JP6186882B2 - 物体変位検知装置、及び物体変位検知方法 - Google Patents
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Description
検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の前記検知の対象となる物体による反射波とに基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置であって、
前記送信波と前記反射波とに基づいて、互いに位相が異なる2つの信号を生成する送受信回路と、
前記送受信回路により生成された前記2つの信号を用いて、前記検知の対象となる物体の変位距離を演算する変位距離演算装置と、
を有し、
前記変位距離演算装置は、
前記送受信回路により生成された前記2つの信号の直交座標上における軌跡である第1の軌跡を求める受信波プロット処理部と、
補正用の円の軌跡である第2の軌跡が前記第1の軌跡と相似形になるように、前記補正用の円の歪み度合いを表す第1の調整パラメータと前記補正用の円の位相角を制御する第2の調整パラメータとを求める調整パラメータ演算部と、
前記第1の調整パラメータと前記第2の調整パラメータとを用いて、2つの信号の位相差が90度の場合の円の軌跡の位相角に対する前記2つの信号による前記第1の軌跡の所定の位相角の補正値を求める補正値演算部と、
前記補正値演算部が求めた前記補正値を用いて、前記所定の位相角を補正する位相角補正部と、
前記補正した所定の位相角に基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を演算する変位距離演算部と、
を有する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
<物体変位検知装置100>
図1は、物体変位検知装置100の一実施例を示す。
図3は、変位距離演算装置106の一実施例を示す。図3には、主に変位距離演算装置106のハードウェア構成が示される。
図5は、変位距離演算装置106の機能の一実施例を示す。
受信波Rxは、物体変位検知装置100と検知対象物体との間を送信波Txが往復したものであるため、検知対象物体の変位距離を1とした場合、送信波Txの変位距離は2となる。つまり、検知対象物体の変位量に対して、位相変化量は2倍となる。このため、式(3)で検知対象物体の変位距離を求める際には、2で除算する。
図14は、物体変位検知装置100の動作の一実施例を示す。
<物体変位検知装置100>
図15は、物体変位検知装置100の一実施例を示す。
<物体変位検知装置100>
図16は、物体変位検知装置100の一実施例を示す。
Tx4=sin(2πft+φd) (4)
Rx2=sin(2πft+φ(2L)) (5)
Rx3=sin(2πft+φ(2L)) (6)
「f」は送信波の周波数であり「f=c/λ」、「λ」は送信波の波長であり、「c」は光速であり、「t」は時間であり、「L」はアンテナと検知対象物体との間の距離である。また、「φ(2L)」はLに応じた受信波の位相であり、「φd」は位相遅延回路226による位相遅延量である。
=2sin(2πft+φ(2L)/2)×cos(φ(2L)/2) (7)
φ(2L)=2π((2L)/λ)
G2=sin(2πft+φd)+sin(2πft+φ(2L))
=2sin(2πft+(φ(2L)+φd)/2)×cos((φ(2L)-φd)/2) (8)
式(7)より、検知対象物体がある位置Lで静止していた場合、第1の合成信号G1は時間の経過とともに変動するサイン波sin(2πft+φ(2L)/2)の振幅が2cos(φ(2L)/2)倍された信号となる。
<物体変位検知装置100>
図17は、物体変位検知装置100の一実施例を示す。
102 送受信アンテナ
1021 送信アンテナ
1022 受信アンテナ
1023 受信アンテナ
104 送受信回路
106 変位距離演算装置
302 CPU
304 RAM
306 ROM
3022 受信波プロット処理部
3024 調整パラメータ演算部
3026 補正値演算部
3028 位相角補正部
3030 変位距離演算部
Claims (10)
- 検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の前記検知の対象となる物体による反射波とに基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置であって、
前記送信波と前記反射波とに基づいて、互いに位相が異なる2つの信号を生成する送受信回路と、
前記送受信回路により生成された前記2つの信号を用いて、前記検知の対象となる物体の変位距離を演算する変位距離演算装置と、
を有し、
前記変位距離演算装置は、
前記送受信回路により生成された前記2つの信号の直交座標上における軌跡である第1の軌跡を求める受信波プロット処理部と、
補正用の円の軌跡である第2の軌跡が前記第1の軌跡と相似形になるように、前記補正用の円の歪み度合いを表す第1の調整パラメータと前記補正用の円の位相角を制御する第2の調整パラメータとを求める調整パラメータ演算部と、
前記第1の調整パラメータと前記第2の調整パラメータとを用いて、2つの信号の位相差が90度の場合の円の軌跡の位相角に対する前記2つの信号による前記第1の軌跡の所定の位相角の補正値を求める補正値演算部と、
前記補正値演算部が求めた前記補正値を用いて、前記所定の位相角を補正する位相角補正部と、
前記補正した所定の位相角に基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を演算する変位距離演算部と、
を有する、物体変位検知装置。 - 前記補正値演算部は、
前記第2の軌跡で描かれる前記補正用の円である第1の円の円周上の1点である点Aから、前記第1の円の中心を通り前記点Aに対向する前記第1の円の円周上の別の1点である点Bを結んだ直線のうち、最長となる第1の線と最短となる第2の線を求め、
前記第1の軌跡で描かれる円である第2の円の円周上の1点である点Cから、前記第2の円の中心を通り前記点Cに対向する前記第1の円の円周上の別1点である点Dを結んだ直線のうち、最長となる第3の線と最短となる第4の線を求め、
前記第1の線と前記第2の線との比と、前記第3の線と前記第4の線との比と、が等しくなるように前記式(1)の前記第1の調整パラメータを求め、
前記第1の線の傾きと、前記第3の線の傾きと、が等しくなるように前記式(2)の前記第2の調整パラメータを求める、
請求項2に記載の物体変位検知装置。 - 2つの受信アンテナ
を有し、
前記送受信回路は、前記送信波を分配し、該分配した前記送信波の各々と、前記2つの受信アンテナにより受信された反射波の各々とを合成することにより前記2つの信号を生成する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の物体変位検知装置。 - 前記送受信回路は、前記送信波を分配し、該分配した前記送信波の各々と、前記2つの受信アンテナにより受信された反射波の各々とを加算することにより前記2つの信号を生成する、請求項4に記載の物体変位検知装置。
- 前記送信波を分配するとともに、アンテナからの反射波を出力する方向性結合器
を有し、
前記送受信回路は、前記方向性結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを合成し、前記方向性結合器からの送信波を分配した他方の送信波の位相を遅延させ、該位相を遅延させた送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを合成することにより前記2つの信号を生成する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の物体変位検知装置。 - 前記送受信回路は、前記方向性結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを加算し、前記方向性結合器からの送信波を分配した他方の送信波の位相を遅延させ、該位相を遅延させた送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを加算することにより前記2つの信号を生成する、請求項6に記載の物体変位検知装置。
- 前記送信波を分配するとともに、アンテナからの反射波を出力するハイブリッド結合器
を有し、
前記送受信回路は、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを合成し、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した他方の送信波の線路長を遅延線路により遅延させ、該遅延線路により線路長を遅延させた送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを合成することにより前記2つの信号を生成する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の物体変位検知装置。 - 前記送受信回路は、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを加算し、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した他方の送信波の線路長を遅延線路により遅延させ、該遅延線路により線路長を遅延させた送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを加算することにより前記2つの信号を生成する、請求項8に記載の物体変位検知装置。
- 検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の前記検知の対象となる物体による反射波とに基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置における物体変位検知方法であって、
前記物体変位検知装置が、
前記送信波と前記反射波とに基づいて、互いに位相が異なる2つの信号を生成し、
生成された前記2つの信号の直交座標上における軌跡である第1の軌跡を求め、
補正用の円の軌跡である第2の軌跡が前記第1の軌跡と相似形となるように、前記補正用の円の歪み度合いを表す第1の調整パラメータと前記補正用の円の位相角を表す第2の調整パラメータとを求め、
求められた前記第1の調整パラメータと前記第2の調整パラメータとを用いて、2つの信号の位相差が90度の場合の円の軌跡の位相角に対する前記2つの信号による前記第1の軌跡の所定の位相角の補正値を求め、
求められた前記補正値を用いて、前記所定の位相角を補正し、
補正した前記所定の位相角に基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を演算する、物体変位検知方法。
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