JP2001183448A - 測距装置 - Google Patents

測距装置

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JP2001183448A
JP2001183448A JP36638899A JP36638899A JP2001183448A JP 2001183448 A JP2001183448 A JP 2001183448A JP 36638899 A JP36638899 A JP 36638899A JP 36638899 A JP36638899 A JP 36638899A JP 2001183448 A JP2001183448 A JP 2001183448A
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Yoshio Yoda
由雄 依田
Toshiharu Kato
俊治 加藤
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Miyota KK
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Miyota KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペクトル拡散方式の測距装置において、測
定分解能を保ったまま測定可能距離を延ばす。 【解決手段】 送信側では、搬送波を低チップレートの
PN符号により拡散した後、さらに高チップレートのP
N符号で拡散する。高チップレートのPN符号の周期
は、低チップレートのPN符号の1チップ長と同じにす
る。受信側では、高チップレートのPN符号による拡散
信号の同期処理と逆拡散を、エラステック型SAWコン
ボルバにより行い、低チップレートのPN符号による拡
散信号の同期処理と逆拡散を、スライディング相関器等
の相関器を用いて行う。逆拡散された信号から、送信信
号に対する受信信号の遅延時間を求め、反射物体までの
距離を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高度道路交通シス
テム等で用いられる測距装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両の安全運転支援や自動走行あるいは
有料道路の自動料金収受等を行う高度道路交通システム
(ITS)が将来の交通システムとして研究されてい
る。
【0003】このITSでは安全な車間距離を保持する
ためや障害物を検知するためのいわゆるミリ波センサが
用いられる。また、道路と車両の間、および車両と車両
の間の通信を行うための通信機器も用いられる。
【0004】ミリ波センサとしては、パルス、FMC
W、2周波CWおよびスペクトル拡散(SS)方式のレ
ーダがある。中でも、SS方式は、耐干渉性および耐妨
害性に優れており、電力スペクトル密度が低いため信号
の秘匿性が高く、他への電波妨害が少ないという特徴を
有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
SS方式のレーダ(測距装置)は、距離分解能、測距可
能距離、同期捕捉時間等にトレードオフがあり、これが
実用化の壁となっている。例えば、距離分解能は連続波
(CW、以下「搬送波」という)を拡散するためのPN
符号(擬似雑音信号)の1チップ長(クロック周期)に
比例し、距離分解能を50cm以下にするためには1チ
ップ長を3.33nsec以下(1チップレートを30
0MHz以上)にする必要がある。また、測距可能距離
および同期捕捉時間はPN符号の1繰り返し周期(1エ
ポック長)に比例し、測距可能距離を100mとすると
1エポック長を200チップ長以上にする必要がある。
さらに、SS方式においては、SAWコンボルバが同期
捕捉時間の比較的短い素子として知られているが、この
SAWコンボルバにもチップ長およびエポック長から来
る限界がある。
【0006】本発明は、スペクトル拡散方式の測距装置
において、測定分解能を保ったまま測定可能距離を延ば
すことを第1の目的とする。また、簡略な構成を付加す
るだけでCDM方式の多チャンネル通信を可能にするこ
とを第2の目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】上記第1の目
的を達成するため本発明の測距装置は、送信側では、搬
送波を低チップレートのPN符号により拡散した後、さ
らに高チップレートのPN符号で拡散する。高チップレ
ートのPN符号の1繰り返し周期は、低チップレートの
PN符号の1チップ長と同じにする。受信側では、高チ
ップレートのPN符号による拡散信号の同期処理と逆拡
散を、エラステック型SAWコンボルバにより行い、低
レートのPN符号による拡散信号の同期処理と逆拡散
を、スライディング相関器等の相関器を用いて行う。逆
拡散された信号から、送信信号に対する受信信号の遅延
時間を求め、反射物体までの距離を計算する。PN符号
としては、低チップレートおよび高チップレートのPN
符号の少なくとも一方に、直交ゴールド符号もしくはウ
ォルシュ符号のような直交符号、またはM系列符号を用
いることが好ましい。直交符号またはM系列符号を用い
ることにより干渉などがより少なくなりS/N比が改善
される。
【0008】さらに、上記のさらなる目的を達成するた
め、高チップレートおよび低チップレートのPN符号を
チャネル識別符号とし、低チップレートのPN符号の1
チップ長を1ビットとして、送信信号をデータ変調し送
信する。受信側では、送信側と同様の高チップレートお
よび低チップレートのPN符号を用い、それぞれ、エラ
ステックSAWコンボルバおよびスライディング相関器
等によって逆拡散することにより出力データを得る。こ
れにより、CDM方式の多チャンネル通信が可能にな
る。
【0009】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は、本発明の一実施例に係る測距装置のブロッ
ク図である。同図の測距装置は、送信部10と受信部3
0を具備する。送信部10は、発振器11、変調器1
2、第1のPN符号発生回路13、第1のミキサー1
4、第2のPN符号発生回路15、第2のミキサー1
6、周波数変換回路17、増幅回路18、および送信ア
ンテナ19を具備する。
【0010】受信部30は、受信アンテナ31、増幅回
路32、周波数変換回路33、基準時間信号発生回路4
5、SAWコンボルバを用いた第1および第4の逆拡散
回路34、37、スライディング相関器を用いた第2お
よび第3の逆拡散回路35、39、距離計算回路36、
第4および第3のPN符号発生回路38、40、第1お
よび第2の参照信号発生回路51、52ならびにベース
バンド処理回路41を具備する。
【0011】送信部10において、発振器11は、1G
Hzの連続波(CW)である搬送波を発生して変調器1
2の一方の入力端子に入力する。変調器12の他方の入
力端子には送信すべきデータ(入力データ)が入力さ
れ、搬送波は入力データにより変調される。変調器12
としては、ASK変調器、FSK変調器、またはPSK
変調器等を用いることができる。入力データは、例え
ば、シリアルの256kbpsのデジタルデータであ
る。
【0012】第1のPN符号発生回路13は、254n
secのクロックで駆動される4ステージのシフトレジ
スタを備え、チップ長254nsec、チップ数15チ
ップ(エポック長3810nsec)のPN符号(PN
1)を発生する。第2のPN符号発生回路15は、2n
secのクロックで駆動される7ステージのシフトレジ
スタを備え、1チップ長2nsec、チップ数127チ
ップ(エポック長254nsec)のPN符号(PN2
a)、およびPN2aとイメージ関係にあるPN符号
(PN2b)を発生する。第1のミキサー14は、変調
器12から出力された1次変調波をPN符号PN1で拡
散し、第2のミキサー16は、第1のミキサー14から
出力された1次拡散信号をさらにPN符号PN2aで拡
散する。周波数変換回路17は、第2のミキサー16か
ら出力された中心周波数1GHzの2次拡散信号の中心
周波数を76GHz帯の所定の周波数f0に変換する。
この中心周波数をf0に変換された2次拡散信号は、増
幅回路18で増幅され、送信アンテナ19から対象物
(例えば自動車の前方)へ向けて送信される。
【0013】受信部30においては、受信アンテナ31
で76GHz帯の電波を受信し、増幅回路32で増幅し
た後、周波数変換回路33において受信対象信号の中心
周波数が1GHzになるように周波数変換する。第1の
参照信号発生回路51は第2のPN符号発生器15から
出力される信号PN2bと発振器11から出力される1
GHzの搬送波をミキシングした信号(参照信号)を発
生する。第1の逆拡散回路34のSAWコンボルバには
一方の入力端子に参照信号発生回路51の出力する参照
信号が入力されており、他方の入力端子には周波数変換
回路33の出力が入力されている。このため、SAWコ
ンボルバは、前記他方の入力端子に1GHzの搬送波と
PN符号PN2aとで変調された信号、すなわち前記送
信部10から送信され対象物で反射された信号が、受信
アンテナ31、増幅回路32および周波数変換回路33
を介して入力されると、コンボリューション出力(逆拡
散出力)を発生する。第1の逆拡散回路34はこのコン
ボリューション出力をパルス整形した後、出力する。第
2の逆拡散回路35は、第1の逆拡散回路34の出力と
PN符号PN1とのスライディング相関を採る。相関出
力が得られれば第1の逆拡散回路34の出力とPN符号
PN1との位相差が送信アンテナ19と測距対象物との
距離に比例する。距離計算回路36は前記位相差に基づ
いて測距対象物までの距離を算出する。なお、基準時間
信号発生回路45は、初期化時にミキサー16からの信
号を逆拡散回路34のSAWコンボルバに入力するもの
で、距離計算回路36は、この時算出される時間を参照
して算出距離をリセット(較正)する。
【0014】受信部30において、第4の逆拡散回路3
7のSAWコンボルバには一方の入力端子に通信相手局
の拡散PN符号(高チップレート側)と搬送波に対応す
る信号PN4が入力されている。但し、搬送波に対応す
る信号の周波数は前記周波数変換する際の変換量に応じ
て適宜補正してある。第4のPN符号発生回路38はこ
のような信号PN4を発生するためのものである。第4
の逆拡散回路37のSAWコンボルバは、また、他方の
入力端子に周波数変換回路33の出力が入力されてい
る。このため、このSAWコンボルバは、周波数変換回
路33から前記他方の入力端子に通信相手局の高チップ
レート側PN符号と搬送波とで変調された信号が入力さ
れると、コンボリューション出力(逆拡散出力)を発生
する。第4の逆拡散回路37はこのコンボリューション
出力をパルス整形した後、出力する。第3のPN符号発
生回路40は通信相手局の低チップレート側拡散PN符
号と同じPN符号PN3を発生する。第3の逆拡散回路
39は、第4の逆拡散回路37の出力とPN符号PN3
とのスライディング相関を採る。この相関出力はベース
バンド処理回路41に入力され、ここで通信相手局から
送信されたデータが復調される。
【0015】この測距装置によれば、短いほうの1チッ
プ長が2nsecであるため、測距分解能は30cm、
長い方のエポック長が3810nsecであるため、測
距可能距離は雨や霧や煙などの影響がなければ570m
である。にもかかわらず、初期の最大捕捉時間は、第1
の逆拡散回路34における捕捉時間がPN符号PN2a
の数エポック長以下、第2の逆拡散回路35における捕
捉時間がPN符号PN1の15エポック長以下であるた
め、約4μsecと極めて短い。捕捉後は4μsec以
下のほぼリアルタイムで測距することができる。
【0016】なお、同等の測距分解能および測距可能距
離を逆拡散にスライディング相関器のみを用いて実現し
ようとすれば、最大捕捉時間はPN符号PN1の190
5(=15×127)エポック長の約7260μsec
となる。また、SAWコンボルバで1905チップを同
期捕捉するにはSAWコンボルバの物理的大きさが大き
くなり、製造あるいは使用する上で大変不利になる。
【0017】また、測距装置における送信部の大部分お
よび受信部の一部を共用して通信機を構成しているた
め、従来のFM−CW測距装置を用いる場合のように測
距装置とCDM方式の通信装置を別個に備える場合と比
べ、CDM方式の通信装置を簡略に組み合わせることが
できる。また、チップ数が多いため、他チャンネル通信
ができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の測距装置
によれば、スペクトル拡散方式の測距装置において、測
定分解能を保ったまま測定可能距離を延ばすことができ
る。また、簡略な構成を付加するだけでCDM方式の多
チャンネル通信が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る測距装置のブロック
構成図である。
【符号の説明】
10:送信部、11:発振器、12:変調器、13,1
5,38,40:PN符号発生回路、14,16:ミキ
サー、17,33:周波数変換回路、18,32:増幅
回路、19:送信アンテナ、30:受信部、31:受信
アンテナ、34,37:SAWコンボルバを用いた逆拡
散回路、35,38:スライディング相関器を用いた逆
拡散回路、36:距離計算回路、41:ベースバンド処
理回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 搬送波を第1のPN符号により拡散変調
    し、さらに1繰り返し周期が前記第1のPN符号の1チ
    ップ長に等しい第2のPN符号により拡散変調して送信
    する送信手段と、 受信信号に対し前記第2のPN符号による拡散信号の同
    期処理と逆拡散をエラステック型SAWコンボルバによ
    り行い、前記第1のPN符号による拡散信号の同期処理
    と逆拡散を相関器により行う受信手段と、 該受信手段で逆拡散され出力される信号から、送信信号
    に対する受信信号の遅延時間を求め、反射物体までの距
    離を計算する演算手段とを具備することを特徴とする測
    距装置。
  2. 【請求項2】 送信データを入力され該送信データを前
    記搬送波により変調する変調手段と、前記搬送波、第1
    のPN符号および第2のPN符号に対し少なくとも1つ
    が弁別可能な第2の搬送波、第3のPN符号および第4
    のPN符号で少なくとも3重に変調された第2の受信信
    号に対し、第4のPN符号による拡散信号の同期処理と
    逆拡散を第2のエラステック型SAWコンボルバにより
    行い、第3のPN符号による拡散信号の同期処理と逆拡
    散を第2の相関器により行い、さらにこの第2相関器の
    出力をベースバンド復調する第2の受信手段とをさらに
    具備する請求項1記載の測距装置。
  3. 【請求項3】 前記第1および第2のSAWコンボルバ
    より前段の受信アンテナおよび回路を第1の受信手段と
    第2の受信手段とで共用したことを特徴とする請求項2
    記載の測距装置。
  4. 【請求項4】 前記第1および第2のPN符号は、少な
    くとも一方が、直交符号またはM系列符号である請求項
    1〜3のいずれかに記載の測距装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003287567A (ja) * 2002-03-27 2003-10-10 Miyota Kk スペクトル拡散測距通信装置

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