JP2021047128A - 測距装置及び測距システム - Google Patents
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Abstract
Description
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る測距装置を示すブロック図である。また、図2は測距装置の関連技術を示すブロック図であり、特許文献1に開示された測距装置を説明するためのものである。本実施の形態は、装置内の遅延位相分を除去するためのキャリブレーション時に妨害波の影響を回避することで、正確な測距を可能にするものである。本実施の形態は、無変調キャリアを用いた位相検出方式を採用した通信型測距を採用する例を説明する。
θpathA=θTX+θBPF+θRX …(1)
次に、FB部6は、制御信号CNT_FBによりFI端子を選択する。この場合には、送信部5から出力された周波数fLの正弦波は、切換器3からFB部6のFI端子を介して受信部4に供給される。受信部4は周波数fLの正弦波をベースバンド信号に変換して復調部8に与え、復調部8は、復調後のキャリブレーション信号(正弦波)の位相情報を距離測定部9に出力する。このような距離測定部9から変調部7、送信部5、切換器3、FB部6、受信部4及び復調部8を経由する信号経路をキャリブレーションパスBとする。距離測定部9は、出力した信号をキャリブレーションパスBを介して受信しているので、距離測定部9における送信信号と受信信号との同期は取れており、キャリブレーションパスB全体の遅延位相は距離測定部9において計測できる。キャリブレーションパスBの遅延位相θpathBは下記(2)式で表される。
θpathB=θTX+θRX …(2)
(1)式と(2)式の差分をとり、下記(3)式が得られる。この(3)式により、フィルタ部2の遅延位相を検出することが可能であることが分かる。(3)式の遅延位相を距離測定部9で得た検出位相から減算することにより正確な測距が可能となる。
θpathA−θpathB=θBPF …(3)
しかしながら、上記手法では、アンテナ1を介して混入する妨害波(干渉波)の影響により正確な測距ができないことがある。
(I,Q)=(IS+AIcos(−2πΔfI)t,QS+AIsin(−2πΔfI)t) …(4)
ここで、IS 2+QS 2=1である。この(4)式から、検出される位相θdet_intは、下記(5)式で表される。
θdet_int=tan−1(QS+AIsin(−2πΔfI)t)/(IS+AIcos(−2πΔfI)t) …(5)
妨害波がない場合に検出される位相θdetは、
θdet=tan−1(QS/IS) …(6)
であり、あきらかにθdet_int≠θdetである。したがって、キャリブレーションによりフィルタ部2の遅延位相を求めることができず、結果的に距離を正しく計測できない。
(第2の実施の形態)
図9は本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。図9において図1と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
(第3の実施の形態)
図11は本発明の第3の実施の形態を示すブロック図である。図11において図1及び図9と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
(第4の実施の形態)
図12から図14は本発明の第4の実施の形態を示す説明図である。上記各実施の形態の説明では、フィルタ部2の遅延位相を計測して、送受信信号の位相からフィルタ部2の遅延位相分を除去することで、正確な測距を可能にするものと説明したが、上記各実施の形態においては、フィルタ部2の遅延位相だけでなく、装置に組み込まれた部品の遅延素子全般の補正が可能である。本実施の形態はこの補正を説明するものである。
なお、フィルタ部D1c,D2cの遅延位相が2倍されているのは、同じ装置において、送信時の遅延と受信時の遅延が加算されるためである。
θpathA,1=θTX1+θBPF1+θRX1 …(8)
θpathB,1=θTX1+θRX1 …(9)
である。
θpathA,2=θTX2+θBPF2+θRX2 …(10)
θpathB,2=θTX2+θRX2 …(11)
である。
(8)×2−(9)+(10)×2−(11)=θTX1+θRX1+2θBPF1+θTX2+θRX2+2θBPF2 …(12)
上記(12)式は上記(7)式に等しい。従って、上記計算をすることにより、フィルタ部2(D1c,D2c)の遅延位相のみの補正ではなく、送受信回路全体の遅延位相を含めた遅延位相の補正が可能である。
Claims (12)
- 送信信号を出力する送信処理部と、
前記送信信号を送信すると共に受信信号を受信するためのアンテナ部と、
前記受信信号又は前記送信信号を受信する受信処理部と、
一方端から入力された前記送信信号を帯域制限して他方端から出力すると共に前記他方端から入力された前記アンテナ部からの受信信号を帯域制限して前記一方端から出力するフィルタ部と、
前記送信処理部から送信した前記送信信号と前記受信処理部によって受信した前記受信信号とに基づく測距演算を行うと共に、前記フィルタ部を通過する信号の遅延を求めて前記測距演算のキャリブレーションを行う距離測定部と、
前記フィルタ部の他方端と前記アンテナ部との間の信号の伝送を遮断するための信号遮断部と、
前記キャリブレーションの期間には前記アンテナ部と前記フィルタ部の他方端との間の信号の伝送を遮断するように前記信号遮断部を制御する制御部と
を具備する測距装置。 - 前記送信処理部から出力された前記送信信号を前記受信処理部に直接供給する第1の経路と前記送信処理部から出力された前記送信信号を前記フィルタ部を経由して前記他方端から前記受信処理部に供給する第2の経路とを切換えるフィードバック部を更に具備し、
前記距離測定部は、前記第1の経路による前記送信信号の第1の遅延の計測と前記第2の経路による前記送信信号の第2の遅延の計測とを行って前記フィルタ部の遅延を求めて前記測距演算のキャリブレーションを行う
請求項1に記載の測距装置。 - 前記距離測定部は、前記送信処理部及び前記受信処理部のうちの少なくとも一方における前記送信信号の遅延を求める
請求項1又は2に記載の測距装置。 - 前記受信処理部において受信された受信信号のレベルによって前記アンテナ部により妨害波が受信されているか否かを検出する妨害波検出部を更に具備し、
前記制御部は、前記妨害波検出部により妨害波が受信されていることが検出された場合には、前記キャリブレーションを行わない
請求項1に記載の測距装置。 - 前記受信処理部において受信された受信信号のレベルによって前記アンテナ部により妨害波が受信されているか否かを検出する妨害波検出部を更に具備し、
前記制御部は、前記妨害波検出部により妨害波が受信されていることが検出された場合には、前記距離測定部が求めた前記第1及び第2の遅延の計測結果を前記キャリブレーションに採用しない
請求項2に記載の測距装置。 - 前記制御部は、前記妨害波検出部により妨害波が受信されていることが検出された場合には、前記距離測定部に前記第1及び第2の遅延の計測を再度実行させる
請求項5に記載の測距装置。 - 前記制御部は、前記第1及び第2の遅延の計測期間以外の期間に、前記妨害波を検出させる
請求項5に記載の測距装置。 - 前記制御部は、前記第1の遅延の計測期間と前記第2の遅延の計測期間との間の期間及び前記第1及び第2の遅延の計測期間の前後の期間のうちの少なくとも1つの期間に前記妨害波を検出させる
請求項5に記載の測距装置。 - 前記信号遮断部は、
終端器と、
前記制御部に制御されて、前記アンテナ部と前記終端器との一方を、前記フィルタ部の他方端に選択的に接続するスイッチと
を具備する請求項1に記載の測距装置。 - 請求項2に記載の測距装置と同一構成の第1の装置と、
請求項2に記載の測距装置と同一構成の第2の装置と、を具備し、
前記第1の装置の前記距離測定部は、前記第1の装置についての前記第1及び第2の遅延の計測結果と前記第2の装置についての前記第1及び第2の遅延の計測結果とに基づいて、前記測距演算のキャリブレーションを行う
測距システム。 - 送信信号を出力する送信処理部と、
前記送信信号を送信すると共に受信信号を受信するためのアンテナ部と、
前記受信信号又は前記送信信号を受信する受信処理部と、
一方端から入力された前記送信信号を帯域制限して他方端から出力すると共に前記他方端から入力された前記アンテナ部からの受信信号を帯域制限して前記一方端から出力するフィルタ部と、
前記送信処理部から送信した前記送信信号と前記受信処理部によって受信した前記受信信号とに基づく測距演算を行うと共に、前記フィルタ部の遅延を求めて前記測距演算のキャリブレーションを行う距離測定部と、
前記受信処理部において受信された受信信号のレベルによって前記アンテナ部により妨害波が受信されているか否かを検出する妨害波検出部と、
前記妨害波検出部により妨害波が受信されていることが検出されていない場合に、前記キャリブレーションを行う制御部と
を具備する測距装置。 - 前記送信処理部から出力された前記送信信号を前記受信処理部に直接供給する第1の経路と前記送信処理部から出力された前記送信信号を前記フィルタ部を経由して前記他方端から前記受信処理部に供給する第2の経路とを切換えるフィードバック部を更に具備し、
前記距離測定部は、前記第1の経路による前記送信信号の第1の遅延の計測と前記第2の経路による前記送信信号の第2の遅延の計測とを行って前記フィルタ部の遅延を求めて前記測距演算のキャリブレーションを行い、
前記制御部は、前記妨害波検出部により妨害波が受信されていることが検出された場合には、前記距離測定部が求めたフィルタ部の遅延の計測結果を前記キャリブレーションに採用しない
請求項11に記載の測距装置。
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