JPH0318783A - Ｆｍ―ｃｗ測距方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は周波数が直線的に時間偏移する送信波により目
標物との距離をａｌｌｌ定するＦＭ−ＣＷ測距方法に関
する。

［従来の技術］ 従来より、目標物との距離を測定するために、周波数変
調された連続波（以下、ＦＭ−ＣＷという）を該目標物
に放射して、更に、該目標物からの反射波を受信して、
該目標物との距離を演算決定するＦＭ−Ｃｌｌｌｌ距方
法が用いられている。

例えば、鋸波、三角波等の直線状スロープを有する変調
信号により周波数変調された信号である送信波を、距離
測定対象物である目標物に放射し、該目標物からの反射
である受信波を受信する。このとき、前記送信波に対し
て前記受信波は、電波が前記目標物との間を往復するの
に要する時間だけ遅延する。そして、この遅延時間を、
例えば前記送信波と受信波のビート周波数を検出するこ
とにより演算し、演算された遅延時間により、更に前記
目標物との距離を演算することにより、前記目標物との
距離が測定される。

更に、従来のＦＭ−ＣＷ測距方法においては、限られた
受信帯域内で目標物を走査探知するために、送信波の周
波数の時間偏移勾配を所定範囲内で変更する走査方法が
用いられている。すなわち、所定の周波数帯域である周
波数変調帯域内で周波数が直線的に時間偏移する送信波
を用いる場合、近距離走査には該時間偏移勾配が大の送
信波を、遠距離走査には該時間偏移勾配が小の送信波を
用いることにより、ビート周波数の帯域を狭くして距離
ａｌｌｌ定が行われる。なお、この時の距離分解能は、
周波数変調帯域幅に反比例し、送信波の時間偏移勾配に
よらず一定になる。

一方で、このようなＦＭ−ＣＷａｌｌ１距方法において
は、距ｉ１ｉ１ＤＩ定に係るシステム誤差、すなわちス
ケール誤差が発生する。このスケール誤差は、値が測定
距離に比例する誤差である。

従って、前記のように目標物の距離によって分解能が一
定のため、ある距離以上において、スケール誤差が分解
能を上まわっているものが一般的である。

このような構成を有する従来のＦＭ−ＣＷ７ｌｌｌｌ距
方法によれば、所定距離範囲内を前記時間偏移勾配を変
化させることで走査し、目標物からの受信波が得られた
場合には該目標物との距離を演算することにより、目標
物の探知及び距離測定を行うことが可能である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のＦＭ−ＣＷｉＰＩ距方
法においては、遠距離走査の場合のように送信波の周波
数の時間偏移勾配が小さくなった場合には、第３者によ
る受信妨害が容易となり、故意的妨害に対してデータの
信頼性が確保できないという問題点があった。すなわち
、近距離走査の場合のように送信波の周波数の時間偏移
勾配が急激な場合には、この送信波及びこの送信波によ
る受信波を第３者が捕捉し、それに同期をかけた送信に
より妨害を与えることは困難であるが、逆に遠距離走査
の場合のように該時間偏移勾配が小さいときには送信波
及び受信波の捕捉が比較的容易になり妨害も与え易くな
る。

本発明は、このような問題点を解決することを課題とし
てなされたものであり、送信波の周波数時間偏移の勾配
が小さい場合でも測定データの誤差を悪化させずに第３
者による受信妨害を回避して、測定データの信頼性を向
上したＦ　Ｍ　−　Ｃ　Ｗ測距方広を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、測距離に応じた
周波数偏移移幅の周波数時間偏移であって、周波数時間
偏移の開始または終了周波数が異なり、かつ不規則に設
定された単位送信波の繰り返し信号を送信波として目標
物に放射し、送信波の周波数時間偏移の勾配が小さい場
合にも、第３者による受信妨害を回避することを特徴と
する。

［作用］ 本発明のＦＭ−ＣＷ測距方法においては、単位送信波の
周波数時間偏移の開始または終了周波数が具なりかつ不
規則に設定され、該周波数時間偏移の勾配が小さい場合
にも、第３者によって送信波または受信波が容易に捕捉
されることなく、従って、第３者による受信妨害を回避
しつつ目標物からの受信波が受信され、該目標物の距離
ａｌｌ＋定が行われる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には、本発明の一実施例に係るＦ　Ｍ−　ＣＷ　
ｆｌｌｌｌ距方法における送信波の周波数時間偏移波形
が示されている。

この図においては、送信波が周波数偏移ΔＦを有する単
位送信波の連続として表されている。このΔＦの値は、
測距離に応じてその時のスケール誤差と等しくなる距離
分解能が得られるものを選択する。つまり測距離に反比
例して小さい値となる。そして、所定の周波数偏移ΔＦ
の最大値、いわゆる最大周波数偏移ΔＦ　　の範囲内で
、単位ｆｆｌａｘ 周波数の開始周波数及び終了周波数が設定され、走査距
離に応じて定められた勾配で、送信波の周波数、いわゆ
る送信周波数Ｆが偏移する。

この単位送信波は、本発明において、特徴とするように
、開始周波数及び終了周波数が異なり、かつ不規則とな
るようにそれぞれ設定されている。

すなわち、走査距離に応じた勾配で送信周波数Ｆが時間
偏移する単位送信波において、送信周波数Ｆがその終了
周波数に達すると、引続き開始周波数の異なる同一勾配
の単位送信波が送信波として発生される。従って、前記
送信波は開始周波数の異なる単位送信波が時間的に連続
する信号となる。

更に、それぞれの単位送信波についての開始周波数の設
定は、本発明の特徴とするように、不規則に行われるた
め、第３者にとっては、将来時点における送信周波数Ｆ
の予７Ｉｐ＋が困難となる。

この送信波を、目標物に対して送信し、該目は物からの
この送信波の反射である受信波を受信して、送信波と受
信波のビート信号により、該目標物との距離が演算決定
される。

第２図は、この実施例に係るＦＭ−ＣＷＤＩ距方法を用
いたＦＭ−ＣＷ測距装置の第１の構成例が示されている
。

この図においては、第１図に示されるような送信波の発
生に係る変調回路の構成が示されている。

変調動作の制御を行うＣＰＵＩＯには、前記単位送信波
の周期を発生させるタイマ１２が接続され、該タイマ１
２は入力電圧に応じた周波数で発振する発振器であるＶ
ＣＯ１６に人力電圧を供給する積分器１８が接続されて
いる。一方で、前記ＣＰＵＩＯには前記積分器１８に被
積分電圧を供給するＤ／Ａ変換器２０が接続され、更に
該ＣＰＵ１０には前記積分器１８のオフセット電圧を発
生させるＤ／Ａ変換器２２が接続されている。

すなわち、前記ＣＰＵＩＯにおいて発生された時間であ
る前記単位送信波の周期に係るデータは、前記タイマ１
２に供給され、該タイマ１２は、この単位送信波の周期
を計時し、前記積分器１８に対して、該周期毎に電圧出
力命令を発する。一方で、前記ＣＰＵＩＯは、送信周波
数Ｆに対応するデジタルデータを前記Ｄ／Ａ変換器２０
に供給し、該Ｄ／Ａ変換器２０はこのデータをアナログ
電圧に変換して、前記積分器１８に供給する。また、前
記ＣＰＵＩＯは前記Ｄ／Ａ変換器２２にオフセットデー
タを供給し、該Ｄ／Ａ変換器２２は、前記積分器１８に
該オフセットデータをアナログ変換して得られたオフセ
ット電圧を供給する。前記積分器１８においては、前記
Ｄ／Ａ変換器２０から供給されたアナログ電圧が積分さ
れ、該積分器１８は、前記タイマ１２からの電圧出力命
令に応じて、一定時間積分された電圧を前記ＶＣＯ１６
に出力する。前記ＶＣＯ１６においては、前記積分器１
８から人力された電圧に応じた周波数の信号が発生され
、外部、例えば送信アンテナにこの信号、すなわち送信
波が出力される。

従って、前記ＶＣＯ１６から発せられる送信波は、前記
ＣＰＵＩＯから前記Ｄ／Ａ変換器２０への人力データに
対応する送信周波数Ｆの信号となる。

このとき、前記ＣＰＵ１０の駆動ソフトウエアにより、
所望の単位送信波による繰り返し信号である送信波を発
生させることが可能であり、従って、第１図に示される
ような周波数偏移を有する送信波が発生される。

第３図には、この実施例に係るＦＭ−ＣＷ＃Ｉｌｌｌ距
方法を用いたＦＭ−ＣＷ測距装置の第２の構成例が示さ
れている。

この図においては、第２図に示される第１の構成例と同
様に、第１図に示されるような送信波の発生に係る変調
回路の構成が示されている。

送信周波数Ｆに係るアドレスデータのインクリメント量
を指定するＣＰＵ２４には、該ＣＰＵ２４の出力である
インクリメント量をカウントするカウンタ２６が接続さ
れ、更に該ＣＰＵ２　４には、アドレスデータのオフセ
ット量の指定に係るラッチ２８が接続されている。更に
、前記カウンタ２６及びラッチ２８には、該カウンタ２
６の出力及びラッチ２８の出力を加算する加算器３０が
接続されている。

すなわち、前記ＣＰＵ２　４から出力されるデジタルデ
ータであるインクリメント量を最小単位として前記カウ
ンタ２６のデータが一定周期で更新され前記加算器３０
に入力される。一方で、前記ＣＰＵ２　４から出力され
るオフセット量は、前記ラッチ２８を経て前記加算器３
０に人力される。

前記加算器３０においては、前記インクリメント量及び
オフセット量を加算して出力する。

前記加算器３０には、ＶＣＯ１６の発振特性データを記
憶するメモリ３２が接続され、該メモリ３２には、該メ
モリ３２の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器３４が接
続されている。

すなわち、前記加算器３０の出力であるデジタルデータ
は、前記メモリ３２のデータ格納アドレスを指定するア
ドレスデータであって、該メモリ３２からは、指定され
たアドレスのデータが前記Ｄ／Ａ変換器３４に出力され
る。ここで、前記メモリ３２には前記ＶＣ０１６の発振
特性データが記憶されているため、前記Ｄ／Ａ変換器３
４の出力は、前記加算器３０の出力であるデータによっ
て表される所望の送信周波数Ｆに対応するアナログ電圧
となる。

そして、前記Ｄ／Ａ変換器３４には、電圧のスムージン
グを行うＬＰＦ３６を介して前記ｖＣＯ１６が接続され
ている。すなわち、前記Ｄ／Ａ変換器３４の出力は前記
ＬＰＦ３６においてスムージング処理が施された後に、
前記ＶＣ０１６に人力され、該ＶＣ０１６においては、
この人力に係る電圧に応じた周波数の信号が発生される
。この信号、すなわち送信波は、外部、例えば送信アン
テナに供給され、目標物に向けて放射される。

従って、この構成例においても、第１の構成例と同様に
、前記ＣＰＵ２　４の出力するインクリメント量とオフ
セット量を該ＣＰＵ２４の駆動ソフトウエアにより発生
させることにより、第１図に示されるような不規則性を
有する送信波が発生される。

なお、第３図に示される装置の第２の構成例は、第２図
に示されるような装置の第１の構戊同に比べ、ＶＣ０１
６の発振特性が非線形的であるような場合において有意
である。すなわち、第２の構成例においては、前記メモ
リ３２に格納される■ＣＯ１６の発振特性データとして
、該ＶＣＯＩ　６の非線形発振特性データが採用され、
該非線形発振特性を補償してより好適な線形変調特性を
有する装置の構成が可能である。

このように本発明の実施例に係るＦＭ−Ｃｌｌｌｌ距方
法によれば、測距誤差を悪化させずに受信時の対妨害性
が向上され、従ってデータ信頼性が向上される。すなわ
ち、送信波が周波数時間偏移の開始及び終了周波数がそ
れぞれ異なる複数の単位送信波の連続であるため、周波
数偏移ΔＦの時間勾配が小さいときにも、第３者がこの
送信波に係る受信波を捕捉して受信妨害を行うことが困
難になる。従って、第３者による受信妨害が回避され、
目標物の距離測定に係るデータの信頼性が向上される。

また、この実施例に係るＦＭ−Ｃｌｌ距方法を実現する
ための装置は、従来のＦＭ−ＣＷ測距方広に係る装置一
部設計変更または機能追加により製造可能である。すな
わち、従来のＦＭ−Ｃ”ｌ）１距方法においては、例え
ば■ＣＯを鋸波により直接発振することにより送信波を
発生させていたため、単位送信波を開始周波数及び終了
周波数が最大周波数偏移ΔＦ　　の下限及び上限にそれ
ぞれ１１１２Ｘ 一致するような信号に設定することが一般に行われてい
た。このような従来方法による装置において、本実施例
に係るＦＭ−ＣＷ測距方法を採用する場合には、従来の
単位送信波の周期を細分して、細分された周期の新たな
単位送信波について、本発明の特徴とするところの開始
または終了周波数の不規則発生を施すことにより、容易
に従来方法に係る装置の転用が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のＦＭ−ＣＷ測距方法によ
れば、受信時の対妨害性が向上し、従って、距＃１測定
に係るデータの信頼性が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るＦＭ−ＣＷａｔｌｌ距
方広の構成を示す送信波周波数時間偏移図、第２図はこ
の実施例に係るＦＭ−Ｃｌｌｌｌ距方法を用いたＦＭ−
ＣＷ測距装置の第１の構成例の構戊を示すブロック図、 第３図は同様にこの実施例に係るＦ　Ｆｖ１　−　Ｃ　
Ｊｌｌ距方法を用いたＦＭ−ＣＷ測距装置の第２の構成
例の構成を示すブロック図である。 １０．２４　　・・・　ＣＰＵ １　６　　・・・　　ＶＣＯ Ｆ　・・・　送信周波数 ΔＦ　・・・　周波数偏移 ΔＦ　　　・・・　最大周波数偏移 印ａｘ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の周波数帯域である周波数変調帯域内で、周波数が
   直線的に時間偏移するように周波数変調された信号であ
   る単位送信波の繰り返し信号を送信波として目標物に放
   射し、前記目標物からの前記送信波の反射である受信波
   を受信し、前記送信波に対する受信波の遅延時間により
   生ずるビート信号により、前記目標物との距離を演算決
   定し、前記目標物によるビート信号が受信されない場合
   には前記時間偏移の勾配を変更し、繰り返し目標物の走
   査探知を行うＦＭ−ＣＷ測距方法において、前記単位送
   信波は、前記時間偏移の開始または終了周波数が異なり
   、かつ不規則に設定され、前記時間偏移の偏移幅が測定
   誤差を悪化させないように測距離に応じて変更され、 前記送信波の周波数時間偏移の勾配が小さい場合にも第
   ３者による受信妨害を回避することを特徴とするＦＭ−
   ＣＷ測距方法。