JP6755876B2 - 測距方法及び装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、データ処理分野に関し、より詳細には、測距方法及び装置に関する。
走査レンジファインダを用いて無線周波数システムの故障点を測定する現在のプロセスでは、通常、一連の試験信号が無線周波数システムに送信される。試験信号は、故障点に到着した後に反射される。したがって、受信器は、故障点によって反射されることによって得られるスペクトル信号を受信する。そして、受信されたスペクトル信号に対応する時間領域信号の曲線図に従って、試験信号の送受信間の伝送遅延ｄが推定される。伝送遅延ｄに電波速度Ｖを乗じてから２で除算した後、送信器と故障点との距離ｓが得られる。しかしながら、現在、受信されたスペクトル信号に対応する時間領域信号の曲線図の曲線は変形することがあり、或いは明らかな歪みを有する。その結果、故障点の検出精度に深刻な影響が出てしまう。
本発明の実施形態は、被測定システムにおける反射点の距離を比較的正確に決定し、測距精度を改善するための測距方法及び装置を提供する。
第１の態様は測距方法を提供する。本方法は、
被測定システムに測距信号を送信するステップであって、被測定システムは少なくとも１つの反射点を含む、ステップと、
測距信号が少なくとも１つの反射点によって反射された後に取得された第１のスペクトル信号を受信するステップと、
第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を決定するステップであって、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含み、第２のスペクトル信号のスペクトル幅は第１のスペクトル信号のスペクトル幅よりも大きい、ステップと、
第２のスペクトル信号に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するステップと、
を含む。
第１の態様に関して、第１の態様の第１の可能な実施では、第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を決定するステップは、
第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するステップと、
数学モデルに従って第２のスペクトル信号を決定するステップと、
を含む。
第１の態様の第１の可能な実施に関して、第１の態様の第２の可能な実施では、第２のスペクトル信号は第３のスペクトル信号を含み、第３のスペクトル信号の最低周波数は第１のスペクトル信号の最高周波数よりも高く、
第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するステップは、
前進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の高周波信号を表すのに用いられる第１の数学モデルを取得するステップ、
を含む。
第１の態様の第２の可能な実施に関して、第１の態様の第３の可能な実施では、前進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の高周波信号を表すのに用いられる第１の数学モデルを取得するステップは、
第１の数学モデル
を以下の式
に従って決定するステップを含み、
X(fk-i)は第１のスペクトル信号の周波数fk-iの周波数応答であり、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L1はQ/2以下の整数であり、係数ベクトルC＝(C1，C2，...，CL1)は以下の式
に従って得られ、
X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e1(fk)はモデリングエラーであり、e1(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる。
第１の態様の第１〜第３の可能な実施のいずれか１つに関して、第１の態様の第４の可能な実施では、第２のスペクトル信号は第４のスペクトル信号を含み、第４のスペクトル信号の最高周波数は第１のスペクトル信号の最低周波数よりも低く、
第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するステップは、
後進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の低周波信号を表すのに用いられる第２の数学モデルを取得するステップ、
を含む。
第１の態様の第４の可能な実施に関して、第１の態様の第５の可能な実施では、後進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の低周波信号を表すのに用いられる第２の数学モデルを取得するステップは、
第２の数学モデル
を以下の式
に従って決定するステップを含み、
X(fk+i)は第１のスペクトル信号の周波数fk+iの周波数応答であり、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L2はQ/2以下の整数であり、係数ベクトルB＝(B1，B2，...，BL2)は以下の式
に従って得られ、
X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e2(fk)はモデリングエラーであり、e2(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる。
第１の態様の第１の可能な実施に関して、第１の態様の第６の可能な実施では、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するステップは、
有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号の周波数応答をフィッティングして、数学モデルを決定するステップ、
を含む。
第１の態様の第６の可能な実施に関して、第１の態様の第７の可能な実施では、有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号の周波数応答をフィッティングして、数学モデルを決定するステップは、
数学モデルY(fk)を以下の式
に従って決定するステップを含み、
NはQに等しく、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L3はN未満の整数であり、係数ベクトルC＝(C0，C1，...，CL3-1)は以下の式
e3(fk)＝X(fk)−Y(fk)
に従って得られ、
X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e3(fk)はフィッティングエラーであり、e3(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用い、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数である。
第１の態様に関して、第１の態様の第８の可能な実施では、第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を決定するステップは、
群遅延が−１である有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を取得するステップ、
を含む。
第１の態様又は第１の態様の第１〜第８の可能な実施のいずれか１つに関して、第１の態様の第９の可能な実施では、第２のスペクトル信号に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するステップは、
第２のスペクトル信号に対応する時間領域信号を取得するステップと、
時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートを生成するステップと、
時間‐振幅曲線チャートの波頭位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するステップと、
を含む。
第１の態様の第９の可能な実施に関して、第１の態様の第１０の可能な実施では、時間‐振幅曲線チャートに含まれる波頭の数はＳであり、
時間‐振幅曲線チャートの波頭位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するステップは、
ｉ番目の波頭の位置に従ってｉ番目の標準ｓｉｎｃ曲線を生成するステップであって、ｉ番目の標準ｓｉｎｃ曲線のメインローブはｉ番目の波頭の位置にあり、ｉは１，２，…，又はＳである、ステップと、
第１のスペクトル信号に対応する時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートにおける、各標準ｓｉｎｃ曲線の投影値を決定するステップと、
ターゲット標準ｓｉｎｃ曲線のメインローブ位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するステップであって、ターゲット標準ｓｉｎｃ曲線は、Ｓ個の標準ｓｉｎｃ曲線のうち投影値が所定の閾値以上である標準ｓｉｎｃ曲線である、ステップと、
を含む。
第２の態様は測距装置を提供する。本装置は、
測距信号を被測定システムに送信するように構成される送信モジュールであって、被測定システムは少なくとも１つの反射点を含む、送信モジュールと、
送信モジュールによって送信された測距信号が少なくとも１つの反射点によって反射された後に得られる第１のスペクトル信号を受信するように構成される受信モジュールと、
受信モジュールによって受信された第１のスペクトル信号に従って、第２のスペクトル信号を決定するように構成される決定モジュールであって、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含み、第２のスペクトル信号のスペクトル幅は第１のスペクトル信号のスペクトル幅よりも大きい、決定モジュールと、
決定モジュールによって決定された第２のスペクトル信号に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するように構成される推定モジュールと、
を備える。
第２の態様に関して、第２の態様の第１の可能な実施では、決定モジュールは、
第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するように構成される第１の決定ユニットと、
第１の決定ユニットによって決定された数学モデルに従って、第２のスペクトル信号を決定するように構成される第２の決定ユニットと、
を有する。
第２の態様の第１の可能な実施に関して、第２の態様の第２の可能な実施では、第２のスペクトル信号は第３のスペクトル信号を含み、第３のスペクトル信号の最低周波数は、第１のスペクトル信号の最高周波数よりも高い。第２の決定ユニットは、
前進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の高周波信号を表すのに用いられる第１の数学モデルを取得するように構成される第１のモデリングサブユニット、
を有する。
第２の態様の第２の可能な実施に関して、第２の態様の第３の可能な実施では、第１のモデリングサブユニットは、具体的には、第１の数学モデル
を以下の式
に従って決定するように構成され、
X(fk-i)は第１のスペクトル信号の周波数fk-iの周波数応答であり、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L1はQ/2以下の整数であり、係数ベクトルC＝(C1，C2，...，CL1)は以下の式
に従って得られ、
X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e1(fk)はモデリングエラーであり、e1(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる。
第２の態様の第１〜第３の可能な実施のいずれか１つに関して、第２の態様の第４の可能な実施では、第２のスペクトル信号は第４のスペクトル信号を含み、第４のスペクトル信号の最高周波数は第１のスペクトル信号の最低周波数よりも低く、第２の決定ユニットは、
後進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の低周波信号を表すのに用いられる第２の数学モデルを取得するように構成される第２のモデリングサブユニット、
を有する。
第２の態様の第４の可能な実施に関して、第２の態様の第５の可能な実施では、第２のモデリングサブユニットは、具体的には、第２の数学モデル
を以下の式
に従って決定するように構成され、
X(fk+i)は第１のスペクトル信号の周波数fk+iの周波数応答であり、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L2はQ/2以下の整数であり、係数ベクトルB＝(B1，B2，...，BL2)は以下の式
に従って得られ、
X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e2(fk)はモデリングエラーであり、e2(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる。
第２の態様の第１の可能な実施に関して、第２の態様の第６の可能な実施では、第１の決定ユニットは、具体的には、有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号の周波数応答をフィッティングして、数学モデルを決定するように構成される。
第２の態様の第６の可能な実施に関して、第２の態様の第７の可能な実施では、第１の決定ユニットは、具体的には、数学モデルY(fk)を以下の式
に従って決定するように構成され、
NはQに等しく、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L3はN未満の整数であり、係数ベクトルC＝(C0，C1，...，CL3-1)は以下の式
e3(fk)＝X(fk)−Y(fk)
に従って得られ、
X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e3(fk)はフィッティングエラーであり、e3(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用い、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数である。
第２の態様に関して、第２の態様の第８の可能な実施では、決定モジュールは、具体的には、群遅延が−１である有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を取得するように構成される。
第２の態様又は第２の態様の第１〜第８の可能な実施のいずれか１つに関して、第２の態様の第９の可能な実施では、推定モジュールは、
第２のスペクトル信号に対応する時間領域信号を取得するように構成される取得ユニットと、
取得ユニットによって取得された時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートを生成するように構成される生成ユニットと、
生成ユニットによって生成された時間‐振幅曲線チャートの波頭位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するように構成される推定ユニットと、
を有する。
第２の態様の第９の可能な実施に関して、第２の態様の第１０の可能な実施では、生成ユニットによって生成された時間‐振幅曲線チャートに含まれる波頭の数はＳであり、
推定ユニットは、
生成ユニットによって生成された時間‐振幅曲線チャートにおけるｉ番目の波頭の位置に従って、ｉ番目の標準ｓｉｎｃ曲線を生成するように構成される生成サブユニットであって、ｉ番目の標準ｓｉｎｃ曲線のメインローブはｉ番目の波頭の位置にあり、ｉは１，２，…，又はＳである、生成サブユニットと、
第１のスペクトル信号に対応する時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートにおいて、生成サブユニットによって生成された各標準ｓｉｎｃ曲線の投影値を決定するように構成される第４の決定サブユニットと、
第４の決定サブユニットによって決定されたターゲット標準ｓｉｎｃ曲線のメインローブ位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するように構成される推定サブユニットであって、ターゲット標準ｓｉｎｃ曲線は、Ｓ個の標準ｓｉｎｃ曲線のうち投影値が所定の閾値以上である標準ｓｉｎｃ曲線である、推定サブユニットと、
を有する。
上記の技術的解決策に基づいて、本発明の実施形態では、被測定システムの反射点での反射によって得られた第１のスペクトル信号に従って、スペクトル範囲が第１のスペクトル信号のスペクトル範囲よりも大きい第２のスペクトル信号が決定され、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含む。そして、被測定システムにおける反射点の距離は、第２のスペクトル信号に従って比較的正確に決定することができ、それにより測距精度が改善される。
本発明の実施形態における技術的解決策をより明確に説明するために、実施形態及び従来技術を説明するために必要な添付図面を簡単に説明する。当然ながら、以下の説明において添付図面は、本発明の一部の実施形態を示すものに過ぎない。当業者であれば、これらの添付図面から創意工夫なしに更に他の図面を得ることができるであろう。
本発明の実施形態に係る測距方法の概略フローチャートを示す。 本発明の実施形態に係る測距方法の概略図を示す。 本発明の実施形態に係る測距方法の概略図を示す。 本発明の実施形態に係る測距方法の別の概略図を示す。 本発明の実施形態に係る測距方法の更に別の概略図を示す。 本発明の実施形態に係る測距装置の概略ブロック図を示す。 本発明の実施形態に係る測距装置の別の概略ブロック図を示す。 本発明の実施形態に係る測距装置の更に別の概略ブロック図を示す。
以下、本発明の実施形態における技術的解決策を、本発明の実施形態において添付図面を参照して、明確且つ完全に説明する。当然ながら、説明される実施形態は、本発明の実施形態の一部であり全部ではない。当業者が創意工夫なしに本発明の実施形態に基づいて得た他の実施形態は、全て本発明の保護範囲に包含されるものとする。
図１は、本発明の実施形態に係る測距方法１００を示す。方法１００は、例えば走査レンジファインダによって実行される。図１に示されるように、方法１００は以下のステップを含む。
Ｓ１１０．測距信号を被測定システムに送信する。被測定システムは少なくとも１つの反射点を含む。
具体例では、走査レンジファインダの送信器が測距信号を被測定システムに送信し、被測定システムは少なくとも１つの反射点を含み、測距信号は少なくとも１つの反射点に到達した後に反射される。
被測定システムは無線周波数システムであってよい。
本明細書に関連する反射点は、故障点又はターゲット点と呼ぶこともできる。具体的には、反射点は、周波数領域反射率計（Frequency Domain Reflectometer、略して“ＦＤＲ”）、受動的相互変調（Passive InterModulation、略して“ＰＩＭ”）などのターゲット点であってよい。
Ｓ１２０．測距信号が少なくとも１つの反射点によって反射された後に取得された第１のスペクトル信号を受信する。
具体例では、走査レンジファインダの受信器が、少なくとも１つの反射点による反射によって得られた第１のスペクトル信号を受信する。
第１のスペクトル信号は、送信された測距信号と同じ信号であってもよいし、測距信号の高次高調波成分であってもよい。例えば、無線周波数システムのＰＩＭ故障が検出されたとき、反射点での反射によって得られるスペクトル信号は、送信された測距信号の高次高調波成分である。
Ｓ１３０．第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を決定する。第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含み、第２のスペクトル信号のスペクトル幅は第１のスペクトル信号のスペクトル幅よりも大きい。
第２のスペクトル信号のスペクトル範囲は、第１のスペクトル信号のスペクトル範囲を含む。第２のスペクトル信号の一部は第１のスペクトル信号と同じであり、第２のスペクトル信号のスペクトル幅は第１のスペクトル信号のスペクトル幅よりも大きい。
具体的には、第２のスペクトル信号のスペクトル範囲と第１のスペクトル信号のスペクトル範囲は、以下の３つの異なる関係を有するが、これは本発明の本実施形態において限定されない。
１）第２のスペクトル信号の最低周波数は第１のスペクトル信号の最低周波数よりも低く、第２のスペクトル信号の最高周波数は第１のスペクトル信号の最高周波数よりも高い。
２）第２のスペクトル信号の最低周波数は第１のスペクトル信号の最低周波数に等しく、第２のスペクトル信号の最高周波数は第１のスペクトル信号の最高周波数よりも高い。
３）第２のスペクトル信号の最低周波数は第１のスペクトル信号の最低周波数よりも低く、第２のスペクトル信号の最高周波数は第１のスペクトル信号の最高周波数に等しい。
Ｓ１４０．第２のスペクトル信号に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定する。
少なくとも１つの反射点の距離は、少なくとも１つの反射点の各反射点と送信器との間の距離、又は、少なくとも１つの反射点の各反射点と所定の参照点との間の距離である。
具体例では、第２のスペクトル信号に対応する時間領域信号が取得され、時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートが生成される。測距信号の送受信（すなわち、測距信号が少なくとも１つの反射点によって反射された後に得られる第１のスペクトル信号の受信）間の伝送遅延ｄは、時間‐振幅曲線チャートの波頭位置に従って推測することができる。そして、少なくとも１つの反射点と送信器との間の距離ｓは、以下の式
s＝d・V/2 （１）
に従って、計算によって得られる。式中、Vは電波速度である。
理解されるべきこととして、スペクトル信号のスペクトル帯域幅が大きいほど、スペクトル信号に対応する時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートにおいて波頭はより狭く且つシャープになり、よって、波頭の位置をより簡便且つ正確に検出し、測距信号の比較的正確な伝送遅延dを取得し、反射点の距離を比較的正確に測定することができる。
したがって、本発明の本実施形態で提供される測距方法では、被測定システムの反射点での反射によって得られた第１のスペクトル信号に従って、スペクトル範囲が第１のスペクトル信号のスペクトル範囲よりも大きい第２のスペクトル信号が決定され、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含む。そして、被測定システムにおける反射点の距離は、第２のスペクトル信号に従って比較的正確に決定することができ、それにより測距精度が改善される。
Ｓ１３０において、具体的には、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを得るために、第１のスペクトル信号に対して数学的フィッティングが実行されてよく、それから数学モデルに基づいて、第２のスペクトル信号が決定される。或いは、群遅延が−１である有限インパルス応答再帰形フィルタに第１のスペクトル信号が入力されてよく、それにより、第２のスペクトル信号が出力される。詳細は以下で説明する。
任意に、本発明の本実施形態では、Ｓ１３０における、第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を決定するステップは、以下のステップを含む。
Ｓ１３１．第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定する。
具体例では、第１のスペクトル信号X(f)に対して数学的フィッティングが実行されて、第１のスペクトル信号X(f)を表すための数学モデルが得られる。理解されるべきこととして、本明細書のシステムは、無線又は有線のチャネルを介する受信器と送信器との間の物理的経路であってよい。
更に理解されるべきこととして、第１のスペクトル信号X(f)は、２次元の変数、すなわち周波数及び振幅を含んでよい。
Ｓ１３２．数学モデルに従って第２のスペクトル信号を決定する。
具体的には、Ｓ１３１で決定された数学モデルに従って、第１のスペクトル信号X(f)の最低周波数f1よりも低い周波数の低周波スペクトル信号や、第１のスペクトル信号X(f)の最高周波数fQよりも高い周波数の高周波スペクトル信号など、第１のスペクトル信号X(f)のスペクトル範囲を超えたスペクトル信号が推測される。次に、第２のスペクトル信号は、低周波信号、高周波信号及び第１のスペクトル信号に従って決定される。
任意に、本発明の本実施形態では、第２のスペクトル信号は第３のスペクトル信号を含む。第３のスペクトル信号の最低周波数は、第１のスペクトル信号の最高周波数fQよりも高い。Ｓ１３１における、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するステップは、以下のステップを含む。
Ｓ１３１Ａ．前進有限インパルス応答（Finite Impulse Response、略して“ＦＩＲ”）再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の高周波信号を表すのに用いられる第１の数学モデルを取得する。
具体的には、第１のスペクトル信号が周波数f1，f2，…，fQについてのデータを含む、すなわち、第１のスペクトル信号がQ個のデータを含むと仮定する。f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数である。例えば、周波数f1，f2，…，fQの間の全ての間隔は同じであってよいことが理解されよう。
第１のスペクトル信号の周波数fkに対応するスペクトル応答は、周波数fkの左側のL1個の近傍周波数のスペクトル応答の線形結合を用いて表され、よって、第１のスペクトル信号の周波数f1+L1〜周波数fQの周波数応答を表すのに用いられる第１の数学モデルが得られる。k＝1＋L1…，Qであり、L1はQ/2以下の整数である。
任意に、本発明の本実施形態では、Ｓ１３１Ａにおける、前進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の高周波信号を表すのに用いられる第１の数学モデルを取得するステップは、
第１の数学モデル
を以下の式
に従って決定するステップ、を含む。X(fk-i)は第１のスペクトル信号の周波数fk-iの周波数応答であり、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L1はQ/2以下の整数である。係数ベクトルC＝(C1，C2，...，CL1)は以下の式
に従って得られる。X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e1(fk)はモデリングエラーであり、e1(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる。
具体的には、モデリングエラーe1(fk)のｐノルム尺度が最も小さいという基準を用いて、ＦＩＲ再帰形フィルタの利得変動範囲を制御することにより、式（２）の最適解C＝(C1，C2，...，CL1)を得ることができる。具体的には、最小二乗法その他の関連する数学的方法を用いて、式（２）の最適解C＝(C1，C2，...，CL1)を得ることができ、これは本発明の本実施形態において限定されない。
第１の数学モデル
を得るために、式（２）の最適解C＝(C1，C2，...，CL1)を式（２）に代入し、第３のスペクトル信号
を得るために、周波数fh，fh+1，…，fh+m上のスペクトル信号を１つずつ推定する。fhは第３のスペクトル信号の最低周波数であり、fh+mは第３のスペクトル信号の最高周波数である。第３のスペクトル信号の最低周波数fhは第１のスペクトル信号の最高周波数fQよりも高い。第３のスペクトル信号の最高周波数fh+mは第２のスペクトル信号の最高周波数でもある。理解できることとして、例えば、周波数fh，fh+1，…，fh+mの間隔は全て同じであってよく、間隔は、fhとfQの間隔と同じであり、また、周波数f1，f2，…，fQの間隔とも同じである。
任意に、本発明の本実施形態では、第２のスペクトル信号は第４のスペクトル信号を含む。第４のスペクトル信号の最高周波数は、第１のスペクトル信号の最低周波数ｆ１よりも低い。Ｓ１３１における、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するステップは、以下のステップを含む。
Ｓ１３１Ｂ．後進有限インパルス応答（ＦＩＲ）再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の低周波信号を表すのに用いられる第２の数学モデルを取得する。
具体的には、第１のスペクトル信号が周波数f1，f2，…，fQについてのデータを含む、すなわち、第１のスペクトル信号がQ個のデータを含むと仮定する。f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数である。
第１のスペクトル信号の周波数fkに対応するスペクトル応答は、周波数fkの右側のL2個の近傍周波数のスペクトル応答の線形結合を用いて表され、よって、第１のスペクトル信号の周波数f1〜周波数fQ-L2の周波数応答を表すのに用いられる第１の数学モデルが得られる。k＝1，2，…，Q-L2であり、L2はQ/2以下の整数である。
任意に、本発明の本実施形態では、Ｓ１３１Ｂにおける、後進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の低周波信号を表すのに用いられる第２の数学モデルを取得するステップは、
第２の数学モデル
を以下の式
に従って決定するステップを含む。X(fk+i)は第１のスペクトル信号の周波数fk+iの周波数応答であり、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L2はQ/2以下の整数である。係数ベクトルB＝(B1，B2，...，BL2)は以下の式
に従って得られる。X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e2(fk)はモデリングエラーであり、e2(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる。
具体的には、モデリングエラーe2(fk)のｐノルム尺度が最も小さいという基準を用いて、ＦＩＲ再帰形フィルタの利得変動範囲を制御することにより、式（４）の最適解B＝(B1，B2，...，BL2)を得ることができる。具体的には、最小二乗法その他の関連する数学的方法を用いて、式（２）の最適解B＝(B1，B2，...，BL2)を得ることができ、これは本発明の本実施形態において限定されない。
第２の数学モデル
を得るために、式（４）の最適解B＝(B1，B2，...，BL2)を式（４）に代入し、第４のスペクトル信号
を得るために、周波数fl，fl+1，…，fl+w上のスペクトル信号を１つずつ推定する。flは第４のスペクトル信号の最低周波数であり、fl+wは第４のスペクトル信号の最高周波数である。第４のスペクトル信号の最高周波数は第１のスペクトル信号の最低周波数f1よりも低い。第４のスペクトル信号の最低周波数flは第２のスペクトル信号の最低周波数でもある。理解できることとして、例えば、周波数fl，fl+1，…，fl+wの間隔は全て同じであってよく、間隔は、fl+wとf1の間隔と同じであり、また、周波数f1，f2，…，fQの間隔とも同じである。
任意に、本発明の本実施形態では、Ｓ１３１で決定される、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルは、Ｓ１３１Ａで決定される第１の数学モデル
であってよい。したがって、第２のスペクトル信号は、第１のスペクトル信号X(f1)，X(f2)，…，X(fQ)と、第１の数学モデル
に従って決定された第３のスペクトル信号
とを含む。
任意に、本発明の本実施形態では、Ｓ１３１で決定される、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルは、Ｓ１３１Ｂで決定される第２の数学モデル
であってよい。したがって、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号X(f1)，X(f2)，…，X(fQ)と、第２の数学モデル
に従って決定された第４のスペクトル信号
とを含む。
任意に、本発明の本実施形態では、Ｓ１３１で決定される、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルは、Ｓ１３１Ａで決定される第１の数学モデル
と、Ｓ１３１Ｂで決定される第２の数学モデル
であってよい。したがって、第２のスペクトル信号は、第１の数学モデル
に従って決定された第３のスペクトル信号
と、第１のスペクトル信号X(f1)，X(f2)，…，X(fQ)と、第２の数学モデル
に従って決定された第４のスペクトル信号
と、を含む。
理解されるべきこととして、上述の説明で関連するスペクトル信号の周波数fは、異なる周波数を区別するためだけに異なる下付き文字を使用するが、具体的な周波数値を限定するものではない。
具体的には、図２（ａ）に示されるように、測距信号が少なくとも１つの反射点によって反射された後に得られる、受信された第１のスペクトル信号がX(f)である場合、f1は第１のスペクトル信号X(f)の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号X(f)の最高周波数であり、第１のスペクトル幅はBW1＝fQ−f1である。
図２（ａ）に示される第１のスペクトル信号X(f)に対して、それぞれ前進ＦＩＲ再帰形フィルタ（ForWard FIR フィルタ）と後進ＦＩＲ再帰形フィルタ（Backward FIR フィルタ）を用いて、高周波スペクトラム拡散と低周波スペクトラム拡散を行った後、図（２ｂ）に示されるように、スペクトル幅BWが８倍以上に増大した（すなわち、第２のスペクトル幅BW2）第２のスペクトル信号X(f)'が得られる。
Ｓ１４０において、具体例では、第２のスペクトル信号に対応する時間領域信号が取得され、時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートが生成され、測距信号の送受信（すなわち、測距信号が少なくとも１つの反射点によって反射された後に得られる第１のスペクトル信号の受信）間の伝送遅延ｄが、時間‐振幅曲線チャートの波頭位置に従って推定される。そして、少なくとも１つの反射点と送信器との間の距離ｓは、式（１）に従って、計算によって得られる。
任意に、本発明の本実施形態では、Ｓ１４０における、第２のスペクトル信号に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するステップは、以下のステップを含む。
Ｓ１４１．第２のスペクトル信号に対応する時間領域信号を取得する。
具体例では、図２（ｂ）に示される第２のスペクトル信号X(f)'に対して逆離散フーリエ変換（Inverse Discrete Fourier Transformation，略してＩＤＦＴ）を実行して、対応する時間領域信号を得る。
Ｓ１４２．時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートを生成する。
具体的には、Ｓ１４１で得られた図２（ｂ）に示される第２のスペクトル信号X(f)'である時間領域信号について、時間‐振幅曲線チャート、すなわち図３に示される第２の曲線x'(t)が生成される。図３の第１の曲線x(t)は、図２（ａ）に示される第１のスペクトル信号X(f)に対して逆離散フーリエ変換が実行された後に得られる時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートである。
図３から分かることとして、被測定システムの反射点による反射によって直接得られる第１のスペクトル信号X(f)に対して逆離散フーリエ変換を行うことによって得られる、時間領域の第１の曲線x(t)は、複数のｓｉｎｃ曲線を重ね合わせることによって得られる曲線（例えば第１の曲線x(t)）であり、反射点の数と反射点の距離を示すことはできない。しかしながら、本発明の本実施形態で提供される方法によれば、得られた第１のスペクトル信号に対してスペクトラム拡散処理が実行されて、スペクトル幅の大きい第２のスペクトル信号が得られ、第２のスペクトル信号に対して逆離散フーリエ変換が実行される。時間領域において得られた第２の曲線x'(t)（例えば、図３に示される第２の曲線x'(t)）は、比較的細かく鋭いピークを有するので、反射点の数と反射点の距離を容易に求めることができる。
Ｓ１４３．時間‐振幅曲線チャートの波頭位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定する。
具体的には、図３に示される第２の曲線x'(t)に含まれる複数の波頭、すなわち位置１１０，１２０，１３２の波頭から降順に、３つの最も高い波頭が決定される。
具体的には、図３に示される第２の曲線x'(t)は、３つの鋭く明確な波頭を含み、３つの波頭の位置はそれぞれ１１０，１２０，１３２である。
理解されるべきこととして、図３に示される３つの波頭の位置は、測距信号の送信と受信との間の送信遅延ｄを示し、３つの反射点と送信器との間の距離ｓは、式（１）すなわちs＝d・V/2に従って、計算によって得ることができる。
任意に、本発明の本実施形態では、時間‐振幅曲線チャートに含まれる、振幅が比較的大きな波頭の数がＳである。
Ｓ１４３における、時間‐振幅曲線チャートの波頭位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するステップは、以下のステップを含む。
Ｓ１４３Ａ．ｉ番目の波頭の位置に従ってｉ番目の標準ｓｉｎｃ曲線を生成する。ｉ番目の標準ｓｉｎｃ曲線のメインローブはｉ番目の波頭の位置にあり、ｉは１，２，…，又はＳである。
具体的には、標準ｓｉｎｃ曲線は、関数Sinc(t)＝sin(πt)/πtに対応する曲線である。
Ｓ１４３Ｂ．第１のスペクトル信号に対応する時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートにおいて、各標準ｓｉｎｃ曲線の投影値を決定する。
Ｓ１４３Ｃ．ターゲット標準ｓｉｎｃ曲線のメインローブ位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定する。ターゲット標準ｓｉｎｃ曲線は、Ｓ個の標準ｓｉｎｃ曲線のうち投影値が所定の閾値以上である標準ｓｉｎｃ曲線である。
具体的には、以下のとおりである。
（１）第２の曲線x'(t)のＳ個の波頭におけるSg番目の波頭の位置をdsgとし、位置dsgで生成された対応する標準ｓｉｎｃ曲線を
と仮定する。f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Nは逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴの長さであり、通常はQに等しく、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数である。
（２）式（６）に示される標準ｓｉｎｃ曲線の第１の曲線x(t)上の投影値
を計算する。x(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、h*(k，dsg)はh(k，dsg)の共役である。
Sg番目の波頭に対応する反射点の反射強度値として、投影値のモジュラス値|ak|を用いる。
以上のステップによれば、Ｓ個の可能な反射点の位置d＝(d1，d2，…，dS)とＳ個の可能な反射点の強度a＝(|a1|，|a2|，…，|aS|)が求められる。
任意に、本発明の本実施形態では、Ｓ個の可能な反射点の位置d＝(d1，d2，…，dS)とＳ個の可能な反射点の強度a＝(|a1|，|a2|，…，|aS|)が得られた後、強度閾値A0が設定される。投影値が強度閾値A0以上であるＳｉｎｃ曲線がターゲットＳｉｎｃ曲線として決定され、そのターゲットＳｉｎｃ曲線に対応する反射点が実際の反射点とみなされる。処理が完了すると、投影値が閾値よりも大きいＭ個の実際の反射点が得られる。
ユーザによる検出を容易にするために、Ｍ個のターゲットピークは、図４の太い破線で示されるように、第１のスペクトル信号に対応する時間領域信号の時間‐振幅曲線チャー（例えば、図３の第１の曲線x(t)）にマークされてよい。図３を一例として用いると、図４でマークされた３つの波頭の位置及び振幅は、それぞれd3＝(110，120，132)とa3＝(1.73，2.06，1.16)である。
理解されるべきこととして、相互に重なり合ったＳ個のＳｉｎｃ曲線については、投影値が計算されるとき、より高いＳｉｎｃ曲線がより低いＳｉｎｃ曲線の投影値に悪影響を与える。任意に、本発明の本実施形態では、想定された反射点の投影値が得られた後、該反射点に対応するＳｉｎｃ曲線が第１の曲線x(t)から削除され、それに応じてＳｉｎｃ曲線の影響が消える。これは、後で次に大きい被検出対象を計算するのに好都合である。
Ｓ個の事前に推定された波頭のうちのいくつかは、実際にはサイドローブであってよい。投影及び削除が実行された後、サイドローブはそれに応じて消滅する。したがって、最終的に残っている有効な波頭の数ＭはＳ以下である。
本発明の本実施形態では、第１のスペクトル信号の周波数応答を表すために用いられる数学モデルを得るために、Ｓ１３１において別の方法が採用されてよい。例えば、ＦＩＲフィルタを用いて被測定システムの周波数応答をフィッティングしてよく、そうすると、フィルタ係数を用いて他の周波数の値が直接計算されて、帯域幅を広げることにより検出精度が改善される。
任意に、本発明の本実施形態では、Ｓ１３１において、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するステップは、以下のステップを含む。
Ｓ１３１Ｃ．有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号の周波数応答をフィッティングして、数学モデルを決定する。
具体的には、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であると仮定する。被測定システムは線形システムであると仮定されてよく、被測定システムの伝送特性はＦＩＲフィルタと等価であってよい。ＦＩＲフィルタはL3次数を有し、L3はQよりも小さく、Qは第１のスペクトル信号に含まれる周波数の数である。
任意に、本発明の本実施形態では、Ｓ１３１Ｃにおいて、有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号の周波数応答をフィッティングして、数学モデルを決定するステップは、
数学モデルY(fk)を以下の式
に従って決定するステップを含む。NはQに等しく、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L3はＮ未満の整数である。係数ベクトルC＝(C0，C1，...，CL3-1)は以下の式
e3(fk)＝X(fk)−Y(fk) （９）
に従って得られる。X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e3(fk)はフィッティングエラーであり、e3(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用い、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数である。
具体的には、フィッティングエラーe3(fk)のｐノルム尺度が最も小さいという基準を用いて、ＦＩＲ再帰形フィルタの利得変動範囲を制御することにより、式（８）の最適解C＝(C0，C1，...，CL1-3)を得ることができる。具体的には、最小二乗法その他の関連する数学的方法を用いて、式（８）の最適解C＝(C0，C1，...，CL3-1)を得ることができ、これは本発明の本実施形態において限定されない。
第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを得るために、最適解C＝(C0，C1，...，CL3-1)を式（８）に代入する。次に、式（８）に従って、別の周波数fjの値を計算する。例えば、周波数fjは第１のスペクトル信号の最低周波数f1よりも低いか、又は周波数fjは第１のスペクトル信号の最高周波数fQよりも高い。具体的には、fjの選択方法については、Ｓ１３１Ａ又はＳ１３１Ｂの選択方法を参照されたい。ここでは詳細の説明を省略する。
理解されるべきこととして、ユーザは、特定の応用要件に従ってＦＩＲフィルタの次数Ｌ３を定義することができる。
理解されるべきこととして、本発明の本実施形態では、第２のスペクトル信号の最低周波数と最高周波数は、実際の要件に従って決定されてよく、これは本発明の本実施形態において限定されない。
任意に、Ｓ１３０における、本発明の本実施形態では、第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を決定するステップは、以下のステップを含む。
Ｓ１３３．群遅延が−１である有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に従って、第２のスペクトル信号を取得する。
具体的には、群遅延が−１である有限インパルス応答再帰形フィルタが設計され、同様の方法を用いてX(f)のスペクトルが両側に拡張される。理解されるべきこととして、群遅延−１は、ＦＩＲフィルタが予測関数を有することを示す。例えば、予め設定された時間シーケンスの第１の時点のデータが入力されたとき、群遅延が−１であるＦＩＲフィルタは、第２の時点のデータを予測することができる。すなわち、ＦＩＲフィルタは、係数が固定された１ステップの予測器であり、隣接するいくつかのデータの両側の他の周波数の値を段階的に推測することができる。例えば、第１の時点と第２の時点との間の間隔は、データ処理のための最小時間間隔であってよい。
第１のスペクトル信号の最低周波数がf1であり、第１のスペクトル信号の最高周波数がfQであると仮定する。特殊なＦＩＲフィルタを設計し、フィルタの次数をMとし、スペクトルデータX(f)に対してスペクトラム拡散を行うためのフィルタリング方程式を
とする。周波数flは、第１のスペクトル信号の最低周波数f1よりも低い周波数であり、周波数fhは、第１のスペクトル信号の最高周波数fQよりも高い周波数である。
式（１０）に示される第２のスペクトル信号に対してＩＤＦＴ処理を行った後、図３に示される時間‐振幅曲線チャートを得ることもできる。
理解されるべきこととして、群遅延が−１であるＦＩＲフィルタのフィルタリング方程式は、検出されたデータとは無関係であり、配信時に設計され、以下の特徴を有する。（１）通過帯域内の群遅延は−１に等しい。（２）通過帯域内の利得は１に等しい。（３）阻止帯域内の利得が１未満である。
群遅延が−１であるＦＩＲフィルタの利得が通過帯域内で１に等しいということは、出力信号振幅及び入力信号振幅がＦＩＲフィルタの通過帯域内で同じであることを意味する。阻止帯域内の利得が１未満であるということは、ＦＩＲフィルタの阻止帯域内において出力信号振幅が入力信号振幅よりも小さいことを意味する。
理解されるべきこととして、本発明の本実施形態では、第２のスペクトル信号の最低周波数と最高周波数は、実際の要件に従って決定されてよく、これは本発明の本実施形態において限定されない。
理解されるべきこととして、上述の説明で関連するスペクトル信号の周波数fは、異なる周波数を区別するためだけに異なる下付き文字を使用するが、具体的な周波数値を限定するものではない
理解されるべきこととして、周波数領域において走査帯域幅BWが大きいほど、ＩＤＦＴ後の時間領域におけるｓｉｎｃメインローブ及びローサイドローブが狭くなることを示す。逆に、BWが小さいほど、メインローブが広く、サイドローブが高いことを示す。したがって、本発明の本実施形態では、被測定システムの反射点での反射によって得られた第１のスペクトル信号に従って、スペクトル範囲が第１のスペクトル信号のスペクトル範囲よりも大きい第２のスペクトル信号が決定され、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含む。第２のスペクトル信号に対して逆離散フーリエ変換が実行されて、時間領域信号が得られる。時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートにおいて波頭はより狭く且つシャープになり、よって、複数の波頭を比較的簡便且つ正確に取得し、複数の波頭の位置に従って被測定システムの反射点の距離を決定し、検出精度を改善することができる。
任意に、本発明の本実施形態では、第１のスペクトル信号を含み、且つスペクトル範囲が第１のスペクトル信号のスペクトル範囲よりも大きい第２のスペクトル信号は、第１のスペクトル信号に従って他の有効な方法に基づいて決定されてよい。例えば、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するステップＳ１３１では、上述の説明において、前進有限インパルス応答ＦＩＲ再帰形フィルタ及び後進有限インパルス応答ＦＩＲ再帰形フィルタを用いることに加えて、或いは有限インパルス応答ＦＩＲ再帰形フィルタを用いることに加えて、他の既存の数学的フィッティング方法を用いて、第１のスペクトル信号を記述するために用いられる数学モデルを決定することができ、これは本発明の本実施形態において限定されない。更に、Ｓ１３３において、群遅延が−１である有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を得ることに加えて、別の周波数応答フィルタを用いて、入力された第１のスペクトル信号を用いることにより、要件を満たす出力される第２のスペクトル信号を得ることができる。これは本発明の本実施形態において限定されない。
任意に、本発明の本実施形態では、第１のスペクトル信号に対応する時間領域信号の時間‐振幅曲線チャート内の波頭を抽出するために、曲線フィッティング法が採用されてよい。具体的な方法は、以下のステップを含む。
（１）第１のスペクトル信号X(fk)，k＝1，2，…，Qに対応する時間領域信号の時間‐振幅曲線x(t)において、時間‐振幅曲線x(t)の振幅に従って、反射点が存在する可能性のあるあらゆる位置B＝(B1，B2，…，BP)を見つける。
（２）可能な反射点の各々について、以下の式
に従って、対応するｓｉｎｃ曲線を生成する。flは第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Nは逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴの長さである。
（３）ｓｉｎｃ曲線を用いてx(t)をフィッティングする。
フィッティングエラーe(t)は
である。e(t)はフィッティングエラーであり、ｐノルム尺度が最小である基準を用いる。式（１２）の最適フィッティング係数C＝(C1，C2，…，CP)を得ることができる。具体的には、式（１２）の最適フィッティング係数C＝(C1，C2，…，CP)を得るために、最小二乗法その他の関連する数学的方法が採用されてよく、これは本発明の本実施形態において限定されない。
任意に、本発明の本実施形態では、式（１２）の最適フィッティング係数C＝(C1，C2，…，CP)が得られた後、最適フィッティング係数の最大値に基づいて閾値が設定される。閾値よりも大きい係数とその係数に対応する位置Bkが選択され、すなわち、反射点の強度と位置が選択される。
本発明の本実施形態に関連する時間‐振幅曲線チャートは、検出曲線チャートと呼ぶこともできる。したがって、時間‐振幅曲線は検出曲線と呼ぶことができる。
従来の走査測距技術では、複数の反射点が存在する場合に検出曲線が歪むという問題がある。特に、このような反射点が距離について近接していると、検出曲線の波頭がぼけてしまい、結果として測距精度が著しく低下してしまう。また、従来技術には更に、ｓｉｎｃ曲線のメインローブやサイドローブからの影響により、誤警報やミス率が高くなるという欠点がある。したがって、従来の技術で提供されていた検出曲線は不明瞭で曖昧であり、優れた専門知識や専門的な訓練経験をもつ設備オペレータであっても、検出時の全ての不具合やミスを避けることができない。人間の経験を参考にして検出曲線を更に解析する必要があるの、使用に不便である。
本発明の本実施形態で提供される測距方法によれば、被測定システムの反射点での反射によって得られた第１のスペクトル信号に従って、モデル化及びスペクトル拡散法を用いて、スペクトル範囲が第１のスペクトル信号のスペクトル範囲よりも大きい第２のスペクトル信号が決定される。第２のスペクトル信号に対して逆離散フーリエ変換が実行されて、時間領域信号が得られる。時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートにおいて波頭はより狭く且つシャープになり、よって、複数の波頭を比較的簡便且つ正確に取得し、複数の波頭の位置に従って被測定システムの反射点の距離を決定し、検出精度を改善することができる。加えて、波頭位置において標準的なｓｉｎｃテンプレートが生成され、波形マッチング法を用いて反射点の強度が得られ、メインローブとサイドローブによると不具合とミスが排除されるので、検出結果が明確であり確定しており、オペレータに対する要求も明らかに低下している。
加えて、同じレンジング精度を達成するために、本発明は、比較的狭い走査帯域幅のみを使用することによってハードウェアコストを効果的に低減し、無線スペクトル管理によって制限されず、より広く適用される。
上述した測距方法において、測距信号は電気信号である。理解されるべきこととして、本発明の実施形態で提供される測距方法はまた、音波、光波などをキャリアとして測距方フィールドに適用される。加えて、異なる位置に配置された複数の走査レンジファインダを用いることにより、本発明の本実施形態で提供される測距方法を用いて測定対象の位置を特定することができる。
本発明の実施形態に係る測距方法１００の詳細な説明を、図１〜図４を参照して上記で提供した。以下、図５〜図６を参照して、本発明の実施形態に係る測距装置の詳細な説明を提供する。
図５は、本発明の実施形態に係る測距装置２００の概略ブロック図を示す。装置２００は、
測距信号を被測定システムに送信するように構成される送信モジュール２１０であって、被測定システムは少なくとも１つの反射点を含む、送信モジュール２１０と、
送信モジュールによって送信された測距信号が少なくとも１つの反射点によって反射された後に得られる第１のスペクトル信号を受信するように構成される受信モジュール２２０と、
受信モジュールによって受信された第１のスペクトル信号に従って、第２のスペクトル信号を決定するように構成される決定モジュール２３０であって、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含み、第２のスペクトル信号のスペクトル幅は第１のスペクトル信号のスペクトル幅よりも大きい、決定モジュール２３０と、
決定モジュールによって決定された第２のスペクトル信号に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するように構成される推定モジュール２４０と、
を備える。
したがって、本発明の本実施形態で提供される測距装置によれば、被測定システムの反射点での反射によって得られた第１のスペクトル信号に従って、スペクトル範囲が第１のスペクトル信号のスペクトル範囲よりも大きい第２のスペクトル信号が決定され、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含む。そして、被測定システムにおける反射点の距離は、第２のスペクトル信号に従って比較的正確に決定することができ、それにより測距精度が改善される。
任意に、本発明の本実施形態では、決定モジュール２３０は、
第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するように構成される第１の決定ユニット２３１と、
第１の決定ユニットによって決定された数学モデルに従って、第２のスペクトル信号を決定するように構成される第２の決定ユニット２３２と、
を有する。
任意に、本発明の本実施形態では、第２のスペクトル信号は第３のスペクトル信号を含む。第３のスペクトル信号の最低周波数は第１のスペクトル信号の最高周波数よりも高い。第１の決定ユニット２３１は、
前進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の高周波信号を表すのに用いられる第１の数学モデルを取得するように構成される第１のモデリングサブユニット２３１Ａ、
を有する。
任意に、本発明の本実施形態では、第１のモデリングサブユニットは、具体的には、第１の数学モデル
を以下の式に従って決定し、第１の数学モデル
を以下の式
に従って決定するように構成される。X(fk-i)は第１のスペクトル信号の周波数fk-iの周波数応答であり、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L1はQ/2以下の整数である。係数ベクトルC＝(C1，C2，...，CL1)は以下の式
に従って得られる。X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e1(fk)はモデリングエラーであり、e1(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる。
第１の数学モデル
が得られた後、周波数fh，fh+1，…，fh+m上のスペクトル信号を１つずつ推定することができ、すなわち、第３のスペクトル信号
が得られる。fhは第３のスペクトル信号の最低周波数であり、fh+mは第３のスペクトル信号の最高周波数である。第３のスペクトル信号の最低周波数fhは第１のスペクトル信号の最高周波数fQよりも高く、第３のスペクトル信号の最高周波数fh+mは第２のスペクトル信号の最高周波数でもある。理解できることとして、例えば、周波数fh，fh+1，…，fh+mの間隔は全て同じであってよく、間隔は、fhとfQの間隔と同じであり、また、周波数f1，f2，…，fQの間隔とも同じである。
任意に、本発明の本実施形態では、第２のスペクトル信号は第４のスペクトル信号を含む。第４のスペクトル信号の最高周波数は、第１のスペクトル信号の最低周波数よりも低い。第２の決定ユニット２３１は、
後進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の低周波信号を表すのに用いられる第２の数学モデルを取得するように構成される第２のモデリングサブユニット２３１Ｂ、
を有する。
任意に、本発明の本実施形態では、第２のモデリングサブユニットは、具体的には、第２の数学モデル
を以下の式
に従って決定するように構成される。X(fk+i)は第１のスペクトル信号は周波数fk+iの周波数応答であり、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L2はQ/2以下の整数である。係数ベクトルB＝(B1，B2，...，BL2)は以下の式
に従って得られる。X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e2(fk)はモデリングエラーであり、e2(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる。
任意に、本発明の本実施形態では、第１の決定ユニット２３１は、具体的には、有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号の周波数応答をフィッティングして、数学モデルを決定するように構成される。
任意に、本発明の本実施形態では、第１の決定ユニット２３１は、具体的には、数学モデルY(fk)を以下の式
に従って決定するように構成される。NはQに等しく、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L3はN未満の整数である。係数ベクトルC＝(C0，C1，...，CL3-1)は以下の式
e3(fk)＝X(fk)−Y(fk)
に従って得られる。X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e3(fk)はフィッティングエラーであり、e3(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用い、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数である。
第２の数学モデル
が得られた後、周波数fl，fl+1，…，fl+w上のスペクトル信号を１つずつ推定することができ、すなわち、第４のスペクトル信号
が得られる。flは第４のスペクトル信号の最低周波数であり、fl+wは第４のスペクトル信号の最高周波数である。第４のスペクトル信号の最高周波数は第１のスペクトル信号の最低周波数f1よりも低く、第４のスペクトル信号の最低周波数flは第２のスペクトル信号の最低周波数でもある。理解できることとして、例えば、周波数fl，fl+1，…，fl+wの間隔は全て同じであってよく、間隔は、fl+wとf1の間隔と同じであり、また、周波数f1，f2，…，fQの間隔とも同じである。
任意に、本発明の本実施形態では、決定モジュール２３０は、具体的には、群遅延が−１である有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を取得するように構成される。具体的な方式については、上述の方法実施形態の説明を参照されたい。ここでは詳細の説明を省略する。
任意に、本発明の本実施形態では、推定モジュール２４０は、
第２のスペクトル信号に対応する時間領域信号を取得するように構成される取得ユニット２４１と、
取得ユニットによって取得された時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートを生成するように構成される生成ユニット２４２と、
生成ユニットによって生成された時間‐振幅曲線チャートの波頭位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するように構成される推定ユニット２４３と、
を有する。
任意に、本発明の本実施形態では、生成ユニット２４２によって生成された時間‐振幅曲線チャートに含まれる波頭の数は、Ｓである。
推定ユニット２４３は、
生成ユニットによって生成された時間‐振幅曲線チャートにおけるｉ番目の波頭の位置に従って、ｉ番目の標準ｓｉｎｃ曲線を生成するように構成される生成サブユニット２４３Ａであって、ｉ番目の標準ｓｉｎｃ曲線のメインローブはｉ番目の波頭の位置にあり、ｉは１，２，…，又はＳである、生成サブユニット２４３Ａと、
第１のスペクトル信号に対応する時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートにおいて、生成サブユニットによって生成された各標準ｓｉｎｃ曲線の投影値を決定するように構成される第４の決定サブユニット２４３Ｂと、
第４の決定サブユニットによって決定されたターゲット標準ｓｉｎｃ曲線のメインローブ位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するように構成される推定サブユニット２４３Ｃであって、ターゲット標準ｓｉｎｃ曲線は、Ｓ個の標準ｓｉｎｃ曲線のうち投影値が所定の閾値以上である標準ｓｉｎｃ曲線である、推定サブユニット２４３Ｃと、
を有する。
したがって、本発明の本実施形態で提供される測距装置によれば、被測定システムの反射点での反射によって得られた第１のスペクトル信号に従って、スペクトル範囲が第１のスペクトル信号のスペクトル範囲よりも大きい第２のスペクトル信号が決定され、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含む。そして、被測定システムにおける反射点の距離は、第２のスペクトル信号に従って比較的正確に決定することができ、それにより測距精度が改善される。
理解されるべきこととして、本発明の実施形態に係る測距装置２００は、本発明の実施形態における測距方法の走査レンジファインダに対応してよい。測距装置２００のモジュールの上記その他の動作及び／又は機能は、図１〜図４の方法の対応する手順を実施するために別々に用いられ、簡潔さのために本明細書ではこれ以上説明しない。
図６に示されるように、本発明の実施形態は更に測距装置３００を提供する。装置３００は、プロセッサ３１０、メモリ３２０、バスシステム３３０、受信器３４０及び送信器３５０を備える。プロセッサ３１０、メモリ３２０、受信器３４０及び送信器３５０は、バスシステム３３０を用いて互いに接続される。メモリ３２０は、命令を格納するように構成される。プロセッサ３１０は、メモリ３２０に格納された命令を実行して、受信器３４０が信号を受信するように制御し、送信器３５０が信号を送信するように制御するように構成される。送信器３５０は、測距信号を被測定システムに送信するように構成され、被測定システムは少なくとも１つの反射点を含む。受信器３４０は、測距信号が少なくとも１つの反射点によって反射された後に取得された第１のスペクトル信号を受信するように構成される。プロセッサ３１０は、第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を決定するように構成され、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含み、第２のスペクトル信号のスペクトル幅は第１のスペクトル信号のスペクトル幅よりも大きく、また、第２のスペクトル信号に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するように構成される。
したがって、本発明の本実施形態で提供される測距装置によれば、被測定システムの反射点での反射によって得られた第１のスペクトル信号に従って、スペクトル範囲が第１のスペクトル信号のスペクトル範囲よりも大きい第２のスペクトル信号が決定され、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含む。そして、被測定システムにおける反射点の距離は、第２のスペクトル信号に従って比較的正確に決定することができ、それにより測距精度が改善される。
任意に、一実施形態では、プロセッサ３１０は、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定し、
数学モデルに従って第２のスペクトル信号を決定するように構成される。
任意に、一実施形態では、第２のスペクトル信号は第３のスペクトル信号を含み、第３のスペクトル信号の最低周波数は第１のスペクトル信号の最高周波数よりも高い。プロセッサ３１０は、前進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の高周波信号を表すのに用いられる第１の数学モデルを取得するように構成される。
任意に、一実施形態では、プロセッサ３１０は、具体的には、第１の数学モデル
を以下の式
に従って決定するように構成される。X(fk−i)は第１のスペクトル信号の周波数fk−iの周波数応答であり、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L1はＱ／２以下の整数である。係数ベクトルC＝(C1，C2，...，CL1)は以下の式
に従って得られる。X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e1(fk)はモデリングエラーであり、e1(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる。
第１の数学モデル
が得られた後、周波数fh，fh+1，…，fh+m上のスペクトル信号が１つずつ推定されてよく、第３のスペクトル信号
が得られる。fhは第３のスペクトル信号の最低周波数であり、fh+mは第３のスペクトル信号の最高周波数である。第３のスペクトル信号の最低周波数fhは第１のスペクトル信号の最高周波数fQよりも高い。第３のスペクトル信号の最高周波数fh+mは、第２のスペクトル信号の最高周波数でもある。理解できることとして、例えば、周波数fh，fh+1，…，fh+mの間隔は全て同じであってよく、間隔は、fhとfQの間隔と同じであり、また、周波数f1，f2，…，fQの間隔とも同じである。
任意に、一実施形態では、第２のスペクトル信号は第４のスペクトル信号を含む。第４のスペクトル信号の最高周波数は、第１のスペクトル信号の最低周波数よりも低い。プロセッサ３１０は、後進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、第１のスペクトル信号の低周波信号を表すのに用いられる第２の数学モデルを取得するように構成される。
任意に、一実施形態では、プロセッサ３１０は、具体的には、第２の数学モデル
を以下の式
に従って決定するように構成される。X(fk+i)は第１のスペクトル信号の周波数fk+iの周波数応答であり、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数であり、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L2はQ/2以下の整数である。係数ベクトルB＝(B1，B2，...，BL2)は以下の式
に従って得られる。X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e2(fk)はモデリングエラーであり、e2(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる。
第２の数学モデル
が得られた後、周波数fl，fl+1，…，fl+w上のスペクトル信号を１つずつ推定することができ、すなわち、第４のスペクトル信号
が得られる。flは第４のスペクトル信号の最低周波数であり、fl+wは第４のスペクトル信号の最高周波数である。第４のスペクトル信号の最高周波数は第１のスペクトル信号の最低周波数f1よりも低く、第４のスペクトル信号の最低周波数flは第２のスペクトル信号の最低周波数でもある。理解できることとして、例えば、周波数fl，fl+1，…，fl+wの間隔は全て同じであってよく、間隔は、fl+wとf1の間隔と同じであり、また、周波数f1，f2，…，fQの間隔とも同じである。
任意に、一実施形態では、プロセッサ３１０は、具体的には、有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号の周波数応答をフィッティングして、数学モデルを決定するように構成される。
任意に、一実施形態では、プロセッサ３１０は、具体的には、数学モデルY(fk)を以下の式
に従って決定するように構成される。NはQに等しく、Qは第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L3はN未満の整数である。係数ベクトルC＝(C0，C1，...，CL3−1)は以下の式
e3(fk)＝X(fk)−Y(fk)
に従って得られる。X(fk)は第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e3(fk)はフィッティングエラーであり、e3(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用い、f1は第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは第１のスペクトル信号の最高周波数である。
任意に、一実施形態では、プロセッサ３１０は、具体的には、群遅延が−１である有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を取得するように構成される。
任意に、一実施形態では、プロセッサ３１０は、具体的には、第２のスペクトル信号に対応する時間領域信号を取得し、
時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートを生成し、
時間‐振幅曲線チャートの波頭位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するように構成される。
任意に、一実施形態では、時間‐振幅曲線チャートに含まれる波頭の数はＳである。プロセッサ３１０は、具体的には、ｉ番目の波頭の位置に従って、ｉ番目の標準ｓｉｎｃ曲線を生成するように構成され、ｉ番目の標準ｓｉｎｃ曲線のメインローブはｉ番目の波頭の位置にあり、ｉは１，２，…，又はＳであり、且つ、第１のスペクトル信号に対応する時間領域信号の時間‐振幅曲線チャートにおいて、各標準ｓｉｎｃ曲線の投影値を決定するように構成され、ターゲット標準ｓｉｎｃ曲線のメインローブ位置に従って、少なくとも１つの反射点の距離を推定するように構成される。ターゲット標準ｓｉｎｃ曲線は、Ｓ個の標準ｓｉｎｃ曲線のうち投影値が所定の閾値以上である標準ｓｉｎｃ曲線である。
理解されるべきこととして、本発明の本実施形態では、プロセッサ３１０は、中央処理装置（Central Processing Unit、略して“ＣＰＵ”）であってもよいし、別の汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）その他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタロジックデバイス、ディスクリートハードウェアコンポーネントなどであってもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいし、プロセッサは任意の通常のプロセッサなどであってもよい。
メモリ３２０は、読出し専用メモリ及びランダムアクセスメモリを含み、プロセッサ３１０に命令及びデータを提供することができる。メモリ３２０の一部は更に、不揮発性ランダムアクセスメモリを含むことができる。例えば、メモリ３２０は更に、デバイスタイプ情報を格納することができる。
データバスに加えて、バスシステム３３０は更に、電源バス、制御バス、ステータス信号バスなどを含むことができる。しかしながら、説明を明確にするために、図面では様々なバスがバスシステム３３０として示されている。
実施プロセスでは、上述の方法のステップは、プロセッサ３１０内のハードウェアの集積論理回路又はソフトウェアの形態の命令を用いて完了されてよい。本発明の実施形態を参照して開示される方法のステップは、ハードウェアプロセッサによって直接実行されてもよく、プロセッサ内のハードウェアとソフトウェアモジュールの組合わせを用いて実行されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ、読出し専用メモリ、プログラマブル読出し専用メモリ、電気的消去可能プログラマブルメモリ、レジスタのような、当該分野において成熟した記憶媒体に配置することができる。記憶媒体はメモリ３２０に配置される。プロセッサ３１０は、メモリ３２０から情報を読み出し、プロセッサ３１０内のハードウェアと組み合わせて上述の方法のステップを実施する。繰り返しを避けるために、ここでは詳細の説明を省略する。
したがって、本発明の本実施形態で提供される測距装置によれば、被測定システムの反射点での反射によって得られた第１のスペクトル信号に従って、スペクトル範囲が第１のスペクトル信号のスペクトル範囲よりも大きい第２のスペクトル信号が決定され、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含む。そして、被測定システムにおける反射点の距離は、第２のスペクトル信号に従って比較的正確に決定することができ、それにより測距精度が改善される。
理解されるべきこととして、本発明の実施形態に係る測距装置３００は、本発明の実施形態における測距方法における走査レンジファインダに対応してもよいし、本発明の実施形態に係る測距装置２００に対応してもよい。測距装置３００の上記及びその他の動作及び／又は機能は、測距装置２００のモジュールの上記その他の動作及び／又は機能は、図１〜図４の方法の対応する手順を実施するために別々に用いられる。簡潔にするために、ここでは更なる説明を省略する。
図７は、本発明の実施形態に係る測距装置４００の概略ブロック図を示す。図７に示されるように、装置４００は、送信器４１０、受信器４２０、数学モデリングモジュール４３０、スペクトラム拡散モジュール４４０、逆離散フーリエ変換モジュール４５０、ターゲット波頭選択モジュール４６０及びディスプレイ４７０を備える。
送信器４１０は、測距信号を被測定システムに送信するように構成される。被測定システムは少なくとも１つの反射点を含む。
受信器４２０は、送信器４１０によって送信された測距信号が少なくとも１つの反射点によって反射された後に得られる第１のスペクトル信号を受信するように構成される。
具体例では、図２（ａ）に示される第１のスペクトル信号X(f)が受信される。
数学モデリングモジュール４３０は、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するように構成される。
具体例では、第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルは、上述のＳ１３１Ａ、Ｓ１３１Ｂ又はＳ１３１Ｃの方法を用いて決定される。具体的なプロセスについては、上述の説明を参照されたい。簡潔にするために、ここでは詳細の説明を省略する。
スペクトラム拡散モジュール４４０は、数学モデリングモジュール４３０によって決定された数学モデルに従って、第２のスペクトル信号を決定するように構成される。第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含み、第２のスペクトル信号のスペクトル幅は第１のスペクトル信号のスペクトル幅よりも大きい。
限定ではなく一例として、図２（ｂ）に示される第２のスペクトル信号X(f)'のスペクトル幅は、第１のスペクトル信号X(f)のスペクトル幅に対して８倍以上に増大する。
逆離散フーリエ変換モジュール４５０は、スペクトラム拡散モジュール４４０によって決定された第２のスペクトル信号に対して逆離散フーリエ変換を実行して、第２のスペクトル信号に対応する時間領域信号を取得するように構成される。
具体的には、逆離散フーリエ変換モジュール４５０は、図２（ｂ）に示される第２のスペクトル信号X(f)'であり、スペクトラム拡散モジュール４４０によって得られた時間領域信号の時間‐振幅曲線チャート（図３の第２の曲線x'(t)に示されるような）を生成する。
ターゲット波頭選択モジュール４６０は、逆離散フーリエ変換モジュール４５０によって決定される、第２のスペクトル信号に対応する時間領域信号から、ターゲット波頭を選択するように構成される。
具体例では、ターゲット波頭は、逆離散フーリエ変換モジュール４５０によって決定される、第２のスペクトル信号X(f)'の時間領域信号の時間‐振幅曲線チャート（図３に示される第２の曲線x'(t)）から選択され、例えば、位置１１０，１２０，１３２の波頭はそれぞれターゲット波頭として選択される。
ディスプレイ４７０は、ターゲット波頭選択モジュール４６０によって決定されたターゲット波頭の位置及び振幅を表示するように構成される。
具体的には、図４に示されるように、ターゲット波頭選択モジュール４６０によって決定されたターゲット波頭（例えば図４に示される３つの波頭）は、ユーザディスプレイインタフェースに表示される。任意に、ターゲット波頭の位置と振幅の両方が表示されてよい。図４に示される３つのターゲット波頭の位置は、それぞれ１１０，１２０，１３２であり、振幅はそれぞれ1.74，2.06，1.15である。
図４は、少なくとも１つの反射点の距離−強度分布図とも呼ぶことができる。理解されるべきこととして、図４の３つの波頭の水平座標位置は、少なくとも１つの反射点（例えば３つの反射点）の距離に対応し、図４の３つの波頭の垂直座標位置は、少なくとも１つの反射点（例えば３つの反射点）の強度に対応する。
ユーザは、被測定システムにおける反射点の状態を、ディスプレイ４７０によって表示される、図４に示される表示結果を用いて簡便に分析することができる。
したがって、本発明の本実施形態で提供される測距装置によれば、被測定システムの反射点での反射によって得られた第１のスペクトル信号に従って、スペクトル範囲が第１のスペクトル信号のスペクトル範囲よりも大きい第２のスペクトル信号が決定され、第２のスペクトル信号は第１のスペクトル信号を含む。そして、被測定システムにおける反射点の距離は、第２のスペクトル信号に従って比較的正確に決定することができ、それにより測距精度が改善され、ユーザエクスペリエンスが改善される。
任意に、本発明の本実施形態で提供される測距装置４００は、走査レンジファインダとも呼ぶことができる。
理解されるべきこととして、本発明の本実施形態に係る測距装置４００は、本発明の実施形態における測距方法における走査レンジファインダに対応してよい。或いは、測距装置４００は、本発明の実施形態に係る測距装置２００に対応してよい。具体的には、送信器４１０は送信モジュール２１０に対応してよく、受信器４２０は受信モジュール２２０に対応してよく、数学モデリングモジュール４３０は第１の決定ユニット２３１に対応してよく、スペクトラム拡散モジュール４４０は第２の決定ユニット２３２に対応してよく、逆離散フーリエ変換モジュール４５０は、取得ユニット２４１と生成ユニット２４２の組合わせに対応してよく、ターゲット波頭選択モジュール４６０は、推定ユニット２４３に対応してよい。測距装置４００は、本発明の実施形態に係る測距装置３００に対応してもよい。測距装置４００のモジュールの上記その他の動作及び／又は機能は、図１〜図４の方法の対応する手順を実施するために別々に用いられる。簡潔にするために、ここでは更なる説明を省略する。
更に理解されるべきこととして、本明細書に関連する第１、第２、第３、第４及び全ての数字は、説明を容易にする目的でのみ区別され、本発明の実施形態の範囲を限定するために使用されるものではない。
本明細書における「及び／又は」という語句は、関連するものを記述するための関連関係のみを記述し、３通りの関係が存在し得ることを表す。例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａのみ存在する場合、ＡとＢの両方が存在する場合、Ｂのみが存在する場合の、３つの場合を表すことができる。加えて、本明細書中の記号「／」は、一般に、関連するものの間の「又は」の関係を示す。
理解されるべきこととして、前述のプロセスの順番は、本発明の様々な実施形態において実行順序を意味するものではない。プロセスの実行順序は、プロセスの機能及び内部ロジックに従って決定されるべきであり、本発明の実施形態の実施プロセスに対する限定として解釈されるべきではない。
当業者であれば、本明細書に開示された実施形態に記載された実施例と組み合わせて、ユニット及びアルゴリズムステップが、電子ハードウェア又はコンピュータソフトウェアと電子ハードウェアの組合わせによって実施されてよいことを認識することができるであろう。機能がハードウェアによって実行されるかソフトウェアによって実行されるかは、技術的解決策の特定の適用及び設計制約条件に依存する。当業者であれば、特定の用途ごとに記載の機能を実施するために異なる方法を使用することができるが、その実施は本発明の範囲を超えると考えるべきではない。
当業者には明らかなように、上記のシステム、装置及びユニットの詳細な動作プロセスについて、説明を簡潔且つ簡単にするために、前述の方法実施形態において対応するプロセスを参照することができ、ここでは詳細の説明を省略する。
本願で提供されるいくつかの実施形態において、開示されたシステム、装置及び方法は、他の方法で実施され得ることを理解されたい。例えば、説明された装置実施形態は一例に過ぎない。例えば、ユニット分割は論理的な機能分割に過ぎず、実際の実施では他の分割であってよい。例えば、複数のユニット又はコンポーネントを組み合わせてよく、或いは別のシステムに統合してよく、或いは一部の機能は無視されてよく、実行されなくてよい。表示又は議論された相互結合又は直接結合又は通信接続は、いくつかのインタフェースを用いて実現されてよい。装置又はユニット間の間接結合又は通信接続は、電子的、機械的その他の形態で実施されてよい。
別個の部分として記載されたユニットは、物理的に分離していてもいなくてもよく、ユニットとして表示された部分は物理ユニットであってもなくてもよく、１つの位置に配置されても複数のネットワークユニット上に分散されてもよい。ユニットの一部又は全部は、実施形態の解決策の目的を達成するために実際の必要に応じて選択されてよい。
加えて、本発明の実施形態における機能ユニットは１つの処理ユニットに統合されてよく、或いは、各ユニットは物理的に単独で存在してよく、或いは、２つ以上のユニットが１つのユニットに統合されてもよい。
機能がソフトウェア機能ユニットの形で実装され、独立した製品として販売又は使用される場合、機能はコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてよい。そのような理解に基づいて、本発明の技術的解決策は本質的に、或いは従来技術に寄与する部分は、或いは技術的解決策の一部は、ソフトウェア製品の形態で実施することができる。ソフトウェア製品は記憶媒体に格納され、コンピュータ装置（パーソナルコンピュータ、サーバ又はネットワーク装置であってよい）に、本発明の実施形態で説明した方法のステップの全部又は一部を実行するよう指示するための、いくつかの命令を含む。上記の記憶媒体は、ＵＳＢフラッシュドライブ、リムーバブルハードディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ、Read−Only Memory）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、Random Access Memory）、磁気ディスク、光ディスクなど、プログラムコードを格納できる任意の媒体を含む。
上述の説明は、本発明の具体的な実施例に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明に開示された技術的範囲内において、当業者が容易に想到できる変形又は置換は、いかなるものも本発明の保護範囲に包含されるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

Claims (4)

  1. 測距方法であって、当該測距方法は：
    被測定システムに測距信号を送信するステップであって、前記被測定システムは少なくとも１つの反射点を含む、ステップと、
    前記測距信号が前記少なくとも１つの反射点によって反射された後に取得された第１のスペクトル信号を受信するステップと、
    前記第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を決定するステップであって、前記第２のスペクトル信号は前記第１のスペクトル信号を含み、前記第２のスペクトル信号のスペクトル幅は前記第１のスペクトル信号のスペクトル幅よりも大きい、ステップと、
    前記第２のスペクトル信号に従って、前記少なくとも１つの反射点の距離を推定するステップと、
    を含み、
    前記第１のスペクトル信号に従って第２のスペクトル信号を決定する前記ステップは、
    前記第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するステップと、
    前記数学モデルに従って前記第２のスペクトル信号を決定するステップと、
    を含み、
    前記第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するステップは、前記第1のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルY(fk)を以下の式
    に従って決定することを含み、
    NはQに等しく、Qは前記第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L3はN未満の整数であり、係数ベクトルC＝(C0，C1，…，CL3-1)は以下の式
    e3(fk)＝X(fk)−Y(fk)
    に従って得られ、
    X(fk)は前記第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e3(fk)はフィッティングエラーであり、e3(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用い、f1は前記第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは前記第１のスペクトル信号の最高周波数である、
    方法。
  2. 測距信号を被測定システムに送信するように構成される送信モジュールであって、前記被測定システムは少なくとも１つの反射点を含む、送信モジュールと、
    前記送信モジュールによって送信された前記測距信号が前記少なくとも１つの反射点によって反射された後に得られる第１のスペクトル信号を受信するように構成される受信モジュールと、
    前記受信モジュールによって受信された前記第１のスペクトル信号に従って、第２のスペクトル信号を決定するように構成される決定モジュールであって、前記第２のスペクトル信号は前記第１のスペクトル信号を含み、前記第２のスペクトル信号のスペクトル幅は前記第１のスペクトル信号のスペクトル幅よりも大きい、決定モジュールと、
    前記決定モジュールによって決定された前記第２のスペクトル信号に従って、前記少なくとも１つの反射点の距離を推定するように構成される推定モジュールと、
    を備える測距装置であって、
    前記決定モジュールは、
    前記第１のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルを決定するように構成される第１の決定ユニットと、
    前記第１の決定ユニットによって決定された前記数学モデルに従って、前記第２のスペクトル信号を決定するように構成される第２の決定ユニットと、
    を有し、
    前記第１の決定ユニットは、具体的には、前記第1のスペクトル信号を表すのに用いられる数学モデルY(fk)を以下の式
    に従って決定するように構成され、
    NはQに等しく、Qは前記第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L3はN未満の整数であり、係数ベクトルC＝(C0，C1，…，CL3-1)は以下の式
    e3(fk)＝X(fk)−Y(fk)
    に従って得られ、
    X(fk)は前記第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e3(fk)はフィッティングエラーであり、e3(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用い、f1は前記第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは前記第１のスペクトル信号の最高周波数である、
    装置。
  3. 前記第２のスペクトル信号は第３のスペクトル信号を含み、前記第３のスペクトル信号の最低周波数は前記第１のスペクトル信号の最高周波数よりも高く、
    前記第２の決定ユニットは、
    前進有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、前記第１のスペクトル信号に対して数学モデリングを実行して、前記第１のスペクトル信号の高周波信号を表すのに用いられる第１の数学モデルを取得するように構成される第１のモデリングサブユニット、
    を有しており、
    前記第１のモデリングサブユニットは、前記第１の数学モデル
    を以下の式
    に従って決定するように構成され、
    X(fk-i)は前記第１のスペクトル信号の周波数fk-iの周波数応答であり、f1は前記第１のスペクトル信号の最低周波数であり、fQは前記第１のスペクトル信号の前記最高周波数であり、Qは前記第１のスペクトル信号の周波数の数であり、L1はQ/2以下の整数であり、係数ベクトルC＝(C1，C2，…，CL1)は以下の式
    に従って得られ、
    X(fk)は前記第１のスペクトル信号の周波数fkの周波数応答であり、e1(fk)はモデリングエラーであり、e1(fk)はｐノルム尺度が最小である基準を用いる、
    請求項2に記載の装置。
  4. 前記第１の決定ユニットは、有限インパルス応答再帰形フィルタを用いて、前記第１のスペクトル信号の周波数応答をフィッティングして、前記数学モデルを決定するように構成される、
    請求項2に記載の装置。
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