JP2002323556A - Distance measuring device - Google Patents

Distance measuring device

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JP2002323556A
JP2002323556A JP2001130968A JP2001130968A JP2002323556A JP 2002323556 A JP2002323556 A JP 2002323556A JP 2001130968 A JP2001130968 A JP 2001130968A JP 2001130968 A JP2001130968 A JP 2001130968A JP 2002323556 A JP2002323556 A JP 2002323556A
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frequency
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JP2001130968A
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Inventor
Shiro Yoshikawa
志郎 吉川
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Nec Corp
日本電気株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that it takes a long time conventionally to obtain a measured value since a distance measured value is not obtained until transmission tones of a plurality of frequencies are sequentially received and an ambiguity removing sequence of all the transmission tones are completed. SOLUTION: A delay time calculator 34 calculates a delay time from an average phase inputted by an average phase detector 12 when performing measurement of high accuracy, and eliminates ambiguity generated at that time by a delay time calculated value with not high accuracy obtained from a phase gradient to a frequency direction obtained by a phase gradient detector 32. A distance value can be obtained from the delay time and a known velocity of light. This distance measuring device disuses a transmitting signal switching sequence by using a same distance measurement signal for phase difference measurement and ambiguity elimination. Therefore, a parallel processing of the phase difference measurement and the ambiguity elimination is possible, and distance measurement can be performed in a shorter time as compared with a conventional device.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は距離計測装置に係り、特に人工衛星、自動車、移動通信端末等の距離計測装置に関する。 The present invention relates to relates to a distance measuring device, in particular satellite, automobile, on the distance measuring device such as a mobile communication terminal.

【0002】 [0002]

【従来の技術】人工衛星、自動車、移動通信端末等の距離計測は、一般には目標物に対して信号を送信し、目標物で反射又は目標物内で折り返された信号を受信し、信号送信時点から信号受信時点までの遅延時間を計測することによって行われる。 BACKGROUND ART satellites, vehicles, the distance measurement such as a mobile communication terminal, typically sends a signal to the target, receives the signal folded back in the reflection or the target in the target, the signal transmission It carried out by measuring the delay time from the time until the signal reception time. この遅延時間を高精度に計測する計測手段として、ある周波数の測距トーン信号を送受信し、その位相差を計測する方式が多く用いられている。 As measuring means for measuring the delay time with high accuracy, which is transmitted and received ranging tone signal frequency, method is often used to measure the phase difference.

【0003】しかし、この位相差計測方式では、計測距離値の精度がトーン周波数に比例するため、精度向上のために高い周波数を用いる必要がある一方で、遅延時間計測可能範囲がトーン周波数の1周期以内に限られることから、高精度に長い距離を計測する場合には計測値の有するトーン周期の整数倍のアンビギュイティ除去が必要である。 However, in this phase difference measurement method, since the accuracy of the measurement distance value is proportional to the tone frequencies, while it is necessary to use a higher frequency for increased accuracy, the delay time measuring range of tone frequency 1 from being restricted within the period, it is necessary to an integral multiple of the ambiguity removal tone period with the measured value when measuring a long distance with high accuracy.

【0004】図3はアンビギュイティを除去して距離を計測する従来の距離計測装置の一例のブロック図を示す。 [0004] Figure 3 is a block diagram showing an example of a conventional distance measuring apparatus for measuring a distance to remove the ambiguity. 同図において、送信信号発生系として、複数の周波数f1〜fnの送信トーンを発生する送信トーン発生器11と、送信トーン信号の選択部12と、送信アンテナ13とを有し、受信系として、受信アンテナ14と、トーンの位相差計測部15と、選択部16と、トーン周波数f1〜fn毎に位相差φ1〜φnを選択して保持する計測位相差格納部18とを有し、また、送受信トーンを切り替えるシーケンス制御部16と、遅延時間計測部1 In the figure, as a transmission signal generating system includes a transmitter tone generator 11 for generating a transmission tone multiple frequencies f1 to fn, a selection unit 12 of the transmission tone signal, and a transmitting antenna 13, as the reception system, a receiving antenna 14 has a phase difference measurement section 15 of the tone, the selecting section 16, and a measurement phase difference storage unit 18 for holding and selects the phase difference φ1~φn every tone frequencies f1 to fn, also, a sequence control unit 16 to switch the receive tone, the delay time measuring unit 1
9とから構成されている。 And a 9.

【0005】この従来の距離計測装置では、送信トーン発生器11からの周波数f1〜fnの各送信トーンのうち、選択部12により周波数f1の送信トーンが選択されて送信アンテナ13から送信される。 [0005] In this conventional distance measuring device, among the transmission tone frequencies f1~fn from transmission tone generator 11, is transmitted from the transmitting antenna 13 transmits tones is selected and the frequency f1 by the selection unit 12. 送信トーンはターゲット20で反射されて受信アンテナ14で受信され、位相差計測部15に供給される。 Transmission tones are received is reflected by the target 20 by the receiving antenna 14 is supplied to the phase difference measuring section 15. 位相差計測部15 Phase difference measurement unit 15
は、周波数f1の送信トーンの送信タイミングを規定するタイミングを基準に受信時のタイミングとの位相差、 The phase difference between the timing of the time of reception relative to the timing that defines the transmission timing of the transmission tone frequencies f1,
すなわち送信時と受信時の位相差φ1を検出して選択部17を通して計測位相差格納部18に供給して格納する。 That store is supplied to the measurement phase difference storage unit 18 through the selecting unit 17 detects the phase difference φ1 in reception and transmission.

【0006】選択部12は、上記と同様に周波数f2〜 [0006] The selection unit 12, in the same manner as described above frequency f2~
fnの各送信トーンを順次選択し、送信アンテナ13より送信する。 Sequentially selecting each transmission tone fn, it is transmitted from the transmitting antenna 13. これにより、位相差計測部15は、周波数f2〜fnの各送信トーンの送信時と受信時の位相差φ Thus, the phase difference measuring section 15, the phase difference at the time of reception and time of transmission of each transmission tone frequency F2~fn phi
2〜φnを順次検出して選択部17を通して計測位相差格納部18に供給して順次に格納する。 2~φn supplied to measure the phase difference storage unit 18 through successively detecting and selecting section 17 sequentially stores. 遅延時間計測部19は、各送信トーンの周期の各整数倍の時間を予め算出するアンビギュイティ除去を行ってからその算出値に位相差φ1〜φnを演算して距離計測値を出力する。 Delay time measuring unit 19 outputs the distance measurement values ​​by calculating the phase difference φ1~φn on the calculated value after performing ambiguity removal for previously calculating each integral multiple of the time period of each transmitted tones.

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来の距離測定装置では、複数の周波数f1〜fnの送信トーンを順次受信して、全送信トーンのアンビギュイティ除去シーケンスの終了後に初めて距離計測値が求められることから、計測値が得られるまでの時間が長くなるという問題がある。 [0007] However, in the conventional distance measuring apparatus described above, and sequentially receives the transmission tones of a plurality of frequencies f1 to fn, first distance measured after completion of the ambiguity elimination sequence of the entire transmission tone since the value is required, there is a problem that the time until the measurement value is obtained becomes long.

【0008】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、 [0008] The present invention has been made in view of the above,
短時間でアンビギュイティの除去された距離計測値を得ることが可能な距離測定装置を提供することを目的とする。 Short time and to provide a distance measuring device capable of obtaining a removal distance measurement ambiguity.

【0009】 [0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達成するため、ランダム信号又は擬似ランダム信号を測距信号として送信する送信手段と、ターゲットで折り返された測距信号を受信する受信手段と、送信手段で送信される測距信号と受信手段により受信された測距信号のうち、一方の測距信号を周波数成分毎に複素共役化し、その複素共役化信号と他方の測距信号との複素乗算を周波数成分毎に行って送信測距信号と受信測距信号の位相差を検出する複素乗算手段と、複素乗算手段からの信号の周波数方向の送受信間位相差傾斜を検出する位相勾配検出手段と、位相勾配検出手段により検出された周波数方向への位相勾配から、ターゲットまでの距離を計測する計測手段とを有する構成としたものである。 Since the present invention SUMMARY OF THE INVENTION The To achieve the above object, a transmitting means for transmitting a random signal or pseudo random signal as a ranging signal, receiving means for receiving a ranging signal folded back at the target When, among the received ranging signal by the ranging signal receiving means to be transmitted by the transmission means, one of the ranging signal and the complex conjugate of each frequency component, a distance measuring signal of the complex conjugate signal and the other phase gradient detecting the complex multiplication means for detecting a phase difference, a reception phase difference between the slope of the frequency direction signals from the complex multiplication means complex multiplication performed for each frequency component transmitted ranging signal and a reception ranging signal a detection means, the phase gradient of the detected frequency direction by the phase gradient detecting means, in which a structure and a measuring means for measuring a distance to the target. この発明では、高い精度の計測はできないが、位相勾配検出手段により得られた周波数方向への位相勾配から遅延時間を計算することができる。 In the present invention, can not measure the high accuracy, it is possible to calculate the delay time from the phase gradient to the resulting frequency direction by the phase gradient detecting means.

【0010】また、本発明は上記の目的を達成するため、上記の発明に比べて複素乗算手段からの信号に基づき、周波数方向の送受信間位相差平均値を求める平均位相検出手段を更に設け、平均位相検出手段から出力された位相差平均値に基づき遅延時間を計算すると共に、位相勾配検出手段により検出された周波数方向への位相勾配によりアンピギュイティを除去することにより、ターゲットまでの距離を計測する計測手段とを有する構成としたものである。 Further, the present invention is to achieve the above object, based on a signal from the complex multiplier means than the above-mentioned invention, further provided with the average phase detection means for obtaining a phase difference mean value between transmission and reception in the frequency direction, with delay time is calculated based on the output phase difference average value from the average phase detection means, by removing the Anpigyuiti by the phase gradient to the detected frequency direction by the phase gradient detection means, to measure the distance to the target it is obtained by a configuration having a measurement unit.

【0011】この発明では、位相差計測とアンピギュイティ除去に同一の測距信号を用いるようにしているため、送信測距信号を切り替えるシーケンスが不要であり、位相差計測とアンビギュイティ除去の両処理を並行して行うことができる。 [0011] In this invention, since the so use the same ranging signal to the phase difference measurement and Anpigyuiti removed, it does not need a sequence of switching the transmission ranging signal, both the process of the phase difference measurement and ambiguities removed it can be performed in parallel.

【0012】また、本発明は上記の目的を達成するため、基準クロック信号を発生する基準クロック信号発生手段と、基準クロック信号に基づき発生した第1のランダム信号又は第1の擬似ランダム信号を測距信号として送信する送信手段と、移動するターゲットで折り返された測距信号を受信する受信手段と、受信手段により測距信号とは別に受信されたドップラ計測用信号に基づきドップラ周波数を計測し、その計測したドップラ周波数を測距信号周波数に換算してドップラシフトによる周波数ずれの補正用信号を発生する補正用信号発生手段と、基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号と、補正用信号発生手段からの補正用信号を周波数合成して、 Further, the present invention is to achieve the above object, measuring the reference clock signal generating means for generating a reference clock signal, the first random signal or a first pseudo random signal generated based on the reference clock signal transmission means for transmitting as Nos 距信, receiving means for receiving a ranging signal folded back in moving target, the Doppler frequency based on the Doppler measurement signal and the ranging signal has been received separately by the receiving means is measured, and correction signal generating means for generating a correction signal of a frequency shift due to Doppler shift by converting the Doppler frequency thereof was measured ranging signal frequency, the reference clock signal from reference clock signal generating means, the correction signal generation means and frequency synthesis a correction signal from,
ドップラ補正された基準クロック信号を出力する周波数合成手段と、周波数合成手段から出力されるドップラ補正された基準クロック信号に基づき、第1のランダム信号又は第1の擬似ランダム信号と同様の第2のランダム信号又は第2の擬似ランダム信号を発生するランダム信号発生手段と、受信手段により受信された測距信号を、 And frequency synthesis means for outputting a reference clock signal Doppler correction, based on the Doppler corrected reference clock signal output from the frequency synthesizing means, similar to the first random signal or a first pseudo-random signal a second a random signal generation means for generating a random signal or a second pseudo random signal, the ranging signal received by the receiving means,
周波数合成手段から出力されるドップラ補正された基準クロック信号に基づきサンプリングするサンプルレート変換手段と、第2のランダム信号又は第2の擬似ランダム信号とサンプルレート変換手段から出力されるサンプリング信号のうち、一方の信号を周波数成分毎に複素共役化し、その複素共役化信号と他方の信号との複素乗算を周波数成分毎に行って送信測距信号と受信測距信号の位相差を検出する複素乗算手段と、複素乗算手段からの信号の周波数方向の送受信間位相差傾斜を検出する位相勾配検出手段と、位相勾配検出手段により検出された周波数方向への位相勾配から、ターゲットまでの距離を計測する計測手段とを有する構成としたものである。 And sample rate conversion means for sampling based on the Doppler corrected reference clock signal output from the frequency synthesizing means, in the second random signal or the second pseudo random signal and the sampling signal outputted from the sample rate conversion means, one of the signals and the complex conjugate of each frequency component, the complex multiplier means for detecting a phase difference between the complex conjugate signal and the other signal and the complex multiplication performed for each frequency component transmitted ranging signal and a reception ranging signal If a phase gradient detecting means for detecting a reception phase difference between the slope of the frequency direction signals from the complex multiplying means, the phase gradient of the detected frequency direction by the phase gradient detecting means, measurement for measuring the distance to the target it is obtained by a structure having a unit.

【0013】本発明では、移動するターゲットに対する送信測距信号とターゲットで折り返されて受信される受信測距信号との間にドップラシフトによる周波数ずれが発生していても、ドップラ補正を行って位相勾配から距離計測ができる。 In the present invention, even when the frequency shift has occurred due to Doppler shift between the received ranging signal received folded in transmitting the ranging signal and the target for the moving target, performing Doppler compensation phase it is the distance measured from the slope.

【0014】また、本発明は上記の目的を達成するため、上記の発明に更に複素乗算手段からの信号に基づき、周波数方向の送受信間位相差平均値を求める平均位相検出手段を更に設け、平均位相検出手段から出力された位相差平均値に基づき遅延時間を計算すると共に、位相勾配検出手段により検出された周波数方向への位相勾配によりアンピギュイティを除去することにより、ターゲットまでの距離を計測する計測手段とを有する構成としたものである。 [0014] The present invention for achieving the above object, based on a signal from the further complex multiplication means to the above invention, further provided with the average phase detection means for obtaining a phase difference mean value between transmission and reception in the frequency direction, the average with delay time is calculated based on the phase difference average value output from the phase detection means, by removing the Anpigyuiti by the phase gradient to the detected frequency direction by the phase gradient detecting means, measurement for measuring the distance to the target it is obtained by a structure having a unit.

【0015】この発明では、上記の発明に比べ位相差計測とアンピギュイティ除去に同一の測距信号を用いるようにしているため、送信測距信号を切り替えるシーケンスが不要であり、位相差計測とアンビギュイティ除去の両処理を並行して行うことができる。 [0015] In the present invention, since the to use a same ranging signal to the phase difference measurement and Anpigyuiti removed compared to the above invention, it is unnecessary to sequence to switch the transmission ranging signal, the phase difference measurement and Anbigyui both processes tee removal can be performed in parallel.

【0016】 [0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A description will now be given, with drawings, embodiments of the present invention. 図1は本発明になる距離計測装置の一実施の形態のブロック図を示す。 Figure 1 shows a block diagram of an embodiment of a distance measuring apparatus according to the present invention. 同図において、 In the figure,
ランダム信号又は擬似ランダム信号を複素形式の送信測距信号として発生するランダム信号発生器21と、複素信号を実信号に合成する合成器22と、D/A変換器2 A random signal or pseudo random signal and the random signal generator 21 for generating a transmission ranging signal complex form, a combiner 22 for combining the complex signal into a real signal, D / A converter 2
3と、送信アンテナ24とが送信部を構成している。 3, a transmitting antenna 24 constitute a transmitting unit. また、送信部は、ランダム信号又は擬似ランダム信号を周波数領域への信号に離散フーリエ変換(DFT)により変換するDFT器25と、共役変換器26に接続されている。 The transmission unit includes a DFT unit 25 for converting the discrete Fourier transform (DFT) a random signal or pseudo random signal into a signal to the frequency domain, and is connected to the coupled transducer 26.

【0017】また、受信アンテナ27、A/D変換器2 [0017] The reception antenna 27, A / D converter 2
8、直交検波により複素信号へ変換する複素化器29、 8, a complex of 29 which converts the complex signal by quadrature detection,
複素信号を周波数領域への信号にDFTにより変換するDFT器30、共役変換器26とDFT器30の各出力周波数信号を複素乗算する複素乗算器31、複素乗算器31の出力信号から周波数方向への位相勾配を求める位相勾配器32、複素乗算器31の出力信号から信号帯域内の位相差平均値を求める平均位相検出器33、位相勾配と平均位相とから遅延時間の計算とアンピギュイティ除去を行う遅延時間計算器34とにより受信部が構成されている。 DFT unit 30 converts the DFT of the complex signal to the signal into the frequency domain, each output frequency signal of the conjugate converter 26 and DFT unit 30 complex multiplier 31 complex multiplication, the output signal of the complex multiplier 31 to the frequency direction performing a phase gradient 32 to determine the phase slope, the average phase detector 33 from the output signal of the complex multiplier 31 obtains a phase difference mean value of the signal band, the delay time from the phase gradient and the average phase calculation and Anpigyuiti removed receiving portion is constituted by a delay time calculator 34.

【0018】次に、本実施の形態の動作について説明する。 [0018] Next, the operation of the present embodiment. ランダム信号発生器21はランダム信号あるいは擬似ランダム信号、すなわち、広帯域に拡散した信号を、 Random signal generator 21 is a random signal or a pseudo-random signal, i.e., the spread signal to a wide band,
送信測距信号として複素形式で発生出力し、合成器22 In complex form generated output as a transmission ranging signal combiner 22
及びDFT器25にそれぞれ供給する。 And respectively supply the DFT unit 25. 合成器22は、 Combiner 22,
入力された複素形式のランダム信号又は擬似ランダム信号を実信号に合成してD/A変換器23に供給し、ここでアナログ信号に変換させて送信アンテナ24からターゲット50へ測距信号として送信する。 A random signal or pseudo random signal input complex form synthesized and the real signal supplied to the D / A converter 23, wherein transmitting a ranging signal from the transmitting antenna 24 is converted into an analog signal to a target 50 .

【0019】ターゲット50で折り返された測距信号は、受信アンテナ27で受信されてA/D変換器28に入力され、ここでディジタル信号に変換された後、複素化器29に供給されて直交検波され、複素信号へ変換される。 The ranging signal folded back in the target 50 is received by the receiving antenna 27 is inputted to the A / D converter 28, the orthogonal wherein after being converted into digital signals, are supplied to a complex of 29 It is detected and converted into a complex signal. この複素信号はDFT器30でDFTにより周波数領域の信号に変換される。 The complex signal is converted into a signal in the frequency domain by DFT by DFT unit 30. 一方、ランダム信号発生器21から出力された送信測距信号は、DFT器25により周波数領域の信号に変換された後、共役変換器26に供給されて周波数成分毎に複素共役化される。 On the other hand, the transmission distance measuring signal output from the random signal generator 21 is converted into a signal in the frequency domain by DFT unit 25, is supplied to the conjugate converter 26 is the complex conjugate of each frequency component.

【0020】複素乗算器31は、共役変換器26からの送信測距信号の周波数信号と、DFT器30からの受信測距信号の周波数信号の複素乗算を周波数成分毎に行って、両信号の位相差を計算する。 The complex multiplier 31, a frequency signal of a transmission ranging signal from the conjugate converter 26 performs a complex multiplication of the frequency signal of the received ranging signals from DFT unit 30 for each frequency component, the two signals to calculate the phase difference. 複素乗算器31の出力信号は、位相勾配検出器32に供給され、ここで周波数方向の送受信間位相差傾斜(位相勾配)が検出される一方、平均位相検出器33に供給され、ここで周波数成分毎に行う送受信信号の複素乗算の結果から、周波数方向の送受信間の位相差平均値が計算される。 The output signal of the complex multiplier 31 is supplied to the phase gradient detector 32, wherein one of the frequency direction of transmission and reception between the phase difference gradient (phase gradient) is detected, is supplied to the average phase detector 33, wherein the frequency the results of the complex multiplication of reception signals for each component, the phase difference means between transmission and reception in the frequency direction are calculated.

【0021】遅延時間計算器34は、特に高い精度の計測を行わない場合は、位相勾配検出器32により得られた周波数方向への位相勾配から遅延時間を計算する。 The delay time calculator 34, the case without particularly high precision of measurement, calculate the delay time from the phase gradient to the resulting frequency direction by the phase gradient detector 32. すなわち、送受信される測距信号間の遅延時間をτ、周波数fにおける送受信測距信号間の位相差をφ(f)とすると、遅延時間と位相差の関係は以下の式で表される。 That is, the delay time between the transmitted and received ranging signals tau, when the phase difference between the transmitting and receiving ranging signals φ and (f) at the frequency f, the relationship of the delay time and the phase difference is expressed by the following equation.

【0022】τ=dφ(f)/df/(2π) すなわち、遅延時間τは、位相差の周波数による微分で表され、これは位相差の周波数方向への1次傾斜である。 [0022] τ = dφ (f) / df / (2π) i.e., the delay time tau, expressed in differentiated by the frequency of the phase difference, which is a linear inclination in the frequency direction of the phase difference.

【0023】本実施の形態では、これを利用して位相差の周波数方向への傾き(位相勾配)を計測することで遅延時間を求めている。 [0023] In this embodiment, seeking a delay time by measuring the utilizing lean to the frequency direction of the phase difference (phase gradient) this. なお、この場合、アンビギュイティは生じないので、アンビギュイティ除去という概念はない。 In this case, since the ambiguity does not occur, there is no concept of ambiguity removed. また、遅延時間は、ターゲット50への測距信号の往復時間に相当するので、遅延時間を1/2倍し、かつ、既知の光速度を乗算することで、ターゲット50までの距離値を計算することができる。 The delay time is therefore equivalent to the round trip time of the ranging signal to the target 50, the delay time 1/2 multiplied, and, by multiplying the known speed of light, calculates a distance value to the target 50 can do.

【0024】他方、遅延時間計算器34は、高精度の計測を行う場合は、平均位相検出器12より入力される平均位相から遅延時間を計算し、その際に生じるアンビギュイティを位相勾配検出器32により得られた周波数方向への位相勾配から求められるあまり精度の高くない遅延時間計算値により除去する。 [0024] On the other hand, the delay time calculator 34, when performing the measurement of high accuracy, calculates the delay time from the average phase of the input from the average phase detector 12, ambiguity phase gradient detection occurring when the vessel 32 is removed by not high delay calculation value of less precision required from the phase slope of the obtained frequency direction by. 距離値は上記と同様にして、遅延時間と既知の光速度とにより求めることができる。 Distance value in the same manner as described above, can be determined by the delay time and the known speed of light.

【0025】このように、本実施の形態では、位相差計測とアンビギュイティ除去に同一の測距信号を用いることができるため、送信信号切り替えシーケンスが不要であり、このことから位相差計測とアンビギュイティ除去の並列処理が可能であり、よって、従来に比べて短時間で距離計測ができる。 [0025] Thus, in this embodiment, it is possible to use the same ranging signal to the phase difference measurement and ambiguities removed, it is unnecessary to transmit the signal switching sequence, the phase difference measurement from this that it is capable of parallel processing of ambiguities removed, thus, a short time may range measurement as compared with the prior art.

【0026】次に、本発明の他の実施の形態について説明する。 Next, a description will be given of another embodiment of the present invention. 図2は本発明になる距離計測装置の他の実施の形態のブロック図を示す。 Figure 2 shows a block diagram of another embodiment of a distance measuring apparatus according to the present invention. 同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。 In the figure, the same reference numerals are given to the same components as FIG. 1, the description thereof is omitted. 図2に示す実施の形態は、距離計測ターゲット51が、例えば人工衛星などのように移動していて送受信周波数がドップラシフトによりずれているときに、地上局などで周波数補正を行いながら距離計測を行う例で、図1の実施の形態と異なる点は、基準クロック発生器36、ドップラ周波数計測器37、ドップラエイド周波数発生器38、周波数合成器39、ランダム信号発生器40、サンプルレート変換器41を図1の実施の形態に更に追加した点である。 Embodiment shown in FIG. 2, the distance measurement target 51, for example, when the transmission and reception frequencies have moved, such as satellites is shifted by the Doppler shift, the distance measurement while frequency correction in terrestrial station in the example carried out, different from the embodiment 1, the reference clock generator 36, a Doppler frequency measurement unit 37, Doppler aid frequency generator 38, a frequency synthesizer 39, a random signal generator 40, a sample rate converter 41 the lies in that further added to the embodiment of FIG.

【0027】図2において、ランダム信号発生器21は基準クロック生成器36により生成された基準クロックに同期してランダム信号又は擬似ランダム信号を送信測距信号として発生する。 [0027] In FIG. 2, the random signal generator 21 generates a random signal or pseudo random signal as a transmission ranging signal in synchronization with the reference clock generated by the reference clock generator 36. 一方、ドップラ周波数計測器3 Meanwhile, Doppler frequency measurement unit 3
7は、測距信号以外のドップラ周波数計測用受信信号(ドップラ計測信号)を入力として受け、公知のインテグレーテッドドップラ計測方式などによりドップラ周波数を計測してドップラエイド周波数発生器38に供給する。 7 receives Doppler frequency measurement received signal other than ranging signals (the Doppler measurement signal) as an input, and supplies the Doppler aid frequency generator 38 to measure the Doppler frequency due to a known integrated Doppler measuring system. なお、ドップラ周波数信号を抽出してドップラエイド周波数発生器38に供給するようにしてもよい。 It may be supplied to the Doppler aid frequency generator 38 extracts the Doppler frequency signal.

【0028】ドップラエイド周波数発生器38は、ドップラ周波数計測器37にて計測されたドップラ周波数を測距信号周波数に周波数換算し、ドップラシフトによる周波数ずれの補正用信号を発生して周波数合成器39に供給する。 The Doppler Aid frequency generator 38, a Doppler frequency that is measured by the Doppler frequency measurement unit 37 is converted frequency ranging signal frequency, it generates a correction signal of a frequency shift due to the Doppler shift frequency synthesizer 39 supplied to. 周波数合成器39は、基準クロック生成器3 Frequency synthesizer 39 includes a reference clock generator 3
6から出力される送信信号の周波数を規定する基準クロック信号と、ドップラエイド周波数発生器38より測距信号換算されたドップラシフト補正用信号を入力として受け、両者の周波数合成を行って、送信基準クロック周波数に対してドップラシフト補正を行う。 A reference clock signal for defining the frequency of the transmission signal output from the 6 receives a Doppler shift correction signal ranging signals converted from the Doppler aid frequency generator 38 as input, performs both the frequency synthesis, the transmission reference perform a Doppler shift correction with respect to the clock frequency.

【0029】ランダム信号発生器40は、周波数合成器39から取り出されたドップラ補正された基準クロック信号を入力として受け、ドップラ補正された基準クロック周波数にて送信ランダム信号と同じ測距用ランダム信号を発生する。 The random signal generator 40 receives a reference clock signal Doppler corrected retrieved from the frequency synthesizer 39 as the input, a random signal for the same ranging transmission random signal at the Doppler corrected reference clock frequency Occur. また、これと同時に、サンプルレート変換器41は、複素化器29から入力される複素化された受信測距信号を周波数合成器39から取り出されたドップラ補正された基準クロック信号によりサンプリングし、得られたサンプリング受信測距信号をDFT器30 At the same time, the sample rate converter 41 is sampled by the Doppler corrected reference clock signal taken out a complex of reception ranging signal is inputted from the complex of 29 from the frequency synthesizer 39, to give DFT unit 30 sampling the received ranging signal which is
に供給してDFT演算により周波数領域の信号に変換させる。 It is supplied to be converted into a signal in the frequency domain by the DFT operation.

【0030】一方、ランダム信号発生器40から出力されたドップラ補正された送信ランダム信号と同じ測距用ランダム信号は、DFT器25により周波数領域の信号に変換された後、共役変換器26に供給されて周波数成分毎に複素共役化される。 On the other hand, the same ranging random signal and transmitting the random signal Doppler corrected output from the random signal generator 40 is converted into a signal in the frequency domain by DFT unit 25, supplied to the conjugate converter 26 is the complex conjugate of each frequency component is.

【0031】複素乗算器31は、共役変換器26からのドップラ補正された送信ランダム信号の周波数信号と、 The complex multiplier 31, the frequency signal of the Doppler corrected transmitted random signal from the conjugate converter 26,
DFT器30からのサンプリング信号の周波数信号との複素乗算を周波数成分毎に行って、両信号の位相差を計算する。 Complex multiplication of the frequency signal of the sampling signal from the DFT unit 30 performs for each frequency component, calculates the phase difference between the two signals. 複素乗算器31の出力信号は、位相勾配検出器32に供給され、ここで周波数方向の送受信間位相差傾斜(位相勾配)が検出される一方、平均位相検出器33 The output signal of the complex multiplier 31 is supplied to the phase gradient detector 32, wherein one of the frequency direction of transmission and reception between the phase difference gradient (phase gradient) is detected, the average phase detector 33
に供給され、ここで周波数成分毎に行う送受信信号の複素乗算の結果から、周波数方向の送受信間の位相差平均値が計算される。 Is supplied to, where the results of the complex multiplication of reception signals for each frequency component, the phase difference means between transmission and reception in the frequency direction are calculated.

【0032】遅延時間計算器34は、特に高い精度の計測を行わない場合は、位相勾配検出器32により得られた周波数方向への位相勾配により遅延時間を計算する。 The delay time calculator 34, the case without particularly high precision of measurement, calculate the delay time by the phase gradient to the resulting frequency direction by the phase gradient detector 32.
この場合、アンビギュイティは生じないので、アンビギュイティ除去という概念はない。 In this case, the ambiguity does not occur, there is no concept of ambiguity removal. 他方、遅延時間計算器34は、高精度の計測を行う場合は、平均位相検出器1 On the other hand, the delay time calculator 34, when performing measurement with high accuracy, the average phase detector 1
2より入力される平均位相から遅延時間を計算し、その際に生じるアンビギュイティを位相勾配検出器32により得られた周波数方向への位相勾配から求められるあまり精度の高くない遅延時間計算値により除去する。 The delay time from the average phase of the input from the 2 calculates, by not having high delay calculation value of less precision required from the phase slope of the ambiguity which occurs when the the frequency direction obtained by the phase gradient detector 32 Remove.

【0033】この実施の形態では、ターゲット51が移動しており、ターゲット51に対する送信測距信号とターゲット51で折り返されて受信される受信測距信号との間にドップラシフトによる周波数ずれが発生していても、ドップラ補正を行って、距離計測ができる。 [0033] In this embodiment, the target 51 is moving, the frequency deviation is generated by the Doppler shift between the received ranging signal received folded in transmitting the ranging signal and the target 51 to the target 51 even though, by performing the Doppler correction, it is the distance measurement. また、 Also,
第1の実施の計態と同様に、送信信号切り替えシーケンスが不要であり、このことから位相差計測とアンビギュイティ除去の並列処理が可能であり、よって、従来に比べて短時間で距離計測ができる。 Like the total state of the first embodiment, it is unnecessary to transmit the signal switching sequence, is capable of parallel processing of the phase difference measurement and ambiguities removed from this, therefore, a short time distance measurement as compared with the conventional can.

【0034】なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、以上の実施の形態では、送信側の測距信号に対して共役変換しているが、本発明では2つの複素形式の信号間で位相差を求めるために、送信側と受信側の一方の信号を複素共役として乗算を行えばよく、よって、共役変換器はDFT器30の出力側に設けてもよい。 [0034] The present invention is not limited to the above embodiments, for example, in the above embodiment has been conjugated conversion on the ranging signal on the transmission side, in the present invention 2 one of the for obtaining the phase difference between the complex form of the signal may be performed multiplying one signal of the transmission side and the reception side as a complex conjugate, thus, conjugated transducer may be provided on the output side of the DFT 30 .

【0035】 [0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 As described in the foregoing, according to the present invention,
位相勾配検出手段により得られた周波数方向への位相勾配から遅延時間を計算するようにしたため、簡単な構成により距離計測をすることができる。 Due to so as to calculate the delay time from the phase gradient to the resulting frequency direction by the phase gradient detection means, it can be a distance measurement with a simple structure.

【0036】また、本発明によれば、位相差計測とアンピギュイティ除去に同一の測距信号を用いることにより、送信測距信号を切り替えるシーケンスを不要とし、 Further, according to the present invention, by using the same ranging signal to the phase difference measurement and Anpigyuiti removed, and unnecessary sequence for switching the transmission ranging signal,
位相差計測とアンビギュイティ除去の両処理を並行して行うようにしたため、従来に比べて距離計測時間を短縮することができる。 For that to perform in parallel both the processing of the phase difference measurement and the ambiguity removal, it is possible to shorten the distance measurement time compared to prior art.

【0037】更に、本発明によれば、移動するターゲットに対する送信測距信号とターゲットで折り返されて受信される受信測距信号との間にドップラシフトによる周波数ずれが発生していても、ドップラ補正を行いながら短時間で距離計測を行うことができる。 Furthermore, according to the present invention, even when the frequency shift has occurred due to Doppler shift between the received ranging signal received folded in transmitting the ranging signal and the target for the moving target, Doppler correction it can be carried out in a short time distance measurement while.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施の形態のブロック図である。 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態のブロック図である。 2 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の一例のブロック図である。 3 is a block diagram of a conventional example.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

21、40 ランダム信号発生器 22 合成器 25、30 DFT器 26 共役変換器 29 複素化器 31 複素乗算器 32 位相勾配検出器 33 平均位相検出器 34 遅延時間計算器 36 基準クロック生成器 37 ドップラ周波数計測器 38 ドップラエイド周波数発生器 39 周波数合成器 41 サンプルレート変換器 21,40 random signal generator 22 combiner 25, 30 DFT 26 conjugate converter 29 complex of 31 complex multiplier 32 phase slope detector 33 the average phase detector 34 delay time calculator 36 reference clock generator 37 Doppler frequency instrument 38 Doppler aid frequency generator 39 the frequency synthesizer 41 sample rate converter

Claims (6)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 ランダム信号又は擬似ランダム信号を測距信号として送信する送信手段と、 ターゲットで折り返された前記測距信号を受信する受信手段と、 前記送信手段で送信される前記測距信号と前記受信手段により受信された測距信号のうち、一方の測距信号を周波数成分毎に複素共役化し、その複素共役化信号と他方の測距信号との複素乗算を周波数成分毎に行って送信測距信号と受信測距信号の位相差を検出する複素乗算手段と、 前記複素乗算手段からの信号の周波数方向の送受信間位相差傾斜を検出する位相勾配検出手段と、 前記位相勾配検出手段により検出された周波数方向への位相勾配から、前記ターゲットまでの距離を計測する計測手段とを有することを特徴とする距離計測装置。 And 1. A transmission means for transmitting a random signal or pseudo random signal as a ranging signal, receiving means for receiving said ranging signal folded back in the target, the distance measuring signal transmitted by said transmitting means and of the received ranging signal by said receiving means, one of the ranging signal and the complex conjugate of each frequency component, the transmission performs complex multiplication between the complex conjugate signal and the other ranging signals for each frequency component a complex multiplying means for detecting the phase difference of the distance measurement signal and the received ranging signal, a phase gradient detecting means for detecting a reception phase difference between the slope of the frequency direction signals from said complex multiplication means, by the phase gradient detecting means from the phase slope of the detected frequency direction, a distance measuring apparatus characterized by having a measuring means for measuring the distance to the target.
  2. 【請求項2】 ランダム信号又は擬似ランダム信号を測距信号として送信する送信手段と、 ターゲットで折り返された前記測距信号を受信する受信手段と、 前記送信手段で送信される前記測距信号と前記受信手段により受信された測距信号のうち、一方の測距信号を周波数成分毎に複素共役化し、その複素共役化信号と他方の測距信号との複素乗算を周波数成分毎に行って送信測距信号と受信測距信号の位相差を検出する複素乗算手段と、 前記複素乗算手段からの信号の周波数方向の送受信間位相差傾斜を検出する位相勾配検出手段と、 前記複素乗算手段からの信号に基づき、周波数方向の送受信間位相差平均値を求める平均位相検出手段と、 前記平均位相検出手段から出力された位相差平均値に基づき遅延時間を計算すると共に、前記位 2. A transmitting means for transmitting a random signal or pseudo random signal as a ranging signal, receiving means for receiving said ranging signal folded back in the target, the distance measuring signal transmitted by said transmitting means and of the received ranging signal by said receiving means, one of the ranging signal and the complex conjugate of each frequency component, the transmission performs complex multiplication between the complex conjugate signal and the other ranging signals for each frequency component a complex multiplying means for detecting the phase difference of the distance measurement signal and the received ranging signal, a phase gradient detecting means for detecting a reception phase difference between the slope of the frequency direction signals from said complex multiplication means, from said complex multiplication means based on the signal, the calculating the average phase detection means for obtaining a phase difference mean value between transmission and reception in the frequency direction, the average phase based on the phase difference average value outputted from the detecting unit delay time, the position 勾配検出手段により検出された周波数方向への位相勾配によりアンピギュイティを除去することにより、前記ターゲットまでの距離を計測する計測手段とを有することを特徴とする距離計測装置。 By removing the Anpigyuiti by the phase gradient to the detected frequency direction by the gradient detecting means, a distance measuring apparatus characterized by having a measuring means for measuring the distance to the target.
  3. 【請求項3】 前記複素乗算手段は、前記送信手段で送信される前記測距信号を周波数領域の信号に変換する第1の変換器と、前記第1の変換器の出力信号を複素共役化する共役変換器と、前記受信手段により受信された測距信号を周波数領域の信号に変換する第2の変換器と、 Wherein the complex multiplication means includes a first converter for converting the ranging signal transmitted by the transmitting means into a frequency domain signal, a complex conjugate of an output signal of the first transducer a conjugate converter to a second converter for converting the ranging signal received by the receiving means into a frequency domain signal,
    前記共役変換器から出力される複素共役化信号と前記第2の変換器から出力される受信測距信号の周波数領域の信号との複素乗算を周波数成分毎に行って送信測距信号と受信測距信号の位相差を検出する複素乗算器とよりなることを特徴とする請求項1又は2記載の距離計測装置。 Measuring receive and transmit the ranging signal by performing for each frequency component the complex multiplication of the signal in the frequency domain of the received ranging signal which is output from the conjugate converter complex conjugate signal output from said second transducer distance measuring device according to claim 1, wherein the more becomes possible a complex multiplier for detecting a phase difference between the No. 距信.
  4. 【請求項4】 基準クロック信号を発生する基準クロック信号発生手段と、 前記基準クロック信号に基づき発生した第1のランダム信号又は第1の擬似ランダム信号を測距信号として送信する送信手段と、 移動するターゲットで折り返された前記測距信号を受信する受信手段と、 前記受信手段により前記測距信号とは別に受信されたドップラ計測用信号に基づきドップラ周波数を計測し、その計測したドップラ周波数を測距信号周波数に換算してドップラシフトによる周波数ずれの補正用信号を発生する補正用信号発生手段と、 前記基準クロック信号発生手段からの前記基準クロック信号と、前記補正用信号発生手段からの前記補正用信号を周波数合成して、ドップラ補正された基準クロック信号を出力する周波数合成手段と、 前記周波数 A reference clock signal generating means wherein generating a reference clock signal, and transmitting means for transmitting a first random signal or a first pseudo-random signal generated based on the reference clock signal as a ranging signal, the mobile receiving means for receiving said ranging signal folded back in targets, the Doppler frequency is measured based on the Doppler measurement signal, wherein the ranging signal has been received separately by the receiving means, measuring the Doppler frequency in the measurement and correction signal generating means for generating a correction signal of a frequency shift due to Doppler shift in terms of 距信 No. frequencies, and said reference clock signal from the reference clock signal generating means, the correction from the correction signal generation means the use signal to frequency synthesis, and frequency synthesis means for outputting a reference clock signal Doppler correction, the frequency 成手段から出力される前記ドップラ補正された基準クロック信号に基づき、前記第1のランダム信号又は第1の擬似ランダム信号と同様の第2のランダム信号又は第2の擬似ランダム信号を発生するランダム信号発生手段と、 前記受信手段により受信された前記測距信号を、前記周波数合成手段から出力される前記ドップラ補正された基準クロック信号に基づきサンプリングするサンプルレート変換手段と、 前記第2のランダム信号又は第2の擬似ランダム信号と前記サンプルレート変換手段から出力されるサンプリング信号のうち、一方の信号を周波数成分毎に複素共役化し、その複素共役化信号と他方の信号との複素乗算を周波数成分毎に行って送信測距信号と受信測距信号の位相差を検出する複素乗算手段と、 前記複素乗算手段か Based on the Doppler corrected reference clock signal output from the formed unit, said first random signal or a first pseudo random signal and the same second random signal or second random signal for generating a pseudo-random signal and generating means, the distance measuring signals received by the receiving means, and sample rate conversion means for sampling based on the Doppler corrected reference clock signal output from said frequency synthesizing means, the second random signal or of the sampling signal outputted from the sample rate conversion means and the second pseudo random signal, one of the signals and the complex conjugate of each frequency component, each frequency component complex multiplication between the complex conjugate signal and the other signal a complex multiplying means for detecting the phase difference of the transmitted ranging signal and the received ranging signal to go to either the complex multiplication means の信号の周波数方向の送受信間位相差傾斜を検出する位相勾配検出手段と、 前記位相勾配検出手段により検出された周波数方向への位相勾配から、前記ターゲットまでの距離を計測する計測手段とを有することを特徴とする距離計測装置。 A phase gradient detecting means for detecting a reception phase difference between the inclination of the frequency direction signals from the phase slope of the detected frequency direction by the phase gradient detection means, and a measuring means for measuring a distance to the target distance measuring device, characterized in that.
  5. 【請求項5】 基準クロック信号を発生する基準クロック信号発生手段と、 前記基準クロック信号に基づき発生した第1のランダム信号又は第1の擬似ランダム信号を測距信号として送信する送信手段と、 移動するターゲットで折り返された前記測距信号を受信する受信手段と、 前記受信手段により前記測距信号とは別に受信されたドップラ計測用信号に基づきドップラ周波数を計測し、その計測したドップラ周波数を測距信号周波数に換算してドップラシフトによる周波数ずれの補正用信号を発生する補正用信号発生手段と、 前記基準クロック信号発生手段からの前記基準クロック信号と、前記補正用信号発生手段からの前記補正用信号を周波数合成して、ドップラ補正された基準クロック信号を出力する周波数合成手段と、 前記周波数 5. A reference clock signal generating means for generating a reference clock signal, and transmitting means for transmitting a first random signal or a first pseudo-random signal generated based on the reference clock signal as a ranging signal, the mobile receiving means for receiving said ranging signal folded back in targets, the Doppler frequency is measured based on the Doppler measurement signal, wherein the ranging signal has been received separately by the receiving means, measuring the Doppler frequency in the measurement and correction signal generating means for generating a correction signal of a frequency shift due to Doppler shift in terms of 距信 No. frequencies, and said reference clock signal from the reference clock signal generating means, the correction from the correction signal generation means the use signal to frequency synthesis, and frequency synthesis means for outputting a reference clock signal Doppler correction, the frequency 成手段から出力される前記ドップラ補正された基準クロック信号に基づき、前記第1のランダム信号又は第1の擬似ランダム信号と同様の第2のランダム信号又は第2の擬似ランダム信号を発生するランダム信号発生手段と、 前記受信手段により受信された前記測距信号を、前記周波数合成手段から出力される前記ドップラ補正された基準クロック信号に基づきサンプリングするサンプルレート変換手段と、 前記第2のランダム信号又は第2の擬似ランダム信号と前記サンプルレート変換手段から出力されるサンプリング信号のうち、一方の信号を周波数成分毎に複素共役化し、その複素共役化信号と他方の信号との複素乗算を周波数成分毎に行って送信測距信号と受信測距信号の位相差を検出する複素乗算手段と、 前記複素乗算手段か Based on the Doppler corrected reference clock signal output from the formed unit, said first random signal or a first pseudo random signal and the same second random signal or second random signal for generating a pseudo-random signal and generating means, the distance measuring signals received by the receiving means, and sample rate conversion means for sampling based on the Doppler corrected reference clock signal output from said frequency synthesizing means, the second random signal or of the sampling signal outputted from the sample rate conversion means and the second pseudo random signal, one of the signals and the complex conjugate of each frequency component, each frequency component complex multiplication between the complex conjugate signal and the other signal a complex multiplying means for detecting the phase difference of the transmitted ranging signal and the received ranging signal to go to either the complex multiplication means の信号の周波数方向の送受信間位相差傾斜を検出する位相勾配検出手段と、 前記複素乗算手段からの信号に基づき、周波数方向の送受信間位相差平均値を求める平均位相検出手段と、 前記平均位相検出手段から出力された位相差平均値に基づき遅延時間を計算すると共に、前記位相勾配検出手段により検出された周波数方向への位相勾配によりアンピギュイティを除去することにより、前記ターゲットまでの距離を計測する計測手段とを有することを特徴とする距離計測装置。 A phase gradient detecting means for detecting a reception phase difference between the inclination of the frequency direction signals, based on a signal from the complex multiplying means, and the average phase detection means for obtaining a reception phase difference between the average value of the frequency direction, the average phase with delay time is calculated based on the phase difference average value output from the detection means, by removing the Anpigyuiti by the phase gradient to the detected frequency direction by the phase gradient detecting means, for measuring a distance to the target distance measuring apparatus characterized by having a measuring unit.
  6. 【請求項6】 前記複素乗算手段は、前記第2のランダム信号又は第2の擬似ランダム信号を周波数領域の信号に変換する第1の変換器と、前記第1の変換器の出力信号を複素共役化する共役変換器と、前記サンプルレート変換手段から出力されるサンプリング信号を周波数領域の信号に変換する第2の変換器と、前記共役変換器から出力される複素共役化信号と前記第2の変換器から出力されるサンプリング信号の周波数領域の信号との複素乗算を周波数成分毎に行って送信測距信号と受信測距信号の位相差を検出する複素乗算器とよりなることを特徴とする請求項4又は5記載の距離計測装置。 Wherein said complex multiplication means, complex a first converter for converting the second random signal or the second signal of the pseudo random signal to the frequency domain, the output signal of the first transducer a conjugate converter for conjugation, the sample rate and a second converter for converting the sampled signal into a frequency domain signal output from the converting means, a complex conjugate signal and the second output from the conjugate converter and wherein the more becomes possible a complex multiplier for detecting a phase difference between the transmitted ranging signal and the received ranging signal complex multiplication of the signal in the frequency domain of the sampling signal output to go to each frequency component from the transducer distance measuring device according to claim 4 or 5, wherein for.
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