JP3166664B2 - タイムインターバル計測方式及び距離測定装置 - Google Patents
タイムインターバル計測方式及び距離測定装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スタ一トイベント
とストップイベントの間の時間差を計測するタイムイン
ターバル計測方式及び基点から標的までの距離測定を行
なう距離測定装置に関する。
とストップイベントの間の時間差を計測するタイムイン
ターバル計測方式及び基点から標的までの距離測定を行
なう距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の基準クロックカウント方式
のタイムインターバル計測システムの構成を示す機能ブ
ロック図である。図５に示すように、このシステムはタ
イムベース信号として周波数ｆの基準クロック信号を用
い、前記タイムベース信号を計数するカウンタを、カウ
ントイネーブル発生器の出力で制御することにより、ス
タートイベントからストップイベントまでの間のクロッ
ク数をカウントし、このカウント値を時間差計算器で計
算して時間差を得るものである。
のタイムインターバル計測システムの構成を示す機能ブ
ロック図である。図５に示すように、このシステムはタ
イムベース信号として周波数ｆの基準クロック信号を用
い、前記タイムベース信号を計数するカウンタを、カウ
ントイネーブル発生器の出力で制御することにより、ス
タートイベントからストップイベントまでの間のクロッ
ク数をカウントし、このカウント値を時間差計算器で計
算して時間差を得るものである。
【０００３】この基準クロックカウント方式のタイムイ
ンターバル計測システムにより、高分解能のタイムイン
ターバル計測を行なうためには、基準クロックの周波数
ｆを高くする必要があるが、例えば、ｌｎｓ（ナノセコ
ンド）の分解能を得るためには１ＧHzの超高速クロック
及びカウンタが必要となり、システムが大型化し調整も
困難である。
ンターバル計測システムにより、高分解能のタイムイン
ターバル計測を行なうためには、基準クロックの周波数
ｆを高くする必要があるが、例えば、ｌｎｓ（ナノセコ
ンド）の分解能を得るためには１ＧHzの超高速クロック
及びカウンタが必要となり、システムが大型化し調整も
困難である。
【０００４】図６は、高分解能計測を行なう別の手段と
して考案された位相角計測方式を用いたタイムインター
バル計測システムの構成を示す機能ブロック図である。
図６に示すように、このシステムはスタートイベントに
同期して分周器により基準信号から周波数ｆの参照正弦
波を発生させ、ストップイベント発生時においてサンプ
ル＆ホールド回路，位相角計測器などからなる位相角計
測手段により、その位相角を計測する。そしてこの計測
した位相角を時間に換算することにより、スタートイベ
ントからストップイベントまでの時間差を得るものであ
る。
して考案された位相角計測方式を用いたタイムインター
バル計測システムの構成を示す機能ブロック図である。
図６に示すように、このシステムはスタートイベントに
同期して分周器により基準信号から周波数ｆの参照正弦
波を発生させ、ストップイベント発生時においてサンプ
ル＆ホールド回路，位相角計測器などからなる位相角計
測手段により、その位相角を計測する。そしてこの計測
した位相角を時間に換算することにより、スタートイベ
ントからストップイベントまでの時間差を得るものであ
る。
【０００５】このシステムでは、参照正弦波の位相２π
の整数倍に相当する不確定性（アンビギュイティ）が発
生する。このアンビギュイティ時間を長くするためには
参照正弦波の周波数を低くするが、低周波では計測精度
が劣化する。そこで従来方式では参照正弦波の波数を波
数カウンタでカウントすることによって不確定性の除去
を行ない、計測可能な最大時間の延長を図っている。
の整数倍に相当する不確定性（アンビギュイティ）が発
生する。このアンビギュイティ時間を長くするためには
参照正弦波の周波数を低くするが、低周波では計測精度
が劣化する。そこで従来方式では参照正弦波の波数を波
数カウンタでカウントすることによって不確定性の除去
を行ない、計測可能な最大時間の延長を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来方式
によれば、図５に示した従来方式のような欠点について
はある程度除去できるが、次のような解決すべき問題を
有している。すなわち、位相角計測系と、アンビギュイ
ティ除去のために設けている波数計測系との間で、配線
長の違いや使用する部品の違いによる遅延量の差異やノ
イズによって、参照正弦波の位相にずれが生じ易く、そ
のような位相ずれが生じた場合には、位相Ｏの近傍、す
なわち、波数の切り替わり時において波数と位相との関
係に不具合が起こり、異常な計測値を呈するという問題
がある。このような不具合が発生するのを防止するため
には、正弦波遅延量の厳密な調整機能が必要になるが、
その調整作業は非常に煩雑で多大な労力を要する。
によれば、図５に示した従来方式のような欠点について
はある程度除去できるが、次のような解決すべき問題を
有している。すなわち、位相角計測系と、アンビギュイ
ティ除去のために設けている波数計測系との間で、配線
長の違いや使用する部品の違いによる遅延量の差異やノ
イズによって、参照正弦波の位相にずれが生じ易く、そ
のような位相ずれが生じた場合には、位相Ｏの近傍、す
なわち、波数の切り替わり時において波数と位相との関
係に不具合が起こり、異常な計測値を呈するという問題
がある。このような不具合が発生するのを防止するため
には、正弦波遅延量の厳密な調整機能が必要になるが、
その調整作業は非常に煩雑で多大な労力を要する。
【０００７】そこで、本発明の目的は、位相角計測系と
波数計測系の位相ずれに起因する計測異常の発生がな
く、両計測系間の厳密な遅延調整作業を不要とし、構成
が簡単で調整作業の容易なタイムインターバル計測方式
を提供することにある。
波数計測系の位相ずれに起因する計測異常の発生がな
く、両計測系間の厳密な遅延調整作業を不要とし、構成
が簡単で調整作業の容易なタイムインターバル計測方式
を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、前記計測方式を採用
した距離測定装置を提供することにある。
した距離測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明によるタイムインターバル計測方式（１）
は、スタ一トイベント発生時において異なる周波数の複
数系統の正弦波を発生させる手段と、ストップイベント
発生時において前記異なる周波数の複数系統の正弦波の
位相角を計測する手段と、前記各正弦波の波数差を仮定
し、前記計測手段により計測した位相角の差に基づいて
前記スタートイベント発生時とストップイベント発生時
との間の時間差を求める手段とを備えて構成される。
め、本発明によるタイムインターバル計測方式（１）
は、スタ一トイベント発生時において異なる周波数の複
数系統の正弦波を発生させる手段と、ストップイベント
発生時において前記異なる周波数の複数系統の正弦波の
位相角を計測する手段と、前記各正弦波の波数差を仮定
し、前記計測手段により計測した位相角の差に基づいて
前記スタートイベント発生時とストップイベント発生時
との間の時間差を求める手段とを備えて構成される。
【００１０】ここで、（１）に記載のタイムインターバ
ル計測方式を用いて、基点から標的までの距離を測定す
る。
ル計測方式を用いて、基点から標的までの距離を測定す
る。
【００１１】本発明の他の態様によるタイムインターバ
ル計測方式は、スタ一トイベントにより位相リセットが
行なわれ、周波数ｆの基準信号を異なる分周比で分周す
る一対の分周手段と、ストップイベント時において、前
記一対の分周手段の出力である２系統の参照正弦波の位
相角を同時に計測する一対の位相角計測手段と、スター
トイベント時においてリセットされ、前記一対の分周手
段のうち一方の分周手段からの出力である参照正弦波の
波数をカウントする波数カウンタと、前記波数カウンタ
の計数内容をストップイベント時においてラッチするラ
ッチ手段と、前記一対の位相角計測手段の出力で計測さ
れた２つの位相角の差及び前記ラッチ手段でラッチされ
ている波数に基づいて前記スタートイベント発生時とス
トップイベント発生時との間の時間差を求める時間差計
算手段とを備える。
ル計測方式は、スタ一トイベントにより位相リセットが
行なわれ、周波数ｆの基準信号を異なる分周比で分周す
る一対の分周手段と、ストップイベント時において、前
記一対の分周手段の出力である２系統の参照正弦波の位
相角を同時に計測する一対の位相角計測手段と、スター
トイベント時においてリセットされ、前記一対の分周手
段のうち一方の分周手段からの出力である参照正弦波の
波数をカウントする波数カウンタと、前記波数カウンタ
の計数内容をストップイベント時においてラッチするラ
ッチ手段と、前記一対の位相角計測手段の出力で計測さ
れた２つの位相角の差及び前記ラッチ手段でラッチされ
ている波数に基づいて前記スタートイベント発生時とス
トップイベント発生時との間の時間差を求める時間差計
算手段とを備える。
【００１２】本発明の更に他の態様によるタイムインタ
ーバル計測方式は、スタ一トイベントにより位相リセッ
トが行なわれ、周波数ｆの基準信号を異なる分周比で分
周する一対の分周手段と、前記２つの分周手段の出力を
ローパスフィルタリングする２つのローパスフィルタ
と、前記２つのローパスフィルタの出力を入力とし、ス
トップイベント時において、前記一対の分周手段の出力
である２系統の参照正弦波の位相角を同時に計測する一
対の位相角計測手段と、スタートイベント時においてリ
セットされ、前記一対の分周手段のうち一方の分周手段
からの出力である参照正弦波の波数をカウントする波数
カウンタと、前記波数カウンタの計数内容をストップイ
ベント時においてラッチするラッチ手段と、前記一対の
位相角計測手段の出力で計測された２つの位相角の差及
び前記ラッチ手段でラッチされている波数に基づいて前
記スタートイベント発生時とストップイベント発生時と
の間の時間差を求める時間差計算手段とを備える。
ーバル計測方式は、スタ一トイベントにより位相リセッ
トが行なわれ、周波数ｆの基準信号を異なる分周比で分
周する一対の分周手段と、前記２つの分周手段の出力を
ローパスフィルタリングする２つのローパスフィルタ
と、前記２つのローパスフィルタの出力を入力とし、ス
トップイベント時において、前記一対の分周手段の出力
である２系統の参照正弦波の位相角を同時に計測する一
対の位相角計測手段と、スタートイベント時においてリ
セットされ、前記一対の分周手段のうち一方の分周手段
からの出力である参照正弦波の波数をカウントする波数
カウンタと、前記波数カウンタの計数内容をストップイ
ベント時においてラッチするラッチ手段と、前記一対の
位相角計測手段の出力で計測された２つの位相角の差及
び前記ラッチ手段でラッチされている波数に基づいて前
記スタートイベント発生時とストップイベント発生時と
の間の時間差を求める時間差計算手段とを備える。
【００１３】ここで、前記参照正弦波の波数の差は、測
定したい範囲内で波数差を仮定して計算しておき、その
中から実測の波数値に最も近いものを採用する。
定したい範囲内で波数差を仮定して計算しておき、その
中から実測の波数値に最も近いものを採用する。
【００１４】
（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に係るタ
イムインターバル計測方式の構成を示すブロック図であ
る。
イムインターバル計測方式の構成を示すブロック図であ
る。
【００１５】図１に示す如く、スタ一トイベント時にお
いて、異なる周波数ｆａ（＝ｆ／Ｎ）及びｆｂ（＝ｆ／
Ｍ）をもつ複数系統（本実施形態では２系統）の参照正
弦波を発生させる手段として、スタ一トイベントにより
位相リセットが行なわれ、周波数ｆの基準信号を異なる
分周比で分周する一対の分周器１ａ，１ｂが設けられて
いる。また、ストップイベント時において、前記異なる
周波数ｆａ，ｆｂをもつ複数系統の参照正弦波の位相角
φａ，φｂを同時に計測する手段として一対のサンプル
＆ホールド回路２ａ，２ｂ及び位相角計測器４ａ，４ｂ
が設けられている。前記一対の位相角計測器４ａ，４ｂ
の出力端には、計測された位相角φａ，φｂの差に基づ
いて前記スタートイベント発生時とストップイベント発
生時との間の時間差を求める手段として時間差計算機７
が設けられている。
いて、異なる周波数ｆａ（＝ｆ／Ｎ）及びｆｂ（＝ｆ／
Ｍ）をもつ複数系統（本実施形態では２系統）の参照正
弦波を発生させる手段として、スタ一トイベントにより
位相リセットが行なわれ、周波数ｆの基準信号を異なる
分周比で分周する一対の分周器１ａ，１ｂが設けられて
いる。また、ストップイベント時において、前記異なる
周波数ｆａ，ｆｂをもつ複数系統の参照正弦波の位相角
φａ，φｂを同時に計測する手段として一対のサンプル
＆ホールド回路２ａ，２ｂ及び位相角計測器４ａ，４ｂ
が設けられている。前記一対の位相角計測器４ａ，４ｂ
の出力端には、計測された位相角φａ，φｂの差に基づ
いて前記スタートイベント発生時とストップイベント発
生時との間の時間差を求める手段として時間差計算機７
が設けられている。
【００１６】すなわち、本実施形態では、参照正弦波の
発生から位相角計測まで行なう系統が２系統用意され、
それぞれの系統で異なった周波数の参照正弦波が使用さ
れる。スタートイベント時においては、一対の分周器１
ａ，１ｂに対してリセット信号が与えられることによ
り、各系統の参照正弦波の位相がリセットされる。そし
て、ストップイベント時においては、一対のサンプル＆
ホールド回路２ａ，２ｂにストップ信号が与えられるこ
とにより、その時点での各位相角がホールドされ、それ
ぞれの位相角が計測される。
発生から位相角計測まで行なう系統が２系統用意され、
それぞれの系統で異なった周波数の参照正弦波が使用さ
れる。スタートイベント時においては、一対の分周器１
ａ，１ｂに対してリセット信号が与えられることによ
り、各系統の参照正弦波の位相がリセットされる。そし
て、ストップイベント時においては、一対のサンプル＆
ホールド回路２ａ，２ｂにストップ信号が与えられるこ
とにより、その時点での各位相角がホールドされ、それ
ぞれの位相角が計測される。
【００１７】一方、参照正弦波の波数をカウントする波
数カウンタ５が設けられている。この波数カウンタ５の
計数内容は、スタートイベント時においてリセットさ
れ、ストップイベント時においてラッチ回路６によりラ
ッチされる。
数カウンタ５が設けられている。この波数カウンタ５の
計数内容は、スタートイベント時においてリセットさ
れ、ストップイベント時においてラッチ回路６によりラ
ッチされる。
【００１８】時間差計算機７によるスタート〜ストップ
間の時間差の計算において、アンビギュイティ除去のた
めに必要となる波数値は、本方式では複数の位相角計測
値によって求める。このとき各参照正弦波の波数の差
（計測時間が長いほど波数の差は大きくなる）が既知で
ないと求められないが、測定したい範囲内で波数差を仮
定して計算しておき、その中から実測の波数値に最も近
いものを採用する。このとき、従来方式で問題となって
いる位相０近傍で生じる１カウントの誤差は許容でき、
問題にならない。
間の時間差の計算において、アンビギュイティ除去のた
めに必要となる波数値は、本方式では複数の位相角計測
値によって求める。このとき各参照正弦波の波数の差
（計測時間が長いほど波数の差は大きくなる）が既知で
ないと求められないが、測定したい範囲内で波数差を仮
定して計算しておき、その中から実測の波数値に最も近
いものを採用する。このとき、従来方式で問題となって
いる位相０近傍で生じる１カウントの誤差は許容でき、
問題にならない。
【００１９】本方式においては、波数カウンタ５による
波数カウント値は、あくまでも補助的に用いられ、位相
角値から波数値を求めることにより、アンビギュイティ
を除去することが可能となる。換言すれば、アンビギュ
イティ除去のための参照正弦波の波数は位相角計測値φ
ａ，φｂから決定され、波数カウンタ５の値はその決定
に際して補助的にのみ用いられる。かくして課題である
位相角計測系と波数計測系との誤差による計測異常を防
止できるとともに、両計測系間の厳密な遅延調整機能は
不要であり、その調整作業も不要となる。
波数カウント値は、あくまでも補助的に用いられ、位相
角値から波数値を求めることにより、アンビギュイティ
を除去することが可能となる。換言すれば、アンビギュ
イティ除去のための参照正弦波の波数は位相角計測値φ
ａ，φｂから決定され、波数カウンタ５の値はその決定
に際して補助的にのみ用いられる。かくして課題である
位相角計測系と波数計測系との誤差による計測異常を防
止できるとともに、両計測系間の厳密な遅延調整機能は
不要であり、その調整作業も不要となる。
【００２０】次に具体的な作用について説明する。今、
二つの周波数ｆａ、ｆｂの参照正弦波について、スター
トイベント時にその位相をリセットし、ストップイベン
ト時に計測した位相値をそれぞれφａ，φｂ、スタート
からストップまでの間の波数をそれぞれｎ，ｍとすれ
ば、時間差Ｔは、 Ｔ＝（ｎ＋φａ／２π）／ｆａ （１） Ｔ＝（ｍ＋φｂ／２π）／ｆｂ （２） で表される。式（１）及び（２）から、 Ｎ（２πｎ＋φａ）＝Ｍ（２πｍ＋φｂ） （３） を得る。今、両参照正弦波の波数がｍ＝ｎ＋α（α＝
０，１，２…）の関係にあるとき、ｆａの波数ｎは、式
（３）より、 ｎ＝｛−Ｎφａ＋Ｍ（２πα＋φｂ）｝／（２π（Ｎ−Ｍ）｝ （４） と表せる。ここで、αは、Ｎ＞Ｍのときに値が大きいほ
ど両参照正弦波の波数の差が大きい。すなわち、スター
ト〜ストップの時間が長いことを示す。式（４）にα＝
０，１，２，３…を代入すれば、それぞれのα値につい
てのｎが求められる。このとき、α＝ｋとα＝ｋ＋１
（ｋ：任意の整数）のときでｎの値には、 Ｍ／（Ｎ−Ｍ） （５） の差がある。
二つの周波数ｆａ、ｆｂの参照正弦波について、スター
トイベント時にその位相をリセットし、ストップイベン
ト時に計測した位相値をそれぞれφａ，φｂ、スタート
からストップまでの間の波数をそれぞれｎ，ｍとすれ
ば、時間差Ｔは、 Ｔ＝（ｎ＋φａ／２π）／ｆａ （１） Ｔ＝（ｍ＋φｂ／２π）／ｆｂ （２） で表される。式（１）及び（２）から、 Ｎ（２πｎ＋φａ）＝Ｍ（２πｍ＋φｂ） （３） を得る。今、両参照正弦波の波数がｍ＝ｎ＋α（α＝
０，１，２…）の関係にあるとき、ｆａの波数ｎは、式
（３）より、 ｎ＝｛−Ｎφａ＋Ｍ（２πα＋φｂ）｝／（２π（Ｎ−Ｍ）｝ （４） と表せる。ここで、αは、Ｎ＞Ｍのときに値が大きいほ
ど両参照正弦波の波数の差が大きい。すなわち、スター
ト〜ストップの時間が長いことを示す。式（４）にα＝
０，１，２，３…を代入すれば、それぞれのα値につい
てのｎが求められる。このとき、α＝ｋとα＝ｋ＋１
（ｋ：任意の整数）のときでｎの値には、 Ｍ／（Ｎ−Ｍ） （５） の差がある。
【００２１】波数ｎの決定は、各α値に対応するｎのう
ち、波数カウンタによって実測したｆａの波数ｎ′に最
も近いものを採用する。このとき、波数カウント値の誤
差が式（５）の値の半分、すなわち、Ｍ／２（Ｎ−Ｍ）
よりも小さければ、正確に波数ｎは求められる。
ち、波数カウンタによって実測したｆａの波数ｎ′に最
も近いものを採用する。このとき、波数カウント値の誤
差が式（５）の値の半分、すなわち、Ｍ／２（Ｎ−Ｍ）
よりも小さければ、正確に波数ｎは求められる。
【００２２】かくして、波数カウント値を補助的な値と
して使用するだけで、複数の位相角計測値から波数を算
出することができる。これにより、従来方式で問題とな
っている位相計測系と波数計測系との位相ずれはかなり
許容できる。例えば、Ｎ＝２５６、Ｍ＝２５５のときを
考えると、許容できるカウント誤差は式（５）の半分の
１２７であり、従来方式における実際の誤差が高々１で
あることを考えると、同誤差は無視できる程度のもので
ある。時間差Ｔは、こうして求めた波数ｎを用いて、式
（１）によって計算される。
して使用するだけで、複数の位相角計測値から波数を算
出することができる。これにより、従来方式で問題とな
っている位相計測系と波数計測系との位相ずれはかなり
許容できる。例えば、Ｎ＝２５６、Ｍ＝２５５のときを
考えると、許容できるカウント誤差は式（５）の半分の
１２７であり、従来方式における実際の誤差が高々１で
あることを考えると、同誤差は無視できる程度のもので
ある。時間差Ｔは、こうして求めた波数ｎを用いて、式
（１）によって計算される。
【００２３】本方式における計測可能な最長時間は、波
数カウンタ５の最高カウント値と式（４）で代入するα
の値の最高値で規定されるが、原理的には無限に延ばす
ことが可能である。
数カウンタ５の最高カウント値と式（４）で代入するα
の値の最高値で規定されるが、原理的には無限に延ばす
ことが可能である。
【００２４】（第２実施形態）図２は本発明の第２実施
形態に係るタイムインターバル計測方式の構成を示すブ
ロック図である。この第２実施形態は、前記第１実施形
態の構成をより具体化したものであり、スタートイベン
トに同期して位相をリセットされて作動開始する基準信
号分周部と、ストップイベント時の参照正弦波サンプリ
ング部と、位相角計測部と、分周部出力の波数カウンタ
と、ストップイベント時の波数ラッチ部と、時間差への
変換部とから構成されている。尚、３ａ，３ｂはＡ／Ｄ
変換器、９ａ，９ｂはローパスフィルタ、二点鎖線で囲
んだ部分８はディジタル処理部である。
形態に係るタイムインターバル計測方式の構成を示すブ
ロック図である。この第２実施形態は、前記第１実施形
態の構成をより具体化したものであり、スタートイベン
トに同期して位相をリセットされて作動開始する基準信
号分周部と、ストップイベント時の参照正弦波サンプリ
ング部と、位相角計測部と、分周部出力の波数カウンタ
と、ストップイベント時の波数ラッチ部と、時間差への
変換部とから構成されている。尚、３ａ，３ｂはＡ／Ｄ
変換器、９ａ，９ｂはローパスフィルタ、二点鎖線で囲
んだ部分８はディジタル処理部である。
【００２５】外部から導入された周波数ｆの基準信号が
分周比の異なる二つの分周器１ａ，１ｂへ入力すると、
異なった周波数ｆａ，ｆｂの参照正弦波が発生する。こ
の発生した異なる周波数ｆａ，ｆｂの各参照正弦波は、
ローパスフィルタ９ａ，９ｂを介してサンプル＆ホール
ド回路２ａ，２ｂへ入力する。サンプル＆ホールド回路
２ａ，２ｂへ入力した各参照正弦波は、ストップイベン
ト発生時の正弦波レベルをサンプル＆ホールドされる。
そのホールド値は後段のＡ／Ｄ変換器３でディジタル値
に変換される。この後はディジタル処理部８において、
それぞれの位相角の計測が行なわれる。
分周比の異なる二つの分周器１ａ，１ｂへ入力すると、
異なった周波数ｆａ，ｆｂの参照正弦波が発生する。こ
の発生した異なる周波数ｆａ，ｆｂの各参照正弦波は、
ローパスフィルタ９ａ，９ｂを介してサンプル＆ホール
ド回路２ａ，２ｂへ入力する。サンプル＆ホールド回路
２ａ，２ｂへ入力した各参照正弦波は、ストップイベン
ト発生時の正弦波レベルをサンプル＆ホールドされる。
そのホールド値は後段のＡ／Ｄ変換器３でディジタル値
に変換される。この後はディジタル処理部８において、
それぞれの位相角の計測が行なわれる。
【００２６】また、二つの分周器１ａ，１ｂの出力の一
方は、波数カウンタ５へ入力される。そして、この波数
カウンタ５において、スタートイベント発生時からの波
数がカウントされる。このカウント値はストップイベン
ト時にラッチ回路６によりラッチされ、時間差計算機７
へ入力する。
方は、波数カウンタ５へ入力される。そして、この波数
カウンタ５において、スタートイベント発生時からの波
数がカウントされる。このカウント値はストップイベン
ト時にラッチ回路６によりラッチされ、時間差計算機７
へ入力する。
【００２７】時間差計算機７では、前記の如く計測され
た二つの位相角及び波数より時間差Ｔが計算され出力さ
れる。
た二つの位相角及び波数より時間差Ｔが計算され出力さ
れる。
【００２８】二点鎖線で囲んだディジタル処理部８とし
ては、Ａ／Ｄ変換後のデータをメモリに格納し、これを
ＤＳＰ等のプロセッサを用いたソフトウエアで処埋する
ソフトウエア処埋構成とする事も可能である。これによ
って装置の小型化、調整の簡素化を図ることができる。
ては、Ａ／Ｄ変換後のデータをメモリに格納し、これを
ＤＳＰ等のプロセッサを用いたソフトウエアで処埋する
ソフトウエア処埋構成とする事も可能である。これによ
って装置の小型化、調整の簡素化を図ることができる。
【００２９】図３は前記の如く構成された本実施形態の
動作タイミングを示す動作タイミン図である。尚、図３
は二つの分周器１ａ，１ｂの分周比の関係がＮ＝（４／
３）×Ｍの関係にある場合を示している。図３に示すよ
うに、時刻ｔ１で発生したスタートイベントＳ１によ
り、各分周器１ａ，１ｂが発生する参照正弦波Ａ，Ｂの
位相及び波数カウンタ５の計数内容はリセットされる。
その後ストップイベントＳ２の発生時刻ｔ２において、
波数カウンタ５の値ｎ′がラッチ回路６にてラッチさ
れ、かつ両参照正弦波Ａ，Ｂの値がサンプル＆ホールド
回路２ａ，２ｂにてサンプル＆ホールドされ、それぞれ
の位相角φａ、φｂが求められる。φａ，φｂ，ｎ′か
らスタート〜ストップ間のタイムインターバルが計算さ
れる。
動作タイミングを示す動作タイミン図である。尚、図３
は二つの分周器１ａ，１ｂの分周比の関係がＮ＝（４／
３）×Ｍの関係にある場合を示している。図３に示すよ
うに、時刻ｔ１で発生したスタートイベントＳ１によ
り、各分周器１ａ，１ｂが発生する参照正弦波Ａ，Ｂの
位相及び波数カウンタ５の計数内容はリセットされる。
その後ストップイベントＳ２の発生時刻ｔ２において、
波数カウンタ５の値ｎ′がラッチ回路６にてラッチさ
れ、かつ両参照正弦波Ａ，Ｂの値がサンプル＆ホールド
回路２ａ，２ｂにてサンプル＆ホールドされ、それぞれ
の位相角φａ、φｂが求められる。φａ，φｂ，ｎ′か
らスタート〜ストップ間のタイムインターバルが計算さ
れる。
【００３０】（第３実施形態）図４は本発明のタイムイ
ンターバル計測方式を距離測定装置（パルスレーダ）に
応用した本発明の第２実施形態に係る例を示すブロック
図である。図４において、１１はＴＸパルス発生器、１
２は送信機、１３はアンテナ、１４はターゲット、１５
は受信機、１６は検出器、１７は距離変換器である。
ンターバル計測方式を距離測定装置（パルスレーダ）に
応用した本発明の第２実施形態に係る例を示すブロック
図である。図４において、１１はＴＸパルス発生器、１
２は送信機、１３はアンテナ、１４はターゲット、１５
は受信機、１６は検出器、１７は距離変換器である。
【００３１】パルスレーダでは、送信時刻と受信時刻と
の間の時間差が、基点（アンテナ１３）から標的（ター
ゲット１４）までの距離を表している。そこで本発明方
式を二点鎖線で囲んだ如く組み込んで、送信時刻〜受信
時刻の時間差を計測する事により、不確定性（アンビギ
ュイティ）を除去した距離値を測定できる。
の間の時間差が、基点（アンテナ１３）から標的（ター
ゲット１４）までの距離を表している。そこで本発明方
式を二点鎖線で囲んだ如く組み込んで、送信時刻〜受信
時刻の時間差を計測する事により、不確定性（アンビギ
ュイティ）を除去した距離値を測定できる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、下記のような作用効果
を奏するタイムインターバル計測方式及びこの計測方式
を用いた距離測定装置を提供できる。
を奏するタイムインターバル計測方式及びこの計測方式
を用いた距離測定装置を提供できる。
【００３３】本方式では波数計測値は補助的な役割を
し、参照波の波数は位相角計測値から求められるので、
位相角計測系と、アンビギュイティ除去のために必要な
参照波波数計測系との間の位相誤差の許容範囲が広くな
り、これによって両系の厳密な遅延調整が必要なくな
り、システムの高性能化、小型化、設計の簡単化、保守
性の向上、製造の簡単化がはかれる。
し、参照波の波数は位相角計測値から求められるので、
位相角計測系と、アンビギュイティ除去のために必要な
参照波波数計測系との間の位相誤差の許容範囲が広くな
り、これによって両系の厳密な遅延調整が必要なくな
り、システムの高性能化、小型化、設計の簡単化、保守
性の向上、製造の簡単化がはかれる。
【図１】本発明の第１実施形態に係るタイムインターバ
ル計測方式の基本的構成を示すブロック図である。
ル計測方式の基本的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るタイムインターバ
ル計測方式の具体的構成を示すブロック図である。
ル計測方式の具体的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るタイムインターバ
ル計測方式の動作のタイミングを示す動作タイミング図
である。
ル計測方式の動作のタイミングを示す動作タイミング図
である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るタイムインターバ
ル計測方式を適用した距離計測装置の構成を示すブロッ
ク図である。
ル計測方式を適用した距離計測装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図５】従来例に係る基準クロックカウント方式のタイ
ムインターバル計測システムを示すブロック図である。
ムインターバル計測システムを示すブロック図である。
【図６】従来例に係る位相角計測方式のタイムインター
バル計測システムを示すブロック図である。
バル計測システムを示すブロック図である。
１ａ，１ｂ 分周器 ２ａ，２ｂ サンプル＆ホールド回路 ３ａ，３ｂ Ａ／Ｄ変換器 ４ 位相角計測器 ５ 波数カウンタ ６ ラッチ回路 ７ 時間差計算機 Ｓ１ スタートイベント Ｓ２ ストップイベント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−1518（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172962（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−333169（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−122465（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G04F 10/06
Claims (5)
- 【請求項１】スタ一トイベント発生時において異なる周
波数の複数系統の正弦波を発生させる手段と、 ストップイベント発生時において前記異なる周波数の複
数系統の正弦波の位相角を計測する手段と、前記各正弦波の波数差を仮定し、 前記計測手段により計
測した位相角の差に基づいて前記スタートイベント発生
時とストップイベント発生時との間の時間差を求める手
段と、 を備えることを特徴とするタイムインターバル計測方
式。 - 【請求項２】請求項１に記載のタイムインターバル計測
方式を用い、基点から標的までの距離を測定するように
したことを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項３】スタ一トイベントにより位相リセットが行
なわれ、周波数ｆの基準信号を異なる分周比で分周する
一対の分周手段と、 ストップイベント時において、前記一対の分周手段の出
力である２系統の参照正弦波の位相角を同時に計測する
一対の位相角計測手段と、 スタートイベント時においてリセットされ、前記一対の
分周手段のうち一方の分周手段からの出力である参照正
弦波の波数をカウントする波数カウンタと、 前記波数カウンタの計数内容をストップイベント時にお
いてラッチするラッチ手段と、 前記一対の位相角計測手段の出力で計測された２つの位
相角の差及び前記ラッチ手段でラッチされている波数に
基づいて前記スタートイベント発生時とストップイベン
ト発生時との間の時間差を求める時間差計算手段と、 を備えることを特徴とするタイムインターバル計測方
式。 - 【請求項４】スタ一トイベントにより位相リセットが行
なわれ、周波数ｆの基準信号を異なる分周比で分周する
一対の分周手段と、 前記２つの分周手段の出力をローパスフィルタリングす
る２つのローパスフィルタと、 前記２つのローパスフィルタの出力を入力とし、ストッ
プイベント時において、前記一対の分周手段の出力であ
る２系統の参照正弦波の位相角を同時に計測する一対の
位相角計測手段と、 スタートイベント時においてリセットされ、前記一対の
分周手段のうち一方の分周手段からの出力である参照正
弦波の波数をカウントする波数カウンタと、 前記波数カウンタの計数内容をストップイベント時にお
いてラッチするラッチ手段と、 前記一対の位相角計測手段の出力で計測された２つの位
相角の差及び前記ラッチ手段でラッチされている波数に
基づいて前記スタートイベント発生時とストップイベン
ト発生時との間の時間差を求める時間差計算手段と、 を備えることを特徴とするタイムインターバル計測方
式。 - 【請求項５】前記参照正弦波の波数の差は、測定したい
範囲内で波数差を仮定して計算しておき、その中から実
測の波数値に最も近いものを採用する請求項３又は４に
記載のタイムインターバル計測方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18305597A JP3166664B2 (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | タイムインターバル計測方式及び距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18305597A JP3166664B2 (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | タイムインターバル計測方式及び距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114773A JPH1114773A (ja) | 1999-01-22 |
| JP3166664B2 true JP3166664B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=16128957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18305597A Expired - Fee Related JP3166664B2 (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | タイムインターバル計測方式及び距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166664B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7085668B2 (en) * | 2004-08-20 | 2006-08-01 | Teradyne, Inc. | Time measurement method using quadrature sine waves |
| JP4868516B2 (ja) * | 2006-11-14 | 2012-02-01 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | コヒーレント搬送波位相による時間周波数比較方法および装置 |
| CN109407501B (zh) * | 2018-12-24 | 2020-10-27 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种基于相关信号处理的时间间隔测量方法 |
-
1997
- 1997-06-24 JP JP18305597A patent/JP3166664B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1114773A (ja) | 1999-01-22 |
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|---|---|---|---|
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