JP2703790B2 - 測距装置 - Google Patents

測距装置

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JP2703790B2
JP2703790B2 JP1023317A JP2331789A JP2703790B2 JP 2703790 B2 JP2703790 B2 JP 2703790B2 JP 1023317 A JP1023317 A JP 1023317A JP 2331789 A JP2331789 A JP 2331789A JP 2703790 B2 JP2703790 B2 JP 2703790B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は測距装置に関し、一層詳細には、放射された
送信パルスが物標で反射された後、入感せしめられる往
復時間とアンテナ放射特性、すなわち、指向特性から、
例えば、航空機等の二次元的あるいは三次元的の位置情
報を得る一次レーダ(Primary Surveillance Radar、以
下、PSRと称する)および二次レーダ(Secondary Surve
illance Radar、以下、SSRと称する)等に採用され、自
己相関特性を備えると共に直交関係を有した長さの異な
る複数の符号系列の信号を最大長の符号系列の信号の前
縁部から順次当該前縁部が遅延し、かつ後縁部が近接す
る合成符号信号に形成すると共に、当該合成符号信号に
より変調を施した送信パルスを送信し、しかる後、物標
から反射せしめられて入感した受信パルスから前記複数
の符号系列に対応する相関出力信号をマッチドフィルタ
を用いて抽出して、夫々の符号系列の信号にかかる時間
の検出を行うことにより、送信パルスの尖頭値送信電力
(以下、必要に応じて単に送信電力という)の低減と最
小および最大探知範囲の拡大が可能となり、且つ距離分
解能が向上する測距装置に関する。
[発明の背景] 従来、PSRおよびSSR等の測距装置において、物標、す
なわち、航空機等の位置測定精度の向上および測定距離
の拡大、別言すれば、最小および最大範囲の拡大および
距離分解能の向上を図るべく送信電力をより増大せし
め、且つ送信パルス幅をより狭小に形成して送出する方
式が採用されている。
さらに、送信部等の装置規模の低減や有限である電波
の利用効率の視点から送信電力の低減を図るべく自己相
関特性を有した符号を用いる手段が採用される。この手
段は自己相関特性を有した符号の信号で変調を施して送
信パルスを送信せしめ、しかる後、物標から反射せしめ
られて入感した受信パルスから符号に対応する相関出力
信号を導出して、当該符号の信号の往復時間を算出し、
物標の距離あるいは位置を算出するものであり、これに
よってより小なる尖頭値電力のもとに前記方式と等価的
に同一な精度を得ることが出来る。
然しながら、当該手段にあって、送信電力をより低減
し、且つ位置測定精度を前記の方式と等価的に得るには
比較的長い符号系列を用いて変調を施した送信パルスの
送信を行うことが必要となる。従って、このような測距
装置では同一のアンテナを用いて送信動作および受信動
作が交互に行われることから、比較的短距離の物標から
反射される受信パルスの部分は受信不能となる。かかる
状態を第1図(a)乃至(c)に示す。第1図(a)は
送信部から送信される送信パルスP1の波形を示し、第1
図(b)は第1図(a)に係る送信パルスP1が比較的近
距離の物標から、すなわち、短時間t1をもって反射され
て受信部に入感せしめられた受信パルスP2を示し、第1
図(c)は比較的遠距離の物標から、すなわち、長時間
t2をもって反射されて受信部に入感せしめられた受信パ
ルスP3を示す。このような状態にあっては、図から容易
に諒解されるように、比較的近距離の物標から反射され
た受信パルスP2は受信不能である。すなわち、測距装置
は送信パルスP1の送出中であり、送信中に受信動作を行
うのは送信波の影響を受けるため極めて困難であるから
である。従って、このような手段においても、探知範囲
の拡大を図るには符号をより短くし、且つ送信電力を増
大しなければならず、信号処理系の複雑化および装置の
増大、例えば、電力増幅回路、電源部の装置規模が増大
するという不都合を露呈する。
[発明の目的] 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもの
であって、送信部は自己相関特性を備えると共に直交関
係を有した複数の符号系列の信号を最大長の符号系列の
信号の前縁部から順次前縁部が遅延し、且つ後縁部が近
接する合成符号信号に形成すると共に、当該合成符号信
号をもって変調を施した送信パルスを送信し、しかる
後、受信部が物標から反射せしめられて入感した受信パ
ルスから前記複数の符号系列に対応する相関出力信号を
マッチドフィルタを用いて抽出して、夫々の符号系列の
信号に対応する往復時間の検出を行うことにより、物標
間の距離の算出において、送信パルスの送信電力の低減
並びに最小および最大探知範囲の拡大が可能となり、且
つ距離分解能が向上する測距装置を提供することを目的
とする。
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明は少なくとも送
信パルスを送出する送信部と物標から反射された受信パ
ルスから物標の位置を示す信号を導出する受信部とから
なる測距装置において、送信部は、自己相関特性を備え
ると共に直交関係を有した符号長が異なる複数の符号系
列の信号を発生する符号信号発生手段と、当該符号信号
発生手段から導出される複数の符号系列の信号の発生時
期を制御する時期制御手段と、前記時期制御手段と協働
のもとに前記符号信号発生手段から導出される複数の符
号系列の信号を最大長の符号系列の信号の前縁部から順
次前縁部が遅延し且つ後縁部が近接する合成符号信号に
形成して導出する加算手段と、当該加算手段から導出さ
れる合成符号信号をもって変調を施した送信パルスを送
出するアンテナ装置を含む送信手段とを備え、受信部
は、アンテナ装置を含み前記送信パルスが物標で反射せ
しめられて入感した受信パルスからマッチドフィルタが
採用され前記複数の符号系列の信号に相応した相関出力
信号を導出するフィルタ部と、前記相関出力信号を加算
せしめ物標の位置を示す検知信号を導出する信号処理部
とを具備することを特徴とする。
[実施態様] 次に、本発明に係る測距装置について好適な実施態様
を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
第2図に本発明の測距装置が適用されるPSRの概略を
示す。
当該PSRは送信部10と受信部12を有し、さらに図示し
ない外部操作機能部等から供給される制御信号CSOに基
づき前記送信部10および受信部12を交互に動作せしめる
ための送信動作指示信号CTXおよび受信動作指示信号CRX
を送出する制御部14と、さらに、例えば、回転すると共
に、単一放射特性をとるパラボラ型のアンテナ16と、当
該アンテナ16を送信および受信の夫々の動作に伴い送信
部10および送信部12に接続するTR管等が採用された送受
切換部18とで概略構成されている。
かかる構成のもとにアンテナ16より送信される送信電
波W1が物標、例えば、航空機Obから反射され、受信電波
W2として再びアンテナ16より入感せしめられる。
送信部10は制御部14から入力される送信動作指示信号
CTXのもとに作動し、図示しない周波数変換回路、前段
増幅回路、電力増幅回路等を含む送信機22と、第3図
(a)乃至(c)に示されるように、順次長さが小とな
る値をとる符号系列信号C1、C2…Cnを生成する第1の符
号発生器24、第2の符号発生器26から第nに至る符号発
生器28を有している。当該符号系列信号C1、C2…Cnは直
交関係あるいは直交関係に近似した符号を用い、且つ自
己相関性に優れると共に相互の部分相関が極小である、
例えば、直交系列、Gold系列、また斯かる性質を満足す
るように選択されたPN系列等が好適である。
そして、ここで生成される符号系列信号C1、C2…Cn
タイミング制御回路30から導出される駆動信号TS1、TS2
…Tsnで第1および第2の符号発生器24および26…第n
の符号発生器28を順次駆動せしめるようにして送出され
る。さらに、符号系列信号C1およびC2が加算器32に供給
され、当該加算器32で加算された符号系列信号C12と符
号系列信号Cnが加算器34に供給され第3図(d)に示さ
れる合成符号信号C12nが導出される。なお、合成符号信
号C12nは符号系列信号C2およびCnの夫々の前縁部が符号
系列信号C1に対して順次遅延、すなわち、時間t4および
tnを有し、且つ後縁部が近接するように、図示される例
にあっては一致するように形成される。そして、ここで
導出された合成符号信号C12nがPSK変調器36に供給され
る。当該PSK変調器36では発振回路で自発した高周波信
号に位相角変調、例えば、2位相角変調(B−PSK)が
施され、送信機22の、例えば、周波数変換回路に入力さ
れ、所定の周波数およびパルス幅、または所定の尖頭値
電力に形成された後、送受切換部18を介してアンテナ16
に供給される。アンテナ16からは送信電波W1として放射
される。そして、送信電波W1が物標、例えば、航空機Ob
で反射され、受信電波W2として再びアンテナ16より受信
部12に入感せしめられる。
受信部12は制御部14の受信動作指示信号CRXのもとに
作動し、図示しない高周波増幅回路、周波数変換回路、
中間周波増幅回路および4位相角検波回路等を備えた受
信機42と、当該受信機42において所定の中間周波数に変
換された中間周波信号S20が入力される。さらに、中間
周波信号S20が入力され、例えば、SAW(弾性表面波)素
子が採用され送信電波W1に形成された符号系列信号C1
至Cnに対応したインパルスの相関出力信号S21、S22…S
nnを導出する第1のマッチドフィルタ46、第2のマッチ
ドフィルタ48および第nのマッチドフィルタ50を有して
いる。ここで第4図に符号系列信号C1乃至Cnに対応した
インパルスの相関出力信号S21、S22…Snnを示す。さら
に、ここで導出された相関出力信号S21、S22…Snnが加
算回路52に供給されて所定の重み付け加算処理が施さ
れ、加算信号S26として信号処理部56に供給される。当
該信号処理部56においては図示しない表示装置に、例え
ば、CRTに航空機Obの二次元的位置として表示するため
の表示信号S28が出力端子T1に導出される。
このようになされることにより、所謂、パルス圧縮効
果から合成符号信号C12nの長さNとすると、1/Nの送信
出力電力で等価な効果が得られる。また合成符号信号C
12nは符号系列信号C2およびCnの夫々の前縁部が符号系
列信号C1に対して順次遅延し、且つ後縁部が近接するよ
うに形成されており、近距離に対応する最小幅の符号系
列信号Cnはその反射される受信電波W2の信号レベルが相
対的に大なる値となる。これにより最長幅の符号系列信
号C1と比較的等価なC/N比(受信電力/雑音電力密度)
が形成され、最小および最大探知範囲の拡大および距離
分解能が向上し、近距離および遠距離の観測が可能とな
る。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、送信部は自己相関特
性を備えると共に直交関係を有した複数の符号系列の信
号を最大長の符号系列の信号の前縁部から順次当該前縁
部が遅延し、且つ後縁部が近接する合成符号信号に形成
すると共に、当該合成符号信号をもって変調を施した送
信パルスを送信し、しかる後、受信部が物標から反射せ
しめられて入感した受信パルスから前記複数の符号系列
に対応する相関出力信号をマッチドフィルタを用いて抽
出して、夫々の符号系列の信号に対応する往復時間の検
出を行うことにより、例えば、PSR、SSR、地中の構造探
索装置、地中等の探知/距離測定装置、また各種の距離
測定装置等における物標間の距離の算出において、送信
パルスの送信電力の低減、すなわち、電力増幅回路、電
源部の装置規模が低減され、さらに最小および最大探知
範囲の拡大が可能となり、且つ距離分解能が向上する等
々の顕著な効果が得られる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明し
たが、本発明はこの実施態様に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良
並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術に係る動作説明に供される送信パルス
と受信パルスの関係を示す波形図、 第2図は本発明に係る測距装置が適用されたPSRの概略
構成を示すブロック図、 第3図(a)乃至(d)は本発明に係る測距装置におい
て、動作説明に供され、長さの異なる複数の符号系列信
号と夫々が加算された送信符号信号を示す波形図、 第4図は本発明に係る測距装置の動作説明に供され、受
信部で生成されたインパルスを示す波形図である。 10…送信部、12…受信部 14…制御部、16…アンテナ 18…送受切換部、22…送信機 24…第1の符号発生器 26…第2の符号発生器 28…第nの符号発生器 30…タイミング制御回路、32、34…加算器 36…PSK変調器、42…受信機 46…第1のマッチドフィルタ 48…第2のマッチドフィルタ 50…第nのマッチドフィルタ 52…加算回路、56…信号処理部 W1…送信電波、W2…受信電波 Ob…航空機 C1〜Cn…符号系列信号 S21〜Snn…相関出力信号、S26…加算信号 S28…表示信号

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも送信パルスを送出する送信部と
    物標から反射された受信パルスから物標の位置を示す信
    号を導出する受信部とからなる測距装置において、送信
    部は、自己相関特性を備えると共に直交関係を有した符
    号長が異なる複数の符号系列の信号を発生する符号信号
    発生手段と、当該符号信号発生手段から導出される複数
    の符号系列の信号の発生時期を制御する時期制御手段
    と、前記時期制御手段と協働のもとに前記符号信号発生
    手段から導出される複数の符号系列の信号を最大長の符
    号系列の信号の前縁部から順次前縁部が遅延し且つ後縁
    部が近接する合成符号信号に形成して導出する加算手段
    と、当該加算手段から導出される合成符号信号をもって
    変調を施した送信パルスを送出するアンテナ装置を含む
    送信手段とを備え、受信部は、アンテナ装置を含み前記
    送信パルスが物標で反射せしめられて入感した受信パル
    スからマッチドフィルタが採用され前記複数の符号系列
    の信号に相応した相関出力信号を導出するフィルタ部
    と、前記相関出力信号を加算せしめ物標の位置を示す検
    知信号を導出する信号処理部とを具備することを特徴と
    する測距装置。
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