JP2002062354A - 測距装置 - Google Patents

測距装置

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JP2002062354A
JP2002062354A JP2000250257A JP2000250257A JP2002062354A JP 2002062354 A JP2002062354 A JP 2002062354A JP 2000250257 A JP2000250257 A JP 2000250257A JP 2000250257 A JP2000250257 A JP 2000250257A JP 2002062354 A JP2002062354 A JP 2002062354A
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JP
Japan
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signal
transmission signal
distance
target
frequency
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JP2000250257A
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Inventor
Hiroaki Mori
浩昭 森
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Yokogawa Denshikiki Co Ltd
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Yokogawa Denshikiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 短距離の測距を高精度で行うことができると
ともに、干渉波、妨害波の影響を低減することができ、
しかも秘匿性を高くすることができる測距装置を得るこ
と。 【解決手段】 本発明は、周波数変調された送信信号S
s0を出力するVCO2と、送信信号Ss0を送信信号Ss1
と送信信号Ss2とに分配する電力分配器3と、送信信号
Ss1とPN符号信号SPNと乗算することにより、拡散変
調を行う乗算器5と、拡散変調信号SmをビームBとし
て測距すべき目標物に対して送信するとともに、該目標
物により反射されたビームBを受信アンテナ8と、PN
符号信号SPN’と受信信号Srとを乗算する乗算器9
と、復調信号Sdmと送信信号s2とを乗算して、この乗算
結果を距離信号Sdとして出力する乗算器10と、距離
信号Sdから測距装置と目標物との間の距離を求める演
算部11とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、信管に装
備され、該信管と目標物との間の距離の測定に用いられ
る測距装置に関する。
【0002】
【従来の技術】信管等には、信管から目標物までの距離
を測定する、FM−CW(FrequencyModulation−Conti
nuous Wave)方式の測距装置が装備されている。この種
の測距装置は、鋸波で周波数変調がかけられた電波を目
標物に対して送信波として送信した後、反射波(受信
波)と上記送信波とのミキシング結果(ビート周波数)
に基づいて、距離を測定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のFM
−CW方式の測距装置においては、短距離(例えば、5
m以下)の測距を高精度で行うことができるという利点
を有しているものの、次のような欠点があった。 (1)干渉波、妨害波の影響を受けやすい。 (2)信号のスペクトル密度が高いため、秘匿性が低
い。
【0004】本発明は、このような背景の下になされた
もので、短距離の測距を高精度で行うことができるとと
もに、干渉波、妨害波の影響を低減することができ、し
かも秘匿性を高くすることができる測距装置を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、周波数変調された送信信号を生成する周波数変調手
段と、自己相関および相互特性が優れた符号系列からな
る疑似雑音符号信号を発生する疑似雑音符号信号発生手
段と、前記疑似雑音符号信号と前記送信信号とを乗算し
て、前記送信信号に対して直接スペクトル拡散変調をか
け、変調結果を拡散変調信号として出力する直接スペク
トル拡散変調手段と、前記拡散変調信号を電波として目
標物に対して送信するとともに、該目標物により反射さ
れた電波を受信信号として受信するアンテナと、前記疑
似雑音信号に基づいて、前記受信信号を復調して、復調
結果を復調信号として出力する復調手段と、前記復調信
号と前記送信信号とのミキシング結果に基づいて、前記
アンテナから前記目標物までの距離を求める演算手段と
を具備することを特徴とする。また、請求項2に記載の
発明は、請求項1に記載の測距装置において、前記周波
数変調手段は、鋸波の変化に応じて周波数が変化する前
記送信信号を生成することを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図1は本発明の第一実施形態
による測距装置の構成を示すブロック図である。以下に
説明する一実施形態による測距装置は、例えば、信管に
装備されている。図1において、1は鋸波発生回路であ
り、図2(a)に示す掃引周波数がFm(=1/周期
T)であって、かつ掃引帯域幅がBwの鋸波信号Snを
発生する。2はVCO(電圧制御型発振器)であり、鋸
波信号Snの変化に応じて周波数が変化する送信信号Ss
0(図2(a)参照)を出力する。この送信信号Ss0の
中心周波数はfcとされている。
【0007】3は、上記送信信号Ss0を送信信号Ss1と
送信信号Ss2(図2(a)参照)とに分配する電力分配
器である。4は、DS−SS(Direct Sequence−Sprea
d Spectrum:直接スペクトル拡散変調)方式に用いられ
るPN(Pseudo Noise:疑似雑音)符号信号SPNを発生
する。このPN符号信号SPNは、自己相関および相互特
性が優れた符号系列からなる信号であり、送信信号Ss1
に比して十分広い帯域を有している。5は、送信信号S
s1とPN符号信号SPNとを乗算することにより、拡散変
調を行う乗算器であり、乗算結果を拡散変調信号Smと
して出力する。この拡散変調信号Smは、送信信号Ss1
の帯域幅に比して数倍以上の無線占有周波数帯域を有し
ている。
【0008】6は、PN符号信号SPNに対して所定の遅
延を付与する遅延回路であり、後述する逆拡散時に用い
られるPN符号信号SPN’を出力する。7は、サーキュ
レータであり、電力分配器3より入力される送信信号S
s1をアンテナ8へ出力するとともに、アンテナ8より入
力される受信信号Srを乗算器9へ出力する。アンテナ
8は、複数の素子アンテナから構成されており、鋭い指
向特性を有するペンシル状のビームBを測距すべき目標
物に対して送信するとともに、該目標物により反射され
たビームBを受信する。
【0009】9は、逆拡散を行う乗算器であり、PN符
号信号SPN’と受信信号Srとを乗算して、乗算結果を
復調信号Sdm (図2(a)参照)として出力する。1
0は、乗算器であり、復調信号Sdmと送信信号Ss2とを
乗算(ミキシング)して、この乗算結果を距離信号Sd
(図2(b)参照)として出力する。この距離信号Sd
は、測距装置と目標物との間の距離に対応する信号であ
る。11は、距離信号Sdから測距装置と目標物との間
の距離を求めて、演算結果を距離データDmとして出力
する。この演算部11の動作の詳細については後述す
る。
【0010】ここで、上述した鋸波発生回路1、VCO
2、電力分配器3、乗算器10および演算部11は、F
M−CW部12を構成している。このFM−CW部12
は、前述したFM−CW方式を実現するためのものであ
る。また、PN符号発生器4、乗算器5、遅延回路6、
サーキュレータ7、アンテナ8および乗算器9はDS−
SS部13を構成している。このDS−SS部13は、
上述したDS−SS方式を実現するためのものである。
【0011】次に、上述した一実施形態による測距装置
の動作について説明する。図1において、鋸波発生回路
1から鋸波信号SnがVCO2へ出力されると、VCO
2は、入力された鋸波信号Snの変化に対応して、周波
数が変化する送信信号Ss0(図2(a)参照)を出力す
る。そして、上記送信信号Ss0は、電力分配器3により
送信信号Ss1と送信信号Ss2とに2分配される。
【0012】一方、PN符号発生器4からは、PN符号
信号SPNが出力され、該PN符号信号SPNは、乗算器5
および遅延回路6へ各々入力される。これにより、一方
のPN符号信号SPNは、遅延回路6により遅延がかけら
れる。
【0013】そして、乗算器5においては、送信信号S
s1とPN符号信号SPNとが乗算された後、拡散変調信号
Smが生成される。この拡散変調信号Smは、送信信号S
s0に比して周波数帯域が広いため、スペクトル密度が低
い信号である。そして、上記拡散変調信号Smは、サー
キュレータ7を介してアンテナ8からビームBとして目
標物(図示略)に対して送信される。ここで、上記ビー
ムBは、その周波数帯域が広いこと、およびスペクトル
密度が低いことから、干渉波、妨害波の影響を受けにく
く、しかも秘匿性が高い。
【0014】これにより、ビームBは、目標物により反
射された後、アンテナ8により受信された後、受信信号
Srとしてサーキュレータ7を介して乗算器9に入力さ
れる。このとき、遅延回路6からは、遅延がかけられた
PN符号信号SPN’が乗算器9へ出力される。この結
果、乗算器9は、PN符号信号SPN’と受信信号Srと
を乗算して、乗算結果を復調信号Sdmとして乗算器10
へ出力する。
【0015】ここで、上記乗算器10に入力されている
上記復調信号Sdmと上述した送信信号Ss2の各波形を図
2(a)に示す。この図に示すように、復調信号Sdm
は、送信信号Ss2に対して、時間差△tだけ遅延してい
る。この時間差△tは、ビームBがアンテナ8と目標物
との間を往復する時間に等しいので、光速をc、アンテ
ナ8と目標物との間の距離をDとすると、次の(1)式
で表される。
【数1】
【0016】そして、乗算器10により復調信号Sdmと
送信信号Ss2とが乗算(ミキシング)されると、図2
(b)に示すステップ状に変化する2つの周波数状態を
有する距離信号Sdが生成される。すなわち、距離信号
Sdは、復調信号Sdmと送信信号Ss2とのビート周波数
に対応している。ここで、距離信号Sdにおいて時間幅
の広いビート周波数Fを採用する。この場合、このビー
ト周波数Fは、掃引周波数をFm、掃引帯域幅をBw、時
間差を△tとすると、次の(2)式で表される。
【数2】
【0017】そして、上記距離信号Sdは、演算部11
へ入力される。これにより、演算部11は、入力された
距離信号Sdのビート周波数F(図2(b)参照)を測
定した後、次の(3)式にいずれも既知である光速c、
ビート周波数F、掃引周波数Fmおよび掃引帯域幅Bwを
各々代入して、測距結果である距離Dを求めた後、該距
離Dに対応する距離データDmを出力する。
【数3】 上記(3)式は、上述した(1)式および(2)式を距
離Dについて変形したものである。
【0018】以上説明したように、上述した一実施形態
による測距装置によれば、周波数変調された送信信号S
s0に対してさらに、直接スペクトル拡散変調がかけられ
るように構成したので、FM−CW方式の利点とDS−
SS方式の利点との双方を兼ね備えることができる。す
なわち、上述した一実施形態による測距装置によれば、
短距離の測距を高精度で行うことができるとともに、干
渉波、妨害波の影響を低減することができ、しかも秘匿
性を高くすることができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
周波数変調された送信信号に対して、さらに直接スペク
トル拡散変調をかけているので、短距離の測距を高精度
で行うことができるとともに、干渉波、妨害波の影響を
低減することができ、しかも秘匿性を高くすることがで
きるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による測距装置の構成を
示すブロック図である。
【図2】 同一実施形態による測距装置において用いら
れる各種信号を示す図である。
【符号の説明】
1 鋸波発生回路 2 VCO 3 電力分配器 4 PN符号発生器 5 乗算器 6 遅延回路 7 サーキュレータ 8 アンテナ 9 乗算器 10 乗算器 11 演算部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数変調された送信信号を生成する周
    波数変調手段と、 自己相関および相互特性が優れた符号系列からなる疑似
    雑音符号信号を発生する疑似雑音符号信号発生手段と、 前記疑似雑音符号信号と前記送信信号とを乗算して、前
    記送信信号に対して直接スペクトル拡散変調をかけ、変
    調結果を拡散変調信号として出力する直接スペクトル拡
    散変調手段と、 前記拡散変調信号を電波として目標物に対して送信する
    とともに、該目標物により反射された電波を受信信号と
    して受信するアンテナと、 前記疑似雑音信号に基づいて、前記受信信号を復調し
    て、復調結果を復調信号として出力する復調手段と、 前記復調信号と前記送信信号とのミキシング結果に基づ
    いて、前記アンテナから前記目標物までの距離を求める
    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】 前記周波数変調手段は、鋸波の変化に応
    じて周波数が変化する前記送信信号を生成することを特
    徴とする請求項1に記載の測距装置。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08146126A (ja) * 1994-11-22 1996-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーダ装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08146126A (ja) * 1994-11-22 1996-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーダ装置

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