JPH06213989A - Azimuth measuring device and time interval measuring device - Google Patents

Azimuth measuring device and time interval measuring device

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JPH06213989A
JPH06213989A JP2169293A JP2169293A JPH06213989A JP H06213989 A JPH06213989 A JP H06213989A JP 2169293 A JP2169293 A JP 2169293A JP 2169293 A JP2169293 A JP 2169293A JP H06213989 A JPH06213989 A JP H06213989A
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JP
Japan
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signal
time interval
measuring device
time
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2169293A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Nagashima
正浩 長嶋
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2169293A priority Critical patent/JPH06213989A/en
Publication of JPH06213989A publication Critical patent/JPH06213989A/en
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  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable measuring azinuth three dimensionally in measuring the azimuth of coming RF signals without degradation of measuring accuracy due to the characteristics variation in antenna and receiver. CONSTITUTION:The differences in arrival time of RF signals input in three antennas 101a to 101c placed at constant intervals are measured with a time interval measuring circuit 105 and the arrival direction of the input RF signals is obtained from the intervals of the antennas 101a to 101c and propagation velocity of the RF signals.

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、入力RF信号の到来
方向を測定する方位測定装置及び通信機器、レーダ装置
等の分野において利用され2つの入力信号間の時間間隔
を測定する時間間隔測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used in the field of azimuth measuring apparatus for measuring the arrival direction of an input RF signal, communication equipment, radar apparatus and the like, and a time interval measuring apparatus for measuring a time interval between two input signals. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、特開平3−59481号公報に
示された従来の方位測定装置を示すブロック図であり、
図において、101a,101bは2本の空中線、10
2a,102bは空中線101a,101bでとらえた
RF信号を受信する2個の受信機、103は受信機10
2a,102bの受信レベルA,Bを比較する振幅比較
回路、104は出力端子である。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing a conventional bearing measuring device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-59481.
In the figure, 101a and 101b are two antennas and 10
2a and 102b are two receivers for receiving the RF signals captured by the antennas 101a and 101b, and 103 is the receiver 10
2a and 102b are amplitude comparison circuits for comparing the reception levels A and B, and 104 is an output terminal.

【0003】次に動作について説明する。ある一定距離
間隔で設置された2本の指向性空中線101a,101
bに入力したRF信号は、それぞれ後受信機102a,
102bで受信され、各受信レベルA,Bは振幅比較回
路103に入力され、方位データに変換されて出力端子
104に出力される。
Next, the operation will be described. Two directional antennas 101a, 101 installed at a certain distance
The RF signals input to b are the rear receivers 102a, 102a,
Each of the reception levels A and B received at 102b is input to the amplitude comparison circuit 103, converted into azimuth data, and output to the output terminal 104.

【0004】例えば、今、2本の空中線101a,10
1bの指向性利得が図8に示すものである場合、ここに
RF信号がある角度θで入力すると受信レベルA,Bに
差が生じ、この差を方位データとして後段の回路で処理
することにより、上記角度θが求められる。
For example, now two antennas 101a, 10
If the directional gain of 1b is as shown in FIG. 8, if an RF signal is input at an angle θ here, a difference occurs between the reception levels A and B, and this difference is processed as azimuth data by a circuit in the subsequent stage. , The angle θ is obtained.

【0005】以上のように、方位の測定は2つの入力信
号204,205の受信レベルA,Bを比較することに
よって行っており、その測定精度は各空中線101a,
101bの利得や各受信機102a,102bの利得に
よって決定される。
As described above, the azimuth is measured by comparing the reception levels A and B of the two input signals 204 and 205, and the measurement accuracy is determined by each antenna 101a ,.
It is determined by the gain of 101b and the gain of each receiver 102a, 102b.

【0006】図9は他の従来例を示すもので、図7と同
一符号は同一または相当部分を示し、108は位相比較
回路である。
FIG. 9 shows another conventional example, in which the same reference numerals as those in FIG. 7 indicate the same or corresponding portions, and 108 is a phase comparison circuit.

【0007】次に動作について説明する。2本の空中線
101a,101bにRF信号がある角度θで入力する
と位相差を生じ、この差を後段の回路で処理することに
より上記角度θが求められる。
Next, the operation will be described. When the RF signals are input to the two antennas 101a and 101b at a certain angle θ, a phase difference occurs, and the angle θ is obtained by processing this difference in a circuit in the subsequent stage.

【0008】以上のように、方位の測定は2つの入力信
号の位相を比較することによって行っており、そのため
には装置内における伝搬位相を常時一定とする必要があ
る。また、2本の空中線101a,101bを含む平面
上での方位測定しかできない。すなわち、図10におい
て、x,y,z軸上の垂直角βが小さい場合のx,y平
面における水平角θの測定しかできない。
As described above, the azimuth is measured by comparing the phases of two input signals, and for that purpose, the propagation phase in the device must be always constant. Further, only the azimuth measurement can be performed on the plane including the two antennas 101a and 101b. That is, in FIG. 10, only the horizontal angle θ in the x, y plane can be measured when the vertical angle β on the x, y, z axes is small.

【0009】図11は、従来の時間間隔測定装置を示す
ブロック図であり、図において、201は発振回路、2
02は発振回路201の出力に基づいて基準信号を発生
する基準時間発生回路、203はゲート回路、206は
スタート信号204及びストップ信号205を入力とし
て、上記ゲート回路203の動作を制御するゲート制御
回路、207はゲート回路203からの計数パルスを計
数するカウンタである。
FIG. 11 is a block diagram showing a conventional time interval measuring apparatus. In the figure, 201 is an oscillating circuit and 2 is a circuit diagram.
Reference numeral 02 is a reference time generation circuit that generates a reference signal based on the output of the oscillation circuit 201, 203 is a gate circuit, and 206 is a gate control circuit that receives the start signal 204 and the stop signal 205 as input and controls the operation of the gate circuit 203. , 207 are counters for counting the counting pulses from the gate circuit 203.

【0010】次に動作について説明する。図12におい
て、発振回路201の出力信号を基に基準時間発生回路
202から基準時間信号となるパルス(図12(d)参
照)がゲート回路203に出力されている。そしてスタ
ート信号204,ストップ信号205(図12(a),
(b))がゲート制御回路206に入力され、ゲート開
閉信号(図12(c))に変換される。さらにゲート回
路203は、このゲート開閉信号によってスタート信号
204が入力されてからストップ信号205が入力され
るまでの間でゲート回路203のゲートを開き、カウン
タ207に計数パルスを出力する。カウンタ207はこ
の計数パルス(図12(e))を計数し、スタート信号
204が入力されてからストップ信号205が入力され
るまでの入力時間間隔を表示する。
Next, the operation will be described. In FIG. 12, based on the output signal of the oscillation circuit 201, a pulse (see FIG. 12D) that serves as a reference time signal is output from the reference time generation circuit 202 to the gate circuit 203. Then, the start signal 204, the stop signal 205 (FIG. 12A,
(B)) is input to the gate control circuit 206 and converted into a gate opening / closing signal (FIG. 12 (c)). Further, the gate circuit 203 opens the gate of the gate circuit 203 from the input of the start signal 204 to the input of the stop signal 205 by the gate opening / closing signal, and outputs a counting pulse to the counter 207. The counter 207 counts this counting pulse (FIG. 12E) and displays the input time interval from the input of the start signal 204 to the input of the stop signal 205.

【0011】以上のように時間間隔の測定は基準時間信
号のパルス数を計数することによって行っており、その
ときの測定分解能は基準時間信号の周期(1/周波数)
によって決定される。
As described above, the time interval is measured by counting the number of pulses of the reference time signal, and the measurement resolution at that time is the period (1 / frequency) of the reference time signal.
Determined by

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従来の方位測定装置は
以上のように構成されているので、図7のように入力R
F信号の受信レベル差からその到来角を求める場合に
は、その性能向上のためには各空中線101a,101
bの利得や各受信機102a,102bの利得を高精度
に設定しておき、しかも常時各利得が一定となるように
しなければならないため、装置が複雑化,大型化,高価
格化し、信頼性が落ちる等の問題点があった。また、入
力RF信号の位相差からその到来角を求める場合には、
空中線101a,101bから位相比較回路108まで
の伝搬経路における位相を常時一定とする必要があり、
装置が高価になるばかりでなく、空中線が1次元配列で
ある場合、RF信号の垂直到来角が大きくなるにつれて
水平到来角の測定値の誤差(コーニング誤差)が大きく
なるという問題点があった。そのほか、受信周波数によ
る振幅,位相変化のため広帯域化が困難であることや、
空中線周囲構造物の反射による空中線パターン歪および
位相の乱れによって測定精度が低下するという問題点が
あった。
Since the conventional azimuth measuring apparatus is constructed as described above, the input R as shown in FIG.
When the angle of arrival is obtained from the difference in the reception level of the F signal, the antennas 101a and 101 are used to improve the performance.
Since the gain of b and the gain of each of the receivers 102a and 102b must be set with high accuracy and the gains must be constant at all times, the device becomes complicated, large in size, expensive, and reliable. There was a problem such as falling. Further, when the arrival angle is obtained from the phase difference of the input RF signal,
The phase in the propagation path from the antennas 101a and 101b to the phase comparison circuit 108 needs to be always constant,
Not only is the device expensive, but when the antenna is a one-dimensional array, there is a problem that the error in the measured value of the horizontal arrival angle (coning error) increases as the vertical arrival angle of the RF signal increases. In addition, it is difficult to widen the band due to amplitude and phase changes due to the received frequency,
There is a problem that the measurement accuracy is deteriorated due to antenna pattern distortion and phase disturbance due to reflection of the structure surrounding the antenna.

【0013】さらに、従来の時間間隔測定装置では、時
間間隔の測定分解能を上げるためには、基準時間信号の
周波数を高くすることが必要となる。しかしながら、数
ns以下の分解能を得るためには基準時間信号の周波数
にUHF〜マイクロ波帯を用いることとなり、ゲート回
路203,カウンタ207の実現が困難となるばかりで
なく、高価なものとなるなどの問題点があった。
Furthermore, in the conventional time interval measuring device, in order to increase the measurement resolution of the time interval, it is necessary to increase the frequency of the reference time signal. However, in order to obtain a resolution of several ns or less, the UHF to microwave band is used for the frequency of the reference time signal, which makes it difficult to realize the gate circuit 203 and the counter 207 and also becomes expensive. There was a problem.

【0014】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、空中線,受信機の利得,位相,
周波数,温度が変化してもそれによって測定精度が影響
を受けることがなく、3次元的に方位を測定できる方位
測定装置を得ることを目的とする。また、安価で数ns
以下の分解能を容易に得ることができる時間間隔測定装
置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes an antenna, a gain of a receiver, a phase,
An object of the present invention is to obtain an azimuth measuring device capable of measuring azimuth three-dimensionally without the measurement accuracy being affected by changes in frequency and temperature. Also, it is cheap and several ns
An object of the present invention is to obtain a time interval measuring device that can easily obtain the following resolutions.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る方
位測定装置は、一定距離間隔をへだてて設置された3本
の空中線と、各空中線でとらえたRF信号を各々受信す
る3個の受信機と、各受信機で受信されたRF信号の到
達時刻差を求める時間間隔測定回路105と、得られた
時間間隔からRF信号の到来方向を求める方位算出回路
106とを備えたものである。
An azimuth measuring apparatus according to the invention of claim 1 comprises three antennas installed at regular intervals and three antennas for receiving RF signals captured by the respective antennas. The receiver includes a receiver, a time interval measuring circuit 105 for obtaining a difference in arrival times of RF signals received by the receivers, and an azimuth calculating circuit 106 for obtaining an arrival direction of the RF signal from the obtained time intervals. .

【0016】請求項2の発明に係る方位測定装置は、請
求項1における空中線及び受信機を4つ以上設けたもの
である。
An azimuth measuring apparatus according to a second aspect of the present invention is provided with four or more antennas and receivers according to the first aspect.

【0017】請求項3の発明に係る時間間隔測定装置
は、時間的に変化する電圧を発生させる信号発生回路
と、この信号発生回路の出力が加えられる2個のA/D
変換器と、A/D変換器から得られた電圧値から時間間
隔を求めるための信号処理回路とを備えたものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a time interval measuring device which includes a signal generating circuit for generating a voltage which changes with time and two A / D circuits to which outputs of the signal generating circuit are added.
It is provided with a converter and a signal processing circuit for obtaining the time interval from the voltage value obtained from the A / D converter.

【0018】請求項4の発明に係る時間間隔測定装置
は、上記信号発生回路にのこぎり波発生回路又は正弦波
発生回路を用いたものである。
A time interval measuring apparatus according to a fourth aspect of the present invention uses a sawtooth wave generating circuit or a sine wave generating circuit as the signal generating circuit.

【0019】[0019]

【作用】請求項1の発明における方位測定装置は、ある
方向から到来したRF信号を、一定距離間隔をへだてて
設置された複数の空中線で受けることにより生じた到達
時間差を時間間隔測定回路で測定し、方位算出回路にお
いて空中線の間隔やRF信号の伝搬速度とから、上記R
F信号の到来方向を3次元で求めることができる。
In the azimuth measuring device according to the invention of claim 1, the time interval measuring circuit measures the arrival time difference caused by receiving the RF signal coming from a certain direction by a plurality of antennas installed at a certain distance interval. However, in the azimuth calculation circuit, the above R is calculated from the distance between the antennas and the propagation speed of the RF signal.
The arrival direction of the F signal can be obtained in three dimensions.

【0020】請求項2の発明における方位測定装置は、
空中線及び受信機を4つ以上設けることで、RF信号が
どの方向から到来してもその水平角,垂直角を測定する
ことができる。
The azimuth measuring device according to the invention of claim 2 is
By providing four or more antennas and receivers, it is possible to measure the horizontal angle and the vertical angle of the RF signal regardless of the direction from which the RF signal comes.

【0021】請求項3の発明における時間間隔測定装置
は、信号発生回路の時間的に変換する出力電圧を異なる
2つの入力信号のタイミングでA/D変換し、信号処理
回路から時間データに変換して得るようにしたことによ
り、上記2つの入力信号の時間間隔を、その間に変化し
た信号発生回路の出力電圧としてとらえることができ、
容易に分解能を向上することができる。
According to a third aspect of the present invention, the time interval measuring device A / D-converts the time-converted output voltage of the signal generating circuit at two different input signal timings, and converts the signal processing circuit to time data. By so doing, it is possible to capture the time interval between the two input signals as the output voltage of the signal generating circuit that has changed during that time,
The resolution can be easily improved.

【0022】請求項4の発明における時間間隔測定装置
は、時間的に変化する電圧として、のこぎり波電圧又は
正弦波電圧を用いることにより、2つの入力信号間の時
間が連続的なアナログ量としてとらえられ、高周波帯域
の信号を用いることなく容易な構成で時間間隔を数ns
以下の分解能で測定することができる。
In the time interval measuring device according to the invention of claim 4, the sawtooth wave voltage or the sine wave voltage is used as the time-varying voltage so that the time between two input signals is regarded as a continuous analog quantity. Therefore, the time interval is several ns with a simple configuration without using a high frequency band signal.
It can be measured with the following resolutions.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、請求項1の発明の一実施例を図につい
て説明する。図1は実施例1による方位測定装置を示す
ブロック図であり、図において、101a,101b,
101cはある一定距離間隔で設置された3本の空中線
102a,102b,102cは各空中線101a〜1
01cでRF信号をとらえるための3個の受信機であ
り、105は各受信機102a〜102cで受信された
RF信号の到達時刻差を測定する時間間隔測定回路、1
06は得られた到達時間差から到来RF信号の水平角及
び垂直角を出力する方位算出回路である。107a,1
07bはそれぞれ水平角,垂直角の出力端子である。
Example 1. An embodiment of the invention of claim 1 will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an azimuth measuring apparatus according to a first embodiment. In the figure, 101a, 101b,
101c is three antennas 102a, 102b, 102c installed at a certain fixed distance interval.
01c is three receivers for capturing RF signals, and 105 is a time interval measurement circuit for measuring the arrival time difference of the RF signals received by the receivers 102a to 102c.
An azimuth calculation circuit 06 outputs the horizontal angle and the vertical angle of the incoming RF signal from the obtained arrival time difference. 107a, 1
Reference numerals 07b are output terminals having a horizontal angle and a vertical angle, respectively.

【0024】次に動作について説明する。図2に示すよ
うに、空中線101aの座標Aを(0,0)、空中線1
01b,101cの座標B,Cをそれぞれ(xb,y
b),(xc,yc)とする座標系を考える。ただし、
A,B,Cは同一直線上にないものとする。今、x−z
平面に対してθ,x−y平面に対してβの角度をもった
RF信号が到来した場合、次の関係が成り立つ。 c(ta−tb)cosβ=xbcosθ+ybsinθ ‥‥(1) c(ta−tc)cosβ=xccosθ+ycsinθ ‥‥(2) ここで、ta,tb,tcはそれぞれ空中線101a,
101b,101cでのRF信号到来時刻、cはRF信
号の伝搬速度である。従って(1),(2)式からRF
信号の水平到来角θ,垂直到来角βは次の式から求める
ことができる。
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 2, the coordinate A of the antenna 101a is (0, 0), and the antenna 1
The coordinates B and C of 01b and 101c are (xb, y
Consider a coordinate system of b) and (xc, yc). However,
It is assumed that A, B and C are not on the same straight line. Now xz
When an RF signal having an angle of θ with respect to the plane and β with respect to the xy plane arrives, the following relationship holds. c (ta-tb) cos β = xb cos θ + y b sin θ (1) c (ta-t c) cos β = x c cos θ + y c sin θ (2) where ta, tb, and tc are antennas 101a and 101a, respectively.
RF signal arrival times at 101b and 101c, and c is the propagation speed of the RF signal. Therefore, from equations (1) and (2), RF
The horizontal arrival angle θ and the vertical arrival angle β of the signal can be obtained from the following equations.

【0025】 θ=tan-1{xc・(ta−tb)−xb・(ta/tc)} /{yb・(ta−tc)−yc・(ta−tb)}‥‥(3) β=cos-1(sinθ/c)・{(xc・yb−xb・yc) /{xc・(ta−tb)−xb・(ta−tc)}}‥(4)Θ = tan −1 {xc · (ta-tb) −xb · (ta / tc)} / {yb · (ta-tc) −yc · (ta-tb)} (3) β = cos −1 (sin θ / c) · {(xc · yb-xb · yc) / {xc · (ta-tb) -xb · (ta-tc)}} (4)

【0026】(3),(4)式で示されたRF信号到来
時間差ta−tb,ta−tcが時間間隔測定回路10
5で得られ、方位算出回路104によりθ,βの算出が
行われて出力端子107a,107bに出力される。
The RF signal arrival time differences ta-tb and ta-tc expressed by the equations (3) and (4) are the time interval measuring circuit 10.
5, θ and β are calculated by the azimuth calculation circuit 104 and output to the output terminals 107a and 107b.

【0027】以上のように、本実施例1によれば、一定
距離間隔をへだてて設置された3本の空中線101a〜
101cと、各空中線でRF信号をとらえるための3個
の受信機102a〜102cと、各受信機で受信された
RF信号の到達時間差を測定する時間間隔測定回路10
5と、得られた到達時間差から水平角θ,垂直角βを求
める方位算出回路106とを備えているために、各空中
線,受信機において利得,位相,周波数,温度に変化が
生じても、それによって測定精度が影響を受けることが
なく、また入力信号の立ち上り時刻のみを計測している
ので、周囲構造物による反射信号があっても測定精度が
影響されず、高精度の3次元方位測定を行うことができ
る。
As described above, according to the first embodiment, the three antennas 101a to 101a, which are installed at regular intervals,
101c, three receivers 102a to 102c for capturing an RF signal in each antenna, and a time interval measuring circuit 10 for measuring the arrival time difference between the RF signals received by each receiver.
5 and the azimuth calculation circuit 106 that obtains the horizontal angle θ and the vertical angle β from the obtained arrival time difference, even if the gain, phase, frequency, and temperature change in each antenna and receiver, Measurement accuracy is not affected by this, and since only the rising time of the input signal is measured, the measurement accuracy is not affected even if there is a reflection signal from the surrounding structure, and highly accurate three-dimensional azimuth measurement is possible. It can be performed.

【0028】実施例2.図3は請求項2の発明の一実施
例による方位測定装置を示すブロック図であり、この実
施例2では、上記実施例1において空中線,受信機をも
う1系統設けることで全空間にわたって方位を測定でき
るようにしたものである。図において、101d,10
2dはそれぞれもう1系統の空中線,受信機である。
Example 2. FIG. 3 is a block diagram showing an azimuth measuring apparatus according to an embodiment of the invention of claim 2. In this embodiment 2, the azimuth is provided over the entire space by providing another system of the antenna and the receiver in the embodiment 1. It is designed to be measurable. In the figure, 101d, 10
2d is an antenna and a receiver of another system, respectively.

【0029】次に動作について説明する。空中線101
dは空中線101a〜101cの座標により決定される
平面外に位置するものとする。RF信号の到来方向によ
り4つの空中線101a〜101dのうち適当な3つを
選択することで、RF信号がどの方向から到来してもそ
の水平角,垂直角を測定することができる。
Next, the operation will be described. Aerial 101
It is assumed that d is located outside the plane determined by the coordinates of the antennas 101a to 101c. By selecting an appropriate three of the four antennas 101a to 101d according to the arrival direction of the RF signal, the horizontal angle and the vertical angle of the RF signal can be measured regardless of the direction.

【0030】なお、上記実施例2では空中線,受信機を
4系統としたが、系統数は4つ以上でもよい。
Although the antenna and the receiver have four systems in the second embodiment, the number of systems may be four or more.

【0031】実施例3.図4は請求項3,4の発明の一
実施例による時間間隔測定装置を示す構成図であり、図
において、図9と同一符号は同一または相当部分を示
し、208は信号発生回路であり、この実施例3ではの
こぎり波発生回路(信号発生回路)が用いられている。
209a,209bはそれぞれスタート信号204,ス
トップ信号205の立上がりで作動するA/D変換器、
210はA/D変換器209a,209bの電圧データ
を時間間隔データに変換する信号処理回路、211は出
力端子である。また、上記のこぎり波発生回路は、例え
ば、オペレーショナルアンプ208a,コンデンサ20
8b,208f,トランジスタ208c,抵抗208d
〜e,DC電源208g,パルス発生器208hから構
成され、のこぎり波電圧THを出力する。なお、スター
ト信号204,ストップ信号205は異るタイミングで
入力する2つの入力信号である。
Example 3. FIG. 4 is a block diagram showing a time interval measuring device according to an embodiment of the invention of claims 3 and 4. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 9 indicate the same or corresponding portions, and 208 is a signal generating circuit, In the third embodiment, a sawtooth wave generation circuit (signal generation circuit) is used.
209a and 209b are A / D converters that operate at the rising edges of the start signal 204 and the stop signal 205, respectively.
210 is a signal processing circuit for converting the voltage data of the A / D converters 209a and 209b into time interval data, and 211 is an output terminal. In addition, the sawtooth wave generation circuit described above includes, for example, an operational amplifier 208a and a capacitor 20.
8b, 208f, transistor 208c, resistor 208d
To e, a DC power source 208g, and a pulse generator 208h, and outputs a sawtooth voltage TH. The start signal 204 and the stop signal 205 are two input signals input at different timings.

【0032】次に動作について説明する。図5に示すよ
うに、スタート信号204の立ち上がりで動作したとき
のA/D変換器209aの出力がVs、ストップ信号2
05の立ち上がりで動作したときのA/D変換器209
bの出力がVeであったとすれば、スタート信号20
4、ストップ信号205間の時間間隔Δtは、以下のよ
うに表される。 Δt=ΔV/α=(Ve−Vs)/α ‥‥‥‥‥(5) ただし、αはのこぎり波の傾きを表す。(5)式で示し
た処理が信号処理回路210で行われ、出力端子211
に時間間隔データが出力される。信号処理回路210は
時間間隔データ算出後、2個のA/D変換器にリセット
信号を出力し、次のスタート信号204,ストップ信号
205を待ち受ける状態となる。
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 5, the output of the A / D converter 209a when operating at the rising edge of the start signal 204 is Vs, and the stop signal 2 is
A / D converter 209 when operating at the rising edge of 05
If the output of b is Ve, the start signal 20
4. The time interval Δt between the stop signals 205 is expressed as follows. Δt = ΔV / α = (Ve−Vs) / α (5) where α represents the slope of the sawtooth wave. The processing represented by the equation (5) is performed by the signal processing circuit 210, and the output terminal 211
The time interval data is output to. After calculating the time interval data, the signal processing circuit 210 outputs a reset signal to the two A / D converters and waits for the next start signal 204 and stop signal 205.

【0033】このように本実施例3によれば、スタート
信号204が入力されてからストップ信号205が入力
されるまでの間に変化したのこぎり波電圧THから時間
データを得るようにしたので、スタート信号204,ス
トップ信号205間の時間が連続的なアナログ量として
とらえられ、高周波帯域の信号を用いることなく、容易
な構成で時間間隔を数ns以下の分解能で測定すること
ができる。
As described above, according to the third embodiment, since the time data is obtained from the sawtooth wave voltage TH which changes between the input of the start signal 204 and the input of the stop signal 205, the start is started. The time between the signal 204 and the stop signal 205 is regarded as a continuous analog amount, and the time interval can be measured with a resolution of several ns or less with a simple configuration without using a signal in a high frequency band.

【0034】実施例4.図6は請求項3,4の発明の他
の実施例による時間間隔測定装置を示す構成図である。
この実施例4では、のこぎり波発生回路(信号発生回
路)として正弦波発生回路(信号発生回路)212を用
いると共に、信号処理回路210内に正弦波電圧Sの電
圧−時刻の関係に対応して、A/D変換器209a,2
09bから入力する電圧データを時刻データに変換する
2個の記憶回路213a,213bを設けたものであ
る。また、上記正弦波発生回路(信号発生回路)212
は、正弦波発振器212a,180°位相変換器212
b,スイッチ212c,コンパレータ212d,DC電
源212e及び抵抗212fから構成される。尚、正弦
波電圧Sとして、ここでは図示のように最大振幅毎に位
相が180°反転する波形が用いられている。
Example 4. FIG. 6 is a block diagram showing a time interval measuring device according to another embodiment of the present invention.
In the fourth embodiment, a sine wave generation circuit (signal generation circuit) 212 is used as a sawtooth wave generation circuit (signal generation circuit), and the voltage-time relationship of the sine wave voltage S in the signal processing circuit 210 is used. , A / D converters 209a, 2
Two storage circuits 213a and 213b for converting the voltage data input from 09b into time data are provided. In addition, the sine wave generation circuit (signal generation circuit) 212
Is a sine wave oscillator 212a and a 180 ° phase converter 212.
b, a switch 212c, a comparator 212d, a DC power source 212e and a resistor 212f. As the sine wave voltage S, a waveform in which the phase is inverted by 180 ° for each maximum amplitude is used here as shown in the figure.

【0035】次に動作について説明する。スタート信号
(入力信号)204,ストップ信号(入力信号)205
の立ち上がりでそれぞれ動作するA/D変換器209
a,209bから得られた2つの電圧データを、記憶回
路213a,213bで正弦波電圧Sの電圧−時刻の関
係に対応して時刻データに変換し、その差を算出するこ
とにより、スタート信号204,ストップ信号205間
の時間間隔を得ることができる。
Next, the operation will be described. Start signal (input signal) 204, Stop signal (input signal) 205
A / D converter 209 that operates at each rising edge
a and 209b, the two voltage data obtained from the memory circuits 213a and 213b are converted into time data corresponding to the voltage-time relationship of the sine wave voltage S, and the difference between them is calculated, whereby the start signal 204 , The time interval between the stop signals 205 can be obtained.

【0036】以上のように、本実施例4によれば、2つ
の入力信号間の時間間隔を既知の電圧−時間の関係に対
応して変化する電圧としてとらえ、時間データに変換し
て得るようにしたので、実施例3と同等の分解能で時間
間隔を容易に測定することができる。なお、上記実施例
3,4では時間的に変化する電圧としてのこぎり波,正
弦波を用いたが他の波形でもよい。
As described above, according to the fourth embodiment, the time interval between two input signals is regarded as a voltage that changes corresponding to a known voltage-time relationship, and converted into time data. Therefore, the time interval can be easily measured with the same resolution as that of the third embodiment. In the third and fourth embodiments, a sawtooth wave and a sine wave are used as the voltage that changes with time, but other waveforms may be used.

【0037】また、実施例3,4で説明した時間間隔測
定装置を、実施例1,2で使用することにより、高精度
の3次元方位測定装置を実現することもできる。
Further, by using the time interval measuring device described in the third and fourth embodiments in the first and second embodiments, it is possible to realize a highly accurate three-dimensional azimuth measuring device.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、一定距離間隔をへだてて設置された3本の空中線に
到来するRF信号の到達時刻差から、その到来方向を3
次元で測定できるように構成したので、各空中線,受信
機において、利得,位相,周波数,温度の変化や、周囲
構造物の反射信号に対して測定精度が影響されず、コー
ニング誤差を排除した高精度の3次元方位測定を安価で
行うことができる効果がある。
As described above, according to the first aspect of the invention, the arrival directions of the RF signals are determined to be 3 from the arrival time difference of the RF signals arriving at the three antennas installed at a certain distance.
Since it is configured to measure in two dimensions, the measurement accuracy is not affected by changes in gain, phase, frequency, temperature, and reflected signals of surrounding structures in each antenna and receiver, and high accuracy that eliminates Corning error There is an effect that accurate three-dimensional azimuth measurement can be performed at low cost.

【0039】請求項2の発明によれば、4つ以上の空中
線、受信機を用いるように構成したので、あらゆる方向
から到来するRF信号の水平角,垂直角を測定できる効
果がある。
According to the second aspect of the present invention, since four or more antennas and receivers are used, the horizontal angle and vertical angle of the RF signal coming from all directions can be measured.

【0040】請求項3の発明によれば、2つの入力信号
間の時間間隔を、時間的に変化する電圧としてとらえ、
その電圧を時間に変換して測定するように構成したの
で、高分解能な時間間隔測定を容易に行うことができる
効果がある。
According to the third aspect of the present invention, the time interval between the two input signals is regarded as a time-varying voltage,
Since the voltage is converted into time and measured, there is an effect that high-resolution time interval measurement can be easily performed.

【0041】請求項4の発明によれば、2つの入力信号
間の時間間隔を、のこぎり波又は正弦波電圧の変化とし
てとらえ、その電圧を時間に変換して測定するように構
成したので、高周波信号を用いることなく高分解能な時
間間隔測定装置が安価で得られる効果がある。
According to the fourth aspect of the invention, the time interval between the two input signals is regarded as a change in the sawtooth wave or sine wave voltage, and the voltage is converted into time for measurement. There is an effect that a high-resolution time interval measuring device can be obtained at low cost without using a signal.

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

【図1】請求項1の発明の実施例1による方位測定装置
の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an azimuth measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例1による方位測定装置の動作を説明
するための説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the azimuth measuring apparatus according to the first embodiment.

【図3】請求項2の発明の実施例2による方位測定装置
の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of an azimuth measuring device according to a second embodiment of the invention of claim 2;

【図4】請求項3,4の発明の実施例3による時間間隔
測定装置の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a time interval measuring device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】上記実施例3による時間間隔測定装置の動作を
示す波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram showing an operation of the time interval measuring device according to the third embodiment.

【図6】請求項3,4の発明の実施例4による時間間隔
測定装置の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a time interval measuring device according to a fourth embodiment of the invention of claims 3 and 4.

【図7】従来の方位測定装置のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a conventional azimuth measuring device.

【図8】上記方位測定装置の動作を説明するための特性
図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram for explaining the operation of the azimuth measuring device.

【図9】従来の他の方位測定装置のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of another conventional azimuth measuring device.

【図10】上記方位測定装置の測定方位を説明するため
の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a measurement azimuth of the azimuth measuring device.

【図11】従来の時間間隔測定装置のブロック図であ
る。
FIG. 11 is a block diagram of a conventional time interval measuring device.

【図12】上記時間間隔測定装置の動作を示す波形図で
ある。
FIG. 12 is a waveform diagram showing an operation of the time interval measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101a〜101d 空中線 102a〜102d 受信機 105 時間間隔測定回路 106 方位算出回路 204 スタート信号(入力信号) 205 ストップ信号(入力信号) 208 のこぎり波発生回路(信号発生回路) 209a〜209b A/D変換器 210 信号処理回路 212 正弦波発生回路(信号発生回路) 101a to 101d Antenna 102a to 102d Receiver 105 Time interval measurement circuit 106 Direction calculation circuit 204 Start signal (input signal) 205 Stop signal (input signal) 208 Sawtooth wave generation circuit (signal generation circuit) 209a to 209b A / D converter 210 signal processing circuit 212 sine wave generation circuit (signal generation circuit)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一定距離間隔をへだてて設置された3本
の空中線と、上記各空中線でとらえたRF信号を各々受
信する3個の受信機と、上記各受信機で受信されたRF
信号の到達時刻差を求める時間間隔測定回路と、上記時
間間隔測定回路から得られる到達時刻差から上記RF信
号の到来方向を求める方位算出回路とを備えた方位測定
装置。
1. A set of three antennas, which are installed at regular intervals, a set of three receivers for receiving RF signals captured by the antennas, and a set of RFs received by the receivers.
An azimuth measuring device comprising: a time interval measuring circuit for obtaining a signal arrival time difference; and an azimuth calculating circuit for obtaining an arrival direction of the RF signal from the arrival time difference obtained from the time interval measuring circuit.
【請求項2】 上記空中線及び受信機を4つ以上設けた
ことを特徴とする請求項1記載の方位測定装置。
2. The azimuth measuring device according to claim 1, wherein four or more antennas and receivers are provided.
【請求項3】 異なるタイミングで入力される2つの入
力信号間の時間間隔を測定する時間間隔測定装置におい
て、時間的に変化する電圧を出力する信号発生回路と、
上記2つの入力信号のタイミングで動作する2個のA/
D変換器と、上記各A/D変換器の各々の出力電圧を、
上記信号発生回路の出力電圧と時刻との関係に対応して
各々時刻に変換し、変換された時刻に基づいて上記2つ
の入力信号間の時間間隔を求める信号処理回路とを備え
たことを特徴とする時間間隔測定装置。
3. A signal generation circuit for outputting a time-varying voltage in a time interval measuring device for measuring a time interval between two input signals input at different timings,
Two A / s operating at the timing of the above two input signals
The D converter and the output voltage of each A / D converter are
A signal processing circuit for converting each time into a time corresponding to the relationship between the output voltage of the signal generating circuit and the time, and obtaining the time interval between the two input signals based on the converted time. And time interval measuring device.
【請求項4】 上記信号発生回路としてのこぎり波発生
回路又は正弦波発生回路を用いたことを特徴とする請求
項3記載の時間間隔測定装置。
4. The time interval measuring device according to claim 3, wherein a sawtooth wave generating circuit or a sine wave generating circuit is used as the signal generating circuit.
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