JP4857575B2 - パルスレーダ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上記課題を解消するものであって、比較的、構成が簡単で安価に、検知対象物までの距離を精度良く検知することができるパルスレーダ装置を提供することを目的とする。
図1は、本実施形態1(請求項1)に係るパルスレーダ装置のブロック構成を示す。パルスレーダ装置は、電気パルス信号(電波)を出力する送信手段1と、同電波の物体による反射波を受信してその受信信号を出力する受信手段2と、送信手段1から送信出力される第1のパルス信号(以下、第1のパルスという)を生成する第1パルス生成手段3と、第1のパルスの周波数と異なる周波数を有する第2のパルス信号(以下、第2のパルスという)を生成する第2パルス生成手段4と、第1及び第2のパルスの同期を検出する同期検出手段5と、受信信号をサンプリングするサンプリング手段6と、このサンプリング手段6によるサンプリング結果から物体までの距離を算出する測距検出手段7と、を備える。ここに、第1パルス生成手段3で生成された第1のパルスと、第2パルス生成手段4で生成された第2のパルスを同期検出手段5で同期を検出した時、2番目以降の第1のパルスの発生時刻が第2のパルスに対し順次、Δtずつ進むように構成されている。また、同期検出手段5は、サンプリング手段6でのサンプリングを開始するためのものである。
L=(1/fc2−1/fc1)×c×n/2
で求められる。
図3は、本実施形態2(請求項2)に係るパルスレーダ装置のブロック構成を示す。本実施形態2は、上記実施形態1における第2パルス生成手段4に代えて、第1のパルス信号を周波数シフトすることにより第2のパルス信号を得る周波数シフト手段8を備えている。その他の構成は上記実施形態1と同等である。周波数シフト手段8は、第1のパルス周波数と異なる周波数に変換されたパルスを生成する。同期検出手段5は、第1のパルス生成手段3で生成されたパルスと、周波数シフト手段8にて周波数変換されたパルスを第1のパルス生成手段3のパルス立ち上がりと周波数シフト手段8のパルス立ち上がりが一致する時刻を同期として検出する。サンプリング手段6は、上記と同様、同期検出手段5から出力される同期信号をトリガとして、受信手段2で得られる受信信号のサンプリングを次の同期信号が入力されるまで行い、測距検出手段7にて距離を算出する。
図4は、本実施形態3(請求項3)に係るパルスレーダ装置のブロック構成を示す。本実施形態3は、上記実施形態1における同期検出手段5に代えて、フリップフロップ9を備えている。そして、第1のパルス生成手段3で生成されたパルスと、第2のパルス生成手段4で生成されたパルスを、Dフリップフロップ8のデータ入力端子(D)とクロック入力端子(C)にそれぞれ入力し、フリップフロップ9は、第1のパルス生成手段3のパルス立ち上がりと第2のパルス生成手段4のパルス立ち上がりが一致する時刻を同期として検出する。その他の構成は、上述と同等である。
図6は、本実施形態4(請求項4)に係るパルスレーダ装置のブロック構成を示す。本実施形態4は、上記実施形態3におけるフリップフロップ9に代えて、同期検出のための第1及び第2のフリップフロップ10,11と、同期検出手段5を備えている。第1のパルス生成手段3で生成されたパルスと、第2のパルス生成手段4で生成されたパルスを、Dフリップフロップ10のデータ入力端子(D)とクロック入力端子(C)にそれぞれ入力し、別のDフリップフロップ11には、Dフリップフロップ10とは逆にデータ入力端子とクロック入力端子にそれぞれ入力する。Dフリップフロップ10とDフリップフロップ11の出力を同期検出手段5に入力し、同期検出手段5は、第1及び第2のフリップフロップ10,11の各出力信号の中間時点を第1のパルスと第2のパルスの一致点とし、同期検出を行う。その他の構成は、上述と同等である。
図8は、本実施形態5(請求項5)に係るパルスレーダ装置のブロック構成を示す。本実施形態5は、上記実施形態4における第1及び第2のフリップフロップ10,11に代えて、第1及び第2のパルス信号が入力されるADコンバータ12を備えている。ADコンバータ12は、第1のパルス生成手段3で生成されたパルスを、第2のパルス生成手段4で生成された第2のパルスでサンプリングを行う。そして、同期検出手段5は、ADコンバータ12のサンプリング波形で第1のパルスを第2のパルスの一致点を得るものとし、同期信号を出力する。サンプリング手段6は、上記と同様、同期検出手段5から出力される同期信号をトリガとして、受信手段2で得られる受信信号のサンプリングを次の同期信号が入力されるまで行い、測距検出手段7にて距離を算出する。
図10は、本実施形態6(請求項6)に係るパルスレーダ装置のブロック構成を示す。本実施形態6は、上記実施形態5におけるADコンバータ12に代えて、同期検出のためにコンパレータ13を備えている。そして、第1のパルス生成手段3で生成されたパルスをコンパレータ13のプラス端子に、第2のパルス生成手段4で生成されたパルスをコンパレータ13のマイナス端子に入力する。同期検出手段5は、コンパレータ13の出力信号で第1のパルス信号と第2のパルス信号の一致点を得て、同期信号を出力する。サンプリング手段6は、上記と同様、同期検出手段5から出力される同期信号をトリガとして、受信手段2で得られる受信信号のサンプリングを次の同期信号が入力されるまで行い、測距検出手段7にて距離を算出する。
本実施形態7は、上述の図1を含むいずれかの図に示したパルスレーダ装置とその測距手法において、第1のパルス信号の周波数を可変としたものである(請求項7)。ここに、第1のパルスを第2のパルスと比べて周波数を高くすればする程、同期してから次に同期するまでの時間が短くなり、検知結果をより早く出力することが可能となる。また、周波数を低くして第2のパルス周波数に近づけていけば、パルスのON/OFFの単位回数が少なくなり、消費電力を抑えることが可能となる。
本実施形態8は、上述の図1を含むいずれかの図に示したパルスレーダ装置とその測距手法において、第2のパルス信号の周波数を可変としたものである(請求項8)。ここに、第2のパルスを第1のパルスと比べて周波数を低く(周波数差が大きくなる)すればする程、パルスのON/OFFの単位回数が少なくなり、消費電力を抑えることが可能となり、また、逆に第2のパルスの周波数を高くして第1のパルスの周波数に近づけて(周波数差が小さくなる)いけば、同期してから次に同期するまでの時間が短くなり、検知結果をより早く出力することが可能となり、また、距離精度も向上する。
本実施形態9は、上述の図1を含むいずれかの図に示したパルスレーダ装置とその測距手法において、第1のパルス信号及び第2のパルス信号の周波数を可変としたものである(請求項9)。ここに、距離精度をそのままに、両パルス信号の周波数を高くすれば、同期してから次に同期するまでの時間が短くなり、検知結果をより早く出力することが可能となり、また、周波数を低くしていけばパルスのON/OFFの単位回数が少なくなり、消費電力を抑えることが可能となる。
以下に参考例を示す。上述の図1を含むいずれかの図に示したパルスレーダ装置とその測距手法において、サンプリング手段6は、同期検出手段5による同期検出後、一定数のみデータをサンプリングするものとしてもよい。特に、サンプリング手段6にて同期検出手段5から出力される同期信号をトリガとして、受信手段2で得られる受信信号のサンプリングを一定数のみ行い、測距検出手段7にて距離を算出する。この手法を用いることにより、同期してから次の同期までの全てのデータを取得するのと比べて、距離出力までの時間を短縮することができる。
上述の図1を含むいずれかの図に示したパルスレーダ装置とその測距手法において、測距検出手段7は、同期検出手段5において発生する立ち上がりタイミングの差を補正する手段を備えてもよい。特に、サンプリング手段6にて同期検出手段5から出力される同期信号をトリガとして、受信手段2で得られる受信信号のサンプリングを次の同期信号が入力されるまで行い、測距検出手段7にて距離を算出し、周波数ずれを補正した検知距離を算出する。
上述の図1を含むいずれかの図に示したパルスレーダ装置とその測距手法において、測距検出手段7が、パルス信号のジッタによるバラツキを補正する手段を備えてもよい。特に、サンプリング手段6にて同期検出手段5から出力される同期信号をトリガとして、受信手段2で得られる受信信号のサンプリングを次の同期信号が人力されるまで行い、測距検出手段7にて距離を算出し、周波数ばらつきずれを補正した検知距離を算出する。
2 受信手段
3 第1のパルス生成手段
4 第2のパルス生成手段
5 同期検出手段
6 サンプリング手段
7 測距検出手段
8 周波数シフト手段
9 フリップフロップ
10,11 第1及び第2のフリップフロップ
12 ADコンバータ
13 コンパレータ
Claims (1)
- 電気パルス信号を送受して物体までの距離を算出するパルスレーダ装置において、
第1のパルス信号を生成する第1パルス生成手段と、
前記第1パルス生成手段により生成したパルスを送信する送信手段と、
前記送信手段によって送信した電波が物体に反射した反射波を受信しその受信信号を出力する受信手段と、
前記第1のパルス信号の周波数と異なる周波数を有する第2のパルス信号を生成する第2パルス生成手段と、
前記第1及び第2のパルス信号の同期を検出するための、第1及び第2のフリップフロップ、並びに、同期検出手段と、
前記同期検出手段による同期検出時点から、前記受信信号について第2のパルス信号のタイミングでサンプリングを開始し、該受信信号と第2のパルス信号の立ち上がりが一致するまでサンプリングするサンプリング手段と、
前記一致した時点において前記サンプリング手段によるサンプリング結果から物体までの距離を算出する測距検出手段と、を備え、
前記第1のフリップフロップには前記第1のパルス信号を当該フリップフロップのデータ端子に入力し、前記第2のパルス信号を当該フリップフロップのクロック端子に入力し、前記第2のフリップフロップには前記第1のパルス信号を当該フリップフロップのクロック端子に入力し、前記第2のパルス信号を当該フリップフロップのデータ端子に入力し、
前記同期検出手段は、前記第1及び第2のフリップフロップの各出力信号の中間時点を前記第1のパルス信号と前記第2のパルス信号の一致点とすることを特徴とするパルスレーダ装置。
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