JPH05312950A - Ranging apparatus and method - Google Patents

Ranging apparatus and method

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JPH05312950A
JPH05312950A JP4143324A JP14332492A JPH05312950A JP H05312950 A JPH05312950 A JP H05312950A JP 4143324 A JP4143324 A JP 4143324A JP 14332492 A JP14332492 A JP 14332492A JP H05312950 A JPH05312950 A JP H05312950A
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JP
Japan
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signal
code sequence
gain
shift
distance
Prior art date
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Application number
JP4143324A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Yoshida
眞人 吉田
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Publication of JPH05312950A publication Critical patent/JPH05312950A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain the range of an object with high resolution through a rela tively simple constitution. CONSTITUTION:A laser diode 15 projects a laser beam, modulated by m-train signals generated from an m-train generator 13, toward an object. Single bit width (minimum pulse width) of the m-train is set equal to a time required by the laser beam for reciprocating a maximum detecting distance. A phase shifter 31 produces multiple shifted signals by shifting the m-train within the single bit width. A light signal received by a photodiode 21 and representing a light reflected on the object is correlated with each shifted signal. An arithmetic unit 30 determines two lines by minimum square method based on the correlated values and then calculates the distance upto the object from the cross point of two lines. Gain is regulated in the measurement depending on the strength of received signal and the like thus realizing an accurate measurement depending on the situation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は距離測定技術に関する
ものであり、特にその測定精度の向上に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring technique, and more particularly to improving the measurement accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】対象物に向けて電磁波を送信し、その反
射波を受信するまでの時間を計測し、対象物までの距離
を測定する方法が広く用いられている。例えば、前方を
走行する車両との距離を測定する車両用ランダム変調レ
−ダ装置が知られている。
2. Description of the Related Art A method is widely used in which an electromagnetic wave is transmitted toward an object, the time until the reflected wave is received is measured, and the distance to the object is measured. For example, a vehicle random modulation radar device for measuring a distance to a vehicle traveling ahead is known.

【0003】車両用ランダム変調レ−ダ装置は,m系列
符号によって送信電磁波を振幅変調して送信し,先行車
両からの反射電磁波を復調して受信信号を得る。この
時、送信信号によって表わされるm系列符号と、受信信
号によって表わされるm系列符号との間には、位相のず
れが生じる。この位相のずれは、先行車両までの距離に
比例する。したがって、位相のずれ量を検出することに
より、距離を計測することができる。
A vehicle random modulation radar device amplitude-modulates a transmission electromagnetic wave by an m-sequence code and transmits it, and demodulates a reflection electromagnetic wave from a preceding vehicle to obtain a reception signal. At this time, a phase shift occurs between the m-sequence code represented by the transmission signal and the m-sequence code represented by the reception signal. This phase shift is proportional to the distance to the preceding vehicle. Therefore, the distance can be measured by detecting the amount of phase shift.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のような距離測定
技術には、次のような問題点があった。送信信号と受信
信号の位相のずれ量の検出は、「受信信号をどれだけ位
相シフトすれば送信信号と相関がとれるか」を求めるこ
とにより行っている。ここで、送信信号と受信信号との
相関演算はm系列符号のビット単位で行われる。したが
って,m系列符号の1ビット幅(m系列符号化パルス信
号の最小パルス幅)が測距分解能となるので,分解能が
低いという問題がある。
The distance measuring technique as described above has the following problems. The amount of phase shift between the transmitted signal and the received signal is detected by determining "how much the received signal should be phase-shifted to correlate with the transmitted signal". Here, the correlation calculation between the transmission signal and the reception signal is performed in bit units of the m-sequence code. Therefore, the 1-bit width of the m-series code (minimum pulse width of the m-series coded pulse signal) is the distance measurement resolution, which causes a problem of low resolution.

【0005】分解能を高めるためにはm系列の長さを長
くしなければならない。そうすると非常に高速のクロッ
ク信号が必要である。また,相関をとるために多段にシ
フトされた多くのシフト信号が必要となるので相関処理
のための構成が複雑になるとともに処理に長い時間を要
する。
In order to improve the resolution, the length of the m series must be lengthened. Then a very high speed clock signal is required. In addition, since many shift signals shifted in multiple stages are required to obtain the correlation, the configuration for the correlation processing becomes complicated and the processing takes a long time.

【0006】また、状況(雨、霧、煙等)によって、受
信信号がうまく受信できず、検出能力が低下する場合が
ある。
Further, depending on the situation (rain, fog, smoke, etc.), the received signal may not be received well, and the detection capability may be reduced.

【0007】この発明は上記のような問題点を解決し
て、簡易な構成でありながら高い分解能を持ち、状況に
かかわらず高い検出能力を維持することのできる距離測
定装置および方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems and provides a distance measuring device and method having a simple structure, high resolution, and capable of maintaining high detection capability regardless of the situation. With the goal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の距離測定装置
は、符号系列を表わす信号を生成する符号系列発生手
段、符号系列発生手段の出力信号により変調を行った電
磁波を、対象物に向けて送信する送信手段、対象物から
の反射波を受信して復調し、受信信号として出力する受
信手段、送信信号によって表わされる符号系列の位相
と、受信信号によって表わされる符号系列の位相のずれ
に基づいて、対象物までの距離を演算する処理手段、受
信信号の大きさに基づいて、少なくとも送信手段の送信
ゲインもしくは受信手段の受信ゲインの一方を調整する
ゲイン調節手段、を備えている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a distance measuring device which directs an electromagnetic wave modulated by a code sequence generating means for generating a signal representing a code sequence and an output signal of the code sequence generating means to an object. Transmitting means, transmitting means for transmitting, receiving means for receiving and demodulating a reflected wave from an object, and outputting as a reception signal, the phase difference between the code sequence represented by the transmission signal and the phase of the code sequence represented by the reception signal. Based on this, processing means for calculating the distance to the object, and gain adjusting means for adjusting at least one of the transmission gain of the transmission means or the reception gain of the reception means based on the magnitude of the received signal are provided.

【0009】請求項2の距離測定装置は、符号系列を表
わす信号を生成する符号系列発生手段、符号系列発生手
段の出力信号により変調を行った電磁波を、対象物に向
けて送信する送信手段、対象物からの反射波を受信して
復調し、受信信号として出力する受信手段、送信信号に
よって表わされる符号系列の位相と、受信信号によって
表わされる符号系列の位相のずれに基づいて、対象物ま
での距離を演算する処理手段、演算手段の演算時間に基
づいて、少なくとも送信手段の送信ゲインもしくは受信
手段の受信ゲインの一方を調整するゲイン調節手段、を
備えている。
A distance measuring device according to a second aspect of the present invention is a code sequence generating means for generating a signal representing a code sequence, a transmitting means for transmitting an electromagnetic wave modulated by an output signal of the code sequence generating means toward an object. Receiving means for receiving the reflected wave from the object, demodulating it, and outputting it as a received signal, up to the object based on the phase shift of the code sequence represented by the received signal and the phase of the code sequence represented by the transmitted signal And a gain adjusting means for adjusting at least one of the transmission gain of the transmitting means and the receiving gain of the receiving means based on the calculation time of the calculating means.

【0010】請求項3の距離測定装置においては、前記
処理手段は、送信信号によって表わされる符号系列の位
相を、符号系列の1ビット時間幅をシフト量1として1
シフト量の範囲内で少なくとも3種類のシフト量シフト
させて少なくとも3種類のシフト信号を作成する位相シ
フト手段と、上記受信信号と上記位相シフト手段から得
られる各シフト信号との相関値を、1または複数符号系
列長にわたって積分し、相関出力を得る相関手段と、相
関手段から得られる少なくとも3つの相関出力に基づい
て、2つの直線を求め、この直線の交点の座標に基づい
て対象物までの距離を演算する演算手段、を備えてお
り、前記相関手段において、相関値を、1または複数符
号系列長にわたって積分している際に、積分値が所定値
よりも大きくなった場合には、この時点で積分を中止す
るとともに、この時までの時間を演算時間とするように
したことを特徴としている。
In the distance measuring device according to the third aspect, the processing means sets the phase of the code sequence represented by the transmission signal to 1 by setting the 1-bit time width of the code sequence as the shift amount 1.
The phase shift means for shifting at least three types of shift amounts to generate at least three types of shift signals within the shift amount range, and the correlation value between the received signal and each shift signal obtained from the phase shift means are set to 1 Alternatively, two straight lines are obtained on the basis of a correlating unit that obtains a correlating output by integrating over a plurality of code sequence lengths, and at least three correlating outputs obtained from the correlating unit, and based on the coordinates of the intersections of these straight lines When the correlation value is greater than a predetermined value when the correlation value is integrated over one or a plurality of code sequence lengths by the correlation means, The feature is that the integration is stopped at this point and the time until this point is set as the calculation time.

【0011】請求項4の距離測定方法は、符号系列を表
わす信号を生成し、符号系列発生手段の出力信号により
変調を行った電磁波を、対象物に向けて送信し、対象物
からの反射波を受信して復調し、受信信号として出力
し、送信信号によって表わされる符号系列の位相と、受
信信号によって表わされる符号系列の位相のずれに基づ
いて、対象物までの距離を演算する距離測定方法であっ
て、受信信号の大きさに基づいて、少なくとも送信手段
の送信ゲインもしくは受信手段の受信ゲインの一方を調
整するようにしたことを特徴としている。
According to a fourth aspect of the distance measuring method, a signal representing a code sequence is generated, an electromagnetic wave modulated by an output signal of the code sequence generating means is transmitted to an object, and a reflected wave from the object is transmitted. A distance measuring method for calculating a distance to an object based on the phase shift of the code sequence represented by the transmission signal and the phase of the code sequence represented by the transmission signal. It is characterized in that at least one of the transmission gain of the transmission means and the reception gain of the reception means is adjusted based on the magnitude of the reception signal.

【0012】[0012]

【作用】請求項1、4の距離測定装置および方法は、受
信信号の大きさに基づいて、少なくとも送信手段の送信
ゲインもしくは受信手段の受信ゲインの一方を調整する
ゲイン調節手段を備えている。したがって、前回測定の
受信信号の状態に応じて、次回のゲインを調節すること
ができ、測定の状況に応じたゲイン調整を行うことがで
きる。
The distance measuring device and method according to the present invention comprises the gain adjusting means for adjusting at least one of the transmitting gain of the transmitting means and the receiving gain of the receiving means based on the magnitude of the received signal. Therefore, the next gain can be adjusted according to the state of the reception signal of the previous measurement, and the gain adjustment according to the measurement situation can be performed.

【0013】請求項2の距離測定装置は、距離測定の演
算時間に基づいて、少なくとも送信手段の送信ゲインも
しくは受信手段の受信ゲインの一方を調整するゲイン調
節手段を備えている。したがって、前回測定時の演算時
間に応じて、次回のゲインを調節することができ、測定
の状況に応じたゲイン調整を行うことができる。
A distance measuring apparatus according to a second aspect of the present invention comprises a gain adjusting means for adjusting at least one of the transmitting gain of the transmitting means and the receiving gain of the receiving means based on the calculation time of the distance measurement. Therefore, the next gain can be adjusted according to the calculation time at the previous measurement, and the gain adjustment according to the measurement situation can be performed.

【0014】請求項3の距離測定装置は、相関値を、1
または複数符号系列長にわたって積分している際に、積
分値が所定値よりも大きくなった場合には、この時点で
積分を中止するとともに、この時までの時間を演算時間
とするようにしたことを特徴としている。したがって、
この演算時間により、次回測定のゲインを調整すること
ができる。
In the distance measuring device according to the third aspect, the correlation value is 1
Or, when integrating over multiple code sequence lengths, if the integrated value becomes larger than the specified value, the integration is stopped at this point and the time until this point is set as the calculation time. Is characterized by. Therefore,
The gain of the next measurement can be adjusted by this calculation time.

【0015】[0015]

【実施例】図1に、この発明の一実施例による距離測定
装置のブロック図を示す。クロック信号発生回路11か
らは、図2に示すような第1クロック信号CK1が出力
される。このクロック信号CK1が分周回路12によっ
て分周され、クロック信号CK2となる。この第2クロ
ック信号CK2はm系列発生器13に与えられる。m系
列発生器13はシフトレジスタと帰還用倫理回路とから
構成され、図2に示すようなm系列信号を出力する。m
系列発生器13の出力m系列信号は送信信号TSとして
駆動回路14に与えられる。レーザ・ダイオード15は
駆動回路14によって駆動され、m系列信号を出力光強
度によって表わすレーザ光を発生する。このレーザ光は
対象物に向けて投射される。
1 is a block diagram of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention. The clock signal generation circuit 11 outputs the first clock signal CK1 as shown in FIG. This clock signal CK1 is frequency-divided by the frequency dividing circuit 12 to become a clock signal CK2. The second clock signal CK2 is given to the m-sequence generator 13. The m-sequence generator 13 is composed of a shift register and a feedback ethics circuit, and outputs an m-sequence signal as shown in FIG. m
The m-sequence signal output from the sequence generator 13 is given to the drive circuit 14 as a transmission signal TS. The laser diode 15 is driven by the drive circuit 14 and generates a laser beam representing the m-series signal by the output light intensity. This laser light is projected toward an object.

【0016】なお、m系列信号の1ビット幅(最小パル
ス幅)は、最大検出距離を電磁波が往復するのに要する
時間以上に設定する。好ましくは、最小パルス幅を該時
間と等しく設定する。
The 1-bit width (minimum pulse width) of the m-series signal is set to be equal to or longer than the time required for the electromagnetic wave to make a round trip at the maximum detection distance. Preferably, the minimum pulse width is set equal to the time.

【0017】この投射レーザ光の対象物からの反射光は
フォトダイオード21によって受光される。フォトダイ
オード21の出力信号は反射光の強度を表わしており、
前置増幅器22によって増幅され、受信信号RSとして
多数の相関器に与えられる。受信信号RSは必要に応じ
て2値化されることにより波形整形される。
The reflected light of the projection laser light from the object is received by the photodiode 21. The output signal of the photodiode 21 represents the intensity of the reflected light,
It is amplified by the preamplifier 22 and given to a number of correlators as the received signal RS. The reception signal RS is subjected to waveform shaping by being binarized as necessary.

【0018】多数の相関器のうち第1の相関器は正転増
幅器23Aと、反転増幅器24Aと、アナログ・スイッ
チ25A、26Aと、インバータ27Aと、積分器28
Aとから構成されている。第2〜第J(Jは3以上の
数)の相関器も同じように、正転増幅器23B〜23J
と、反転増幅器24B〜24Jと、アナログ・スイッチ
25B〜25Jと、アナログ・スイッチ26B〜26J
と、インバータ27B〜27Jと、積分器28B〜28
Jとからそれぞれ構成されている。
The first of the many correlators is the forward amplifier 23A, the inverting amplifier 24A, the analog switches 25A and 26A, the inverter 27A, and the integrator 28.
It is composed of A and. Similarly, the second to Jth correlators (J is a number equal to or greater than 3) similarly include the normal amplifiers 23B to 23J.
And inverting amplifiers 24B-24J, analog switches 25B-25J, and analog switches 26B-26J.
, Inverters 27B-27J, and integrators 28B-28
J and J respectively.

【0019】これらの相関器にシフト信号を与えるため
位相器31が設けられている。この位相器31はたとえ
ばシフトレジスタによって構成される。位相器31には
m系列発生器13から送信信号TSが与えられていると
ともに、位相シフトのために(シフトレジスタの駆動の
ための)第1クロック信号CK1が与えられている。位
相器31からは、図3に示すような、多種類のシフト信
号FSA,FSB〜FSJが出力される。第1のシフト
信号FSAは送信信号TSと同位相の信号であり、第1
の相関器に与えられる。第2のシフト信号FSBは送信
信号TSよりも適当なシフト量(たとえば1/(J−
1):m系列の1ビット幅をシフト量を1とする)遅れ
た信号であり、第2の相関器に与えられる。同じよう
に、他のシフト信号も送信信号TSから適当シフト量ず
つシフトされ他の相関器に与えられる。第Jのシフト信
号FSJは送信信号TSに対してシフト量1遅れた信号
であり、第Jの相関器に与えられる。これらのシフト信
号FSA〜FSJのシフト量は0〜1の範囲にある。
A phase shifter 31 is provided to provide a shift signal to these correlators. The phase shifter 31 is composed of, for example, a shift register. The phase sequencer 31 is provided with the transmission signal TS from the m-sequence generator 13 and the first clock signal CK1 for phase shift (for driving the shift register). The phaser 31 outputs various kinds of shift signals FSA, FSB to FSJ as shown in FIG. The first shift signal FSA is a signal in phase with the transmission signal TS, and
Given to the correlator of. The second shift signal FSB has a more appropriate shift amount than the transmission signal TS (for example, 1 / (J-
1): a signal having a delay of 1 bit width of the m sequence (where the shift amount is 1), and given to the second correlator. Similarly, other shift signals are also shifted from the transmission signal TS by an appropriate shift amount and given to other correlators. The Jth shift signal FSJ is a signal delayed by a shift amount from the transmission signal TS by 1 and is given to the Jth correlator. The shift amount of these shift signals FSA to FSJ is in the range of 0 to 1.

【0020】第1の相関器の動作について、図4を参照
して説明する。正転増幅器23Aは入力する受信信号R
Sをそのまま、または必要に応じて増幅して出力するも
のである。反転増幅器24Aは、入力する受信信号RS
の0レベルをそのまま保持し、1のレベルを−1のレベ
ルに変換して出力するものである。反転増幅器24Aの
出力信号がISAで示されている。
The operation of the first correlator will be described with reference to FIG. The normal amplifier 23A receives the received signal R
S is output as it is or after being amplified as necessary. The inverting amplifier 24A receives the input received signal RS
The 0 level of 1 is held as it is, and the 1 level is converted to the -1 level and output. The output signal of inverting amplifier 24A is shown as ISA.

【0021】アナログ・スイッチ25Aは第1のシフト
信号FSA(送信信号TSと同じ)によって、アナログ
・スイッチ26Aは第1のシフト信号FSAがインバー
タ27Aによって反転(1のレベルと0のレベルが交換
される)されることにより得られる信号によってそれぞ
れ制御される。アナログ・スイッチ25Aはシフト信号
FSAが1のレベルのときに入力する受信信号RSを通
過させる。アナログ・スイッチ25Aの出力信号RSS
Aは積分器28Aに与えられる。アナログ・スイッチ2
6Aはシフト信号FSAが0のレベルのときに入力する
信号ISAを通過させる。アナログ・スイッチ26Aの
出力信号ISSAは積分器28Aに与えられる。積分器
28Aの入力信号ASAは両信号RSSAとISSAを
合成した信号となる。
The analog switch 25A inverts the first shift signal FSA (same as the transmission signal TS) and the analog switch 26A inverts the first shift signal FSA by the inverter 27A (the level of 1 and the level of 0 are exchanged). Are controlled by the signals obtained by the above. The analog switch 25A passes the received signal RS input when the shift signal FSA is at the 1 level. Output signal RSS of analog switch 25A
A is provided to the integrator 28A. Analog switch 2
6A passes the signal ISA input when the shift signal FSA is at the 0 level. The output signal ISSA of analog switch 26A is provided to integrator 28A. The input signal ASA of the integrator 28A is a signal obtained by combining both signals RSSA and ISSA.

【0022】ここで、移相した送信信号(FSA〜FS
J)と受信信号(RS)および相関値(ASA)との関
係を表にまとめると、図5のようになる。なお、受信信
号の値が1と0ではなく、aと0になっているのは、状
況(距離、天候等)により、受信強度が変るからであ
る。
Here, the phase-shifted transmission signals (FSA to FS)
The relationship between J), the received signal (RS) and the correlation value (ASA) is summarized in a table as shown in FIG. The reason why the received signal values are a and 0 instead of 1 and 0 is that the received intensity changes depending on the situation (distance, weather, etc.).

【0023】カウンタ16は第2のクロック信号CK2
を計数し、m系列の1周期(15ビット長)が経過する
毎にリセット信号RRを積分器28A(および他の積分
器28B〜28J)に与える。リセット信号RRは1ビ
ット分の幅をもつ。あるリセット信号RRの立下り(ト
レーリング・エッジ)から次のリセット信号RRの立上
り(リーディング・エッジ)までがm系列の1符号系列
長(1周期)であり、この期間が積分器28A(および
他の積分器28B〜28J)の積分期間となる。
The counter 16 has a second clock signal CK2.
And a reset signal RR is given to the integrator 28A (and other integrators 28B to 28J) every time one cycle of the m-sequence (15-bit length) elapses. The reset signal RR has a width of 1 bit. The length from one trailing edge of a reset signal RR to the trailing edge of the next reset signal RR is one code sequence length (one cycle) of the m sequence, and this period is the integrator 28A (and This is the integration period of the other integrators 28B to 28J).

【0024】積分器28A(および他の積分器28B〜
28J)はリセット信号RRが1のレベルにある間リセ
ット動作を行い(たとえばコンデンサの電荷の放電)、
0レベルある積分期間において入力する信号ASAを積
分(たとえばコンデンサへの充電)し、積分結果を表す
信号SSAを出力する。積分器28Aがリセットされる
直前の積分信号SSAの値が相関値SAを表す。
Integrator 28A (and other integrators 28B ...
28J) performs the reset operation while the reset signal RR is at the level of 1 (for example, discharging the electric charge of the capacitor),
The input signal ASA is integrated (for example, the capacitor is charged) in the integration period of 0 level, and the signal SSA representing the integration result is output. The value of the integrated signal SSA immediately before the reset of the integrator 28A represents the correlation value SA.

【0025】演算装置30はたとえばCPU、メモリお
よびその周辺回路から構成され、積分器28Aがリセッ
トされる直前の積分信号SSAを取込む(リセット信号
RRに基づいて積分信号SSAの取込みと、その直後に
おける積分器28Aのリセットとを行うことは容易であ
る)。
The arithmetic unit 30 is composed of, for example, a CPU, a memory and its peripheral circuits, and takes in the integration signal SSA immediately before the integrator 28A is reset (the integration signal SSA is taken in based on the reset signal RR and immediately thereafter). It is easy to reset the integrator 28A at.

【0026】同じように、第2〜第Jの相関器におい
て、第2〜第Jのシフト信号FSB〜FSJはそれぞれ
アナログ・スイッチ25Bと26B〜25Jを制御する
ために用いられる。
Similarly, in the second to Jth correlators, the second to Jth shift signals FSB to FSJ are used to control the analog switches 25B and 26B to 25J, respectively.

【0027】これらの相関器の積分器28B〜28Jそ
れぞれ積分信号SSB〜SSJが出力される。演算装置
30はこれらの積分器28B〜28Jカウンタ16によ
ってリセットされる直前に積分信号SSB〜SSJによ
ってそれぞれ表される相関値(これらの相関値をそれぞ
れSB〜SJで表す)を取込む。
Integrators 28B to 28J of these correlators output integrated signals SSB to SSJ, respectively. The arithmetic unit 30 takes in the correlation values respectively represented by the integration signals SSB to SSJ (these correlation values are respectively represented by SB to SJ) immediately before being reset by the integrators 28B to 28J counter 16.

【0028】ここで、シフト量を横軸に、相関値を縦軸
にとった場合のグラフを図6に示す。相関値が最大とな
る点αのときの位相シフト量だけ、送信信号と受信信号
の位相がずれていることになる。したがって、このシフ
ト量Dを得ることにより、対象物までの距離を得ること
ができる。
FIG. 6 shows a graph in which the horizontal axis represents the shift amount and the vertical axis represents the correlation value. This means that the phase of the transmission signal and the phase of the reception signal are shifted by the amount of phase shift at the point α at which the correlation value becomes maximum. Therefore, by obtaining this shift amount D, the distance to the object can be obtained.

【0029】すなわち、演算装置30は、取込んだ相関
値SA〜SJを用いて2つの直線を求め、これらの直線
の交点を求めることにより、対象物までの距離を算出す
る。2つの直線を得るためには、原理的には、少なくと
もシフト量が0のシフト信号FSAと、シフト量が1の
シフト信号FSJと、シフト量が0〜1の範囲にあるシ
フト信号との3種類を用いればよい。これらの少なくと
も3種類のシフト信号と受信信号との間の少なくとも3
つの相関値が得られる。このうえで少なくとも2つの相
関値を用いて一方の直線が求められる。他方の直線は上
記一方の直線と勾配の絶対値が等しくかつ符号が反対で
ある。したがって残りの1つの相関値と一方の直線の勾
配とを用いて他方の直線を求めることができる。2つの
直線が得られればその交点から距離が算出される。
That is, the arithmetic unit 30 obtains two straight lines by using the acquired correlation values SA to SJ, and obtains the intersection of these straight lines to calculate the distance to the object. In order to obtain two straight lines, in principle, at least a shift signal FSA having a shift amount of 0, a shift signal FSJ having a shift amount of 1, and a shift signal having a shift amount of 0 to 1 are used. You can use the type. At least 3 between these at least 3 types of shift signals and received signals
Two correlation values are obtained. Then, one straight line is obtained using at least two correlation values. The other straight line has the same absolute value of the gradient and the opposite sign to the one straight line. Therefore, the other straight line can be obtained using the remaining one correlation value and the slope of the one straight line. If two straight lines are obtained, the distance is calculated from the intersection.

【0030】しかしながら多種類のシフト信号を用いれ
ば2つの直線をより正確に求めることができるようにな
るのはいうまでもない。とくに、ノイズ、回路誤差等に
より、得られた相関値がばらついた場合には相関値の数
が多ければ多いほど正確に2つの直線を求めることがで
きる。
However, it is needless to say that two straight lines can be obtained more accurately by using various kinds of shift signals. In particular, when the obtained correlation values vary due to noise, circuit error, etc., the more the number of correlation values is, the more accurately the two straight lines can be obtained.

【0031】次に、この実施例によるオートゲインコン
トロールについて説明する。上述のように、演算装置3
0は、積分して得られた相関値に基づいて、距離を演算
する。この時に、演算装置30は、積分値(相関値)の
最大値(図6のA)をゲイン調節回路42に与える。こ
の積分値の最大値Aは、受信信号の強度に比例したもの
である。したがって、雨や霧等で測定状況が悪い場合に
は小さくなる。また、近距離の測定等の場合には、大き
くなる。
Next, the automatic gain control according to this embodiment will be described. As described above, the arithmetic unit 3
0 calculates the distance based on the correlation value obtained by integration. At this time, the arithmetic unit 30 gives the maximum value (A in FIG. 6) of the integrated value (correlation value) to the gain adjustment circuit 42. The maximum value A of this integrated value is proportional to the strength of the received signal. Therefore, when the measurement condition is bad due to rain or fog, it becomes small. Further, it becomes large when measuring a short distance.

【0032】ゲイン調節回路42は、この最大積分値を
受けて最大積分値が大きい場合には、測定ゲインを小さ
く、小さい場合には、測定ゲインを大きくするようにし
ている。これにより、測定状況が悪い場合には、自動的
にゲインを上げて、正確な測定を行うことができる。
The gain adjusting circuit 42 receives the maximum integrated value and decreases the measurement gain when the maximum integrated value is large, and increases the measured gain when the maximum integrated value is small. As a result, when the measurement situation is bad, the gain can be automatically increased and accurate measurement can be performed.

【0033】なお、測定ゲインの調整は、駆動回路14
を制御してLD15の発光量を調節するとともに、前置
アンプ22の増幅率を調節することによって行ってい
る。例えば、積分可能な値を4095までとすると、最
大積分値が2000以下であれば、図7にしたがって、
ゲインを2倍にするようにしている。
The measurement gain is adjusted by the drive circuit 14
Is controlled to control the light emission amount of the LD 15 and the amplification factor of the preamplifier 22. For example, if the value that can be integrated is up to 4095, and the maximum integrated value is 2000 or less, according to FIG.
I try to double the gain.

【0034】ところで、対象物が近すぎる場合には、受
信信号の強度が過度に大きくなる。この場合には、積分
器が積分期間の終了までに飽和してしまい、正確な測定
ができなくなることがある。そこで、この実施例におい
ては、図1に示すように、積分器飽和検出回路40を設
けている。
By the way, when the object is too close, the intensity of the received signal becomes excessively large. In this case, the integrator may be saturated by the end of the integration period, and accurate measurement may not be possible. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, an integrator saturation detection circuit 40 is provided.

【0035】積分器飽和検出回路40の詳細を、図8に
示す。各積分回路28A〜28Jのいずれか一つでも、
基準電圧を越える積分値となった時に、OR回路70を
介して、飽和出力が出される。この飽和出力は、カンウ
タ16に与えられ、カウンタ16を強制的にリセットし
て、リセット信号RRを出力させる。これにより、各積
分器28A〜28Jがリセットされる。すなわち、これ
以上、積分動作を行っても正確な測定を行えないので、
積分動作を中止する。
The details of the integrator saturation detection circuit 40 are shown in FIG. Any one of the integrating circuits 28A to 28J,
When the integrated value exceeds the reference voltage, a saturated output is output via the OR circuit 70. This saturated output is given to the counter 16 to forcibly reset the counter 16 and output the reset signal RR. As a result, each of the integrators 28A to 28J is reset. In other words, even if the integration operation is performed any more, accurate measurement cannot be performed.
Stop integration operation.

【0036】これとともに、カウンタ16からは、リセ
ット直前のカウント値(演算時間に比例する)がゲイン
調節回路42に与えられる。ゲイン調節回路42は、こ
のカウント値が通常よりも低い値であれば、積分器が飽
和したことを知り、測定ゲインを低くする。これによ
り、次回の測定から、積分器の飽和を防止して、正確な
測定を行うことができる。例えば、積分器の飽和がない
状態での演算時間を30mSとすると、演算時間が20
mS以下の場合には、ゲインを1/2にするように制御
する。
At the same time, the counter 16 supplies a count value (proportional to the calculation time) immediately before resetting to the gain adjusting circuit 42. If the count value is lower than usual, the gain adjusting circuit 42 knows that the integrator is saturated and lowers the measured gain. As a result, from the next measurement, it is possible to prevent saturation of the integrator and perform accurate measurement. For example, if the calculation time in the state where the integrator is not saturated is 30 mS, the calculation time is 20
When it is less than mS, the gain is controlled to be 1/2.

【0037】なお、受信信号が大きすぎたり、ノイズが
大きかったりすると、前置アンプ22が飽和し、正確な
測定ができなくなるおそれがある。そこで、この実施例
では、図9に示すように、前置アンプ22の出力が所定
の値(基準電圧)を越えた時に、比較器80から飽和判
定出力を出すようにしている。この飽和判定出力は、ゲ
イン調節回路42に与えられる。ゲイン調節回路42
は、飽和判定出力があれば、ゲインを1/2に下げるよ
うにしている。これにより、前置アンプ22の飽和によ
る誤測定を防止している。
If the received signal is too large or the noise is large, the preamplifier 22 may be saturated and accurate measurement may not be possible. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 9, the saturation determination output is output from the comparator 80 when the output of the preamplifier 22 exceeds a predetermined value (reference voltage). This saturation determination output is given to the gain adjusting circuit 42. Gain adjustment circuit 42
In case of the saturation judgment output, the gain is reduced to 1/2. This prevents erroneous measurement due to saturation of the preamplifier 22.

【0038】なお、上記のようなゲインの調整は、図1
0に示すような範囲内にある対象物のうち最短距離にあ
るものからの反射信号に基づいて行うようにしている。
したがって、図10の範囲よりも遠方にある場合や、範
囲内に複数の対象物があっても遠い方の対象物は、ゲイ
ン調整のための対象とはならない。
It should be noted that the above-described gain adjustment is performed by using FIG.
This is performed based on the reflection signal from the object located at the shortest distance among the objects within the range shown by 0.
Therefore, if the object is farther than the range of FIG. 10, or if there are multiple objects within the range, the object farther away is not the object for gain adjustment.

【0039】[0039]

【発明の効果】請求項1、4の距離測定装置および方法
は、受信信号の大きさに基づいて、少なくとも送信手段
の送信ゲインもしくは受信手段の受信ゲインの一方を調
整するゲイン調節手段を備えている。したがって、前回
測定の受信信号の状態に応じて、次回のゲインを調節す
ることができ、測定の状況に応じたゲイン調整を行うこ
とができる。
According to the distance measuring apparatus and method of the present invention, there is provided a gain adjusting means for adjusting at least one of the transmitting gain of the transmitting means and the receiving gain of the receiving means based on the magnitude of the received signal. There is. Therefore, the next gain can be adjusted according to the state of the reception signal of the previous measurement, and the gain adjustment according to the measurement situation can be performed.

【0040】請求項2の距離測定装置は、距離測定の演
算時間に基づいて、少なくとも送信手段の送信ゲインも
しくは受信手段の受信ゲインの一方を調整するゲイン調
節手段を備えている。したがって、前回測定時の演算時
間に応じて、次回のゲインを調節することができ、測定
の状況に応じたゲイン調整を行うことができる。
A distance measuring device according to a second aspect of the invention is provided with a gain adjusting means for adjusting at least one of the transmitting gain of the transmitting means and the receiving gain of the receiving means based on the calculation time of the distance measurement. Therefore, the next gain can be adjusted according to the calculation time at the previous measurement, and the gain adjustment according to the measurement situation can be performed.

【0041】請求項3の距離測定装置は、相関値を、1
または複数符号系列長にわたって積分している際に、積
分値が所定値よりも大きくなった場合には、この時点で
積分を中止するとともに、この時までの時間を演算時間
とするようにしたことを特徴としている。したがって、
この演算時間により、次回測定のゲインを調整すること
ができる。
According to the distance measuring device of claim 3, the correlation value is 1
Or, when integrating over multiple code sequence lengths, if the integrated value becomes larger than the specified value, the integration is stopped at this point and the time until this point is set as the calculation time. Is characterized by. Therefore,
The gain of the next measurement can be adjusted by this calculation time.

【0042】すなわち、この発明によれば、簡易な構成
でありながら高い分解能を持ち、状況にかかわらず高い
検出能力を維持することのできる距離測定装置および方
法を提供することができる。
That is, according to the present invention, it is possible to provide a distance measuring device and method having a simple structure, high resolution, and capable of maintaining high detection capability regardless of the situation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例による距離測定装置のブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】クロック信号とそれを用いて生成されるm系列
符号とを示す波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing a clock signal and an m-sequence code generated by using the clock signal.

【図3】図1の各ブロックの波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a waveform of each block in FIG.

【図4】図1の各ブロックの波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a waveform of each block in FIG.

【図5】相関値の演算の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of calculation of a correlation value.

【図6】シフト量(距離)と相関値との関係を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a shift amount (distance) and a correlation value.

【図7】ゲイン調整回路42の行うゲイン調整の段階を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a stage of gain adjustment performed by a gain adjustment circuit.

【図8】積分器飽和検出回路40の詳細を示す図であ
る。
8 is a diagram showing details of an integrator saturation detection circuit 40. FIG.

【図9】前置アンプ22の飽和判定を行う回路を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing a circuit for performing saturation determination of the preamplifier 22.

【図10】ゲイン調整を行う対象物のエリアを示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing an area of an object for which gain adjustment is performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・・クロック信号発生器 12・・・分周器 13・・・m系列発生器 14・・・駆動回路 15・・・レーザ・ダイオード 16・・・カウンタ 21・・・フォトダイオード 23A〜23J・・・正転増幅器 24A〜24J・・・反転増幅器 25A〜25J,26A〜26J・・・アナログ・スイ
ッチ 28A〜28J・・・積分器 30・・・演算装置 31・・・位相器 40・・・積分器飽和検出回路 42・・・ゲイン調整回路
11 ... Clock signal generator 12 ... Frequency divider 13 ... m sequence generator 14 ... Drive circuit 15 ... Laser diode 16 ... Counter 21 ... Photodiode 23A-23J・ ・ ・ Normal amplifier 24A to 24J ・ ・ ・ Inverting amplifier 25A to 25J, 26A to 26J ・ ・ ・ Analog switch 28A to 28J ・ ・ ・ Integrator 30 ・ ・ ・ Computing device 31 ・ ・ ・ Phase shifter 40 ・ ・ ・・ Integrator saturation detection circuit 42 ・ ・ ・ Gain adjustment circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】符号系列を表わす信号を生成する符号系列
発生手段、 符号系列発生手段の出力信号により変調を行った電磁波
を、対象物に向けて送信する送信手段、 対象物からの反射波を受信して復調し、受信信号として
出力する受信手段、 送信信号によって表わされる符号系列の位相と、受信信
号によって表わされる符号系列の位相のずれに基づい
て、対象物までの距離を演算する処理手段、 受信信号の大きさに基づいて、少なくとも送信手段の送
信ゲインもしくは受信手段の受信ゲインの一方を調整す
るゲイン調節手段、 を備えた距離測定装置。
1. A code sequence generating means for generating a signal representing a code sequence, a transmitting means for transmitting an electromagnetic wave modulated by an output signal of the code sequence generating means toward an object, and a reflected wave from the object. Receiving means for receiving and demodulating and outputting as a received signal, processing means for calculating the distance to the object based on the phase shift of the code sequence represented by the transmitted signal and the phase of the code sequence represented by the received signal A distance measuring device comprising: a gain adjusting unit that adjusts at least one of the transmitting gain of the transmitting unit and the receiving gain of the receiving unit based on the magnitude of the received signal.
【請求項2】符号系列を表わす信号を生成する符号系列
発生手段、 符号系列発生手段の出力信号により変調を行った電磁波
を、対象物に向けて送信する送信手段、 対象物からの反射波を受信して復調し、受信信号として
出力する受信手段、 送信信号によって表わされる符号系列の位相と、受信信
号によって表わされる符号系列の位相のずれに基づい
て、対象物までの距離を演算する処理手段、 演算手段の演算時間に基づいて、少なくとも送信手段の
送信ゲインもしくは受信手段の受信ゲインの一方を調整
するゲイン調節手段、 を備えた距離測定装置。
2. Code sequence generating means for generating a signal representing a code sequence, transmitting means for transmitting an electromagnetic wave modulated by an output signal of the code sequence generating means toward an object, and a reflected wave from the object. Receiving means for receiving and demodulating and outputting as a received signal, processing means for calculating the distance to the object based on the phase shift of the code sequence represented by the transmitted signal and the phase of the code sequence represented by the received signal A distance measuring device comprising: a gain adjusting unit that adjusts at least one of a transmitting gain of the transmitting unit and a receiving gain of the receiving unit based on a calculation time of the calculating unit.
【請求項3】請求項2の距離測定装置において、 前記処理手段は、 送信信号によって表わされる符号系列の位相を、符号系
列の1ビット時間幅をシフト量1として1シフト量の範
囲内で少なくとも3種類のシフト量シフトさせて少なく
とも3種類のシフト信号を作成する位相シフト手段と、 上記受信信号と上記位相シフト手段から得られる各シフ
ト信号との相関値を、1または複数符号系列長にわたっ
て積分し、相関出力を得る相関手段と、 相関手段から得られる少なくとも3つの相関出力に基づ
いて、2つの直線を求め、この直線の交点の座標に基づ
いて対象物までの距離を演算する演算手段、 を備えており、 前記相関手段において、相関値を、1または複数符号系
列長にわたって積分している際に、積分値が所定値より
も大きくなった場合には、この時点で積分を中止すると
ともに、この時までの時間を演算時間とするようにした
ことを特徴とする距離測定装置。
3. The distance measuring device according to claim 2, wherein the processing means has at least a phase of the code sequence represented by the transmission signal within a range of 1 shift amount, where 1 bit time width of the code sequence is a shift amount 1. A phase shift means for shifting at least three kinds of shift signals by shifting three kinds of shift amounts, and a correlation value between the received signal and each shift signal obtained from the phase shift means are integrated over one or a plurality of code sequence lengths. Then, a correlating means for obtaining a correlating output, and a calculating means for calculating two straight lines based on at least three correlating outputs obtained from the correlating means, and calculating a distance to the object based on the coordinates of the intersection of the straight lines, When the correlation value is integrated over one or a plurality of code sequence lengths in the correlation means, the integrated value becomes larger than a predetermined value. Case, as well as stop the integration at this time, the distance measuring device being characterized in that the time for this until such a calculation time.
【請求項4】符号系列を表わす信号を生成し、 符号系列発生手段の出力信号により変調を行った電磁波
を、対象物に向けて送信し、 対象物からの反射波を受信して復調し、受信信号として
出力し、 送信信号によって表わされる符号系列の位相と、受信信
号によって表わされる符号系列の位相のずれに基づい
て、対象物までの距離を演算する距離測定方法であっ
て、 受信信号の大きさに基づいて、少なくとも送信手段の送
信ゲインもしくは受信手段の受信ゲインの一方を調整す
るようにしたことを特徴とする距離測定方法。
4. A signal representing a code sequence is generated, an electromagnetic wave modulated by an output signal of a code sequence generating means is transmitted toward an object, a reflected wave from the object is received and demodulated, A method for measuring the distance to an object, which is output as a received signal and calculates the distance to an object based on the phase shift between the code sequence represented by the transmitted signal and the phase of the code sequence represented by the received signal. A distance measuring method, characterized in that at least one of the transmission gain of the transmission means and the reception gain of the reception means is adjusted based on the magnitude.
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