JP2001281330A - スペクトル拡散通信測距装置 - Google Patents
スペクトル拡散通信測距装置Info
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- JP2001281330A JP2001281330A JP2000093611A JP2000093611A JP2001281330A JP 2001281330 A JP2001281330 A JP 2001281330A JP 2000093611 A JP2000093611 A JP 2000093611A JP 2000093611 A JP2000093611 A JP 2000093611A JP 2001281330 A JP2001281330 A JP 2001281330A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 マルチパス環境下で測距精度を向上させたス
ペクトル拡散通信測距装置を提供する。 【解決手段】 スペクトル拡散通信を用いた測距装置に
おいて、検出した相関波形のピーク時刻から理想相関波
形のピーク時刻を推定してＳ５、この推定値に基づいて
距離を算出するＳ６ものである。さらに、検出した相関
波形の変極点の時刻と、この相関波形の変極点と理想相
関波形の変極点とのずれとから理想相関波形の変極点時
刻を推定し、この時刻から理想相関波形のピーク時刻を
推定し、この推定値に基づいて距離を算出するものであ
る。
ペクトル拡散通信測距装置を提供する。 【解決手段】 スペクトル拡散通信を用いた測距装置に
おいて、検出した相関波形のピーク時刻から理想相関波
形のピーク時刻を推定してＳ５、この推定値に基づいて
距離を算出するＳ６ものである。さらに、検出した相関
波形の変極点の時刻と、この相関波形の変極点と理想相
関波形の変極点とのずれとから理想相関波形の変極点時
刻を推定し、この時刻から理想相関波形のピーク時刻を
推定し、この推定値に基づいて距離を算出するものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトル拡散通
信（以下、単にＳＳ通信という。）を用いた測距装置に
関する。
信（以下、単にＳＳ通信という。）を用いた測距装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＳ通信を用いた測距装置は、小さいパ
ワーで測距が可能であり、しかも耐干渉性が強いという
利点があるため広く利用されている（例えば、電子情報
通信学会総合大会１９９６年Ｂ−１７１「６０ＧＨｚ帯
ＳＳ方式自動車レーダの基本性能の評価」橋本他）。こ
のＳＳ方式による代表例としてＧＰＳがあげられる。こ
れら広範囲の測距・測位装置がカバーできないようなビ
ルの谷間や屋内においては、測距側と被測距側の２者間
の測距装置が開発されており、先々にはネットワーク化
といった方向に進んでいく。
ワーで測距が可能であり、しかも耐干渉性が強いという
利点があるため広く利用されている（例えば、電子情報
通信学会総合大会１９９６年Ｂ−１７１「６０ＧＨｚ帯
ＳＳ方式自動車レーダの基本性能の評価」橋本他）。こ
のＳＳ方式による代表例としてＧＰＳがあげられる。こ
れら広範囲の測距・測位装置がカバーできないようなビ
ルの谷間や屋内においては、測距側と被測距側の２者間
の測距装置が開発されており、先々にはネットワーク化
といった方向に進んでいく。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電波を大気中に放出す
る場合、電波法により帯域を制限される。帯域が無制限
の場合、相関処理をおこなった後の波形は三角波となっ
て、ピークが鋭角になるが、帯域を制限された場合、戻
ってきた波形を相関処理すると、ピーク付近がなまった
ものとなる。また、距離の精度に悪影響を及ぼす建物等
の障害物による反射波（以下、マルチパスという。）が
加わる環境下では、図４に示すように、相関処理後の三
角波が大きく変形し、本来あるべきピーク時点を大幅に
誤り、測距精度が低減するという問題がある。すなわ
ち、マルチパス環境下での相関処理後の波形２は、理想
状態（マルチパスもノイズもない理想的な状態）での相
関処理後の波形１と大きく異なってしまう。
る場合、電波法により帯域を制限される。帯域が無制限
の場合、相関処理をおこなった後の波形は三角波となっ
て、ピークが鋭角になるが、帯域を制限された場合、戻
ってきた波形を相関処理すると、ピーク付近がなまった
ものとなる。また、距離の精度に悪影響を及ぼす建物等
の障害物による反射波（以下、マルチパスという。）が
加わる環境下では、図４に示すように、相関処理後の三
角波が大きく変形し、本来あるべきピーク時点を大幅に
誤り、測距精度が低減するという問題がある。すなわ
ち、マルチパス環境下での相関処理後の波形２は、理想
状態（マルチパスもノイズもない理想的な状態）での相
関処理後の波形１と大きく異なってしまう。
【０００４】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、マルチパス環境下で測距精
度を向上させたスペクトル拡散通信測距装置を提供する
ことにある。
技術が有する課題を解消し、マルチパス環境下で測距精
度を向上させたスペクトル拡散通信測距装置を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
スペクトル拡散通信を用いた測距装置において、検出し
た相関波形のピーク時刻から理想相関波形のピーク時刻
を推定して、この推定値に基づいて距離を算出する信号
処理部を有したことを特徴とする。
スペクトル拡散通信を用いた測距装置において、検出し
た相関波形のピーク時刻から理想相関波形のピーク時刻
を推定して、この推定値に基づいて距離を算出する信号
処理部を有したことを特徴とする。
【０００６】請求項２記載の発明は、スペクトル拡散通
信を用いた測距装置において、検出した相関波形の変極
点の時刻と、この相関波形の変極点と理想相関波形の変
極点とのずれとから理想相関波形の変極点時刻を推定
し、この時刻から理想相関波形のピーク時刻を推定し、
この推定値に基づいて距離を算出する信号処理部を有し
たことを特徴とする。
信を用いた測距装置において、検出した相関波形の変極
点の時刻と、この相関波形の変極点と理想相関波形の変
極点とのずれとから理想相関波形の変極点時刻を推定
し、この時刻から理想相関波形のピーク時刻を推定し、
この推定値に基づいて距離を算出する信号処理部を有し
たことを特徴とする。
【０００７】請求項３記載の発明は、測距側と被測距側
とからなり、測距側からスペクトル拡散信号を被測距側
に送信し、この測距側では被測距側から送り返されたス
ペクトル拡散信号を受信し、相関部にて相関処理を行
い、信号処理部にてピーク時刻を検出し、送信時点に対
する受信時点の遅延時間から距離を算出するスペクトル
拡散通信測距装置において、上記信号処理部が、検出し
た相関波形の変極点の時刻と、この相関波形の変極点と
理想相関波形の変極点とのずれとから理想相関波形の変
極点時刻を推定し、この時刻から理想相関波形のピーク
時刻を推定する機能を有したことを特徴とする。
とからなり、測距側からスペクトル拡散信号を被測距側
に送信し、この測距側では被測距側から送り返されたス
ペクトル拡散信号を受信し、相関部にて相関処理を行
い、信号処理部にてピーク時刻を検出し、送信時点に対
する受信時点の遅延時間から距離を算出するスペクトル
拡散通信測距装置において、上記信号処理部が、検出し
た相関波形の変極点の時刻と、この相関波形の変極点と
理想相関波形の変極点とのずれとから理想相関波形の変
極点時刻を推定し、この時刻から理想相関波形のピーク
時刻を推定する機能を有したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明による一実施形態を
添付した図面を参照して説明する。
添付した図面を参照して説明する。
【０００９】図１は、ＳＳ信号を用いた測距装置のブロ
ック図である。このＳＳ信号を用いた測距装置は、測距
側１と被測距側２とからなる。測距側１の送信部３か
ら、ＳＳ信号をある周波数帯を用いて被測距側２に送信
し、この被測距側２の測距対象物４は何もしないか、あ
るいは何らかの処理をほどこすかして、測距側１にＳＳ
信号を送り返す。この測距側１ではその送り返されたＳ
Ｓ信号を受信し、相関部５にて相関処理を行い、信号処
理部６にてピーク時刻を検出し、送信時点に対する受信
時点の遅延時間から距離を算出して出力する。
ック図である。このＳＳ信号を用いた測距装置は、測距
側１と被測距側２とからなる。測距側１の送信部３か
ら、ＳＳ信号をある周波数帯を用いて被測距側２に送信
し、この被測距側２の測距対象物４は何もしないか、あ
るいは何らかの処理をほどこすかして、測距側１にＳＳ
信号を送り返す。この測距側１ではその送り返されたＳ
Ｓ信号を受信し、相関部５にて相関処理を行い、信号処
理部６にてピーク時刻を検出し、送信時点に対する受信
時点の遅延時間から距離を算出して出力する。
【００１０】上記構成では、マルチパスの影響を受けた
波形が、相関処理後、理想状態におけるピークからずれ
るという問題がある。
波形が、相関処理後、理想状態におけるピークからずれ
るという問題がある。
【００１１】本実施形態では、このずれているピークか
ら理想相関波形のピークを推定することによってこの問
題を解決する。
ら理想相関波形のピークを推定することによってこの問
題を解決する。
【００１２】この理想状態の波形は既知であるので、ピ
ークとピーク前方の変極点との時間差はあらかじめ分っ
ている。
ークとピーク前方の変極点との時間差はあらかじめ分っ
ている。
【００１３】従って、マルチパスの影響を受けた波形か
ら、理想相関波形の変極点の時刻を求めれば、ピークず
れの問題が解決される。
ら、理想相関波形の変極点の時刻を求めれば、ピークず
れの問題が解決される。
【００１４】図２は、理想状態での相関処理後の理想相
関波形Ｆ（ｔ）を示す。ここで、Ｄは変極点とピーク間
の時間を示す。波形Ｆ（ｔ）はあらかじめ既知であるた
め、立ち上がりから変極点までの時間Ｌは既知である。
波形Ｆ（ｔ）のレベルは線形性が成り立つという仮定の
下に任意とする。
関波形Ｆ（ｔ）を示す。ここで、Ｄは変極点とピーク間
の時間を示す。波形Ｆ（ｔ）はあらかじめ既知であるた
め、立ち上がりから変極点までの時間Ｌは既知である。
波形Ｆ（ｔ）のレベルは線形性が成り立つという仮定の
下に任意とする。
【００１５】この波形Ｆ（ｔ）の立ち上がりの時間が時
刻ｔｓとすれば、波形Ｆ（ｔ）の変極点の時刻は、ｔｓ
＋Ｌである。
刻ｔｓとすれば、波形Ｆ（ｔ）の変極点の時刻は、ｔｓ
＋Ｌである。
【００１６】マルチパスの影響を受けた相関波形をＧ
（ｔ）とすれば、この検出した相関波形Ｇ（ｔ）の変極
点は、理想状態よりずれており、そのずれをΔＴとする
と、波形Ｇ（ｔ）の変極点の時刻は、ｔｓ＋Ｌ＋ΔＴで
ある。
（ｔ）とすれば、この検出した相関波形Ｇ（ｔ）の変極
点は、理想状態よりずれており、そのずれをΔＴとする
と、波形Ｇ（ｔ）の変極点の時刻は、ｔｓ＋Ｌ＋ΔＴで
ある。
【００１７】従って、波形Ｇ（ｔ）の変極点の時刻を求
め、ずれΔＴを求めれば、変極点時刻からずれΔＴを減
算することによって、理想相関波形Ｆ（ｔ）の変極点時
刻を求めることができ、上記問題が解決される。この変
極点時刻は２回微分で求められ、ΔＴは、以下のように
求められる。
め、ずれΔＴを求めれば、変極点時刻からずれΔＴを減
算することによって、理想相関波形Ｆ（ｔ）の変極点時
刻を求めることができ、上記問題が解決される。この変
極点時刻は２回微分で求められ、ΔＴは、以下のように
求められる。
【００１８】各々の変極点の時間における関数の差をＡ
とすると、（１）式が成り立つ。
とすると、（１）式が成り立つ。
【００１９】
【数１】
【００２０】Ｆ（ｔ）、Ｇ（ｔ）の各々の微分をＦ’
（ｔ）、Ｇ’（ｔ）とおくと
（ｔ）、Ｇ’（ｔ）とおくと
【００２１】
【数２】
【００２２】ここで、ｔｓはＦ（ｔ）の立ち上がりなの
で、 Ｆ（ｔｓ）＝０ …（３） Ｇ（ｔｓ）は何らかの値を持つが、全体に対して非常に
小さい値であり、また０に近いため、 Ｇ（ｔｓ）＝０ …（４） と近似すると、
で、 Ｆ（ｔｓ）＝０ …（３） Ｇ（ｔｓ）は何らかの値を持つが、全体に対して非常に
小さい値であり、また０に近いため、 Ｇ（ｔｓ）＝０ …（４） と近似すると、
【００２３】
【数３】
【００２４】積分は各々の範囲での被積分関数Ｆ’
（ｔ）、Ｇ’（ｔ）の面積を求めている。変極点は、
Ｆ’（ｔ）、Ｇ’（ｔ）において頂点、Ｆ’（ｔｓ）、
Ｇ’（ｔｓ）は何らかの値を持つが、全体に対して非常
に小さい値であるため、 Ｆ’（ｔｓ）＝０ …（６） Ｇ’（ｔｓ）＝０ …（７） と近似し面積を三角形近似すると
（ｔ）、Ｇ’（ｔ）の面積を求めている。変極点は、
Ｆ’（ｔ）、Ｇ’（ｔ）において頂点、Ｆ’（ｔｓ）、
Ｇ’（ｔｓ）は何らかの値を持つが、全体に対して非常
に小さい値であるため、 Ｆ’（ｔｓ）＝０ …（６） Ｇ’（ｔｓ）＝０ …（７） と近似し面積を三角形近似すると
【００２５】
【数４】
【００２６】△Ｔについて解くと
【００２７】
【数５】
【００２８】三角形近似より、
【００２９】
【数６】
【００３０】が成り立ち、（１）（１０）式より、
【００３１】
【数７】
【００３２】（１１）式より、Ｆ（ｔ）のレベルとは無
関係にΔＴが求まり、この式より理想状態における変極
点時刻を推定できる。
関係にΔＴが求まり、この式より理想状態における変極
点時刻を推定できる。
【００３３】これらの処理は、図１に示す信号処理部６
でおこなわれ、これによって上記ピークずれの問題が解
決される。
でおこなわれ、これによって上記ピークずれの問題が解
決される。
【００３４】図３は、信号処理部６における処理を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【００３５】まず、波形Ｇ（ｔ）の変極点時刻ｔｓ＋Ｌ
＋ΔＴが検出され（Ｓ１）、これに基づいて、Ｇ（ｔｓ
＋Ｌ＋ΔＴ）、Ｇ’（ｔｓ＋Ｌ＋ΔＴ）が算出される
（Ｓ２）。そして、上記した（１１）式が演算され（Ｓ
３）、これから理想状態における推定変極点時刻、すな
わち（ｔｓ＋Ｌ＋ΔＴ）−ΔＴが算出される（Ｓ４）。
そして、ピーク推定時刻、Ｄ＋（ｔｓ＋Ｌ）が算出され
（Ｓ５）、ピーク推定時刻から距離が算出される（Ｓ
６）。
＋ΔＴが検出され（Ｓ１）、これに基づいて、Ｇ（ｔｓ
＋Ｌ＋ΔＴ）、Ｇ’（ｔｓ＋Ｌ＋ΔＴ）が算出される
（Ｓ２）。そして、上記した（１１）式が演算され（Ｓ
３）、これから理想状態における推定変極点時刻、すな
わち（ｔｓ＋Ｌ＋ΔＴ）−ΔＴが算出される（Ｓ４）。
そして、ピーク推定時刻、Ｄ＋（ｔｓ＋Ｌ）が算出され
（Ｓ５）、ピーク推定時刻から距離が算出される（Ｓ
６）。
【００３６】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。
【００３７】このアルゴリズムは、相関処理後のアルゴ
リズムであるため、相関波形から距離を算出する方式の
ＳＳ測距方式であれば、いかなる方式においてもこのア
ルゴリズムを利用することが可能である。
リズムであるため、相関波形から距離を算出する方式の
ＳＳ測距方式であれば、いかなる方式においてもこのア
ルゴリズムを利用することが可能である。
【００３８】
【発明の効果】本発明では、検出した相関波形のピーク
時刻から理想相関波形のピーク時刻を推定して、この推
定値に基づいて距離を算出する信号処理部を有したた
め、マルチパスの影響を低減した測距が可能になる。
時刻から理想相関波形のピーク時刻を推定して、この推
定値に基づいて距離を算出する信号処理部を有したた
め、マルチパスの影響を低減した測距が可能になる。
【図１】本発明による一実施形態を示す図である。
【図２】理想状態での相関処理後の波形Ｆ（ｔ）を示す
図である。
図である。
【図３】信号処理部の処理を示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】理想状態での相関処理後の波形とマルチパス環
境下での相関処理後の波形を示す図である。
境下での相関処理後の波形を示す図である。
１ 測距側 ２ 被測距側 ３ 送信部 ４ 測距対象物 ５ 相関部 ６ 信号処理部
Claims (3)
- 【請求項１】 スペクトル拡散通信を用いた測距装置に
おいて、 検出した相関波形のピーク時刻から理想相関波形のピー
ク時刻を推定して、この推定値に基づいて距離を算出す
る信号処理部を有したことを特徴とするスペクトル拡散
通信測距装置。 - 【請求項２】 スペクトル拡散通信を用いた測距装置に
おいて、 検出した相関波形の変極点の時刻と、この相関波形の変
極点と理想相関波形の変極点とのずれとから理想相関波
形の変極点時刻を推定し、この時刻から理想相関波形の
ピーク時刻を推定し、この推定値に基づいて距離を算出
する信号処理部を有したことを特徴とするスペクトル拡
散通信測距装置。 - 【請求項３】 測距側と被測距側とからなり、測距側か
らスペクトル拡散信号を被測距側に送信し、この測距側
では被測距側から送り返されたスペクトル拡散信号を受
信し、相関部にて相関処理を行い、信号処理部にてピー
ク時刻を検出し、送信時点に対する受信時点の遅延時間
から距離を算出するスペクトル拡散通信測距装置におい
て、 上記信号処理部が、検出した相関波形の変極点の時刻
と、この相関波形の変極点と理想相関波形の変極点との
ずれとから理想相関波形の変極点時刻を推定し、この時
刻から理想相関波形のピーク時刻を推定する機能を有し
たことを特徴とするスペクトル拡散通信測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093611A JP2001281330A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | スペクトル拡散通信測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093611A JP2001281330A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | スペクトル拡散通信測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001281330A true JP2001281330A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=18608773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000093611A Pending JP2001281330A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | スペクトル拡散通信測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001281330A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101042751B1 (ko) | 2008-02-20 | 2011-06-20 | 삼성전자주식회사 | 무선 환경에서 거리를 측정하는 장치 및 방법 |
| CN104243064A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-12-24 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一种非视距密集多径场景下的扩频toa测距方法 |
| JP2017138270A (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 株式会社日立産機システム | 信号処理装置および受信装置ならびにコード追従方法 |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000093611A patent/JP2001281330A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101042751B1 (ko) | 2008-02-20 | 2011-06-20 | 삼성전자주식회사 | 무선 환경에서 거리를 측정하는 장치 및 방법 |
| US8330648B2 (en) | 2008-02-20 | 2012-12-11 | Samsung Electronics Co., Ltd | Method and apparatus for measuring distance in a wireless environment |
| CN104243064A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-12-24 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一种非视距密集多径场景下的扩频toa测距方法 |
| CN104243064B (zh) * | 2014-08-29 | 2016-07-06 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一种非视距密集多径场景下的扩频toa测距方法 |
| JP2017138270A (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 株式会社日立産機システム | 信号処理装置および受信装置ならびにコード追従方法 |
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