JPH0498182A - パルス式距離測定装置 - Google Patents

パルス式距離測定装置

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JPH0498182A
JPH0498182A JP2215215A JP21521590A JPH0498182A JP H0498182 A JPH0498182 A JP H0498182A JP 2215215 A JP2215215 A JP 2215215A JP 21521590 A JP21521590 A JP 21521590A JP H0498182 A JPH0498182 A JP H0498182A
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Teruo Fujiyama
藤山 照男
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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] この発明はそれ程広くない領域内で同一波長を用いて複
数台を稼動させる1場合のパルス式距離測定装置におい
て不要波によって物標の誤判定を行なうことがないよう
にする技術に関するものである。
[従来の技術] 般にパルス式距離測定装置では、一定時間毎にパルス波
の送信を行ない、物標からの反射エコーパルス波を受信
するまでの遅延時間に基づいて物標までの距離を算出す
ると共に、反射エコーパルス波の振幅から物標の大きさ
を知るものである。
しかしながらそれ程広くない領域内て同一なる波長のパ
ルス式距離測定装置を複数台で稼動させる場合ては、物
標よりの反射エコーパルス信号の他に対向する他装置か
らの直接波なとの妨害波が混在して受信されることがあ
るので、このような場合は誤った計測を行なってしまつ
このためこのような場合に使用する従来のパルス式距離
測定装置では、送波器系および受波器系に各種のビーム
成形による対策や偏波面による対策等が講じられて提案
されているが、3次元的な姿勢変動を伴う移動体に搭載
され、また対向して位置する場合では、前記の対策のみ
では充分でなく、妨害波を受信してしまうことがあった
またビーム走査機能を必要とする場合では前記の改善対
策が形状及び重量の制限を加える欠点があった。
さらにまた、同一波長でも個体の識別を可能ならしめる
符号化変調を施すことにより、誤って他装置の信号を受
信した場合でもこれを識別して距離計測を行なうことが
提案されているが、近距離ないし至近距離の計測におい
ては送信波のパルス幅も狭い必要性があるので、符号化
変調によって占有帯域幅の増大や複雑且つ高速なる変復
調回路と符号識別回路が必須となり高価になってしまう
欠点があった。また送信波の狭いパルス幅では符号化の
最大数も制約を受ける欠点があった。
[発明が解決しようとする課題] この発明は以上のような欠点に鑑み、送波器系および受
波器系の形態に左右されずに、さらに複雑且つ高速なる
変復調回路や符号識別回路を用いずに、同一なる波長を
使用する複数のパルス式距離測定装置において、他装置
からの妨害波を受信する場合でも誤った距離計測が生ず
ることを回避する技術を提供するものである。
[課題を解決するための手段] 一般にパルス式距離測定装置では、送波器及び受波器の
指向性内に充分包括し得る小型物標からの反射エコーパ
ルス波の受信電力は、送信電力、送波器及び受波器の変
換利得、波長、物標の反射係数が一定であると、距離の
4乗に反比例し減衰することが電波領域の所謂レーダ方
程式として知られている。光波領域でも木質的に同様の
方程式が成立する。
しかし同一波長の他の装置が対向している場合などの妨
害波は直接波であることが多く、この場合の妨害波の受
信電力は送信電力、送波器及び受波器の変換利得、波長
が同一である場合では相互間距離の2乗に反比例し減衰
することが知られている。
この発明は前記の現象に着目し、物標からの反射エコー
パルス波よりも妨害波である他装置の直接波のほうが受
信電力が犬となる性質があることから、これを識別する
ために低閾値以上を通常の物標からの信号範囲内とする
ものと高閾値以上を妨害波としての信号範囲内とするも
のとの2通りのレベル比較を行ない、また受信信号か距
離計測の支障となり得るかの判定を、低閾値以上の信号
と高閾値以上の信号とのどちらが早く出力されるかを送
信トリガを時間基準にして判定し、更にまた、他装置か
らの妨害波か次回の測定時間帯で再び重複しないように
、双方の装置の送信トリガ周期を変更するようにしたも
のである。
またこの発明では、双方の装置が同期して送信トリガし
、妨害波の受信時刻も同期する場合では一定量の時間変
更のみによると、次回の測定時間帯も同期することとな
り、これらの遭遇性を回避するために装置毎に各々異な
った配列をした時間変更量を無作為に抽出できるように
したものである。
さらにまたこの発明は、至近距離の物標あるいは超大型
の物標から反射して来るエコーパルスが高閾値以上のレ
ベルであることにより妨害波と推定される場合では、連
続した2回の判定において妨害波として推定される2つ
の距離情報の差が許容値内であるかを演算し、許容値内
である場合には物標からの反射波であったこととして修
、正するようにしたものである。
さらにまたこの発明は、前記許容値は物標と自己装置と
の相対速度と波動伝播速度を所定の定値とすることで距
離計測の時間間隔に正比例するので、この許容値を乱数
テーブルを用いて無作為に抽出されるところの送信トリ
ガ周期(距離計測の時間間隔に相当する)から決定する
ようにしたものである。
[実 施 例] 第1図及び第2図に示すように、一定の周期で発振する
クロックパルス発生器CLKの基準パルスVcを受けて
分周するプリセットカウンタPSCHによって一定周期
の送信トリガパルスVtを得ると共に、これをパルス送
信機P LTXに人力し所望の波長の成分を含むパルス
変調された送信波を得て、送波器STDを介して伝播媒
体中に放射する。
一方、物標及び他装置より得られる受信波は受波器RT
Dを通して広帯域受信機WBRXに入り、ここで周波数
変換や信号増幅が施された後に送信トリガパルスを時刻
基準とする S、T、 C。
(Sansitivity Time Control
:時間的感度制■)の機能により送信トリガ時刻よりの
経過時間の4乗に正比例するような利得増加の補正をし
て、これにより物標と装置間の距離に依存しない信号振
幅のパルス波を得て、ざらに包絡線検波され一定振幅の
検波信号Vrとして取り出される。
広帯域受信機WBRXより出力される検波信号Vrは低
閾値基準電圧源LREFによって電圧判定する低閾値比
較器LCMPと、高閾値基準電圧源HREFによって電
圧判定する高閾値比較器11cMPとにそれぞれ入力さ
れる。
ここで、低閾値基準電圧源LREFの設定値■文は最少
検出レベルに基づき決定され、高閾値基準電圧源1(R
EFの設定値vhは妨害波となり得る振幅値相当に設定
される。そして、物標からのエコーパルスとして受信す
ることを予定するレベルを低閾値基準電圧源LREFの
設定値V1以上で且つ高閾値基準電圧源HREFの設定
値vh以下に設定し、設定値vh以上の受信信号を妨害
波であるとする。(’lに等しい場合を物標よりの反射
エコー信号とするか、一般ノイズとするか、またvhに
等しい場合を物標よりのものとするか、妨害波とするか
などの細部の境界条件は実施の都合により設定すれは良
い。)即ち、送信トリガパルスVtが生起した時刻以後
最初に低閾値比較器LCMPにローコンパレータ出力信
号Elのみか現われた場合は物標からの反射エコーパル
スであるとして以後の処理を行ない、また送信トリガパ
ルスVtが生起した時刻以後に最初に高閾値比較器HC
MPにハイコンパレータ出力信号Ehが現われた場合は
、他装置からの妨害波であると推定して以後の処理を行
なう。
更に妨害波であると推定された信号が距離計測の障害と
なり得るかの判別は、送信トリガパルスVtの後縁立下
りでセットし検波信号Vrより得られるところの送信ト
リガ以後に初めて到来するローコンパレータ出力信号E
lの後縁立下りでリセットするセットリセットフラグ内
に、同様にして検波信号Vrより得られるところのハイ
コンパレータ出力信号Ehが包括されるか否かをセット
リセットフリップフロップ回路5RFFにて判定し、後
者が前者内に包括される場合には妨害波判定信号Edを
出力することにより行なっている。
さらにまた、妨害波判定信号Et1が出力される場合で
は、この妨害波判定信号Edによって歩進計数器CNT
Rを歩進して得られたアドレス値を人力することにより
、装置別に固有的に設定して配列されているランダム符
号をリートオンリーメモリROMから読み出し、この読
み出した符号をプリセットカウンタPSCRに書込み、
次回の送信トリガの周期を変更することにより、妨害波
との測定時間帯が同期しないように所定の通常周期を変
更して送信トリガを発生せしめている。ざらにまた、次
回の変更した送信周期においても測定時間帯がなお他装
置と同期した場合は、さらにその次の送信周期でも同様
に周期を変更したままもう一度送信を行ない、以後同様
にして同期が外れるまで繰り返す。
しかしながら、至近距離かあるいは超大型の物標から反
射してくる反射エコーパルス波では前記判定回路のみに
よるとこれらの物標からの反射信号を誤って妨害波と推
定することがある。この誤りを防止するために妨害波判
定信号Edを交互反転切換器M T S Wを通してA
記憶器八REGとB記憶器BREGに交互に与えて、レ
ンジゲートカウンタRGCより出力される距離情報Er
を格納し、これら2種の距離情報(A記憶器AREGの
内容をaとし、B記憶器BREGの内容をbとする)の
差か定数回路CN5Tで設定される許容値(物標と自己
装置との相対速度、距離計測のための時間間隔、波動伝
播速度などから決定されるもの)C以内であるかを差分
時間演算器DTCで算出し、1a−bl<cであれば物
標であったことを示す物標判定信号Etを出力する。よ
り正確に言えは、この信号Etは、妨害波の存在を一度
推定した後において、所定の点検を経たことにより前記
推定を覆えして物標であると認識を修正したことによる
判定信号である。妨害波を認めないで当初より物標であ
ると認めた場合の物標判定の信号E9と区別をしている
レンジケートカウンタRGCは送信トリガパルスVtか
らローコンパレータ出力信号E、Qまでに包括するクロ
ックパルス発生器CLによりの基準パルスVcを計数す
ることによって、距離情報Erを得る。
また定数回路CN5Tの値Cは差分時間演算器DTC内
で設定しても、外部にて設定する場合のどちらでも良い
以上のようにして得られる3種類の信号、即ち妨害波判
定信号Ed、物標判定信号Et、ロー :lンハL/−
タ出力信号EUは、レンジゲートカウンタRGCより得
られる距離情報Erを出力記憶器0REGに書込みを認
可するか否かを決定するための、優先順位回路PRIE
の人力信号として用いられる。
ここで、優先順位回路PRIEは、 (1)妨害波判定信号Edのみが出力される場合(第2
図で示されるT2区間)では出力記憶器0REGの内容
を保持するために距離情報Erの更新を禁止する。
(2)物標判定信号Etが出力され且つ妨害波判定信号
Edも出力される場合(第2図て示されるT3区間)で
は物標判定信号Etが優先されて出力記憶器0REGの
内容を更新する。
(3)妨害波判定信号Edと物標判定信号Etのいずれ
もか出力しない場合(第2図で示されるT1区間)では
ローコンパレータ出力信号Epによって出力記憶器0R
EGの内容を更新する。
以上のように前記3種類の信号に優先順位[Et >E
tl >El ]を付けている。
なお、第2図でレンジゲートカウンタRGCの内容と出
力記憶器0REGの内容について、k、 nで示したも
のは、具体的数値がa、bと異なることを示し、またX
印は距離計数途中の結果の定まらない状態を示す。
さらにまた定数回路CN5Tは、第3図に示すように、
タイムインターバルカウンタTICRと置換して許容値
Cの精度を向上させることができる。
許容値Cは、物標と自己装置との相対速度、距離計測の
ための時間間隔、波動伝播速度から決定されるが、ここ
で相対速度と波動伝播速度を所定の一定値とすれば距離
計測のための時間間隔即ち送信トリガ周期に正比例する
そこで第3図に示すようにタイムインターバルカウンタ
TICRは送信トリガパルスVtをスタート及びストッ
プの共用信号として入力し、クロックパルス発生器CL
Kから発する基準パルスVcを計数することによって、
妨害波の到来時に行なわれる送信トリガ周期の変更の際
てもその変更された送信周期に追従して正確に補正した
許容値Cを得ることができる。
第3図中のVt、Vc、cは第1図のブロック図に対応
して同様なる信号を用いることのできるように置換し、
他の構成は第1図のものを援用する。
例えば、電磁波(電波、光波)を大気中で用いる場合、
双方の装置間の相対速度が1 km/sで探知レンジか
やや広いが、150km〜750kmに対して、送信ト
リガの周期が1 m5ec〜5 m5ecの範囲である
と、許容値Cは1m〜5mの範囲になるので、双方の装
置間距離か100mのとき、Cを1%〜5%の範囲で補
正することができる。
また例えは音波、超音波を空気中で用いる場合(伝播速
度330m/5ec) 、双方装置間の相対速度がIo
n/sで探知レンジ165m〜825mに対して、送信
トリガの周期が1 sec〜5 secであるとすると
、許容値Cは10m〜50mの範囲であるので、双方の
装置間距離が100mのとき、Cを10%〜50%の範
囲で補正することかで診る。
さらにこの発明は、送波器STD 、パルス送信機P 
LTX、受波器RTD 、広帯域受信機WBRXを除く
その他の判定回路と論理回路を、距離計測の応答性の許
容し得る範囲内でアナログディジタル変換機能を有する
ディジタル演算処理器としてマイクロコンピュータ−化
をすることができる。第4図にこの場合の実施例を示す
マイクロコンピュータ−化の場合でも検波信号Vrをデ
ィジタル値化するアナログディジタル変換器ADOの出
力値を入力するための入出カニニットIOUを設けると
共に処理プログラムやランダム符号を格納するり−トオ
ンリーメモリROMと距離情報や処理過程の一時記憶を
行なうランダムアクセスメモリRAMを設け、さらにこ
れらの相互間の情報を総括的処理を行なうメインプロセ
ッサユニットMPIIを設けることによって、前記の機
能と同様なる効果を呈するように送信トリガパルスVt
と距離情報Erを出力できる。
第4図中のVt、Vrは第1図のブロック図の場合と同
じ意味である。また第3図の機能も第4図に含ませるこ
とが可能である。
さらにまたこの発明は、パルス変調方式で且つ物標から
の反射エコーパルスに対し伝播距離による振幅の減衰補
正(同一物標からの検波信号Vrが伝播距離の値に依存
しない一定振幅値にできること)が行なわれていれば、
音波、超音波、電波、光波等の波動の種類に限定される
ことなく同様なる方式による実施が可能である。
[発明の効果] この発明はパルス式距離測定装置が対向して位置してい
る場合でもこれらの双方の装置て受信される直接波が原
因で発生する妨害波を、振幅とその発生タイミングの双
方て監視する方式を採用しているので、実害のある多く
の妨害波を排除することができる。
またこの発明では妨害波を受ける際に次回の距離計測の
時間帯が再度重複することを回避するように次回または
その後の有限回数に亙って送信トリガを設定時間量たけ
変更すると共に妨害波と判定したときでもなおその後も
送信するように制御しているので、欠測する時間を可及
的に少なくし、または全く無くすることができる。
さらにまた至近距離かまたは超大型の物標からの反射エ
コーであるにも拘らず、これを妨害波と推定する場合で
は、再度送信して物標であるかを変動パラメータに基づ
いた許容値を基準に追認するのて、物標からの反射波で
あるか対向装置からの妨害波であるかの識別を容易にし
ている。
さらにまた前記許容値は物標と自己装置との相対速度と
波動伝播速度を所定の一定値とすれば距離計測の時間間
隔に依存することから、前記追認のだひに、無作為に抽
出される送信トリガパルスの周期時間に従ってこの許容
値を決定するようにしであるため、物標との相対速度が
犬なる場合での物標からの反射波であるか対向装置から
の妨害波であるかの識別能力を高く維持することかでき
る。
この他、妨害波と推定される場合における次回の送信ト
リガに対する時間の変更量は配列も符号もランダムにし
ていることから、これら符号の組合せは極めて多数(制
御対象となる総装置数の階乗通り)取り得るので、容易
に符号配列を選択することかてき、且つ対向する装置の
距離計測時間の遭遇的一致性を著しく低下させることが
できる。
以上のようにこの発明によると比較的広くない領域内で
同一波長を用いて、複数台のパルス式距離測定装置を移
動しながら稼動する場合でも、支障となる妨害波の影響
を効果的に排除することが可能であり、複数の装置を同
一波長で実施できることから装置としての製作の容易さ
や周波数帯域の有効利用が期待できる。
この発明は移動体に各々パルス式距離測定装置を搭載し
てこれらの移動体を無人で遠隔操縦する場合などに実施
して好適であり、これらの移動体の進行軌跡が同一軸線
上にあるように反航もしくは回航する場合に特に有効で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の詳細な説明するブロック図、第2図
は第1図の動作を説明するタイムチャート、第3図はこ
の発明の他の実施例の部分ブロック図、第4図はこの発
明のさらに他の実施例のブロック図である。 (主な記号) CLX・・・クロックパルス発生器 PSCR・・・プリセットカウンタ PUTX・・・パルス送信機 STD・・・送波器 RTD・・・受波器 WBRX・・・広帯域受信機 LREF・・・低閾値基準電圧源 LCMP・・・低閾値比較器 1−IREF・・・高閾値基準重圧源 HCMP・・・高閾値比較器 5RFP・・・セットリセットフリップフロップ回路C
N、TR・・・歩進計数器 ROM・・・リードオンリーメモリ MTSW・・・交互反転切換器 AREG・・・A記憶器 BREG・・・B記憶器 CN5T・・・定数回路 DTC・・・差分時間演算器 RGC・・・レンジゲートカウンタ 0REG・・・出力記憶器 P’RI E・・・優先順位回路 TICR・・・タイムインターバルカウンタ・・・アナ
ログディジタル変換器 ・・・人出カニニット ・・・ランダムアクセスメモリ ・・・メインプロセッサユニット ・・・妨害波判定信号 ・・・物標判定信号 ・・・ローコンパレータ出力信号 補正書 平成 3年11月12日 明細書中下記事項を補正する。 平成 2年特許願第215215号 2 発明の名称 パルス式距離測定装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 名称 株式会社 ロポテック研究所 4代理人 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 明細書の発明の詳細な説明の欄 (1)明細書中特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 (2)明細書第9頁下から8行目に、 「送信トリ力パルスを」とあるを、 [送信トリ力パルスVtを]と訂正する。 (3)明細書節12頁10行目〜14行目に、「さらに
また、次回の変更した・ 同期が外れるまで繰り返す。 」とあるを、 「さらにまた、次回の変更した送信周期においても測定
時間帯がなお他装置と同期した場合は、さらに別の送信
周期に変更して送信し、以下同様に周期を変更しながら
他装置と同期しない送信周期を探して行く。同期しない
周期が見付かったときは、以後その周期で送信を継続す
る。」と訂正する。 特許請求の範囲 1 同一波長の信号波を使用する複数のパルス式距離測
定装置において、受信波について低閾値の判定と高閾値
の判定を行なうようにし、送信時刻以後最初に受信した
信号が低閾値以上且つ高閾値以下のものであるときは上
記送信時刻以後最初に受信した信号を物標からの反射エ
コー信号であるとすることを特徴とするパルス式距離測
定装置。 2 同一波長の信号波を使用する複数のパルス式距離測
定装置において、受信波について低閾値の判定と高閾値
の判定を行なうようにし、送信時刻以後最初に受信した
信号が高閾値以上のものであるときは上記送信時刻以後
最初の受信信号を妨害波であると推定することを特徴、
lt々パ万ヌ式距離測定装置。 3 妨害波であると推定したときは、その後距離情報の
更新を禁止することを特徴とする請求項2に記載のパル
ス式距離測定装置。 4 妨害波であると推定したとき、上記妨害波と推定し
た信号を発信した相手装置との送信周期が非同期となる
まで、少くとも1回自己装置の送信周期を変更すること
を特徴とする請求項2に記載のパルス式距離測定装置。 5 各々のパルス式距離測定装置毎に固有に設定した乱
数を具備し、妨害波であると推定したとき、自己装置に
具備した上記乱数を使用して自己装置の送信周期を変更
することを特徴とする請求項2または4に記載のパルス
式距離測定装置 6 妨害波であると推定した連続2回の距離情報による
差データが予め設定した値以内のものであるときは、上
記妨害波であると推定した距離情報を物標についての距
離情報であるとすることを特徴とする請求項2または3
に記載のパルス式距離測定装置。 7 妨害波であると推定した連続2回の距離情報の差を
予め設定した許容値以内であるかを判定する際に、乱数
を用いて変更される送信周期に追従して上記許容値を変
更設定することを特徴とする請求項2,5または6に記
載のパルス式距離測定装置。 妨害波であると推定した後続いて物標であると判定した
ときは、物標の距離情報を更新することを特徴とする請
求項2,3または6に記載のパルス式距離測定装置。 連続2回の距離情報の差データが予め設定した値以内の
ものであるとき、上記2回の距離情報のうち最新のもの
を物標についての距離情報として出力することを特徴と
する請求項2,3.6または7に記載のパルス式距離測
定装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 同一波長の信号波を使用する複数のパルス式距離測
    定装置において、受信波について低閾値の判定と高閾値
    の判定を行なうようにし、送信時刻以後最初に受信した
    信号が低閾値以上且つ高閾値以下のものであるときは上
    記送信時刻以後最初に受信した信号を物標からの反射エ
    コー信号であるとすることを特徴とするパルス式距離測
    定装置。 2 同一波長の信号波を使用する複数のパルス式距離測
    定装置において、受信波について低閾値の判定と高閾値
    の判定を行なうようにし、送信時刻以後最初に受信した
    信号が高閾値以上のものであるときは上記送信時刻以後
    最初の受信信号を妨害波であると推定することを特徴と
    する請求項1に記載のパルス式距離測定装置。 3 妨害波であると推定したときは、その後距離情報の
    更新を禁止することを特徴とする請求項2に記載のパル
    ス式距離測定装置。 4 妨害波であると推定したとき、上記妨害波と推定し
    た信号を発信した相手装置との送信周期が非同期となる
    まで、少くとも1回自己装置の送信周期を変更すること
    を特徴とする請求項2に記載のパルス式距離測定装置。 5 各々のパルス式距離測定装置毎に固有に設定した乱
    数を具備し、妨害波であると推定したとき、自己装置に
    具備した上記乱数を使用して自己装置の送信周期を変更
    することを特徴とする請求項2または4に記載のパルス
    式距離測定装置。 6 妨害波であると推定した連続2回の距離情報による
    差データが予め設定した値以内のものであるときは、上
    記妨害波であると推定した距離情報を物標についての距
    離情報であるとすることを特徴とする請求項2または3
    に記載のパルス式距離測定装置。 7 妨害波であると推定した連続2回の距離情報の差を
    予め設定した許容値以内であるかを判定する際に、乱数
    を用いて変更される送信周期に追従して上記許容値を変
    更設定することを特徴とする請求項2、5または6に記
    載のパルス式距離測定装置。 8 妨害波であると推定した後続いて物標であると判定
    したときは、物標の距離情報を更新することを特徴とす
    る請求項2、3または6に記載のパルス式距離測定装置
    。 9 連続2回の距離情報の差データが予め設定した値以
    内のものであるとき、上記2回の距離情報のうち最新の
    ものを物標についての距離情報として出力することを特
    徴とする請求項2、3、6または7に記載のパルス式距
    離測定装置。
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Cited By (3)

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JPH09234732A (ja) * 1996-03-01 1997-09-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd ロ−ル混練装置の安全装置
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