JP3374392B2 - 測距レーダ - Google Patents
測距レーダInfo
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- JP3374392B2 JP3374392B2 JP27480097A JP27480097A JP3374392B2 JP 3374392 B2 JP3374392 B2 JP 3374392B2 JP 27480097 A JP27480097 A JP 27480097A JP 27480097 A JP27480097 A JP 27480097A JP 3374392 B2 JP3374392 B2 JP 3374392B2
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- signal
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- light
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する利用分野】本発明は、基準信号と測定信
号との位相差情報から２点間の距離を計測する測距レー
ダに関する。
号との位相差情報から２点間の距離を計測する測距レー
ダに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の測距レーダとしては、例えば、図
５に示すようなものがある。この測距レーダは、図示さ
れるように、基準信号を発信する基準発振器１と、基準
信号発振器１による発せられる出力信号を分周して周波
数変調を行う分周器２と、分周器２により出力される信
号に基づいて目標物に測距光を出射する送光器３等を備
えている。また、目標物により反射された測距光の反射
光を受光する受光器４と、受光器４により出力される受
光信号と分周器２により出力される所定の変調周波数を
もつ変調信号とをミキシングしてビートダウン信号を得
るミキシング回路５等を備えている。
５に示すようなものがある。この測距レーダは、図示さ
れるように、基準信号を発信する基準発振器１と、基準
信号発振器１による発せられる出力信号を分周して周波
数変調を行う分周器２と、分周器２により出力される信
号に基づいて目標物に測距光を出射する送光器３等を備
えている。また、目標物により反射された測距光の反射
光を受光する受光器４と、受光器４により出力される受
光信号と分周器２により出力される所定の変調周波数を
もつ変調信号とをミキシングしてビートダウン信号を得
るミキシング回路５等を備えている。
【０００３】さらに、上記ミキシング回路５で得られた
ビートダウン信号を所定のレベルに増幅する増幅回路６
と、増幅回路６により増幅された信号を波形整形、例え
ば、正弦波を方形波に波形整形する波形整形回路７と、
分周器２により出力される参照基準信号（ＲＥＦ）との
位相をパルスカウント方式により比較する位相比較器８
と、増幅回路６の出力信号を整流する整流回路９等を備
えており、上記位相比較器８及び整流回路９の出力信号
に基づいて、制御演算部１０により測定距離を含めた種
々の演算が行われ、この制御演算部１０から種々の周辺
機器（不図示）への制御信号、分周器２への周波数切り
替え信号等が送られる構成となっている。
ビートダウン信号を所定のレベルに増幅する増幅回路６
と、増幅回路６により増幅された信号を波形整形、例え
ば、正弦波を方形波に波形整形する波形整形回路７と、
分周器２により出力される参照基準信号（ＲＥＦ）との
位相をパルスカウント方式により比較する位相比較器８
と、増幅回路６の出力信号を整流する整流回路９等を備
えており、上記位相比較器８及び整流回路９の出力信号
に基づいて、制御演算部１０により測定距離を含めた種
々の演算が行われ、この制御演算部１０から種々の周辺
機器（不図示）への制御信号、分周器２への周波数切り
替え信号等が送られる構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
測距レーダにおいては、分周器からミキシング回路に入
る基準周波数の位相情報が、外部の温度，気圧、あるい
は信号振幅等の変化により影響を受けて変化するため、
距離測定のたびに、この変化分を補正しなければならな
い。
測距レーダにおいては、分周器からミキシング回路に入
る基準周波数の位相情報が、外部の温度，気圧、あるい
は信号振幅等の変化により影響を受けて変化するため、
距離測定のたびに、この変化分を補正しなければならな
い。
【０００５】また、上記位相比較器８においては、パル
スカウント方式を採用しているため、計測精度を上げる
には、パルスの周波数を高くする必要があり、消費電力
の増加、電気回路構成の大型化等を招くことになる。
スカウント方式を採用しているため、計測精度を上げる
には、パルスの周波数を高くする必要があり、消費電力
の増加、電気回路構成の大型化等を招くことになる。
【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
達成されたものであり、その目的とするところは、外部
温度等の雰囲気の影響を受けることなく安定して距離の
測定を迅速に行うことができ、かつ、構成上の簡略化が
図れる測距レーダを提供することにある。
達成されたものであり、その目的とするところは、外部
温度等の雰囲気の影響を受けることなく安定して距離の
測定を迅速に行うことができ、かつ、構成上の簡略化が
図れる測距レーダを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
測距レーダは、所定の変調周波数信号を出力する変調周
波数発振手段と、前記変調周波数発振手段により出力さ
れる変調周波数信号により変調された測距光を出射する
送光器と、前記送光器により出射された測距光の反射光
を受光する受光器と、前記受光器により出力されるアナ
ログ受信信号を前記変調周波数に同期させてデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器により
出力されるデジタル信号を加算処理するアキュームレー
タと、前記アキュームレータにより加算処理されたデジ
タル信号を予め記憶されたミキシング用の基準参照信号
とミキシング処理して受信信号と送信信号との位相差を
算出し、前記位相差情報に基づいて測定距離を算出する
演算処理器とを備え、前記変調周波数信号は、周波数が
異なる少なくとも２つの第１変調周波数信号及び第２変
調周波数信号を含み、前記第１変調周波数信号及び第２
変調周波数信号を切り替えて測距光を変調し測距を行う
構成となっている。
測距レーダは、所定の変調周波数信号を出力する変調周
波数発振手段と、前記変調周波数発振手段により出力さ
れる変調周波数信号により変調された測距光を出射する
送光器と、前記送光器により出射された測距光の反射光
を受光する受光器と、前記受光器により出力されるアナ
ログ受信信号を前記変調周波数に同期させてデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器により
出力されるデジタル信号を加算処理するアキュームレー
タと、前記アキュームレータにより加算処理されたデジ
タル信号を予め記憶されたミキシング用の基準参照信号
とミキシング処理して受信信号と送信信号との位相差を
算出し、前記位相差情報に基づいて測定距離を算出する
演算処理器とを備え、前記変調周波数信号は、周波数が
異なる少なくとも２つの第１変調周波数信号及び第２変
調周波数信号を含み、前記第１変調周波数信号及び第２
変調周波数信号を切り替えて測距光を変調し測距を行う
構成となっている。
【０００８】
【０００９】本発明の請求項２に係る測距レーダは、前
記変調周波数発振手段が、所定の周波数を発振する発振
器と、前記発振器により発振される所定周波数を分周す
る分周器とからなる構成となっている。
記変調周波数発振手段が、所定の周波数を発振する発振
器と、前記発振器により発振される所定周波数を分周す
る分周器とからなる構成となっている。
【００１０】本発明の請求項３に係る測距レーダは、前
記分周器が、周波数の異なる少なくとも２つの第１変調
周波数信号及び第２変調周波数信号を選択的に出力する
構成となっている。
記分周器が、周波数の異なる少なくとも２つの第１変調
周波数信号及び第２変調周波数信号を選択的に出力する
構成となっている。
【００１１】
【発明の効果】本発明の請求項１に係る測距レーダによ
れば、アナログ受信信号を変調周波数信号に同期させて
デジタル信号に変換し、この変換されたデジタル信号を
アキュームレータで加算処理し、この加算処理後の信号
を演算処理器で読み込み、予め記憶された基準参照信号
とミキシング処理を行って位相差を算出し、この算出さ
れた位相差情報から測定距離を算出する。
れば、アナログ受信信号を変調周波数信号に同期させて
デジタル信号に変換し、この変換されたデジタル信号を
アキュームレータで加算処理し、この加算処理後の信号
を演算処理器で読み込み、予め記憶された基準参照信号
とミキシング処理を行って位相差を算出し、この算出さ
れた位相差情報から測定距離を算出する。
【００１２】このように、受信信号と基準参照信号との
ミキシング処理は、演算処理器内での演算処理すなわち
ソフト処理によるため、従来の如きミキシング回路の性
能に影響されることなく、常に安定したミキシング処理
を行うことができ、計測精度を向上させることができ
る。
ミキシング処理は、演算処理器内での演算処理すなわち
ソフト処理によるため、従来の如きミキシング回路の性
能に影響されることなく、常に安定したミキシング処理
を行うことができ、計測精度を向上させることができ
る。
【００１３】また、上記Ａ／Ｄ変換器により変換された
デジタル信号を直ちにミキシング処理するのではなく、
アキュームレータによる加算処理を行った後ミキシング
処理を行うため、全体としての演算量を減らすことがで
き、処理速度の高速化を達成することができる。
デジタル信号を直ちにミキシング処理するのではなく、
アキュームレータによる加算処理を行った後ミキシング
処理を行うため、全体としての演算量を減らすことがで
き、処理速度の高速化を達成することができる。
【００１４】さらに、本発明の請求項１に係る測距レー
ダによれば、周波数が異なる少なくとも２つの第１変調
周波数信号及び第２変調周波数信号を適用し、これら両
変調周波数信号を切り替えて測距光を変調し測距を行う
ことから、周波数が低い方の変調周波数信号を用いて広
い範囲の距離を計測し、すなわち、計測レンジを広く
し、一方、周波数が高い方の変調周波数信号を用いて高
精度に計測し、すなわち、分解能を高くすることで、結
果的に広範囲の距離を高精度に計測することができる。
ダによれば、周波数が異なる少なくとも２つの第１変調
周波数信号及び第２変調周波数信号を適用し、これら両
変調周波数信号を切り替えて測距光を変調し測距を行う
ことから、周波数が低い方の変調周波数信号を用いて広
い範囲の距離を計測し、すなわち、計測レンジを広く
し、一方、周波数が高い方の変調周波数信号を用いて高
精度に計測し、すなわち、分解能を高くすることで、結
果的に広範囲の距離を高精度に計測することができる。
【００１５】さらにまた、上記のような変調周波数信号
の切り替えを行っても、この周波数の変化分は、アキュ
ームレータによる加算処理回数と加算タイミングの調整
で対応できるため、デバイスの追加を要することもな
く、簡略な構造にて実現することができる。
の切り替えを行っても、この周波数の変化分は、アキュ
ームレータによる加算処理回数と加算タイミングの調整
で対応できるため、デバイスの追加を要することもな
く、簡略な構造にて実現することができる。
【００１６】本発明の請求項２に係る測距レーダによれ
ば、発振器から所定の周波数信号が出力されると、この
所定周波数信号を分周器により分周して所定の変調周波
数信号を得ることができる。
ば、発振器から所定の周波数信号が出力されると、この
所定周波数信号を分周器により分周して所定の変調周波
数信号を得ることができる。
【００１７】従って、分周器の分周回路を適宜選定する
ことにより、周波数の異なる種々の変調周波数信号を形
成することができる。
ことにより、周波数の異なる種々の変調周波数信号を形
成することができる。
【００１８】本発明の請求項３に係る測距レーダによれ
ば、分周器から出力される第１変調周波数信号及び第２
変調周波数信号を選択的に用いて測距光を変調し測距を
行うことができる。
ば、分周器から出力される第１変調周波数信号及び第２
変調周波数信号を選択的に用いて測距光を変調し測距を
行うことができる。
【００１９】これにより、周波数が低い方の変調周波数
信号を用いて広い範囲の距離を計測し、一方、周波数が
高い方の変調周波数信号を用いて高精度に計測すること
で、結果的に広範囲の距離を高精度に計測することがで
きる。
信号を用いて広い範囲の距離を計測し、一方、周波数が
高い方の変調周波数信号を用いて高精度に計測すること
で、結果的に広範囲の距離を高精度に計測することがで
きる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００２１】図１は、本発明に係る測距レーダの一実施
例を示すブロック構成図である。この測距レーダは、図
１に示すように、基準信号を発信する変調周波数発振手
段の一部としての発振器１１と、この発振器１１により
出力される周波数ｆ０の信号をｎ分周して周波数ｆ１の
信号及び周波数ｆ１の信号をさらにｍ分周して周波数ｆ
２の信号を出力する変調周波数発振手段の一部としての
分周器１２と、スイッチ１２ａにより選択的に選ばれた
周波数ｆ１，ｆ２のいずれかにより光源である発光ダイ
オードを変調して、送光レンズ１３ａを介して測距光を
出射する送光器１３を備えている。
例を示すブロック構成図である。この測距レーダは、図
１に示すように、基準信号を発信する変調周波数発振手
段の一部としての発振器１１と、この発振器１１により
出力される周波数ｆ０の信号をｎ分周して周波数ｆ１の
信号及び周波数ｆ１の信号をさらにｍ分周して周波数ｆ
２の信号を出力する変調周波数発振手段の一部としての
分周器１２と、スイッチ１２ａにより選択的に選ばれた
周波数ｆ１，ｆ２のいずれかにより光源である発光ダイ
オードを変調して、送光レンズ１３ａを介して測距光を
出射する送光器１３を備えている。
【００２２】また、上記送光器１３より出射された測距
光のうち目標物により反射して戻ってくる反射光を受光
レンズ１４ａを介して受光する受光器１４と、この受光
器１４により出力されるアナログ受信信号を送光用の変
調周波数ｆ１，ｆ２の信号に同期させてデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器１５と、ｎループカウンタ１８ａ
の出力信号に応じてスイッチが切り替えられるマルチプ
レクサ１６と、Ａ／Ｄ変換器１５により出力されるデジ
タル信号をマルチプレクサ１６を介しかつｎループカウ
ンタ１８ｂにより設定される所定周期でそれぞれ加算処
理するアキュームレータ１７（ＡＣＣ１，ＡＣＣ２，Ａ
ＣＣ３，…ＡＣＣｎ）と、これらアキュームレータ１７
で加算処理された信号を読み込み、予め記憶されたミキ
シング用の基準参照信号との位相差を計算し、この位相
差情報から測定しようとする距離を算出すると共に、分
周器１２に対して変調周波数の切り替え信号、及び受光
器１４に対してゲイン制御信号等を送る演算処理器１９
等を備えている。
光のうち目標物により反射して戻ってくる反射光を受光
レンズ１４ａを介して受光する受光器１４と、この受光
器１４により出力されるアナログ受信信号を送光用の変
調周波数ｆ１，ｆ２の信号に同期させてデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器１５と、ｎループカウンタ１８ａ
の出力信号に応じてスイッチが切り替えられるマルチプ
レクサ１６と、Ａ／Ｄ変換器１５により出力されるデジ
タル信号をマルチプレクサ１６を介しかつｎループカウ
ンタ１８ｂにより設定される所定周期でそれぞれ加算処
理するアキュームレータ１７（ＡＣＣ１，ＡＣＣ２，Ａ
ＣＣ３，…ＡＣＣｎ）と、これらアキュームレータ１７
で加算処理された信号を読み込み、予め記憶されたミキ
シング用の基準参照信号との位相差を計算し、この位相
差情報から測定しようとする距離を算出すると共に、分
周器１２に対して変調周波数の切り替え信号、及び受光
器１４に対してゲイン制御信号等を送る演算処理器１９
等を備えている。
【００２３】ここで、上記測距レーダの構成を図２に基
づいてさらに具体的に説明する。尚、ここでは、上記原
周波数ｆ０が２０ＭＨｚ、分周器１２により分周された
周波数ｆ１，ｆ２がそれぞれ５ＭＨｚ，１．２５ＭＨ
ｚ、アキュームレータ１７の個数が４個の場合について
示す。
づいてさらに具体的に説明する。尚、ここでは、上記原
周波数ｆ０が２０ＭＨｚ、分周器１２により分周された
周波数ｆ１，ｆ２がそれぞれ５ＭＨｚ，１．２５ＭＨ
ｚ、アキュームレータ１７の個数が４個の場合について
示す。
【００２４】図２に示すように、水晶発振器１１から２
０ＭＨｚの原周波数信号が出力され、分周器１２におい
て、４分周された５ＭＨｚの変調周波数信号と１６分周
された１．２５ＭＨｚの変調周波数信号が出力されるよ
うになっている。そして、両変調周波数信号のうちいず
れかがスイッチ１２ａの切り替えにより選択されて、こ
の選択された変調周波数信号は、送光器１３内のドライ
バを経て光源であるレーザダイオード（ＬＤ）に導か
れ、このレーザダイオードは上記選択された変調周波数
で変調されて、送光レンズ１３ａを介して送信信号とし
ての測距光を出射する。
０ＭＨｚの原周波数信号が出力され、分周器１２におい
て、４分周された５ＭＨｚの変調周波数信号と１６分周
された１．２５ＭＨｚの変調周波数信号が出力されるよ
うになっている。そして、両変調周波数信号のうちいず
れかがスイッチ１２ａの切り替えにより選択されて、こ
の選択された変調周波数信号は、送光器１３内のドライ
バを経て光源であるレーザダイオード（ＬＤ）に導か
れ、このレーザダイオードは上記選択された変調周波数
で変調されて、送光レンズ１３ａを介して送信信号とし
ての測距光を出射する。
【００２５】また、上記レーザダイオード（ＬＤ）から
出射される光の一部は、モニタ用のフォトダイオード
（ＰＤ）で受光され、このフォトダイオードにより出力
される光強度に比例した微小電流がモニタアンプで増幅
されて電圧として出力され、この出力信号は、Ａ／Ｄ変
換されて、演算処理器１９内に取り込まれている。
出射される光の一部は、モニタ用のフォトダイオード
（ＰＤ）で受光され、このフォトダイオードにより出力
される光強度に比例した微小電流がモニタアンプで増幅
されて電圧として出力され、この出力信号は、Ａ／Ｄ変
換されて、演算処理器１９内に取り込まれている。
【００２６】上記レーザダイオード（ＬＤ）から出射さ
れた測距光のうち目標物により反射して戻ってくる反射
光は、受光レンズ１４ａを介して受光器１４内のアバラ
ンシフォトダイオード（ＡＰＤ）により受光され、その
出力電流は負荷Ｚでインピーダンス変換後プリアンプに
より増幅される。そして、この増幅信号は、自動利得調
整アンプ（ＡＧＣアンプ）及びバンドパスフィルタ（Ｂ
ＰＦ）を経て、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１５に送られ
る。
れた測距光のうち目標物により反射して戻ってくる反射
光は、受光レンズ１４ａを介して受光器１４内のアバラ
ンシフォトダイオード（ＡＰＤ）により受光され、その
出力電流は負荷Ｚでインピーダンス変換後プリアンプに
より増幅される。そして、この増幅信号は、自動利得調
整アンプ（ＡＧＣアンプ）及びバンドパスフィルタ（Ｂ
ＰＦ）を経て、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１５に送られ
る。
【００２７】また、プリアンプにより増幅された増幅受
信信号は、実効値出力アンプ（ＲＭＳアンプ）に導かれ
て、このＲＭＳアンプにより出力される実効値強度信号
（ＲＳＳＩ）が、演算処理器１９内にその内蔵ＡＤコン
バータによって取り込まれている。そして、この実効値
強度信号に基づくＡＧＣ制御信号が演算処理器１９から
出力され、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）を経てＡＧＣアンプ
に送られ、そのゲインが制御される。
信信号は、実効値出力アンプ（ＲＭＳアンプ）に導かれ
て、このＲＭＳアンプにより出力される実効値強度信号
（ＲＳＳＩ）が、演算処理器１９内にその内蔵ＡＤコン
バータによって取り込まれている。そして、この実効値
強度信号に基づくＡＧＣ制御信号が演算処理器１９から
出力され、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）を経てＡＧＣアンプ
に送られ、そのゲインが制御される。
【００２８】上記受光器１４を経てＡ／Ｄ変換器１５に
送られたアナログ受信信号は、発振器１１から出力され
る信号のＬＤ変調周波数信号に同期して、２０ＭＨｚで
サンプリングしたデジタル信号に変換される。そして、
このデジタル信号は、マルチプレクサ１６を介して４個
の各々のアキュームレータ１７（ＡＣＣ１，ＡＣＣ２，
ＡＣＣ３，ＡＣＣ４）で、次式に基づいて演算、すなわ
ち、４位相分加算処理される。尚、ここでは、５ＭＨｚ
の時に２０４８回加算する例を示す。
送られたアナログ受信信号は、発振器１１から出力され
る信号のＬＤ変調周波数信号に同期して、２０ＭＨｚで
サンプリングしたデジタル信号に変換される。そして、
このデジタル信号は、マルチプレクサ１６を介して４個
の各々のアキュームレータ１７（ＡＣＣ１，ＡＣＣ２，
ＡＣＣ３，ＡＣＣ４）で、次式に基づいて演算、すなわ
ち、４位相分加算処理される。尚、ここでは、５ＭＨｚ
の時に２０４８回加算する例を示す。
【００２９】
【数式１】
【００３０】ここで、上記マルチプレクサ１６は、ｎル
ープカウンタ１８ａによりそのスイッチが切り換えられ
る。すなわち、５ＭＨｚの変調周波数信号を適用する場
合は、ｎ＝１となり、マルチプレクサ１６は２０ＭＨｚ
で周期的にＡＣＣ１，ＡＣＣ２，・・・，ＡＣＣ４へと
順次切り換えられ、又、１．２５ＭＨｚの変調周波数信
号を適用する場合は、ｎ＝４となり、マルチプレクサ１
６は５ＭＨｚで周期的に切り換えられることになる。
ープカウンタ１８ａによりそのスイッチが切り換えられ
る。すなわち、５ＭＨｚの変調周波数信号を適用する場
合は、ｎ＝１となり、マルチプレクサ１６は２０ＭＨｚ
で周期的にＡＣＣ１，ＡＣＣ２，・・・，ＡＣＣ４へと
順次切り換えられ、又、１．２５ＭＨｚの変調周波数信
号を適用する場合は、ｎ＝４となり、マルチプレクサ１
６は５ＭＨｚで周期的に切り換えられることになる。
【００３１】一方、アキュームレータ１７（ＡＣＣ１，
ＡＣＣ２，ＡＣＣ３，ＡＣＣ４）の各々は、ｎループカ
ウンタ１８ｂにより所定の周期で順次マルチプレクサか
らの出力信号の加算処理を行う。すなわち、５ＭＨｚの
変調周波数信号を適用する場合は、ｎ＝４となり、各々
のアキュームレータ１７は５ＭＨｚ（＝２０ＭＨｚ／
４）の周期で加算処理を行い、又、１．２５ＭＨｚの変
調周波数信号を適用する場合は、ｎ＝１６となり、各々
のアキュームレータ１７は１．２５ＭＨｚ（＝２０ＭＨ
ｚ／１６）の周期で順次マルチプレクサからの出力信号
の加算処理を行うことになる。
ＡＣＣ２，ＡＣＣ３，ＡＣＣ４）の各々は、ｎループカ
ウンタ１８ｂにより所定の周期で順次マルチプレクサか
らの出力信号の加算処理を行う。すなわち、５ＭＨｚの
変調周波数信号を適用する場合は、ｎ＝４となり、各々
のアキュームレータ１７は５ＭＨｚ（＝２０ＭＨｚ／
４）の周期で加算処理を行い、又、１．２５ＭＨｚの変
調周波数信号を適用する場合は、ｎ＝１６となり、各々
のアキュームレータ１７は１．２５ＭＨｚ（＝２０ＭＨ
ｚ／１６）の周期で順次マルチプレクサからの出力信号
の加算処理を行うことになる。
【００３２】上記各々のアキュームレータ１７（ＡＣＣ
１，ＡＣＣ２，ＡＣＣ３，ＡＣＣ４）内の演算式は、以
下の通りとなる。
１，ＡＣＣ２，ＡＣＣ３，ＡＣＣ４）内の演算式は、以
下の通りとなる。
【００３３】先ず、変調周波数が５ＭＨｚの場合は、上
記数式１においてＭ＝１を代入し、以下の通りとなる。
記数式１においてＭ＝１を代入し、以下の通りとなる。
【００３４】
【数式２】
【００３５】続いて、変調周波数が１．２５ＭＨｚの場
合は、上記数式１においてＭ＝４を代入し、以下の通り
となる。
合は、上記数式１においてＭ＝４を代入し、以下の通り
となる。
【００３６】
【数式３】
【００３７】上記分周器１２、マルチプレクサ１６、ｎ
ループカウンタ１８ａ，１８ｂ、アキュームレータ１７
により、１つのプログラマブルなハードウェアロジック
アレイ（ＦＰＧＡ）が形成されている。
ループカウンタ１８ａ，１８ｂ、アキュームレータ１７
により、１つのプログラマブルなハードウェアロジック
アレイ（ＦＰＧＡ）が形成されている。
【００３８】次に、上記各々のアキュームレータ１７に
より加算処理されたデジタル信号は、演算処理器１９
（デジタル信号プロセッサ：ＤＳＰ）に導かれて、この
演算処理器１９内のメモリに予め記憶されたミキシング
用の基準参照信号とミキシング処理される。このミキシ
ング処理は、ソフト処理によるため、得られる結果が従
来のようなミキシング回路の性能に左右されるようなこ
とがない。そして、上記ミキシング処理の後、受信デジ
タル信号と基準参照信号との位相差が直交変換演算処理
により求められ、この位相差情報に基づいて測距演算が
行われる。
より加算処理されたデジタル信号は、演算処理器１９
（デジタル信号プロセッサ：ＤＳＰ）に導かれて、この
演算処理器１９内のメモリに予め記憶されたミキシング
用の基準参照信号とミキシング処理される。このミキシ
ング処理は、ソフト処理によるため、得られる結果が従
来のようなミキシング回路の性能に左右されるようなこ
とがない。そして、上記ミキシング処理の後、受信デジ
タル信号と基準参照信号との位相差が直交変換演算処理
により求められ、この位相差情報に基づいて測距演算が
行われる。
【００３９】ここで、上記測距演算は、以下の条件の
下、 （条件）
下、 （条件）
【００４０】次式の演算処理を行うことにより求められ
る。
る。
【００４１】
【数式４】
【００４２】また、上記演算処理における変調周波数
（送信クロック周波数）ｆｉ、ＡＤ変換前のアナログ受
信信号、サンプリングクロック周波数、及び基準参照信
号（正弦波，余弦波）相互間の関係を示すと図３の通り
となる。
（送信クロック周波数）ｆｉ、ＡＤ変換前のアナログ受
信信号、サンプリングクロック周波数、及び基準参照信
号（正弦波，余弦波）相互間の関係を示すと図３の通り
となる。
【００４３】上記演算処理においては、Ａ／Ｄ変換器１
５により得られたデジタル信号を直接ミキシング処理す
るのではなく、アキュームレータ１７により加算処理を
予め行ってその後ミキシング処理を行うため、全体の演
算量を低減することができ、測距演算処理の高速化を達
成できる。
５により得られたデジタル信号を直接ミキシング処理す
るのではなく、アキュームレータ１７により加算処理を
予め行ってその後ミキシング処理を行うため、全体の演
算量を低減することができ、測距演算処理の高速化を達
成できる。
【００４４】また、上記実施例においては、２つの変調
周波数、すなわち、ｆ１＝５ＭＨｚ、Ｆ２＝１．２５Ｍ
Ｈｚを採用し、演算処理器１９からの周波数切り替え信
号に基づいて、例えば、変調周波数ｆ２を用いて１秒間
隔で計測し、この１秒間の間を変調周波数ｆ１を用いて
０．５ミリ秒間隔で計測するように、両周波数を選択的
に適用するようにしているが、これは低周波数ｆ２で計
測レンジを広くし、又、高周波数ｆ１で高精度な測距を
行うためのものである。
周波数、すなわち、ｆ１＝５ＭＨｚ、Ｆ２＝１．２５Ｍ
Ｈｚを採用し、演算処理器１９からの周波数切り替え信
号に基づいて、例えば、変調周波数ｆ２を用いて１秒間
隔で計測し、この１秒間の間を変調周波数ｆ１を用いて
０．５ミリ秒間隔で計測するように、両周波数を選択的
に適用するようにしているが、これは低周波数ｆ２で計
測レンジを広くし、又、高周波数ｆ１で高精度な測距を
行うためのものである。
【００４５】ここで、計測レンジについて説明すると、
位相角２π＝λ（λ：波長）が最大距離で往復の距離に
相当することから、λ／２が実距離となる。波長λを求
めるには、光速υ（＝３×１０８ｍ／ｓ）を用いて、次
式λ＝υ／ｆにより求めることができ、実距離λ／２
は、λ／２＝υ／２ｆとなる。従って、計測レンジ（実
距離）は、変調周波数ｆが１．２５ＭＨｚの場合は１２
０ｍとなり、変調周波数ｆが５ＭＨｚの場合は３０ｍと
なる。
位相角２π＝λ（λ：波長）が最大距離で往復の距離に
相当することから、λ／２が実距離となる。波長λを求
めるには、光速υ（＝３×１０８ｍ／ｓ）を用いて、次
式λ＝υ／ｆにより求めることができ、実距離λ／２
は、λ／２＝υ／２ｆとなる。従って、計測レンジ（実
距離）は、変調周波数ｆが１．２５ＭＨｚの場合は１２
０ｍとなり、変調周波数ｆが５ＭＨｚの場合は３０ｍと
なる。
【００４６】一方、分解能については、１波長（λ＝２
π）を例えば４０００分割した時、変調周波数ｆが１．
２５ＭＨｚの場合は分解能６０ｍｍとなり、変調周波数
ｆが５ＭＨｚの場合は分解能１５ｍｍとなる。
π）を例えば４０００分割した時、変調周波数ｆが１．
２５ＭＨｚの場合は分解能６０ｍｍとなり、変調周波数
ｆが５ＭＨｚの場合は分解能１５ｍｍとなる。
【００４７】上記のように、変調周波数ｆが１．２５Ｍ
Ｈｚすなわち低周波数ｆ２の場合は、計測レンジは広い
が分解能が低く粗計測となり、一方、変調周波数ｆが５
ＭＨｚすなわち高周波数ｆ１の場合は、計測レンジは狭
いが分解能が高く高精度計測となる。
Ｈｚすなわち低周波数ｆ２の場合は、計測レンジは広い
が分解能が低く粗計測となり、一方、変調周波数ｆが５
ＭＨｚすなわち高周波数ｆ１の場合は、計測レンジは狭
いが分解能が高く高精度計測となる。
【００４８】従って、距離変動のスケールが数秒以上の
場合には、低周波数ｆ２を用いて例えば１秒間隔で粗い
測距を行い、高周波数ｆ１を用いて例えば０．５ミリ秒
間隔で高精度な測距を行うことにより、簡単なハードウ
ェアにして高精度な測距を高速に行うことができる。
場合には、低周波数ｆ２を用いて例えば１秒間隔で粗い
測距を行い、高周波数ｆ１を用いて例えば０．５ミリ秒
間隔で高精度な測距を行うことにより、簡単なハードウ
ェアにして高精度な測距を高速に行うことができる。
【００４９】尚、上記変調周波数は、２種類に限るもの
ではなく、それ以上の複数の周波数を適用することが可
能である。
ではなく、それ以上の複数の周波数を適用することが可
能である。
【００５０】図４は、本発明に係る測距レーダの他の実
施例を示す構成図であり、本実施例では、図２に示すも
のに比べて、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ
Ｏｕｔ）メモリ２０、タイミング調整回路２１、及び
ｎループカウンタ１８に代わるものとしてタイミング生
成器２２を設けた構成となっている。
施例を示す構成図であり、本実施例では、図２に示すも
のに比べて、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ
Ｏｕｔ）メモリ２０、タイミング調整回路２１、及び
ｎループカウンタ１８に代わるものとしてタイミング生
成器２２を設けた構成となっている。
【００５１】本実施例の測距レーダにおいては、Ａ／Ｄ
変換器１５により得られたデジタル信号をタイミング調
整回路２０からの書き込みタイミング信号に応じてＦＩ
ＦＯメモリ２０に高速にて記録し、このＦＩＦＯメモリ
２０に記録されたデータを演算処理器１９で比較的ゆっ
くり読み出して、その後前述実施例同様の処理を行う。
変換器１５により得られたデジタル信号をタイミング調
整回路２０からの書き込みタイミング信号に応じてＦＩ
ＦＯメモリ２０に高速にて記録し、このＦＩＦＯメモリ
２０に記録されたデータを演算処理器１９で比較的ゆっ
くり読み出して、その後前述実施例同様の処理を行う。
【００５２】上記構成によれば、演算処理器１９で全処
理を行う分、処理速度は若干遅くなるものの、ハードウ
エアが非常に簡素化されるため、装置全体としてより一
層小型化を達成することができる。
理を行う分、処理速度は若干遅くなるものの、ハードウ
エアが非常に簡素化されるため、装置全体としてより一
層小型化を達成することができる。
【図１】本発明に係る測距レーダを示す概略構成図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る測距レーダの一実施例を示す構成
図である。
図である。
【図３】本発明に係る測距レーダでの演算処理を説明す
るための信号波形を示す図である。
るための信号波形を示す図である。
【図４】本発明に係る測距レーダの他の実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図５】従来の測距レーダを示す概略構成図である。
１１ 発振器（変調周波数発振手段）
１２ 分周器（変調周波数発振手段）
１２ａ スイッチ
１３ 送光器
１３ａ 送光レンズ
１４ 受光器
１４ａ 受光レンズ
１５ Ａ／Ｄ変換器
１６ マルチプレクサ
１７ アキュームレータ
１８ａ，１８ｂ ｎループカウンタ
１９ 演算処理器
２０ ＦＩＦＯメモリ
２１ タイミング調整回路
２２ タイミング生成器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 7/00 - 7/64
G01S 13/00 - 17/95
G01B 11/00 - 11/30
G01C 3/00 - 3/32
G01R 25/00 - 25/08
Claims (3)
- 【請求項１】 所定の変調周波数信号を出力する変調周
波数発振手段と、前記変調周波数発振手段により出力さ
れる変調周波数信号により変調された測距光を出射する
送光器と、前記送光器により出射された測距光の反射光
を受光する受光器と、前記受光器により出力されるアナ
ログ受信信号を前記変調周波数に同期させてデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器により
出力されるデジタル信号を加算処理するアキュームレー
タと、前記アキュームレータにより加算処理されたデジ
タル信号を予め記憶されたミキシング用の基準参照信号
とミキシング処理して受信信号と送信信号との位相差を
算出し、前記位相差情報に基づいて測定距離を算出する
演算処理器とを備え、前記変調周波数信号は、周波数が
異なる少なくとも２つの第１変調周波数信号及び第２変
調周波数信号を含み、前記第１変調周波数信号及び第２
変調周波数信号を切り替えて測距光を変調し測距を行う
ことを特徴とする測距レーダ。 - 【請求項２】 前記変調周波数発振手段は、所定の周波
数を発振する発振器と、前記発振器により発振される所
定周波数を分周する分周器とからなることことを特徴と
する請求項１記載の測距レーダ。 - 【請求項３】 前記分周器は、周波数が異なる少なくと
も２つの第１変調周波数信号及び第２変調周波数信号を
選択的に出力することを特徴とする請求項１又は２記載
の測距レーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27480097A JP3374392B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 測距レーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27480097A JP3374392B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 測距レーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11109034A JPH11109034A (ja) | 1999-04-23 |
| JP3374392B2 true JP3374392B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=17546749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27480097A Expired - Lifetime JP3374392B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 測距レーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3374392B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005156175A (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-16 | Ashu Kogaku Kofun Yugenkoshi | レーザー測距儀 |
| US8531651B2 (en) * | 2009-03-05 | 2013-09-10 | Panasonic Corporation | Distance measuring device, distance measuring method, program, and integrated circuit |
| JP5350328B2 (ja) * | 2010-06-10 | 2013-11-27 | 株式会社京三製作所 | 距離センサ及び制御方法 |
| JP5350331B2 (ja) * | 2010-06-15 | 2013-11-27 | 株式会社京三製作所 | 距離センサ |
| KR101232742B1 (ko) * | 2010-10-14 | 2013-02-13 | 조승원 | 프리스케일러를 이용한 비접촉식 장애물 감지장치 및 이를 이용한 장애물 감지방법 |
| JP6653052B2 (ja) * | 2018-01-29 | 2020-02-26 | クモノスコーポレーション株式会社 | レーザー測距装置およびレーザー測距方法 |
-
1997
- 1997-10-07 JP JP27480097A patent/JP3374392B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11109034A (ja) | 1999-04-23 |
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