JPH102963A - スペクトル拡散距離測定装置 - Google Patents
スペクトル拡散距離測定装置Info
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- JPH102963A JPH102963A JP8155385A JP15538596A JPH102963A JP H102963 A JPH102963 A JP H102963A JP 8155385 A JP8155385 A JP 8155385A JP 15538596 A JP15538596 A JP 15538596A JP H102963 A JPH102963 A JP H102963A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測距精度や測距分解能がよく、他車からの干
渉を低減できて正確な測距ができる距離測定装置を得
る。 【解決手段】 ＰＮ符号を発生する送信ＰＮ符号発生手
段１０２と、発生したＰＮ符号を電磁波に変換し送信す
る手段１０３と、送信電磁波が反射体にあたってかえっ
てきた反射波を受信する手段２と、受信信号を局部発振
器６で周波数変換する手段５と、周波数変換された信号
を用いて受信信号の位相を追跡する同期追跡手段４０１
〜４１２と、受信信号と同期のとれた信号を発生する受
信ＰＮ符号発生手段４０１と、送信ＰＮ符号発生手段１
０２からのＰＮ符号と受信ＰＮ符号発生手段４０１から
のＰＮ符号との時間差を検出する手段３０２と、上記時
間差に基づいて距離を検出する手段３０１とでスペクト
ル拡散距離測定装置を構成する。
渉を低減できて正確な測距ができる距離測定装置を得
る。 【解決手段】 ＰＮ符号を発生する送信ＰＮ符号発生手
段１０２と、発生したＰＮ符号を電磁波に変換し送信す
る手段１０３と、送信電磁波が反射体にあたってかえっ
てきた反射波を受信する手段２と、受信信号を局部発振
器６で周波数変換する手段５と、周波数変換された信号
を用いて受信信号の位相を追跡する同期追跡手段４０１
〜４１２と、受信信号と同期のとれた信号を発生する受
信ＰＮ符号発生手段４０１と、送信ＰＮ符号発生手段１
０２からのＰＮ符号と受信ＰＮ符号発生手段４０１から
のＰＮ符号との時間差を検出する手段３０２と、上記時
間差に基づいて距離を検出する手段３０１とでスペクト
ル拡散距離測定装置を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、符号化された電磁
波を対象物に向けて送出し、対象物から反射して戻って
くる反射波を受信し、電磁波送信時点から反射波受信時
点までの時間を計測することにより、対象物までの距離
を測定する距離測定装置である。
波を対象物に向けて送出し、対象物から反射して戻って
くる反射波を受信し、電磁波送信時点から反射波受信時
点までの時間を計測することにより、対象物までの距離
を測定する距離測定装置である。
【０００２】
【従来の技術】図８は例えば特開平５−１２２１２０号
公報に示された従来のスペクトル拡散を用いた距離測定
装置の構成図である。図において、１は送信部、１０１
はクロック発振器、１０２は送信ＰＮ符号発生器、１０
２1〜１０２nは送信ＰＮ符号発生器を構成するシフトレ
ジスタ、１０３は電気／光変換器、１０４は論理積回路
である。２は受信部、２０１は光／電気変換器、２０２
はマッチドフィルタ、２０３はレベル検出器である。３
は距離検出部、３０１は距離計測部、３０４はカウン
タ、３０５は高速クロック発振器である。
公報に示された従来のスペクトル拡散を用いた距離測定
装置の構成図である。図において、１は送信部、１０１
はクロック発振器、１０２は送信ＰＮ符号発生器、１０
２1〜１０２nは送信ＰＮ符号発生器を構成するシフトレ
ジスタ、１０３は電気／光変換器、１０４は論理積回路
である。２は受信部、２０１は光／電気変換器、２０２
はマッチドフィルタ、２０３はレベル検出器である。３
は距離検出部、３０１は距離計測部、３０４はカウン
タ、３０５は高速クロック発振器である。
【０００３】次に動作について説明する。送信部１で
は、高速クロック発振器３０５の周波数よりも低い周波
数を持つクロック発振器１０１で駆動される送信ＰＮ
（擬似雑音）符号発生器１０２から送信ＰＮ符号が出力
され、電気／光変換器１０３で送信ＰＮ符号は電気信号
から光信号に変換され、送信部１からは対象物に向けて
強度変調された光信号が送出される。ＰＮ符号信号はＭ
系列信号等の擬似ランダム信号からなり、広帯域のスペ
クトルを有し、スペクトル拡散の一手法として用いられ
ている。
は、高速クロック発振器３０５の周波数よりも低い周波
数を持つクロック発振器１０１で駆動される送信ＰＮ
（擬似雑音）符号発生器１０２から送信ＰＮ符号が出力
され、電気／光変換器１０３で送信ＰＮ符号は電気信号
から光信号に変換され、送信部１からは対象物に向けて
強度変調された光信号が送出される。ＰＮ符号信号はＭ
系列信号等の擬似ランダム信号からなり、広帯域のスペ
クトルを有し、スペクトル拡散の一手法として用いられ
ている。
【０００４】一方、送信ＰＮ符号発生器１０２を構成す
るシフトレジスタ１０２1〜１０２nの各値が初期値であ
る”１”となるとき、送信ＰＮ符号を出力するのに同期
してリセット／スタート信号を論理積回路１０４から出
力する。論理積回路１０４からのリセット／スタート信
号によって、カウンタ３０４は高速クロック発振器３０
５のパルス数の計測を開始する。
るシフトレジスタ１０２1〜１０２nの各値が初期値であ
る”１”となるとき、送信ＰＮ符号を出力するのに同期
してリセット／スタート信号を論理積回路１０４から出
力する。論理積回路１０４からのリセット／スタート信
号によって、カウンタ３０４は高速クロック発振器３０
５のパルス数の計測を開始する。
【０００５】送信部１から送出された光信号は対象物に
よって反射され、この反射波は受信部２にて受信され
る。受信部２では、受信信号が光／電気変換器２０１に
よって光信号から電気信号に変換され、マッチドフィル
タ２０２に入力される。マッチドフィルタ２０２は送信
ＰＮ符号のパターンを有していて、受信信号との相関が
取られ、相関信号が出力される。この相関信号がレベル
検出器２０３にて予め設定されたしきい値を越えるとき
ストップ信号がカウンタ３０４に入力されて、カウンタ
３０４は高速クロック発振器３０５のパルス数の計測を
ストップする。そして、距離計測部３０１ではカウンタ
の値をＮとすれば、対象物までの距離Ｒは次式によって
算出される。 Ｒ＝Ｎ×ｃ／（２×ｆC） ここで、ｃは光速、ｆCは高速クロック発振器３０５の
周波数である。
よって反射され、この反射波は受信部２にて受信され
る。受信部２では、受信信号が光／電気変換器２０１に
よって光信号から電気信号に変換され、マッチドフィル
タ２０２に入力される。マッチドフィルタ２０２は送信
ＰＮ符号のパターンを有していて、受信信号との相関が
取られ、相関信号が出力される。この相関信号がレベル
検出器２０３にて予め設定されたしきい値を越えるとき
ストップ信号がカウンタ３０４に入力されて、カウンタ
３０４は高速クロック発振器３０５のパルス数の計測を
ストップする。そして、距離計測部３０１ではカウンタ
の値をＮとすれば、対象物までの距離Ｒは次式によって
算出される。 Ｒ＝Ｎ×ｃ／（２×ｆC） ここで、ｃは光速、ｆCは高速クロック発振器３０５の
周波数である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の距離測定装置は次に述べるような問題点を
有している。マッチドフィルタでは受信ＰＮ信号とマッ
チドフィルタに格納された送信ＰＮ符号の相関が取られ
るので、図９に示すように、位相差が±１チップ（ＰＮ
符号の１デジット）以内のときに相関信号が出力され
る。従って、図９に示すしきい値以上ならばカウンタの
計測をストップする。このとき、相関信号の検出法がし
きい値との比較であるため、しきい値の大小によってカ
ウンタの計測をストップする時点が図９に示すＡ、Ｂ、
Ｃのように曖昧さを生じる。そして、測距精度の正確さ
はＣ、Ｂ、Ａの順である。以上のように、従来の距離測
定装置はカウンタの計測値に曖昧さが生じ、測距精度が
大幅に劣化する問題がある。
ような従来の距離測定装置は次に述べるような問題点を
有している。マッチドフィルタでは受信ＰＮ信号とマッ
チドフィルタに格納された送信ＰＮ符号の相関が取られ
るので、図９に示すように、位相差が±１チップ（ＰＮ
符号の１デジット）以内のときに相関信号が出力され
る。従って、図９に示すしきい値以上ならばカウンタの
計測をストップする。このとき、相関信号の検出法がし
きい値との比較であるため、しきい値の大小によってカ
ウンタの計測をストップする時点が図９に示すＡ、Ｂ、
Ｃのように曖昧さを生じる。そして、測距精度の正確さ
はＣ、Ｂ、Ａの順である。以上のように、従来の距離測
定装置はカウンタの計測値に曖昧さが生じ、測距精度が
大幅に劣化する問題がある。
【０００７】また、図９に示すマッチドフィルタの相関
信号のピーク点を正確に検出ができる場合に於いても高
速クロック発振器の周波数が測距分解能となるので、分
解能を高めるには非常に高速のクロック発振器が必要と
なる。例えば１ｍの距離分解能を得るのに必要なクロッ
ク周波数は１５０ＭＨｚとなり、電子回路への負担が大
きい。
信号のピーク点を正確に検出ができる場合に於いても高
速クロック発振器の周波数が測距分解能となるので、分
解能を高めるには非常に高速のクロック発振器が必要と
なる。例えば１ｍの距離分解能を得るのに必要なクロッ
ク周波数は１５０ＭＨｚとなり、電子回路への負担が大
きい。
【０００８】また、複数の車載距離測定装置が存在する
場合、送信ＰＮ符号が衝突する問題がある。例えば、マ
ッチドフィルタからの相関信号は図１０に示すように、
ターゲットからの反射波による相関信号より他車からの
送信信号による相関信号のほうを先に検出し、カウンタ
をストップすると、ターゲットの測距ができなくなる問
題がある。ＰＮ信号はＭ系列信号等の擬似ランダム信号
であるため発生パターンが限られており、複数の車輌が
同一のＰＮ符号を使用するケースがあり得る。
場合、送信ＰＮ符号が衝突する問題がある。例えば、マ
ッチドフィルタからの相関信号は図１０に示すように、
ターゲットからの反射波による相関信号より他車からの
送信信号による相関信号のほうを先に検出し、カウンタ
をストップすると、ターゲットの測距ができなくなる問
題がある。ＰＮ信号はＭ系列信号等の擬似ランダム信号
であるため発生パターンが限られており、複数の車輌が
同一のＰＮ符号を使用するケースがあり得る。
【０００９】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、測距精度や測距分解能がよく、
他車からの干渉を低減できて正確な測距ができる距離測
定装置を提供することを目的とする。
ためになされたもので、測距精度や測距分解能がよく、
他車からの干渉を低減できて正確な測距ができる距離測
定装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係るスペク
トル拡散距離測定装置は、ＰＮ符号の１チップ時間幅が
最大検出距離を電磁波が往復するのに要する時間に等し
いかまたはそれ以上の時間に設定されたＰＮ符号を発生
する送信ＰＮ符号発生手段と、上記発生したＰＮ符号を
電磁波に変換し送信する手段と、上記送信電磁波が反射
体にあたってかえってきた反射波を受信する手段と、受
信信号を局部発振器で周波数変換する手段と、上記周波
数変換された信号を用いて受信信号の位相を追跡する同
期追跡手段と、受信信号と同期のとれた信号を発生する
受信ＰＮ符号発生手段と、上記送信ＰＮ符号発生手段か
らのＰＮ符号と上記受信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符
号との時間差を検出する手段と、上記時間差に基づいて
距離を検出する手段とを備えたものである。
トル拡散距離測定装置は、ＰＮ符号の１チップ時間幅が
最大検出距離を電磁波が往復するのに要する時間に等し
いかまたはそれ以上の時間に設定されたＰＮ符号を発生
する送信ＰＮ符号発生手段と、上記発生したＰＮ符号を
電磁波に変換し送信する手段と、上記送信電磁波が反射
体にあたってかえってきた反射波を受信する手段と、受
信信号を局部発振器で周波数変換する手段と、上記周波
数変換された信号を用いて受信信号の位相を追跡する同
期追跡手段と、受信信号と同期のとれた信号を発生する
受信ＰＮ符号発生手段と、上記送信ＰＮ符号発生手段か
らのＰＮ符号と上記受信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符
号との時間差を検出する手段と、上記時間差に基づいて
距離を検出する手段とを備えたものである。
【００１１】第２の発明に係るスペクトル拡散距離測定
装置は、上記時間差を検出する手段が、上記送信ＰＮ符
号と上記受信ＰＮ符号との相関を求める相関器であるも
のである。
装置は、上記時間差を検出する手段が、上記送信ＰＮ符
号と上記受信ＰＮ符号との相関を求める相関器であるも
のである。
【００１２】第３の発明に係るスペクトル拡散距離測定
装置は、上記時間差を検出する手段が、上記送信ＰＮ符
号発生手段の初期位相検出手段と、上記受信ＰＮ符号発
生手段の初期位相検出手段と、上記２つの初期位相検出
手段の出力信号の時間差に比例する出力信号を発生する
積分器であるものである。
装置は、上記時間差を検出する手段が、上記送信ＰＮ符
号発生手段の初期位相検出手段と、上記受信ＰＮ符号発
生手段の初期位相検出手段と、上記２つの初期位相検出
手段の出力信号の時間差に比例する出力信号を発生する
積分器であるものである。
【００１３】第４の発明に係るスペクトル拡散距離測定
装置は、上記同期追跡手段が、受信信号の位相に対して
進み位相信号と遅れ位相信号とを用い、そのそれぞれと
受信信号との位相差の差分値に基づいて位相弁別を行う
位相弁別手段と、受信信号レベルに応じて利得を変化さ
せる可変利得増幅器とを備えるものである。
装置は、上記同期追跡手段が、受信信号の位相に対して
進み位相信号と遅れ位相信号とを用い、そのそれぞれと
受信信号との位相差の差分値に基づいて位相弁別を行う
位相弁別手段と、受信信号レベルに応じて利得を変化さ
せる可変利得増幅器とを備えるものである。
【００１４】第５の発明に係るスペクトル拡散距離測定
装置は、ＰＮ符号の１チップ時間幅が最大検出距離を電
磁波が往復するのに要する時間に等しいかまたはそれ以
上の時間に設定されたＰＮ符号を発生する送信ＰＮ符号
発生手段と、上記発生したＰＮ符号を電磁波に変換し送
信する手段と、上記送信電磁波が反射体にあたってかえ
ってきた反射波を受信する手段と、受信信号の位相に同
期をとるための同期捕捉手段と、受信信号を局部発振器
で周波数変換する手段と、上記周波数変換された信号を
用いて受信信号の位相を追跡する同期追跡手段と、受信
信号と同期のとれた信号を発生する受信ＰＮ符号発生手
段と、上記送信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符号と上記
受信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符号との時間差を検出
する手段と、上記時間差に基づいて距離を検出する手段
と、ＰＮ符号発生手段の初期値を設定する乱数発生手段
と、上記乱数発生手段によって送信前にＰＮ符号発生手
段の初期値を設定して同期捕捉を行い、この同期捕捉の
結果に基づいて上記ＰＮ符号発生手段の初期値を再設定
して送信を開始する送信制御手段とを備えたものであ
る。
装置は、ＰＮ符号の１チップ時間幅が最大検出距離を電
磁波が往復するのに要する時間に等しいかまたはそれ以
上の時間に設定されたＰＮ符号を発生する送信ＰＮ符号
発生手段と、上記発生したＰＮ符号を電磁波に変換し送
信する手段と、上記送信電磁波が反射体にあたってかえ
ってきた反射波を受信する手段と、受信信号の位相に同
期をとるための同期捕捉手段と、受信信号を局部発振器
で周波数変換する手段と、上記周波数変換された信号を
用いて受信信号の位相を追跡する同期追跡手段と、受信
信号と同期のとれた信号を発生する受信ＰＮ符号発生手
段と、上記送信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符号と上記
受信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符号との時間差を検出
する手段と、上記時間差に基づいて距離を検出する手段
と、ＰＮ符号発生手段の初期値を設定する乱数発生手段
と、上記乱数発生手段によって送信前にＰＮ符号発生手
段の初期値を設定して同期捕捉を行い、この同期捕捉の
結果に基づいて上記ＰＮ符号発生手段の初期値を再設定
して送信を開始する送信制御手段とを備えたものであ
る。
【００１５】第６の発明に係るスペクトル拡散距離測定
装置は、１チップ時間幅が任意に設定されたＰＮ符号を
発生する送信ＰＮ符号発生手段と、上記発生したＰＮ符
号を電磁波に変換し送信する手段と、上記送信電磁波が
反射体にあたってかえってきた反射波を受信する手段
と、受信信号の位相に同期をとるための同期捕捉手段
と、受信信号を局部発振器で変調する手段と、上記変調
された信号を用いて受信信号の位相を追跡する同期追跡
手段と、受信信号と同期のとれた信号を発生する受信Ｐ
Ｎ符号発生手段と、送信ＰＮ符号発生手段の初期位相検
出手段と、受信ＰＮ符号発生手段の初期位相検出手段
と、上記２つの初期位相検出手段の出力信号の時間差を
計測するカウンタと、１チップ時間以内の時間差を計測
する相関器とを備えたものである。
装置は、１チップ時間幅が任意に設定されたＰＮ符号を
発生する送信ＰＮ符号発生手段と、上記発生したＰＮ符
号を電磁波に変換し送信する手段と、上記送信電磁波が
反射体にあたってかえってきた反射波を受信する手段
と、受信信号の位相に同期をとるための同期捕捉手段
と、受信信号を局部発振器で変調する手段と、上記変調
された信号を用いて受信信号の位相を追跡する同期追跡
手段と、受信信号と同期のとれた信号を発生する受信Ｐ
Ｎ符号発生手段と、送信ＰＮ符号発生手段の初期位相検
出手段と、受信ＰＮ符号発生手段の初期位相検出手段
と、上記２つの初期位相検出手段の出力信号の時間差を
計測するカウンタと、１チップ時間以内の時間差を計測
する相関器とを備えたものである。
【００１６】
実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１を示す距離
測定装置のブロック図である。図において、３０２は自
己相関器、４はＤＬＬ（ディレイロックループ）部、４
０１は受信ＰＮ符号発生器、４０１1〜４０１nはｎ段の
シフトレジスタ、４０２はＶＣＯ、４０３はスイッチ、
４０４は１／２チップ移相器、４０５は位相弁別部、４
０６ａ、ｂは乗算器、４０７ａ、ｂは帯域通過フィル
タ、４０８ａ、ｂは包絡線検波器、４０９ａ、ｂは増幅
器、４１０は引算器、４１１はループフィルタ（ＬＰ
Ｆ）、４１２は同期判定部、５は平衡変調器、６は局部
発振器である。
測定装置のブロック図である。図において、３０２は自
己相関器、４はＤＬＬ（ディレイロックループ）部、４
０１は受信ＰＮ符号発生器、４０１1〜４０１nはｎ段の
シフトレジスタ、４０２はＶＣＯ、４０３はスイッチ、
４０４は１／２チップ移相器、４０５は位相弁別部、４
０６ａ、ｂは乗算器、４０７ａ、ｂは帯域通過フィル
タ、４０８ａ、ｂは包絡線検波器、４０９ａ、ｂは増幅
器、４１０は引算器、４１１はループフィルタ（ＬＰ
Ｆ）、４１２は同期判定部、５は平衡変調器、６は局部
発振器である。
【００１７】次に動作について説明する。送信部１のク
ロック発振器１０１にて駆動される送信ＰＮ符号発生器
１０２から送信ＰＮ符号が出力され、電気／光変換器１
０３で送信ＰＮ符号は電気信号から光信号に変換され、
強度変調された光信号が対象物に向けて放射される。
ロック発振器１０１にて駆動される送信ＰＮ符号発生器
１０２から送信ＰＮ符号が出力され、電気／光変換器１
０３で送信ＰＮ符号は電気信号から光信号に変換され、
強度変調された光信号が対象物に向けて放射される。
【００１８】但し、送信ＰＮ符号の１チップ時間幅（ク
ロック発振器１０１の１周期）は最大検出距離を光が往
復するのに要する時間に等しいかまたはそれ以上の時間
に設定されている。具体的には、最大検出距離を１５０
ｍとしたとき、光が１５０ｍを往復するのに要する時間
は１μｓであり、これより、クロック発振器１０１の周
波数は１ＭＨｚ（ＰＮ符号のチップ時間は１μｓであ
る）となる。
ロック発振器１０１の１周期）は最大検出距離を光が往
復するのに要する時間に等しいかまたはそれ以上の時間
に設定されている。具体的には、最大検出距離を１５０
ｍとしたとき、光が１５０ｍを往復するのに要する時間
は１μｓであり、これより、クロック発振器１０１の周
波数は１ＭＨｚ（ＰＮ符号のチップ時間は１μｓであ
る）となる。
【００１９】送信部１の電気／光変換器１０３から放射
された光信号は対象物によって反射され、この反射波が
受信部２の光／電気変換器２０１によって受光される。
光／電気変換器２０１にて光信号から電気信号に変換さ
れた信号は、受信ＰＮ信号としてマッチドフィルタ２０
２に入力される。マッチドフィルタ２０２は受信ＰＮ符
号のパターンを有していて、予め設定されているＰＮ符
号と受信ＰＮ信号との相関をとって、相関信号が出力さ
れる。
された光信号は対象物によって反射され、この反射波が
受信部２の光／電気変換器２０１によって受光される。
光／電気変換器２０１にて光信号から電気信号に変換さ
れた信号は、受信ＰＮ信号としてマッチドフィルタ２０
２に入力される。マッチドフィルタ２０２は受信ＰＮ符
号のパターンを有していて、予め設定されているＰＮ符
号と受信ＰＮ信号との相関をとって、相関信号が出力さ
れる。
【００２０】ここで、マッチドフィルタ２０２への受信
ＰＮ符号の格納方法とそのときの受信ＰＮ符号発生器４
０１の動作について説明する。ＤＬＬ部４は受信ＰＮ信
号の同期を再生する受信ＰＮ符号発生器４０１を備え、
受信ＰＮ符号発生器４０１は電圧制御発振器であるＶＣ
Ｏ４０２にて駆動され、同期再生する前は、ＶＣＯ４０
２への制御電圧はスイッチ４０３を通して、一定電圧Ｖ
S が印加されている。受信ＰＮ符号発生器４０１は、先
ず、マッチドフィルタ２０２に受信ＰＮ符号発生器４０
１から出力される受信ＰＮ符号の一周期長か、あるい
は、一周期長の部分長を格納するように動作する。そし
て、マッチドフィルタ２０２への受信ＰＮ符号の格納が
完了すると、受信ＰＮ符号発生器４０１からのＰＮ符号
出力動作は停止され、マッチドフィルタ２０２に格納さ
れた受信ＰＮ符号がａ0、ａ1、・・・、ａn-1ならば、
受信ＰＮ符号発生器４０１は受信ＰＮ符号ａnを出力す
る状態で停止している。受信ＰＮ信号があらかじめ格納
されていた受信ＰＮ符号と一致してマッチドフィルタ２
０２から出力される相関信号が予め設定されたしきい値
以上になると、レベル検出器２０３からトリガー信号が
出力される。これが同期捕捉動作である。このトリガー
信号が出力されると、ＶＣＯ４０２の制御入力はスイッ
チ４０３を通してループフィルタ４１１に接続される。
即ち、遅延ロックループ回路（ＤＬＬ回路）が形成さ
れ、受信ＰＮ符号発生器４０１はＰＮ符号を出力する動
作を再び開始する。そして、マッチドフィルタ２０２に
格納されていた受信ＰＮ符号発生器４０１からのＰＮ符
号も順次、受信ＰＮ信号と同様に進行するので、マッチ
ドフィルタ２０２から出力される相関信号は設定された
しきい値以上の出力値を維持して同期追跡を行う。ここ
で、送信／受信ＰＮ信号間の時間差が１チップ時間を越
えないことが保証されている場合は、送信／受信ＰＮ符
号発生器１０２、４０１を同時にリセットすることによ
り、同期捕捉を省略することもできる。
ＰＮ符号の格納方法とそのときの受信ＰＮ符号発生器４
０１の動作について説明する。ＤＬＬ部４は受信ＰＮ信
号の同期を再生する受信ＰＮ符号発生器４０１を備え、
受信ＰＮ符号発生器４０１は電圧制御発振器であるＶＣ
Ｏ４０２にて駆動され、同期再生する前は、ＶＣＯ４０
２への制御電圧はスイッチ４０３を通して、一定電圧Ｖ
S が印加されている。受信ＰＮ符号発生器４０１は、先
ず、マッチドフィルタ２０２に受信ＰＮ符号発生器４０
１から出力される受信ＰＮ符号の一周期長か、あるい
は、一周期長の部分長を格納するように動作する。そし
て、マッチドフィルタ２０２への受信ＰＮ符号の格納が
完了すると、受信ＰＮ符号発生器４０１からのＰＮ符号
出力動作は停止され、マッチドフィルタ２０２に格納さ
れた受信ＰＮ符号がａ0、ａ1、・・・、ａn-1ならば、
受信ＰＮ符号発生器４０１は受信ＰＮ符号ａnを出力す
る状態で停止している。受信ＰＮ信号があらかじめ格納
されていた受信ＰＮ符号と一致してマッチドフィルタ２
０２から出力される相関信号が予め設定されたしきい値
以上になると、レベル検出器２０３からトリガー信号が
出力される。これが同期捕捉動作である。このトリガー
信号が出力されると、ＶＣＯ４０２の制御入力はスイッ
チ４０３を通してループフィルタ４１１に接続される。
即ち、遅延ロックループ回路（ＤＬＬ回路）が形成さ
れ、受信ＰＮ符号発生器４０１はＰＮ符号を出力する動
作を再び開始する。そして、マッチドフィルタ２０２に
格納されていた受信ＰＮ符号発生器４０１からのＰＮ符
号も順次、受信ＰＮ信号と同様に進行するので、マッチ
ドフィルタ２０２から出力される相関信号は設定された
しきい値以上の出力値を維持して同期追跡を行う。ここ
で、送信／受信ＰＮ信号間の時間差が１チップ時間を越
えないことが保証されている場合は、送信／受信ＰＮ符
号発生器１０２、４０１を同時にリセットすることによ
り、同期捕捉を省略することもできる。
【００２１】ＤＬＬ回路の同期追跡の動作は、受信ＰＮ
符号発生器４０１から出力されるＰＮ符号ｐ（ｔ）の位
相を受信ＰＮ信号の位相に一致させるものであるが、こ
れを高精度で実行するためにわずかに位相の異なる２つ
の出力信号を用意し、同期追跡目標である受信ＰＮ信号
の位相を２つの出力信号の位相の間にはさみ込んで追跡
する。このために、シフトレジスタ４０１n のＰＮ符号
ｐ（ｔ）n を１／２チップ移相器４０４で１／２チップ
位相遅延させた信号を位相遅れ信号とし、シフトレジス
タ４０１n のＰＮ符号より１チップ位相の進んだシフト
レジスタ４０１ n-1 のＰＮ符号ｐ（ｔ）n-1 を１／２チ
ップ移相器４０４で１／２チップ位相遅延させた信号を
位相進み信号とし、それぞれを乗算器４０６ａ、ｂとに
おいて、受信ＰＮ信号とかけ算する。乗算器４０６ａ、
ｂの出力は帯域通過フィルタ４０７ａ、ｂを経て、包絡
線検波器４０８ａ、ｂにおいて、受信ＰＮ信号と位相進
み信号との乗算電力、受信ＰＮ信号と位相遅れ信号との
乗算電力を検出し、増幅器４０９ａ、ｂで増幅後、引算
器４１０によって比較される。夫々の乗算電力は受信Ｐ
Ｎ信号に対する進み信号と遅れ信号の夫々の位相差に比
例するものである。両信号の差が誤差信号としてループ
フィルタ４１１で平滑化されたあとＶＣＯ４０２に供給
され、ＶＣＯの発振周波数を制御する。ＶＣＯの発振周
波数は誤差信号が零となる様に制御され、その結果受信
ＰＮ信号は進み信号と遅れ信号の両方に対して等しい位
相差（１／２チップ位相）を持つことになり、進み信号
と遅れ信号の丁度中間の位相を持つ様になる。ここで、
シフトレジスタ４０１の出力信号ｐ（ｔ）n は位相遅れ
信号に対して１／２チップ位相だけ位相が進んだ中間位
相となるので、受信ＰＮ信号と完全に位相の一致した信
号となる。シフトレジスタ４０１n の出力信号ｐ（ｔ）
n は自己相関器３０２へ送られ送信ＰＮ信号との相関時
間差計測に使用される。ここで、進み信号ｐ（ｔ）n-1
の替わりにシフトレジスタ４０１のｎ−２ビットの信号
ｐ（ｔ）n-2 を用いて進み信号と遅れ信号の位相差を２
チップ位相とし、シフトレジスタ４０１のｎ−１ビット
の信号ｐ（ｔ）n-1 （中間位相）をＤＬＬ部４の出力信
号として用いても同様な機能が得られ、１／２チップ移
相器４０４は不要となる。
符号発生器４０１から出力されるＰＮ符号ｐ（ｔ）の位
相を受信ＰＮ信号の位相に一致させるものであるが、こ
れを高精度で実行するためにわずかに位相の異なる２つ
の出力信号を用意し、同期追跡目標である受信ＰＮ信号
の位相を２つの出力信号の位相の間にはさみ込んで追跡
する。このために、シフトレジスタ４０１n のＰＮ符号
ｐ（ｔ）n を１／２チップ移相器４０４で１／２チップ
位相遅延させた信号を位相遅れ信号とし、シフトレジス
タ４０１n のＰＮ符号より１チップ位相の進んだシフト
レジスタ４０１ n-1 のＰＮ符号ｐ（ｔ）n-1 を１／２チ
ップ移相器４０４で１／２チップ位相遅延させた信号を
位相進み信号とし、それぞれを乗算器４０６ａ、ｂとに
おいて、受信ＰＮ信号とかけ算する。乗算器４０６ａ、
ｂの出力は帯域通過フィルタ４０７ａ、ｂを経て、包絡
線検波器４０８ａ、ｂにおいて、受信ＰＮ信号と位相進
み信号との乗算電力、受信ＰＮ信号と位相遅れ信号との
乗算電力を検出し、増幅器４０９ａ、ｂで増幅後、引算
器４１０によって比較される。夫々の乗算電力は受信Ｐ
Ｎ信号に対する進み信号と遅れ信号の夫々の位相差に比
例するものである。両信号の差が誤差信号としてループ
フィルタ４１１で平滑化されたあとＶＣＯ４０２に供給
され、ＶＣＯの発振周波数を制御する。ＶＣＯの発振周
波数は誤差信号が零となる様に制御され、その結果受信
ＰＮ信号は進み信号と遅れ信号の両方に対して等しい位
相差（１／２チップ位相）を持つことになり、進み信号
と遅れ信号の丁度中間の位相を持つ様になる。ここで、
シフトレジスタ４０１の出力信号ｐ（ｔ）n は位相遅れ
信号に対して１／２チップ位相だけ位相が進んだ中間位
相となるので、受信ＰＮ信号と完全に位相の一致した信
号となる。シフトレジスタ４０１n の出力信号ｐ（ｔ）
n は自己相関器３０２へ送られ送信ＰＮ信号との相関時
間差計測に使用される。ここで、進み信号ｐ（ｔ）n-1
の替わりにシフトレジスタ４０１のｎ−２ビットの信号
ｐ（ｔ）n-2 を用いて進み信号と遅れ信号の位相差を２
チップ位相とし、シフトレジスタ４０１のｎ−１ビット
の信号ｐ（ｔ）n-1 （中間位相）をＤＬＬ部４の出力信
号として用いても同様な機能が得られ、１／２チップ移
相器４０４は不要となる。
【００２２】ここで、受信ＰＮ信号はベースバンド帯の
信号であるのに対し、ＤＬＬ部４への入力信号は搬送波
をＰＮ符号で変調した信号でなければならないので、こ
のＤＬＬ部４へ受信ＰＮ信号を入力する手段として、平
衡変調器５において、局部発振器６をベースバンド帯の
受信ＰＮ信号で変調して周波数変換を行ってからＤＬＬ
部４へ入力する。
信号であるのに対し、ＤＬＬ部４への入力信号は搬送波
をＰＮ符号で変調した信号でなければならないので、こ
のＤＬＬ部４へ受信ＰＮ信号を入力する手段として、平
衡変調器５において、局部発振器６をベースバンド帯の
受信ＰＮ信号で変調して周波数変換を行ってからＤＬＬ
部４へ入力する。
【００２３】以上で、受信ＰＮ信号とＤＬＬ部４から出
力されるＰＮ符号は完全に同期したものとなる。同期判
定部４１２では、引算器４１０の出力の誤差信号が一定
のレベル以下にあるときに完全同期がとれたものと判断
して同期判定信号を出力する。
力されるＰＮ符号は完全に同期したものとなる。同期判
定部４１２では、引算器４１０の出力の誤差信号が一定
のレベル以下にあるときに完全同期がとれたものと判断
して同期判定信号を出力する。
【００２４】距離検出部３では、同期判定信号によって
完全同期がとれた後に、送信ＰＮ符号発生器１０２から
の送信ＰＮ符号と受信ＰＮ符号発生器４０１からの受信
ＰＮ符号の位相差を自己相関器３０２にて測定する。
完全同期がとれた後に、送信ＰＮ符号発生器１０２から
の送信ＰＮ符号と受信ＰＮ符号発生器４０１からの受信
ＰＮ符号の位相差を自己相関器３０２にて測定する。
【００２５】位相差が検出される原理は以下の通りであ
る。ＰＮ符号の自己相関関数は図２に示すようになる。
但し、ＴC はチップ時間幅、ＮはＰＮ符号の符号長であ
る。ここで、送信ＰＮ符号の１チップ時間幅は最大検出
距離を光が往復するのに要する時間に等しいかまたはそ
れ以上の時間に設定されているので、送信ＰＮ符号と受
信ＰＮ符号の相関値Ｒ（τ）は直線ＡＢ上に一意に決定
される。この相関値が距離計測部３０１に入力される。
距離計測部３０１では、送信ＰＮ信号が往復に要した伝
搬時間τが次式で求められる。 τ＝ＴC ×（１−Ｒ（τ））×Ｎ／（１＋Ｎ） そして、距離Ｒが次式で求められる。 Ｒ＝（ｃ×τ）／２ 但し、ｃは光速である。
る。ＰＮ符号の自己相関関数は図２に示すようになる。
但し、ＴC はチップ時間幅、ＮはＰＮ符号の符号長であ
る。ここで、送信ＰＮ符号の１チップ時間幅は最大検出
距離を光が往復するのに要する時間に等しいかまたはそ
れ以上の時間に設定されているので、送信ＰＮ符号と受
信ＰＮ符号の相関値Ｒ（τ）は直線ＡＢ上に一意に決定
される。この相関値が距離計測部３０１に入力される。
距離計測部３０１では、送信ＰＮ信号が往復に要した伝
搬時間τが次式で求められる。 τ＝ＴC ×（１−Ｒ（τ））×Ｎ／（１＋Ｎ） そして、距離Ｒが次式で求められる。 Ｒ＝（ｃ×τ）／２ 但し、ｃは光速である。
【００２６】実施の形態２．図３は本発明の実施の形態
２を示す距離測定装置のブロック図である。図におい
て、３０３は積分器、４１３は論理積回路である。ここ
で、信号の送信および受信を光信号を用いて行ったが、
送信時に電気信号をキャリア周波数変調信号に変換して
電波の形で送受信を行ってもよい。この場合、受信側で
の周波数変換は不要となる。
２を示す距離測定装置のブロック図である。図におい
て、３０３は積分器、４１３は論理積回路である。ここ
で、信号の送信および受信を光信号を用いて行ったが、
送信時に電気信号をキャリア周波数変調信号に変換して
電波の形で送受信を行ってもよい。この場合、受信側で
の周波数変換は不要となる。
【００２７】次に動作を説明する。実施の形態１と同様
に、ＤＬＬ部４の完全同期がとれて同期再生が完了した
後に距離検出部３において以下の積分動作を行う。送信
ＰＮ符号発生器１０２の初期位相時刻を検出するため
に、送信ＰＮ符号発生器１０２を構成するシフトレジス
タ１０２1〜１０２nの各値が初期値である”１”となる
とき、論理積回路１０４からパルス信号を出力する。こ
のパルス信号を積分器３０３に入力して、パルス信号の
積分を開始する。このパルスは送信ＰＮ符号のフレーム
開始点を表す。次に、同期再生された受信ＰＮ符号発生
器４０１において、初期位相の再生時刻を検出するため
に、受信ＰＮ符号発生器４０１を構成するシフトレジス
タ４０１1〜４０１n の各値が全て”１”となるとき、
論理積回路４１３からパルス信号を出力する。このパル
ス信号によって、上記積分器３０３の積分をストップす
る。この積分値が距離計測部３０１に入力される。距離
計測部３０１では、ＰＮ符号の相関値を直接求めるかわ
りに、積分器３０３の積分値によって送信ＰＮ信号がタ
ーゲットまでの往復に要した伝搬時間τを求める。そし
て、距離測定装置とターゲットまでの距離ＲがＲ＝（ｃ
×τ）／２によって精度よく求められる。ここではＰＮ
符号の初期位相の抽出手段としてシフトレジスタ１０
２、４０１の全ビットが”１”となることを検出する論
理積回路を用いたが、これ以外の特定のビットパターン
を検出する回路を用いてもよい。
に、ＤＬＬ部４の完全同期がとれて同期再生が完了した
後に距離検出部３において以下の積分動作を行う。送信
ＰＮ符号発生器１０２の初期位相時刻を検出するため
に、送信ＰＮ符号発生器１０２を構成するシフトレジス
タ１０２1〜１０２nの各値が初期値である”１”となる
とき、論理積回路１０４からパルス信号を出力する。こ
のパルス信号を積分器３０３に入力して、パルス信号の
積分を開始する。このパルスは送信ＰＮ符号のフレーム
開始点を表す。次に、同期再生された受信ＰＮ符号発生
器４０１において、初期位相の再生時刻を検出するため
に、受信ＰＮ符号発生器４０１を構成するシフトレジス
タ４０１1〜４０１n の各値が全て”１”となるとき、
論理積回路４１３からパルス信号を出力する。このパル
ス信号によって、上記積分器３０３の積分をストップす
る。この積分値が距離計測部３０１に入力される。距離
計測部３０１では、ＰＮ符号の相関値を直接求めるかわ
りに、積分器３０３の積分値によって送信ＰＮ信号がタ
ーゲットまでの往復に要した伝搬時間τを求める。そし
て、距離測定装置とターゲットまでの距離ＲがＲ＝（ｃ
×τ）／２によって精度よく求められる。ここではＰＮ
符号の初期位相の抽出手段としてシフトレジスタ１０
２、４０１の全ビットが”１”となることを検出する論
理積回路を用いたが、これ以外の特定のビットパターン
を検出する回路を用いてもよい。
【００２８】実施の形態３．図４は本発明の実施の形態
３を示す距離測定装置のブロック図である。図におい
て、４１４ａ、ｂは可変利得増幅器、７は受信レベル検
出器である。
３を示す距離測定装置のブロック図である。図におい
て、４１４ａ、ｂは可変利得増幅器、７は受信レベル検
出器である。
【００２９】次に動作を説明する。ＤＬＬ部４の動作
は、実施の形態１と同様に二つの相関器を用い、受信Ｐ
Ｎ符号の位相を進めたものと遅れたものとで同時に相関
を得て、この差分（引算器４１０の出力Ｄ（ｘ））を誤
差信号としてループフィルタ４１１を経てＶＣＯ４０２
に入力し、クロックの調整を図り同期点を保持するもの
である。この位相弁別特性を図５に示す。ここで、マッ
チドフィルタによる同期捕捉から同期追跡に移行するＤ
ＬＬにおいては、同期が安定する同期点Ｄ（Ｘ）＝０に
速く収束する必要がある。特に、近距離測距では、その
必要性は高くなる。この同期安定点までの応答性は図５
に示すＡＢの傾斜に依存する。そこで、受信レベル検出
器７によって、受信レベルが高いときは、ターゲットが
近距離であると判断し、位相弁別部４０５における可変
利得増幅器４１４ａ、ｂの利得を高くし、出力を飽和さ
せる。これによって、ＤＬＬの位相弁別特性は図５のよ
うに線形領域ＡＢの範囲はＡ’Ｂ’のように狭くなる
が、傾きは鋭くなる。これによって、近距離測距では、
同期安定点までの応答が速くなる。
は、実施の形態１と同様に二つの相関器を用い、受信Ｐ
Ｎ符号の位相を進めたものと遅れたものとで同時に相関
を得て、この差分（引算器４１０の出力Ｄ（ｘ））を誤
差信号としてループフィルタ４１１を経てＶＣＯ４０２
に入力し、クロックの調整を図り同期点を保持するもの
である。この位相弁別特性を図５に示す。ここで、マッ
チドフィルタによる同期捕捉から同期追跡に移行するＤ
ＬＬにおいては、同期が安定する同期点Ｄ（Ｘ）＝０に
速く収束する必要がある。特に、近距離測距では、その
必要性は高くなる。この同期安定点までの応答性は図５
に示すＡＢの傾斜に依存する。そこで、受信レベル検出
器７によって、受信レベルが高いときは、ターゲットが
近距離であると判断し、位相弁別部４０５における可変
利得増幅器４１４ａ、ｂの利得を高くし、出力を飽和さ
せる。これによって、ＤＬＬの位相弁別特性は図５のよ
うに線形領域ＡＢの範囲はＡ’Ｂ’のように狭くなる
が、傾きは鋭くなる。これによって、近距離測距では、
同期安定点までの応答が速くなる。
【００３０】実施の形態４．図６は本発明の実施の形態
４を示す距離測定装置のブロック図である。図におい
て、８は乱数発生器、９は送信制御部である。
４を示す距離測定装置のブロック図である。図におい
て、８は乱数発生器、９は送信制御部である。
【００３１】次に動作を説明する。送信を開始する前に
次の初期位相設定動作を実施する。最初に送信制御部９
からの信号により乱数発生器８を起動する。乱数発生器
８からの出力に基づいて、受信ＰＮ符号発生器４０１と
送信ＰＮ符号発生器１０２の初期位相が設定される。マ
ッチドフィルタ２０２の出力上昇により同期捕捉が確認
されるとスイッチ４０３がループフィルタ４１１側に切
換えられ、同期動作が成立して距離測定が開始される。
ここで距離測定対象車以外の、例えば対向車から自車の
ＰＮ信号と同一ＰＮ符号のＰＮ信号が送信されている
と、これを受信した場合、上記の同期動作が大きく乱さ
れる。通常の距離測定状態では送受信信号間の同期範囲
は、距離測定範囲に対応する１チップ時間以内である
が、相関を持たない他車の送信信号に対しては、はるか
に大きな位相差となり得る。そのため同期動作は大きく
乱れ、１チップ位相以上の同期ずれとなれば同期回復が
困難となる。
次の初期位相設定動作を実施する。最初に送信制御部９
からの信号により乱数発生器８を起動する。乱数発生器
８からの出力に基づいて、受信ＰＮ符号発生器４０１と
送信ＰＮ符号発生器１０２の初期位相が設定される。マ
ッチドフィルタ２０２の出力上昇により同期捕捉が確認
されるとスイッチ４０３がループフィルタ４１１側に切
換えられ、同期動作が成立して距離測定が開始される。
ここで距離測定対象車以外の、例えば対向車から自車の
ＰＮ信号と同一ＰＮ符号のＰＮ信号が送信されている
と、これを受信した場合、上記の同期動作が大きく乱さ
れる。通常の距離測定状態では送受信信号間の同期範囲
は、距離測定範囲に対応する１チップ時間以内である
が、相関を持たない他車の送信信号に対しては、はるか
に大きな位相差となり得る。そのため同期動作は大きく
乱れ、１チップ位相以上の同期ずれとなれば同期回復が
困難となる。
【００３２】このとき、マッチドフィルタ２０２の出力
は一旦低下するので、この低下がレベル検出器２０３で
検出されると、送信制御部８は乱数発生器９を起動し
て、ＰＮ信号の初期位相を変更する。乱数発生器９から
の新しい初期位相信号は送信ＰＮ符号発生器１０２およ
び受信ＰＮ符号発生器４０１に送られ、妨害受信信号と
の同期を回避するとともに、自車信号にもとづく受信信
号への同期の準備が行われる。このようにすることによ
って、他の装置との干渉が低減可能となる。
は一旦低下するので、この低下がレベル検出器２０３で
検出されると、送信制御部８は乱数発生器９を起動し
て、ＰＮ信号の初期位相を変更する。乱数発生器９から
の新しい初期位相信号は送信ＰＮ符号発生器１０２およ
び受信ＰＮ符号発生器４０１に送られ、妨害受信信号と
の同期を回避するとともに、自車信号にもとづく受信信
号への同期の準備が行われる。このようにすることによ
って、他の装置との干渉が低減可能となる。
【００３３】実施の形態５．図７は本発明の実施の形態
５を示す距離測定装置のブロック図である。図におい
て、３０４はクロック発振器１０１の出力パルスを計数
するカウンタである。本実施の形態は、送信ＰＮ符号の
１チップ時間幅を最大検出距離を光が往復するのに要す
る時間に等しいかまたはそれ以上の時間に設定しなくて
も測距が可能である例を示す。送信ＰＮ符号の速度に制
限を加えない場合、送信ＰＮ符号と受信ＰＮ符号を単純
に自己相関しても１チップ時間以上の遅延差がある場合
には測距はできないが、１チップ時間を超える時間を別
途カウンタで計時することにより測距を可能としたもの
である。
５を示す距離測定装置のブロック図である。図におい
て、３０４はクロック発振器１０１の出力パルスを計数
するカウンタである。本実施の形態は、送信ＰＮ符号の
１チップ時間幅を最大検出距離を光が往復するのに要す
る時間に等しいかまたはそれ以上の時間に設定しなくて
も測距が可能である例を示す。送信ＰＮ符号の速度に制
限を加えない場合、送信ＰＮ符号と受信ＰＮ符号を単純
に自己相関しても１チップ時間以上の遅延差がある場合
には測距はできないが、１チップ時間を超える時間を別
途カウンタで計時することにより測距を可能としたもの
である。
【００３４】次に動作を説明する。送信ＰＮ符号発生器
１０２を構成するシフトレジスタ１０２1〜１０２nの各
値が初期値である”１”となるとき、論理積回路１０４
から送信ＰＮ符号のフレーム開始点を表すパルス信号が
出力される。このパルス信号によってカウンタ３０４に
てクロック発振器１０１のパルス数のカウント動作が開
始される。次に、同期捕捉動作が行われ、受信ＰＮ符号
発生器４０１を構成するシフトレジスタ４０１1〜４０
１nの値が全て”１”となるとき、論理積回路４１３か
らパルス信号を出力する。このパルス信号によって上記
カウンタ３０４のカウント動作をストップする。ここま
でのカウント数をＮとする。次に、受信ＰＮ符号発生器
４０１の受信ＰＮ符号の同期追跡を実施する。そして、
自己相関器３０２では、同期判定部４１２からの同期判
定信号によって完全同期がとれた後にカウンタ３０４か
らの値（ここではＮ）を使って送信ＰＮ符号の位相を遅
延（ここではＮチップ分）させると共に、遅延させた送
信ＰＮ符号と受信ＰＮ符号の自己相関を計算する。これ
によって、求められた遅延時間τとすると、距離計測部
３０１では次式に基づいて距離Ｒを導出する。 Ｒ＝（Ｎ×ＴC＋τ）／２ クロック発振器１０１の周波数は例えば１０ＭＨｚと
し、１チップ時間に相当する測定距離を１５ｍとし、そ
れ以上の距離をカウンタ３０４の計数で行うようにすれ
ば良い。この手段を用いることによって、高速のカウン
タと高速のクロック発振器が不要になる。また１チップ
時間を短く設定することにより、測距精度も向上する。
１０２を構成するシフトレジスタ１０２1〜１０２nの各
値が初期値である”１”となるとき、論理積回路１０４
から送信ＰＮ符号のフレーム開始点を表すパルス信号が
出力される。このパルス信号によってカウンタ３０４に
てクロック発振器１０１のパルス数のカウント動作が開
始される。次に、同期捕捉動作が行われ、受信ＰＮ符号
発生器４０１を構成するシフトレジスタ４０１1〜４０
１nの値が全て”１”となるとき、論理積回路４１３か
らパルス信号を出力する。このパルス信号によって上記
カウンタ３０４のカウント動作をストップする。ここま
でのカウント数をＮとする。次に、受信ＰＮ符号発生器
４０１の受信ＰＮ符号の同期追跡を実施する。そして、
自己相関器３０２では、同期判定部４１２からの同期判
定信号によって完全同期がとれた後にカウンタ３０４か
らの値（ここではＮ）を使って送信ＰＮ符号の位相を遅
延（ここではＮチップ分）させると共に、遅延させた送
信ＰＮ符号と受信ＰＮ符号の自己相関を計算する。これ
によって、求められた遅延時間τとすると、距離計測部
３０１では次式に基づいて距離Ｒを導出する。 Ｒ＝（Ｎ×ＴC＋τ）／２ クロック発振器１０１の周波数は例えば１０ＭＨｚと
し、１チップ時間に相当する測定距離を１５ｍとし、そ
れ以上の距離をカウンタ３０４の計数で行うようにすれ
ば良い。この手段を用いることによって、高速のカウン
タと高速のクロック発振器が不要になる。また１チップ
時間を短く設定することにより、測距精度も向上する。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、Ｐ
Ｎ符号の１チップ時間幅が最大検出距離を電磁波が往復
するのに要する時間に等しいかまたはそれ以上の時間に
設定されたＰＮ符号を発生する送信ＰＮ符号発生手段
と、上記発生したＰＮ符号を電磁波に変換し送信する手
段と、上記送信電磁波が反射体にあたってかえってきた
反射波を受信する手段と、受信信号を局部発振器で周波
数変換する手段と、上記周波数変換された信号を用いて
受信信号の位相を追跡する同期追跡手段と、受信信号と
同期のとれた信号を発生する受信ＰＮ符号発生手段と、
上記送信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符号と上記受信Ｐ
Ｎ符号発生手段からのＰＮ符号との時間差を検出する手
段と、上記時間差に基づいて距離を検出する手段とでス
ペクトル拡散距離測定装置を構成したので、時間計測の
ための高速かつ高価な回路は不要にできると共に、精度
のよい測距が可能となる。
Ｎ符号の１チップ時間幅が最大検出距離を電磁波が往復
するのに要する時間に等しいかまたはそれ以上の時間に
設定されたＰＮ符号を発生する送信ＰＮ符号発生手段
と、上記発生したＰＮ符号を電磁波に変換し送信する手
段と、上記送信電磁波が反射体にあたってかえってきた
反射波を受信する手段と、受信信号を局部発振器で周波
数変換する手段と、上記周波数変換された信号を用いて
受信信号の位相を追跡する同期追跡手段と、受信信号と
同期のとれた信号を発生する受信ＰＮ符号発生手段と、
上記送信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符号と上記受信Ｐ
Ｎ符号発生手段からのＰＮ符号との時間差を検出する手
段と、上記時間差に基づいて距離を検出する手段とでス
ペクトル拡散距離測定装置を構成したので、時間計測の
ための高速かつ高価な回路は不要にできると共に、精度
のよい測距が可能となる。
【００３６】また、第２の発明によれば、上記時間差を
検出する手段を、上記送信ＰＮ符号と上記受信ＰＮ符号
との相関を求める相関器で構成したので、時間計測のた
めの高速かつ高価な回路は不要にできると共に、精度の
よい測距が可能となる。
検出する手段を、上記送信ＰＮ符号と上記受信ＰＮ符号
との相関を求める相関器で構成したので、時間計測のた
めの高速かつ高価な回路は不要にできると共に、精度の
よい測距が可能となる。
【００３７】また、第３の発明によれば、上記時間差を
検出する手段を、上記送信ＰＮ符号発生手段の初期位相
検出手段と、上記受信ＰＮ符号発生手段の初期位相検出
手段と、上記２つの初期位相検出手段の出力信号の時間
差に比例する出力信号を発生する積分器で構成したの
で、符号の一周期にわたって積分する必要はなく簡単な
構成で早く測距ができる。
検出する手段を、上記送信ＰＮ符号発生手段の初期位相
検出手段と、上記受信ＰＮ符号発生手段の初期位相検出
手段と、上記２つの初期位相検出手段の出力信号の時間
差に比例する出力信号を発生する積分器で構成したの
で、符号の一周期にわたって積分する必要はなく簡単な
構成で早く測距ができる。
【００３８】また、第４の発明によれば、上記同期追跡
手段が、受信信号の位相に対して進み位相信号と遅れ位
相信号とを用い、そのそれぞれと受信信号との位相差の
差分値に基づいて位相弁別を行う位相弁別手段と、受信
信号レベルに応じて利得を変化させる可変利得増幅器と
を備えるので、反射体が近いものほど距離検出の応答速
度を早くすることができる。
手段が、受信信号の位相に対して進み位相信号と遅れ位
相信号とを用い、そのそれぞれと受信信号との位相差の
差分値に基づいて位相弁別を行う位相弁別手段と、受信
信号レベルに応じて利得を変化させる可変利得増幅器と
を備えるので、反射体が近いものほど距離検出の応答速
度を早くすることができる。
【００３９】また、第５の発明によれば、ＰＮ符号の１
チップ時間幅が最大検出距離を電磁波が往復するのに要
する時間に等しいかまたはそれ以上の時間に設定された
ＰＮ符号を発生する送信ＰＮ符号発生手段と、上記発生
したＰＮ符号を電磁波に変換し送信する手段と、上記送
信電磁波が反射体にあたってかえってきた反射波を受信
する手段と、受信信号の位相に同期をとるための同期捕
捉手段と、受信信号を局部発振器で周波数変換する手段
と、上記周波数変換された信号を用いて受信信号の位相
を追跡する同期追跡手段と、受信信号と同期のとれた信
号を発生する受信ＰＮ符号発生手段と、上記送信ＰＮ符
号発生手段からのＰＮ符号と上記受信ＰＮ符号発生手段
からのＰＮ符号との時間差を検出する手段と、上記時間
差に基づいて距離を検出する手段と、ＰＮ符号発生手段
の初期値を設定する乱数発生手段と、上記乱数発生手段
によって送信前にＰＮ符号発生手段の初期値を設定して
同期捕捉を行い、この同期捕捉の結果に基づいて上記Ｐ
Ｎ符号発生手段の初期値を再設定して送信を開始する送
信制御手段とでスペクトル拡散距離測定装置を構成した
ので、他装置からの干渉を回避することができるととも
に、自車信号への同期回復が速やかに収束する。
チップ時間幅が最大検出距離を電磁波が往復するのに要
する時間に等しいかまたはそれ以上の時間に設定された
ＰＮ符号を発生する送信ＰＮ符号発生手段と、上記発生
したＰＮ符号を電磁波に変換し送信する手段と、上記送
信電磁波が反射体にあたってかえってきた反射波を受信
する手段と、受信信号の位相に同期をとるための同期捕
捉手段と、受信信号を局部発振器で周波数変換する手段
と、上記周波数変換された信号を用いて受信信号の位相
を追跡する同期追跡手段と、受信信号と同期のとれた信
号を発生する受信ＰＮ符号発生手段と、上記送信ＰＮ符
号発生手段からのＰＮ符号と上記受信ＰＮ符号発生手段
からのＰＮ符号との時間差を検出する手段と、上記時間
差に基づいて距離を検出する手段と、ＰＮ符号発生手段
の初期値を設定する乱数発生手段と、上記乱数発生手段
によって送信前にＰＮ符号発生手段の初期値を設定して
同期捕捉を行い、この同期捕捉の結果に基づいて上記Ｐ
Ｎ符号発生手段の初期値を再設定して送信を開始する送
信制御手段とでスペクトル拡散距離測定装置を構成した
ので、他装置からの干渉を回避することができるととも
に、自車信号への同期回復が速やかに収束する。
【００４０】また、第６の発明によれば、１チップ時間
幅が任意に設定されたＰＮ符号を発生する送信ＰＮ符号
発生手段と、上記発生したＰＮ符号を電磁波に変換し送
信する手段と、上記送信電磁波が反射体にあたってかえ
ってきた反射波を受信する手段と、受信信号の位相に同
期をとるための同期捕捉手段と、受信信号を局部発振器
で変調する手段と、上記変調された信号を用いて受信信
号の位相を追跡する同期追跡手段と、受信信号と同期の
とれた信号を発生する受信ＰＮ符号発生手段と、送信Ｐ
Ｎ符号発生手段の初期位相検出手段と、受信ＰＮ符号発
生手段の初期位相検出手段と、上記２つの初期位相検出
手段の出力信号の時間差を計測するカウンタと、１チッ
プ時間以内の時間差を計測する相関器とでスペクトル拡
散距離測定装置を構成したので、時間計測のための高速
かつ高価な回路は不要にできると共に、符号のチップレ
ートの制約を受けずに精度のよい測距が可能となる。
幅が任意に設定されたＰＮ符号を発生する送信ＰＮ符号
発生手段と、上記発生したＰＮ符号を電磁波に変換し送
信する手段と、上記送信電磁波が反射体にあたってかえ
ってきた反射波を受信する手段と、受信信号の位相に同
期をとるための同期捕捉手段と、受信信号を局部発振器
で変調する手段と、上記変調された信号を用いて受信信
号の位相を追跡する同期追跡手段と、受信信号と同期の
とれた信号を発生する受信ＰＮ符号発生手段と、送信Ｐ
Ｎ符号発生手段の初期位相検出手段と、受信ＰＮ符号発
生手段の初期位相検出手段と、上記２つの初期位相検出
手段の出力信号の時間差を計測するカウンタと、１チッ
プ時間以内の時間差を計測する相関器とでスペクトル拡
散距離測定装置を構成したので、時間計測のための高速
かつ高価な回路は不要にできると共に、符号のチップレ
ートの制約を受けずに精度のよい測距が可能となる。
【図１】 本発明の実施の形態１によるスペクトル拡散
距離測定装置を示す構成図である。
距離測定装置を示す構成図である。
【図２】 ＰＮ符号の自己相関関数を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態２によるスペクトル拡散
距離測定装置を示す構成図である。
距離測定装置を示す構成図である。
【図４】 本発明の実施の形態３によるスペクトル拡散
距離測定装置を示す構成図である。
距離測定装置を示す構成図である。
【図５】 ＤＬＬ部における位相弁別特性を示す図であ
る。
る。
【図６】 本発明の実施の形態４によるスペクトル拡散
距離測定装置を示す構成図である。
距離測定装置を示す構成図である。
【図７】 本発明の実施の形態５によるスペクトル拡散
距離測定装置を示す構成図である。
距離測定装置を示す構成図である。
【図８】 従来のスペクトル拡散距離測定装置を示す構
成図である。
成図である。
【図９】 ＰＮ符号の自己相関関数と測距精度を説明す
る図である。
る図である。
【図１０】 マッチドフィルタからの相関信号の例を示
す図である。
す図である。
１ 送信部、１０１ クロック発振器、１０２ 送信Ｐ
Ｎ符号発生器、１０３電気／光変換器、１０４ 論理積
回路、２ 受信部、２０１ 光／電気変換器、２０２
マッチドフィルタ、２０３ レベル検出器、３ 距離検
出部、３０１距離計測部、３０２ 自己相関器、３０３
積分器、３０４ カウンタ、４ＤＬＬ部、４０１ 受
信ＰＮ符号発生器、４０２ ＶＣＯ、４０３ スイッ
チ、４０４ 移相器、４０５ 位相弁別部、４１１ Ｌ
ＰＦ、４１２ 同期判定部、４１３ 論理積回路、４１
４ａ 可変利得増幅器、４１４ｂ 可変利得増幅器、５
平衡変調器、６ 局部発振器、７ 受信レベル検出
器、８ 乱数発生器、９送信制御部。
Ｎ符号発生器、１０３電気／光変換器、１０４ 論理積
回路、２ 受信部、２０１ 光／電気変換器、２０２
マッチドフィルタ、２０３ レベル検出器、３ 距離検
出部、３０１距離計測部、３０２ 自己相関器、３０３
積分器、３０４ カウンタ、４ＤＬＬ部、４０１ 受
信ＰＮ符号発生器、４０２ ＶＣＯ、４０３ スイッ
チ、４０４ 移相器、４０５ 位相弁別部、４１１ Ｌ
ＰＦ、４１２ 同期判定部、４１３ 論理積回路、４１
４ａ 可変利得増幅器、４１４ｂ 可変利得増幅器、５
平衡変調器、６ 局部発振器、７ 受信レベル検出
器、８ 乱数発生器、９送信制御部。
Claims (6)
- 【請求項１】 ＰＮ符号の１チップ時間幅が最大検出距
離を電磁波が往復するのに要する時間に等しいかまたは
それ以上の時間に設定されたＰＮ符号を発生する送信Ｐ
Ｎ符号発生手段と、上記発生したＰＮ符号を電磁波に変
換し送信する手段と、上記送信電磁波が反射体にあたっ
てかえってきた反射波を受信する手段と、受信信号を局
部発振器で周波数変換する手段と、上記周波数変換され
た信号を用いて受信信号の位相を追跡する同期追跡手段
と、受信信号と同期のとれた信号を発生する受信ＰＮ符
号発生手段と、上記送信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符
号と上記受信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符号との時間
差を検出する手段と、上記時間差に基づいて距離を検出
する手段とを備えたことを特徴とするスペクトル拡散距
離測定装置。 - 【請求項２】 上記時間差を検出する手段は、上記送信
ＰＮ符号と上記受信ＰＮ符号との相関を求める相関器で
あることを特徴とする請求項１記載のスペクトル拡散距
離測定装置。 - 【請求項３】 上記時間差を検出する手段は、上記送信
ＰＮ符号発生手段の初期位相検出手段と、上記受信ＰＮ
符号発生手段の初期位相検出手段と、上記２つの初期位
相検出手段の出力信号の時間差に比例する出力信号を発
生する積分器であることを特徴とする請求項１記載のス
ペクトル拡散距離測定装置。 - 【請求項４】 上記同期追跡手段は、受信信号の位相に
対して進み位相信号と遅れ位相信号とを用い、そのそれ
ぞれと受信信号との位相差の差分値に基づいて位相弁別
を行う位相弁別手段と、受信信号レベルに応じて利得を
変化させる可変利得増幅器とを備えることを特徴とする
請求項１記載のスペクトル拡散距離測定装置。 - 【請求項５】 ＰＮ符号の１チップ時間幅が最大検出距
離を電磁波が往復するのに要する時間に等しいかまたは
それ以上の時間に設定されたＰＮ符号を発生する送信Ｐ
Ｎ符号発生手段と、上記発生したＰＮ符号を電磁波に変
換し送信する手段と、上記送信電磁波が反射体にあたっ
てかえってきた反射波を受信する手段と、受信信号の位
相に同期をとるための同期捕捉手段と、受信信号を局部
発振器で周波数変換する手段と、上記周波数変換された
信号を用いて受信信号の位相を追跡する同期追跡手段
と、受信信号と同期のとれた信号を発生する受信ＰＮ符
号発生手段と、上記送信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符
号と上記受信ＰＮ符号発生手段からのＰＮ符号との時間
差を検出する手段と、上記時間差に基づいて距離を検出
する手段と、ＰＮ符号発生手段の初期値を設定する乱数
発生手段と、上記乱数発生手段によって送信前にＰＮ符
号発生手段の初期値を設定して同期捕捉を行い、この同
期捕捉の結果に基づいて上記ＰＮ符号発生手段の初期値
を再設定して送信を開始する送信制御手段とを備えたこ
とを特徴とするスペクトル拡散距離測定装置。 - 【請求項６】 １チップ時間幅が任意に設定されたＰＮ
符号を発生する送信ＰＮ符号発生手段と、上記発生した
ＰＮ符号を電磁波に変換し送信する手段と、上記送信電
磁波が反射体にあたってかえってきた反射波を受信する
手段と、受信信号の位相に同期をとるための同期捕捉手
段と、受信信号を局部発振器で変調する手段と、上記変
調された信号を用いて受信信号の位相を追跡する同期追
跡手段と、受信信号と同期のとれた信号を発生する受信
ＰＮ符号発生手段と、送信ＰＮ符号発生手段の初期位相
検出手段と、受信ＰＮ符号発生手段の初期位相検出手段
と、上記２つの初期位相検出手段の出力信号の時間差を
計測するカウンタと、１チップ時間以内の時間差を計測
する相関器とを備えたことを特徴とするスペクトル拡散
距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8155385A JPH102963A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | スペクトル拡散距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8155385A JPH102963A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | スペクトル拡散距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102963A true JPH102963A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15604799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8155385A Pending JPH102963A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | スペクトル拡散距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH102963A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002181937A (ja) * | 2000-12-12 | 2002-06-26 | Denso Corp | 距離測定装置 |
| JP2002214369A (ja) * | 2001-01-18 | 2002-07-31 | Denso Corp | 時間測定装置及び距離測定装置 |
| JP2020512544A (ja) * | 2017-03-01 | 2020-04-23 | アウスター インコーポレイテッド | ライダーのための正確な光検出器測定 |
| US11762093B2 (en) | 2017-03-01 | 2023-09-19 | Ouster, Inc. | Accurate photo detector measurements for LIDAR |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0196580A (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-14 | Sokkisha Co Ltd | 光波距離計 |
| JPH05100015A (ja) * | 1991-08-13 | 1993-04-23 | Omron Corp | 距離測定装置および方法 |
| JPH07198832A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-01 | Nec Corp | 固定データパターンを利用した距離計測装置 |
| JPH07325152A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Nikon Corp | 距離測定装置 |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP8155385A patent/JPH102963A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0196580A (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-14 | Sokkisha Co Ltd | 光波距離計 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4595197B2 (ja) * | 2000-12-12 | 2010-12-08 | 株式会社デンソー | 距離測定装置 |
| JP2002214369A (ja) * | 2001-01-18 | 2002-07-31 | Denso Corp | 時間測定装置及び距離測定装置 |
| JP2020512544A (ja) * | 2017-03-01 | 2020-04-23 | アウスター インコーポレイテッド | ライダーのための正確な光検出器測定 |
| US11762093B2 (en) | 2017-03-01 | 2023-09-19 | Ouster, Inc. | Accurate photo detector measurements for LIDAR |
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