JPH07244157A - 互いに可動な2つのステーション間の距離測定システム - Google Patents

互いに可動な2つのステーション間の距離測定システム

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JPH07244157A
JPH07244157A JP4273509A JP27350992A JPH07244157A JP H07244157 A JPH07244157 A JP H07244157A JP 4273509 A JP4273509 A JP 4273509A JP 27350992 A JP27350992 A JP 27350992A JP H07244157 A JPH07244157 A JP H07244157A
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signal
logic
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pulse
station
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Withdrawn
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JP4273509A
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English (en)
Inventor
Jean Guena
ギュイナ ジャン
Jean-Claude Leost
レオス ジャン−クロード
Sylvain Meyer
メイエール シルヴェン
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CENTRE NAT ETD TELECOMM
Orange SA
France Telecom R&D SA
Original Assignee
CENTRE NAT ETD TELECOMM
France Telecom SA
Centre National dEtudes des Telecommunications CNET
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Filing date
Publication date
Application filed by CENTRE NAT ETD TELECOMM, France Telecom SA, Centre National dEtudes des Telecommunications CNET filed Critical CENTRE NAT ETD TELECOMM
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/82Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted
    • G01S13/84Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted for distance determination by phase measurement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】ステーション間の距離により左右され、中央ス
テーション内で復調された信号の正負符号及び大きさに
おける位相変動を表わす、第1及び第2のパルスを発生
させ、ステーション間の既知の位相変調を伴う無線リン
クを利用した、距離測定システムを提供する。 【構成】発信電波OEは中央ステーション1から受動端
2に伝送される。受動端2の位相変調回路20が発信波
OEの合成信号SIを変調し、これを2つの位相状態を
もつ変調された信号SMとして、クロック信号CLのリ
ズムで再度伝送する。中央ステーションでは、変調信号
SMは、4分の1周期だけ位相ずれした2つの信号に復
調される。4分の1周期位相ずれした2つの信号の積及
び整流された4分の1周期位相ずれした信号のモジュー
ル差の正負符号に基づいて、デジタル処理回路12の両
方向カウンタの計数値の増分又は減分が行なわれ、この
計数値により中央ステーション1から受動端2までの距
離dを表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、中央ステーショ
ンとこの中央ステーションとの関係において可動の単数
又は複数の端末ステーションの間の距離の測定システム
に関するものであり、ここでこの測定を行なうための回
路は一部分が中央ステーション、一部分が各端末ステー
ションに包含されている。
【0002】
【従来の技術】このような距離測定システムにおいて
は、中央ステーションは、端末ステーションへのマイク
ロ波の発信により、中央ステーションとこの端末ステー
ションの間の可変的な離隔距離を設定することができな
くてはならない。
【0003】先行技術によると、中央ステーションは、
端末ステーションの方向にマイクロ波を発信しこの端末
ステーションによって反射された電波を検出することに
より2つのステーションの間の距離を測定する。ステー
ション間の離隔距離は、発信時点と反射波の受信時点と
の間の遅延にこれらの電波の伝播速度を乗じた積に応じ
て計算される。例えば、このような関係を用いる中央ス
テーションの一実施態様には、可変周波数のマイクロ波
を発信する発信機が含まれ、この周波数はのこぎり波状
に変化する。最小発信周波数に相応する時点t=t0
1 ,…において、標的に向かって中央ステーションか
らマイクロ波「パルス」が発信される。マイクロ波の発
信及び反射の伝播時間の間、発信機によって生成された
マイクロ波の周波数は直線的に増加した。又反射波の受
信時点では、この受信時点において発信機が生成した周
波数と発信周波数の間の周波数偏差Δfに基づいて1つ
の距離を演繹することが可能である。
【0004】その他の実施態様も存在するが、つねに複
雑でかつコストの高い回路を必要とし、特別の部門への
応用を制限している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ステ
ーション間の距離により左右される中央ステーション内
で復調された信号の正負符号及び大きさにおける位相変
動を表わすものである第1及び第2のパルスを発生する
ため、ステーション間の既知の位相変調を伴う無線リン
クを利用した距離測定システムを提供することにある。
【0006】本発明は、以下のような様々な分野におい
て応用できる: −機械部品の誘導,センタリング,位置づけ, −接近検出 −車両の衝突防止用検出 −船舶のドッキング補助 −貯水塔,水門,エレベータ用レベル表示。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的のため、互いに
対し可動な第1及び第2のステーションの間の距離を測
定するためのシステムにおいて、第2のステーション
は、デジタル信号によって第1のステーションが発信し
た搬送信号を、第1のステーションに向かって発信され
る2つの位相状態をもつ変調された信号に変調するため
の手段を含み、第1のステーションは、変調された信号
を1/4周期の位相ずれの復調・ろ過された2つ信号へ
と復調するための復調・ろ過手段、復調・ろ過された信
号の積の正負符号に左右される論理レベルをもつ第1の
論理信号を生成するための手段、及び、復調・ろ過され
た信号のモジュールの差の正負符号によって左右される
論理レベルを有する第2の論理信号を生成するための手
段を含むような距離測定システムは、第1のステーショ
ンがさらに、 −第1及び第2の論理信号のうちの1方が第1及び第2
の論理レベルにあるときそれぞれ第1及び第2の論理信
号のうちのもう一方の第1及び第2の遷移に応えて、又
前記第1及び第2の論理信号のうちの一方が第2及び第
1の論理レベルにあるときそれぞれ第1及び第2の論理
信号のうちのもう一方の第1及び第2の遷移に応えて、
それぞれ第1及び第2のパルスを発生するための第1の
手段、 −第1のパルスを計数し第2のパルスを控除して、前記
距離を表わすパルスの計数値を生成するための両方向カ
ウント用手段; を含むことを特徴とする。
【0008】例えば、第1のパルスは、復調された信号
の位相が増大しステーション間の距離が増加したときに
発生され、第2のパルスは、復調された信号の位相が減
少し距離が短かくなったときに発生される。これらの条
件下で、両方向カウント用手段の計数値は第1のパルス
により増分され第2のパルスにより減分される。
【0009】本発明のその他の特徴及び利点は、対応す
る添付図面を参考にしながら本発明の好ましい実施態様
についての以下の記述を読むことによりさらに明確にな
ることだろう。
【0010】
【実施例】図1を参照すると、中央ステーション1とい
った第1のステーションと受動端タイプの端末ステーシ
ョン2といった第2のステーションとの間の距離の測定
が、前記ステーション及び端末に属する特定の回路を用
いて行なわれる。中央ステーション1は、発信・復調回
路10,アナログ処理回路11,デジタル処理回路12
及びアンテナ1aを含む。ビーコンとも呼ばれる受動端
2は、位相変調回路20,整流・ろ過回路21,クロッ
ク22,蓄電池B及びアンテナ2aを包含する。
【0011】発信・復調回路10ならびに受動端2は、
データ伝送用無線システムに関するフランス特許出願明
細書FR−A−2,631,725号及びFR−A−
2,650,905号の中で開示されているものとほぼ
類似のものであり、その機能について以下で再度触れて
おく。
【0012】発信・復調回路10は、2つの混合管10
1a及び101b、π/2位相器102及び局所マイク
ロ波発振器103を含む。混合管101a及び101b
の2つの第1の入力端は、それぞれ直接及びπ/2移相
器102を通してアンテナ1aの受信ゾーンに接続され
ており、一方混合管101a及び101bの2つの第2
の入力端はそれぞれ、局所マイクロ波発振器103が生
成したマイクロ波信号SHを受信する。2つの混合管1
01a及び101bの出力端は、アナログ処理回路11
のそれぞれの入力端に接続されている。マイクロ波信号
SHは、同様にアンテナ1aの発信ゾーンに適用される
搬送信号を構成する。中央ステーション1のアンテナ1
aは、四角形のプリントパターンを伴う平坦なアンテナ
であり、これらのパターンはλ/2に等しい寸法の辺を
有する。なおここでλはマイクロ波信号SHの波長であ
る。アンテナ1aの発信・受信ゾーンは各々例えば、一
緒に接続され同じ両面プリント板上にプリントされた2
つの四角いパターンで構成されている。FR−A−2,
650,905号に記述されているような一実施態様に
従うと、2つの復調器101a及び101b及びπ/2
位相器102はプリント板によって支持されていてよ
い。
【0013】中央ステーション1と受動端2を含む本発
明に従った測定システムの作動についてここで、図1を
参照しながら総体的に説明する。
【0014】局所発振器103は、波長λに相当する搬
送周波数Fをもつマイクロ波信号SHを生成する。信号
SHは、受動端2のアンテナ2aとアンテナ1aの離隔
距離dを通して発信される発信波OEを生成するためア
ンテナ1aの発信ゾーンに適用される。アンテナ2aは
例えば、小さい両面プリント板上にプリントされた単一
の四角いパターンを含む平坦なアンテナから成る。アン
テナ2aは、発信波OEを受信する。全く異なる第1及
び第2の伝送ラインがそれぞれアンテナ2aを位相変調
回路20の1つの入力端、及び整流・ろ過回路21の1
つの入力端に接続している。回路21の出力端は、クロ
ック22に給電するための給電入力端220に接続され
ている。クロック22の出力端は、位相変調回路20の
切替え制御入力端200に接続されている。アンテナ2
aは、発信波OEの受信に応えて整流・ろ過回路21に
接続された第1のラインの中でマイクロ波信号SRを生
成する。整流・ろ過回路21は、例えば、整流ダイオー
ド及びろ過能力を伴うタイプの従来形回路であり、少な
くとも部分的にクロック22を給電するためクロック2
2の連続的き電電圧220を生成するべく信号SRを整
流・ろ過する。このクロックは、応答として、本発明に
従うとクロック信号CLであるデジタル信号を入力端2
00に印加する。小型蓄電池列Bは、必要な場合に補足
的連続き電電圧をクロック22に供給する目的で具備さ
れる。
【0015】位相変調回路20は例えば、FR−A−
2,650,905号に記されているような電界効果ト
ランジスタを含む。発信波OEの受信に応えて第2のラ
イン内で、搬送周波数Fの入信号SIが受動端2のアン
テナ2aによって供給され、前記トランジスタのドレー
ンに印加される。トランジスタのソースはアースにあ
り、一方トランジスタのグリッドはクロック信号CLを
受信する。クロック22は発信波OEの受信時点で活動
化させられ、クロック信号CLは第1の半周期中高圧レ
ベルにある;トランジスタは飽和し、入信号SIを受信
する第2のラインは準短絡で終結する。この準短絡レベ
ルで、入信号SIの電界は信号SMRで反射され、入電
界に比べ反対の位相を呈することにより限界条件を満た
している。逆に第2の半周期の間、クロック信号が低圧
レベルを示す場合、回路20内の電界効果トランジスタ
はブロックされ、第2のラインは準開路で終結する;信
号SIの電界は入信号と同位相で反射される。かくし
て、それぞれ第1及び第2のクロックCL半周期の際
に、反射信号SMRは、クロック信号CLの上下レベル
に応答して0及びπの位相ずれを呈する入信号SIから
の搬送波をもつ位相変調された信号である。この反射信
号SMRは、変調波OMの形で中央ステーション1内の
発信・復調回路10のアンテナ1aの方へ放送されるた
めアンテナ2aへ伝送される。
【0016】アンテナ1aの受信ゾーンによって捕捉さ
れた変調波OMに応えて、変調信号SMがそれぞれ直接
又はπ/2移相器102を通して2つの混合管101a
及び101bの2つの第1の入力端に印加される。これ
らの混合管の2つの第2の入力端は、局所発振器103
により生成されたマイクロ波信号SHを受信する。2つ
の復調された成分信号X及びYがこのとき2つの混合管
101a及び101bそれぞれの出力端を通ってアナロ
グ処理回路11に供給される。回路10は、従来形の2
つの復調路に対し干渉性(コヒーレント)の復調回路を
構成する。
【0017】マイクロ波信号SHの位相がゼロに等しい
基準位相であると仮定すると、信号SHは、 SH=sin(ωt),なおω=2πF という形で記される。
【0018】信号SHは、受動端2の位相変調回路20
内でクロック信号CLにより変調されるため発信波OE
の形で伝送され、変調信号SMを生成するため変調波O
Mの形で「反射」される。この変調信号は、以下のよう
に表わされる: SM=sin(ωt+φ+δ)。
【0019】なおここで、φは、発信波OEの発信とア
ンテナ1aによる変調波OMの受信の間の往復伝播時間
の遅延によって導入され従ってステーション1と端末2
の離隔距離と比例するものである位相ずれを表わす。又
δは、クロック信号CLの周波数に位相変調回路20に
よって導入された0又はπに等しい位相ずれである。
【0020】従って、2つの混合管101a及び101
bの2つの第1の入力端に印加された2つの信号はそれ
ぞれ、以下のように表わされる: SMX=sin(ωt+φ+δ) SMY=sin(ωt+φ+δ+π/2) すなわち、 SMX=sin(ωt+φ+δ) SMY=cos(ωt+φ+δ)。
【0021】2つの混合管のそれぞれの出力端では、復
調された成分信号は以下の形で表わされる; X=sin(ωt)・sin(ωt+φ+δ) Y=sin(ωt)・cos(ωt+φ+δ)。
【0022】アナログ回路11内で行なわれ周波数F=
ω/2nの2倍の周波数をもつ高調波を拒絶することか
ら成る2つの成分信号X及びYのろ過により、ろ過され
た2つの信号が生成され、以下の形で表わされる: XF =cos(φ+δ) YF =sin(φ+δ)。
【0023】回路11及び12の構造及び機能をより正
確に記述する前に、本発明に従った測定システムの機能
を経験に基づいた形で説明するため図4を参照された
い。
【0024】図4に示されているフレネルのダイヤグラ
ムにおいては、ダイヤグラムの中心を原点とし成分がX
F 及びYF であるベクトル
【数3】 の端部を表わす点Mは、2つの成分信号の位相(φ+
δ)に応じて中心Oの円上を移動する。中央ステーショ
ン1との関係における受動端2の相対的な移動に際し、
2つの成分信号XF 及びYF の位相中の位相ずれφは、
中央ステーション1との関係における端末2の離隔及び
接近に応じてそれぞれ増減する。このベクトル表示中、
ベクトル
【数4】 は両方の方向に従って回転する。本発明によると、デジ
タル処理回路12内に含まれる両方向カウンタ126の
増分及び減分は、この両方向カウンタの中味が各時点に
おいて中央ステーション1と受動端2の離隔距離を表わ
すものとなるように、ベクトル
【数5】 の回転方向に応じて行なわれる。
【0025】図2を参照すると、アナログ処理回路11
は基本的に、2つの前段増幅用正利得増幅器110x
び110y 、2つの1次帯域フィルター111x 及び1
11y 、2つの増幅器112x ,112y 、2つの二重
交番整流器113x 及び113y 、減算器114及び増
幅器115といったさまざまな基本機能回路を含んでい
る。
【0026】なお以下では、図2の基本回路の各々の印
の中で用いられている添字x及びyがそれぞれ信号X及
びYを搬送する復調回路10の2つの線路にそれぞれ関
係するものであるということを指摘しておきたい。
【0027】図2に示されているアナログ回路について
の以下の記述においては、基本回路の実施態様は当業者
にとって既知のものであることから、これらの回路の各
々の中の構成要素については明記していない。それで
も、本発明に基づく距離測定を行なうためアナログ回路
11の作動にとって有利なものである基本回路に関する
より詳細な説明は提供される。
【0028】上述の基本回路は全てLF357型といっ
たような演算増幅器から作られているが、これらを演算
増幅器無しで設計することも可能である。
【0029】図2を参照すると、前段増幅用の2つの増
幅器110x 及び110y の出力端はそれぞれフィルタ
111x ,111y の入力端に接続されている。これら
のフィルタの出力端はそれぞれ増幅器112x 及び11
y の入力端及び二重交番整流器113x 及び113y
の入力端に接続されている。2つの整流器113x 及び
113y の出力端は、増幅器115の入力端に適用され
た出力端をもつ減算器114のそれぞれの2つの入力端
に接続されている。増幅器112x ,112y及び11
5の各々の出力端は、それぞれの電圧安定化段117
x ,117y 、及び118を通してデジタル処理回路1
2のそれぞれの入力端に接続されている。各々の電圧安
定化段は、それぞれの増幅器の出力端と直列の抵抗器及
びアースに接続された並列のツェナーダイオードで構成
されており、次のような二重の役割をもつ:すなわち、
−デジタル回路12に印加される前に、それぞれの増幅
器からの信号を電圧安定化する;−それぞれデジタル回
路12内で規定された論理信号と互換性のある、それぞ
れの増幅器の出力レベル−15V及び15Vに応じて、
代表的には0V及び5Vである2つのレベルをもつ1つ
の信号を生成する。
【0030】図2の左側に戻ると、回路10の2つの復
調路から抽出された2つの信号X及びYは、それぞれの
帯域フィルタ111x 及び111y に供給される2つの
増幅された信号XA 及びYA をそれぞれ生成するそれぞ
れの前段増幅用増幅器110x 及び110y の2つの入
力端に印加される。2つのフィルタ111x 及び111
y は各々、図1に示されている受動端2の中に含まれて
いるクロック22により生成されたクロック信号の周波
数を中心とする周波数帯域を有している。干渉性(コヒ
ーレント)復調により得られた局所発振器103の周波
数Fの2倍の周波数の信号XA 及びXB の高調波の拒絶
は、当然のことながら、低周波数増幅器110x 及び1
10y によって行なわれる。
【0031】2つのフィルタ111x 及び111y はそ
れぞれ、倍数以外前段増幅用増幅器110x 及び110
y により決定された2つのろ過済み信号XF 及びYF
生成する;すなわち XF =cos(φ+δ) YF =sin(φ+δ)
【0032】ろ過済み信号XF 及びYF は2つの増幅器
112x 及び112y のそれぞれの入力端に印加され
る。2つの増幅器112x 及び112y は、非直線状態
で作動するように設計されている。この目的のため、増
幅器112x 及び112y に高い利得を付与するためこ
れらの増幅器の中に含まれたそれぞれの適切な構成要素
が具備されている。かくして、ろ過済み信号XF 及びY
F がゼロよりやや大きい場合、非直線状態で作動する増
幅器112x 及び112y のそれぞれからの信号は、そ
れぞれ増幅器112x 及び112y の中に含まれた演算
増幅器の正のき電電圧+Valimに等しい電圧レベル
をもつ。逆に言うと、ろ過済み信号XF 及びYF がゼロ
よりやや低い場合、増幅器112x 及び112y のそれ
ぞれからの信号は、前記演算増幅器の「負の」き電電圧
である−Valimに等しい電圧レベルを有する。増幅
器102x 及び102y から出た信号はそれぞれ、回路
12内で規定された第1及び第2の論理レベルにそれぞ
れ相応する+0ボルトと+5ボルトの第1及び第2の電
圧レベルをもつデジタル信号Xn 及びYn を生成する2
つの電圧安定化段117x 及び117y に印加される。
かくして、信号Xn 及びYn は、復調されろ過された信
号XF 及びYF の正負符号を表わすものである。
【0033】図4を参照すると、平角に相応する4つの
角領域がフレネルのダイヤグラムの円を中心に表わされ
ている。2つの角領域は実線の半円によって概略的に表
わされ、もう2つは、破線の半円により表わされてい
る。電圧安定化段117x からのデジタル信号Xn は、
増幅器112x の入力端に印加されたろ過済み信号XF
がゼロより大きいつまり正の振幅をもつ場合、第2の論
理レベル「1」を有する。逆に、前記ろ過済み信号YF
がゼロより小さいつまり負の振幅をもつ場合、デジタル
信号Xn は第1の電圧レベル「0」を有する。図4に示
されているように、間隔〔π/2,−π/2〕及び〔−
π/2,π/2〕で規定されている2つの破線の半円は
それぞれ、信号Xn の第1及び第2の論理レベルに相応
する。同様に、デジタル信号Yn は、増幅器112y
入力端に印加されたろ過済み信号YF がそれぞれゼロよ
り大きい及びゼロより小さい振幅をもつ場合(つまりこ
れは破線で表わした2つの半円〔0,π〕及び〔−π,
0〕に相応する)、論理レベル「1」及び「0」を提供
する。
【0034】ろ過済み信号XF 及びYF は同様に、信号
F 及びYF のモジュールを表わす整流された信号|X
|及び|Y|を生成するため、2つの二重交番整流器1
13x 及び113y にそれぞれ印加される。整流された
2つの信号|X|及び|Y|は、これらの信号|X|及
び|Y|の差に等しいモジュール差信号(|X|−|Y
|)を生成する減算器114の2つの入力端のそれぞれ
に印加される。二重交番整流器113x 及び113y
出力端と減算器114の間には、整流を完璧なものにす
るため、平滑化用2重セル116を介在させることがで
きる。差の信号(|X|−|Y|)は、電圧安定化段1
18が後に続く増幅器115の入力端に印加される。増
幅器115は、増幅器112x 及び112y に類似のタ
イプのものである。電圧安定化段118の出力端では、
次の式により定義づけされるスイッチングデジタル信号
【数6】 が得られる;(|X|−|Y|)≧0の場合
【数7】 及び(|X|−|Y|)<0の場合
【数8】
【0035】このことはすなわち、正及び負のモジュー
ル差信号(|X|−|Y|)の値について、スイッチン
グデジタル信号
【数9】 が、図4に2つの四分円対〔7π/4,π/4〕,〔3
π/4,5π/4〕及び〔π/4,3π/4〕,〔5π
/4,7π/4〕によって表わされているように、第2
のレベル「1」及び第1のレベル「0」にそれぞれある
ということを意味している。
【0036】図3を参照しながら、ここでデジタル処理
回路について説明する。この回路には、2つの入力端を
伴う排他的ORゲート121,両方向カウント用パルス
発生回路123及び両方向カウンタ126を含む。
【0037】デジタル信号Xn 及びYn は排他的ORゲ
ート121の2つの入力端に印加され、このゲートはこ
れに応えて第1の抑制信号IN1 と呼ばれる第1の論理
信号を生成する。図4を参照して、第1の抑制信号IN
1 のレベルが信号XF 及びYF の積の正負符号を表わす
ものであることに留意されたい。ここで説明する好まし
い実施態様に従うと、信号IN1 は、信号XF 及びYF
の積が正及び負であるときそれぞれ第1及び第2の論理
レベル「0」及び「1」を有する。信号IN1 は回路1
23のゼロ復帰端子BRに印加され、一方信号
【数10】 は回路123の入力端子BEに適用される。
【0038】両方向カウント用パルス発生回路125は
3つのインバータ122,125a及び125b、4つ
の単安定マルチバイブレータ125c,125d,12
5e及び125f及び2つの入力端をもつ2つのOUゲ
ート125g及び125hを含む。
【0039】回路125の4つの単安定マルチバイブレ
ータは、そのそれぞれのゼロ復帰入力端RZの共通のリ
ンクによって、対125c−125d及び125e−1
25fを成して連結されている。各対内の第1のマルチ
バイブレータ125c及び125eの入力端Eは端子B
Eに接続され、直接論理信号
【数11】 を受信する。第2のマルチバイブレータ125d及び1
25fの入力端は、それぞれ端子BE及びインバータ1
25a及び125bを通して信号
【数12】 を受信する。直接入力式マルチバイブレータと呼ばれる
第1のマルチバイブレータ125c及び125eは、パ
ルスを発生するためスイッチング信号
【数13】 の中で第1のレベル「0」から第2のレベル「1」への
第1の遷移を検出する。これらのパルスの接続時間T
は、単安定マルチバイブレータ内の抵抗性−容量性回路
(図示せず)により左右される。ここで、マルチバイブ
レータが以下で見ていくように両方向カウンタ126の
計数値の増分又は減分を可能にするのに充分な幅のパル
スを発生するように、マルチバイブレータの各々のため
に抵抗性−容量性回路が選ばれるということに留意され
たい。逆入力マルチバイブレータと呼ばれる第2のマル
チバイブレータ125d及び125fは、同様にパルス
を生成するためスイッチング信号
【数14】 の中で第2のレベル「1」から第1のレベル「0」への
第2の遷移を検出する。
【0040】第1の対の第1及び第2の単安定マルチバ
イブレータ125c及び125dの出力端Qは、それぞ
れORゲート125g及び125hの入力端に接続され
るため第2の対の第2及び第1の単安定マルチバイブレ
ータ125f及び125eの出力端Qとそれぞれ組合わ
されている。各マルチバイブレータ対のゼロ復帰用共通
リンクの各々が第2のレベル「1」の信号を全く受信し
ないと仮定することにより、信号
【数15】 の第1及び第2の遷移に応えてORゲート125g及び
125hの出力端で第2のレベル「1」のパルスIi
びId が得られ、ここでこれらのパルスの持続時間はマ
ルチバイブレータの中に含まれ好ましくは同一のもので
ある抵抗性−容量性回路によって決定される。ORゲー
ト125g及び125hの出力端はそれぞれ、両方向カ
ウンタ126の増分UP及び減分DOWN入力端に接続
されている。図示されている実施態様によると、排他的
ORゲート121の出力端は、端子BRを介して、それ
ぞれ直接及びインバータ122を通して第1及び第2の
単安定マルチバイブレータ対125c−125d及び1
25e−125fのゼロ復帰リンクに接続されている。
かくして、第1の対のゼロ復帰リンクは第1の抑制信号
IN1 を受信し、一方第2の対のゼロ復帰リンクは第2
の抑制信号IN2 と呼ばれる信号IN1 の相補信号を受
信する。
【0041】図5A及び図5Bを参照すると、2つの時
間的ダイヤグラムが、相対的な接近及び離隔に対応する
中央ステーション1と受動端2の間の2つの相対的移動
方向についてのデジタル処理回路の作動を示している。
【0042】図5Aの第1の時間的ダイヤグラムにおい
ては、ベクトル
【数16】 が、中央ステーション1と受動端2の間に与えられた移
動方向に関連した正の三角法による方向に従って回転を
行なうものと仮定する。時間的ダイヤグラムの2本の最
初のラインは、ベクトル
【数17】 の位相(φ+δ)に応じての第1及び第2のマルチバイ
ブレータ対のゼロ復帰リンクにそれぞれ印加された第1
及び第2の抑制信号IN1 及びIN2 のそれぞれの状態
を示している。第3のラインは、位相(φ+δ)に応じ
ての両方向カウント用パルス発生回路123の入力端に
印加されたデジタル信号
【数18】 の値を示す。第4及び第6のラインは、第1の対125
c−125dの第1及び第2のマルチバイブレータによ
り発生されたそれぞれのパルスを示し、一方第5及び第
7のラインは、第2の対125e〜125fの第2及び
第1のマルチバイブレータによって発生されたパルスに
関するものである。
【0043】第1の対125c−125dのマルチバイ
ブレータの出力端は、第1の抑制信号IN1 の第2のレ
ベル「1」により抑制され、第2の対125e〜125
fのマルチバイブレータの出力端は、第2の抑制信号I
2 の第2のレベル「1」によって抑制されている。マ
ルチバイブレータ125c及び125fによって発生さ
れたパルスはそれぞれ、図5A内に斜線の付いたパルス
及び破線で表わされた矢印によって示されているよう
に、第1及び第2の抑制信号IN1 及びIN2 の第2の
レベル「1」により抑制される。かくして、OUゲート
125hの中で両方向カウンタ126の入力端DOWN
に印加された減分パルスId の形に組合わされるマルチ
バイブレータ125d及び125eによって発生された
パルスのみが、両方向カウンタ126の計数値を減分さ
せる。
【0044】図5Bの時間的ダイヤグラムは、負の三角
法上の方向に従いかつ中央ステーション1と受動端2の
間の上述の方向とは反対の相対的移動に相応するベクト
【数19】 の回転方向に関するものである。上述のものとは反対の
結果が得られ、OUゲート125gから出る増分パルス
i のみが、両方向カウンタ126の入力端UPに印加
される。
【0045】このようなシステムの解像度は、それ自体
中央ステーション1と受動端2の間の相対的移動方向つ
まり位相(φ+δ)の2πの増加又は減少の関数である
4つの増分又は減分によって左右される。システムの解
像度は、中央ステーション1の発振器103の振動周波
数Fの変更により「調整可能」である。
【0046】図6に示されているデジタル処理回路12
Aは、距離測定システムの解像度をさらに改善する。
【0047】回路12Aは、回路12と同様に、排他的
OUゲート121A,第1の両方向カウント用パルス発
生回路123A及び両方向カウンタ126Aを含み、さ
らに補足的に第2の両方向カウント用パルス発生回路1
23B,インバータ127及び2つの入力端を伴う2つ
のORゲート128i及び128dを含む。
【0048】回路123A及び123Bは図3に示され
ている回路123と同一であり、従って各々、直接入力
及び逆入力の単安定マルチバイブレータを2対含んでい
る。
【0049】単安定マルチバイブレータ及びゼロ復帰入
力端に関係する第1の回路123Aの端子BEA及びB
RAは、回路123についてと同様に、アナログ処理回
路11の信号
【数20】 及びゲート121と同じゲート121Aの出力端の積信
号IN1 をそれぞれ受信する。その結果、回路123A
の2つの出力端により増分パルスIAi と減分パルスI
d が発生され、これはパルスIi 及びId と同一であ
る。
【0050】第1のパルス発生回路123Aとは異な
り、第2の回路123Bは、信号IN1 を受信する4つ
の単安定マルチバイブレータの入力端Eに関係する入力
端子BEB及び、インバータ127を介して信号
【数21】 の相補信号を受信するゼロ復帰端子BRBを有する。
【0051】信号IN1 及び
【数22】 内の遷移が互いにπ/4ずれていることがわかっている
ため、第2の回路123Bの出力端の増分パルスIBi
及びIBd は第1の回路123Aの出力端のパルスIA
i 及びIAd との関係においてπ/4だけずれている。
一方、信号IN1及び
【数23】 の役目は回路123Aと123Bにおいて逆転している
ことから、減分パルスIAd 及びIBd は、正の三角法
方向に沿ったベクトル
【数24】 の回転に相応するステーションの相対的移動の際に回路
123A及び123B内に含まれているゲート125h
によって生成され(図5A)、一方増分パルスIAi
びIBi は、負の三角法方向に沿ったベクトル
【数25】 の回転に相応する前述の方向とは反対の方向へのステー
ションの相対的移動の際に回路123A及び123Bの
中に含まれているゲート125gによって生成される
(図5B)。
【0052】パルスIAi 及びIBi は、両方向カウン
タ126Aの増分入力端UPに接続された出力端をもつ
ゲート128iの入力端に印加される。パルスIAd
びIBd は、両方向カウンタ126Aの減分入力端DO
WNに接続された出力端をもつゲート128dの入力端
に印加される。これらの条件下で、2πの位相φ+δの
変動に相応する移動の間、両方向カウンタ126Aの入
力端の1つに、π/4だけずらされた8つのパルスが印
加される。かくして回路12Aを含む測定システムの解
像度は、回路12を備えたシステムに比べて2倍改善さ
れることになる。
【0053】デジタル処理回路のもう1つの変形態様で
は、図3の123Aと同じ回路123の代りにインバー
タ127を伴う回路123Bを含み入れることも可能で
あることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】2つのステーション間の距離測定システムの概
略的ブロックダイヤグラムである。
【図2】中央ステーションといった一方のステーション
内に含まれた演算増幅器ベースのアナログ処理回路を詳
細に示す。
【図3】中央ステーション内に含まれた単安定マルチバ
イブレータベースのデジタル処理回路を詳細に示す。
【図4】本発明に従った測定システムの機能を説明する
ためのフレネルのダイヤグラムである。
【図5A】デジタル処理回路の作動に関する2つの時間
的ダイヤグラムを示す。
【図5B】デジタル処理回路の作動に関する2つの時間
的ダイヤグラムを示す。
【図6】第2の実施態様に従ったデジタル処理回路のブ
ロックダイヤグラムである。
【符号の説明】
1 第1のステーション 2 第2のステーション 10,111x ,111y 復調・ろ過手段 112x ,112y ,121,121A 第1の論理信
号生成手段 113x ,113y ,114,115 第2の論理信号
生成手段 123,123B パルス発生手段 125a,125b インバータ 125c,125d,125e,125f 検出用手段 125g,125h パルス組合せ手段 126 両方向カウント用手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シルヴェン メイエール フランス国, 22160 カラック, デル ネ セン ブラ ペスティヴァン (番地 なし)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに対し可動な第1及び第2のステー
    ション(1,2)の間の距離(d)を測定するためのシ
    ステムにおいて、第2のステーション(2)は、デジタ
    ル信号(CL)によって第1のステーションが発信した
    搬送信号(SH,OE)を、第1のステーションに向か
    って発信される2つの位相状態(SMR,DM)をもつ
    変調された信号に変調するための手段を含み、第1のス
    テーション(1)は、変調された信号を1/4周期の位
    相ずれの復調・ろ過された2つの信号へと復調するため
    の復調及びろ過手段(10,111x ,111y )、復
    調・ろ過された信号の積(XF ・YF )の正負符号に左
    右される論理レベルをもつ第1の論理信号(IN1 )を
    生成するための手段(112x ,112y ,121,1
    21A)及び、復調・ろ過された信号のモジュールの差
    ((|X|−|Y|)の正負符号によって左右される論
    理レベルを有する第2の論理信号(|X|<|Y|)
    n )を生成するための手段(113x ,113y ,11
    4,115)を含むような距離測定システムであって、
    第1のステーション(1)がさらに、 −第1及び第2の論理信号のうちの1方((|X|<|
    Y|)n ,IN1 )が第1及び第2の論理レベル
    (“0”,“1”)にあるときそれぞれ第1及び第2の
    論理信号のうちのもう一方(IN1 ,(|X|<|Y
    |)n )の第1及び第2の遷移に応えて、又前記第1及
    び第2の論理信号のうちの一方が第2及び第1の論理レ
    ベル(“1”,“0”)にあるときそれぞれ第1及び第
    2の論理信号のうちのもう一方の第1及び第2の遷移に
    応えて、それぞれ第1及び第2のパルス(Ii ,Id
    IBi ,IBd )を発生するための第1の手段(12
    3,123B)、 −第1のパルス(Ii ;IBi )を計数し第2のパルス
    (Id ;IBd )を控除して、前記距離(d)を表わす
    パルスの計数値を生成するための両方向カウント用手段
    (126) を含むことを特徴とする測定システム。
  2. 【請求項2】 パルスを発生するための第1の手段(1
    23)が −前記第1及び第2の論理信号の一方 【数1】 が第1の論理レベル(“0”)にあるとき遷移検出パル
    スを発生するべく −前記第1及び第2の論理信号のうちのもう一方 【数2】 の第1及び第2の遷移をそれぞれ検出するための第1及
    び第2の手段(125c,125d)の第1の対、 −前記第1及び第2の論理信号の一方が第2の論理レベ
    ル(“1”)にあるとき遷移検出パルスを発生するべ
    く、前記第1及び第2の論理信号のうちのもう一方の第
    1及び第2の遷移をそれぞれ検出するための第1及び第
    2の手段(125e,125f)の第2の対、 −第1の対の第1の検出用手段(125c)と第2の対
    の第2の検出用手段(125f)の検出パルスを前記第
    1のパルス(Ii ;IBi )の形に組合わせるための第
    1の手段(125g)、及び、 −第1の対内の第2の検出用手段(125d)と第2の
    対内の第1の検出用手段(125e)の検出パルスを前
    記第2のパルス(Id ;IBd )の形に組合わせるため
    の第2の手段(125h)、 を含むことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
  3. 【請求項3】 −第1及び第2の検出用手段の各々は、
    単安定マルチバイブレータ(125c−125f)を含
    み、前記対の各々の中の第1及び第2の検出用手段の単
    安定マルチバイブレータはそれぞれ直接及びインバータ
    (125a,125b)を通して前記第1及び第2の論
    理信号のもう一方のものを受信し、第1及び第2の対の
    中の単安定マルチバイブレータはそれぞれ前記第1及び
    第2の論理信号のうちの一方の第2及び第1の論理レベ
    ル(“1”,“0”)に応答してゼロに設定される、請
    求項2に記載のシステム。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2の論理信号のうちのも
    う一方が前記第1及び第2の論理信号のうちの一方によ
    り置換され、前記第1及び第2の論理信号のうちの一方
    が前記第1及び第2の論理信号のうちのもう一方により
    置換される、第1の発生用手段(123A)と同じもの
    である第1及び第2のパルス(IBi,IBd )を発生
    するための第2の手段(123B)を含んでいること、
    又、前記両方向カウント用手段(128i,128d,
    126A)は第1及び第2の発生用手段が発生した第1
    のパルス(IAi ,IBi )を計数し、第1及び第2の
    発生用手段が発生した第2のパルス(IAd ,IBd
    を控除することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれ
    か1項に記載のシステム。
  5. 【請求項5】 第2のステーション(2)内の搬送信号
    を変調するデジタル信号がクロック信号(CL)である
    ことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記
    載のシステム。
JP4273509A 1991-09-18 1992-09-18 互いに可動な2つのステーション間の距離測定システム Withdrawn JPH07244157A (ja)

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