JP7326730B2 - distance speed measuring device - Google Patents

distance speed measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP7326730B2
JP7326730B2 JP2018225900A JP2018225900A JP7326730B2 JP 7326730 B2 JP7326730 B2 JP 7326730B2 JP 2018225900 A JP2018225900 A JP 2018225900A JP 2018225900 A JP2018225900 A JP 2018225900A JP 7326730 B2 JP7326730 B2 JP 7326730B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
wave
distance
circuit
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018225900A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020085867A (en
Inventor
岳志 岩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2018225900A priority Critical patent/JP7326730B2/en
Publication of JP2020085867A publication Critical patent/JP2020085867A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7326730B2 publication Critical patent/JP7326730B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、距離速度測定装置に関する。 The present invention relates to a distance speed measuring device .

近年、自動車の自動運転や運転補助システムの研究が進み、センシング手段としての車載レーダが注目されている。車載レーダの中で、FMCWレーダは、対象物との距離と対象物の相対速度を測定できるレーダとして、また、微弱な反射波を検波できるヘテロダイン方式を用いたレーダとして普及しており、電磁波の指向性やアンテナの小型化などの開発が進んでいる。 In recent years, research into automatic driving of automobiles and driving assistance systems has progressed, and in-vehicle radar as a sensing means has attracted attention. Among automotive radars, FMCW radar is widely used as a radar that can measure the distance to an object and the relative speed of the object, and as a heterodyne radar that can detect weak reflected waves. Developments such as directivity and miniaturization of antennas are progressing.

このような中で、たとえば特許文献1に記載のレーダ装置のように、電磁波をレーザ光に置き換えて、指向性の向上や小型化、小電力化を目指したFMCW Lidarの研究も進められている。 Under these circumstances, for example, like the radar device described in Patent Document 1, FMCW lidar research is also underway, aiming to improve directivity, reduce size, and reduce power consumption by replacing electromagnetic waves with laser light. .

FMCW Lidarは、周波数変調連続波である送出波と反射波との周波数差から対象物との距離を求める。また、FMCW Lidarは、ドップラ効果による周波数シフトによって生じる、掃引の傾きが正の場合における送出波と反射波との周波数差と、掃引の傾きが負の場合における送出波と反射波との周波数差との違いから対象物の相対速度を求める。 FMCW Lidar obtains the distance to an object from the frequency difference between the outgoing wave and the reflected wave, which are frequency-modulated continuous waves. The FMCW lidar also measures the frequency difference between the transmitted wave and the reflected wave when the slope of the sweep is positive, and the frequency difference between the transmitted wave and the reflected wave when the slope of the sweep is negative, which is caused by the frequency shift caused by the Doppler effect. The relative velocity of the object is obtained from the difference between .

ところで、対象物の相対速度が小さいほど、ドップラ効果による周波数シフトは小さくなる。一般に、波形の測定には、最低でも1周期分以上は必要と考えられるため、周波数シフトが小さいほど、測定時間が長くなってしまう。
周波数シフトを大きくする方法として、送出波の高周波化が考えられる。しかし、たとえば、車載用FMCWレーダにおいては、24GHzまたは77GHzのミリ波が規格として定められている。また、FMCW Lidarにおいては、LDの動作速度が、現状2GHz程度となっている。したがって、送出波の高周波化には限界がある。
By the way, the frequency shift due to the Doppler effect decreases as the relative velocity of the object decreases. In general, it is considered that at least one cycle is required for waveform measurement, so the smaller the frequency shift, the longer the measurement time.
As a method of increasing the frequency shift, increasing the frequency of the transmitted wave is conceivable. However, for automotive FMCW radar, for example, millimeter waves of 24 GHz or 77 GHz are defined as standards. In addition, in FMCW Lidar, the operation speed of LD is currently about 2GHz. Therefore, there is a limit to increasing the frequency of the transmitted wave.

本発明の目的は、短時間で測定を行うことが可能な距離速度測定装置および距離速度測定方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a distance/speed measuring device and a distance/speed measuring method capable of performing measurement in a short time.

上述した課題を解決するために、本発明の距離速度測定装置は、正の周波数掃引と第1の周波数の一定周波数との繰り返し波を生成する繰り返し波発生回路と、前記繰り返し波より高い第2の周波数の一定周波数連続波を生成する一定周波数連続波発生回路と、前記繰り返し波を送出する送出回路と、対象物からの前記繰り返し波の反射波を受信する受信回路と、周波数掃引期間の前記反射波と前記繰り返し波とから前記対象物との距離を算出するための第1のビート信号を生成する第1の処理回路と、一定周波数期間の前記反射波と前記一定周波数連続波とから前記対象物の相対速度を算出するための第2のビート信号を生成する第2の処理回路と、を具備する。
In order to solve the above-described problems, the distance /velocity measuring apparatus of the present invention includes a repetitive wave generating circuit for generating a repetitive wave having a positive frequency sweep and a constant frequency of a first frequency; a constant frequency continuous wave generating circuit for generating a constant frequency continuous wave of a frequency of , a transmitting circuit for transmitting the repetitive wave, a receiving circuit for receiving a reflected wave of the repetitive wave from an object, and the frequency sweep period of the a first processing circuit for generating a first beat signal for calculating a distance to the object from the reflected wave and the repeated wave; a second processing circuit for generating a second beat signal for calculating the relative velocity of the object.

本発明によれば、短時間で測定を行うことが可能となる。 According to the present invention, it becomes possible to perform measurement in a short time.

第1実施形態の距離速度測定装置の構成の一例を示すブロック図。1 is a block diagram showing an example of the configuration of a distance/speed measuring device according to a first embodiment; FIG. 一般的なFMCW Lidarの構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of general FMCW Lidar. 一般的なFMCW Lidarにおける参照波および反射波とそれらの周波数差との関係を示す第1の図(対象物が停止している場合)。A first diagram showing the relationship between the reference wave and the reflected wave and their frequency difference in a typical FMCW lidar (when the object is stationary). 一般的なFMCW Lidarにおける参照波および反射波とそれらの周波数差との関係を示す第2の図(対象物が動いている場合)。A second diagram showing the relationship between the reference wave and the reflected wave and their frequency difference in a typical FMCW lidar (when the object is moving). 第1実施形態の距離速度測定装置の動作を説明するための第1のタイミング図(相対速度0km/hの場合)。A first timing chart for explaining the operation of the distance/velocity measuring device of the first embodiment (when the relative velocity is 0 km/h). 第1実施形態の距離速度測定装置の動作を説明するための第2のタイミング図(相対速度0km/hではない場合)。A second timing chart for explaining the operation of the distance/velocity measuring device of the first embodiment (when the relative velocity is not 0 km/h). 第1実施形態の距離速度測定装置の動作手順を示すフローチャート。4 is a flowchart showing the operation procedure of the distance/speed measuring device of the first embodiment; 第2実施形態の距離速度測定装置の構成の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of a structure of the distance-speed measuring apparatus of 2nd Embodiment. 第3実施形態の距離速度測定装置の構成の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of a structure of the distance-speed measuring apparatus of 3rd Embodiment. 第3実施形態の距離速度測定装置の動作を説明するためのタイミング図。FIG. 11 is a timing chart for explaining the operation of the distance/speed measuring device of the third embodiment; 第4実施形態の距離速度測定装置の構成の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of a structure of the distance-speed measuring apparatus of 4th Embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る距離速度測定装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態においては、本発明の距離速度測定装置が、レーザ光を用いるFMCW Lidarとして実現されていることを想定する。なお、FMCW Lidarに限らず、本発明の距離速度測定装置は、周波数連続変調波を用いる様々な種類のレーダとして実現することが可能である。また、以下、対象物との距離とは、距離速度測定装置と対象物との間の距離を意味し、対象物の相対速度とは、距離速度測定装置から対象物を観たときの速度である距離速度測定装置に対する対象物の相対速度を意味するものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a distance/speed measuring device according to this embodiment. In this embodiment, it is assumed that the distance/velocity measuring device of the present invention is implemented as an FMCW lidar using laser light. In addition to the FMCW lidar, the distance/velocity measuring device of the present invention can be implemented as various types of radar using continuous frequency modulated waves. Further, hereinafter, the distance to the object means the distance between the distance/speed measuring device and the object, and the relative speed of the object means the speed when the object is viewed from the distance/speed measuring device. It shall mean the relative velocity of an object with respect to some range velocity measuring device.

この距離速度測定装置は、基準発振器(Xtal:水晶発振器)101と、周波数掃引機能(ランプ機能)付き位相同期回路(PLL1_RAMP)102と、電圧制御発振器(VCO1)104とで構成される第1の周波数変調連続波発生回路を有する。また、この距離速度測定装置は、基準発振器101と、周波数掃引機能付き位相同期回路(PLL2_RAMP)103と、電圧制御発振器(VCO2)105とで構成される第2の周波数変調連続波発生回路を有する。 This distance/speed measuring device comprises a reference oscillator (Xtal: crystal oscillator) 101, a phase locked loop circuit (PLL1_RAMP) 102 with a frequency sweep function (ramp function), and a voltage controlled oscillator (VCO1) 104. It has a frequency modulated continuous wave generator circuit. This distance/velocity measuring device also has a second frequency-modulated continuous wave generator circuit composed of a reference oscillator 101, a phase locked loop circuit with frequency sweep function (PLL2_RAMP) 103, and a voltage controlled oscillator (VCO2) 105. .

第1の周波数変調連続波発生回路の出力は、コンデンサ106を介して定電流バイアス回路(Bias)107からの直流バイアス電流と共にレーザダイオード(LD)108に印加して送出波a1を出力する。一方、第2の周波数変調連続波発生回路の出力は、参照波a2として乗算回路(MIX)111に加えられる。 The output of the first frequency modulated continuous wave generating circuit is applied to a laser diode (LD) 108 through a capacitor 106 together with a DC bias current from a constant current bias circuit (Bias) 107 to output a transmission wave a1. On the other hand, the output of the second frequency modulated continuous wave generating circuit is applied to the multiplier circuit (MIX) 111 as the reference wave a2.

ここで、まず、比較例として、図2から図5を参照して、一般的なFMCW Lidarの構成と、当該一般的なFMCW Lidarが距離および相対速度を測定する手法とについて説明する。
図2は、一般的なFMCW Lidarの構成の一例を示す図である。
Here, first, as a comparative example, with reference to FIGS. 2 to 5, the configuration of a general FMCW Lidar and the method by which the general FMCW Lidar measures distance and relative velocity will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a general FMCW lidar.

FMCW Lidarの送出光は、線形の周波数変調連続波であり、基準発振器(Xtal:水晶発振器)901と、周波数掃引機能付き位相同期回路(PLL_RAMP)902と、電圧制御発振器(VCO)903とによって生成される。そして、生成された線形の周波数変調連続波は、送出波b1としてレーザダイオード(LD)906に加えられ、光信号に変換されて外部へ送出されるものと、参照波b2として乗算回路909に加えられるものとに分かれる。 The FMCW Lidar output light is a linear frequency-modulated continuous wave, generated by a reference oscillator (Xtal: crystal oscillator) 901, a phase locked loop circuit with frequency sweep function (PLL_RAMP) 902, and a voltage controlled oscillator (VCO) 903. be done. The generated linear frequency-modulated continuous wave is applied to a laser diode (LD) 906 as an output wave b1, converted into an optical signal and output to the outside, and applied to a multiplier circuit 909 as a reference wave b2. It is divided into those that can be

外部へ送出された光信号のうち、対象物に当たり反射した光信号は、反射波b3としてアバランシェフォトダイオード(APD)912で受光され、電気信号に変換されて乗算回路(MIX)909で参照波b2と乗算される。この時、反射波b3には、対象物との距離による時間遅れが生じている。また、対象物が動いている場合においては、ドップラ効果による周波数シフトも生じている。そのため、乗算回路909から得られるビート信号(反射波と参照波との乗算信号)には、参照波b2と反射波b3との周波数差が含まれている。そこで、周波数解析を行って周波数差を求めることで、対象物との距離と対象物の相対速度を求めることができる。 Of the optical signals transmitted to the outside, the optical signal that hits and is reflected by the object is received by an avalanche photodiode (APD) 912 as a reflected wave b3, converted into an electrical signal, and converted to a reference wave b2 by a multiplier circuit (MIX) 909. is multiplied with At this time, the reflected wave b3 has a time delay due to the distance from the object. Also, when the object is moving, a frequency shift occurs due to the Doppler effect. Therefore, the beat signal (multiplied signal of the reflected wave and the reference wave) obtained from the multiplier circuit 909 contains the frequency difference between the reference wave b2 and the reflected wave b3. Therefore, by performing frequency analysis and obtaining the frequency difference, the distance to the object and the relative speed of the object can be obtained.

図3およびと図4は、一般的なFMCW Lidarにおける参照波b2および反射波b3とそれらの周波数差との関係を示す図である。
図3は、対象物が停止している場合であり、図3(A)に示すように、参照波b2に対して反射波b3の周波数は、対象物との間の往復に要する時間遅れている。周波数掃引の傾きが一定なので、図3(B)に示すように、周波数差c1(参照波-反射波)は、一定周波数となり、この周波数差から対象物との距離を求めることができる。
3 and 4 are diagrams showing the relationship between the reference wave b2 and the reflected wave b3 and their frequency difference in a general FMCW lidar.
FIG. 3 shows the case where the object is stationary. As shown in FIG. 3A, the frequency of the reflected wave b3 is delayed with respect to the reference wave b2 by the time required for the round trip to the object. there is Since the slope of the frequency sweep is constant, the frequency difference c1 (reference wave-reflected wave) has a constant frequency, as shown in FIG. 3B, and the distance to the object can be obtained from this frequency difference.

一方、図4は、対象物が動いている場合であり、図4(A)において符号c2で示すように、距離による遅れに加えて、ドップラ効果によって周波数がシフトしている。このため、図4(B)に示すように、周波数差c1は、掃引の傾きが正の場合と負の場合とで異なり、この正負傾き時の周波数差の違いから相対速度を求めることができる。 On the other hand, FIG. 4 shows the case where the object is moving, and as indicated by symbol c2 in FIG. 4A, the frequency is shifted by the Doppler effect in addition to the delay due to the distance. Therefore, as shown in FIG. 4B, the frequency difference c1 differs depending on whether the slope of the sweep is positive or negative. .

ところで、以上のような相対速度測定のためのドップラ効果による周波数シフトは、以下の(式1)で求めることができる。
ドップラ効果による周波数シフト=2×相対速度÷波長 …(式1)
また、(式1)中の波長は、以下の(式2)で求まる。
By the way, the frequency shift due to the Doppler effect for relative velocity measurement as described above can be obtained by the following (Equation 1).
Frequency shift due to Doppler effect = 2 x relative velocity / wavelength … (Formula 1)
Also, the wavelength in (Equation 1) is obtained by the following (Equation 2).

波長=光の速さ÷参照波の周波数 …(式2)
ここで、この(式1)、(式2)にて、相対速度を1km/h(0.28m/s)、参照波の周波数を2GHzとして、ドップラ効果による周波数シフトを計算する。
波長=(3×108)÷(2×109)=0.15m
ドップラ効果による周波数シフト=2×0.28÷0.15≒3.73Hz
このように、相対速度が1km/h(0.28m/s)と遅い場合、ドップラ効果による周波数シフトとして得られる周波数は低いものとなる。そして、相対速度が遅ければ遅いほど、周波数シフトは小さくなってしまう。
Wavelength = Speed of light ÷ Frequency of reference wave (Formula 2)
Here, in (Formula 1) and (Formula 2), the frequency shift due to the Doppler effect is calculated assuming that the relative velocity is 1 km/h (0.28 m/s) and the frequency of the reference wave is 2 GHz.
Wavelength = (3 x 10 8 ) ÷ (2 x 10 9 ) = 0.15m
Frequency shift due to Doppler effect = 2 x 0.28 ÷ 0.15 ≒ 3.73 Hz
Thus, when the relative velocity is as slow as 1 km/h (0.28 m/s), the frequency obtained as a frequency shift due to the Doppler effect is low. And the slower the relative velocity, the smaller the frequency shift.

一般に、波形の測定には、信号のオフセット誤差や波形歪など考慮すると、最低でも1周期分以上は必要と考えられるため、ドップラ効果による周波数シフトが3.73Hzであれば、270ms(1/3.73Hz)の測定時間が必要となる。
測定時間を短縮するためには、ドップラ効果による周波数シフトを大きくする必要があるが、ドップラ効果による周波数シフトの大きさは、(式1)、(式2)によると、参照波の周波数に依存する。本実施形態で想定するFMCW Lidarにおいては、LDの動作速度が、現状2GHz程度となっており、参照波の高周波化には限界がある。
In general, waveform measurement requires at least one cycle, considering the offset error and waveform distortion of the signal. ) is required for measurement.
In order to shorten the measurement time, it is necessary to increase the frequency shift due to the Doppler effect. do. In the FMCW lidar assumed in this embodiment, the operating speed of the LD is currently about 2 GHz, and there is a limit to increasing the frequency of the reference wave.

そこで、本実施形態の距離速度測定装置は、このように相対速度が遅い場合など、対象物の相対速度に左右されることなく、短時間で相対速度を測定することができる仕組みを備えたものであり、以下、この点について詳述する。
図1に戻り、本実施形態の距離速度測定装置の説明を続ける。
Therefore, the distance/velocity measuring apparatus of this embodiment has a mechanism capable of measuring the relative velocity in a short period of time without being affected by the relative velocity of the object, such as when the relative velocity is slow. This point will be described in detail below.
Returning to FIG. 1, the description of the distance/speed measuring device of the present embodiment will be continued.

周波数掃引機能付き位相同期回路102および周波数掃引機能付き位相同期回路103は、周波数掃引タイミングや傾き周波数範囲などを、データを書き込むことで容易に制御することができる。また、これらが基準発振器101を共有することで、タイミング誤差や温度特性、経年誤差などが小さくなるようにしている。発光部としてはレーザダイオード(LD)108を用いている。受光部は、アバランシェフォトダイオード(APD)114を用いて、このアバランシェフォトダイオード114と抵抗器113および抵抗器115とで構成している。コンデンサ112を介して転送される受信信号(反射波a3)の処理回路は、参照波a2および反射波a3が与えられる乗算回路111、ローパスフィルタ(LPF)110および可変ゲインアンプ(VGA)109で構成している。受信信号の処理回路からの出力はアナログ-デジタル変換回路(ADC)を含む信号処理部116へ入力され、信号処理部116において距離や相対速度の算出等の処理が行われる。 The phase synchronization circuit 102 with a frequency sweep function and the phase synchronization circuit 103 with a frequency sweep function can easily control the frequency sweep timing, slope frequency range, etc. by writing data. Further, by sharing the reference oscillator 101 between them, timing errors, temperature characteristics, aging errors, etc. are reduced. A laser diode (LD) 108 is used as a light emitting unit. The light receiving section uses an avalanche photodiode (APD) 114 and is composed of this avalanche photodiode 114 , a resistor 113 and a resistor 115 . A processing circuit for the received signal (reflected wave a3) transferred via the capacitor 112 is composed of a multiplier circuit 111 supplied with the reference wave a2 and the reflected wave a3, a low-pass filter (LPF) 110 and a variable gain amplifier (VGA) 109. are doing. The output from the received signal processing circuit is input to a signal processing unit 116 including an analog-digital conversion circuit (ADC), and processed in the signal processing unit 116 such as calculation of distance and relative velocity.

レーザダイオード108としては、端面発光型レーザや垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)等を用いることができる。特にVCSELは、小型・高集積化が容易であり、端面発光型レーザよりも高周波駆動に適するという点で有利である。 As the laser diode 108, an edge emitting laser, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), or the like can be used. In particular, VCSELs are advantageous in that they can be easily miniaturized and highly integrated, and are more suitable for high-frequency driving than edge-emitting lasers.

図5および図6は、本実施形態の距離速度測定装置の動作を説明するためのタイミング図である。
図5は、送出波の周波数と反射波の周波数のピークが同じである、ドップラ効果による周波数シフトが無い相対速度0km/hの場合である。
図5(A)中、符号a1が、第1の周波数変調連続波発生回路の出力による送出波を示し、符号a2が、第2の周波数変調連続波発生回路の出力による参照波を示す。本実施形態の距離速度測定装置の構成において、送出波a1の周波数に対し、乗算回路111の参照波a2の周波数は、一定周波数(fb0)高い周波数を設定している。また、符号a3が示す反射波は、対象物との距離に応じて、送出波a1から時間遅延する。図5(B)は、参照波a2と反射波a3との差周波数であるビート信号d1(f)を表している。送出波a1の周波数が増加する上り変調期間におけるビート信号d1の周波数(fb1)と、送出波a1の周波数が減少する下り変調期間におけるビート信号d1の周波数(fb2)との間には、送出波a1と参照波a2の差周波数fb0を含む、以下の(式3)、(式4)の関係がある。
5 and 6 are timing charts for explaining the operation of the distance/speed measuring device of this embodiment.
FIG. 5 shows the case where the transmitted wave frequency and the reflected wave frequency peak are the same, and the relative velocity is 0 km/h with no frequency shift due to the Doppler effect.
In FIG. 5A, symbol a1 denotes a transmission wave output from the first frequency-modulated continuous wave generating circuit, and symbol a2 denotes a reference wave output from the second frequency-modulated continuous wave generating circuit. In the configuration of the distance/velocity measuring apparatus of this embodiment, the frequency of the reference wave a2 of the multiplier circuit 111 is set to a frequency higher by a certain frequency (f b0 ) than the frequency of the outgoing wave a1. Also, the reflected wave indicated by symbol a3 is time-delayed from the outgoing wave a1 according to the distance from the object. FIG. 5B shows the beat signal d1(f b ) which is the difference frequency between the reference wave a2 and the reflected wave a3. Between the frequency (f b1 ) of the beat signal d1 during the upward modulation period during which the frequency of the outgoing wave a1 increases and the frequency (f b2 ) of the beat signal d1 during the downward modulation period during which the frequency of the outgoing wave a1 decreases, There are the following (Equation 3) and (Equation 4) relationships including the difference frequency fb0 between the outgoing wave a1 and the reference wave a2.

b1=fb0+f …(式3)
b2=fb0-f …(式4)
ここで、fは、反射波の遅延時間τに基づく周波数である。
図5(B)中、fb1とfb2の中間値(破線)が、送出波a1と参照波a2の差周波数fb0を示している。
fb1 = fb0 + fr (Formula 3)
f b2 = f b0 - f r (Formula 4)
Here, f r is the frequency based on the delay time τ of the reflected wave.
In FIG. 5B, the intermediate value (broken line) between fb1 and fb2 indicates the difference frequency fb0 between the outgoing wave a1 and the reference wave a2.

一方、図6は、相対速度0km/hではない場合である。この場合、図6(A)に示すように、相対速度による周波数変化を含んでおり、反射波a3には、距離に応じて生じる時間遅延に加えて、符号d2で示すように、ドップラ効果による周波数の正負方向のシフトが起こっている。そして、図6(B)に示す、上り変調期間のビート周波数fb1と、下り変調期間のビート周波数fb2との間には、以下の(式5)、(式6)の関係がある。 On the other hand, FIG. 6 shows the case where the relative speed is not 0 km/h. In this case, as shown in FIG. 6A, the frequency change due to the relative velocity is included, and in addition to the time delay that occurs according to the distance, the reflected wave a3 has a Doppler effect as indicated by symbol d2. A positive and negative frequency shift occurs. Then, the following (Equation 5) and (Equation 6) are established between the beat frequency fb1 in the up-modulation period and the beat frequency fb2 in the down-modulation period shown in FIG. 6(B).

b1=fb0+f-f …(式5)
b2=fb0-f-f …(式6)
ここで、fはドップラシフト周波数である。
この例では、ドップラ効果により、正方向へ周波数シフトが起こり、送出波a1の周波数のピークよりも反射波a3の周波数のピークが高い値となっている。図5の相対速度0の場合に比べて、ドップラ効果による正のシフト分、ビート周波数は低くなる。
fb1 = fb0 + fr - fd (equation 5)
f b2 =f b0 -f r -f d (Formula 6)
where fd is the Doppler shift frequency.
In this example, due to the Doppler effect, a frequency shift occurs in the positive direction, and the peak of the frequency of the reflected wave a3 is higher than the peak of the frequency of the transmitted wave a1. Compared to the relative velocity of 0 in FIG. 5, the beat frequency is lower by the positive shift due to the Doppler effect.

次に、本実施形態の距離速度測定装置における、測定対象物との距離Rと相対速度vの算出方法を説明する。
光速をcとすると、反射波a3の遅延時間τは、τ=2R/cで表される。さらに、送出波a1の繰り返し周波数をf、送出波a1の周波数変位幅をΔfとすると、周波数fは、
=τ・Δf・2f
=4R・Δf・f/c
で表される。
Next, a method of calculating the distance R and the relative velocity v from the object to be measured in the distance/velocity measuring device of this embodiment will be described.
Assuming that the speed of light is c, the delay time τ of the reflected wave a3 is expressed by τ=2R/c. Further, if the repetition frequency of the transmitted wave a1 is f m and the frequency displacement width of the transmitted wave a1 is Δf, then the frequency f r is
f r =τ·Δf·2f m
f r = 4R·Δf·f m /c
is represented by

従って、(式5)、(式6)から、f=(fb1-fb2)/2であるので、ビート信号d1から距離Rを決定することができる。
また、送出波a1の中心周波数をf0とすると、ドップラシフト周波数は、以下の(式7)、(式8)で表される。
=2v・f/c …(式7)
v=c・f/2f …(式8)
(式5)、(式6)から、f=fb0-(fb1+fb2)/2であるので、ビート信号d1から相対速度vを決定することができる。
Therefore, since f r =(f b1 −f b2 )/2 from (Equation 5) and (Equation 6), the distance R can be determined from the beat signal d1.
Further, if the center frequency of the transmitted wave a1 is f 0 , the Doppler shift frequency is expressed by the following (Equation 7) and (Equation 8).
f d =2v·f 0 /c (Formula 7)
v=c·f d /2f 0 (Formula 8)
Since f d =f b0 -(f b1 +f b2 )/2 from (Equation 5) and (Equation 6), the relative velocity v can be determined from the beat signal d1.

以上からわかるように、本実施形態の距離速度測定装置においては、相対速度が0または0に近い場合でも、fb0を適切に設定することで、fを実用的な時間で測定可能な周波数にすることができる。このため、測定時間が測定対象物との相対距離に左右されることなく、短い時間で相対速度の測定を行うことができる。 As can be seen from the above, in the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, even when the relative velocity is 0 or close to 0, by appropriately setting f b0 , the frequency f d can be measured in a practical time. can be Therefore, the relative velocity can be measured in a short time without the measurement time being affected by the relative distance to the object to be measured.

なお、本実施形態では、ビート周波数(f)が負の値にならないようにfb0を設定することが好ましい。つまり、0Hzでの折り返しが発生しないようにfb0を設定することが好ましい。ビート周波数は、対象物との距離や対象物の相対速度に依存するため、測定対象とするレンジによってfb0を変化させればよい。 In this embodiment, it is preferable to set f b0 so that the beat frequency (f b ) does not become a negative value. In other words, it is preferable to set fb0 so that aliasing does not occur at 0 Hz. Since the beat frequency depends on the distance to the object and the relative speed of the object, fb0 may be changed according to the range to be measured.

また、参照波a2の周波数は、送出波a1の周波数に対して負の方向にシフトさせてもよく、この時は「送出波a1-参照波a2」として周波数差を得ればよい。
図7は、本実施形態の距離速度測定装置の動作手順を示すフローチャートである。
本実施形態の距離速度測定装置においては、第1の周波数変調連続波(送出波)を生成するとともに(ステップS1)、この第1の周波数変調連続波に対して一定の周波数差を有する第2の周波数変調連続波(参照波)を生成する(ステップS2)。
Further, the frequency of the reference wave a2 may be shifted in the negative direction with respect to the frequency of the outgoing wave a1.
FIG. 7 is a flow chart showing the operation procedure of the distance/speed measuring device of this embodiment.
In the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, a first frequency-modulated continuous wave (outgoing wave) is generated (step S1), and a second frequency-modulated continuous wave having a certain frequency difference with respect to the first frequency-modulated continuous wave is generated. is generated (step S2).

距離速度測定装置は、第1の周波数変調連続波を送出し(ステップS3)、対象物からの第1の周波数変調連続波の反射波を受信する(ステップS4)。そして、距離速度測定装置は、反射波と第2の周波数変調連続波を乗算してビート信号を生成する(ステップS5)。 The distance/velocity measuring device transmits a first frequency-modulated continuous wave (step S3) and receives a reflected wave of the first frequency-modulated continuous wave from the object (step S4). Then, the distance/velocity measuring device multiplies the reflected wave by the second frequency-modulated continuous wave to generate a beat signal (step S5).

以下、距離速度測定装置は、ステップS1~ステップS4の手順によって得たビート信号を周波数解析して反射波と第2の周波数変調連続波との周波数差を算出し(ステップS6)、反射波と第2の周波数変調連続波との周波数差から対象物との距離・相対速度を算出する(ステップS7)。 Thereafter, the distance/velocity measuring device frequency-analyzes the beat signal obtained by the procedure of steps S1 to S4 to calculate the frequency difference between the reflected wave and the second frequency-modulated continuous wave (step S6). The distance and relative velocity to the object are calculated from the frequency difference from the second frequency-modulated continuous wave (step S7).

以上のように、本実施形態の距離速度測定装置においては、送出波と参照波との間に一定の周波数差を与えることで、ビート信号として得られる周波数範囲を設定することができる。これにより、本実施形態の距離速度測定装置は、対象物の相対速度に左右されることなく、短時間で相対速度を測定することができる。 As described above, in the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, the frequency range obtained as the beat signal can be set by giving a certain frequency difference between the transmission wave and the reference wave. As a result, the distance/speed measuring device of this embodiment can measure the relative speed in a short period of time without being affected by the relative speed of the object.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図8は、本実施形態に係る距離速度測定装置の構成の一例を示すブロック図である。第1実施形態と同様、本実施形態においても、本発明の距離速度測定装置が、レーザ光を用いるFMCW Lidarとして実現されていることを想定する。また、前述したように、FMCW Lidarに限らず、本発明の距離速度測定装置は、周波数連続変調波を用いる様々な種類のレーダとして実現することが可能である。ここでは、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用い、それらについての重複する説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the invention will be described.
FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of the distance/speed measuring device according to this embodiment. As in the first embodiment, also in this embodiment, it is assumed that the distance/speed measuring device of the present invention is implemented as an FMCW lidar using laser light. Further, as described above, the distance/velocity measuring device of the present invention can be realized as various kinds of radars using continuous frequency modulation waves, not limited to FMCW lidar. Here, the same reference numerals are used for the same components as in the first embodiment, and overlapping descriptions thereof are omitted.

本実施形態の距離速度測定装置においては、図1に示した第1実施形態の距離速度測定装置の構成に対して、乗算回路(MIX)203、ローパスフィルタ(LPF)202および可変ゲインアンプ(VGA)201で構成される受信信号の処理回路を追加する(破線で囲まれた部分)。乗算回路203には、第1の周波数変調連続波発生回路の出力が参照波a2-2として加えられる。 In the distance/speed measuring device of the present embodiment, a multiplication circuit (MIX) 203, a low-pass filter (LPF) 202 and a variable gain amplifier (VGA) are added to the configuration of the distance/speed measuring device of the first embodiment shown in FIG. ) 201 for processing the received signal is added (the portion surrounded by the dashed line). The output of the first frequency-modulated continuous wave generating circuit is applied to the multiplier circuit 203 as the reference wave a2-2.

つまり、乗算回路203によって得られるビート信号は、図2から図5を参照して説明した一般的なFMCW Lidarで得られるビート信号と同じである。すなわち、本実施形態の距離速度測定装置においては、第1実施形態で説明した測定方法で得られるビート信号と、従来通りの測定方法で得られるビート信号との2種類のビート信号を得られるようにしている。具体的には、本実施形態の距離速度測定装置は、測定状態に応じて、2種類のビート信号のうちの一方を選択できるようにしている。 In other words, the beat signal obtained by the multiplier circuit 203 is the same as the beat signal obtained by the general FMCW lidar described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. That is, in the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, two types of beat signals, one obtained by the measuring method described in the first embodiment and the other beat signal obtained by the conventional measuring method, can be obtained. I have to. Specifically, the distance/speed measuring device of the present embodiment allows one of two types of beat signals to be selected according to the measurement state.

第1実施形態で説明した測定方法においては、周波数掃引機能付き位相同期回路102と周波数掃引機能付き位相同期回路103との差周波数の誤差が測定結果に含まれる可能性がある。そこで、本実施形態の距離速度測定装置における信号処理部116は、たとえば、測定時間に問題がない場合(相対速度が十分に速い等)においては、従来通りの測定方法を選択(乗算回路203の出力を使用)し、一方、相対速度が小さい場合においては、第1実施形態で説明した測定方法を選択(乗算回路111の出力を使用)することなどを可能とする。 In the measurement method described in the first embodiment, the measurement result may include an error in the difference frequency between the phase synchronization circuit 102 with frequency sweep function and the phase synchronization circuit 103 with frequency sweep function. Therefore, the signal processing unit 116 in the distance/speed measuring device of the present embodiment selects the conventional measurement method (the On the other hand, when the relative speed is small, it is possible to select the measurement method described in the first embodiment (use the output of the multiplication circuit 111).

また、本実施形態の距離速度測定装置における信号処理部116は、距離計測においては、従来通りの測定方法を選択(乗算回路203の出力を使用)し、一方、相対速度計測においては、第1実施形態で説明した測定方法を選択(乗算回路111の出力を使用)することなども可能となる。 Further, the signal processing unit 116 in the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment selects the conventional measurement method (using the output of the multiplication circuit 203) in distance measurement, while in relative velocity measurement, the first It is also possible to select the measurement method described in the embodiment (using the output of the multiplication circuit 111).

このように、本実施形態の距離速度測定装置においては、参照波の周波数が異なる2つのビート信号が得られ、さらに、たとえば相対速度計測用途と距離計測用途とで使い分けるなど、最適なビート信号を適応的に選択することができるようになる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
As described above, in the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, two beat signals having different reference wave frequencies can be obtained. You will be able to choose adaptively.
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the invention will be described.

図9は、本実施形態に係る距離速度測定装置の構成の一例を示すブロック図である。第1実施形態および第2実施形態と同様、本実施形態においても、本発明の距離速度測定装置が、レーザ光を用いるFMCW Lidarとして実現されていることを想定する。また、前述したように、FMCW Lidarに限らず、本発明の距離速度測定装置は、周波数連続変調波を用いる様々な種類のレーダとして実現することが可能である。ここでは、第1実施形態および第2実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用い、それらについての重複する説明を省略する。 FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the distance/speed measuring device according to this embodiment. As in the first and second embodiments, also in this embodiment, it is assumed that the distance/speed measuring device of the present invention is realized as an FMCW lidar using laser light. Further, as described above, the distance/velocity measuring device of the present invention can be realized as various kinds of radars using continuous frequency modulation waves, not limited to FMCW lidar. Here, the same reference numerals are used for the same components as in the first embodiment and the second embodiment, and overlapping descriptions thereof are omitted.

本実施形態の距離速度測定装置においては、図8に示した第2実施形態の距離速度測定装置の構成に対して、周波数掃引機能付き位相同期回路103に代えて周波数掃引機能を持たない位相同期回路(PLL2)301を配置する変更を施している。なお、前述したように、周波数掃引機能付き位相同期回路103は、周波数掃引タイミングや傾き周波数範囲などを、データを書き込むことで容易に制御することができるので、第2実施形態の距離速度測定装置における第2の周波数変調連続波発生回路を、一定周波数連続波発生回路として使用するようにしてもよい。 In the distance/velocity measurement apparatus of the present embodiment, in place of the phase synchronization circuit 103 with frequency sweep function in the configuration of the distance/velocity measurement apparatus of the second embodiment shown in FIG. A change is made to place the circuit (PLL2) 301 . As described above, the phase synchronization circuit 103 with a frequency sweep function can easily control the frequency sweep timing, slope frequency range, etc. by writing data. may be used as the constant frequency continuous wave generator.

距離測定の場合は、送出波a1が対象物に当たり反射波a3として受光するまでの時間の遅延を測定するので、周波数掃引とする必要がある。一方、相対速度測定の場合は、ドップラ効果による周波数シフトの測定になるので、周波数掃引とする必要はない。そこで、本実施形態の距離速度測定装置においては、従来通りの測定方法で得られるビート信号に加えて取得するビート信号を得るための参照波a2-3を、制御が単純で周波数安定性が望める一定周波数連続波とする。 In the case of distance measurement, since the time delay until the transmitted wave a1 hits the object and is received as the reflected wave a3 is measured, it is necessary to sweep the frequency. On the other hand, in the case of relative velocity measurement, since frequency shift is measured by the Doppler effect, there is no need to use frequency sweep. Therefore, in the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, the reference wave a2-3 for obtaining the acquired beat signal in addition to the beat signal obtained by the conventional measurement method can be controlled simply and frequency stability can be expected. A constant frequency continuous wave is assumed.

図10は、このような構成を有する本実施形態の距離速度測定装置の動作を説明するためのタイミング図である。
本実施形態の距離速度測定装置においては、図10(A)に示すように、乗算回路111の参照波a2-3を、乗算回路203の参照波a2-2より高い一定の周波数に設定する。また、乗算回路203の参照波a2-2を、正の周波数掃引と一定周波数との繰り返しとする。
FIG. 10 is a timing chart for explaining the operation of the distance/speed measuring device of this embodiment having such a configuration.
In the distance/speed measuring apparatus of this embodiment, the reference wave a2-3 of the multiplier circuit 111 is set to a constant frequency higher than that of the reference wave a2-2 of the multiplier circuit 203, as shown in FIG. 10(A). Also, the reference wave a2-2 of the multiplier circuit 203 is a repetition of positive frequency sweep and constant frequency.

そして、本実施形態の距離速度測定装置の場合、図10(B1)において符号d1-2で示す乗算回路203の参照波(a2-2)-反射波(a3)では、周波数掃引期間で距離の測定を行うこととする(e1:距離の測定ポイント)。また、図10(B2)において符号d1-3で示す乗算回路111の参照波(a2-3)-反射波(a3)では、一定周波数期間で相対速度の測定を行うこととする(e2:相対速度の測定ポイント)。 In the case of the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, the reference wave (a2-2)-reflected wave (a3) of the multiplier circuit 203 indicated by symbol d1-2 in FIG. Measurement is performed (e1: distance measurement point). Also, in FIG. 10B2, the reference wave (a2-3)-reflected wave (a3) of the multiplier circuit 111 indicated by symbol d1-3 measures the relative velocity in a constant frequency period (e2: relative speed measurement point).

このように、本実施形態の距離速度測定装置においては、相対速度測定時は一定周波数での制御として周波数掃引誤差をなくすことで、さらに、測定精度と測定速度との両立を可能とする。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
As described above, in the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, it is possible to achieve both measurement accuracy and measurement speed by eliminating frequency sweep errors by performing control at a constant frequency during relative velocity measurement.
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the invention will be described.

図11は、本実施形態に係る距離速度測定装置の構成の一例を示すブロック図である。第1実施形態から第3実施形態と同様、本実施形態においても、本発明の距離速度測定装置が、レーザ光を用いるFMCW Lidarとして実現されていることを想定する。また、前述したように、FMCW Lidarに限らず、本発明の距離速度測定装置は、周波数連続変調波を用いる様々な種類のレーダとして実現することが可能である。ここでは、第1実施形態から第3実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用い、それらについての重複する説明を省略する。 FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of the distance/speed measuring device according to this embodiment. As in the first to third embodiments, also in this embodiment, it is assumed that the distance/speed measuring device of the present invention is realized as an FMCW lidar using laser light. Further, as described above, the distance/velocity measuring device of the present invention can be realized as various kinds of radars using continuous frequency modulation waves, not limited to FMCW lidar. Here, the same reference numerals are used for the same components as in the first to third embodiments, and overlapping descriptions thereof are omitted.

本実施形態の距離速度測定装置においては、図1に示した第1実施形態の距離速度測定装置の構成に対して、乗算回路(MIX)403、ローパスフィルタ(LPF)402および可変ゲインアンプ(VGA)401で構成される補正用データの生成部を追加する(破線で囲まれた部分)。乗算回路403には、第1の周波数変調連続波発生回路の出力(a1)と第2の周波数変調連続波発生回路の出力(a2)とが加えられる。 In the distance/speed measuring device of this embodiment, a multiplication circuit (MIX) 403, a low-pass filter (LPF) 402 and a variable gain amplifier (VGA) are added to the configuration of the distance/speed measuring device of the first embodiment shown in FIG. ) 401 for generating correction data is added (the portion surrounded by the dashed line). Multiplier circuit 403 receives the output (a1) of the first frequency-modulated continuous wave generator and the output (a2) of the second frequency-modulated continuous wave generator.

つまり、本実施形態の距離速度測定装置においては、第1実施形態で説明した測定方法での測定データ(参照波a2および反射波a3の差周波数を含むデータ)を生成し、信号処理部のアナログ-デジタル変換回路(ADC1)へ出力する。さらに、乗算回路403により第1の周波数変調連続波発生回路の出力(送出波)a1と第2の周波数変調連続波発生回路の出力(参照波)a2との周波数差を含む補正用データを生成し、信号処理部のアナログ-デジタル変換回路(ADC2)へ出力する。ADC1からの出力およびADC2からの出力に基づき、信号処理部116において距離や相対速度の算出が行われる。 In other words, in the distance/speed measuring apparatus of this embodiment, the measurement data (data including the difference frequency between the reference wave a2 and the reflected wave a3) is generated by the measurement method described in the first embodiment, and the analog - Output to the digital conversion circuit (ADC1). Furthermore, the multiplication circuit 403 generates correction data including the frequency difference between the output (transmission wave) a1 of the first frequency-modulated continuous wave generating circuit and the output (reference wave) a2 of the second frequency-modulated continuous wave generating circuit. and output to the analog-digital conversion circuit (ADC2) of the signal processing unit. Based on the output from ADC1 and the output from ADC2, the signal processing unit 116 calculates the distance and relative velocity.

本実施形態の距離速度測定装置においては、送出波a1および参照波a2との周波数差を含む補正用データを信号処理部116に入力しているので、この補正用データに基づき、測定データの補正を行うことができる。電圧制御発振器104と電圧制御発振器105とは、周波数掃引機能付き位相同期回路102や周波数掃引機能付き位相同期回路103でフィードバック制御しているが、アナログ電圧値で調整するため、揺らぎが生じる可能性がある。揺らぎが生じると、その周波数がビート信号(ビート周波数)に現れてしまうため、この揺らぎを補正できることが好ましい。 In the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, since the correction data including the frequency difference between the transmission wave a1 and the reference wave a2 is input to the signal processing section 116, the measurement data is corrected based on this correction data. It can be performed. The voltage controlled oscillator 104 and the voltage controlled oscillator 105 are feedback-controlled by the phase locked loop circuit 102 with frequency sweep function and the phase locked loop circuit 103 with frequency sweep function. There is If fluctuation occurs, its frequency appears in the beat signal (beat frequency), so it is desirable to be able to correct this fluctuation.

本実施形態の距離速度測定装置においては、電圧制御発振器104と電圧制御発振器105との周波数差を、測定データと同期的に出力される補正用データで計測できるため、測定データに含まれる揺らぎを補正することができる。
このように、本実施形態の距離速度測定装置においては、相対速度と距離に関係なく周波数差を測定することで、さらに、回路誤差などによる影響を低減することができる。
In the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, the frequency difference between the voltage-controlled oscillator 104 and the voltage-controlled oscillator 105 can be measured using the correction data output synchronously with the measurement data. can be corrected.
As described above, in the distance/velocity measuring apparatus of the present embodiment, by measuring the frequency difference regardless of the relative velocity and distance, it is possible to further reduce the effects of circuit errors and the like.

なお、本実施形態では、第1実施形態の距離速度測定装置の構成に対して、電圧制御発振器104の出力と電圧制御発振器105の出力とを乗算する乗算回路403その他を追加したが、第2実施形態の距離速度測定装置の構成または第3実施形態の距離速度測定装置の構成に対して、電圧制御発振器104の出力と電圧制御発振器105の出力とを乗算する乗算回路403その他を追加するようにしてもよい。この場合においても、回路誤差などによる影響をキャンセルすることができる。 In this embodiment, the multiplication circuit 403 for multiplying the output of the voltage-controlled oscillator 104 and the output of the voltage-controlled oscillator 105 is added to the configuration of the distance/speed measuring device of the first embodiment. A multiplier circuit 403 for multiplying the output of the voltage controlled oscillator 104 and the output of the voltage controlled oscillator 105 is added to the configuration of the distance/speed measuring device of the embodiment or the configuration of the distance/speed measuring device of the third embodiment. can be Even in this case, it is possible to cancel the effects of circuit errors and the like.

以上のように、ここで示したいくつかの実施形態の距離速度測定装置においては、2つの連続波発生回路を設け、それぞれの出力を送出波と参照波とに使い分ける。また、これら2つの連続波発生回路を、予め送出波と参照波との間で一定の周波数差を持つように制御する。これにより、相対速度0km/hかつ距離0mの状態でも、ビート信号に予め与えていた送出波と参照波との周波数差が生じ、この周波数差を基点として、相対速度や距離によって周波数が変化することになる。これにより、対象物の相対速度に左右されることなく、短時間で相対速度を測定することが実現される。 As described above, in the distance/velocity measuring apparatus of some embodiments shown here, two continuous wave generating circuits are provided, and the respective outputs are selectively used for the sending wave and the reference wave. Also, these two continuous wave generating circuits are controlled in advance so that there is a constant frequency difference between the outgoing wave and the reference wave. As a result, even when the relative speed is 0 km/h and the distance is 0 m, there is a frequency difference between the outgoing wave and the reference wave, which are given to the beat signal in advance. Based on this frequency difference, the frequency changes depending on the relative speed and distance. It will be. As a result, it is possible to measure the relative velocity in a short time without being affected by the relative velocity of the object.

なお、以上のいくつかの実施形態の説明は、発明の範囲を限定することを意図するものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形、変更を行うことができる。 The above description of several embodiments is not intended to limit the scope of the invention, and various modifications and changes can be made without departing from the gist of the invention.

101…基準発振器、102,103…周波数掃引機能付き位相同期回路、104,105…電圧制御発振器、106,112…コンデンサ、107…定電流バイアス回路、108…レーザダイオード、109,201,401…可変ゲインアンプ、110,202,402…ローパスフィルタ、111,203,403…乗算回路、113,115…抵抗器、114…アバランシェフォトダイオード、116…信号処理部、301…位相同期回路。 101... Reference oscillator 102, 103... Phase locked loop circuit with frequency sweep function 104, 105... Voltage controlled oscillator 106, 112... Capacitor 107... Constant current bias circuit 108... Laser diode 109, 201, 401... Variable Gain amplifier 110, 202, 402 Low-pass filter 111, 203, 403 Multiplication circuit 113, 115 Resistor 114 Avalanche photodiode 116 Signal processing section 301 Phase synchronization circuit.

特開2015-129646号公報JP 2015-129646 A

Claims (3)

正の周波数掃引と第1の周波数の一定周波数との繰り返し波を生成する繰り返し波発生回路と、
前記繰り返し波より高い第2の周波数の一定周波数連続波を生成する一定周波数連続波発生回路と、
前記繰り返し波を送出する送出回路と、
対象物からの前記繰り返し波の反射波を受信する受信回路と、
周波数掃引期間の前記反射波と前記繰り返し波とから前記対象物との距離を算出するための第1のビート信号を生成する第1の処理回路と、
一定周波数期間の前記反射波と前記一定周波数連続波とから前記対象物の相対速度を算出するための第2のビート信号を生成する第2の処理回路と、
を具備する距離速度測定装置。
a repetitive wave generating circuit that generates a repetitive wave with a positive frequency sweep and a constant frequency of the first frequency ;
a constant frequency continuous wave generating circuit for generating a constant frequency continuous wave having a second frequency higher than the repetitive wave ;
a sending circuit for sending the repetitive wave;
a receiving circuit for receiving a reflected wave of the repetitive wave from an object;
a first processing circuit for generating a first beat signal for calculating a distance to the object from the reflected wave and the repeated wave during the frequency sweep period;
a second processing circuit for generating a second beat signal for calculating the relative velocity of the object from the reflected wave in a constant frequency period and the constant frequency continuous wave;
A distance speed measuring device comprising:
前記一定周波数連続波発生回路は、前記一定周波数連続波を生成するように周波数掃引タイミングおよび傾き周波数範囲が設定された周波数掃引機能付き位相同期回路である請求項に記載の距離速度測定装置。 2. The distance and speed measuring device according to claim 1 , wherein said constant frequency continuous wave generating circuit is a phase locked loop circuit with a frequency sweep function in which a frequency sweep timing and a slope frequency range are set so as to generate said constant frequency continuous wave. 前記繰り返し波と前記一定周波数連続波とから前記繰り返し波と前記一定周波数連続波との周波数差を含むデータを生成する第3の処理回路をさらに具備する請求項又はに記載の距離速度測定装置。 3. The distance/velocity measurement according to claim 1 , further comprising a third processing circuit for generating data including a frequency difference between said repetitive wave and said constant frequency continuous wave from said repetitive wave and said constant frequency continuous wave. Device.
JP2018225900A 2018-11-30 2018-11-30 distance speed measuring device Active JP7326730B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018225900A JP7326730B2 (en) 2018-11-30 2018-11-30 distance speed measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018225900A JP7326730B2 (en) 2018-11-30 2018-11-30 distance speed measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020085867A JP2020085867A (en) 2020-06-04
JP7326730B2 true JP7326730B2 (en) 2023-08-16

Family

ID=70909866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018225900A Active JP7326730B2 (en) 2018-11-30 2018-11-30 distance speed measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7326730B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7405118B2 (en) * 2021-05-28 2023-12-26 株式会社デンソー laser radar equipment
WO2023176371A1 (en) * 2022-03-15 2023-09-21 株式会社小糸製作所 Measurement apparatus and measurement method

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080018881A1 (en) 2006-06-23 2008-01-24 Rongqing Hui Coherent Detection Scheme For FM Chirped Laser Radar
JP2008514936A (en) 2004-09-29 2008-05-08 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Radar sensors for vehicles
JP2008298736A (en) 2007-06-04 2008-12-11 Fujitsu Ltd Phase-locked oscillator and multi-radar system using same
JP2009109380A (en) 2007-10-31 2009-05-21 Toyota Central R&D Labs Inc Radar device
JP2010122226A (en) 2008-11-24 2010-06-03 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe Bv Method and system for determining at least one of distance to object and velocity of object
KR101083660B1 (en) 2010-05-18 2011-11-15 국방과학연구소 Fmcw radar apparatus and method for detecting approaching target using variable waveform
JP2013217853A (en) 2012-04-11 2013-10-24 Mitsubishi Electric Corp Radar device
JP2013238474A (en) 2012-05-15 2013-11-28 Mitsubishi Electric Corp Laser radar device
JP2014169866A (en) 2013-03-01 2014-09-18 Fujitsu Ltd Electronic circuit, radar device and self-diagnosis method of radar device
US20150084808A1 (en) 2013-09-26 2015-03-26 Honeywell International Inc. Fmcw radar with refined measurment using fixed frequencies
JP2017106854A (en) 2015-12-11 2017-06-15 古野電気株式会社 Detector, underwater detector, and radar device
US20170356983A1 (en) 2016-06-08 2017-12-14 Lg Electronics Inc. Lidar apparatus for vehicles and vehicle having the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5551376A (en) * 1978-10-12 1980-04-15 Mitsubishi Electric Corp Fm ranging system for pulse doppler radar
JP2802671B2 (en) * 1990-05-14 1998-09-24 本田技研工業株式会社 Millimeter wave radar transceiver
JP3217150B2 (en) * 1992-04-15 2001-10-09 富士通株式会社 Doppler radar equipment
JPH10142320A (en) * 1996-11-12 1998-05-29 Toyota Motor Corp Radar apparatus
KR101957342B1 (en) * 2014-04-14 2019-03-14 주식회사 만도 Apparatus and method for velocity measurement of moving object

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008514936A (en) 2004-09-29 2008-05-08 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Radar sensors for vehicles
US20080018881A1 (en) 2006-06-23 2008-01-24 Rongqing Hui Coherent Detection Scheme For FM Chirped Laser Radar
JP2008298736A (en) 2007-06-04 2008-12-11 Fujitsu Ltd Phase-locked oscillator and multi-radar system using same
JP2009109380A (en) 2007-10-31 2009-05-21 Toyota Central R&D Labs Inc Radar device
JP2010122226A (en) 2008-11-24 2010-06-03 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe Bv Method and system for determining at least one of distance to object and velocity of object
KR101083660B1 (en) 2010-05-18 2011-11-15 국방과학연구소 Fmcw radar apparatus and method for detecting approaching target using variable waveform
JP2013217853A (en) 2012-04-11 2013-10-24 Mitsubishi Electric Corp Radar device
JP2013238474A (en) 2012-05-15 2013-11-28 Mitsubishi Electric Corp Laser radar device
JP2014169866A (en) 2013-03-01 2014-09-18 Fujitsu Ltd Electronic circuit, radar device and self-diagnosis method of radar device
US20150084808A1 (en) 2013-09-26 2015-03-26 Honeywell International Inc. Fmcw radar with refined measurment using fixed frequencies
JP2017106854A (en) 2015-12-11 2017-06-15 古野電気株式会社 Detector, underwater detector, and radar device
US20170356983A1 (en) 2016-06-08 2017-12-14 Lg Electronics Inc. Lidar apparatus for vehicles and vehicle having the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020085867A (en) 2020-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190004167A1 (en) Range Resolution in FMCW Radars
US8937572B2 (en) Signal generator, oscillator, and radar device
JP6643422B2 (en) A radar front end that monitors high-frequency oscillators
KR100487756B1 (en) Radar apparatus
US6747488B2 (en) Multiple PLL oscillator and multiple CW radar used therefore
US7095362B2 (en) Radar measurement device, especially for a motor vehicle, and method for operating a radar measurement device
US10763783B2 (en) Bandwidth adjustment in a phase-locked loop of a local oscillator
JP2001264426A (en) Fm pulse doppler radar
JP7326730B2 (en) distance speed measuring device
US20180267159A1 (en) Signal generator
US11333760B2 (en) Frequency modulation for interference free optical time of flight system
JP2005221343A (en) On-vehicle radar device
US9031811B2 (en) System and method for pulse-echo ranging
JP6094730B2 (en) Frequency conversion circuit, atomic oscillator, electronic device, and control method of frequency conversion circuit
JPH06120735A (en) Oscillation circuit
JP2004520582A (en) Level measurement device
KR20100009846A (en) Method and apparatus for improving linearity of fmcw(frequency-modulated continuous wave) radar system
JP2002156447A (en) Sweep oscillation device and fmcw distance measuring instrument
JP2016166816A (en) Coherent laser rader system and target measuring method
JP3153816U (en) FM-CW radar equipment
JP3485382B2 (en) FM-CW radar device
JPH0693025B2 (en) FM-CW distance measurement method
US11555908B2 (en) Multi range radar system
Ali et al. Design and implementation of FMCW radar using the raspberry Pi single board computer
KR101690032B1 (en) Phase locked loop circuit and driving method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20190814

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210826

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220729

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220816

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230403

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230704

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230717

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7326730

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151