JP2015143619A - 距離測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
参照モデル決定部は、ビート信号生成部が生成したビート信号から参照モデルを引くことによるビート信号の減少量を示し、ビート信号と参照モデルとが一致するほど大きくなる残差減少量を算出し、その残差減少量が最大となる参照モデルを、残差エネルギーが最小となる参照モデルとする。
距離関連パラメータを周波数分解能により定まる探索ピッチごとの探索値にして、定積分項を計算した計算値を持つテーブルを記憶したテーブル記憶部を備え、
参照モデル決定部は、テーブル記憶部から探索値に対応する計算値を抽出し、抽出した計算値を用いて探索値に対応する残差減少量を算出する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態の距離測定装置1の構成を示すブロック図である。距離測定装置1は、通信部10と、信号処理部20とを備える。
図2は、送信波の周波数fT、受信波の周波数fR、ビート周波数fbeatの時間変化を示す図である。送信波の周波数fTに対して、受信波の周波数fRはτだけ遅れて、正弦波で変化する。受信波の周波数fRから送信波の周波数fTを引いた周波数であるビート周波数fbeatの時間変化も、同図に示すように、正弦波となり、時間に応じた一定値ではない。
次に、上記ビート信号xとの波形マッチングを行う参照モデルwを説明する。参照モデルwは、よく知られた単一周波数の波形の表現である式12により表す。式12の形で参照モデルwを定義したのは、後の式展開を容易にするためである。
ビート信号xは、参照モデルwの係数A、Bに左右されない。また、zも式12から分かるように係数A、Bに左右されない変数である。また、式17から分かるように、eは係数A、Bに関して、それぞれ上に凸な二次関数である。そのため、eが最大となる係数A、Bは、下記式18に示す偏微分の式を解くことで一意に求めることができる。
式17に示した残差減少量eの計算式において、Xs、Xcは、式15に示したように、x、zの関数である。また、すでに説明したように、x、zが定まれば、係数A、B、Iss、Icc、Iscも計算することができる。
以上、説明した本実施形態によれば、送信部11から、周波数の時間変化が正弦波となる送信波を送信するので、ビート信号xも、周波数変化が正弦波となる。周波数変化が正弦波となるので、このビート信号xは、図2に示すように、周波数変化が不連続になる期間が生じない。したがって、測定時間長lに制限がなくなる。
式20において、Iss、Icc、Iscはいずれもzのみを変数として持ち、ビート信号xとは無関係な定積分項である。そして、zは、すでに説明したように、Lwを定めることにより値を求めることができる。
前述の実施形態では、参照モデルwにおいて、値を変化させているパラメータは距離Lwであった。すなわち、前述の実施形態では、距離関連パラメータは距離Lwであった。しかし、式3にも示されているように、距離Lと時間τは一対一の関係にある。したがって、参照モデルwにおいて、値を変化させているパラメータを時間τとしてもよい。なお、この場合、時間τが請求項の距離関連パラメータである。
また、前述の実施形態では、ビート信号xと最も一致する参照モデルwを決定するために、残差エネルギーEを用いていた。すなわち、ビート信号xと参照モデルwとの一致の程度を面積差で判断していた。しかし、ビート信号xと参照モデルwとの一致の程度を、面積差以外の変量で判断してもよい。たとえば、所定時刻ごとのビート信号xと参照モデルwの差の絶対値の合計値で一致の程度を判断してもよい(変形例3)。また、所定時刻ごとに、ビート信号xと参照モデルwの積を計算し、正の値となった時刻の数と、負の値となった時刻の数の差で一致の程度を判断してもよい(変形例4)。ビート信号xと参照モデルwが一致しているほど、正の値となった時刻が多くなるので、ビート信号xと参照モデルwが一致しているほど、正の値となった時刻の数と、負の値となった時刻の数の差は大きくなる。
Claims (4)
- 周波数の時間変化が正弦波となる送信波を送信する送信部(11)と、
前記送信波が対象物で反射した反射波を受信する受信部(12)と、
前記送信部が送信した送信波と、前記受信部が受信した受信波の差の信号であるビート信号を生成するビート信号生成部(13)と、
前記ビート信号を表現した式であって、前記対象物との間の距離に関するパラメータである距離関連パラメータを含んでいる式である参照モデルを、前記距離関連パラメータを変化させつつ、前記ビート信号生成部が生成したビート信号とを比較して、前記ビート信号と最も一致する参照モデルを決定する参照モデル決定部(22)と、
前記参照モデル決定部が決定した参照モデルにおける前記距離関連パラメータに基づいて、対象物までの距離を決定する距離決定部(23)と、を含むことを特徴とする距離測定装置。 - 請求項1において、
前記参照モデル決定部は、前記ビート信号生成部が生成したビート信号と前記参照モデルとの差である残差エネルギーが最小となる参照モデルを、前記ビート信号と最も一致する参照モデルに決定することを特徴とする距離測定装置。 - 請求項3において、
前記係数A、Bが、前記zの三角関数を観測時間で定積分する定積分項を含む振幅計算式から計算できるようになっており、
前記距離関連パラメータを周波数分解能により定まる探索ピッチごとの探索値にして、前記定積分項を計算した計算値を持つテーブルを記憶したテーブル記憶部を備え、
前記参照モデル決定部は、前記テーブル記憶部から前記探索値に対応する前記計算値を抽出し、抽出した計算値を用いて前記探索値に対応する前記残差減少量を算出することを特徴とする距離測定装置。
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