JP3427187B2 - Distance measuring apparatus and measuring method using modulated light - Google Patents
Distance measuring apparatus and measuring method using modulated lightInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は距離測定手段に関す
るもので、詳しくは変調された拡散光によるトランスポ
ンダ方式の距離測定手段に関するものである。本発明は
例えば圃場内の農用車両や工場内の無人搬送車のよう
な、限られた範囲内を移動する物体の位置認識に利用す
ることができ、また2台の車両間の距離を計測、制御す
るシステムに利用することもできる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring means, and more particularly to a transponder type distance measuring means using modulated diffused light. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for position recognition of an object that moves within a limited range, such as an agricultural vehicle in a field or an automatic guided vehicle in a factory, and measures the distance between two vehicles. It can also be used for controlling systems.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から固定点と移動体間の距離、ある
いは二つの移動体間の距離を電磁波により非接触で測定
する方法として、(1)追尾方式光波測距儀による測定方
法、(2レーザスキャナによる測定方法、(3)光ビームを
用いたトランスポンダによる測定方法、および(4)電波
を用いたトランスポンダによる測定等が知られている。
なおトランスポンダとは一般に呼び掛け機からの呼び掛
け信号を受信し適当な応答を自動的に送信することので
きる送受信システムをいう。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of contactlessly measuring a distance between a fixed point and a moving body or a distance between two moving bodies by an electromagnetic wave, (1) a measuring method by a tracking type optical wave rangefinder, (2) There are known a measurement method using a laser scanner, (3) a measurement method using a transponder using a light beam, and (4) a measurement method using a transponder using radio waves.
The transponder generally means a transmission / reception system capable of receiving an interrogation signal from an interrogator and automatically transmitting an appropriate response.
【0003】(1)の方法では、図9に示すように光波測
距儀121から移動体122に取付けたリフレクタ12
3に光ビーム124を照射し、反射光125を受信し
て、送受信波の変調位相差から光の往復時間を検出して
距離を測定する。光ビーム124の照射方向は移動体1
22の移動にともない移動するリフレクタ123を追尾
して上下左右に変化させる必要があるため、移動体12
2を追尾するための自動追尾装置(図示せず)の使用が
不可欠である。In the method (1), as shown in FIG. 9, the reflector 12 mounted on the moving body 122 from the optical distance measuring instrument 121.
3 is irradiated with the light beam 124, the reflected light 125 is received, and the round trip time of the light is detected from the modulation phase difference between the transmitted and received waves to measure the distance. The irradiation direction of the light beam 124 is the moving body 1.
Since it is necessary to track the reflector 123 that moves along with the movement of the mobile phone 22 and to change it vertically and horizontally,
The use of an automatic tracking device (not shown) to track the 2 is essential.
【0004】(2)の方法はレーダを用いる方法である。
図10に示すように距離測定器126からレーザビーム
もしくはマイクロ波127を発信して走査し、移動体1
22の反射板128で反射させて往復時間を測定する。
近距離ではレーザを照射する装置が用いられることが多
く、レーザスキャナ、レーザレーダまたはライダーと呼
ばれる。この場合反射位置を特定するため測定対象の移
動体122に反射板128を装着する場合がある。The method (2) uses a radar.
As shown in FIG. 10, a laser beam or a microwave 127 is emitted from the distance measuring device 126 to scan the moving body 1
The round trip time is measured by reflecting the light with the reflecting plate 128 of 22.
A device that irradiates a laser is often used at a short distance, and is called a laser scanner, a laser radar, or a lidar. In this case, a reflector 128 may be attached to the moving body 122 to be measured in order to specify the reflection position.
【0005】(3)の光ビームトランスポンダによる測距
方法は、2つの距離測定装置129からそれぞれ光ビー
ム130、131を発信して相互に受信する方式であ
る。この方法は図11に示すように、固定点にそれぞれ
距離測定装置129を配置し、それらの間の距離を精密
に測定するために開発された方法である。The distance measuring method using the light beam transponder of (3) is a method of transmitting the light beams 130 and 131 from the two distance measuring devices 129 and receiving them from each other. As shown in FIG. 11, this method is a method developed for arranging distance measuring devices 129 at fixed points and accurately measuring the distance between them.
【0006】(4)の方法では図12に示すように、定位
置にある距離測定器134と移動体122間で電波13
2、133を相互に送受信して距離を測定する。In the method (4), as shown in FIG. 12, the radio wave 13 is transmitted between the distance measuring device 134 and the moving body 122 which are in a fixed position.
2, 133 are mutually transmitted and received to measure the distance.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記(1)の
方法は高精度の測定が可能であるが、光波測距儀121
からの光ビームが常に移動体のリフレクタ123を照射
していなければならず、複雑で高価な自動追尾装置が必
要となり、システムのコストが高くなるという問題点が
あった。また、上記(2)の走査方式を用いた方法では、
光ビームまたはマイクロ波ビーム57を左右に振るか、
または全周方向に回転させて走査する必要があるため、
複数の対象を測定できる利点があるが、距離の測定精度
が低いという問題点があった。一方、上記(3)の光ビー
ムトランスポンダ方法は固定点間の距離を精密に測定す
るために開発された方法であり、移動体に利用する場合
は2台の追尾装置を必要とし、実用性が低いという問題
点があった。これに対し(4)の電波トランスポンダ方法
においては、無指向性の電波を用いた場合には特に追尾
装置を必要とせず低コストとなる。しかし地面反射など
の電波のマルチパスによる測定誤差が問題となる。また
電波法の規制のもとでシステムを構成しなければなら
ず、制約が多いという問題点があった。However, although the method of (1) above enables highly accurate measurement, the optical rangefinder 121
Since the light beam from the above must always illuminate the reflector 123 of the moving body, a complicated and expensive automatic tracking device is required, and there is a problem that the cost of the system increases. Further, in the method using the scanning method of (2) above,
Shake the light beam or the microwave beam 57 to the left or right,
Or, because it is necessary to rotate in all directions and scan,
Although there is an advantage that multiple objects can be measured, there is a problem in that the distance measurement accuracy is low. On the other hand, the optical beam transponder method of (3) above is a method developed for precisely measuring the distance between fixed points, and when it is used for a moving body, it requires two tracking devices and is not practical. There was a problem that it was low. On the other hand, in the radio wave transponder method of (4), when an omnidirectional radio wave is used, a tracking device is not particularly required and the cost is low. However, measurement error due to multipath of radio waves such as ground reflection becomes a problem. In addition, there is a problem in that the system must be configured under the regulation of the Radio Law, and there are many restrictions.
【0008】このように従来から知られている距離測定
方法には、それぞれ以上のような特有の問題が種々あ
り、これらの問題点が解決された高精度かつ低コストの
計測法を開発することが求められてきた。As described above, the conventionally known distance measuring methods have various peculiar problems as described above, and it is necessary to develop a highly accurate and low cost measuring method which solves these problems. Has been sought.
【0009】したがって、本発明は、上記従来技術にお
ける問題点に鑑みてなされたもので、例えば圃場内や工
場内などの、比較的狭い限られた範囲内を移動する物体
の位置計測、または2台の移動体間の距離計測におい
て、上記種々の問題点を解決することを目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of the above problems in the prior art. For example, the position measurement of an object moving within a relatively narrow and limited range such as in a field or a factory, or 2 An object of the present invention is to solve the above-mentioned various problems in the distance measurement between the moving bodies of the table.
【0010】このため、本発明は、拡散光によるトラン
スポンダ方式により、高精度の距離測定を低コストで行
う手段を提供することをその目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide means for performing highly accurate distance measurement at low cost by a transponder system using diffused light.
【0011】本発明は、農用車両や工場内搬送車の位置
認識システム、無人車両の走行制御、先行車と伴走車の
相対位置の計測および制御システムなどを含め、応用範
囲の適用が期待できるものである。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be expected to be applied in a wide range of applications including a position recognition system for agricultural vehicles and factory guided vehicles, traveling control for unmanned vehicles, measurement and control system for relative positions of preceding vehicles and accompanying vehicles. Is.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば圃場内
や工場内など限られた範囲を移動する移動体と所定の固
定点との間の距離、もしくは二つの移動体間の距離を正
確に測定する方法および装置を提供するものである。こ
のため、拡散光を照射する複数の発光ダイオードを備
え、複数もしくは単数の光センサで構成された概略水平
全方向に送受信可能な光送受信器を両測定対象に取り付
けることにより、対象物の位置関係がどのように変化し
ても距離測定を可能とした、光トランスポンダ方式の距
離測定装置または方法である。According to the present invention, the distance between a moving body moving within a limited range such as a field or a factory and a predetermined fixed point, or the distance between two moving bodies is accurately determined. The present invention provides a measuring method and device. For this reason, by installing an optical transceiver that is equipped with a plurality of light-emitting diodes that emit diffused light and that is capable of transmitting and receiving in almost all horizontal directions and that is composed of a plurality of or a single optical sensor on both measurement targets, Is an optical transponder type distance measuring device or method that enables distance measurement no matter how changes occur.
【0013】本発明は光トランスポンダ方式による距離
測定装置であって、第1の周波数で変調された第1の変
調光を所定の角度範囲にわたって放射可能に配置された
複数の発光ダイオードを有する光送信部と、第2の周波
数で変調された第2の変調光を所定の角度範囲にわたっ
て受信可能に配置された光受信部とを備えた光送受信器
を具備する距離測定装置である。The present invention is an optical transponder type distance measuring device, which has a plurality of light emitting diodes arranged so as to radiate a first modulated light modulated at a first frequency over a predetermined angular range. And a light receiving unit arranged so as to be able to receive a second modulated light modulated at a second frequency over a predetermined angle range.
【0014】さらに、前記複数の発光ダイオードは前記
第1の変調光を水平方向の全円周方向に放射することが
可能なように配置されている距離測定装置であり、前記
光送信部が柱状の発光ダイオード保持部材を有し、前記
複数の発光ダイオードが前記発光ダイオード保持部材の
側面に配置されている距離測定装置である。Further, the plurality of light emitting diodes are distance measuring devices arranged so as to be able to emit the first modulated light in the entire circumferential direction in the horizontal direction, and the light transmitting section is in a columnar shape. And a plurality of the light emitting diodes are arranged on the side surface of the light emitting diode holding member.
【0015】また、前記光受信部は複数の光センサを有
し、前記複数の光センサは水平方向の全円周方向からの
光を受信可能なように配置されている距離測定装置であ
り、前記光受信部が柱状の光センサ保持部材を有し、前
記複数の光センサが前記光センサ保持部材の側面に配置
されている距離測定装置であり、前記光受信部が反射板
と前記反射板により反射された反射光を受信する光セン
サとを有し、前記光受信部が前記第2の変調光が前記反
射板により反射されて前記反射光を受信する光センサの
表面に収束するように形成されている距離測定装置であ
る。Further, the light receiving section is a distance measuring device having a plurality of light sensors, and the plurality of light sensors are arranged so as to be able to receive light from all circumferential directions in the horizontal direction, A distance measuring device in which the light receiving unit has a columnar optical sensor holding member, and the plurality of optical sensors are arranged on a side surface of the optical sensor holding member, wherein the light receiving unit is a reflection plate and the reflection plate. An optical sensor for receiving the reflected light reflected by the optical receiver, wherein the light receiving unit converges the second modulated light on the surface of the optical sensor that receives the reflected light by being reflected by the reflector. It is a formed distance measuring device.
【0016】また本発明は、光トランスポンダ方式によ
る距離測定装置であって、第1の周波数で変調された第
1の変調光を所定の角度範囲にわたって水平に放射可能
に配置された複数の発光ダイオードを有する第1の光送
信部と、第2の周波数で変調された第2の変調光を所定
の角度範囲にわたって受信可能に配置された第1の光受
信部とを備えた第1の光送受信器と、前記第2の周波数
で変調された第2の変調光を所定の角度範囲にわたって
水平に放射可能に配置された複数の発光ダイオードを有
する第2光送信部と、前記第1の周波数で変調された第
1の変調光を所定の角度範囲にわたって受信可能に配置
された第2光受信部とを備えた第2の光送受信器とを具
備距離測定装置である。Further, the present invention is an optical transponder type distance measuring device, wherein a plurality of light emitting diodes are arranged so that the first modulated light modulated at the first frequency can be horizontally emitted over a predetermined angular range. Optical transmission / reception provided with a first optical transmission section having an optical path and a first optical reception section arranged so as to be able to receive the second modulated light modulated at the second frequency over a predetermined angular range. And a second optical transmitter having a plurality of light emitting diodes arranged so that the second modulated light modulated at the second frequency can be horizontally radiated over a predetermined angular range, and at the first frequency A second optical transceiver including a second optical receiver arranged so as to be capable of receiving the modulated first modulated light over a predetermined angular range, and is a distance measuring device.
【0017】また本発明は、第1の測定ユニットと第2
の測定ユニットを有する光トランスポンダ方式による距
離測定装置であって、前記第1の測定ユニットは、第1
周波数の電気信号を生成する第1の電気信号生成手段
と、前記第1の電気信号生成手段に接続され前記第1周
波数の電気信号により変調された第1の変調光を第1の
角度範囲で水平方向に放射する第1の光送信手段を有
し、前記第2の測定ユニットは、第2周波数の電気信号
を生成する第2の電気信号生成手段と、前記第1の変調
光を受信し電気信号に復調する第2の光受信手段と、前
記第2周波数の電気信号と前記第2の光受信手段により
復調された電気信号とを混合し第2のビート信号を生成
する第2のビート信号生成手段と、第2周波数の電気信
号と前記第2のビート信号を加算し加算信号を生成する
第2の加算手段と、前記加算信号により変調された第2
の変調光を第2の角度範囲で水平方向に放射する第2の
光送信手段を有し、前記第1の測定ユニットは、さら
に、前記第2の変調光を受信し電気信号に復調する第1
の光受信手段と、前記第1周波数の電気信号と前記第1
の光受信手段により復調された電気信号とを混合し第1
のビート信号を生成する第1のビート信号生成手段と、
前記第1の光受信手段により復調された電気信号から、
復調された第2のビート信号を生成する復調手段と、前
記第1のビート信号と前記復調された第2のビート信号
との位相差を検出し出力する位相比較手段とを有する距
離測定装置である。The present invention also provides a first measuring unit and a second measuring unit.
An optical transponder type distance measuring device having a measuring unit of:
A first electric signal generating means for generating an electric signal of a frequency, and a first modulated light connected to the first electric signal generating means and modulated by the electric signal of the first frequency in a first angular range. The second measurement unit has a first light transmitting means for horizontally radiating, and the second measuring unit receives the first modulated light, and second electric signal generating means for generating an electric signal of a second frequency. Second optical receiving means for demodulating into an electric signal, and a second beat for mixing the electric signal of the second frequency and the electric signal demodulated by the second optical receiving means to generate a second beat signal. Signal generating means, second adding means for adding an electric signal of a second frequency and the second beat signal to generate an added signal, and a second modulated by the added signal
A second light transmitting means for horizontally radiating the modulated light in the second angular range, wherein the first measuring unit further receives the second modulated light and demodulates it into an electric signal. 1
Optical receiving means, the electrical signal of the first frequency and the first signal
Mixing the electric signal demodulated by the optical receiving means of
First beat signal generating means for generating the beat signal of
From the electrical signal demodulated by the first optical receiving means,
A distance measuring device having demodulation means for generating a demodulated second beat signal and phase comparison means for detecting and outputting a phase difference between the first beat signal and the demodulated second beat signal. is there.
【0018】また本発明は移動体の位置を測定する方法
であって、第1の測定ユニットを第1の固定位置に配置
し、第2の測定ユニットを移動体に配置し、そして第3
の測定ユニットを第1の測定ユニットから所定の距離離
隔した第2の固定位置に配置するステップと、前記第1
の測定ユニットが周波数f1の第1の高周波信号を生成
し、第2の測定ユニットが周波数f2の第2の高周波信号
を生成するステップと、前記第1の測定ユニットが前記
第1の高周波信号で変調された第1の変調光を生成し水
平方向に放射するステップと、前記第2の測定ユニット
が前記第2の高周波信号で変調された第2の変調光を生
成し水平方向に放射するステップと、前記第1の測定ユ
ニットが前記第2の変調光を受信し周波数f1−f2の
第1の低周波ビート信号を生成し、前記第2の測定ユニ
ットが前記第1の変調光を受信し周波数f1−f2の第
2の低周波ビート信号を生成するステップと、前記第2の
測定ユニットが前記第2の低周波ビート信号を前記第2
の変調光に乗せて放射するステップと、前記第2の低周
波ビート信号を有する前記第2の変調光を前記第3の測
定ユニットが受信するステップと、前記第1の測定ユニ
ットが前記第1の低周波ビート信号を前記第1の高周波
信号に乗せて前記第3の測定ユニットにのみ送信するス
テップと、前記第1の低周波ビート信号を含む前記第1
の高周波信号を前記第3の測定ユニットが受信するステ
ップと、前記第3の測定ユニットが、前記第1の測定ユ
ニットから送られた前記第1の高周波信号を復調し、ま
た前記第2の測定ユニットから送られた前記第2の変調
光を復調して、これらの2つの復調信号に基づき、周波
数f1−f2の第3の低周波ビート信号を生成するステ
ップと、前記第3の測定ユニットが前記第1、第2および
第3の低周波ビート信号の位相比較を行うステップと、
前記位相差から第1と第2の測定ユニット間および第2と
第3の測定ユニット間の距離を求め、前記第2の測定ユ
ニットの位置を得るステップを有する移動体の位置を測
定する方法である。The present invention is also a method for measuring the position of a moving body, wherein the first measuring unit is arranged in a first fixed position, the second measuring unit is arranged in the moving body, and the third measuring unit is arranged.
Arranging the measuring unit in a second fixed position at a predetermined distance from the first measuring unit;
Measuring unit for generating a first high frequency signal of frequency f 1 and a second measuring unit for generating a second high frequency signal of frequency f 2 ; and the first measuring unit for measuring the first high frequency signal. Generating and horizontally radiating a signal-modulated first modulated light, and the second measurement unit generating and horizontally radiating a second modulated light modulated by the second high-frequency signal. And the first measurement unit receives the second modulated light and generates a first low frequency beat signal at a frequency f 1 -f 2 , and the second measurement unit causes the first modulated signal to be generated. The light is received and the frequency of f 1 -f 2
Generating a second low frequency beat signal, wherein the second measuring unit outputs the second low frequency beat signal to the second
Radiating the modulated light on the modulated light, the step of receiving the second modulated light having the second low-frequency beat signal by the third measuring unit, and the first measuring unit by the first measuring unit. Transmitting the low-frequency beat signal of the first high-frequency signal to only the third measuring unit, and the first low-frequency beat signal including the first low-frequency beat signal.
Receiving the high frequency signal of the third measurement unit, the third measurement unit demodulates the first high frequency signal sent from the first measurement unit, and the second measurement Demodulating the second modulated light sent from the unit to generate a third low frequency beat signal of frequencies f 1 -f 2 based on these two demodulated signals; and the third measurement. A unit performing a phase comparison of the first, second and third low frequency beat signals,
A method for measuring the position of a moving body, comprising the step of obtaining the distance between the first and second measurement units and the distance between the second and third measurement units from the phase difference and obtaining the position of the second measurement unit. is there.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光送受信器と
それを用いた測距システムを、添付の図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。以下の説明は本発明に
関する一実施例であり、本発明の一般的原理を図解する
ことを目的とするものである。したがって、本発明をこ
の実施の形態に具体的に記載された構成のみに限定する
ものではない。以下の詳細な説明および図面の記載にお
いて、同様の要素は同様の参照番号により表される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An optical transceiver according to the present invention and a distance measuring system using the same will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. The following description is an example of the invention and is intended to illustrate the general principles of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the configuration specifically described in this embodiment. In the following detailed description and description of the drawings, similar elements are represented by similar reference numbers.
【0020】本発明は2局間で光信号のやりとりをする
光トランスポンダ方式の測距装置に係るもので、特に変
調された拡散光を広範囲に放射することにより、広い角
度範囲で光の送受信を行うことを可能とするものであ
る。このため光送信器および光センサの向きを制御せず
に相対移動する2局間の距離測定を可能とする。The present invention relates to an optical transponder type distance measuring device for exchanging optical signals between two stations, and in particular, by transmitting modulated diffused light over a wide range, it is possible to transmit and receive light over a wide angle range. It makes it possible to do. Therefore, it is possible to measure the distance between two stations that move relative to each other without controlling the directions of the optical transmitter and the optical sensor.
【0021】光トランスポンダ方式による測距システム
の基本原理図1に本発明に係る光トランスポンダ方式に
よる測距システムの基本原理を説明するための概略図を
示す。図1の測距システム1はA、B2つの局2、3か
ら成り、これらの局は距離を測定する必要のある2つの
点にそれぞれ取り付けられる。A局2およびB局3に配
置される測定ユニット4および測定ユニット5は、それ
ぞれ発振器A6および発振器B7を有し、この発振器A
6および発振器B7はそれぞれ周波数f1およびf2の
高周波信号を生成し、光送信器A8および光送信器B9
に送る。光送信器A8および光送信器B9はこれらの高
周波信号を光変調して変調光12および変調光13とし
て相手局に向け発信する。Basic Principle of Distance Measuring System Using Optical Transponder Method FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the basic principle of the distance measuring system using the optical transponder method according to the present invention. The ranging system 1 of FIG. 1 consists of two stations A and B, stations 2 and 3, which are respectively attached to the two points whose distances need to be measured. The measuring unit 4 and the measuring unit 5 arranged in the A station 2 and the B station 3 respectively have an oscillator A6 and an oscillator B7.
6 and an oscillator B7 generate high frequency signals of frequencies f 1 and f 2 , respectively, and an optical transmitter A8 and an optical transmitter B9 are provided.
Send to. The optical transmitter A8 and the optical transmitter B9 optically modulate these high frequency signals and emit them as modulated light 12 and modulated light 13 to the other station.
【0022】ここで周波数f1とf2は相互に近いが異
なる値とする。どちらが大きくてもかまわないが、ここ
では仮にf1>f2とする。これらの高周波電気信号
(時間の関数)をそれぞれy1、y2とし、
y1=sin(ω1t-φ1)
y2=sin(ω2t-φ2) (1)
とおく。原理的に振幅を考慮しなくてよいので振幅は1
とする。ω1、ω2は角周波数であり、
ω1=2πf1
ω2=2πf2 (2)
である。なお、φ1、φ2は位相をあらわす。これらは
未知数である。A局2およびB局3は、y1とy2の電
気信号を光変調信号として光に乗せた変調光12および
13を互いに相手の局に向けて照射する。Here, the frequencies f 1 and f 2 are close to each other but have different values. It does not matter which is larger, but here it is assumed that f 1 > f 2 . Let these high-frequency electric signals (functions of time) be y 1 and y 2 , respectively, and y 1 = sin (ω 1 t-φ 1 ) y 2 = sin (ω 2 t-φ 2 ) (1). In principle, it is not necessary to consider the amplitude, so the amplitude is 1
And ω 1 and ω 2 are angular frequencies, and ω 1 = 2πf 1 ω 2 = 2πf 2 (2). Note that φ 1 and φ 2 represent phases. These are unknowns. The A station 2 and the B station 3 irradiate the opposite stations with the modulated lights 12 and 13 in which the electric signals of y 1 and y 2 are added as light modulation signals.
【0023】変調光12,13はB局3およびA局2の
光受信器B11および光受信器A10で受信され、電気
信号に復調される。復調された電気信号をそれぞれ、y
1’、y2’とする。A、B2局間の距離をD、光速を
Cとすると光がこれら2局間を伝わるのに、D/Cの時
間を要するので、y1’、y2’は次式で表される。The modulated lights 12 and 13 are received by the optical receivers B11 and A10 of the B station 3 and A station 2 and demodulated into electric signals. Each of the demodulated electrical signals is y
1 ', y 2 ' Assuming that the distance between A and B stations is D and the speed of light is C, it takes D / C time for light to propagate between these two stations, so that y 1 ′ and y 2 ′ are expressed by the following equations.
【0024】 y1’=sin{ω1(t-D/C)-φ1} y2’=sin{ω2(t-D/C)-φ2} (3) やはり振幅は1としている。Y 1 '= sin {ω 1 (tD / C) -φ 1 } y 2 ' = sin {ω 2 (tD / C) -φ 2 } (3) The amplitude is also set to 1.
【0025】B局3では受信した信号y1’と、B局3
の発振器B7で発生させた信号y2を混合器15で混合
する。混合器15は一般的なアナログ積算回路であり、
次式で示すように信号y1’およびy2の積が出力される。At the B station 3, the received signal y 1 'and the B station 3
The signal y 2 generated by the oscillator B7 of 1 is mixed by the mixer 15. The mixer 15 is a general analog integrating circuit,
The product of the signals y 1 'and y 2 is output as shown in the following equation.
【0026】
y1’・y2=sin{ω1(t-D/C)-φ1}・sin(ω2t-φ2)
=−[cos{(ω1+ω2)t-(φ1+φ2)-ω1D/C}]/2+[cos{(ω1-ω2)t-(φ1-φ2)-ω 1
D/C}]/2
(4)
この信号は式(4)からわかるように、周波数f1+f
2の高周波信号と、周波数f1−f2の低周波信号の和
となる。[0026]
y1’・ Y2= sin {ω1(t-D / C) -φ1} ・ Sin (ω2t-φ2)
= − [Cos {(ω1+ ω2) t- (φ1+ φ2) -ω1D / C}] / 2+ [cos {(ω1-ω2) t- (φ1-φ2) -ω 1
D / C}] / 2
(4)
This signal has a frequency f as can be seen from equation (4).1+ F
TwoHigh frequency signal and frequency f1-FTwoSum of low frequency signals
Becomes
【0027】これをローパスフィルタ17に通すと低周
波のビート信号のみを取り出すことができる。それをy3
とおくとy3は次式で表される。If this is passed through the low pass filter 17, only the low frequency beat signal can be taken out. Y 3
Then, y 3 is expressed by the following equation.
【0028】 y3=cos{(ω1-ω2)t-(φ1-φ2)-ω1D/C} (5) ここでも振幅の変化は無視している。Y 3 = cos {(ω 1 -ω 2 ) t- (φ 1 -φ 2 ) -ω 1 D / C} (5) Here, the change in amplitude is also ignored.
【0029】A局2でも同様に内部で発生させた信号y1
と受信した信号y2’を混合し、ビート信号y4を次式のよ
うに生成する。Similarly, at the station A 2, the signal y 1 internally generated is generated.
And the received signal y 2 'are mixed to generate a beat signal y 4 as shown in the following equation.
【0030】
y1・y2’=・sin(ω1t-φ1)・sin{ω2(t-D/C)-φ2}
=−[cos{(ω1+ω2)t-(φ1+φ2)-ω2D/C}]/2+[cos{(ω1-ω2)t-(φ1-φ2)-
ω2D/C}]/2
(6)
これをローパスフィルタ16に通すと同様に低周波のビ
ート信号のみが取り出される。Y 1 · y 2 '= ・ sin (ω 1 t-φ 1 ) ・ sin {ω 2 (tD / C) -φ 2 } = − [cos {(ω 1 + ω 2 ) t- (φ 1 + φ 2 ) -ω 2 D / C}] / 2+ [cos {(ω 1 -ω 2 ) t- (φ 1 -φ 2 )-ω 2 D / C}] / 2 (6) Similar to the low pass filter 16, only the low frequency beat signal is extracted.
【0031】これをy4とおくとy4は次式で表される。Letting this be y 4 , y 4 is expressed by the following equation.
【0032】 y4=cos{(ω1-ω2)t-(φ1-φ2)-ω2D/C} (7) ここでも振幅の変化は無視している。Y 4 = cos {(ω 1 -ω 2 ) t- (φ 1 -φ 2 ) -ω 2 D / C} (7) Here also, the change in amplitude is ignored.
【0033】次にB局で得られたビート信号をA局に送
り各ビート信号の位相を比較する。このためB局で生成
した低周波ビート信号y3を光または電波22でB局から
A局に送る。例えば、信号y3はB局のビート信号送信器
19から光または電波22に乗せてA局のビート信号受
信器18に送られる。なお、ビート信号y3を変調光13
に乗せて光送信器B9から送信することも可能である。Next, the beat signal obtained at station B is sent to station A to compare the phases of the beat signals. Therefore, the low-frequency beat signal y 3 generated by the B station is sent from the B station to the A station by light or radio waves 22. For example, the signal y 3 is sent from the beat signal transmitter 19 of the station B to the beat signal receiver 18 of the station A by carrying it on the light or the radio wave 22. In addition, the beat signal y 3 is modulated by the modulated light 13
It is also possible to carry the signal from the optical transmitter B9 and to transmit it.
【0034】信号y3がA局からB局に伝播するのにD/C
の時間を要するので、(5)式のtにt−D/Cを代入す
ると、A局で受信されるビート信号y3’の式が次のよう
に得られる。The signal y 3 is transmitted from the A station to the B station by the D / C
Therefore, by substituting t-D / C for t in the equation (5), the equation for the beat signal y 3 'received at the A station can be obtained as follows.
【0035】
y3’=cos{(ω1-ω2)(t-D/C)-(φ1-φ2)-ω1D/C}
=cos{(ω1-ω2)t-(φ1-φ2)-2ω1D/C+ω2D/C} (8)
A局において(8)式の信号y3’と(7)のy4とを比
較するため、位相比較器20を用いて信号y3’と信号y
4の位相差を求める。この位相差をΔφとすると、
Δφ=2ω1D/C (9)
が得られる。Y 3 '= cos {(ω 1 -ω 2 ) (t D / C)-(φ 1 -φ 2 ) -ω 1 D / C} = cos {(ω 1 -ω 2 ) t- (φ 1- φ 2 ) -2ω 1 D / C + ω 2 D / C} (8) In order to compare the signal y 3 'of equation (8) with y 4 of (7) at the station A, the phase comparator 20 Using signal y 3 'and signal y
The phase difference of 4 is obtained. If this phase difference is Δφ, Δφ = 2ω 1 D / C (9) is obtained.
【0036】ビート信号y4およびのy3’間の位相差Δ
φからA局およびB局間の距離Dが
D=ΔφC/2ω1 (10)
として求められることがわかる。Phase difference Δ between the beat signals y 4 and y 3 '
From φ, it can be seen that the distance D between the A station and the B station is obtained as D = ΔφC / 2ω 1 (10).
【0037】このように、検出される位相差Δφと距離
Dの関係は、原理的にはφ1およびφ 2には関係せず、A
局の発信周波数ω1のみに依存する。即ち式(9)にお
いては未知数φ1およびφ2は消去されている。従って、
信号y3’と信号y4の位相差Δφを測定することによ
り、A局およびB局間の距離Dを正確に測定することが
できる。Thus, the detected phase difference Δφ and the distance
The relationship of D is φ in principle1And φ 2A, regardless of
Station frequency ω1Depends only on. That is, in equation (9)
Unknown value φ1And φ2 isIt has been erased. Therefore,
Signal y3’And signal yFourBy measuring the phase difference Δφ of
Therefore, the distance D between station A and station B can be accurately measured.
it can.
【0038】上記光トランスポンダ方式を用い、少なく
とも一方が移動する2局間の距離の正確な測定を継続し
て行うためには、変調光12、13および光、電波22
などの送受信および信号処理を小電力で安定に行い、且
つ2局間の不規則な相互移動に容易に追随して継続して
光送受信を行い得る送受信器および信号処理システムを
必要とする。In order to continuously measure accurately the distance between two stations, at least one of which is moving, using the above-mentioned optical transponder system, the modulated lights 12, 13 and the light, the radio wave 22 are used.
There is a need for a transmitter / receiver and a signal processing system capable of stably performing transmission / reception and signal processing with a small electric power, and easily performing irregular optical movement between two stations to continuously perform optical transmission / reception.
【0039】図2に本発明による光送受信器37の実施
の形態の一例を示す。光送受信器37は、支柱31によ
って鉛直に保持された発光ダイオード保持部材である円
柱32の側面に、信号処理回路(図示せず)に接続され
てそれぞれ制御される複数の発光ダイオード33を所望
の照射方向に向けるようにして取り付ける。図2は水平
方向の全円周方向に放射可能に配置した例である。発光
ダイオード保持部材は円柱に限定されるものではなく、
その断面を例えば正6角形や正8角形等の多角形とする
こともできる。FIG. 2 shows an example of an embodiment of the optical transceiver 37 according to the present invention. The optical transmitter / receiver 37 has a plurality of light emitting diodes 33, which are connected to a signal processing circuit (not shown) and are controlled respectively, on a side surface of a column 32 which is a light emitting diode holding member vertically held by the support column 31. Attach it so that it faces the irradiation direction. FIG. 2 shows an example in which radiation is arranged in the entire circumferential direction in the horizontal direction. The light emitting diode holding member is not limited to the column,
The cross section may be a polygon such as a regular hexagon or a regular octagon.
【0040】例えば、図2に示すように複数発光ダイオ
ード33の光照射方向を水平かつ全方位(角度範囲が3
60度)に向けることにより、互いに移動する他方の測
定ユニットに向けて、変調光12、13または22をほ
ぼ水平方向に照射可能にすることができる。なお、発光
ダイオード33を円柱32の所定の角度範囲のみに取付
け、全方位ではなく所定の角度(例えば角度範囲が18
0度、90度など)にのみ変調光を照射することも可能
である(図4参照)。For example, as shown in FIG. 2, the light emitting directions of the plurality of light emitting diodes 33 are horizontal and omnidirectional (angle range is 3).
(60 degrees) makes it possible to emit the modulated light 12, 13 or 22 in a substantially horizontal direction toward the other measuring unit that moves with respect to each other. It should be noted that the light emitting diode 33 is mounted only in a predetermined angle range of the cylinder 32 so that the light emitting diode 33 is not in all directions but a predetermined angle (for example, the angle range is
It is also possible to irradiate the modulated light only to 0 degree, 90 degree, etc. (see FIG. 4).
【0041】発光ダイオード33の波長は特に限定はし
ないが、周囲光や塵埃等によるノイズ等の影響をできる
だけ回避するため近赤外線の使用が望ましく、特に波長
0.8〜1.5μ程度が望ましい。そして、測定ユニッ
ト4,5における信号処理周波数(例えば12.8MH
z)に容易に応答可能なように、例えば10MHzオー
ダで光出力の変調が可能な高速度タイプの発光ダイオー
ドの使用が望ましい。Although the wavelength of the light emitting diode 33 is not particularly limited, it is desirable to use near infrared rays in order to avoid the influence of noise due to ambient light or dust as much as possible, and it is particularly desirable to use the wavelength of about 0.8 to 1.5 μm. Then, the signal processing frequency in the measurement units 4 and 5 (for example, 12.8 MH)
It is desirable to use a high speed type light emitting diode capable of modulating the light output in the order of, for example, 10 MHz so that it can easily respond to z).
【0042】光信号受信のために、上記円柱32と同軸
に形成された光センサ保持部材である円柱34の側面に
複数の光センサ35を取り付け、例えば水平全方向(角
度範囲が360度)からの変調光を受光可能にする。光
センサ35としては高速度の光応答が可能なアバランシ
ェフォトダイオードを使用するのが望ましい。なお、光
センサ35を円柱34の所定の角度範囲のみに取付け、
全方位ではなく所望の角度(例えば角度範囲が180
度、90度など)からの変調光のみを受信可能にするこ
とも可能である(図4参照)。また、光センサ保持部材
は円柱に限定されるものではなく、その断面を例えば正
6角形や正8角形等の多角形とすることもできる。To receive an optical signal, a plurality of optical sensors 35 are attached to the side surface of a cylinder 34 which is an optical sensor holding member formed coaxially with the cylinder 32. For example, from all horizontal directions (angle range of 360 degrees). The modulated light of can be received. As the optical sensor 35, it is desirable to use an avalanche photodiode capable of high-speed optical response. In addition, the optical sensor 35 is attached only to a predetermined angle range of the cylinder 34,
The desired angle (for example, an angle range of 180
It is also possible to make it possible to receive only the modulated light from a light source (see FIG. 4). Further, the optical sensor holding member is not limited to a column, and its cross section can be a polygon such as a regular hexagon or a regular octagon.
【0043】発光ダイオード33と光センサ35の個数
および配列は、それらの配光特性と必要とする光出力等
の使用条件によって決めればよい。光センサ35として
は指向性が50°〜60°の受光範囲を有する通常の光
センサを使用することができる。測定ユニット4、5を
ハウジング構造となるように形成した保持部材32また
は34内に収容することも可能である。The numbers and arrangements of the light emitting diodes 33 and the photosensors 35 may be determined depending on their light distribution characteristics and required use conditions such as light output. As the optical sensor 35, an ordinary optical sensor having a light receiving range of directivity of 50 ° to 60 ° can be used. It is also possible to house the measuring units 4, 5 in a holding member 32 or 34 formed to have a housing structure.
【0044】発光ダイオード33から放射された光が光
センサ35に直接伝わる恐れがある場合は、図2に示す
ように発光ダイオード33と光センサ35の中間に遮光
部材36を取り付けるのが望ましい。When the light emitted from the light emitting diode 33 may be directly transmitted to the light sensor 35, it is desirable to attach a light shielding member 36 between the light emitting diode 33 and the light sensor 35 as shown in FIG.
【0045】光送受信器37の寸法(例えば円柱32、
34の直径)は使用されるそれぞれの送受信器間(局
間)の間隔に依存し、その間隔が大きいほど例えば光出
力や受光面積を大きくする等のために大きくする必要が
ある。圃場内や工場内など送受信器間の間隔が10mオ
ーダの場合には直径5cmから15cm程度に構成可能
である。The size of the optical transmitter / receiver 37 (for example, the cylinder 32,
The diameter of 34 depends on the distance between the respective transmitters / receivers used (between the stations), and the larger the distance, the larger the light output and the light receiving area, for example. When the distance between transmitters and receivers is in the order of 10 m, such as in a field or in a factory, the diameter can be set to about 5 cm to 15 cm.
【0046】上記のように構成された光送受信器37
を、互いの距離測定を行う二点にそれぞれ取り付ける。
二点は一方のみが移動する場合の他に、双方とも移動す
る場合があろう。図3に双方とも移動する場合として、
車両A41と車両B42に光送受信器43、44を取り
付けた実施の形態を示す。図中の矢印a45,b46は
それぞれ車両A41および車両B42から照射される変
調光信号を示す。光は水平全方向に放射されるため、車
両の向きや位置関係が水平面上でどのように変化して
も、常時互いに変調光の送受信を行うことが出来る。The optical transmitter / receiver 37 configured as described above
Are attached to each of the two points for measuring the distance from each other.
Two points may move both in addition to the case where only one moves. As shown in FIG.
An embodiment in which optical transceivers 43 and 44 are attached to a vehicle A41 and a vehicle B42 is shown. Arrows a45 and b46 in the figure indicate modulated light signals emitted from the vehicle A41 and the vehicle B42, respectively. Since light is radiated in all horizontal directions, modulated light can always be transmitted and received to each other no matter how the vehicle orientation or positional relationship changes on a horizontal plane.
【0047】なお、例えば測定対象物相互の向きと位置
関係が限定されており、全方向の光送受信を行う必要が
ない場合は、図4に示すように発光ダイオードと光セン
サの一部を省いた光送受信器57を形成してもよい。支
柱51によって鉛直に保持された円柱52の限定された
側面に複数の発光ダイオード53が取り付けられ、限定
された角度で光を照射する。また、円柱52と同軸の円
柱54の側面一部に光センサ55を取り付け、光照射方
向に対応する限定された方向からの光のみを受光可能に
する。図2の例と同様に、発光ダイオード53と光セン
サ55の中間に遮光板56を取り付けてもよい。Note that, for example, when the orientations and positional relationships between the objects to be measured are limited and it is not necessary to perform optical transmission / reception in all directions, a part of the light emitting diode and the optical sensor is omitted as shown in FIG. The optical transmitter / receiver 57 may be formed. A plurality of light emitting diodes 53 are attached to a limited side surface of a cylinder 52 vertically held by a support column 51, and emit light at a limited angle. Further, an optical sensor 55 is attached to a part of a side surface of a cylinder 54 coaxial with the cylinder 52 so that only light from a limited direction corresponding to the light irradiation direction can be received. As in the example of FIG. 2, a light shielding plate 56 may be attached between the light emitting diode 53 and the optical sensor 55.
【0048】本発明に係る上記光トランスポーダ方式の
原理のみを考えると、発信周波数f 1が安定していさえ
すればよく、他の要素は距離測定に影響しないことにな
る。しかし、実際に高精度の測定を行うには、他の要件
も必要である。In the above optical transposer system according to the present invention,
Considering only the principle, the transmission frequency f 1Even stable
Other factors will not affect the distance measurement.
It However, in order to actually make high-precision measurements, there are other requirements.
Is also necessary.
【0049】まずΔφの検出分解能を一定とすると、距
離測定の分解能は式(10)からわかるように、ω1即
ち発信周波数f1に反比例する。従って距離測定の分解
能を細かくするには、発信周波数f1を高くする必要が
ある。本実施の形態においては、f1を12.801M
Hzに設定した。この場合、位相差検出の分解能を周期
の1/10000とすると、距離測定の分解能は約1.
2mmとなる。First, assuming that the detection resolution of Δφ is constant, the resolution of distance measurement is inversely proportional to ω 1, that is, the transmission frequency f 1 , as can be seen from equation (10). Therefore, in order to make the resolution of the distance measurement fine, it is necessary to increase the transmission frequency f 1 . In the present embodiment, f 1 is set to 12.801M
It was set to Hz. In this case, if the resolution of the phase difference detection is 1/10000 of the cycle, the resolution of the distance measurement is about 1.
2 mm.
【0050】f2は原理的にはどのように設定してもよ
いように考えられるが、実際にはf 1との関係で制限さ
れる。ビート信号の伝送、増幅、位相比較などを正確に
行うためには、ビート信号の周波数f1−f2を電気的
に取扱いやすい周波数に設定しなければならない。本実
施の形態においては、f2を12.8MHzとし、ビー
ト信号が1kHzとなるように設定する。FTwoCan be set in principle
It seems that the 1Limited in relation to
Be done. Accurate transmission, amplification and phase comparison of beat signals
To do this, the frequency f of the beat signal1-FTwoThe electrical
It must be set to a frequency that is easy to handle. Real
In the embodiment, fTwoTo 12.8MHz and
Signal is set to 1 kHz.
【0051】ビート信号の周波数が変動しても原理的に
は測定に影響しないが、実際にはローパスフィルタや位
相差検出回路などでの信号処理に支障が生じるおそれが
ある。従ってf1−f2の値が変動しないようにする必
要がある。AB両局での発信信号を、互いに独立した発
振器で発生させた場合、温度等の影響により、f1かf
2が僅かに変化しただけでもその差であるf1−f2は
大きい割合で変化する。例えば本実施の形態の場合で
は、f2の1ppmの変化によりf1−f2は1.28
%変化する。これを回避するため本実施の形態ではB局
の発振器87を周波数変動の少ない温度補償型水晶発振
器(周波数変動:±1ppm)とし、A局ではビート信
号の周波数が常に1kHzとなるように発信周波数f1
をコントロールするようにした。In principle, even if the frequency of the beat signal fluctuates, it does not affect the measurement, but in reality, there is a possibility that the signal processing in the low-pass filter or the phase difference detection circuit may be hindered. Therefore, it is necessary to prevent the value of f 1 -f 2 from changing. When the transmission signals from both AB stations are generated by independent oscillators, f 1 or f
Even if 2 is changed slightly, the difference f 1 −f 2 changes at a large rate. For example, in the case of the present embodiment, f 1 −f 2 is 1.28 due to a change in f 2 of 1 ppm.
%Change. In order to avoid this, in the present embodiment, the oscillator 87 of the B station is a temperature-compensated crystal oscillator with a small frequency fluctuation (frequency fluctuation: ± 1 ppm), and the oscillator frequency is set so that the beat signal frequency is always 1 kHz at the A station. f 1
To control.
【0052】図5に本発明に係るA、B局間の測距シス
テム61における信号処理回路の実施の形態をブロック
図として示す。この実施の形態において、測距システム
61はA、B局に少なくとも2つの測定ユニット64、
65をそれぞれ有する。B局63からA局62へのビー
ト信号の伝送には、図1のビート信号送信器19のよう
に独立した伝送系を用いてもよいが、実際には光信号y
2の光送信器90を併用することが多い。図5に示す実
施の形態においても1kHzのビート信号を変調光81
にのせてy2の信号とともに光送信器90から送信す
る。FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of a signal processing circuit in the distance measuring system 61 between stations A and B according to the present invention. In this embodiment, the ranging system 61 includes at least two measuring units 64 at stations A and B,
65 respectively. For transmission of the beat signal from the B station 63 to the A station 62, an independent transmission system such as the beat signal transmitter 19 of FIG. 1 may be used, but in reality, the optical signal y
Often, the two optical transmitters 90 are used together. Also in the embodiment shown in FIG. 5, the beat signal of 1 kHz is modulated by the modulated light 81.
The signal is transmitted from the optical transmitter 90 together with the y 2 signal.
【0053】基本的にはA局62とB局63からそれぞ
れ、12.801MHzと12.8MHzの電気信号で
強度変調した赤外線変調光80、81を光送信器68、
90を用いて相互に伝送する。光送信器68、90には
一般に光信号の生成に使われる高速赤外LED(発光ダ
イオード)を、光受信器70、82には高周波数の強度
変調を感知できる通常使用されているAPD(アバラン
シェフォトダイオード)を用いるのが良い。Basically, from the A station 62 and the B station 63, infrared modulated lights 80 and 81 intensity-modulated by electric signals of 12.801 MHz and 12.8 MHz are respectively transmitted from the optical transmitter 68,
90 to transmit to each other. The optical transmitters 68 and 90 are high-speed infrared LEDs (light emitting diodes) generally used for generating optical signals, and the optical receivers 70 and 82 are commonly used APDs (avalanche) capable of sensing high frequency intensity modulation. It is better to use a photodiode.
【0054】B局63では12.8MHzの信号を発生
させるのに発振器87として温度補償型の水晶発振器を
用いるのが望ましい。この12.8MHzの送信信号と
A局62からの受信信号を混合器83で混合し、LPF
(ローパスフィルタ)84で低周波のビート信号である
1kHzの信号のみを取り出す。これを波形整形器85
で整形し、VCO(電圧制御型発振器)86に入力し
て、1kHzで周波数変調された450kHzの信号を
発生させる。次に加算器88により12.8MHzと4
50kHzの電圧変動を加算して、450kHzでオフ
セット変調された12.8MHzの信号を生成し、光送
信器90により変調光81に乗せてB局63からA局6
2に送る。In the station B 63, it is desirable to use a temperature compensation type crystal oscillator as the oscillator 87 to generate a signal of 12.8 MHz. The 12.8 MHz transmission signal and the reception signal from the A station 62 are mixed by the mixer 83, and the LPF
A (low-pass filter) 84 extracts only the low-frequency beat signal of 1 kHz. This is the waveform shaper 85
Then, the signal is shaped into and input to a VCO (voltage controlled oscillator) 86 to generate a 450 kHz signal frequency-modulated at 1 kHz. Next, adder 88 outputs 12.8 MHz and 4
The voltage fluctuation of 50 kHz is added to generate a signal of 12.8 MHz that is offset-modulated at 450 kHz, and the optical transmitter 90 puts the modulated light 81 on the modulated light 81 and the stations B 63 to A 6.
Send to 2.
【0055】A局62ではB局から送られた変調光81
を光受信器(APD)により受信して二つに分配し、一
方を450kHzのBPF(バンドパスフィルタ)71
に他方を混合器69に入力する。BPF71を通過する
450kHz近傍の信号をFM復調器72により復調し
て、B局から送られる1kHzの信号を再生する。一
方、混合器69ではA局で発生させた12.801MH
zの信号と、B局からの12.8MHzの受信信号が混
合され、LPF75を通すことで1kHzのビート信号
が得られる。このようにして得られた二つのビート信号
は波形整形器73、76によりそれぞれ整形され、位相
が比較される。この位相差から前述した原理に基づいて
距離が求められる。At station A 62, the modulated light 81 sent from station B
Is received by an optical receiver (APD) and divided into two, one of which is a BPF (bandpass filter) 71 of 450 kHz.
The other is input to the mixer 69. The signal near 450 kHz passing through the BPF 71 is demodulated by the FM demodulator 72 to reproduce the 1 kHz signal sent from the B station. On the other hand, in the mixer 69, 12.801 MH generated at station A
The z signal and the received signal of 12.8 MHz from the B station are mixed and passed through the LPF 75 to obtain a beat signal of 1 kHz. The two beat signals thus obtained are respectively shaped by the waveform shapers 73 and 76 and their phases are compared. From this phase difference, the distance can be obtained based on the above-mentioned principle.
【0056】ビート信号の周波数を正確に1kHzに維
持するため、A局62で発生させる高周波信号の周波数
は制御される。2MHzの水晶発振器77の信号を分周
器78により分周し、1kHzの参照信号を得る。この
参照信号と波形整形器76からのビート信号を周波数が
一致するようにPLL(フェイズロックループ)79で
VCO66を制御し12.801MHzを発生させる。
これによりB局での発信周波数が変動しても、ビート信
号は1kHzに維持される。In order to maintain the frequency of the beat signal at exactly 1 kHz, the frequency of the high frequency signal generated by the A station 62 is controlled. The frequency of the 2 MHz crystal oscillator 77 is divided by the frequency divider 78 to obtain a 1 kHz reference signal. The VCO 66 is controlled by a PLL (phase lock loop) 79 so that the reference signal and the beat signal from the waveform shaper 76 have the same frequency, and 12.801 MHz is generated.
As a result, the beat signal is maintained at 1 kHz even if the transmission frequency at station B fluctuates.
【0057】図6は光送信器68、90に係る部分の実
施の形態の回路例である。電気信号が同調部92を介し
て入力され、増幅部93を経て発光部94の発光ダイオ
−ド95を駆動し光送信を行う。この例では5個の発光
ダイオ−ド95が直列接続されて1つの組を形成し、2
組を並列に動作させている。FIG. 6 is an example of a circuit of an embodiment of a part related to the optical transmitters 68 and 90. An electric signal is input through the tuning section 92, and the light emitting diode 95 of the light emitting section 94 is driven through the amplifying section 93 to perform optical transmission. In this example, five light emitting diodes 95 are connected in series to form one set,
The pairs are operating in parallel.
【0058】図7に光受信器の他の実施の形態を示す。
光受信部は、図2に示すように円柱34の全周にわたっ
て配置された多数の光センサ35を用いる代わりに、反
射板を用いて広い受信角を得ても良い。図7は一つの光
センサと反射板を用いて水平全方向からの光を受信する
光受信器101の断面図を示す。FIG. 7 shows another embodiment of the optical receiver.
The light receiving section may use a reflector to obtain a wide reception angle instead of using a large number of optical sensors 35 arranged over the entire circumference of the cylinder 34 as shown in FIG. FIG. 7 shows a cross-sectional view of an optical receiver 101 that receives light from all horizontal directions using one optical sensor and a reflector.
【0059】光センサ102を配置した容器106は例
えばノイズ遮蔽のための光フィルタからなる受光窓10
3を有する。なお受光窓103は光フィルタに限定され
るわけではなく通常のガラスやプラスチックなどの透明
板で形成されてもよい。受光窓103の上部に支柱10
4を介して反射板105を取付けられる。反射板105
の形状は送信された各方向からの変調光が光センサ10
2に集光できれば良く特に限定はしないが、以下説明す
る図7に示すような放物線からなる形状がより望まし
い。The container 106 in which the optical sensor 102 is arranged is, for example, a light receiving window 10 formed of an optical filter for shielding noise.
Have three. The light receiving window 103 is not limited to the optical filter and may be formed of a transparent plate such as ordinary glass or plastic. The pillar 10 is provided on the light receiving window 103.
The reflection plate 105 can be attached via 4. Reflector 105
The shape of the modulated light from each direction is the optical sensor 10
There is no particular limitation as long as the light can be condensed to 2, but a parabolic shape as shown in FIG. 7 described below is more preferable.
【0060】図7において鉛直上方向に直交座標系のz
軸をとり、水平面内の任意の方向にx軸をとる。z軸は
装置の中心線に一致し、光センサ102の受光面の中心
は座標の原点に位置するようにする。反射板105の反
射面は座標の原点を焦点とし、x軸方向に開口する放物
線dの一部をz軸のまわりに回転させてできる回転面の
形状となっている。放物線dは次式で表される。In FIG. 7, z in the orthogonal coordinate system is vertically upward.
Take the axis and take the x-axis in any direction in the horizontal plane. The z axis is aligned with the center line of the device, and the center of the light receiving surface of the optical sensor 102 is located at the origin of the coordinates. The reflecting surface of the reflecting plate 105 has a shape of a rotating surface which is formed by rotating a part of the parabola d opened in the x-axis direction around the z-axis, with the origin of the coordinates as the focal point. The parabola d is expressed by the following equation.
【0061】
x=az2−1/(4a) (11)
aは(長さ)−1の次元を持つ定数である。図示したよ
うに放物線の頂点から焦点まで距離は1/(4a)、放
物線とz軸の交点から焦点までの距離は1/(2a)、
である。本発明の実施の形態ではこの距離1/(2a)
が5〜10cmとなる。X = az 2 −1 / (4a) (11) a is a constant having a dimension of (length) −1 . As shown, the distance from the apex of the parabola to the focal point is 1 / (4a), the distance from the intersection of the parabola and the z axis to the focal point is 1 / (2a),
Is. In the embodiment of the present invention, this distance 1 / (2a)
Is 5 to 10 cm.
【0062】以上説明した距離計測方法を応用すること
により、移動体との距離の測定のみならず、移動体の位
置測定を行うことができる。図8に位置測定システム1
11としての本発明の実施の形態を示す。By applying the distance measuring method described above, not only the distance to the moving body but also the position of the moving body can be measured. The position measuring system 1 shown in FIG.
11 shows an embodiment of the present invention as 11.
【0063】上に述べた距離測定装置のうちA器(A
局)112を固定し、B器(B局)114を測定しよう
とする移動体115に搭載する。更にA器またはB器と
同等の光受信器と信号処理装置を有するC器113をA
器112とは別にA器から離隔した位置に固定する。Of the distance measuring devices described above, the A unit (A
Station 112 is fixed, and device B (station B) 114 is mounted on a moving body 115 to be measured. Further, a C unit 113 having an optical receiver and a signal processing device equivalent to the A unit or the B unit is connected to the A unit.
It is fixed at a position apart from the device A separately from the device 112.
【0064】A器112とB器114の間では上に述べ
た様に周波数f1とf2の高周波信号により変調された
変調光a、bを交換し、周波数f1−f2の低周波ビー
ト信号をそれぞれ生成する。Between the A unit 112 and the B unit 114, the modulated lights a and b modulated by the high frequency signals of the frequencies f 1 and f 2 are exchanged as described above, and the low frequency of the frequency f 1 -f 2 is exchanged. Generates beat signals respectively.
【0065】B器で得られた低周波ビート信号はB器1
14から送信される変調光bに乗せて全方向に送られ
る。このようにしてB器114からの低周波ビート信号
をA器のみならずC器113でも受信する。The low frequency beat signal obtained by the B unit is the B unit 1
It is sent in all directions on the modulated light b sent from 14. In this way, the low frequency beat signal from the B unit 114 is received not only by the A unit but also by the C unit 113.
【0066】一方、A器112で得られた低周波ビート
信号は周波数f1の高周波信号にのせてC器113に送
られる。A器112からC器113へのこの信号の伝送
は、例えばC器113の方向のみに向けられた光ビーム
もしくは有線等を用いてC器113のみに行う。このた
め、B器114の信号受信には影響しない。このように
して、A器112とB器114でそれぞれ得られたビー
ト信号はC器113に送られる。更にC器113ではA
器112から送られる高周波信号fとB器から送られる
高周波信号bを混合して独自にビート信号を作る。On the other hand, the low-frequency beat signal obtained by the A-unit 112 is sent to the C-unit 113 on the high-frequency signal having the frequency f 1 . The transmission of this signal from the A device 112 to the C device 113 is performed only to the C device 113, for example, by using a light beam or a wire or the like directed only in the direction of the C device 113. Therefore, it does not affect the signal reception of the B unit 114. In this way, the beat signals obtained by the A unit 112 and the B unit 114 are sent to the C unit 113. Furthermore, in C unit 113, A
The high frequency signal f sent from the device 112 and the high frequency signal b sent from the device B are mixed to create a beat signal independently.
【0067】以上の方法によりC器113では3つのビ
ート信号が得られ、それらの位相差からAB間およびB
C間に係る2つの距離情報が得られる。AC間の距離を
既知とすると、AB間およびBC間の距離が得られたこ
とから水平面上でのB器の位置が求められる。By the above method, the C unit 113 can obtain three beat signals, and from the phase difference between them, between AB and B
Two pieces of distance information regarding C are obtained. When the distance between ACs is known, the distance between AB and BC is obtained, so that the position of the B vessel on the horizontal plane can be obtained.
【0068】以上、本発明のいくつかの実施例について
図示しまた説明したが、ここに記載された本発明の実施
例は単なる一例であり、本発明の技術的範囲を逸脱せず
に、種々の変形が可能であることは明らかである。Although several embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the embodiments of the present invention described here are merely examples, and various embodiments are possible without departing from the technical scope of the present invention. It is obvious that a modification of is possible.
【0069】なお、本願発明は、上記実施形態に限定さ
れるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない
範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実
施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示され
る複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の
発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成
要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決
しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも1つが
解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少な
くとも1つが得られる場合には、この構成要件が削除さ
れた効果が発明として抽出され得る。The invention of the present application is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified at the stage of implementation without departing from the spirit of the invention. Furthermore, the embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all constituent elements shown in the embodiment, at least one of the problems described in the section of the problem to be solved by the invention can be solved, and it is described in the section of the effect of the invention. If at least one of the effects is obtained, the effect in which this constituent element is deleted can be extracted as the invention.
【0070】[0070]
【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
よれば、広い角度範囲に放射される拡散光を用いた光ト
ランスポンダ方式によって2点間の距離測定を行う場合
において下記の利点を有するものである。As is apparent from the above description, according to the present invention, the following advantages are obtained when the distance between two points is measured by the optical transponder system using diffused light emitted in a wide angle range. It is a thing.
【0071】(1)距離測定を求められている2物体の
相対方位が変化しても、送受信器を相手方に向けて動か
す必要がないため自動追尾装置を必要とせず、また走査
装置も必要としないので、従来の光測距装置と比べて構
造が簡単であり低コストで製造可能である。(1) Even if the relative azimuths of the two objects for which distance measurement is required change, it is not necessary to move the transmitter / receiver toward the other party, so an automatic tracking device is not required, and a scanning device is also required. Therefore, the structure is simpler than that of the conventional optical distance measuring device, and it can be manufactured at low cost.
【0072】(2)連続する波形の位相差を計測するこ
とにより距離を求めるため、高精度の距離測定が可能と
なる。(2) Since the distance is obtained by measuring the phase difference between continuous waveforms, the distance can be measured with high accuracy.
【0073】(3)光強度の高いレーザービームを用い
る方式と比べて操作上安全であり取扱いも容易である。(3) It is safer in operation and easier to handle than a system using a laser beam with high light intensity.
【0074】(4)電波を使用しないので電波法等の規
制を受けず、システム構成の自由度が大きい。(4) Since radio waves are not used, the system is not restricted by the Radio Law and has a high degree of freedom in system configuration.
【0075】従って、本発明によれば高精度で安価、か
つ取り扱いの容易な測距装置が提供される。これにより
移動体の位置計測、制御システムの高精度化と低コスト
化の効果が得られる。Therefore, according to the present invention, there is provided a distance measuring device which is highly accurate, inexpensive and easy to handle. As a result, it is possible to obtain the effects of measuring the position of the moving body, improving the accuracy of the control system, and reducing the cost.
【図1】本発明の光トランスポンダ方式測距システムの
基本原理を説明するためのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram for explaining the basic principle of an optical transponder distance measuring system according to the present invention.
【図2】本発明による光送受信器の実施の形態の一例を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an embodiment of an optical transceiver according to the present invention.
【図3】本発明による光送受信器を移動体である車両
A、Bに取り付けた実施の形態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment in which the optical transceiver according to the present invention is attached to vehicles A and B which are moving bodies.
【図4】発光ダイオードと光センサが円周の一部のみに
配置された光送受信機を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an optical transceiver in which a light emitting diode and an optical sensor are arranged only on a part of the circumference.
【図5】本発明の光測距装置における信号処理を示すブ
ロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing signal processing in the optical distance measuring apparatus of the present invention.
【図6】光送信器に係る部分の回路例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a circuit example of a portion related to an optical transmitter.
【図7】反射板を有する光受信器の実施の形態を示す断
面図である。FIG. 7 is a sectional view showing an embodiment of an optical receiver having a reflector.
【図8】本発明の一実施形態である移動体の位置測定に
係る概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram relating to position measurement of a moving body that is an embodiment of the present invention.
【図9】従来の追尾方式光波測距儀による距離測定方法
を示す概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a distance measuring method by a conventional tracking type lightwave distance measuring device.
【図10】従来のレーザスキャナによる距離測定方法を
示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a distance measuring method using a conventional laser scanner.
【図11】従来の光ビームトランスポンダによる距離測
定方法を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a distance measuring method using a conventional light beam transponder.
【図12】従来の電波を相互に送受信して距離を測定す
る距離測定方法を示す概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing a conventional distance measuring method for transmitting and receiving radio waves to measure a distance.
1 … 測距システム、 2 … A局、 3 … B
局、 4 … 測定ユニット、 5 … 測定ユニッ
ト、 6 … 発振器A、 7 … 発振器B、8 …
光送信器A、 9 … 光送信器B、 10 … 光
受信器A、 11 … 光受信器B、 12 … 変調
光、 13 … 変調光、 14 …混合器、 15
… 混合器、 16 … ローパスフィルタ、 17
… ローパスフィルタ、 18 … ビート信号受信
器、 19 … ビート信号送信器、 20 … 位相
比較器、 31 … 支柱、 32 … 発光ダイオー
ド保持部材、 33 … 発光ダイオード、 34 …
光センサ保持部材、 35 … 光センサ、 36
… 遮光部材、 37 … 光送受信器、 41… 車
両、 42 … 車両、 43 … 光送受信器、 4
4 … 光送受信器、 45 … 変調光信号、 46
… 変調光信号、 51 … 支柱、52 … 円
柱、 53 … 発光ダイオード、 54 … 円柱、
55 …光センサ、 56 … 遮光板、 57 …
光送受信器、 61 … 測距システム、 62 …
A局、 63 … B局、 64 … 測定ユニッ
ト、65 … 測定ユニット、 66 … VCO、
67 … 増幅器、 68… 光送信器、 69 …
混合器、 70 … 光受信器、 71 … BPF、
72 … FM復調器、 73 … 波形整形器、
75 … LPF、 76 … 波形整形器、 77
… 水晶発振器、 78 … 分周器、79 … PL
L、 80 … 変調光、 81 … 変調光、 82
… 光受信器、 83 … 混合器、 84 … L
PF、 85 … 波形整形器、86 … VCO、
87 … 発振器、 88 … 加算器、 89 …増
幅器、 90 … 光送信器、 92 … 同調部、
93 … 増幅部、94 … 発光部、 101 …
光受信器、 102 … 光センサ、 103 … 受
光窓、 104 … 支柱、 105 … 反射板、
106 …容器、 111 … 位置測定システム、
112 … A器、 113 …C器、 114 …
B器、 115 … 移動体、 121 … 光波測距
儀、 122 … 移動体、 123 … リフレク
タ、 124 … 光ビーム、 125 … 反射光、
126 … 距離測定器、 127 … マイクロ
波、 128 … 反射板、 129 … 距離測定装
置、 130 … 光ビーム、 131 … 光ビー
ム、 132 … 電波、 133 … 電波、134
… 距離測定器、1 ... Distance measuring system, 2 ... Station A, 3 ... B
Station, 4 ... Measuring unit, 5 ... Measuring unit, 6 ... Oscillator A, 7 ... Oscillator B, 8 ...
Optical transmitter A, 9 ... Optical transmitter B, 10 ... Optical receiver A, 11 ... Optical receiver B, 12 ... Modulated light, 13 ... Modulated light, 14 ... Mixer, 15
… Mixer, 16… Low-pass filter, 17
... low-pass filter, 18 ... beat signal receiver, 19 ... beat signal transmitter, 20 ... phase comparator, 31 ... pillar, 32 ... light emitting diode holding member, 33 ... light emitting diode, 34 ...
Optical sensor holding member, 35 ... Optical sensor, 36
... light-shielding member, 37 ... optical transceiver, 41 ... vehicle, 42 ... vehicle, 43 ... optical transceiver, 4
4 ... Optical transceiver, 45 ... Modulated optical signal, 46
... modulated light signal, 51 ... pillar, 52 ... cylinder, 53 ... light emitting diode, 54 ... cylinder,
55 ... Optical sensor, 56 ... Shading plate, 57 ...
Optical transceiver, 61 ... Distance measuring system, 62 ...
Station A, 63 ... Station B, 64 ... Measuring unit, 65 ... Measuring unit, 66 ... VCO,
67 ... Amplifier, 68 ... Optical transmitter, 69 ...
Mixer, 70 ... Optical receiver, 71 ... BPF,
72 ... FM demodulator, 73 ... Waveform shaper,
75 ... LPF, 76 ... Waveform shaper, 77
… Crystal oscillator, 78… Divider, 79… PL
L, 80 ... Modulated light, 81 ... Modulated light, 82
... Optical receiver, 83 ... Mixer, 84 ... L
PF, 85 ... Waveform shaper, 86 ... VCO,
87 ... Oscillator, 88 ... Adder, 89 ... Amplifier, 90 ... Optical transmitter, 92 ... Tuning section,
93 ... Amplifying section, 94 ... Light emitting section, 101 ...
Optical receiver, 102 ... Optical sensor, 103 ... Light receiving window, 104 ... Support, 105 ... Reflector,
106 ... Container, 111 ... Position measuring system,
112 ... A instrument, 113 ... C instrument, 114 ...
B instrument, 115 ... Moving body, 121 ... Optical wave rangefinder, 122 ... Moving body, 123 ... Reflector, 124 ... Light beam, 125 ... Reflected light,
126 ... Distance measuring device, 127 ... Microwave, 128 ... Reflector, 129 ... Distance measuring device, 130 ... Light beam, 131 ... Light beam, 132 ... Radio wave, 133 ... Radio wave, 134
… Distance measuring instruments,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−126028(JP,A) 特開 平5−273350(JP,A) 特開 平7−210773(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 5/00 G01S 7/00 - 7/64 G01S 13/00 - 17/95 G05D 1/00 - 1/12 H04B 10/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-1-126028 (JP, A) JP-A-5-273350 (JP, A) JP-A-7-210773 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 5/00 G01S 7 /00-7/64 G01S 13/00-17/95 G05D 1/00-1/12 H04B 10/00
Claims (3)
トを有する光トランスポンダ方式による距離測定装置で
あって、 前記第1の測定ユニットは、 第1周波数の電気信号を生成する第1の電気信号生成手
段と、 前記第1の電気信号生成手段に接続され前記第1周波数
の電気信号により変調された第1の変調光を第1の角度
範囲で所定の方向に放射する第1の光送信手段を有し、 前記第2の測定ユニットは、 第2周波数の電気信号を生成する第2の電気信号生成手
段と、 前記第1の変調光を受信し電気信号に復調する第2の光
受信手段と、 前記第2周波数の電気信号と前記第2の光受信手段によ
り復調された電気信号とを混合し第2のビート信号を生
成する第2のビート信号生成手段と、 第2周波数の電気信号と前記第2のビート信号を加算し
加算信号を生成する加算手段と、 前記加算信号により変調された第2の変調光を第2の角
度範囲で所定の方向に放射する第2の光送信手段を有
し、 前記第1の測定ユニットは、さらに、 前記第2の変調光を受信し電気信号に復調する第1の光
受信手段と、 前記第1周波数の電気信号と前記第1の光受信手段によ
り復調された電気信号とを混合し第1のビート信号を生
成する第1のビート信号生成手段と、 前記第1の光受信手段により復調された電気信号から、
復調された第2のビート信号を生成する復調手段と、 前記第1のビート信号と前記復調された第2のビート信
号との位相差を検出し出力する位相比較手段とを有する
ことを特徴とする距離測定装置。1. An optical transponder distance measuring device having a first measuring unit and a second measuring unit, wherein the first measuring unit is a first electrical device that generates an electrical signal of a first frequency. Signal generation means, and first optical transmission that is connected to the first electric signal generation means and emits first modulated light modulated by the electric signal of the first frequency in a predetermined direction in a first angular range. A second electric signal generating means for generating an electric signal having a second frequency, and a second optical receiving means for receiving the first modulated light and demodulating it into an electric signal. Means, second beat signal generating means for mixing the electric signal of the second frequency and the electric signal demodulated by the second optical receiving means to generate a second beat signal, and electric means of the second frequency Signal and the second beat signal A calculation and a pressure calculation unit that generates a sum signal, a second light transmission means for radiating a second light modulated by the sum signal in a predetermined direction at a second angle range, the first The first measurement unit further includes a first optical receiving unit that receives the second modulated light and demodulates it into an electrical signal, an electrical signal of the first frequency, and an electrical signal demodulated by the first optical receiving unit. A first beat signal generating means for mixing a signal and generating a first beat signal; and an electric signal demodulated by the first optical receiving means,
A demodulation means for generating a demodulated second beat signal; and a phase comparison means for detecting and outputting a phase difference between the first beat signal and the demodulated second beat signal. Distance measuring device.
距離離隔した位置に配置し、第2の測定ユニットを前記
移動体に配置するステップと、 前記第1の測定ユニットが周波数f1の第1の高周波信
号を生成し、第2の測定ユニットが周波数f2の第2の
高周波信号を生成するステップと、 前記第1の測定ユニットが前記第1の高周波信号で変調
された第1の変調光を生成し所定の方向に放射するステ
ップと、 前記第2の測定ユニットが前記第2の高周波信号で変調
された第2の変調光を生成し所定の方向に放射するステ
ップと、 前記第1の測定ユニットが前記第2の変調光を受信し周
波数f1−f2の第1の低周波ビート信号を生成し、前
記第2の測定ユニットが前記第1の変調光を受信し周波
数f1−f2の第2の低周波ビート信号を生成するステ
ップと、 前記第2の測定ユニットが前記第2の低周波ビート信号
を前記第2の変調光に乗せて放射するステップと、 前記第2の低周波ビート信号を有する前記第2の変調光
を前記第3の測定ユニットが受信するステップと、 前記第1の測定ユニットが前記第1の低周波ビート信号
を前記第1の高周波信号に乗せて前記第3の測定ユニッ
トにのみ送信するステップと、 前記第1の低周波ビート信号を含む前記第1の高周波信
号を前記第3の測定ユニットが受信するステップと、 前記第3の測定ユニットが、前記第1の測定ユニットか
ら送られた前記第1の高周波信号を復調し、また前記第
2の測定ユニットから送られた前記第2の変調光を復調
して、これらの2つの復調信号に基づき、周波数f1−
f2の第3の低周波ビート信号を生成するステップと、 前記第3の測定ユニットが前記第1、第2および第3の
低周波ビート信号の位相比較を行うステップと、それらの 位相差から第1と第2の測定ユニット間および
第2と第3の測定ユニット間の距離を求め、前記第2の
測定ユニットの位置を得るステップを有することを特徴
とする移動体の位置を測定する方法。2. A method for measuring the position of a moving body, the method comprising :
Was positioned at a distance spaced position, placing the second measurement unit to the <br/> mobile, the first measurement unit generates a first high-frequency signal of frequency f 1, the second A step of generating a second high frequency signal having a frequency f 2 by the measuring unit, and a step of generating the first modulated light modulated by the first high frequency signal and radiating the first modulated light in a predetermined direction. And a step in which the second measurement unit generates second modulated light modulated by the second high-frequency signal and emits the second modulated light in a predetermined direction; and the first measurement unit outputs the second modulated light. received to generate a first low frequency beat signal of a frequency f 1 -f 2, the second of the second low-frequency beat signal measurement unit to receive the first modulated light frequencies f 1 -f 2 To generate the second measurement unit. Radiating the second low-frequency beat signal on the second modulated light, and the third measurement unit receives the second modulated light having the second low-frequency beat signal. The step of transmitting the first low-frequency beat signal to the third measurement unit by the first measurement unit adding the first low-frequency beat signal to the first high-frequency signal; and transmitting the first low-frequency beat signal to the third measurement unit. Receiving the first high frequency signal including the first high frequency signal, the third measurement unit demodulating the first high frequency signal sent from the first measurement unit, and The second modulated light sent from the second measurement unit is demodulated, and the frequency f 1 − is generated based on these two demodulated signals.
generating a third low-frequency beat signal f 2, the steps of the third measuring unit performs phase comparison between the first, second and third low-frequency beat signal from their phase difference A method for measuring the position of a moving body, which comprises the step of obtaining distances between the first and second measurement units and between the second and third measurement units to obtain the position of the second measurement unit. .
て、 第1の測定ユニットおよび第3の測定ユニットを所定の
距離離隔した位置に配置し、第2の測定ユニットを前記
移動体に配置するステップと、 前記第1の測定ユニットが周波数f 1 の第1の高周波信
号を生成し、第2の測定ユニットが周波数f 2 の第2の
高周波信号を生成するステップと、 前記第1の測定ユニットが前記第1の高周波信号で変調
された第1の変調光を生成し所定の方向に放射するステ
ップと、 前記第2の測定ユニットが前記第2の高周波信号で変調
された第2の変調光を生成し所定の方向に放射するステ
ップと、 前記第1の測定ユニットが前記第2の変調光を受信し周
波数f 1 −f 2 の第1の低周波ビート信号を生成し、前
記第2の測定ユニットが前記第1の変調光を受信し周波
数f 1 −f 2 の第2の低周波ビート信号を生成するステ
ップと、 前記第2の測定ユニットが前記第2の低周波ビート信号
を前記第2の変調光に乗せて放射するステップと、 前記第2の低周波ビート信号を有する前記第2の変調光
を前記第3の測定ユニットが受信するステップと、 前記第1の測定ユニットが前記第1の低周波ビート信号
を前記第1の高周波信号に乗せて前記第3の測定ユニッ
トにのみ送信するステップと、 前記第1の低周波ビート信号を含む前記第1の高周波信
号を前記第3の測定ユニットが受信するステップと、 前記第3の測定ユニットが、前記第1の測定ユニットか
ら送られた前記第1の高周波信号を復調し、また前記第
2の測定ユニットから送られた前記第2の変調光を復調
して、これらの2つの復調信号に基づき、周波数f 1 −
f 2 の第3の低周波ビート信号を生成するステップと、 前記第3の測定ユニットが前記第1、第2および第3の
低周波ビート信号の位相比較を行うステップと、 それらの位相差から第1と第2の測定ユニット間または
第2と第3の測定ユニット間の距離を求めるステップと
を有することを特徴とする移動体との距離を測定する方
法。 3. A method for measuring a distance to a moving body.
Te, the first measurement unit and the third measurement unit given
The second measurement unit is placed at a position separated by a distance.
Arranging in a moving body, said first measuring unit having a first high frequency signal of frequency f 1 .
Signal is generated by the second measurement unit at a second frequency of frequency f 2 .
Generating a high frequency signal, the first measuring unit modulating with the first high frequency signal
Of the first modulated light generated and emitted in a predetermined direction.
And the second measurement unit modulates with the second high frequency signal.
Of the second modulated light generated and emitted in a predetermined direction.
And the first measurement unit receives and monitors the second modulated light.
Generate a first low frequency beat signal of wavenumber f 1 -f 2 ,
The second measuring unit receives the first modulated light and
A step for generating a second low frequency beat signal of the number f 1 −f 2 .
And the second measurement unit causes the second low frequency beat signal to
Radiating the light on the second modulated light, the second modulated light having the second low-frequency beat signal
Is received by the third measurement unit, and the first measurement unit receives the first low frequency beat signal.
On the first high-frequency signal, the third measurement unit
Transmitting only the bets, the first high-frequency signal including the first low-frequency beat signal
Signal is received by the third measuring unit, and whether the third measuring unit is the first measuring unit.
Demodulates the first high frequency signal sent from the
Demodulates the second modulated light sent from the second measurement unit
Then, based on these two demodulated signals, the frequency f 1 −
generating a third low-frequency beat signal f 2, the third measuring unit is the first, second and third
The phase comparison of the low frequency beat signals and the phase difference between the first and second measurement units or
Determining the distance between the second and third measuring units;
For measuring the distance to a moving object characterized by having
Law.
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