JP2014228359A - 物体変位検知装置、及び物体変位検知方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の該検知の対象となる物体による反射波に基づいて、該検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置は、送信波と反射波とに基づいて、互いに位相が異なる複数の信号を生成する送受信回路と、該送受信回路により生成された複数の信号の直交座標上における軌跡の歪みの度合いを演算し、該歪みの度合いに基づいて、複数の信号の位相差が90度の位相角に対する軌跡の所定の位相角の補正値を求め、補正値に基づいて、軌跡の所定の位相角を補正し、該補正した軌跡の所定の位相角に基づいて、検知の対象となる物体の変位を演算する変位距離演算装置とを有する。
【選択図】図5
Description
検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の該検知の対象となる物体による反射波に基づいて、該検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置であって、
前記送信波と前記反射波とに基づいて、互いに位相が異なる複数の信号を生成する送受信回路と、
該送受信回路により生成された複数の信号の直交座標上における軌跡の歪みの度合いを演算し、該歪みの度合いに基づいて、前記複数の信号の位相差が90度の位相角に対する前記軌跡の所定の位相角の補正値を求め、前記補正値に基づいて、前記軌跡の所定の位相角を補正し、該補正した前記軌跡の所定の位相角に基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を演算する変位距離演算装置と
を有する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
<物体変位検知装置100>
図1は、物体変位検知装置100の一実施例を示す。
図3は、変位距離演算装置106の一実施例を示す。図3には、主に変位距離演算装置106のハードウェア構成が示される。
図5は、変位距離演算装置106の機能の一実施例を示す。
Yn=√(sin(θn+φ1)2+sin(θn)2)×sin(arctan(sin(θn+φ1),sin(θn))+φ2) (2)
式(1)、式(2)において、nは(Xn,Yn)により表される軌跡上の点を表す添え字を示し、θは位相角を示す。arctan(X,Y)は、直交座標形でプロットされたプロット点(X,Y)と原点とを結んだ直線と、横軸とがなす角を表す。φ1は(Xn,Yn)により表される軌跡の歪みの度合いを表し、φ2は(Xn,Yn)により表される軌跡の位相角を制御する変数を表す。
=√(cos(θn) 2+sin(θn)2)×cos(arctan(cos(θn),sin(θn)))
=1×cos(θn)
=cos(θn)
調整パラメータφ1を90度とし、調整パラメータφ2を0度とした場合、式(2)は、以下に示すようにsin(θn)となる。
=√(cos(θn)2+sin(θn)2)×sin(arctan(cos(θn),sin(θn)))
=1×sin(θn)
=sin(θn)
従って、補正用円は、円形となる。
受信波Rxは、物体変位検知装置100と検知対象物体との間を送信波Txが往復したものであるため、検知対象物体の変位距離を1とした場合、送信波Txの変位距離は2となる。つまり、検知対象物体の変位量に対して、位相変化量は2倍となる。このため、式(3)で検知対象物体の変位距離を求める際には、2で除算する。
図14は、物体変位検知装置100の動作の一実施例を示す。
<物体変位検知装置100>
図15は、物体変位検知装置100の一実施例を示す。
<物体変位検知装置100>
図16は、物体変位検知装置100の一実施例を示す。
Tx4=sin(2πft+φd) (4)
Rx2=sin(2πft+φ(2L)) (5)
Rx3=sin(2πft+φ(2L)) (6)
「f」は送信波の周波数であり「f=c/λ」、「λ」は送信波の波長であり、「c」は光速であり、「t」は時間であり、「L」はアンテナと検知対象物体との間の距離である。また、「φ(2L)」はLに応じた受信波の位相であり、「φd」は位相遅延回路226による位相遅延量である。
=2sin(2πft+φ(2L)/2)×cos(φ(2L)/2) (7)
φ(2L)=2π((2L)/λ)
G2=sin(2πft+φd)+sin(2πft+φ(2L))
=2sin(2πft+(φ(2L)+φd)/2)×cos((φ(2L)-φd)/2) (8)
式(7)より、検知対象物体がある位置Lで静止していた場合、第1の合成信号G1は時間の経過とともに変動するサイン波sin(2πft+φ(2L)/2)の振幅が2cos(φ(2L)/2)倍された信号となる。
<物体変位検知装置100>
図17は、物体変位検知装置100の一実施例を示す。
102 送受信アンテナ
1021 送信アンテナ
1022 受信アンテナ
1023 受信アンテナ
104 送受信回路
106 変位距離演算装置
302 CPU
304 RAM
306 ROM
3022 受信波プロット処理部
3024 調整パラメータ演算部
3026 補正値演算部
3028 位相角補正部
3030 変位距離演算部
Claims (10)
- 検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の該検知の対象となる物体による反射波に基づいて、該検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置であって、
前記送信波と前記反射波とに基づいて、互いに位相が異なる複数の信号を生成する送受信回路と、
該送受信回路により生成された複数の信号の直交座標上における軌跡の歪みの度合いを演算し、該歪みの度合いに基づいて、前記複数の信号の位相差が90度の位相角に対する前記軌跡の所定の位相角の補正値を求め、前記補正値に基づいて、前記軌跡の所定の位相角を補正し、該補正した前記軌跡の所定の位相角に基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を演算する変位距離演算装置と
を有する、物体変位検知装置。 - 前記変位距離演算装置は、前記送受信回路により生成された複数の信号の振幅値の直交座標上における軌跡の歪みの度合いを演算する、請求項1に記載の物体変位検知装置。
- 前記変位距離演算装置は、前記軌跡の歪みの度合いを演算する際に、
Xn=√(sin(θn+φ1)2+sin(θn)2)×cos(arctan(sin(θn+φ1),sin(θn))+φ2) (1)
Yn=√(sin(θn+φ1)2+sin(θn)2)×sin(arctan(sin(θn+φ1),sin(θn))+φ2) (2)
に基づいて、φ1、φ2を演算する、
式(1)、式(2)において、nは(Xn,Yn)により表される軌跡上の点を表す添え字を示し、θは位相角を示し、arctan(X,Y)は前記軌跡上の点(X,Y)と原点を結んだ直線と横軸とがなす角を示し、φ1は(Xn,Yn)により表される軌跡の歪みの度合いを表し、φ2は(Xn,Yn)により表される軌跡の位相角を制御する変数を表す、請求項1または2に記載の物体変位検知装置。 - 複数の受信アンテナ
を有し、
前記送受信回路は、前記送信波を分配し、該分配した前記送信波の各々と、前記複数の受信アンテナにより受信された反射波の各々とを合成することにより前記複数の信号を生成する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の物体変位検知装置。 - 前記送受信回路は、前記送信波を分配し、該分配した前記送信波の各々と、前記複数の受信アンテナにより受信された反射波の各々とを加算することにより前記複数の信号を生成する、請求項4に記載の物体変位検知装置。
- 前記送信波を分配するとともに、アンテナからの反射波を出力する方向性結合器
を有し、
前記送受信回路は、前記方向性結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを合成し、前記方向性結合器からの送信波を分配した他方の送信波の位相を遅延させ、該位相を遅延させた送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを合成することにより前記複数の信号を生成する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の物体変位検知装置。 - 前記送受信回路は、前記方向性結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを加算し、前記方向性結合器からの送信波を分配した他方の送信波の位相を遅延させ、該位相を遅延させた送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを加算することにより前記複数の信号を生成する、請求項6に記載の物体変位検知装置。
- 前記送信波を分配するとともに、アンテナからの反射波を出力するハイブリッド結合器
を有し、
前記送受信回路は、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを合成し、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した他方の送信波の線路長を遅延線路により遅延させ、該遅延線路により線路長を遅延させた送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを合成することにより前記複数の信号を生成する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の物体変位検知装置。 - 前記送受信回路は、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを加算し、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した他方の送信波の線路長を遅延線路により遅延させ、該遅延線路により線路長を遅延させた送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを加算することにより前記複数の信号を生成する、請求項8に記載の物体変位検知装置。
- 検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の該検知の対象となる物体による反射波に基づいて、該検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置における物体変位検知方法であって、
前記送信波と前記反射波とに基づいて、互いに位相が異なる複数の信号を生成し、
該複数の信号の直交座標上における軌跡の歪みの度合いを演算し、
該歪みの度合いに基づいて、前記複数の信号の位相差が90度の位相角に対する前記軌跡の所定の位相角の補正値を求め、
前記補正値に基づいて、前記軌跡の所定の位相角を補正し、
該補正した前記軌跡の所定の位相角に基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を演算する、物体変位検知方法。
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