low-pass filter 16 phase rotation speed detectors 20, 21 receiving antenna 25 phase difference 26 angle detector 27 position locator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H180 AA01 CC12 LL01 LL04 5J070 AB18 AB24 AC02 AC11 AD02 AD06 AE01 AF01 AF03 AH23 AH34 AH39 AH50 AJ10 AK02 AK22 BC37 BF02 BF04    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    F term (reference) 5H180 AA01 CC12 LL01 LL04                 5J070 AB18 AB24 AC02 AC11 AD02                       AD06 AE01 AF01 AF03 AH23                       AH34 AH39 AH50 AJ10 AK02                       AK22 BC37 BF02 BF04

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 周波数が時間的に変化するFM信号を送
信アンテナから電波として対象物に向けて発射し、対象
物で反射された電波を受信アンテナで受信して処理する
ことにより対象物迄の距離を検出する電波測距方式にお
いて、 受信電波に基づく信号に、送信側から発射するFM信号
を掛け算し、さらにこの結果得られる信号の低周波数成
分をフィルターで選択し、送信アンテナから対象物を経
て受信アンテナに至る電波の伝搬距離に起因する遅延位
相成分を含む信号を得、この信号における遅延位相成分
の変化量に基づき上記距離を検出するようにしたことを
特徴とする電波測距方式。 【請求項2】 周波数が時間的に変化するFM信号を送
信アンテナから電波として対象物に向けて発射し、対象
物で反射された電波を受信アンテナで受信して処理する
ことにより対象物迄の距離を検出する電波測距方式にお
いて、 受信電波に基づく信号に、送信側から発射するFM信号
を掛け算し、さらにこの結果得られる信号の低周波数成
分をフィルターで選択してI相信号を得る第1の信号処
理系統と、上記受信電波に基づく信号を移相器で90°
移相した信号に、送信側から発射するFM信号を掛け算
し、さらにこの結果得られる信号の低周波数成分をフィ
ルターで選択してQ相信号を得る第2の信号処理系統と
を有し、送信アンテナから対象物を経て受信アンテナに
至る電波の伝搬距離に起因する上記I相信号及びQ相信
号の遅延位相成分の変化量が上記伝搬距離に比例するこ
とを利用してI相信号とQ相信号とに基づく合成ベクト
ルの回転速度に基づき対象物迄の距離を検出するように
したことを特徴とする電波測距方式。 【請求項3】 周波数が時間的に変化するFM信号を送
信アンテナから電波として対象物に向けて発射し、対象
物で反射された電波を受信アンテナで受信して処理する
ことにより対象物迄の距離を検出する電波測距方式にお
いて、 受信電波に基づく信号に、送信側から発射するFM信号
を掛け算し、さらにこの結果得られる信号の低周波数成
分をフィルターで選択してI相信号を得る第1の信号処
理系統と、上記受信電波に基づく信号を移相器で90°
移相した信号に、送信側から発射するFM信号を掛け算
し、さらにこの結果得られる信号の低周波数成分をフィ
ルターで選択してQ相信号を得る第2の信号処理系統と
を有し、送信アンテナから対象物を経て受信アンテナに
至る電波の伝搬距離に起因する上記I相信号及びQ相信
号の遅延位相成分の変化量が上記伝搬距離に比例するこ
とを利用して上記各遅延位相成分の変化量をそれぞれ検
出するとともに、両検出値に基づいて対象物迄の距離を
検出するようにしたことを特徴とする電波測距方式。 【請求項4】 〔請求項1〕乃至〔請求項3〕の何れか
1つに記載する電波測距方式において、 送信側のFM信号の周波数と受信側のFM信号の周波数
との差の周波数成分を抽出し、この差の周波数成分と遅
延位相成分とを含む信号から上記差の周波数成分を差し
引いた信号に基づいて対象物迄の距離を検出するように
したことを特徴とする電波測距方式。 【請求項5】 〔請求項1〕乃至〔請求項4〕の何れか
1つに記載する電波測距方式において、 遅延位相成分の変化量又はI相信号とQ相信号とに基づ
く合成ベクトルの回転速度は、ゼロクロス方式により検
出するようにしたことを特徴とする電波測距方式。 【請求項6】 〔請求項1〕乃至〔請求項4〕の何れか
1つに記載する電波測距方式において、 遅延位相成分の変化量又はI相信号とQ相信号とに基づ
くベクトルの回転速度は、周波数分析により検出するよ
うにしたことを特徴とする電波測距方式。 【請求項7】 対象物が発射する電波の到来角度を検出
するとともに、〔請求項1〕乃至〔請求項6〕の何れか
1つに記載する電波測距方式により上記対象物迄の距離
を検出し、これら角度と距離との検出値に基づき対象物
の位置を標定するようにしたことを特徴とする位置標定
方式。
Claims 1. An FM signal whose frequency changes with time is emitted from a transmitting antenna to a target as a radio wave, and the radio wave reflected by the target is received and processed by a receiving antenna. In the radio ranging method that detects the distance to the object by this, the signal based on the received radio wave is multiplied by the FM signal emitted from the transmitting side, and the low frequency component of the resulting signal is selected by a filter, A signal including a delay phase component caused by a propagation distance of a radio wave from a transmission antenna to a reception antenna via an object is obtained, and the distance is detected based on a change amount of the delay phase component in the signal. Radio ranging. 2. An FM signal whose frequency changes with time is emitted from a transmitting antenna to a target as a radio wave, and a radio wave reflected by the target is received and processed by a receiving antenna to process the signal up to the target. In a radio ranging method for detecting a distance, a signal based on a received radio wave is multiplied by an FM signal emitted from a transmitting side, and a low-frequency component of the resulting signal is selected by a filter to obtain an I-phase signal. 1 signal processing system, and a signal based on the received radio wave
A second signal processing system for multiplying the phase-shifted signal by an FM signal emitted from the transmission side and further selecting a low-frequency component of the resulting signal with a filter to obtain a Q-phase signal; Using the fact that the amount of change in the delay phase component of the I-phase signal and the Q-phase signal caused by the propagation distance of the radio wave from the antenna to the receiving antenna via the object is proportional to the propagation distance, the I-phase signal and the Q-phase signal are used. A radio ranging method wherein a distance to an object is detected based on a rotation speed of a combined vector based on a signal. 3. An FM signal whose frequency changes with time is emitted from a transmitting antenna to an object as a radio wave, and a radio wave reflected by the object is received by a receiving antenna and processed, thereby processing the signal to the object. In a radio ranging method for detecting a distance, a signal based on a received radio wave is multiplied by an FM signal emitted from a transmitting side, and a low-frequency component of the resulting signal is selected by a filter to obtain an I-phase signal. 1 signal processing system, and a signal based on the received radio wave
A second signal processing system for multiplying the phase-shifted signal by an FM signal emitted from the transmission side and further selecting a low-frequency component of the resulting signal with a filter to obtain a Q-phase signal; Using the fact that the amount of change in the delay phase components of the I-phase signal and the Q-phase signal due to the propagation distance of the radio wave from the antenna to the receiving antenna via the object is proportional to the propagation distance, A radio ranging method wherein a change amount is detected, and a distance to an object is detected based on both detected values. 4. A radio ranging system according to any one of claims 1 to 3, wherein a frequency of a difference between a frequency of the FM signal on the transmitting side and a frequency of the FM signal on the receiving side. A radio frequency ranging device for extracting a component, and detecting a distance to an object based on a signal obtained by subtracting the frequency component of the difference from a signal including the frequency component of the difference and the delayed phase component. method. 5. A radio ranging system according to any one of claims 1 to 4, wherein a change amount of a delay phase component or a composite vector based on an I-phase signal and a Q-phase signal is calculated. A radio ranging method wherein the rotation speed is detected by a zero crossing method. 6. A radio ranging system according to any one of claims 1 to 4, wherein a rotation amount of a vector based on a change amount of a delay phase component or an I-phase signal and a Q-phase signal. The speed is detected by frequency analysis. 7. An arrival angle of a radio wave emitted from an object is detected, and a distance to the object is measured by a radio ranging method according to any one of [1] to [6]. A position locating method characterized by detecting and locating the position of an object based on the detected values of these angles and distances.
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