JPH04363687A - 測距方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＰＮ符号によるスペクト
ラム拡散変調波を送信し、反射信号を受信し受信側で相
関が最大となったときのＰＮ符号の位相ずれから反射物
までの距離を測定する測距方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】測距装置としての従来のレ−ダ装置は、
図５に示すように発振器２４からの出力クロックパルス
を受けてスイッチング信号を発振する発振器２５の発振
スイッチング信号によってオン・オフするスイッチ２２
で発振器２１の発振出力をオン・オフし、オン・オフさ
れた発振器２１の発振出力をアンテナ２３を通して送信
し、反射物からの反射波をアンテナ２６を介して受信し
、受信信号を検波器２７で検波し、検波出力をコンパレ
−タ２８によって２値化し、送信時からコンパレ−タ２
８の出力発生までの期間、すなわち反射波の到来までの
期間クロックパルスをカウンタ２９で計数し、その計数
値から反射物までの距離を算出していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の測距方式によるときは電波が伝搬する時間を直
接計測することによって測距を行うため、測定距離の分
解能を上げるためにはカウンタを高速で動作させねばな
らず、例えば反射物までの測定距離の分解能を１ｍにす
るにはカウンタは約１５０ＭＨｚのクロックパルスを計
数する必要があり、測定距離の分解能を高めるためには
カウンタに汎用のものが使用できないという問題点があ
った。さらに、受信側では、受信信号を直接検波するた
め妨害波を受信した場合、妨害波によって誤動作しやす
いという問題点があった。

【０００４】本発明は上記にかんがみてなされたもので
、高速動作のカウンタを使用せずに、かつ妨害波の影響
を受けにくい測距方式を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の測距
方式は、スペクトラム拡散変調信号を送信し、反射物か
ら反射したスペクトラム拡散信号を受信し、受信側にお
いて送信側ＰＮ符号の位相をシフトさせて位相がシフト
されたＰＮ符号と受信信号との相関を検出し、検出相関
出力が最大となったときまでのＰＮ符号の位相シフト量
に基づいて反射物までの距離を測定することを特徴とす
る。

【０００６】本発明の請求項２の測距方式は本発明の第
１の測距方式において、送信側ＰＮ符号の受信側におけ
る位相シフトは送信側ＰＮ符号を入力する可変遅延回路
で位相シフトさせることを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項３の測距方式は、スペクト
ラム拡散変調信号を送信し、反射物から反射したスペク
トラム拡散信号を受信し、送信側ＰＮ符号発生器を動作
させるクロックパルスの周波数と異なる周波数のクロッ
クパルスで受信側ＰＮ符号発生器を動作させて、送信側
ＰＮ符号の位相から受信側ＰＮ符号の位相をシフトさせ
て受信側ＰＮ符号と受信信号との相関を検出し、検出相
関出力が最大となったときまでのＰＮ符号の位相シフト
量に基づいて反射物までの距離を測定することを特徴と
する。

【０００８】本発明の請求項４の測距方式は本発明の請
求項１または３の測距方式において、ＰＮ符号のパタ−
ンを測距毎に変更することを特徴とする。本発明の請求
項５の測距方式は本発明の請求項１または３の測距方式
において、ＰＮ符号のパタ−ンを測距毎に変更すること
を特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の請求項１の測距方式によれば、スペク
トラム拡散変調信号が送信され、反射物から反射された
スペクトラム拡散信号が受信され、受信側において送信
側ＰＮ符号の位相がシフトされたＰＮ符号と受信信号と
の相関が検出され、検出相関出力が最大となったときま
でのＰＮ符号の位相シフト量に基づいて反射物までの距
離が測定される。この場合に受信側におけるＰＮ符号の
位相シフトの分解能をあげることによって、測距の精度
をあげることができ、従来のように高速度のカウンタを
必要としない。

【００１０】本発明の請求項２の測距方式によれば、受
信側におけるＰＮ符号は送信側ＰＮ符号を可変遅延回路
で位相シフトして得られて、受信側においてＰＮ符号発
生器を必要としない。

【００１１】本発明の請求項３の測距方式によれば、ス
ペクトラム拡散変調信号が送信され、反射物から反射さ
れたスペクトラム拡散信号が受信され、送信側ＰＮ符号
発生器を動作させるクロックパルスの周波数と異なる周
波数のクロックパルスで受信側ＰＮ符号発生器が動作さ
せられて、送信側ＰＮ符号の位相から位相がシフトさせ
られ、受信側ＰＮ符号と受信信号との相関が検出され、
検出相関出力が最大となったときまでの送信側ＰＮ符号
に対する受信側ＰＮ符号の位相シフト量に基づいて反射
物までの距離が測定される。この場合の受信側ＰＮ符号
の送信側ＰＮ符号からの位相シフト量は受信側ＰＮ符号
発生器を動作させるクロックパルスの周波数の変更で行
える。

【００１２】本発明の請求項４の測距方式によれば、Ｐ
Ｎ符号のパタ−ンが測距毎に変更されることになり、本
発明の請求項５の測距方式によれば、ＰＮ符号のパタ−
ンが測距装置毎に変更されることになって、複数の測距
装置による相互妨害が低減されることになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。図１
は本発明の第１実施例の構成を示すブロック図である。 本第１実施例の測距装置は、クロックパルス発振器３か
らの発振クロックパルスをＰＮ符号発生器（ＰＮＧ）４
に供給して、ＰＮＧ４を動作させＰＮ符号を出力させる
。ＰＮＧ４から出力されたＰＮ符号とキャリア発振器１
から発振されたキャリア信号をダブルバランスドミクサ
−からなる拡散変調器２に供給して、拡散変調器２でキ
ャリア信号をＰＮ符号でスペクトラム拡散変調する。 スペクトラム拡散変調出力はアップコンバ−タ（Ｕ／Ｃ
）５に供給してＲＦ信号に周波数変換し、アンテナ６か
ら放射する。

【００１４】アンテナ６から放射された電波は物体によ
って反射されて、反射波がアンテナ９で受信された場合
、入射電波はアンテナ９でＲＦ信号に変換され、該ＲＦ
信号はダウンコンバ−タ（Ｄ／Ｃ）１０に供給して、中
間周波信号に周波数変換する。一方、クロックパルス発
振器３から出力されたクロックパルスが入力されてクロ
ックパルス毎に遅延時間が増加する可変遅延回路８にＰ
ＮＧ４から出力されたＰＮ符号を供給して、ＰＮＧ４か
らのＰＮ符号と同一で、かつ位相が遅らされたＰＮ符号
を生成する。

【００１５】ダウンコンバ−タ１０で変換された中間周
波信号と可変遅延回路８で位相が遅延させられたＰＮ符
号とはダブルバランスドミクサ−からなる相関検波器１
１に供給してスペクトラム拡散変調出力を復調し、復調
出力を検波器１２に供給して相関出力を得て、相関出力
を信号処理回路１３に供給する。

【００１６】一方、カウンタ７はクロックパルス発振器
３からのクロックパルスを受けてクロックパルスを計数
し、カウンタ７からのキャリ−信号をリセットパルスと
して可変遅延回路８に供給して可変遅延回路８をリセッ
トする。

【００１７】クロックパルス発振器３からのクロックパ
ルスおよびカウンタ７からのリセットパルスは信号処理
回路１３に供給し、信号処理回路１３はリセットパルス
の入力時から相関出力が最大になるまでの期間、クロッ
クパルスを計数して可変遅延回路８の位相シフト量を計
算し、この計算位相シフト量から反射物までの距離を計
算する。

【００１８】上記のように構成した本第１実施例におい
て、拡散変調器２でキャリア信号をＰＮ符号でスペクト
ラム拡散変調されたスペクトラム拡散変調出力はアップ
コンバ−タ５によってＲＦ信号に周波数変換されて、ア
ンテナ６から放射される。この電波を受けた反射物から
電波が反射される。

【００１９】反射物からの反射波がアンテナ９で受信さ
れると、ダウンコンバ−タ１０で中間周波信号に周波数
変換され、中間周波信号と可変遅延回路８で位相が遅延
させられたＰＮ符号とは相関検波器１１に入力され、相
関検波器１１でスペクトラム拡散変調出力が復調され、
検波器１２で検波されて相関出力が得られる。この相関
出力は信号処理回路１３に供給されて、信号処理回路１
３においてリセットパルス入力時から相関出力が最大に
なるまでの期間、クロックパルスが計数されて、この計
数値から可変遅延回路８の位相シフト量が計算され、こ
の計算位相シフト量から反射物までの距離が計算される
。

【００２０】本第１実施例によって測距を行った結果、
可変遅延回路８の位相シフト量と相関出力との関係の１
例を示せば図２に示す如くである。この場合、反射物は
距離３０ｍおよび７０ｍの２点に存在する。またこの場
合、クロックパルスは３０ＭＨｚを使用し、ＰＮ符号と
してＭ系列を使用している。Ｍ系列の自己相関特性によ
ってにより反射波が１周期以上遅れていなければ、相関
出力のピ−ク点前後１クロック分以外は相関出力がほぼ
０であり、相関出力のピ−ク点における位相シフト量は
スペクトラム拡散変調出力が反射物まで往復する伝搬遅
延と同一であることから反射物までの距離が求められる
。

【００２１】したがって、１クロックパルスに対する可
変遅延回路８の位相遅延量を小さくすること、すなわち
可変遅延回路８の分解能をあげることによって、クロッ
クパルス周波数以上の分解能を持って測距を行うことが
できる。また、妨害波に対しても、無変調のキャリア等
の相関が低いものに対しては影響を受けにくくなる。

【００２２】次に本発明の第２実施例について説明する
。図３は本発明の第２実施例の構成を示すブロック図で
ある。本第２実施例の測距装置は、第１実施例の可変遅
延回路８に代わって、クロックパルス発生器３からのク
ロックパルスを受けて異なる周波数のクロックパルス（
以下ＲＸクロックパルスと記す）を発生するクロックパ
ルス発生器（以下ＲＸクロックパルス発振器と記す）１
４およびＲＸクロックパルス発振器１４からのＲＸクロ
ックパルスで動作しＰＮＧ４と同一ＰＮ符号を出力する
ＰＮＧ１５を設け、ＰＮＧ１５の出力ＰＮ符号を相関検
波器１１に供給すると共に、カウンタ７からのキャリ信
号をリセットパルスとしてＰＮＧ４およびＰＮＧ１５に
供給して周期的にリセットする。その他の構成は第１実
施例の場合と同様である。

【００２３】したがって、ＰＮＧ１５から出力されるＰ
Ｎ符号はＰＮＧ４から出力されるＰＮ符号と同一でかつ
位相が遅れたＰＮ符号であって、第１実施例の場合にお
ける可変遅延回路８によって遅延されたのと同様である
。したがって、本第２実施例の作用も第１実施例の作用
と同様であって、リセット時から反射波の受信によって
検出した相関出力が最大になったときまでのクロックパ
ルスが信号処理回路１３において計数されて、ＰＮＧ４
のＰＮ符号に対するＰＮＧ１５のＰＮ符号の位相シフト
量が計算されて、計算位相シフト量に基づいて測距が行
われる。

【００２４】第２実施例による測距の場合も図２に示す
ごとくである。この場合においてもクロックパルス発振
器３からのクロックパルスに対し、ＲＸクロックパルス
発振器１４から出力されるＲＸクロックパルスのクロッ
クパルスに対する位相をゆっくり変化させることによっ
て、クロックパルスの周波数以上の分解能で測距が行え
ることになる。また、妨害波に対しても、無変調のキャ
リア等の相関が低いものに対しては影響を受けにくくな
る。

【００２５】上記した第１および第２実施例において、
送信および受信の両方で同一のロ−カル信号を用いて周
波数変換を行えば、送受信の中間周波信号の周波数差を
検出することによって、反射物との相対速度を測定でき
、さらに反射物が複数ある場合でもそれぞれの相対速度
を測定することも可能である。

【００２６】つぎに本発明の第１実施例の変形例につい
て説明する。第４図は本発明の第１実施例における変形
例の要部を示すブロック図である。第１変形例はＰＮＧ
４を測距時毎にＰＮ符号のパタ−ンを切り替える。この
パタ−ンの切り替えはＰＮＧ４を構成する排他論理和回
路へ出力するシフトレジスタの出力段の位置を変更する
ことによって行うことができる。この切り替えは図４（
ａ）に示す如く、測距毎にシフトレジスタ段切り替え器
１６の出力によって行うことができる。

【００２７】本発明の第１実施例の第２変形例はＰＮＧ
４を測距装置毎にＰＮ符号のパタ−ンを変更する。この
パタ−ンの変更はＰＮＧ４を構成する排他論理和回路へ
出力するシフトレジスタの出力段を、図４（ｂ）に示す
如く、測距装置毎にシフトレジスタ段切り替え器１７に
供給する初期設定値を変更することによって行うことが
できる。また、測距毎にクロックパルス発振器３の発振
周波数を変更するようにしてもよい。さらにこれらの３
つを組み合わせてもよい。

【００２８】他の測距装置のＰＮ符号が同一パタ−ンの
場合に、互いのＰＮ符号の位相差が１チップ内であった
りしたときは他の測距装置からの反射波を受信したとき
相関値が大きくなり、測距に誤差が生ずる問題があるが
、上記した変形例によれば他の測距装置と異なるＰＮ符
号を用いることになり、測距時に相互妨害を与えにくく
、混信による誤差が少なくなる効果がある。

【００２９】また、本発明の第２実施例において上記第
１および第２変形例の場合と同様に、ＰＮＧ４および１
５のＰＮパタ−ンを測距時毎に、または測距装置毎に切
り換えるようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した如く請求項１および請求項
３の本発明によれば、ＰＮ符号の位相シフト量より反射
物までの距離を測定するようにしたため、ＰＮ符号発生
のための受信側におけるＰＮ符号の位相シフトの分解能
をあげることによって、クロックパルス周波数以上の分
解能で距離を測定することができる効果がある。また、
妨害波に対しても、無変調のキャリア等の相関が低いも
のに対しては影響を受けにくくなる効果がある。さらに
従来必要とした高速のカウンタを必要としない効果もあ
る。

【００３１】また、請求項２の本発明によれば可変遅延
回路によって送信側のＰＮ符号の位相をシフトすること
によって受信側のＰＮ符号を得ることができて、受信側
においてＰＮ符号発生器を設ける必要が無くなる効果が
ある。請求項４および請求項５の本発明によれば、複数
の測距を行うときにおいて、他の測距装置による測距時
の妨害波による測距の誤動作を避けることができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例の作用の説明に供する線図
である。

【図３】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】本発明の第１実施例の変形例の要部を示すブロ
ック図である。

【図５】従来例の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１　　キャリア発振器 ２　　拡散変調器 ３　　クロックパルス発振器 ４および１５　　ＰＮＧ ５　　アップコンバ−タ ７　　カウンタ ８　　可変遅延回路 １０　　ダウンコンバ−タ １１　　相関検波器 １２　　検波器 １３　　信号処理回路 １４　　ＲＸクロックパルス発振器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　スペクトラム拡散変調信号を送信し、
   反射物から反射したスペクトラム拡散信号を受信し、受
   信側において送信側ＰＮ符号の位相をシフトさせて位相
   がシフトされたＰＮ符号と受信信号との相関を検出し、
   検出相関出力が最大となったときまでのＰＮ符号の位相
   シフト量に基づいて反射物までの距離を測定することを
   特徴とする測距方式。
2. 【請求項２】　　送信側ＰＮ符号の受信側における位相
   シフトは送信側ＰＮ符号を入力する可変遅延回路で位相
   シフトさせることを特徴とする請求項１の測距方式。
3. 【請求項３】　　スペクトラム拡散変調信号を送信し、
   反射物から反射したスペクトラム拡散信号を受信し、送
   信側ＰＮ符号発生器を動作させるクロックパルスの周波
   数と異なる周波数のクロックパルスで受信側ＰＮ符号発
   生器を動作させ、送信側ＰＮ符号の位相から受信側ＰＮ
   符号の位相をシフトさせて受信側ＰＮ符号と受信信号と
   の相関を検出し、検出相関出力が最大となったときまで
   のＰＮ符号の位相シフト量に基づいて反射物までの距離
   を測定することを特徴とする測距方式。
4. 【請求項４】　　ＰＮ符号のパタ−ンを測距毎に変更す
   ることを特徴とする請求項１または３の測距方式。
5. 【請求項５】　　ＰＮ符号のパタ−ンを測距装置毎に変
   更することを特徴とする請求項１または３の測距方式。