JP3558476B2 - Radar equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接岸速度計などとして利用されるレーダ装置に関するものであり、特に、雑音を軽減することによって性能を向上させたレーダ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
パルスレーザレーダを利用したサンプリング方式の接岸速度計が本出願人が先に特許出願した特公平7ー69423 号公報、特公平7ー69427 号公報、特公平7ー78537 号公報などに開示されている。このサンプリング方式の接岸速度計は、パルス状のレーザ光線を一定の送信周期で反復して送信すると共に、反射体である接岸動作中の船舶からの反射パルスを上記送信周期よりも微小量ずつ累積的に増加されてゆく受信周期で多数回にわたって受信することにより、時間軸を伸長しながら反射パルスを受信するように構成されている。このサンプリング方式のレーザレーダは、半値幅数nsec の鋭いレーザパルスを使用することによって高精度の計測が可能である反面、一点の測定に数千回のレーザパルスの送受信が必要になるため、測定に時間がかかるという問題がある。
【0003】
測定時間を短縮するためサンプリング方式によらない慣用のパルスレーザレーダを構成しようとする場合、測定可能な最大距離を確保するうえでどのように雑音を低減するかが問題となる。一般に、信号処理の分野では、複数回にわたって発生した信号の論理積を取ることにより、これらに含まれる雑音を消去する方法が知られている。すなわち、信号成分と雑音成分とから構成される見掛けの信号について論理積を作成することにより、信号成分とは異なり出現時点に規則性がない雑音成分のみが除去される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記論理積の作成による雑音成分の除去をパルスレーザレーダに応用する場合には、解決しなければならない種々の課題が存在する。まず、パルス信号を送信してからその反射パルスを受信するまでの時間が反射体の位置に応じて変化するため、過去何回かにわたって受信した反射パルスをどのように保存しておけば良いかの問題がある。
【0005】
複数回にわたって受信した反射パルスを、毎回、ディジタル信号や周波数スペクトルに変換してメモリに保存しておく構成が採用できれば、上述したデータの保存方法についての問題はない。しかしながら、接岸速度計などでは、距離に関しては数十cm程度の高い検出精度を実現するために、半値幅が数nsec(周波数帯域; 数十MHz ) の鋭いパルスの送受信が必要になるという固有の事情がある。このような鋭いパルスを、サンプリング方式による時間軸伸長を行うことなく、直接A/D変換によってディジタル信号に変換したり、高速フーリエ変換などによって周波数スペクトルに変換することは処理速度の点で実現が困難である。
【0006】
このため、過去の受信信号をメモリではなく、なんらかの遅延回路を利用して保存しておくことが必要になる。この場合、どのような回路構成を採用すべきかが解決課題である。
【0007】
次に、遅延回路を利用する場合、遅延対象のパルスが半値幅が数nsec の鋭いパルスである反面その遅延時間が極めて長くなるという接岸速度計などに固有の特殊な事情がある。すなわち、通常の信号処理回路では、高速になるにつれてこの高速性に見合うように遅延時間も短縮されるのであるが、典型的な接岸速度計では、計測可能な最大距離を 200メートルとした場合、反射体までの往復の伝播距離はこの最大距離の2倍の 400メートルとなり、必要な遅延時間は1.33μs となる。
【0008】
上述のような高速で大きな遅延量の遅延回路をLCの集中定数による慣用の遅延回路で実現しようとすると、千段にもおよぶ縦列接続段数が必要になり、大型かつ高価になるという問題がある。同軸ケーブルなどの分布定数の遅延回路を使用する場合、比誘電率による波長短縮効果を考慮しても160 メートル程度もの長さが必要になるという問題がある。超音波式遅延線路が利用できれば、小型・安価であるが、この超音波式遅延線路では数十 MHz程度の高周波特性を実現することは困難である。
【0009】
上述のような事情から、従来は、半値幅が数nsec の鋭いパルスを送受信する接岸速度計などのレーダ装置においては、フロントエンドの段階で論理積を作成することにより雑音成分を除去するという手法は、発明者の知る限りでは採用されていない。このフロントエンドでの雑音除去処理を行う代わりに、雑音によってばらついた距離を多数回にわたって測定し、これらの測定結果に対して統計的な処理を施すことによりフロントエンドにおいて発生した雑音を間接的に除去するというバックエンドでの処理が採用されてきた。
【0010】
しかしながら、上記従来のバックエンドでの統計的処理による雑音除去は、処理対象のデータが多数必要となるため、処理に時間がかかるという問題がある。従って、本発明の目的は、最小回数にわたって受信した受信パルスを遅延回路を利用して保存しておき、相互の論理積を作成することによってフロントエンドでの雑音成分の除去を短時間で行うレーダ装置を実現することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決する本発明のレーダ装置は、所定周期の送信同期信号を発生して出力する送信同期信号発生手段と、この送信同期信号発生手段が出力した送信同期信号を最大測定レンジに基づいて設定される所定時間だけ遅延させて出力する送信同期信号遅延手段と、前記送信同期信号発生手段が出力した送信同期信号及び前記遅延手段が出力した遅延された送信同期手段に同期してパルス状のビームを送信する送信手段と、この送信手段が送信したパルス状のビームの反射体による反射ビームを受信し受信パルスとして出力する受信手段と、この受信パルスを所定時間遅延させて遅延済みの受信パルスとして出力する受信パルス遅延手段と、この遅延済みの受信パルスと前記受信手段が次に受信し出力した受信パルスとを乗算することにより雑音を除去し、雑音除去済みの受信パルスとして出力する乗算回路とを備えている。本発明のレーダ装置は、さらに、上記同期信号遅延手段と上記受信パルス遅延手段とを共用化するためにこの共用化される遅延手段の前段及び後段のそれぞれに配置された信号合成手段及び信号分離手段を備えている。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記受信手段は前記受信パルスを2値化する2値化回路を備えると共に、前記受信パルス遅延手段はこの2値化された受信パルスと上記送信同期信号とを遅延させる直列接続されたインバータ群を備えている。
【0013】
本発明の更に好適な実施の形態によれば、上記信号合成手段及び信号分離手段として、前記送信同期信号と前記2値化回路の出力との論理和信号を作成して前記受信パルス遅延手段に供給することによりこの受信パルス遅延手段と前記送信同期信号遅延手段とを共用化するオアゲートと、このオアゲートから出力された前記論理和信号及び前記受信パルス遅延手段によって遅延された前記論理和信号から前記2値化回路の出力を除去することにより、前記送信同期信号及び前記遅延された送信同期手段を前記送信手段に供給する手段とを備えている。
【0014】
【実施例】
図1は本発明の一実施例の接岸速度計のフロントエンド部分であるレーダヘッドの構成を示すブロック図である。このレーザヘッドは、送光部10と、受光部20と、カウンタ30とから構成されている。
【0015】
送光部10は、レーザダイオード11、レーザダイオード駆動回路12、送光レンズ13、送信同期信号発生回路14、オアゲート15、低域通過濾波回路(LPF)16,18及びシュミットトリガ・インバータ17,19を備えている。受光部20は、アバランシェ・フォト・ダイオード(APD)を主体とする光電変換回路21、増幅回路22、受光レンズ23、電圧比較回路24、遅延回路25及びアンドゲート26を備えている。
【0016】
送信同期信号発生回路14は、周波数1KHz の矩形波を送信同期信号として発生し出力する。この送信同期信号は、オアゲート15、低域通過濾波回路16及びシュミットトリガ・インバータ17を介してレーザダイオード駆動回路12に供給される。レーザダイオード駆動回路12は、送信同期信号の立下がりエッジに同期した送信トリガ信号を発生し、レーザダイオード11を駆動する。駆動されたレーザダイオードは、半値幅数nsec の鋭いレーザパルスを発生する。このレーザパルスは、送光レンズ13による集束を受けながら接岸動作中の船舶に向けて送信される。
【0017】
一方、送信同期信号発生回路14から出力されオアゲート15を通過した送信同期信号の一部は、遅延回路25を通過したのち、低域通過濾波回路18とシュミットトリガ・インバータ19とを介してレーザダイオード駆動回路12に供給される。この遅延回路25は、縦列接続された多数のインバータで構成されており、この内部を通過する信号に全部で1.33μs の遅延時間を生じさせる。この1.33μs の遅延時間は、送光部10から放射されたレーザパルスが200 メートルの最遠点に置かれた反射体までの間を往復するのに必要な時間、すなわち、 400メートルの空間を伝播するのに必要な伝播所要遅延時間と等しい値に設定されている。
【0018】
レーザダイオード駆動回路12は、低域通過濾波回路18と、シュミットトリガ・インバータ19とを通して供給された遅延後の送信同期信号の立下がりに同期して、送信トリガ信号を発生し、これによってレーザダイオード11を駆動する。この結果、図2の波形図に示すように、オアゲート15から出力された後、遅延回路25を通ることなく、低域通過濾波回路16とシュミットトリガ・インバータ17とを通してレーザダイオード駆動回路12に供給される送信同期信号によって、1msの周期で第1の群のレーザパルスP1が発生される。
【0019】
さらに、オアゲート15から出力されたのち、遅延回路25と、低域通過濾波回路18と、シュミットトリガ・インバータ19とを通してレーザダイオード駆動回路12に供給される送信同期信号によって、第1の群のレーザパルスP1から1.33μs 遅れてかつ第1の群と同一の1msの周期で、第2の群のレーザパルスP2が発生される。
【0020】
レーザレーダは、そのユーザーが何らかの不注意によってレーザパルスを目に受けた場合にも障害が発生しないように、エネルギー密度に関してJISの安全基準が設けられている。レーザパルスを1μs もの短周期で放射しようとすれば安全基準に基づくエネルギー密度の制限から、毎回放射可能なパルスレーザビームのレベルが極めて低くなり、200 mもの遠方を監視できなくなる。また、安全基準の問題とは別に、大きなレベルのパルスレーザビームを1μs 程度の短い周期で発生するのは、回路の構成上困難である。
【0021】
この実施例では、半値幅が数nsec の鋭いレーザパルスを発生せるために、レーザダイオード駆動回路12の内部に、充電用コンデンサに充電した直流電力を高速のスイッチングトランジスタによって瞬間的に放電することによってレーザダイオードを駆動する充放電回路が、レーザパルスの第1の群と第2の群のそれぞれに対応して2系統設置されている。各充放電回路は、ほぼ1msかけて充電した直流電力を1〜3nsec の期間で放電するという充放電動作を1.33μs ずつずれたタイミングで実行する。
【0022】
上述したようなタイミングで送光部10から放射され、最遠点の200 メートル以内の距離に位置する船舶で反射され、往路と逆向きに伝播したレーザパルスは受光レンズ23による集束を受けながらアバランシェ・ホト・ダイオードを主体とする光電変換回路21に入射し、ここで、半値幅が数nsec の鋭い電気パルスから成る受信パルスに変換される。この受信パルスは、高周波かつ低雑音の増幅回路22で増幅され、電圧比較回路24の一方の入力端子に供給される。
【0023】
電圧比較回路24の他方の入力端子には、基準電圧発生回路(図示せず)から一定の基準電圧Vref が供給されている。電圧比較回路24は、それぞれの入力端子に供給される増幅回路22の出力と基準電圧Vref とを比較し、前者が後者よりも大きければ出力をハイに立上げ、前者が後者に満たなければ出力をローに立下げることにより、増幅回路22から出力されるアナログ信号を2値化する。この電圧比較回路24の2値化出力は、オアゲート15において送信同期信号に重畳されたのち、その一部が遅延回路25に供給される。
【0024】
図3の波形図を参照すると、波形(A)は、送信同期信号発生回路14から出力される周波数1KHz の矩形波から成る送信同期信号である。波形(B)は、電圧比較回路24から出力される2値化信号であり、雑音によって不規則にオン状態とオフ状態の間を遷移している状態を例示している。波形(A)と(B)の信号についてオアゲート15において論理和が作成されると、波形(C)に示すように、雑音と送信同期信号との合成による合成信号となる。
【0025】
波形(C)に示す合成信号が低域通過濾波回路16を通過すると、波形(D)に示すように、高周波の雑音成分が除去され、立上がりと立下がりの各エッジが鈍った送信同期信号になる。このエッジの鈍った同期信号は、シュミットトリガ・インバータ17を通してレーザダイオード駆動回路12に供給され、波形(E)に示す送信トリガ信号を発生する。この送信トリガ信号を受けたレーザダイオードは、波形(F)に示すような半値幅が数nsec の鋭いレーザパルスを発生する。このレーザパルスは、送光レンズ13を通して接岸中の船舶に放射される。
【0026】
接岸中の船舶から反射された反射パルスは、既に説明したように、光電変換回路21で電気パルスに変換されて受信パルスとなり、増幅され、2値化されたのち、オアゲート15の一方の入力端子に供給される。この2値化受信パルスは、波形(G)に示すように、雑音と混在していて見分けにくいので、下方に付加した上向きの矢印によってその出現位置を示している。この雑音と混在している2値化受信パルスは、波形(A)に示す送信同期信号とオアゲート15で合成され、波形(H)に示すような合成信号となり、遅延回路25に供給される。
【0027】
波形(F)に示す送光レーザパルスの出現時点と、波形(H)の合成信号に含まれる2値化受信パルスの出現時点との時間差は、レーザパルスが接岸中の船舶までの間を往復するのに要した伝播時間τである。この伝播所要時間τは、測定可能な最遠点を定めるために設定された遅延回路25による一定の遅延時間td(この例では1.33μs ) よりも小さな値となる。波形(H)に示す合成信号は、遅延回路25で遅延時間td(=1.33μs )だけ遅延され、波形(I)に示すような遅延された合成信号となる。
【0028】
上記遅延された合成信号が低域通過濾波回路18を通過すると、波形(J)に示すように、高周波の雑音成分が除去され、立上がりと立下がりの各エッジが鈍った遅延された送信同期信号になる。この遅延された同期信号は、シュミットトリガ・インバータ19を通してレーザダイオード駆動回路12に供給され、波形(K)に示す送信トリガ信号を発生する。この送信トリガ信号を受けたレーザダイオードは、波形(L)に示すような2発目の鋭いレーザパルスを発生し、これは、送光レンズ13を通して接岸中の船舶に放射される。
【0029】
2発目のレーザパルスが接岸中の船舶で反射されることによって生じた反射パルスは、既に説明した1発目のレーザパルスによって生じた反射パルスの場合と同様に、受光回路21で電気パルスに変換されて受信パルスとなり、増幅され、2値化されて波形(M)に示すような雑音と混在した2値化受信パルスとなり、オアゲート15において、波形(A)に示す送信同期信号と合成され、波形(N)に示すような合成信号となり、アンドゲート26の一方の入力端子と遅延回路25とに供給される。
【0030】
アンドゲート26の他方の入力端子には、波形(I)に示すように、波形(H)よりもtdだけ遅延された遅延回路25から出力される合成信号が供給されている。これら波形(I)と波形(N)とに示す合成信号について、アンドゲート26において論理積が取られると、波形(O)に示すように、出現時点に規則性のない雑音どうしは相殺されて消滅すると共に、出現時点に規則性を持つ受信パルスのみが残存する波形が得られる。
【0031】
図3の波形(O)と図1の回路構成とを参照すれば、カウンタ30は、2発目のレーザパルスを駆動するための送信トリガ信号を発生させるシュミトトリガ・インバータ19からの出力パルスをスタート端子に受けてカウント動作を開始する。このようにしてカウント動作を開始したカウンタ30は、上述したアンドゲート26から出力される波形(O)の信号中に出現する受信パルスをストップ端子に受けると、カウント動作を停止する。
【0032】
図3の波形を参照すれば、上記カウンタ30のカウント動作は、レーザパルスが接岸中の船舶との間を往復するための伝播所要時間τにわたって継続される。すなわち、カウンタ30によってレーザパルスの往復の伝播所要時間τが計測され、これが、図示しないデータプロセッサに通知される。このデータプロセッサは、レーザパルスの往復の伝播所要時間τを2等分することにより片道の伝播所要時間τ/2を算定し、さらに、このτ/2を光の速度で除算することにより、接岸動作中の船舶までの距離を検出する。データプロセッサは、この接岸動作中の船舶までの距離の変化速度から、この船舶の接岸速度を検出する。
【0033】
遅延回路25を構成するインバータとしては、例えば、74AC04を使用できる。この74AC04は、縦列接続された6個のインバータから構成されており、その遅延時間は常温でほぼ12nsec である。従って、このような74AC04をほぼ110個縦列に接続することによって、1.33μs の遅延時間を実現できる。個々のインバータの立上がり/立下がり時間は、常温で負荷容量5pFの場合に1.5 nsec であるため、半値幅数nsec の鋭い波形の受信パルスを2値化した信号をその波形を損なうことなく遅延できる。
【0034】
また、この実施例のレーザレーダでは、送信同期信号発生回路14から出力される送信同期信号と、電圧比較回路24から出力される2値化受信パルスとをオアゲート15によって合成することにより、両信号を共通の遅延回路25を通して遅延させたのち、低域通過濾波回路によって、送信同期信号のみを抽出する構成を採用している。このため、個々の遅延回路を用いて上記両信号を遅延させる場合に比べて、遅延回路の使用個数、従って設置空間と費用とが半減されると共に、両遅延回路における遅延時間の温度依存性の差などから両信号間のタイミングのずれが発生して性能が劣化するなどの欠点が有効に回避できる。
【0035】
以上、接岸速度計に応用する場合を例にとって本発明を説明したが、衝突防止用の車両用のレーザレーダなどに本発明を適用できる。
【0036】
また、レーザパルスを送光するレーザレーダの場合を例にとって本発明を説明したが、電磁波のパルスを送信するレーダに対しても本発明を適用できる。
【0037】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のレーダ装置は、鋭い受信パルスを遅延回路で遅延させ、後続の受信パルスと乗算する構成であるから、アバランシェ・ホト・ダイオードなどの受光素子内で発生するショットノイズ以下のレベルの受光パルスをも検出できるという効果が奏される。
【0038】
また、本発明のレーダ装置は、レーダヘッド内というフロントエンドの段階での雑音除去を行う構成であるから、従来のバックエンドでの統計的処理による間接的な雑音除去に比べて、対象の多数のデータが不要となり、処理時間が大幅に短縮される。
【0039】
さらに、上記受信パルスと送信同期信号とを合成し、共通の遅延回路を通して遅延させたのち、両信号を分離する構成であるから、個々の遅延回路を用いて上記両信号を遅延させる場合に比べて、遅延回路の使用個数、従って設置空間と費用とが半減される。また、両遅延回路の遅延時間の温度依存性の差などから両信号間のタイミングのずれが発生して性能が劣化するなどの欠点が有効に回避できるという利点もある。
【0040】
また、受信パルスを2値化し、この2値化受信パルスを直列接続されたインバータ群で遅延させるという構成の実施例によれば、小型で安価な遅延回路を実現できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の接岸速度計のフロントエンド部分であるレーザレーダ・ヘッドの構成を示すブロック図である。
【図2】図1のレーザレーダ・ヘッドの動作を説明する波形図である。
【図3】図1のレーザレーダ・ヘッドの動作を説明する波形図である。
【符号の説明】
10 送光部
11 レーザダイオード
12 レーザダイオード駆動回路
14 送信同期信号
15 オアゲート
16,18 低域通過濾波回路
17,19 シュミットトリガ・インバータ
20 受光部
21 APDを主体とする光電変換回路
22 増幅回路
24 電圧比較回路
25 遅延回路
26 アンドゲート
30 カウンタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar device used as a berthing speedometer and the like, and more particularly to a radar device having improved performance by reducing noise.
[0002]
[Prior art]
A sampling type berthing speed meter using a pulse laser radar is disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-69423, Japanese Patent Publication No. 7-69427, Japanese Patent Publication No. 7-78537, etc., which the applicant of the present invention has previously applied for. I have. This sampling type berthing speedometer repeatedly transmits a pulsed laser beam at a fixed transmission cycle, and accumulates reflected pulses from the berthing ship, which is a reflector, by a smaller amount than the above transmission cycle. It is configured to receive the reflected pulse while elongating the time axis by receiving a large number of times in the reception cycle that is gradually increased. This sampling type laser radar can perform high-precision measurement by using a sharp laser pulse with a half width of a few nsec, but it requires several thousand times of transmission and reception of laser pulse for one point measurement. There is a problem that it takes time.
[0003]
When a conventional pulse laser radar that does not depend on the sampling method is configured to reduce the measurement time, how to reduce noise in securing the maximum measurable distance becomes a problem. In general, in the field of signal processing, a method is known in which a logical product of signals generated a plurality of times is taken to eliminate noise contained therein. That is, by creating a logical product of an apparent signal composed of a signal component and a noise component, only a noise component which is different from the signal component and has no regularity at the present time is removed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When applying the removal of noise components by creating the logical product to a pulse laser radar, there are various problems to be solved. First, since the time from transmitting the pulse signal to receiving the reflected pulse changes according to the position of the reflector, how should the reflected pulses received several times in the past be stored? There is a problem.
[0005]
If a configuration in which the reflected pulse received a plurality of times is converted into a digital signal or a frequency spectrum and stored in a memory each time can be adopted, there is no problem in the above-described data storage method. However, in the case of a berthing speedometer or the like, it is necessary to transmit and receive a sharp pulse having a half width of several nsec (frequency band: several tens MHz) in order to realize a high detection accuracy of about several tens of cm with respect to distance. There are circumstances. Such a sharp pulse can be directly converted to a digital signal by A / D conversion or converted to a frequency spectrum by fast Fourier transform without expanding the time axis by the sampling method in terms of processing speed. Have difficulty.
[0006]
For this reason, it is necessary to store past received signals using some delay circuit instead of a memory. In this case, what kind of circuit configuration should be adopted is a problem to be solved.
[0007]
Next, when a delay circuit is used, there are special circumstances peculiar to a berthing speedometer and the like in which the pulse to be delayed is a sharp pulse having a half-value width of several nsec, but the delay time becomes extremely long. In other words, in a normal signal processing circuit, the delay time is shortened to match this high speed as the speed increases, but a typical berthing speedometer assumes that the maximum measurable distance is 200 meters. The round trip propagation distance to the reflector is 400 meters, twice this maximum distance, and the required delay time is 1.33 μs.
[0008]
If a high-speed and large-delay delay circuit as described above is to be realized by a conventional delay circuit based on LC lumped constants, the number of cascade connection stages is required to be as large as one thousand, resulting in a problem of large size and high cost. . When a delay circuit having a distributed constant such as a coaxial cable is used, there is a problem that a length of about 160 meters is required even if the wavelength shortening effect due to the relative dielectric constant is taken into consideration. If an ultrasonic delay line can be used, it is small and inexpensive, but it is difficult to realize high-frequency characteristics of about several tens of MHz with this ultrasonic delay line.
[0009]
Under the circumstances described above, conventionally, in a radar device such as a berthing speedometer that transmits and receives a sharp pulse having a half-value width of several nsec, a method of removing a noise component by creating a logical product at a front end stage. Has not been adopted to the inventor's knowledge. Instead of performing the noise removal processing at the front end, the distance scattered by the noise is measured many times, and these measurement results are statistically processed to indirectly reduce the noise generated at the front end. Back-end processing of removal has been employed.
[0010]
However, the conventional noise removal by the statistical processing in the back end has a problem that it takes a long time to process because a large number of data to be processed is required. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a radar which removes a noise component at a front end in a short time by storing received pulses received a minimum number of times by using a delay circuit and creating a logical product of the received pulses. It is to implement the device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A radar apparatus according to the present invention for solving the above-mentioned problems of the prior art includes a transmission synchronization signal generating means for generating and outputting a transmission synchronization signal of a predetermined cycle, and a transmission synchronization signal output by the transmission synchronization signal generation means having a maximum measurement range. A transmission synchronization signal delay unit that outputs a signal after delaying by a predetermined time set based on the transmission synchronization signal output by the transmission synchronization signal generation unit and the delayed transmission synchronization unit output by the delay unit. Transmitting means for transmitting a pulsed beam, receiving means for receiving a reflected beam of the pulsed beam transmitted by the transmitting means by a reflector and outputting the received pulse as a received pulse, and delaying the received pulse by a predetermined time. Receiving pulse delay means for outputting the received pulse as a received pulse, and multiplying the delayed received pulse by the received pulse received and output by the receiving means next. And a multiplier circuit for removing the noise, and outputs the noise-removed received pulse by. The radar apparatus according to the present invention further includes a signal synthesizing unit and a signal separating unit respectively disposed before and after the shared delay unit in order to share the synchronization signal delay unit and the reception pulse delay unit. Means.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to a preferred embodiment of the present invention, the reception means includes a binarization circuit for binarizing the reception pulse, and the reception pulse delay means performs the transmission synchronization with the binarized reception pulse. It has a group of inverters connected in series to delay signals .
[0013]
According to a further preferred embodiment of the present invention, as the signal synthesizing means and the signal separating means , a logical sum signal of the transmission synchronization signal and the output of the binarization circuit is created and the reception pulse delay means An OR gate for sharing the reception pulse delay unit and the transmission synchronization signal delay unit by supplying the OR gate; and the OR signal output from the OR gate and the OR signal delayed by the reception pulse delay unit. by removing the output of the binarizing circuit, Bei Eteiru and means for supplying the transmission synchronization signal and the delayed transmission synchronization means to said transmitting means.
[0014]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar head which is a front end portion of a berthing speedometer according to one embodiment of the present invention. This laser head includes a light transmitting unit 10, a light receiving unit 20, and a
[0015]
The light transmitting unit 10 includes a laser diode 11, a laser
[0016]
The transmission synchronization
[0017]
On the other hand, a part of the transmission synchronization signal output from the transmission synchronization
[0018]
The laser
[0019]
Further, after being output from the
[0020]
The laser radar has a JIS safety standard with respect to the energy density so that a failure does not occur even if the user inadvertently receives the laser pulse in the eyes. If a laser pulse is radiated in a short period of 1 μs, the level of a pulse laser beam that can be radiated every time becomes extremely low due to the limitation of energy density based on safety standards, and a distance as far as 200 m cannot be monitored. In addition to the safety standards, it is difficult to generate a large-level pulsed laser beam at a short period of about 1 μs due to the circuit configuration.
[0021]
In this embodiment, in order to generate a sharp laser pulse having a half width of several nsec, the DC power charged in the charging capacitor is instantaneously discharged by a high-speed switching transistor inside the laser
[0022]
The laser pulse emitted from the light transmitting unit 10 at the timing described above, reflected by a ship located within a distance of 200 m from the farthest point, and propagated in the direction opposite to the outward path is received by the avalanche while being focused by the
[0023]
A constant reference voltage Vref is supplied to the other input terminal of the
[0024]
Referring to the waveform diagram of FIG. 3, the waveform (A) is a transmission synchronization signal output from the transmission synchronization
[0025]
When the synthesized signal shown in the waveform (C) passes through the low-
[0026]
The reflected pulse reflected from the berthing ship is converted into an electric pulse by the
[0027]
The time difference between the present time of the light transmission laser pulse shown in the waveform (F) and the present time of the binary reception pulse included in the composite signal of the waveform (H) is determined by the round trip of the laser pulse between the berthing ship and the ship. Is the propagation time τ required to perform The required propagation time τ is smaller than a fixed delay time td (1.33 μs in this example) by the
[0028]
When the delayed synthesized signal passes through the low-
[0029]
The reflected pulse generated by the second laser pulse being reflected by the ship approaching the shore is converted into an electric pulse by the
[0030]
The other input terminal of the AND
[0031]
Referring to the waveform (O) in FIG. 3 and the circuit configuration in FIG. 1, the
[0032]
Referring to the waveform in FIG. 3 , the counting operation of the
[0033]
As the inverter constituting the
[0034]
Further, in the laser radar of this embodiment, the transmission synchronization signal output from the transmission synchronization
[0035]
As described above, the present invention has been described by taking the case of application to a berthing speedometer as an example, but the present invention can be applied to a laser radar for a vehicle for collision prevention and the like.
[0036]
Although the present invention has been described by taking the case of a laser radar for transmitting a laser pulse as an example, the present invention can be applied to a radar for transmitting a pulse of an electromagnetic wave.
[0037]
【The invention's effect】
As described above in detail, the radar device of the present invention is configured to delay a sharp reception pulse by the delay circuit and multiply the result by a subsequent reception pulse, so that the radar device is generated in a light receiving element such as an avalanche photodiode. There is an effect that a light receiving pulse having a level equal to or lower than shot noise can be detected.
[0038]
Further, since the radar apparatus of the present invention is configured to perform noise removal at the front end stage in the radar head, compared with the conventional indirect noise removal by statistical processing at the back end, the number of objects to be removed is larger than that of the conventional radar apparatus. And the processing time is greatly reduced.
[0039]
Further, since the reception pulse and the transmission synchronization signal are combined and delayed through a common delay circuit, the two signals are separated from each other. Thus, the number of delay circuits used, and thus the installation space and cost, are halved. Further, there is an advantage that defects such as a timing shift between the two signals and a deterioration in performance due to a difference in temperature dependence of the delay time between the two delay circuits can be effectively avoided.
[0040]
Further, according to the embodiment in which the received pulse is binarized and the binarized received pulse is delayed by the inverter group connected in series, there is an advantage that a small and inexpensive delay circuit can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a laser radar head which is a front end portion of a berthing speedometer according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram illustrating the operation of the laser radar head of FIG.
FIG. 3 is a waveform diagram illustrating an operation of the laser radar head of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 10 light transmitting unit 11
Claims (4)
この送信同期信号発生手段が出力した送信同期信号を最大測定レンジに基づいて設定される所定時間だけ遅延させて出力する送信同期信号遅延手段と、
前記送信同期信号発生手段が出力した送信同期信号及び前記送信同期信号遅延手段が出力した遅延された送信同期信号に同期してパルス状のビームを送信する送信手段と、
この送信手段が送信したパルス状のビームの反射体による反射ビームを受信し受信パルスとして出力する受信手段と、
この受信パルスを所定時間遅延させて遅延済みの受信パルスとして出力する受信パルス遅延手段と、
この遅延済みの受信パルスと前記受信手段が次に受信し出力した受信パルスとを乗算することにより雑音を除去し、雑音除去済みの受信パルスとして出力する乗算回路と
前記同期信号遅延手段と前記受信パルス遅延手段とを共用化するためにこの共用化される遅延手段の前段及び後段のそれぞれに配置された信号合成手段及び信号分離手段と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。Transmission synchronization signal generating means for generating and outputting a transmission synchronization signal of a predetermined period,
Transmission synchronization signal delay means for outputting the transmission synchronization signal output by the transmission synchronization signal generation means with a delay for a predetermined time set based on the maximum measurement range;
Transmission means for transmitting a pulse beam in synchronization with the transmission synchronization signal output by the transmission synchronization signal generation means and the delayed transmission synchronization signal output by the transmission synchronization signal delay means,
A receiving unit that receives a reflected beam of the pulsed beam transmitted by the transmitting unit and is output as a received pulse;
Reception pulse delay means for delaying the reception pulse by a predetermined time and outputting the received pulse as a delayed reception pulse;
A multiplication circuit that removes noise by multiplying the delayed reception pulse by the reception pulse received and output by the receiving means next time, and outputs the noise-removed reception pulse;
A signal synthesizing unit and a signal separating unit disposed at each of a preceding stage and a succeeding stage of the shared delay unit in order to share the synchronization signal delay unit and the reception pulse delay unit . A radar device characterized by the above-mentioned.
前記受信手段は前記受信パルスを2値化する2値化回路を備えると共に、前記共用化される遅延手段はこの2値化された受信パルスと前記送信同期信号とを遅延させる直列接続されたインバータ群を備えたことを特徴とするレーダ装置。In claim 1,
The receiving means includes a binarization circuit for binarizing the reception pulse, and the shared delay means includes a serially connected inverter for delaying the binarized reception pulse and the transmission synchronization signal. A radar device comprising a group.
前記送信手段が送信するパルス状のビームは、レーザビームであることを特徴とするレーダ装置。In claim 1 or 2 ,
The pulsed beam transmitted by the transmitting means is a laser beam.
前記送信手段が送信するパルス状のビームは、電波ビームであることを特徴とするレーダ装置。In claim 1 or 2 ,
The pulse beam transmitted by the transmitting means is a radio wave beam.
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- 1996-12-27 JP JP35867196A patent/JP3558476B2/en not_active Expired - Lifetime
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