JPH1194933A

JPH1194933A - 測距装置

Info

Publication number: JPH1194933A
Application number: JP9253504A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kawachi; 哲也河内; Motoi Nakanishi; 基中西; Fumio Kanetani; 文夫金谷; Hiroaki Tanaka; 裕明田中
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】別の装置から送信された信号を受信しても間
違った測定を行う可能性が少なく、また、目標物との距
離が長くなっても誤認識とならない測距装置を提供す
る。【解決手段】キャリア信号発生器２から出力されるキ
ャリア信号を情報データ発生器２１から出力される情報
データによって１次変調器２２で１次変調し、これをス
ペクトル拡散器４でスペクトル拡散して送信アンテナ７
から送信し、目標物で反射した信号を受信アンテナ８で
受信し、相関器１１で位相シフトされた拡散符号と相関
を取って符号遅延量を求めて距離検出器１３で距離を検
出するとともに、相関信号から１次復調器２３で情報デ
ータを復調してデータ比較器２４で送信した情報データ
と比較する。【効果】受信信号と送信信号が同一かどうか識別する
確率を高め、誤測定を避けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測距（距離を測定
する）装置、特にレーダー信号としてスペクトル拡散さ
れた信号を用いる自動車レーダー用の測距装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５に、従来のレーダー信号としてスペ
クトル拡散信号を用いる測距装置のブロック図を示す。
図５において、測距装置１はキャリア信号発生器２、拡
散符号発生器３、スペクトル拡散器４、局部発振器５、
アップコンバータ６、送信アンテナ７、受信アンテナ
８、ダウンコンバータ９、符号スライディング器１０、
相関器１１、符号遅延量検出器１２、距離検出器１３か
ら構成される。キャリア信号発生器２はスペクトル拡散
器４とアップコンバータ６を順に介して送信アンテナ７
に接続されている。受信アンテナ８はダウンコンバータ
９と相関器１１を順に介して符号遅延量検出器１２に接
続されている。局部発振器５はアップコンバータ６とダ
ウンコンバータ９の両者に接続されている。拡散符号発
生器３はスペクトル拡散器４に接続されるとともに符号
スライディング器１０に接続されている。符号スライデ
ィング器１０は相関器１１に接続されるとともに、符号
遅延量検出器１２に接続されている。符号遅延量検出器
１２の出力は距離検出器１３に接続されている。

【０００３】このように構成された測距装置１におい
て、キャリア信号発生器２は一定の周波数のキャリア信
号を発生する。また、拡散符号発生器３からは一定のコ
ード長の拡散符号が一定のチップレート（１秒当たりの
拡散符号の送出ビット数）で繰り返して出力される。ス
ペクトル拡散器４はこの拡散符号を使ってキャリア信号
をスペクトル拡散する。スペクトル拡散されたキャリア
信号は、アップコンバータ６で局部発振器５から出力さ
れるローカル信号とミキシングされて周波数の高い信号
に周波数変換され、送信アンテナ７から電波として放射
される。

【０００４】電波として放射された信号は、その一部が
目標物で反射され、受信アンテナ８で受信される。ここ
で、受信アンテナ８は送信アンテナ７とほぼ同じ位置に
配置されている。受信アンテナで受信された信号は、ダ
ウンコンバータ９で局部発振器５から出力されるローカ
ル信号とミキシングされて元の周波数の低い信号に周波
数変換され、相関器１１に入力される。相関器１１には
また、拡散符号発生器３から出力された拡散符号が、符
号スライディング器１０で位相シフトされながら入力さ
れる。目標物で反射して戻ってきた信号は、送信アンテ
ナ７および受信アンテナ８から目標物までの距離を往復
する時間だけもともと送信された信号に対して遅延が生
じている。そのため、相関器１１では符号スライディン
グ器１０で一定の値だけ位相シフトされた拡散符号が入
力された時に初めて相関が取れて相関信号の最大値が出
力される。

【０００５】符号遅延量検出器１２には、この相関信号
と、位相シフトされた拡散符号が入力され、この両者か
ら拡散符号の符号遅延量が得られる。拡散符号の符号遅
延量は距離検出器１３に入力され、目標物との間の距離
が計算される。

【０００６】図６に、送信アンテナ７から送信される信
号の拡散符号と受信アンテナ８で受信した信号の拡散符
号のタイミングチャート（時間的な流れ）を示す。図６
において、ａは送信される信号に含まれる一連の拡散符
号を、ｂは目標物Ｂで反射された信号に含まれる一連の
拡散符号を、ｃは目標物Ｃで反射された信号に含まれる
一連の拡散符号を表している。ここで、目標物Ｂは１つ
の拡散符号を送り出す時間内に信号が往復できる距離の
位置に存在し、目標物Ｃは信号が往復するのに１つの拡
散符号を送り出す時間以上の時間がかかる距離の位置に
存在する。

【０００７】拡散符号ａとｂを比較すると、拡散符号ｂ
は拡散符号ａに対してＳ１（この場合はｎ−３ビット）
だけ遅れている。そこで、この遅れているビット数（符
号遅延量）をｍ（単位なし）、拡散符号のチップレート
をｔ（単位：１／ｓ）、電波の速度をＶｃ（単位：ｍ／
ｓ）とすると、送信アンテナ７および受信アンテナ８と
目標物Ｂとの間の距離ＤｂはＤｂ＝（ｍ×Ｖｃ／ｔ）／２＝（ｍ×Ｖｃ）／（２×ｔ）で表すことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の測距方法および
装置において、受信アンテナ８で受信した信号が、送信
アンテナ７以外の別の装置（例えば別の測距装置）から
送信された信号であった場合、通常は拡散符号が一致し
ないためにノイズとみなされ、測距の障害にはならな
い。しかし、拡散符号が偶然一致するということも考え
られ、その場合には間違った測定を行う可能性がある。

【０００９】また、図６の目標物Ｃで反射した信号の拡
散符号ｃのように、目標物との距離が長くなって、信号
が目標物との間を往復する時間が、１つの拡散符号を送
り出す時間より大きい場合、拡散符号ｃの拡散符号ａに
対する符号遅延量Ｓ２は拡散符号のコード長より大きく
なる。しかし、拡散符号は同一の符号を繰り返すため、
例えばコード長がｎで実際の符号遅延量がｍ（２ｎ＞ｍ
＞ｎ）の場合、符号遅延量をＳ３（ｍ−ｎ）とみなし
て、１つ遅い拡散符号との比較を行い、目標物Ｃとの間
の距離ＤｃをＤｃ＝（（ｍ−ｎ）×Ｖｃ）／（２×ｔ）と誤認識してしまうという問題がある。

【００１０】誤認識の確率を下げるためには拡散符号の
コード長を長くしたりチップレートを遅くするという方
法も考えられる。しかし、コード長を長くすると拡散符
号の相関の処理が複雑になり時間がかかるようになる。
また、チップレートを遅くすると距離の分解能が悪くな
る。

【００１１】そこで、本発明は、別の装置から送信され
た信号を受信しても間違った測定を行う可能性が少な
く、また、目標物との距離が長くなっても誤認識となら
ない測距方法および測距装置を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の測距装置は、キャリア信号を発生するキャ
リア信号発生器と、情報データを発生する情報データ発
生器と、前記キャリア信号を前記情報データで１次変調
する１次変調器と、拡散符号を発生する拡散符号発生器
と、前記拡散符号で、前記１次変調されたキャリア信号
をスペクトル拡散するスペクトル拡散器と、前記スペク
トル拡散されたキャリア信号を目標物に送信する送信ア
ンテナと、前記目標物で反射した前記スペクトル拡散さ
れたキャリア信号を受信する受信アンテナと、前記拡散
符号と前記受信したキャリア信号の相関をとる相関器
と、前記相関器から出力される相関信号と前記拡散符号
を比較して符号遅延量を検出する符号遅延量検出器と、
前記相関信号を１次復調する１次復調器と、前記１次復
調された情報データと前記情報データ発生器から出力さ
れる情報データを比較して、同じ情報データかどうかを
識別するデータ比較器と、前記符号遅延量検出器から出
力される符号遅延量から前記目標物との距離を求める距
離検出器を有することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の測距装置は、キャリア信号
を発生するキャリア信号発生器と、互いに異なる一連の
情報データを発生する情報データ発生器と、前記キャリ
ア信号を前記一連の情報データで１次変調する１次変調
器と、拡散符号を発生する拡散符号発生器と、前記拡散
符号で、前記１次変調されたキャリア信号を前記情報デ
ータ単位でスペクトル拡散するスペクトル拡散器と、前
記スペクトル拡散されたキャリア信号を目標物に送信す
る送信アンテナと、前記目標物で反射した前記スペクト
ル拡散されたキャリア信号を受信する受信アンテナと、
前記拡散符号と前記受信したキャリア信号の相関をとる
相関器と、前記相関器から出力される相関信号と前記拡
散符号を比較して符号遅延量を検出する符号遅延量検出
器と、前記相関信号を１次復調する１次復調器と、前記
１次復調された情報データと前記情報データ発生器から
出力される一連の情報データを比較して、データ遅延量
を検出するデータ遅延量検出器と、前記符号遅延量検出
器から出力される符号遅延量と前記データ遅延量検出器
から出力されるデータ遅延量から前記目標物との距離を
求める距離検出器を有することを特徴とする。

【００１４】このように構成することにより、本発明の
測距装置は、別の装置から送信された信号を受信しても
間違った測定を行う可能性が少なく、目標物との距離が
長くなっても誤認識を避けることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に、本発明のレーダー信号と
してスペクトル拡散信号を用いる測距装置の一実施例を
示す。ここで、図５と同一もしくは同等の部分には同じ
記号を付し、その説明は省略する。

【００１６】図１において、測距装置２０は図５の測距
装置１に加えて、情報データ発生器２１、１次変調器２
２、１次復調器２３、データ比較器２４を有する。１次
変調器２２はキャリア信号発生器２とスペクトル拡散器
４の間に挿入されている。また、相関器１１の出力は符
号遅延量検出器１２に加えて１次復調器２３にも接続さ
れ、１次復調器２３の出力はデータ比較器２４に接続さ
れている。情報データ発生器２１の出力は１次変調器２
２とデータ比較器２４に接続されている。そして、デー
タ比較器２４の出力は、符号遅延量検出器１２の出力と
ともに距離検出器１３に接続されている。

【００１７】このように構成された測距装置２０におい
て、送信側では情報データ発生器２１は、他の同様な目
的の装置と異なる固有の情報データを出力する。１次変
調器２２は、キャリア信号発生器２から出力されたキャ
リア信号をこの情報データで１次変調する。１次変調に
は、例えばＦＳＫ、ＰＳＫ、ＡＳＫ、ＱＰＳＫ、ＭＳＫ
などのデジタル変調を用いたり、ＡＭ、ＦＭ、ＰＭなど
のアナログ変調を用いたりする。そして、１次変調され
たキャリア信号は、スペクトル拡散器４でスペクトル拡
散される。

【００１８】一方、受信側では相関器１１から出力され
た相関信号は、符号遅延量検出器１２に入力されると同
時に１次復調器２３に入力される。１次復調器２３に入
力された信号からは含まれている情報データが復調さ
れ、データ比較器２４に入力される。データ比較器２４
にはまた、情報データ発生器２１から出力された情報デ
ータが入力され、一時蓄積される。ただし、情報データ
発生器２１から出力される情報データが常に同じデータ
に固定されている場合には蓄積の必要はない。

【００１９】受信アンテナ８で受信した信号が、送信ア
ンテナ７から送信されて目標物で反射した信号であれば
情報比較器２４に入力される２つの情報データは同じ情
報データとなる。逆に、別の同様の機能を持つ装置から
送信された信号を偶然に受信した場合には、まず拡散符
号が一致しないために相関出力が得られず、また、たと
え同じ拡散符号でスペクトル拡散されていたとしても、
さらに２つの情報データが一致する可能性はほとんど無
い。したがって、この２つの情報データによって信号の
識別をして、測距に必要な信号かどうかを判断すること
ができる。

【００２０】図２に、送信アンテナ７から送信される信
号の情報データおよび拡散符号と受信アンテナ８で受信
した信号の情報データおよび拡散符号のタイミングチャ
ート（時間的な流れ）を示す。図２において、ｄは送信
される信号に含まれる一連の情報データおよび拡散符号
を、ｅは目標物Ｅで反射された信号に含まれる一連の情
報データおよび拡散符号を、ｆは別の装置から送信され
た信号に含まれる一連の情報データおよび拡散符号を表
している。ここで、送信アンテナ７から送信される信号
の情報データをＫ、別の装置から送信された信号の情報
データをＬで示している。

【００２１】拡散符号および情報データｄとｅを比較す
ると、拡散符号ｅは拡散符号ｄに対してＳ４（この場合
はｎ−３ビット）だけ遅れているが、情報データは同じ
Ｋである。そこで、従来例と同様に、この遅れているビ
ット数（符号遅延量）をｍ（単位なし）、拡散符号のチ
ップレートをｔ（単位：１／ｓ）、電波の速度をＶｃ
（単位：ｍ／ｓ）とすると、送信アンテナ７および受信
アンテナ８と目標物Ｅとの間の距離ＤｅはＤｅ＝（ｍ×Ｖｃ／ｔ）／２＝（ｍ×Ｖｃ）／（２×ｔ）で表すことができる。

【００２２】一方、拡散符号および情報データｄとｆを
比較すると、拡散符号ｆは拡散符号ｄに対してＳ５（こ
の場合はｎ−２ビット）だけ遅れている。しかし情報デ
ータはＬとなっており送信アンテナ７から送信した信号
とは異なることが分かり、この場合は測距は行わない。

【００２３】このように、本発明の測距方法および測距
装置によれば、別の同様の機能を持つ装置から送信され
た信号を偶然に受信した場合にも、たとえ同じ拡散符号
でスペクトル拡散されていたとしても、含まれる情報デ
ータによって信号の識別をして、測距に必要な信号かど
うかを判断することができる。

【００２４】図３に、本発明のレーダー信号としてスペ
クトル拡散信号を用いる測距装置の別の実施例を示す。
ここで、図１と同一もしくは同等の部分には同じ記号を
付し、その説明は省略する。

【００２５】図３において、測距装置３０の図１に示し
た測距装置２０との違いは、データ比較器２４がデータ
遅延量検出器３１に入れ替わっていることだけである。

【００２６】このように構成された測距装置３０におい
て、情報データ発生器２１は、個々のデータの長さが拡
散符号発生器３から出力される拡散符号のコード長に対
応した長さの、互いに異なる一連の情報データを出力す
る。１次変調器２２は、キャリア信号発生器２から出力
されたキャリア信号をこの情報データで１次変調する。
１次変調されたキャリア信号は、スペクトル拡散器４で
変調した情報データ毎にスペクトル拡散される。

【００２７】一方、受信側では相関器１１から出力され
た相関信号は、符号遅延量検出器１２に入力されると同
時に１次復調器２３に入力される。１次復調器２３に入
力された信号からは含まれている情報データが復調さ
れ、データ遅延量検出器３１に入力される。データ遅延
量検出器３１にはまた、情報データ発生器２１から出力
された情報データが入力され、一時蓄積される。

【００２８】目標物で反射して戻ってきた信号は、その
送信アンテナ７および受信アンテナ８から目標物までの
距離を往復する時間だけもともと送信された信号に対し
て遅延が生じている。データ遅延量検出器３１には、こ
の復調された情報データと、元の送信された情報データ
が同時に入力され、この両者からデータ遅延量が求めら
れる。情報データの長さは拡散符号のコード長を単位と
しているため、データ遅延量によって１つの拡散符号を
送り出す時間を単位とした荒い分解能で目標物との間の
信号の遅延量が計算できる。

【００２９】距離検出器１３には、符号遅延量検出器１
２の出力と同時に、データ遅延量検出器３１の出力が入
力される。距離検出器１３においては、データ遅延量検
出器３１からのデータ遅延量を元にして荒い分解能で、
符号遅延量検出器１２からの符号遅延量を元にして従来
の測距装置１と同様の手順によって細かい分解能で目標
物との間の距離が求められる。そして、この２つを足し
合わせて、目標物との間の正確な距離が求められる。

【００３０】なおこの時、受信アンテナ８で受信した信
号が、別の装置から送信された信号であるということも
考えられる。この場合、通常は拡散符号が一致するかど
うかによって識別を行うことができる。そして、偶然に
拡散符号が一致する場合にも、測距装置２０の時と同様
に、情報データの違いによっても識別を行うことができ
る。

【００３１】図４に、送信アンテナ７から送信される信
号の情報データおよび拡散符号と受信アンテナ８で受信
した信号の情報データおよび拡散符号のタイミングチャ
ート（時間的な流れ）を示す。図４において、ｇは送信
される信号に含まれる一連の情報データおよび拡散符号
を、ｈは目標物Ｈで反射された信号に含まれる一連の情
報データおよび拡散符号を、ｉは目標物Ｉで反射された
信号に含まれる一連の情報データおよび拡散符号を表し
ている。情報データはＫ１、Ｋ２、Ｋ３・・・の順で個
々の拡散符号のコード長に合わせられている。ここで、
目標物Ｈは１つの拡散符号を送り出す時間内に信号が往
復できる距離の位置に存在し、目標物Ｉは信号が往復す
るのに１つの拡散符号を送り出す時間以上の時間がかか
る距離の位置に存在する。

【００３２】拡散符号および情報データｈとｉを比較す
ると、拡散符号ｉは拡散符号ｇに対してＳ６（この場合
はｎ−３ビット）だけ遅れているがデータ遅延量はコー
ド長以下（つまり遅延量０）である。そこで、この遅れ
ているビット数（符号遅延量）をｍ（単位なし）、拡散
符号のチップレートをｔ（単位：１／ｓ）、電波の速度
をＶｃ（単位：ｍ／ｓ）とすると、送信アンテナ７およ
び受信アンテナ８と目標物Ｈとの間の距離ＤｈはＤｈ＝（ｍ×Ｖｃ）／（２×ｔ）で表すことができる。

【００３３】一方、拡散符号および情報データｇとｉを
比較すると、拡散符号ｉは拡散符号ｇに対してＳ７だ
け、すなわち拡散符号１つ分とさらにＳ８（この場合は
ｎ−３ビット）だけ遅れている。拡散符号１つ分以上遅
れているので、情報データも１つずれて１つ早いデータ
になっている。そこで、この情報データの遅延量（単位
なし）をｐ（この例では１）、拡散符号のコード長（単
位なし）をｎ、拡散符号どうしで遅れているビット数
（符号遅延量、単位なし）をｍ、拡散符号のチップレー
ト（単位：１／ｓ）をｔ、電波の速度（単位：ｍ／ｓ）
をＶｃとすると、送信アンテナ７および受信アンテナ８
と目標物Ｉとの間の距離ＤｉはＤｉ＝（ｍ×Ｖｃ／ｔ）／２＋（ｐ×Ｖｃ×ｎ／ｔ）／２＝（（ｍ＋ｐ×ｎ）×Ｖｃ）／（２×ｔ）で表すことができる。なお、情報データの遅延が無い時
にはｐは０になるので、この最後の式を汎用の距離を求
める式とすることができる。

【００３４】このように、本発明の測距装置によれば、
目標物との間の電波の往復時間が１つの拡散符号を送り
出す時間を超える場合にも、正確な距離の測定を行うこ
とができ、測定距離を大幅に広げることができる。ま
た、拡散符号のコード長を短くすることができるため、
相関を取る時間を短縮し、測距時間を短縮することがで
きる。

【００３５】また、拡散符号と情報データの２つの情報
を用いるため、他の同じ方式のレーダーの信号を偶然受
信しても識別できる可能性が高くなる。

【００３６】なお、１次変調用の情報データとして、例
えば目標物として前を走行する自動車への通信データを
用い、目標物側に受信アンテナと送信側の拡散符号に対
応した逆拡散器と１次復調器を備えることにより、測距
装置から目標物への通信を行うこともできる。

【００３７】また、上記の実施例においてはアップコン
バータ６とダウンコンバータ９を設けて周波数変換を行
っているが、キャリア信号発生器で直接送信できる周波
数の信号を供給できるものであればこれらは無くても構
わない。

【００３８】

【発明の効果】本発明の測距装置によれば、キャリア信
号を情報データによって１次変調し、これをスペクトル
拡散して送信することにより、受信信号と送信信号が同
一かどうか識別する確率を高め、誤測定を避けることが
できる。また、情報データを拡散符号の長さを単位とす
る互いに異なる一連のデータとすることによって、目標
物との間の信号の往復時間が１つの拡散符号を送り出す
時間を超える場合にも、正確な距離の測定を行うことが
でき、測定距離を大幅に広げることができる。また、拡
散符号のコード長を短くすることができるため、相関を
取る時間を短縮し、測距時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測距装置の一実施例を示すブロック図
である。

【図２】図１の測距装置における送信および受信する信
号に含まれる一連の情報データおよび拡散符号のタイミ
ングチャートである。

【図３】本発明の測距装置の別の実施例を示すブロック
図である。

【図４】図２の測距装置における送信および受信する信
号に含まれる一連の情報データおよび拡散符号のタイミ
ングチャートである。

【図５】従来の測距装置を示すブロック図である。

【図６】図５の測距装置における送信および受信する信
号に含まれる一連の拡散符号のタイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

２…キャリア信号発生器３…拡散符号発生器４…スペクトル拡散器５…局部発振器６…アップコンバータ７…送信アンテナ８…受信アンテナ９…ダウンコンバータ１０…符号スライディング器１１…相関器１２…符号遅延量検出器１３…距離検出器２０…測距装置２１…情報データ発生器２２…１次変調器２３…１次復調器２４…データ比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中裕明京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリア信号を発生するキャリア信号発
生器と、情報データを発生する情報データ発生器と、前
記キャリア信号を前記情報データで１次変調する１次変
調器と、拡散符号を発生する拡散符号発生器と、前記拡
散符号で、前記１次変調されたキャリア信号をスペクト
ル拡散するスペクトル拡散器と、前記スペクトル拡散さ
れたキャリア信号を目標物に送信する送信アンテナと、前記目標物で反射した前記スペクトル拡散されたキャリ
ア信号を受信する受信アンテナと、前記拡散符号と前記
受信したキャリア信号の相関をとる相関器と、前記相関
器から出力される相関信号と前記拡散符号を比較して符
号遅延量を検出する符号遅延量検出器と、前記相関信号を１次復調する１次復調器と、前記１次復
調された情報データと前記情報データ発生器から出力さ
れる情報データを比較して、同じ情報データかどうかを
識別するデータ比較器と、前記符号遅延量検出器から出力される符号遅延量から前
記目標物との距離を求める距離検出器を有することを特
徴とする測距装置。
【請求項２】キャリア信号を発生するキャリア信号発
生器と、互いに異なる一連の情報データを発生する情報
データ発生器と、前記キャリア信号を前記一連の情報デ
ータで１次変調する１次変調器と、拡散符号を発生する
拡散符号発生器と、前記拡散符号で、前記１次変調され
たキャリア信号を前記情報データ単位でスペクトル拡散
するスペクトル拡散器と、前記スペクトル拡散されたキ
ャリア信号を目標物に送信する送信アンテナと、前記目標物で反射した前記スペクトル拡散されたキャリ
ア信号を受信する受信アンテナと、前記拡散符号と前記
受信したキャリア信号の相関をとる相関器と、前記相関
器から出力される相関信号と前記拡散符号を比較して符
号遅延量を検出する符号遅延量検出器と、前記相関信号を１次復調する１次復調器と、前記１次復
調された情報データと前記情報データ発生器から出力さ
れる一連の情報データを比較して、データ遅延量を検出
するデータ遅延量検出器と、前記符号遅延量検出器から出力される符号遅延量と前記
データ遅延量検出器から出力されるデータ遅延量から前
記目標物との距離を求める距離検出器を有することを特
徴とする測距装置。