JPS5912148B2 - Distance measurement method and device - Google Patents

Distance measurement method and device

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Publication number
JPS5912148B2
JPS5912148B2 JP4529476A JP4529476A JPS5912148B2 JP S5912148 B2 JPS5912148 B2 JP S5912148B2 JP 4529476 A JP4529476 A JP 4529476A JP 4529476 A JP4529476 A JP 4529476A JP S5912148 B2 JPS5912148 B2 JP S5912148B2
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JP
Japan
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phase
frequency
ambiguity
tone
wave
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JP4529476A
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Japanese (ja)
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JPS52127794A (en
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義昭 遠藤
泰司 原
善輝 橘
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS5912148B2 publication Critical patent/JPS5912148B2/en
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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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は連続波を用いて物標からの反射受信波の位相
差より物標までの距離を測定する方法並びにその装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for measuring the distance to a target object from the phase difference of reflected and received waves from the target object using continuous waves.

・一般的なサイドトーン(SIDE Tl0NB )順
次送出方式による距離測定方式について説明する。
- A distance measurement method using a general sidetone (SIDE Tl0NB) sequential transmission method will be explained.

この方式はサイドトーンの送出時と物標から折り返しの
受信時との位相差を測定し物標までの距離を算出するも
のである。
This method calculates the distance to the target by measuring the phase difference between when the sidetone is transmitted and when it is received back from the target.

距離分解能の向上をはかるためにはサイドトーンの周波
数を高くすればよいが、物標までの往復の距離がサイド
トーンの1周期を越える場合、このサイドトーンl波で
はサイドトーン送受間の位相差が何周期目に当るか判別
できない。
In order to improve the distance resolution, the frequency of the sidetone can be increased, but if the round trip distance to the target exceeds one period of the sidetone, the phase difference between the sidetone transmission and reception will increase in this sidetone l wave. It is not possible to determine how many cycles there are.

そこでこのサイドトーン周期のあいまいさを除くために
はより低い周波数のサイドトーンを併用することが必要
になる。
Therefore, in order to remove this ambiguity in the sidetone period, it is necessary to use sidetones with lower frequencies.

このサイドトーンをアンビギュイティトーン(AMBI
GUTYTONB)と称し、通常成る周波数比をもたせ
た数種のアイビギュイテイトーンが用意される。
This sidetone is called ambiguity tone (AMBI).
GUTYTONB), and several types of eye visibility tones with normal frequency ratios are prepared.

これに対し最も周波数の高いサイドトーンをレンジトー
ン(RANGE TONE)と称している。
On the other hand, the sidetone with the highest frequency is called a range tone.

上記の補足説明を第1図にて行なう。A supplementary explanation of the above will be given with reference to FIG.

レンジトーンの送受間の位相差はd=(α+2πxn)
radである。
The phase difference between transmitting and receiving the range tone is d=(α+2πxn)
It is rad.

ここで位相差αrad (0≦α〈2π)は検出が可能
であるが、何周期目のnに相当するかは不明である。
Here, the phase difference α rad (0≦α<2π) can be detected, but it is unclear which cycle n corresponds to.

この位相のあいまいさnを知るため、例えばレンジトー
ン周波数fOの115の周波数f1をもつアンビギュイ
ティトーンを送出する。
In order to know this phase ambiguity n, for example, an ambiguity tone having a frequency f1 of 115 of the range tone frequency fO is transmitted.

第1図に示す送受波形の位相関係の場合nは(3+5n
’)であることが分る。
In the case of the phase relationship of the transmitted and received waveforms shown in Figure 1, n is (3+5n
').

さらに、上記n′を知るためには、より低い周波数のア
ンビギュイテイトーンを使用して同様の位相検出を繰り
返してゆけばよい。
Furthermore, in order to know the above n', it is sufficient to repeat similar phase detection using an ambiguity tone of a lower frequency.

なお、アンビギュイテイトーンはレンジトーンのn倍周
期のあいまいさを除けば送出の必要はないものである。
Note that there is no need to transmit the ambiguity tone except for the ambiguity of the n times period of the range tone.

この発明の目的は、上述した距離測定方法において、距
離測定誤り率をより減少させることのできる距離測定方
法及びその装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a distance measuring method and an apparatus therefor that can further reduce the distance measuring error rate in the distance measuring method described above.

即ち、この発明は、レンジトーンとアンビギュイテイト
ーンを用い、アンビギュイテイトーンの送信波をレンジ
トーンの送受間位相差とあいまいさを示す整数で決まる
位相差との和だけシフトしたものと該送信波に対する物
標からの反射受信波との位相差がOになるような上記シ
フト量における整数を求め、このときのシフト量を用い
て物標までの距離を求める方法において、レンジトーン
を連続的に送信し該レンジトーンの送受間位相差を連続
して検出する一方、連続波のアンビギュイテイトーンを
数回に分けて送信し、該アンビギュイテイトーンの上記
シフト量が2回連続して同じであるときそのシフト量を
用いて物標までの距離を算出するようにしたものである
That is, the present invention uses a range tone and an ambiguity tone, and shifts the transmitted wave of the ambiguity tone by the sum of the phase difference between transmitting and receiving the range tone and the phase difference determined by an integer indicating the ambiguity. In the method of finding an integer in the above shift amount such that the phase difference between the transmitted wave and the received wave reflected from the target object is O, and using the shift amount at this time to calculate the distance to the target object, the range tone is continuously set. while continuously detecting the phase difference between transmission and reception of the range tone, transmitting the continuous wave ambiguity tone in several parts, and detecting the shift amount of the ambiguity tone twice in a row. When the two positions are the same, the distance to the target is calculated using the amount of shift.

以下この発明の実施例を第2図及び第3図により説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図は本発明の一実施例による距離測定装置の位相検
定回路の一構成例を示し、図において、1は位相検出器
(PSD)、2,8はローパスフィルタ(LPF)、3
.9は振幅比較器で、それぞれ第2図す及びCに示す入
出力特性を有するものである。
FIG. 2 shows an example of the configuration of a phase verification circuit of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a phase detector (PSD), 2 and 8 are low-pass filters (LPF), and 3
.. Reference numeral 9 denotes an amplitude comparator, which has input/output characteristics shown in FIGS. 2 and 2C, respectively.

4はクロックを通すゲート回路、5は可逆カウンタで、
振幅比較器3の出力に応じて加減算された計数値n1(
nlは正の整数)を出力するものである。
4 is a gate circuit that passes the clock, 5 is a reversible counter,
The count value n1(
nl is a positive integer).

6は位相シックで、別途測定された第1の周波数fOの
レンジトーンの連続的位相差データ及び可逆カウンタ5
の内容によりその位相量が制御されるものである。
6 is a phase thick, and continuous phase difference data of the range tone of the first frequency fO measured separately and a reversible counter 5
The amount of phase is controlled by the contents of .

7は第2の周波数flのアンビギュイテイトーンを発生
する基準発振器である。
7 is a reference oscillator that generates an ambiguity tone of a second frequency fl.

基準発振器7にて発生するアンビギュイテイトーンは全
く同位相状態で一方は送信用、他方は受信されたアンビ
ギュイテイトーンの位相検出のための基準アンビギュイ
テイトーン用として使用される。
The ambiguity tones generated by the reference oscillator 7 are in exactly the same phase, and one is used for transmission, and the other is used as a reference ambiguity tone for phase detection of the received ambiguity tone.

後者は位相シフタ6にて、レンジトーンの送、受信波の
位相差α1(0≦α1く2π)をアンビギュイテイトー
ン周波数flに換算した位相量ψ、即ちα1・f 1/
f Oの位相差(第1図で言えばα・115rad)と
可逆カウンタ5の内容に応じた位相差2π・nl−f1
/fOの位相量との和だけの位相シフトが与えられ、そ
の出力をPSDIの基準アンビギュイテイトーンとする
The latter is determined by the phase shifter 6, which converts the phase difference α1 (0≦α1×2π) between the range tone transmission and reception waves into the ambiguity tone frequency fl, which is the phase amount ψ, that is, α1・f 1/
The phase difference between f O (α・115 rad in FIG. 1) and the phase difference 2π・nl−f1 according to the contents of the reversible counter 5
A phase shift equal to the sum of the phase amount /fO is given, and its output is used as the reference ambiguity tone of PSDI.

レンジトーンとアンビギュイテイトーンの周波数fO,
flの比を5:lとすれば、PSDIに於ける受信アン
ビギュイテイトーンと基準アンビギュイテイトーンとの
位相差は可逆カウンタ5の内容に応じ、0.±2π15
.±4π15radの5つの状態が存在する。
Frequency fO of range tone and ambiguity tone,
If the ratio of fl is 5:l, the phase difference between the received ambiguity tone and the reference ambiguity tone in PSDI is 0. ±2π15
.. There are five states of ±4π15 rad.

この位相差が0radのときPSDIの出力はOとなり
振幅比較器3に出力はなく、振幅比感器9に出力りがあ
られれる。
When this phase difference is 0 rad, the output of PSDI becomes O, so that the amplitude comparator 3 has no output and the amplitude ratio sensor 9 has an output.

この時の振幅比較器9の出力りを捕捉完了信号と称し、
この状態を捕捉完了という。
The output of the amplitude comparator 9 at this time is called a capture completion signal,
This state is called capture completion.

このような状態は、第1図に示すアンビギュイテイトー
ン送受波形の位相関係の場合、送出アンビギュイテイト
ーンの位相を(α−2πX2)15rad遅らせること
により実現しつる。
In the case of the phase relationship of the ambiguity tone transmission and reception waveforms shown in FIG. 1, such a state can be realized by delaying the phase of the transmitted ambiguity tone by (α-2πX2) 15 rad.

即ち、捕捉完了信号があられれた時点の位相シフタ6の
位相量(α十2πXn)15radのn(−〇、±1.
±2)がレンジトーンの位相差のあいまいさを除く解に
なる。
That is, the phase amount of the phase shifter 6 at the time when the acquisition completion signal is received (α + 2π
±2) is the solution that eliminates the ambiguity of the phase difference of range tones.

また、受信アンビギュイテイトーンと基準アンビギュイ
テイトーンの位相がずれておれば、PSDlの出力は0
にならないため、振幅比較器9には捕捉完了信号りは出
ない。
Also, if the received ambiguity tone and the reference ambiguity tone are out of phase, the output of PSDl is 0.
Therefore, the amplitude comparator 9 does not receive a capture completion signal.

受信アンビギュイテイトーンに対し基準アンビギュイテ
イトーンが遅れておれば(2π15又は4π/ 5 r
ad )、振幅比較器3の一側に出力があり、ゲート回
路4にて可逆カウンタ5ヘカウントダウンクロツクを送
る。
If the reference ambiguity tone lags behind the received ambiguity tone (2π15 or 4π/5 r
ad), there is an output on one side of the amplitude comparator 3, and a gate circuit 4 sends a countdown clock to a reversible counter 5.

可逆カウンタ5が成る数までカウントすれば、可逆カウ
ンタ5は位相シフタ6へ基準アンビギュイテイトーン位
相を2π15rad進ませる信号を送る。
When the reversible counter 5 counts up to the same number, the reversible counter 5 sends a signal to the phase shifter 6 to advance the reference ambiguity tone phase by 2π15 rad.

次に、受信アンビギュイテイトーンに対し、基準アンビ
ギュイテイトーンが進み位相にあれば(2π15又は4
π/ 5 rad )、振幅比較器3の上側に出力があ
り、ゲート回路4にて可逆カウンタ5ヘカウントアツプ
クロツクを送る。
Next, if the reference ambiguity tone is in a leading phase with respect to the received ambiguity tone (2π15 or 4
π/5 rad), there is an output on the upper side of the amplitude comparator 3, and a gate circuit 4 sends a count up clock to a reversible counter 5.

可逆カウンタ5が成る数まで達すれば、可逆カウンタ5
は位相シフタ6へ、こんどは2π15rad遅らせる信
号を送る。
When the reversible counter 5 reaches the number, the reversible counter 5
sends a signal delayed by 2π15 rad to the phase shifter 6.

このようにして、アンビギュイテイトーンの受信波と基
準波との位相差が0radになれば、PSDlの出力は
0となるから、振幅比較器3に出力がなくなり、可逆カ
ウンタ5には基準波を位相シフトさせる信号は発生せず
、アンビギュイテイトーンの受信波と基準波との位相差
0radを保持している。
In this way, when the phase difference between the received wave of the ambiguity tone and the reference wave becomes 0 rad, the output of PSDl becomes 0, so the amplitude comparator 3 has no output, and the reversible counter 5 receives the reference wave. A signal that shifts the phase of the ambiguity tone is not generated, and the phase difference between the received wave of the ambiguity tone and the reference wave is maintained at 0 rad.

この間に振幅比較器9にて捕捉完了信号りを生じ、アン
ビギュイテイトーンの捕捉を完了する。
During this time, the amplitude comparator 9 generates a capture completion signal, completing the capture of the ambiguity tone.

更にレンジトーンの位相のあいまいさ除去の必要があれ
ば、より低い周波数f2のアンビギュイテイトーンに切
替え、上記と同様の位相検出を行なう。
Furthermore, if it is necessary to remove ambiguity in the phase of the range tone, the tone is switched to an ambiguity tone with a lower frequency f2, and the same phase detection as above is performed.

第2図に示した1つのアンビギュイテイトーンに対する
位相検定回路10を複数組合せたものを第3図により説
明する。
A combination of a plurality of phase verification circuits 10 for one ambiguity tone shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. 3.

第3図に於いて、10A〜1ONは第2以降の位相検定
回路で、これは第2図に示した基準発振器7、位相検出
器1、ローパスフィルタ2,8、振幅比較器3,9、ゲ
ート回路4並びに可逆カウンタ5と同様なものをそれぞ
れ有するものである。
In FIG. 3, 10A to 1ON are the second and subsequent phase verification circuits, which are the reference oscillator 7, phase detector 1, low-pass filters 2, 8, amplitude comparators 3, 9, Each of them has the same components as the gate circuit 4 and the reversible counter 5.

なお図示していないが、第2の位相検定回路10Aに位
相信号Elを出力するものとして、第2図に示した周波
数fOの連続波を発振出力する基準発振器7及び位相検
出器1とそれぞれ同様のものを有する第1の位相検定回
路が設けられている。
Although not shown, a device similar to the reference oscillator 7 and phase detector 1, which output a continuous wave of frequency fO shown in FIG. 2, is used to output the phase signal El to the second phase verification circuit 10A. A first phase verification circuit is provided having a first phase verification circuit.

ここで、レンジトーンの周波数をfOとすると、位相検
定回路10Aのアンビギュイテイトーンの周波数f1は
レンジトーンの周波数fOより低く選定され、位相検定
回路10Bのアンビギュイテイトーンの周波数f2は位
相検定回路10Aのアンビギュイテイトーンの周波数f
lより低く、以下同様に位相検定回路1ONのアンビギ
ュイテイトーンの周波数fNが最低の値に選定されてい
る。
Here, if the frequency of the range tone is fO, the frequency f1 of the ambiguity tone of the phase verification circuit 10A is selected to be lower than the frequency fO of the range tone, and the frequency f2 of the ambiguity tone of the phase verification circuit 10B is selected for phase verification. Ambiguity tone frequency f of circuit 10A
Similarly, the frequency fN of the ambiguity tone of the phase verification circuit 1ON is selected to be the lowest value.

周波数fl−fNのそれぞれの送信用アンビギュイテイ
トーンAl−ANは選択回路12に入力され、ここで制
御回路11からの選択信号により選択されて送信される
ものである。
The transmitting ambiguity tones Al-AN having frequencies fl-fN are input to a selection circuit 12, where they are selected and transmitted by a selection signal from the control circuit 11.

物標で反射されたアンビギュイテイトーン受信信号は選
択回路13に入力され、送信時と同様に制御回路11か
らの選択信号に応じて選択され受信アンビギュイテイト
ーンBl−BNとなる。
The ambiguity tone reception signal reflected by the target object is input to the selection circuit 13, and similarly to the time of transmission, it is selected in accordance with the selection signal from the control circuit 11 and becomes the reception ambiguity tone B1-BN.

位相検定回路10A〜1ONの位相シフト信号C1−C
N及び捕捉完了信号DI−DNはそれぞれ制御回路11
に入力される。
Phase shift signals C1-C of phase verification circuits 10A to 1ON
N and capture completion signals DI-DN are each sent to the control circuit 11.
is input.

位相信号E1〜BNの位相量ψ1.ψ2゜・・・・・・
、ψNは第2図にて示されている位相シフタ6への入力
ψに相当し、ψ1はレンジトーンの位相差のアンビギュ
イテイトーン周波数fl換算の位相量、ψ1(i=2〜
N)はアンビギュイティトーン周波数f(i−1)の基
準波の位相シフト量をアンビギュイテイトーンの周波数
fiにて換算した位相量である。
The phase amount ψ1 of the phase signals E1 to BN. ψ2゜・・・・・・
, ψN corresponds to the input ψ to the phase shifter 6 shown in FIG. 2, ψ1 is the phase amount of the range tone phase difference converted to the ambiguity tone frequency fl,
N) is a phase amount obtained by converting the phase shift amount of the reference wave of the ambiguity tone frequency f(i-1) by the frequency fi of the ambiguity tone.

いまアンビギュイテイトーンの周波数f(i−1)を捕
捉したとする。
Suppose now that the frequency f(i-1) of the ambiguity tone has been captured.

捕捉完了信号D(i−1)は捕捉シーケンス制御回路1
1へ送られ、ここでは捕捉完了信号を受は付けると同時
に次のアンビギュイテイトーン周波数fiの選択命令を
下す。
The acquisition completion signal D(i-1) is sent to the acquisition sequence control circuit 1.
1, where it accepts the capture completion signal and at the same time issues a command to select the next ambiguity tone frequency fi.

このアンビギュイテイトーン選択信号は選択回路12に
てアンビギュイテイトーン周波数fi、1波を送出し、
選択回路13では受信したアンビギュイテイトーン周波
数fiを該当の位相検定回路10iへ送る。
This ambiguity tone selection signal sends out one wave of ambiguity tone frequency fi in the selection circuit 12,
The selection circuit 13 sends the received ambiguity tone frequency fi to the corresponding phase verification circuit 10i.

そして各アンビギュイテイトーン毎にこれをくり返し、
最低周波数のアンビギュイテイトーン周波数fNの捕捉
完了信号DNを出力すれば、物標までの距離のうち周波
数fNの一周期相当の距離C/2fN(Cは光速)の範
囲内のあいまいさは除かれたことになる。
Then repeat this for each ambiguity tone,
If the acquisition completion signal DN of the lowest frequency ambiguity tone frequency fN is output, the ambiguity within the range of C/2fN (C is the speed of light) corresponding to one period of the frequency fN among the distance to the target object can be removed. It means that it has been lost.

次に位相差の誤り率検定について説明する。Next, a phase difference error rate test will be explained.

一般的にサイドトーン順次送出方式におけるアンビギュ
イテイトーン捕捉(位相検出)の誤りは、受信アンビギ
ュイテイトーンと基準アンビギュイテイトーンとの位相
差が0rad以外の時に捕捉完了信号が生じた場合に起
こるが、これは主に熱雑音・位相ジッタ等の原因による
ものであり、もし誤れば測定距離誤差は太きいものとな
る。
Generally, an error in ambiguity tone capture (phase detection) in the sidetone sequential transmission method occurs when a capture completion signal occurs when the phase difference between the received ambiguity tone and the reference ambiguity tone is other than 0 rad. However, this is mainly due to causes such as thermal noise and phase jitter, and if an error occurs, the measurement distance error will be large.

特に低周波アンビギュイテイトーン程、距離誤差領域が
大きくなる。
In particular, the lower the frequency ambiguity tone, the larger the distance error area becomes.

又この方式は全アンビギュイテイトーン信号の捕捉完了
後はレンジトーンl波のみの連続位相測定により連続距
離測定が可能であるという特徴をもっているが、捕捉が
間違っておれば、連続誤り測定という結果を招く。
Also, this method has the feature that after the acquisition of all ambiguity tone signals is completed, continuous distance measurement is possible by continuous phase measurement of only the range tone l wave, but if the acquisition is incorrect, continuous erroneous measurements will result. invite.

この方式の欠点として更にレンジトーン位相測定完了後
金アンビギュイテイトーンが捕捉完了するまで距離が判
明しないため測定に時間がかかることがあげられる。
Another disadvantage of this method is that the measurement takes a long time because the distance is not known until the gold ambiguity tone is captured after the range tone phase measurement is completed.

そこで、時間の短縮をはかるためには、(7′)LPF
2.8の時定数を早くする、(イ)振幅比較器3のスレ
ッショルドレベルを下げる、(つ)振幅比較器9のスレ
ッショルドレベルを上げる、(力高周波クロックを用い
てカウンタ5のカウント時間を早くする、等の方法を行
えばよい。
Therefore, in order to shorten the time, (7') LPF
2. Fasten the time constant of 8, (a) lower the threshold level of amplitude comparator 3, (1) raise the threshold level of amplitude comparator 9, (fasten the count time of counter 5 using a high frequency clock) You can do something like this.

しかし、いずれも捕捉誤り率を悪化させる原因となるば
かりで根本的な解決方法ではなかった。
However, these methods only serve to worsen the acquisition error rate and are not fundamental solutions.

そこで、単に距離を多数回測定するだけでは目標が動い
ている場合測定の時間差があるため各データを比較でき
ないが、レンジトーンの位相を連続的に測定する手段を
別途そなえている場合には第2図のカウンタ5の出力(
位相シフト信号と言う)を利用して捕捉検定の多重検定
が可能である。
Therefore, if the target is moving, it is not possible to compare each data simply by measuring the distance multiple times because there is a time difference between the measurements. However, if a separate means is provided to continuously measure the phase of the range tone, The output of counter 5 in Figure 2 (
Multiple acquisition tests can be performed using a phase shift signal (referred to as a phase shift signal).

第4図を用いこの測定方法を説明する。This measuring method will be explained using FIG.

まず第1回のアンビギュイテイトーンの捕捉完了後、レ
ンジトーンの連続的位相測定を続行しながら、アンビギ
ュイテイトーンを1回目と同様に順次送出させる。
First, after the acquisition of the first ambiguity tone is completed, the ambiguity tones are sequentially transmitted in the same way as the first time, while continuous phase measurement of the range tone is continued.

2回目はレンジトーンの連続的位相測定データにより第
2図の位相シフタ6の位相量を常に更新しているので、
第1図のαradが動いても、第2図の位相シフタ6に
てアンビギュイテイトーンの基準波は、レンジトーンの
動いた位相量のアンビギュイテイトーン周波数に換算さ
れた位相量だけ位相シフトされているゆえ、アンビギュ
イテイトーンの受信波と基準波とは位相が一致している
筈である。
The second time, the phase amount of the phase shifter 6 in Fig. 2 is constantly updated using the continuous phase measurement data of the range tone.
Even if αrad in Figure 1 moves, the reference wave of the ambiguity tone is phase shifted by the phase shifter 6 in Figure 2 by the phase amount converted to the ambiguity tone frequency of the phase amount by which the range tone has moved Therefore, the received wave of the ambiguity tone and the reference wave should be in phase.

従って捕捉完了信号は直ちに出力する。Therefore, the capture completion signal is output immediately.

ところが1回目にて検出した位相関係(0rad相)と
2回目にて検出した位相関係とが異なっておれば(±2
π15.±4π15rad相)捕捉完了信号は出す、基
準アンビギュイテイトーンの位相シフト信号が第2図の
カウンタ5より出力する。
However, if the phase relationship detected the first time (0 rad phase) and the phase relationship detected the second time are different (±2
π15. A phase shift signal of the reference ambiguity tone is output from the counter 5 in FIG. 2.

この位相シフト信号は1回目の測定によって得られたア
ンビギュイテイトーンの捕捉状態を2回目の測定では修
正しなければならなくなったことを示すものであり、1
回目と2回目のいずれか、もしくは両者に捕捉誤りがあ
ったことを意味する。
This phase shift signal indicates that the acquisition state of the ambiguity tone obtained in the first measurement must be corrected in the second measurement.
This means that there was a capture error in either or both of the first and second attempts.

従って2回目にて位相シフト信号があれば、この信号を
用い、直ちにアンビギュイテイトーンの捕捉やり直しを
行なわせる。
Therefore, if there is a phase shift signal at the second time, this signal is used to immediately reacquire the ambiguity tone.

結局n回目の測定時、各アンビギュイテイトーンの捕捉
の間、位相シフト信号が出ず、捕捉完了信号のみが出力
されれば初めてn−1回目の測定距離は正しいとするの
である。
After all, during the n-th measurement, the n-1th measurement distance is determined to be correct only if no phase shift signal is output during the capture of each ambiguity tone and only a capture completion signal is output.

このようにこの発明の実施例において用いる多重捕捉検
定では、全アンビギュイテイトーンを1回目と同様に順
次送出する。
As described above, in the multiple acquisition test used in the embodiment of the present invention, all ambiguity tones are sequentially transmitted in the same way as the first time.

そして1回目及び2回目での各アンビギュイテイトーン
の位相が全て同じ時のみ測定距離が正しいとしている。
The measured distance is determined to be correct only when the phases of the ambiguity tones in the first and second measurements are all the same.

従ってこの装置では距離を誤る場合といえば、1回目に
誤ったアンビギュイテイトーにおいても2回目も全く同
じ位相差(正負の別も含めて)で誤る時のみである。
Therefore, in this device, the only case where the distance is incorrect is when the ambiguity is incorrect the first time and the phase difference (including whether positive or negative) is the same the second time.

その他の場合は全て誤りであることが確認され、捕捉の
やり直しが可能である。
In all other cases, it is confirmed that there is an error, and it is possible to redo the acquisition.

ところで、あるアンビギュイテイトーンが誤るのは1回
目と2回目が全く独立事象であるから、1回目に誤った
トーンが2回目に誤り易いということはない。
By the way, since the first and second times a given ambiguity tone is erroneous are completely independent events, it is not the case that a tone that is erroneous the first time is likely to be erroneous the second time.

従って、このシステムで同じアンビギュイテイトーンが
誤る確率は従来のものの確率の自乗分の1となるが、さ
らにそのトーンの位相差まで判定できるのであるから、
多重捕捉検定によるシステムの誤り率は従来のシステム
に比べて自乗分の1以下となる効果があり、はとんど零
となるので、測距データの信頼性が従来に比べ飛躍的に
向上することになる。
Therefore, the probability that the same ambiguity tone will be wrong with this system is 1/square of the probability of the conventional system, but it is also possible to determine the phase difference between the tones.
The error rate of the system using multiple acquisition verification has the effect of being less than 1/2 of the square compared to conventional systems, and is almost zero, so the reliability of ranging data is dramatically improved compared to conventional systems. It turns out.

またこの多重捕捉検定では2回目のシーケンスの時には
1回目ですでにレンジトーンの位相測定状態にあり、か
つ各アンビギュイテイトーンの位相同期が行なわれてい
るので、これらの位相同期に要する時間が短縮される。
In addition, in this multiple acquisition test, by the time of the second sequence, the phase of the range tone has already been measured in the first sequence, and the phase synchronization of each ambiguity tone has been performed, so the time required for these phase synchronizations is be shortened.

さらに従来のシステムは捕捉完了後そのデータの真偽を
確かめるためには、一度捕捉を中断して再捕捉をしなけ
ればならなかった。
Furthermore, in conventional systems, in order to confirm the authenticity of the data after the acquisition is completed, it is necessary to interrupt the acquisition and re-acquire the data.

そしてこの場合に、物標が移動していれば先のデータの
真偽の確かめ様がなかった。
In this case, if the target was moving, there was no way to verify the authenticity of the previous data.

ところがこの発明の実施例による距離測定装置並びにそ
の方式では、2回以上に渡る捕捉シーケンス中に捕捉を
中断することなく自動的に捕捉結果の誤りを検証し、そ
れを修正するという大きな利点がある。
However, the distance measuring device and its method according to the embodiments of the present invention have the great advantage of automatically verifying and correcting errors in acquisition results without interrupting acquisition during acquisition sequences that occur two or more times. .

これは従来のシステムでは不可能なことであった。This was not possible with conventional systems.

ここで、上記実施例では位相信号E2〜EHの位相量ψ
2〜ψNは1つ前の位相検定回路の位相シフタの出力か
ら入力されるものとして説明したが、独立にレンジトー
ンによる位相量ψlを求める場合と同様に各アンビギュ
イテイトーンにより位相量ψ2〜ψNを求めることが出
来ることは明白である。
Here, in the above embodiment, the phase amount ψ of the phase signals E2 to EH
Although the explanation has been made assuming that 2~ψN is input from the output of the phase shifter of the previous phase verification circuit, the phase amount ψ2~2~ is input by each ambiguity tone as in the case where the phase amount ψl by the range tone is determined independently. It is clear that ψN can be found.

又、各アンビギュイテイトーンの周波数fl−fNとレ
ンジトーンの周波数fOとの関係は整数比番こなるよう
に選択することが望ましい。
Further, it is preferable that the relationship between the frequency fl-fN of each ambiguity tone and the frequency fO of the range tone be selected to be an integer ratio.

さらに、この位相検定回路で2つのアンビギュイテイト
ーンの周波数fl 、f2を用いた場合、アンビギュイ
テイトーンの周波数f2とflとの関係並びにアンビギ
ュイテイトーンの周波数flとレンジトーンの周波数f
Oとの関係を同一整数倍に選択することにより、なお一
層距離測定装置を簡単な回路で構成出来るものである。
Furthermore, when two ambiguity tone frequencies fl and f2 are used in this phase verification circuit, the relationship between the ambiguity tone frequencies f2 and fl and the ambiguity tone frequency fl and the range tone frequency f
By selecting the relationship with O to be a multiple of the same integer, the distance measuring device can be configured with an even simpler circuit.

また、アンビギュイテイトーンは測定範囲に応じて1以
上を用いることにより実施できる。
Moreover, one or more ambiguity tones can be used depending on the measurement range.

さらに上記実施例の装置によれば可逆カウンタからの捕
捉完了信号で制御回路を制御しているので、多重捕捉検
定を簡単な構成で実現できる。
Further, according to the apparatus of the above embodiment, since the control circuit is controlled by the acquisition completion signal from the reversible counter, multiple acquisition verification can be realized with a simple configuration.

以上説明したように、この発明の距離測定方法並びにそ
の装置によれば、レンジトーンとアンビギュイテイトー
ンとを用い、アンビギュイテイトーンの送信波を所定量
シフトしたものと該送信波に対する物標からの反射受信
波との位相差がOになるような上記シフト量における整
数を求め、このときのシフト量を用いて物標までの距離
を求める方法において、上記シフト量が2回連続して同
じであるときそのシフト量を用いて物標までの距 離を
算出することにより、物標までの距離測定誤り率を大き
く減少させることが出来る。
As explained above, according to the distance measuring method and device of the present invention, a range tone and an ambiguity tone are used, and a transmission wave of the ambiguity tone is shifted by a predetermined amount and a target object for the transmission wave is used. In the method of finding an integer in the above shift amount such that the phase difference with the reflected received wave from the By calculating the distance to the target object using the shift amount when they are the same, it is possible to greatly reduce the error rate in measuring the distance to the target object.

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

第1図は送信及び受信時におけるレンジトーン及びアン
ビギュイテイトーンの波形図、第2図aはこの発明の実
施例による距離測定装置の位相検出回路を示すブロック
図、第2図す及びCは振幅比較器3及び9の特性を示す
特性図、第3図はこの発明の実施例による距離測定装置
を示すブロック図、第4図はこの発明の実施例による距
離測定方法を説明するためのフローチャート図である。 図に於いて、1は位相検出器、2,8はローパスフィル
タ、3,9は振幅比較器、4はゲート、5は可逆カウン
タ、6は位相シフタ、7はアンビギュイテイトーンを発
生する基準信号発生器、10、10A−1ONは位相検
定回路、11は捕捉シーケンス制御を行なう制御回路、
12.13は選択回路である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 =154−
FIG. 1 is a waveform diagram of a range tone and an ambiguity tone during transmission and reception, FIG. 2a is a block diagram showing a phase detection circuit of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention, A characteristic diagram showing the characteristics of the amplitude comparators 3 and 9, FIG. 3 is a block diagram showing a distance measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart for explaining a distance measuring method according to an embodiment of the present invention. It is a diagram. In the figure, 1 is a phase detector, 2 and 8 are low-pass filters, 3 and 9 are amplitude comparators, 4 is a gate, 5 is a reversible counter, 6 is a phase shifter, and 7 is a reference for generating an ambiguity tone. A signal generator, 10 and 10A-1ON are phase verification circuits, 11 is a control circuit that performs acquisition sequence control,
12 and 13 are selection circuits. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. =154-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1の周波数fOでの発振出力波を連続的に送信し
、この第1の周波数fOより低い第2の周波数flでの
発振出力波を数回に分けて送信し、上記送信された送信
波に対する物標からの第1の周波数foの反射受信波と
該第1の周波数fOの発振出力波との位相差αl(0≦
α1く2π)を求め、上記第2の周波数f1の発振出力
波の位相を、連続的に入力される上記位相差α1と2π
・nl(nlは整数)との和と第11第2の周波数fO
,flの比との積である位相差(αl+2π・nl)・
f 1/f Oだけシフトし、このシフトした信号波の
位相と上記第2の周波数f1の反射受信波の位相とか等
しくなるような、あいまいさのない上記第1の周波数f
Oの発振出力波と反射受信波の位相差α1′の値を求め
るための上記整数n1を求め、必要に応じ上記と全く同
様のアンビギュイテイ検出方法を第2の周波数flに対
する第3の周波数f2.・・・、第(i−1)の周波数
f(1−2)に対する第iの周波数f(i−1)を用い
てあいまいさのない上記第2〜第(i−1)の周波数f
l=f(i−2)の発振出力波と反射受信波の位相差α
り〜α(i−1)’G求めるための整数n2〜n(i−
1)を求め、以上のアンビギュイテイ検出方法を操り返
したときに上記整数01又はnlないしn(i−1)の
同じ値が2回連続して得られたときの該整数nl又はn
lないしn(i−1)を用いて物標までの距離を算出す
ることを特徴とする距離測定方法。 2 第1の周波数fOでの発振出力波を連続的に発生す
る第1の発振器、及び該第1の発振器からの第1の周波
数fOで送信された送信波に対する物標からの第1の反
射受信波と上記第1の発振器からの出力波との位相差α
l(0≦αl<2π)を連続的に検出する第1の位相検
出器を備えた第1の位相検定回路と、上記第1〜i−1
の周波数fO〜f(i−2)より低い第2〜!の周波数
f1〜f(i−1)での発振出力波を発生する第2〜l
の発振器、入力信号に応じて加減算された計数値n2〜
n1を出力する第2〜lの可逆カウンタ、上記第2〜i
の発振器からの上記第2〜lの周波数f l=f (i
−1)の位相を、上記第1〜(i−1)の位相検出器か
らの位相差αl〜α(i−1)(0≦α(i−1)<2
π)と上記第2〜lの可逆カウンタからの計数値n2〜
n!に応じた位相差2π・n2〜niとの和と第1〜第
(i−1)の周波数fO〜f(i−2)と第2〜第iの
周波数fl=f(i−1)の比との積である位相差(α
1+2π・n2〜ni)・fl−f(i −1) /
f O〜f(i−2)だけシフトする第2〜lの位相シ
フタ、上記第2〜lの発振器からの第2〜iの周波数f
l=f(i−1)で送信された上記物標からの第2〜i
の反射受信波と上記第2〜iの位相シフタからの出力波
との位相差を検出する第2〜iの位相検出器、及びこの
第2〜iの位相検出器からの出力に応じて該出力が零に
なるように上記第2〜iの可逆カウンタの上記計数値n
2〜niを加算又は減算せしめる第2〜iの比較検出器
を備えた第2〜iの位相検定回路と、上記第2〜iの位
相検定回路の第2〜iのすべての位相検出器からの出力
位相差が2回連続して零になった時上記計数値n2〜n
iを用いて物標までの距離を算出する制御回路とを備え
たことを特徴とする距離測定装置。
[Claims] 1. An oscillation output wave at a first frequency fO is continuously transmitted, and an oscillation output wave at a second frequency fl lower than the first frequency fO is transmitted in several parts. , the phase difference αl (0≦
α1 × 2π) is calculated, and the phase of the oscillation output wave of the second frequency f1 is calculated based on the phase difference α1 and 2π that are continuously input.
・The sum of nl (nl is an integer) and the 11th second frequency fO
, the phase difference (αl+2π・nl)・
The unambiguous first frequency f is shifted by f1/fO, and the phase of the shifted signal wave is equal to the phase of the reflected received wave of the second frequency f1.
The above-mentioned integer n1 for determining the value of the phase difference α1' between the oscillation output wave and the reflected received wave of O is determined, and if necessary, the same ambiguity detection method as above is applied to the third frequency f2. ..., the second to (i-1)th frequencies f without ambiguity using the i-th frequency f(i-1) for the (i-1)th frequency f(1-2).
Phase difference α between the oscillation output wave and the reflected reception wave of l=f(i-2)
Integer n2~n(i-
1) and repeating the above ambiguity detection method, the integer nl or n when the same value of the above integer 01 or nl or n(i-1) is obtained twice in a row.
A distance measuring method characterized by calculating the distance to a target using l to n(i-1). 2. A first oscillator that continuously generates an oscillation output wave at a first frequency fO, and a first reflection from a target object of the transmitted wave transmitted from the first oscillator at a first frequency fO. Phase difference α between the received wave and the output wave from the first oscillator
a first phase verification circuit including a first phase detector that continuously detects l (0≦αl<2π), and the first to i-1
The second ~! which is lower than the frequency fO~f(i-2) of ! The second to l generating oscillation output waves at frequencies f1 to f(i-1) of
oscillator, the count value n2~ which is added or subtracted according to the input signal
the second to l reversible counters that output n1;
The second to l frequencies f l=f (i
-1) is determined by the phase difference αl~α(i-1) (0≦α(i-1)<2) from the first to (i-1) phase detectors.
π) and the count value n2~ from the second to l reversible counters
n! The sum of the phase difference 2π·n2~ni according to The phase difference (α
1+2π・n2~ni)・fl−f(i −1)/
f 2nd to l phase shifters shifting by O to f(i-2), 2nd to i frequencies f from said 2nd to l oscillators;
2nd to i from the above target transmitted with l=f(i-1)
a second to i phase detector that detects a phase difference between the reflected received wave and the output wave from the second to i phase shifters; The count value n of the second to i reversible counters so that the output becomes zero
A 2nd to i phase testing circuit equipped with a 2nd to i comparison detector that adds or subtracts 2 to ni, and all 2nd to i phase detectors of the 2nd to i phase testing circuits. When the output phase difference of becomes zero twice in a row, the above count value n2~n
A distance measuring device comprising: a control circuit that calculates a distance to a target using i.
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