JP2005221356A - Radar device and distance measuring method - Google Patents
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本発明は、例えば、複数の測定対象体までの距離を検出するレーダ装置、および複数の測定対象体までの距離を測定する距離測定方法に関するものである。 The present invention relates to, for example, a radar apparatus that detects distances to a plurality of measurement objects, and a distance measurement method that measures distances to a plurality of measurement objects.
この種のレーダ装置として、特開平5−232228号公報に開示されたレーダ装置(距離測定装置)が知られている。このレーダ装置は、同公報中の図1に示すように、発光信号発生回路、LDドライバ、半導体レーザ、受光素子、アンプ、1番目〜n番目(nは2以上の整数)のゲート回路、第1〜第nの対象物時間測定回路、および測距値演算回路を備えて構成されている。この場合、1番目〜n番目のゲート回路は、それぞれRSフリップフロップおよびコンパレータを備えている。このレーダ装置では、発光信号発生回路が、LDドライバ、各対象物時間測定回路、および1番目のゲート回路に対して共通のスタート信号を出力する。この際に、発光信号発生回路からスタート信号の立ち上がりエッジが出力された時点から、LDドライバが半導体レーザを駆動して光パルス信号の送信を開始し、各対象物時間測定回路が時間計測を開始し、1番目のゲート回路が動作を開始する。具体的には、1番目のゲート回路におけるRSフリップフロップが、S入力端子に入力されたスタート信号の立ち上がりエッジによってセットされて、Q出力端子からコンパレータのイネーブル端子にHighレベル(以下、「Hレベル」ともいう)の信号を出力する。したがって、イネーブル端子にHレベルの信号を入力した1番目のゲート回路のコンパレータが動作可能状態となる。 As this type of radar apparatus, a radar apparatus (distance measuring apparatus) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-232228 is known. As shown in FIG. 1 of the publication, the radar apparatus includes a light emission signal generation circuit, an LD driver, a semiconductor laser, a light receiving element, an amplifier, a first to nth (n is an integer of 2 or more) gate circuit, The first to n-th object time measurement circuits and the distance measurement value calculation circuit are provided. In this case, the first to nth gate circuits each include an RS flip-flop and a comparator. In this radar apparatus, the light emission signal generation circuit outputs a common start signal to the LD driver, each object time measurement circuit, and the first gate circuit. At this time, from the time when the rising edge of the start signal is output from the light emission signal generation circuit, the LD driver starts the transmission of the optical pulse signal by driving the semiconductor laser, and each object time measurement circuit starts the time measurement. Then, the first gate circuit starts operating. Specifically, the RS flip-flop in the first gate circuit is set by the rising edge of the start signal input to the S input terminal, and is set to the high level (hereinafter referred to as “H level”) from the Q output terminal to the enable terminal of the comparator. Is also output). Therefore, the comparator of the first gate circuit having an H level signal input to the enable terminal becomes operable.
一方、半導体レーザによって送信された光パルス信号は、レーダ装置からそれぞれ異なった距離に位置するn個の測定対象体(測定対象物)によって反射される。したがって、時間差を伴ったn個の光パルス信号が受光素子で受信される。この場合、受光素子は、1番目に受信した光パルス信号を光電変換して受信パルス信号としてアンプに出力する。次に、アンプは、受光素子から出力された受信パルス信号をコンパレータの基準電圧よりも大きなレベルまで増幅して各ゲート回路のコンパレータに出力する。この場合、動作可能状態にある1番目のゲート回路のコンパレータのみが受信パルス信号の入力に同期して作動して、第1対象物時間測定回路、1番目のゲート回路のRSフリップフロップのR端子、および2番目のゲート回路のRSフリップフロップのS端子に対してLowレベル(以下、「Lレベル」ともいう)からHレベルに立ち上がる信号を出力する。これにより、第1対象物時間測定回路は時間計測を終了する。また、1番目のゲート回路のRSフリップフロップは、リセットされてQ出力端子からコンパレータのイネーブル端子にLレベルの信号を出力する。したがって、このコンパレータは、イネーブル端子にLレベルの信号を入力することによって動作不可能状態となり、出力信号をHレベルからLレベルに立ち下げる。また、2番目のゲート回路のRSフリップフロップは、S入力端子に入力した立ち上がりエッジによってセットされてQ出力端子から2番目のゲート回路におけるコンパレータのイネーブル端子にHレベルの信号を出力する。したがって、イネーブル端子にHレベルの信号を入力した2番目のゲート回路のコンパレータが動作可能状態となる。 On the other hand, the optical pulse signal transmitted by the semiconductor laser is reflected by n measurement objects (measurement objects) located at different distances from the radar apparatus. Accordingly, n light pulse signals with a time difference are received by the light receiving element. In this case, the light receiving element photoelectrically converts the first received optical pulse signal and outputs it to the amplifier as a received pulse signal. Next, the amplifier amplifies the reception pulse signal output from the light receiving element to a level larger than the reference voltage of the comparator and outputs the amplified signal to the comparator of each gate circuit. In this case, only the comparator of the first gate circuit in the operable state operates in synchronization with the input of the received pulse signal, and the R terminal of the RS flip-flop of the first object time measuring circuit and the first gate circuit And a signal that rises from a low level (hereinafter also referred to as “L level”) to an H level to the S terminal of the RS flip-flop of the second gate circuit. Thereby, the first object time measuring circuit ends the time measurement. The RS flip-flop of the first gate circuit is reset and outputs an L level signal from the Q output terminal to the enable terminal of the comparator. Therefore, the comparator becomes inoperable when an L level signal is input to the enable terminal, and the output signal falls from the H level to the L level. The RS flip-flop of the second gate circuit is set by the rising edge input to the S input terminal, and outputs an H level signal from the Q output terminal to the enable terminal of the comparator in the second gate circuit. Therefore, the comparator of the second gate circuit, in which an H level signal is input to the enable terminal, becomes operable.
次に、受光素子が、2番目の光パルス信号を受信したときには、受信した光パルスを光電変換して受信パルス信号としてアンプに出力する。この場合、上記の動作と同様にして、アンプは、受光素子から出力された受信パルス信号をコンパレータの基準電圧よりも大きなレベルまで増幅して各ゲート回路のコンパレータに出力する。この場合、動作可能状態にある2番目のゲート回路のコンパレータのみが受信パルス信号を入力して作動し、第2対象物時間測定回路、2番目のゲート回路のRSフリップフロップのR端子、および3番目のゲート回路のRSフリップフロップのS端子に対してLレベルからHレベルに立ち上がる信号を出力する。これにより、第2対象物時間測定回路は時間計測を終了する。また、2番目のゲート回路のRSフリップフロップは、リセットされてQ出力端子からコンパレータのイネーブル端子にLレベルの信号を出力する。したがって、このコンパレータは、イネーブル端子にLレベルの信号を入力することによって動作不可能状態となり、出力信号をHレベルからLレベルに立ち下げる。また、3番目のゲート回路のRSフリップフロップは、S入力端子に入力した立ち上がりエッジによってセットされてQ出力端子から3番目のゲート回路におけるコンパレータのイネーブル端子にHレベルの信号を出力する。したがって、イネーブル端子にHレベルの信号を入力した3番目のゲート回路のコンパレータが動作可能状態となる。 Next, when the light receiving element receives the second optical pulse signal, the received optical pulse is photoelectrically converted and output to the amplifier as a received pulse signal. In this case, similarly to the above operation, the amplifier amplifies the reception pulse signal output from the light receiving element to a level larger than the reference voltage of the comparator and outputs the amplified signal to the comparator of each gate circuit. In this case, only the comparator of the second gate circuit in the operable state operates by inputting the reception pulse signal, and the second object time measuring circuit, the R terminal of the RS flip-flop of the second gate circuit, and 3 A signal rising from the L level to the H level is output to the S terminal of the RS flip-flop of the second gate circuit. Thereby, the second object time measurement circuit ends the time measurement. The RS flip-flop of the second gate circuit is reset and outputs an L level signal from the Q output terminal to the enable terminal of the comparator. Therefore, the comparator becomes inoperable when an L level signal is input to the enable terminal, and the output signal falls from the H level to the L level. The RS flip-flop of the third gate circuit is set by the rising edge input to the S input terminal, and outputs an H level signal from the Q output terminal to the enable terminal of the comparator in the third gate circuit. Therefore, the comparator of the third gate circuit, which has an H level signal input to the enable terminal, becomes operable.
次いで、上記した動作と同様にして、順次受信される第L番目(Lは3以上(n−1)以下の各整数)の光パルス信号は、光電変換されて第L番目のゲート回路のみを通過してそれぞれ第L対象物時間測定回路の時間計測を終了させる。したがって、光パルス信号を送信してから各測定対象体によって反射されて受信するまでの各時間を計測することが可能となる。この結果、計測した各時間から各測定対象体までの距離が算出される。
ところが、このレーダ装置には、以下の問題がある。すなわち、このレーダ装置の各対象物時間測定回路は、ゲート回路のコンパレータから出力されたパルス信号を入力した時点で時間計測を終了している。一方、第(L+1)番目のゲート回路のRSフリップフロップは、第L番目のゲート回路のコンパレータから出力されたパルス信号を入力してセット状態となる。この場合、第L番目のコンパレータは、入力した受信パルス信号の前部エッジに同期して立ち上がるパルス信号を生成する。ところが、このコンパレータのHレベルのパルス信号の出力と連動して第L番目のゲート回路のRSフリップフロップがリセットされるため、このRSフリップフロップのQ出力端子から第L番目のコンパレータのイネーブル端子にLレベルの信号が出力される。したがって、このコンパレータは、動作不可能状態になって、Hレベルの信号を出力した直後において、出力していたHレベルの信号を瞬時にLレベルに立ち下げる。このため、受信パルス信号よりも非常に狭いパルス幅のパルス信号が出力される。したがって、このレーダ装置には、対象物時間測定回路やゲート回路のRSフリップフロップによる検出が可能なパルス幅よりも狭いパルス信号がコンパレータから出力されたときに、各回路が正常に作動しないことに起因して、測定対象体に対する測定漏れを生じることがあるという問題点が存在する。 However, this radar apparatus has the following problems. That is, each object time measuring circuit of the radar apparatus has finished measuring time when the pulse signal output from the comparator of the gate circuit is input. On the other hand, the RS flip-flop of the (L + 1) th gate circuit is set to the pulse signal output from the comparator of the Lth gate circuit. In this case, the Lth comparator generates a pulse signal that rises in synchronization with the front edge of the received reception pulse signal. However, since the RS flip-flop of the Lth gate circuit is reset in conjunction with the output of the H level pulse signal of this comparator, the Q output terminal of this RS flip-flop changes from the enable terminal of the Lth comparator. An L level signal is output. Therefore, immediately after the comparator becomes inoperable and outputs the H level signal, the output H level signal instantaneously falls to the L level. For this reason, a pulse signal having a pulse width much narrower than the received pulse signal is output. Therefore, in this radar device, when a pulse signal narrower than the pulse width that can be detected by the RS flip-flop of the object time measurement circuit or the gate circuit is output from the comparator, each circuit does not operate normally. As a result, there is a problem that a measurement omission for the measurement object may occur.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、測定対象体に対する測定漏れを有効に防止し得るレーダ装置および距離測定方法を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and it is a main object of the present invention to provide a radar apparatus and a distance measurement method that can effectively prevent measurement leakage from a measurement object.
本発明に係るレーダ装置は、変調信号に同期してトリガ信号を生成すると共に当該変調信号で変調した高周波信号を送信する送信部と、n個(nは2以上の整数)の測定対象体でそれぞれ反射された各前記高周波信号を受信してn個の復調信号を順次出力する受信部と、前記トリガ信号と前記各復調信号とに基づいて前記各測定対象体までの距離を測定可能な検出信号をn個生成する検出信号生成部とを備え、前記検出信号生成部は、前記トリガ信号と前記受信部から出力された第1から第n番目の前記復調信号との時間差に応じたパルス幅の前記検出信号をそれぞれ生成するn個の信号生成回路と、第j番目(jは1以上(n−1)以下の各整数)の前記検出信号の後部エッジを入力したときに第(j+1)番目の前記検出信号を生成可能に第(j+1)番目の前記信号生成回路の作動状態をそれぞれ制御する(n−1)個の制御回路とを備えて構成されている。 A radar apparatus according to the present invention includes a transmitter that generates a trigger signal in synchronization with a modulation signal and transmits a high-frequency signal modulated by the modulation signal, and n measurement objects (n is an integer of 2 or more). A receiving unit that receives each reflected high-frequency signal and sequentially outputs n demodulated signals, and a detection that can measure the distance to each measurement object based on the trigger signal and each demodulated signal A detection signal generation unit that generates n signals, and the detection signal generation unit has a pulse width corresponding to a time difference between the trigger signal and the first to n-th demodulated signals output from the reception unit. (J + 1) th when the nth signal generation circuit for generating the detection signals of the first detection signal and the rear edge of the jth detection signal (j is an integer of 1 to (n−1)) are input. The second detection signal can be generated The (j + 1) -th said controlling the operation state of the signal generating circuit, respectively (n-1) is constituted by a number of control circuits.
この場合、前記トリガ信号の入力に同期する前部エッジと第m番目の前記復調信号の入力に同期する後部エッジとを有するパルス状信号を第m番目の検出信号として生成するフリップフロップ回路を備えて第m番目(mは1以上n以下の各整数)の前記信号生成回路を構成し、等価的に、前記第j番目の検出信号の極性反転信号と前記第(j+1)番目の検出信号とを入力し、当該第j番目の検出信号の前記後部エッジの入力以降において、前記第(j+1)番目のフリップフロップ回路に対して、前記第(j+1)番目の復調信号の入力を許容させる論理回路を備えて前記第j番目の制御回路を構成するのが好ましい。 In this case, a flip-flop circuit that generates a pulse-like signal having a front edge synchronized with the input of the trigger signal and a rear edge synchronized with the input of the mth demodulated signal as the mth detection signal is provided. The m-th signal generation circuit (m is an integer of 1 to n) and equivalently, the polarity inversion signal of the j-th detection signal and the (j + 1) -th detection signal And a logic circuit that allows the (j + 1) th flip-flop circuit to input the (j + 1) th demodulated signal after the input of the rear edge of the jth detection signal. The jth control circuit is preferably configured.
また、本発明に係る距離測定方法は、変調信号に同期してトリガ信号を生成すると共に当該変調信号で変調した高周波信号を送信する送信ステップと、n個(nは2以上の整数)の測定対象体でそれぞれ反射された各前記高周波信号を受信してn個の復調信号を順次出力する受信ステップと、前記トリガ信号と第1から第n番目の前記復調信号との時間差に応じたパルス幅の検出信号をn個生成する検出信号生成ステップと、第j番目(jは1以上(n−1)以下の各整数)の前記検出信号の後部エッジを入力したときに第(j+1)番目の前記検出信号の生成を制御する制御ステップと、前記n個の検出信号に基づいて前記各測定対象体までの各距離を測定する測定ステップとを実行する。 The distance measurement method according to the present invention includes a transmission step of generating a trigger signal in synchronization with a modulation signal and transmitting a high-frequency signal modulated with the modulation signal, and n (n is an integer of 2 or more) measurement. A reception step of receiving each of the high-frequency signals reflected by the object and sequentially outputting n demodulated signals, and a pulse width corresponding to a time difference between the trigger signal and the first to n-th demodulated signals A detection signal generation step of generating n detection signals, and the (j + 1) th detection signal when the rear edge of the detection signal of the jth (j is an integer of 1 to (n-1)) is input. A control step for controlling generation of the detection signal and a measurement step for measuring each distance to each measurement object based on the n detection signals are executed.
本発明に係るレーダ装置および距離測定方法によれば、トリガ信号と第1から第n番目の復調信号との時間差に応じたパルス幅の検出信号をそれぞれ生成し、第j番目(jは1以上(n−1)以下の各整数)の検出信号の後部エッジを入力したときに第(j+1)番目の検出信号を生成可能に制御する。このため、そのパルス幅がその時間差に応じて十分に長い検出信号が生成される。したがって、検出信号を確実に検出することができるため、測定対象体に対する測定漏れを有効に防止することができる。 According to the radar apparatus and the distance measurement method of the present invention, the detection signal having a pulse width corresponding to the time difference between the trigger signal and the first to nth demodulated signals is generated, respectively, and the jth (j is 1 or more). Control is performed so that the (j + 1) th detection signal can be generated when the rear edge of the detection signal (n-1) is inputted. For this reason, a detection signal whose pulse width is sufficiently long according to the time difference is generated. Therefore, since the detection signal can be reliably detected, measurement omission with respect to the measurement object can be effectively prevented.
また、本発明に係るレーダ装置によれば、第m番目の信号生成回路が、トリガ信号の入力に同期する前部エッジと第m番目の復調信号の入力に同期する後部エッジとを有するパルス状信号を第m番目の検出信号として生成するフリップフロップ回路を備えて構成され、第j番目の制御回路が、等価的に、第j番目の検出信号の極性反転信号と第(j+1)番目の検出信号とを入力し、第j番目の検出信号の後部エッジの入力以降において、第(j+1)番目のフリップフロップ回路に対して、第(j+1)番目の復調信号の入力を許容させる論理回路を備えて構成されている。したがって、簡易な構成でありながら、検出信号を確実に生成する信号生成回路を実現することができるため、検出信号生成部を小形かつ安価に構成することができる。したがって、小形かつ安価なレーダ装置を実現することができる。 According to the radar apparatus of the present invention, the mth signal generation circuit has a pulse shape having a front edge synchronized with the input of the trigger signal and a rear edge synchronized with the input of the mth demodulated signal. A flip-flop circuit that generates a signal as the m-th detection signal, and the j-th control circuit is equivalent to the polarity inversion signal of the j-th detection signal and the (j + 1) -th detection. And a logic circuit that allows the (j + 1) th flip-flop circuit to input the (j + 1) th demodulated signal after the rear edge of the jth detection signal is input. Configured. Accordingly, a signal generation circuit that reliably generates a detection signal can be realized with a simple configuration, and thus the detection signal generation unit can be configured to be small and inexpensive. Therefore, a small and inexpensive radar apparatus can be realized.
以下、本発明に係るレーダ装置および距離測定方法の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, the best mode of a radar apparatus and a distance measurement method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
最初に、レーダ装置1の構成について、図面を参照して説明する。
First, the configuration of the
レーダ装置1は、図1に示すように、パルス信号生成部2、送信部3、送信アンテナ4、受信アンテナ5、受信部6、検出信号生成部7、パルス幅計測部8−1〜8−n(nは2以上の整数。以下同様)および距離演算部9を備え、複数の測定対象体11−1〜11−n(一例として車両)との間の距離L1〜Lnを測定可能に構成されている。なお、パルス信号生成部2、送信部3、および送信アンテナ4は、本発明における送信部を構成し、受信アンテナ5および受信部6は、本発明における受信部を構成する。また、レーダ装置1は、一例として、上記した各構成要素が1枚のプリント基板に搭載された状態で樹脂モールドされることによって一体化(モジュール化)されている。
As shown in FIG. 1, the
パルス信号生成部2は、一例として、内部に配設された水晶発振器(図示せず)から出力される内部クロックに基づいて、図1に示すように、パルス状のトリガ信号STGを生成して検出信号生成部7に出力する。また、パルス信号生成部2は、トリガ信号STGに同期してパルス状の変調信号ST を生成して送信部3に出力する。送信部3は、一例として準ミリ波帯の所定周波数(例えば24GHz)の搬送波を連続して生成して、入力した変調信号ST で搬送波を変調して高周波信号STRを生成すると共に、生成した高周波信号STRを送信アンテナ4から送信させる。一方、受信アンテナ5は、送信アンテナ4を介して送信された高周波信号STRのうちのn個の測定対象体11−1〜11−nによってそれぞれ反射された高周波信号STRを受信して高周波信号SRR1 〜SRRn として受信部6に出力する。この場合、同図に示すように、受信アンテナ5は、最初にレーダ装置1との距離が最も短い測定対象体11−1から反射された高周波信号STRを受信して高周波信号SRR1 を受信部6に出力し、その後にレーダ装置1との距離が次に短い測定対象体11−2から反射された高周波信号STRを受信して高周波信号SRR2 を受信部6に出力し、その後、レーダ装置1との距離が短い順序で測定対象体11−3〜11−nによって反射された高周波信号STRを受信して高周波信号SRR3 〜SRRn を受信部6に順次出力する。以下、高周波信号SRR1 〜SRRn を特に区別しないときは、単に「高周波信号SRR」ともいう。この場合、送信アンテナ4および受信アンテナ5は、一例として、パッチアンテナで構成されている。
As an example, the pulse signal generator 2 generates a pulse-like trigger signal STG as shown in FIG. 1 based on an internal clock output from a crystal oscillator (not shown) disposed therein. It outputs to the detection
受信部6は、図1に示すように、入力した高周波信号SRRを復調して復調信号SR を検出信号生成部7に出力する。この場合、高周波信号SRRには上記した高周波信号SRR1 〜SRRn が含まれている。したがって、受信部6から出力される復調信号SR には、同図に示すように、高周波信号SRR1 〜SRRn の各パルスに対応する復調信号SR1〜SRnが含まれている。以下、復調信号SR1〜SRnを特に区別しないときは、単に「復調信号SR 」ともいう。なお、復調信号SR1〜SRnが、本発明における「第1番目から第n番目の復調信号」に相当する。
As shown in FIG. 1, the
検出信号生成部7は、トリガ信号STGと復調信号SR とに基づいて、例えば、トリガ信号STGの立ち上がりエッジに同期して立ち上がり、各復調信号SR1〜SRnの立ち上がりエッジに同期して立ち下がるn個のパルス状の検出信号W1〜Wnを生成して出力する。また、検出信号生成部7は、一例として、図2に示すように、n個のプリセット端子付きのTフリップフロップ(以下、「TFF」ともいう)70−1〜70−n(以下、区別しないときには、「TFF70」ともいう)、n個のインバータ71−0,71−1〜71−(n−1)(以下、インバータ71−1〜71−(n−1)を区別しないときには、「インバータ71」ともいう)、および(n−1)個のアンド回路72−1〜72−(n−1)(以下、区別しないときには、「アンド回路72」ともいう)を備えて構成されている。各TFF70は、それぞれのプリセット端子(PRN端子)にインバータ71−0を介してトリガ信号STGを入力して、トリガ信号STGの立ち上がりエッジに同期して、出力端子(Q端子、つまり非反転出力端子)からHレベルの信号を出力する。また、各TFF70は、それぞれのクロック端子に復調信号SR を入力して、入力端子(T端子)にHレベルの信号が入力されている状態で復調信号SR の立ち上がりエッジが入力されたときには、それまでに出力端子(Q端子)から出力していた信号の極性を反転してLレベルの信号を出力する。なお、各TFF70は、本発明における信号生成回路を構成する。
Based on the trigger signal STG and the demodulated signal SR, the
また、TFF70−m(mは1以上n以下の各整数。以下同様)は、図2に示すように、出力端子(Q端子)からパルス幅計測部8−mに検出信号Wmを出力する。また、TFF70−j(jは1以上(n−1)以下の各整数。以下同様)は、その出力端子(Q端子)からインバータ71−jに検出信号Wjを出力する。この場合、TFF70−1は、出力端子(Q端子)から入力端子(T端子)に検出信号W1を出力する。一方、TFF70−(j+1)は、その入力端子(T端子)にアンド回路72−jから出力される信号を入力すると共に、その出力端子(Q端子)からアンド回路72−jの一方の入力端子に検出信号W(j+1)を出力する。 Further, TFF 70-m (m is an integer of 1 to n, and the same applies hereinafter) outputs a detection signal Wm from the output terminal (Q terminal) to the pulse width measuring unit 8-m as shown in FIG. Further, the TFF 70-j (j is an integer not less than 1 and not more than (n-1); the same applies hereinafter) outputs a detection signal Wj from its output terminal (Q terminal) to the inverter 71-j. In this case, the TFF 70-1 outputs the detection signal W1 from the output terminal (Q terminal) to the input terminal (T terminal). On the other hand, the TFF 70- (j + 1) inputs a signal output from the AND circuit 72-j to its input terminal (T terminal), and one input terminal of the AND circuit 72-j from its output terminal (Q terminal). Output a detection signal W (j + 1).
インバータ71−jは、図2に示すように、TFF70−jによって出力される検出信号Wjを入力してその極性反転信号をアンド回路72−jの他方の入力端子に出力する。アンド回路72−jは、他方の入力端子から入力した検出信号Wjの極性反転信号と、TFF70−(j+1)の出力端子(Q端子)から出力されて一方の入力端子から入力した検出信号W(j+1)との論理積の信号をTFF70−(j+1)の入力端子(T端子)に出力する。なお、インバータ71およびアンド回路72は、両者が相俟って、本発明における制御回路および論理回路を構成する。
As shown in FIG. 2, the inverter 71-j receives the detection signal Wj output from the TFF 70-j and outputs the polarity inversion signal to the other input terminal of the AND circuit 72-j. The AND circuit 72-j has a polarity inversion signal of the detection signal Wj input from the other input terminal, and a detection signal W (output from the output terminal (Q terminal) of the TFF 70- (j + 1) and input from the one input terminal. j + 1) is output to the input terminal (T terminal) of TFF 70- (j + 1). The
各パルス幅計測部8−1〜8−nは、検出信号生成部7から出力された各検出信号W1〜Wnの各パルス幅Tw1〜Twnをそれぞれ計測する。また、各パルス幅計測部8−1〜8−nは、図1に示すように、計測した各パルス幅Tw1〜Twnを示すパルス幅データD1〜Dnを距離演算部9に出力する。距離演算部9は、各パルス幅Tw1〜Twnの1/2の時間と光速とに基づいて、レーダ装置1と各測定対象体11−1〜11−nとの間の距離L1〜Lnを演算する。また、距離演算部9は、演算した距離L1〜Lnを示す距離データLDを外部機器に出力する。
Each pulse width measurement unit 8-1 to 8-n measures each pulse width Tw1 to Twn of each detection signal W1 to Wn output from the detection
次に、レーダ装置1を用いた距離測定方法について、図1〜3を参照して説明する。
Next, a distance measurement method using the
このレーダ装置1では、図1に示すように、パルス信号生成部2が、トリガ信号STGを生成して検出信号生成部7に出力すると共に、トリガ信号STGに同期して生成した変調信号ST を送信部3に出力する(送信ステップ)。この際に、検出信号生成部7は、パルス信号生成部2によって出力されたトリガ信号STGに同期して検出信号W1〜Wnの生成を開始する(検出信号生成ステップ)。具体的には、図2に示すように、各TFF70は、それぞれのプリセット端子(PRN端子)にインバータ71−0を介してトリガ信号STGを入力する。この場合、図3に示すように、各TFF70は、トリガ信号STGの立ち上がりエッジに同期してHレベルに立ち上がる検出信号W1〜Wnを各TFF70の出力端子(Q端子)から出力する。この際に、同図に示すように、TFF70−1の入力端子(T端子)は、出力端子(Q端子)と連動してHレベルとなる。続いて、各インバータ71−jがHレベルの各検出信号Wj(TFF70−jの出力)の極性を反転したLレベルの信号をアンド回路72−jの他方の入力端子に出力する。この際に、アンド回路72−jの一方の入力端子には検出信号W(j+1)であるHレベルの信号が入力されている。このため、アンド回路72−jは、Lレベルの信号を出力する。この結果、同図に示すように、TFF70−(j+1)は、入力端子(T端子)がLレベルに維持されて復調信号SR の受付けが禁止される(制御ステップ)。
In the
送信部3は、図1に示すように、パルス信号生成部2によって出力された変調信号ST で変調した高周波信号STRを生成して、送信アンテナ4に出力する。これにより、送信アンテナ4から高周波信号STRが送信される(送信ステップ)。この場合、受信アンテナ5は、パルス信号生成部2による変調信号ST (つまりトリガ信号STG)の出力から所定時間Tw1〜Twn経過後に、測定対象体11−1〜11−nによってそれぞれ反射されたn個の高周波信号STRを順次入力する。この場合、所定時間Tw1〜Twnは、高周波信号STRがレーダ装置1とそれぞれの測定対象体11−1〜11−nとの間の距離L1〜Lnを往復する時間、つまり距離L1〜Lnの2倍の距離(L1×2〜Ln×2)を伝搬するのに必要とされる時間を意味する。
As shown in FIG. 1, the transmission unit 3 generates a high-frequency signal STR modulated by the modulation signal ST output from the pulse signal generation unit 2 and outputs the high-frequency signal STR to the transmission antenna 4. Thereby, the high frequency signal STR is transmitted from the transmission antenna 4 (transmission step). In this case, the receiving antenna 5 is reflected by the measuring objects 11-1 to 11-n after a predetermined time Tw1 to Twn has elapsed from the output of the modulation signal ST (that is, the trigger signal STG) by the pulse signal generator 2. The high frequency signals STR are sequentially input. In this case, the predetermined times Tw1 to Twn are the times during which the high-frequency signal STR reciprocates the distances L1 to Ln between the
受信部6は、受信アンテナ5から入力した高周波信号SRRを受信することにより、復調信号SR を復調する。この場合、この復調信号SR として、図1,3に示すように、それぞれの高周波信号SRR1 〜SRRn に対応する復調信号SR1 〜SRn が、トリガ信号STGから所定時間Tw1〜Twnの経過後にこの順で復調される。次いで、復調信号SR1〜SRnは、受信部6から検出信号生成部7に順次出力される(シーケンシャルに出力される。受信ステップ)。この場合、検出信号生成部7では、図2に示すように、最初に入力した復調信号SR1は、各TFF70のクロック端子に入力する。この際に、図3に示すように、復調信号SR1の立ち上がりエッジに同期して、入力端子(T端子)にHレベルの信号が入力されていた状態のTFF70−1が、その出力信号(Q端子)をHレベルからLレベルに立ち下げる。これにより、所定時間Tw1のパルス幅の検出信号W1が生成される(検出信号生成ステップ)。また、TFF70−1の入力端子(T端子)には、TFF70−1の出力端子(Q端子)の立ち下がりと連動して、Lレベルの信号が入力される。これにより、TFF70−1は、その動作を停止する。次に、インバータ71−1が、Lレベルの検出信号W1を極性反転したHレベルの信号をアンド回路72−1の他方の入力端子に出力する。この際に、アンド回路72−1の一方の入力端子には検出信号W2であるHレベルの信号が入力されている。このため、アンド回路72−1は、インバータ71−1の出力がLレベルからHレベルに立ち上がるのと連動してTFF70−2の入力端子(T端子)への入力信号をLレベルからHレベルに立ち上げる。これにより、図3に示すように、TFF70−2の入力端子(T端子)には、LレベルからHレベルに立ち上がる信号が入力される。この結果、TFF70−2は、復調信号SR の受付けが許容されて、検出信号W2の生成(立ち下がりエッジの生成)が許容される(制御ステップ)。
The receiving
次に、2番目の復調信号SR2が検出信号生成部7に入力したときには、図2に示すように、復調信号SR2は、各TFF70のクロック端子に入力される。この際に、図3に示すように、復調信号SR2の立ち上がりエッジに同期して、入力端子(T端子)にHレベルの信号が入力されている状態のTFF70−2が、その出力信号(Q端子)をHレベルからLレベルに立ち下げる。これにより、所定時間Tw2のパルス幅の検出信号W2が生成される(検出信号生成ステップ)。また、アンド回路72−1の一方の入力端子には、TFF70−2の出力端子(Q端子)の立ち下がりと連動して、Lレベルの信号が入力される。このため、アンド回路72−1は、TFF70−2の出力信号(Q端子)がHレベルからLレベルに立ち下げるのと連動してTFF70−2の入力端子(T端子)への入力信号をHレベルからLレベルに立ち下げる。これにより、図3に示すように、TFF70−2の入力端子(T端子)には、HレベルからLレベルに立ち下がる信号が入力される。したがって、TFF70−2は、その動作を停止する。次に、インバータ71−2が、Lレベルの検出信号W2を極性反転したHレベルの信号をアンド回路72−2の他方の入力端子に出力する。この際に、アンド回路72−2の一方の入力端子には検出信号W3であるHレベルの信号が入力されている。このため、アンド回路72−2は、インバータ71−2の出力がLレベルからHレベルに立ち上げるのと連動してTFF70−3の入力端子(T端子)への入力信号をLレベルからHレベルに立ち上げる。これにより、図3に示すように、TFF70−3の入力端子(T端子)には、LレベルからHレベルに立ち上がる信号が入力される。この結果、TFF70−3は、復調信号SR の受付けが許容されて、検出信号W3の生成(立ち下がりエッジの生成)が許容される(制御ステップ)。
Next, when the second demodulated signal SR2 is input to the
この場合、検出信号生成部7には、復調信号SRj+1(具体的には、復調信号SR3,・・・SRn)が順次入力される。この際に、検出信号生成部7は、上記した動作と同様に作動する。具体的には、図3に示すように、復調信号SRjを入力した後の状態では、TFF70−jの出力信号(Q端子)がLレベルに立ち下がっているため、インバータ71−jには、Lレベルの信号が入力されている。したがって、インバータ71−jは、Lレベルの信号を極性反転して、Hレベルの信号をアンド回路72−jの他方の入力端子に出力する。この際に、アンド回路72−jの一方の入力端子にはHレベルの検出信号W(j+1)が入力されている。このため、アンド回路72−jは、TFF70−(j+1)の入力端子(T端子)にHレベルの信号を出力する。この結果、TFF70−(j+1)は、復調信号SR の受付けが許容されて、検出信号W(j+1)の生成(立ち下がりエッジの生成)が許容される(制御ステップ)。この状態において、検出信号生成部7に復調信号SRj+1が入力されたときには、復調信号SRj+1の立ち上がりエッジに同期して、入力端子(T端子)にHレベルの信号を入力していたTFF70−(j+1)が、その出力信号(Q端子)をHレベルからLレベルに立ち下げる。これにより、所定時間Tw(j+1)のパルス幅の検出信号W(j+1)が生成される(検出信号生成ステップ)。また、アンド回路72−jの一方の入力端子には、TFF70−(j+1)の出力端子(Q端子)の立ち下がりと連動して、Lレベルの信号が入力される。このため、アンド回路72−jは、TFF70−(j+1)の出力信号(Q端子)がHレベルからLレベルに立ち下げるのと連動してTFF70−(j+1)の入力端子(T端子)への入力信号をHレベルからLレベルに立ち下げる。これにより、図3に示すように、TFF70−(j+1)の入力端子(T端子)には、HレベルからLレベルに立ち下がる信号が入力される。したがって、TFF70−(j+1)は、その動作を停止する。
In this case, the
一方、パルス幅計測部8−1〜8−nは、図1に示すように、検出信号生成部7から出力された検出信号W1〜Wnのパルス幅Tw1〜Twnを計測する。続いて、パルス幅計測部8−1〜8−nは、同図に示すように、計測した各パルス幅Tw1〜Twnを示すパルス幅データD1〜Dnを距離演算部9に出力する。距離演算部9は、各パルス幅計測部8−1〜8−nから出力されたパルス幅データD1〜Dnに基づいて各測定対象体11−〜11−nまでのそれぞれの距離L1〜Lnを演算する(測定ステップ)。また、距離演算部9は、演算した距離L1〜Lnを示す距離データLDを外部機器に出力する。
On the other hand, the pulse width measuring units 8-1 to 8-n measure the pulse widths Tw1 to Twn of the detection signals W1 to Wn output from the detection
このように、このレーダ装置1および距離測定方法によれば、トリガ信号と各復調信号SR1〜SRnとの時間差に応じたパルス幅Tw1〜Twnの検出信号W1〜Wnを生成し、第j番目の検出信号Wjの後部立ち下がりエッジを入力したときに第(j+1)番目の検出信号W(j+1)を生成可能に制御する。このため、そのパルス幅Tw1〜Twnがその時間差に応じて十分に長い検出信号W1〜Wnを生成することができる。したがって、TFF70、インバータ71、アンド回路72およびパルス幅計測部8−1〜8−nが検出信号W1〜Wnを確実に検出することができるため、測定対象体11−1〜11−nに対する測定漏れを有効に防止することができる。
Thus, according to the
また、このレーダ装置1では、第m番目のTFF70−mが、インバータ71−0を介してトリガ信号STGの立ち上がりエッジに同期する前部立ち上がりエッジと第m番目の復調信号SRmの立ち上がりエッジに同期する後部立ち下がりエッジとを有するパルス状信号を第m番目の検出信号Wmとして生成するTFF70−mを備えて構成され、第j番目のインバータ71−jおよびアンド回路72−jが、第j番目の検出信号Wjの極性反転信号と第(j+1)番目の検出信号Wjとを入力し、第j番目の検出信号Wjの後部立ち下がりエッジの入力以降において、第(j+1)番目のTFF70−(j+1)に対して、第(j+1)番目の復調信号SRj+1の入力を許容させるインバータ71−jおよびアンド回路72−jを備えて構成されている。したがって、このレーダ装置1によれば、簡易な構成でありながら、検出信号W1〜Wnを確実に生成する検出信号生成部7(本発明における信号生成回路)を構成することができるため、検出信号生成部7を小形かつ安価に構成することができる。この結果、小形かつ安価なレーダ装置1を提供することができる。
In the
なお、上記の例では、トリガ信号STG、復調信号SR および検出信号W1〜Wnのパルスとして、前部エッジおよび後部エッジがそれぞれ立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの正パルスで構成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、トリガ信号STG、復調信号SR および検出信号W1〜Wnの少なくとも1つを、前部エッジおよび後部エッジがそれぞれ立ち下がりエッジおよび立ち上がりエッジの負パルスで構成することもできる。 In the above example, the trigger signal STG, the demodulated signal SR, and the detection signals W1 to Wn are described as an example in which the front edge and the rear edge are configured with positive pulses of rising and falling edges, respectively. The present invention is not limited to this. For example, at least one of the trigger signal STG, the demodulated signal SR, and the detection signals W1 to Wn can be configured by negative pulses having a leading edge and a trailing edge, which are a falling edge and a rising edge, respectively.
また、本発明における検出信号生成部7として、各TFF70、各インバータ71、および各アンド回路72を備えて構成した例について上記したが、等価的に同様に作動する論理回路で構成することもできる。
Further, the detection
1 レーダ装置
2 パルス信号生成部
3 送信部
4 送信アンテナ
5 受信アンテナ
6 受信部
7 検出信号生成部
11−1〜11−n 測定対象体
70−1〜70−n Tフリップフロップ
71−0〜71−(n−1) インバータ
72−1〜72−(n−1) アンド回路
SR ,SR1〜SR1n 復調信号
STG トリガ信号
W1〜Wn 検出信号
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記検出信号生成部は、前記トリガ信号と前記受信部から出力された第1から第n番目の前記復調信号との時間差に応じたパルス幅の前記検出信号をそれぞれ生成するn個の信号生成回路と、第j番目(jは1以上(n−1)以下の各整数)の前記検出信号の後部エッジを入力したときに第(j+1)番目の前記検出信号を生成可能に第(j+1)番目の前記信号生成回路の作動状態をそれぞれ制御する(n−1)個の制御回路とを備えて構成されているレーダ装置。 A transmitter that generates a trigger signal in synchronization with the modulation signal and transmits a high-frequency signal modulated with the modulation signal, and each of the high-frequency signals reflected by n (n is an integer of 2 or more) measurement objects. A reception unit that sequentially outputs n demodulated signals, and a detection signal that generates n detection signals that can measure the distance to each measurement object based on the trigger signal and each demodulated signal A generation unit,
The detection signal generation unit generates n signal generation circuits each generating the detection signal having a pulse width corresponding to a time difference between the trigger signal and the first to n-th demodulated signals output from the reception unit. And the (j + 1) th detection signal can be generated when the rear edge of the detection signal of the jth (j is an integer between 1 and (n-1)) is input. (N-1) control circuits for controlling the operation states of the signal generation circuits, respectively.
前記第j番目の制御回路は、等価的に、前記第j番目の検出信号の極性反転信号と前記第(j+1)番目の検出信号とを入力し、当該第j番目の検出信号の前記後部エッジの入力以降において、前記第(j+1)番目のフリップフロップ回路に対して、前記第(j+1)番目の復調信号の入力を許容させる論理回路を備えて構成されている請求項1記載のレーダ装置。 The mth signal generation circuit (m is an integer of 1 to n) has a front edge synchronized with the input of the trigger signal and a rear edge synchronized with the input of the mth demodulated signal. A flip-flop circuit that generates a pulsed signal as the m-th detection signal;
The j-th control circuit equivalently inputs a polarity inversion signal of the j-th detection signal and the (j + 1) -th detection signal, and the rear edge of the j-th detection signal 2. The radar apparatus according to claim 1, further comprising a logic circuit that allows the (j + 1) -th demodulated signal to be input to the (j + 1) -th flip-flop circuit after the first input.
n個(nは2以上の整数)の測定対象体でそれぞれ反射された各前記高周波信号を受信してn個の復調信号を順次出力する受信ステップと、
前記トリガ信号と第1から第n番目の前記復調信号との時間差に応じたパルス幅の検出信号をn個生成する検出信号生成ステップと、
第j番目(jは1以上(n−1)以下の各整数)の前記検出信号の後部エッジを入力したときに第(j+1)番目の前記検出信号の生成を制御する制御ステップと、
前記n個の検出信号に基づいて前記各測定対象体までの各距離を測定する測定ステップとを実行する距離測定方法。 A transmission step of generating a trigger signal in synchronization with the modulation signal and transmitting a high-frequency signal modulated with the modulation signal;
a reception step of receiving each of the high frequency signals reflected by n measurement objects (n is an integer of 2 or more) and sequentially outputting n demodulation signals;
A detection signal generating step for generating n detection signals having a pulse width corresponding to a time difference between the trigger signal and the first to n-th demodulated signals;
A control step for controlling generation of the (j + 1) th detection signal when a rear edge of the detection signal of the jth (j is an integer of 1 to (n-1)) is input;
A distance measuring method that executes a measuring step of measuring each distance to each measurement object based on the n detection signals.
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