KR20060023103A - 펄스 레이더 장치 - Google Patents

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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 펄스 주기에 의해서 결정되는 계측 한계 거리 이상의 거리로부터의 허상 에코를 확실하게 제거하는 펄스 레이더 장치를 제공한다. 상기 과제를 해결하기 위해서, 펄스 레이더 장치에, 다른 주기의 펄스 신호를 생성하는 OSC(9a∼9c)를 OSC 전환기(10)에 의해 소정의 간격으로 전환하여, 목표물에 대하여 송신하는 펄스 신호 송신 수단과, 목표물로부터의 반사 신호를 수신하여, 수신 데이터를 RAM(25) 상에 저장하는 반사 신호 수신 수단과, 제1 디지털 신호 프로세서(24)에 의해서 수신 데이터로부터 다른 주기의 펄스 신호에 대한 반사 신호마다 반사 신호 데이터를 취득하는 반사 신호 데이터 취득 수단과, 취득한 각각의 반사 신호 데이터에 대해서, 기준이 되는 펄스 신호의 송신시 이후 소정의 기간 동안 동일 지연 시간의 반사 신호의 수신 강도를 비교하여 반사 신호를 특정하는 반사 신호 특정 수단을 구비한다.

Description

펄스 레이더 장치{DEVICE FOR DISTANCE MEASUREMENT BY PULSE RADAR}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 펄스 레이더 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 2a는 주기 Ta의 펄스 신호를 타겟에 대하여 송신한 경우의 펄스 신호와 그 반사 신호에 관해서 도시한 도면이고, 도 2b는 주기 Tb의 펄스 신호를 타겟에 대하여 송신한 경우의 펄스 신호와 그 반사 신호에 관해서 도시한 도면이며, 도 2c는 주기 Tc의 펄스 신호를 타겟에 대하여 송신한 경우의 펄스 신호와 그 반사 신호에 관해서 도시한 도면이고, 도 2d는 도 2a∼도 2c의 반사 신호를 비교하기 위해서 기준으로 하는 임의의 기준 펄스 신호와 그 기준 펄스 신호 이후의 반사 신호의 비교에 의해 검출한 검출 신호를 도시한 도면.
도 3은 반사 신호 특정 처리를 상세히 도시하는 흐름도.
도 4는 반사 신호 특정 처리의 변형예를 도시하는 흐름도.
도 5는 수신 강도가 존재하는 경우만 측정 결과를 기억한 경우의 제1 반사 신호 데이터, 제2 반사 신호 데이터 및 제3 반사 신호 데이터의 예를 나타내는 도면.
도 6은 종래의 펄스 레이더 장치에 있어서, 4개의 타겟에 대하여 송신한 펄스 신호와 그 반사 신호에 관한 예를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
9a : 주기 Ta의 OSC
9b : 주기 Tb의 OSC
9c : 주기 Tc의 OSC
10 : OSC 전환기
11 : fmOSC
12 : 송신 고주파 발진기
13 : ASK 스위치 회로
14 : 고속 구형파 OSC
15 : 송신 안테나
16 : 저역 통과 필터
17 : 수신 안테나
18 : 제1 게이트(고주파 게이트)
19 : 수신 믹서
20 : 제1 디지털 신호 프로세서
21 : 제2 게이트(IF대 게이트)
22 : 대역 통과 필터
23 : I/Q 검파기
24 : 제2 디지털 신호 프로세서
25 : 불휘발성 메모리
본 발명은 고주파 신호를 송신하여, 그 반사파의 신호에서부터 목표물까지의 거리를 고정밀도로 검지하는 펄스 레이더 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 펄스 레이더 장치는 소정 주파수(예컨대, 차에 장착한 레이더인 경우 76 GHz 등)로 변조된 펄스를 송신파로서 송신하여, 타겟(대상물)에 의한 반사파의 지연 시간으로부터 대상물과의 거리를 측정하고 있다.
도 6은 4개의 타겟에 대하여 송신한 펄스 신호와 그 반사 신호에 대해서 나타내고 있으며, 설명을 위한 (1) 단일 송신 펄스 신호 및 그 반사 신호인 (2) 수신 신호와, (3) 반복 송신 펄스 신호 및 그 반사 신호인 (4) 수신 신호를 나타내고 있다.
여기서, 도 6에 도시하는 수신 신호 A1, B1, C1, D1은 펄스 레이더 장치의 수신부에서 검출한 펄스 신호 S1에 대한 타겟(발신 지점으로부터의 거리가 다른 타겟 A, B, C, D)으로부터의 반사 신호를 수신 강도로 나타내고, 마찬가지로, 수신 신호 A2, B2, C2, D2는 펄스 신호 S2에 대한 타겟으로부터의 반사 신호를 수신 강도로 나타내고 있다.
도 6의 (1)에 도시한 바와 같이, 단일 송신 펄스 신호 S1을 타겟에 대하여 송신하면, 타겟으로부터의 반사 신호를 수신하여, 수신 신호 A1, B1, C1, D1을 검출한다. 여기서, 펄스 신호 생성 시를 기준으로 한 수신 신호 C1 및 D1의 지연 시 간을 각각 지연 시간 T1, 지연 시간 T2로 한다.
한편, 도 6의 (3)에 도시한 바와 같이, 주기 T의 반복 송신 펄스 신호를 타겟에 대하여 송신한 경우, 수신 신호 D1의 지연 시간 τ2는 주기 T보다 크기 때문에, 펄스 신호 S1에 대한 수신 신호 A1∼C1은 동일 주기 내에 검출되는데, 수신 신호 D1은 펄스 신호 S2에 대한 수신 신호로서 검출되게 된다(이하, 이 경우의 수신 신호 D1을 고스트 신호라 함).
따라서, 펄스 신호의 발생 주기를 τ, 최대 검출 거리를 L로 한 경우에, 펄스 신호의 발생 주기 T는 펄스 신호가 발신 지점에서부터 타겟에 반사되어 되돌아가는 시간 2L/c(c는 빛의 속도) 이상이어야 한다는 제약이 있었다. 이것은 펄스의 반복에 의한 거리 결정의 불확정성이라 불린다.
비특허문헌 1[세끼네 마츠오, 레이저 신호 처리 기술, 전자정보통신학회]에는 펄스 간격의 반복에 의한 거리 결정의 불확정성을 제거하기 위해서, 먼 타겟일수록 반사 강도가 작다고 하는 특징을 이용하여 에코를 제거하는 펄스 레이더 장치에 대해서 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 1[일본 특허 공개 소61-133885호 공보]에는 장(長)펄스의 반복 주기의 1 주기 중에, 반복 주기가 다른 복수의 단(短)펄스를 혼합한 혼합 펄스를 송신하는 동시에, 어느 한 송신 펄스 타이밍을 기준으로 하여 반복 주기마다 다른 시간 위치에 나타나는 단펄스로부터의 목표 반사 수신 신호를 배제하는 방법에 대하여 개시되어 있다.
특허문헌 2[일본 특허 공개 2000-111639호 공보]에는 복수의 다른 주파수 신 호를 동시에 발생시켜, 각각 N개의 검출기로 위상 검파함으로써 펄스 반복 시간을 넘는 목표 거리의 대상물을 검출하는 방법에 대해서 개시되어 있다.
그러나, 비특허문헌 1에서는 근거리용의 펄스 레이더 장치에 있어서, 예컨대 자동차와 사람과 같은 타겟의 크기나 반사 강도가 크게 다른 경우, 특히 근거리에서의 거리 계측에 높은 정밀도가 요구되는 경우에는, 충분한 분해능을 확보하기 위해서 펄스의 반복 주기를 짧게 해야 하므로, 반사 강도를 분리하여 고스트 신호를 제거하는 것이 충분히 가능하지 않다고 하는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 1에서는, 장펄스와 단펄스의 복합 펄스 레이더에 있어서의 펄스 간의 간섭을 제거하는 방법이 개시되어 있을 뿐이며, 펄스 반복 주기를 넘은 에코(고스트 신호)의 제거를 목적으로 한 것이 아니다.
특허문헌 2에서는, 동시에 복수의 신호를 발신하기 위해서 장치 구성이 커지게 되고, 또, 위상 검출기에 의해서 거리를 검출할 필요가 생긴다.
이상과 같이, 거리 범위가 10 cm 정도∼십수 m로 고정밀도의 거리 계측이 가능한 극단(極短) 펄스 레이더 장치는 수신 신호의 S/N(신호대 잡음비)을 향상시키기 위해서 펄스 반복 주파수를 고속으로 하면, 도 6에 도시한 바와 같이 반복 주기 동안에 대응하는 한계 검출 거리 이상의 대상물로부터의 반사파(고스트 신호)의 분리가 곤란하였다. 또한, 펄스 신호를 발신할 때에 자신의 발신 신호를 수신해 버리는 송수신 간섭에 의해 주기적으로 반사 신호를 검출할 수 없는 경우가 있었다.
또한, 종래의 기상용 펄스 레이더 장치와 같이 장주기 펄스를 사용하면 S/N 을 향상시키기 위해서 송신 펄스의 첨두 전력이 거대하게 되어 회로의 실현성, 비용이 문제가 된다.
본 발명은 상술한 문제에 감안하여 이루어진 것으로, 그 해결하고자 하는 과제는, 펄스 주기에 의해서 결정되는 계측 한계 거리 이상의 거리로부터의 허상 에코(고스트 신호)를 확실하게 제거하는 펄스 레이더 장치를 제공하는 것이다. 또한 펄스 반복 주기를 넘은 검출을 가능하게 하는 펄스 레이더 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 펄스 레이더 장치는, 적어도 2 이상의 다른 주기의 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 생성 수단과, 상기 펄스 신호 생성 수단에 의해서 생성한 펄스 신호를 소정의 간격으로 전환하여 출력하는 펄스 신호 전환 수단과, 상기 펄스 신호 전환 수단으로부터의 펄스 신호를 목표물에 대하여 송신하는 펄스 신호 송신 수단과, 상기 목표물로부터의 반사 신호를 수신하여, 그 반사 신호의 수신 강도와 그 반사 신호의 수신 시간 정보를 적어도 포함하는 수신 데이터를 기억 수단에 저장하는 반사 신호 수신 수단과, 상기 반사 신호 수신 수단에 의해서 기억된 수신 데이터로부터, 상기 다른 주기의 펄스 신호에 대한 반사 신호마다 반사 신호 데이터를 취득하는 반사 신호 데이터 취득 수단과, 상기 반사 신호 데이터 취득 수단에 의해서 취득한 각각의 반사 신호 데이터에 대해서, 기준이 되는 펄스 신호의 송신시 이후 소정의 기간 동안 동일 지연 시간의 반사 신호의 수신 강도를 비교하여, 그 수신 강도 전부가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하는 반사 신호 특정 수단을 구비한다.
본 발명에 의하면, 펄스 신호 생성 수단에 의해서 생성한 다른 주기의 펄스 신호를 펄스 신호 전환 수단에 의해서 소정의 간격으로 전환하여 목표물에 송신하여, 그 반사파를 반사 신호 수신 수단에 의해서 수신 데이터로서 기억 수단에 기억한다.
그리고, 반사 신호 데이터 취득 수단에 의해서, 수신 데이터로부터 상기 다른 펄스 신호에 대응하는 반사 신호마다 반사 신호 데이터를 취득하고, 기준이 되는 펄스 신호에 대한 동일 지연 시간에서의 반사 신호 데이터를 비교하여, 반사 신호 데이터 전부에 실질적으로 0이 아닌 수신 강도가 존재한 경우에, 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정한다.
이에 따라, 예컨대 상기 비교에 사용한 반사 신호 데이터 중 어느 하나밖에 수신 강도가 존재하지 않는 경우 등은 그 수신 강도를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하지 않기 때문에, 상기 기준이 되는 펄스 신호 앞에 목표물에 송신된 펄스 신호의 반사 신호(고스트 신호)를 확실하게 배제하는 것이 가능하다.
또한, 상기 반사 신호 수신 수단에 있어서, 원하는 시간에서만 상기 목표물로부터의 반사 신호를 수신하여, 그 원하는 시간에서의 반사 신호의 수신 강도를 적어도 포함하는 수신 데이터를 기억 수단에 저장하고, 상기 반사 신호 특정 수단은 상기 반사 신호 데이터 취득 수단에 의해서 취득한 각각의 반사 신호 데이터에 대해서, 상기 원하는 시간에서의 반사 신호의 수신 강도를 비교하여, 그 수신 강도 전부가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하여도 좋다.
이에 따라, 원하는 시간(기준이 되는 펄스 신호로부터의 원하는 지연 시간)에 있어서의 상기 목표물로부터의 반사 신호를 수신하여, 상기 반사 신호 특정 수단에 의해 반사 신호를 특정하기 때문에, 원하는 시간에 있어서, 기준이 되는 펄스 신호로부터의 반사 신호의 존재를 신속하게 특정하는 것이 가능하다.
또한, 원하는 시간을 순차 바꾸어(슬라이드) 감으로써, 원하는 범위의 지연 시간에서의 기준이 되는 펄스 신호로부터의 반사 신호의 존재를 신속하게 특정하는 것이 가능하다. 즉, 원하는 범위의 거리에 있는 대상물을 신속하게 특정하는 것이 가능하다.
또한, 상기 반사 신호 수신 수단은 상기 목표물로부터의 반사 신호의 신호 강도와, 그 반사 신호의 지연 시간만을 상기 기억 수단에 저장하여도 좋다.
이에 따라, 기억 수단(예컨대, RAM이나 EEPROM 등)의 용량을 작게 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 펄스 신호 생성 수단은 3개의 다른 주기 Ta, Tb 및 Tc의 펄스 신호를 생성하고, 그 3개의 펄스 신호의 주파수 fa, fb 및 fc은 주파수 f로 검출 가능한 한계 거리의 배수 m을 이용하여, fb = fa*(m+N1)/m, fc = fa*m/(m+N2), N1 < m, N2 < m의 관계식으로 산출되는 주파수 또는 산출된 주파수에 가까운 값의 조합의 주파수를 사용하여도 좋다. 이에 따라, 송신한 펄스 신호가 한계 거리의 m배의 거리까지의 목표물로부터 반사하여 수신될 때까지의 동안에, 다른 주기 Ta, Tb 및 Tc의 펄스 신호가 동일한 지연 시간에 수신되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 상기 반사 신호 특정 수단은 상기 수신 강도의 최소치가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하여도 좋다.
이에 따라, 하나의 반사 신호 데이터가 송수신 간섭에 의해서 큰 수신 강도를 기록하고 있더라도, 다른 반사 신호 데이터의 수신 강도와 비교하여 최소치를 취함으로써, 반사 신호만의 수신 강도를 특정할 수 있기 때문에, 송수신 간섭의 영향을 받는 일없이 반사 신호 특정 수단에 의해서 반사 신호를 특정하는 것이 가능하다. 또한, 한계 처리의 m배 거리까지의 목표물로부터 반사하여 수신되는 신호의 지연 시간이 일치하지 않으므로 한계 처리의 m배의 거리까지 검출 거리를 연장시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도 1에서부터 도 5에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 펄스 레이더 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1에 도시하는 펄스 레이더 장치는 송신부에 fmOSC(11), 송신 고주파 발진기(VCO)(12), ASK 스위치 회로(13), 고속 구형파 OSC(14) 및 송신 안테나(T-ant)(15)를 구비하고, 또한 수신부에 저역 통과 필터(LPF)(16), 수신 안테나(R-ant)(17), 제1 게이트(고주파 게이트, Gate1)(18), 수신 믹서(Mix)(19), 제2 게이 트(IF대 게이트, Gate2)(21), 제1 디지털 신호 프로세서(DSP1)(24), 대역 통과 필터(BPF)(22), I/Q 검파기(I/Q-DET)(23) 및 제2 디지털 신호 프로세서(DSP2)(20)를 구비하며, 또한, 고속 구형파 OSC(14)는 구형파(반복 펄스 신호)를 생성하는 주기가 다른 3개의 OSC(9a∼9c) 및 OSC 전환기(10)를 구비한다.
fmOSC(11)는 송신 고주파 발진기(12)에 대하여 주파수 fm의 삼각파 신호를 출력한다. 송신 고주파 발진기(12)는 전압 제어 발진기로, fmOSC(11)로부터 입력되는 직류 전압치에 기초하여 주파수 변조하여, 입력 전압에 비례한 주파수를 갖는 주파수 변조된 고주파 FM파를 반송파로서 ASK 스위치 회로(13)에 출력한다. ASK 스위치 회로(13)는 송신 고주파 발진기(12)로부터 입력되는 반송파를 고속 구형파 OSC(14)로부터의 구형파에 의해서 스위칭하여, ASK(Amplitude Shift Keying) 방식으로 변조한다.
OSC(9a∼9c)는 각각 다른 주기 Ta, Tb 및 Tc(각각 주파수 fa, fb 및 fc)의 구형파를 생성하는 고주파수 발진기이다. 이들 OSC(9a∼9c)의 출력은 OSC 전환기(10)에 의해서 주기 T0(주파수를 f0으로 함)으로 전환된다. 본 실시예에서는 OSC 전환기(10)에 의한 전환 주기 T0은 10ms가 된다. 따라서, 10ms마다 OSC(9a), OSC(9b), OSC(9c)의 순으로 순차 전환하여 고속 구형파 OSC(14)로부터 출력된다.
다만, 주기 T0(주파수 f0)은 이것에 한정하는 것은 아니며, 적어도 Ta+Tb+Tc 이상의 주기를 갖는 주파수로부터, 제1 디지털 신호 프로세서(24) 등의 연산 능력 등을 고려하여, 필요에 따라서 임의의 주기를 결정하는 것이 좋다.
본 실시예에서는 주파수 fa(주기 Ta)로 검출할 수 있는 한계 거리의 배수를 m으로 한 경우에, 하기의 식(1)∼(4)로부터 산출되는 주파수, 또는 그 주파수에 가까운 값의 조합으로부터 적절하게 선택하여 주기 Ta, Tb 및 Tc을 결정하고 있다.
fb ≒ fa*(m+N1)/m (1)
fc ≒ fa*m/(m+N2) (2)
0 < N1 < m (3)
0 < N2 < m (4)
예컨대, 주파수 fa가 10 MHz에서의 검출 가능한 한계 거리가 15 m이었던 경우에, 45 m까지 검출 거리를 확보하고 싶은 경우에는 m은 3(=검출 거리/검출 가능한 한계 거리=45/15)이 되어, 식(3) 및 식(4)로부터 N1 및 N2는 1 또는 2가 된다.
따라서, 이 경우의 주파수 fa, fb 및 fc의 조합은 식(1) 및 (2)로부터 하기의 4가지가 된다.
(fa, fb, fc)=(10, 10*4/3, 10*3/4) (5)
(fa, fb, fc)=(10, 10*4/3, 10*3/5) (6)
(fa, fb, fc)=(10, 10*5/3, 10*3/4) (7)
(fa, fb, fc)=(10, 10*5/3, 10*3/5) (8)
이상의 식(5)∼(8)로부터 임의의 조합을 선택하여 사용하면 된다. 예컨대, 식(6)으로부터 (Ta, Tb, Tc)는 (100 ns, 80 ns, 170 ns)가 된다. 한편, 식(1) 및 (2)의 계산에 있어서는, 우수리 없게 나누어지지 않는 경우도 있기 때문에, 산출 결과의 근방에서 상태가 좋은 값을 사용하면 된다. 예컨대, 우수리나 소수점 이하의 값은 잘라서 버려도 좋고, 발진기의 정밀도의 제약 등을 고려하여 산출 결과에 가장 가까운 25의 배수의 값을 사용하더라도 좋다.
이상과 같이, 주기 Ta, Tb 및 Tc을 결정함으로써, 적어도 45 m에 있는 대상물로부터의 반사파를 수신할 때까지의 동안은 주파수의 반복 위치가 겹치지 않게 할 수 있다.
고속 구형파 OSC(14)는 OSC 전환기(10)에 의해서 전환된(선택된) OSC로부터의 구형파를 ASK 스위치 회로(13), 제2 디지털 신호 프로세서(20) 및 I/Q 검파기(23)에 분배한다. 또한, 송신 안테나(15)는 ASK 스위치 회로(13)로부터 출력되는 송신 신호를 외부로 방사한다.
저역 통과 필터(16)는 고속 구형파 OSC(14)의 출력 신호로부터 주파수 fa, fb 또는 fc의 기본파 성분만을 추출하여, I/Q 검파기(23)에 출력한다. 수신 안테나(17)는 송신 안테나(15)로부터 방사된 송신 신호가 대상물에 반사된 반사파 신호를 수신하여, 수신 신호로서 제1 게이트(18)에 입력한다.
제1 게이트(18) 및 제2 게이트(21)는 고속 동작하는 AND 게이트로서, 제2 디지털 신호 프로세서(20)로부터의 게이팅 신호에 기초하여 입력 신호를 게이팅하여 출력한다.
수신 믹서(19)는 송신 고주파 발진기(12)로부터의 FM파에 의해서 제1 게이트(18)로부터의 고주파 신호를 주파수 변환한다. 제2 디지털 신호 프로세서(20)는 제1 디지털 신호 프로세서(24)로부터의 지연 명령 신호에 기초하여 고속 구형파 OSC(14)로부터의 펄스 신호를 지연시켜 게이팅 신호를 생성하여, 제1 게이트(18) 및 제2 게이트(21)에 출력한다.
대역 통과 필터(22)는 제2 게이트(21)의 출력 신호로부터 주파수 fa, fb 또는 fc 부근의 성분을 추출하여 I/Q 검파기(23)에 출력한다. I/Q 검파기(23)는 저역 저역 통과 필터(16)의 출력 신호를 기준 위상으로 하여, 대역 통과 필터(22)로부터의 입력 신호를 위상 검파하여, 동상 성분(Ich) 및 직교 성분(Qch)을 각각 제1 디지털 신호 프로세서(24)에 출력한다.
제1 디지털 신호 프로세서(24)는 제2 디지털 신호 프로세서(20)에 지연 명령 신호에 의해서 게이팅 신호의 지연 시간을 지시하고, I/Q 검파기(23)의 출력을 측정하여 레벨이 최대가 될 때의 수신 신호의 지연 시간 τ으로서 구하여, 이 수신 신호(반사 신호)와 지연 시간 τ를 휘발성 메모리인 RAM(Random Access Memory)(25)에 저장한다.
이 때, RAM(25)에 기억되는 수신 데이터는 주기 Ta, Tb 및 Tc의 순으로 주기 T0으로 전환되는 송신 신호(펄스 신호)와, 그 송신 신호(펄스 신호)에 대한 반사 신호[I/Q 검파기(23)로부터 보내진 I, Q 성분]와, 반사 신호의 수신 강도 정보와, 반사 신호를 수신한 시간 정보가 포함되는 데이터이다.
제1 디지털 신호 프로세서(24)는 이 수신 데이터로부터 각각 주기 Ta, 주기 Tb, 주기 Tc만의 송신 신호와, 그 송신 신호에 대한 반사 신호[I/Q 검파기(23)로부터 보내진 I, Q 성분]와, 반사 신호의 수신 강도 정보와, 반사 신호를 수신한 시간 정보가 포함되는 데이터를 추출하여, 제1 반사 신호 데이터, 제2 반사 신호 데이터 및 제3 반사 신호 데이터를 생성한다.
그리고, 제1∼제3 반사 신호를 비교함으로써 반사 신호를 특정하여, 특정한 반사 신호의 지연 시간 τ로부터 목표물과의 거리 R을 산출하여 출력한다.
예컨대, I/Q 검파기(I/Q-DET)(23)로부터의 출력인 I, Q 성분, 고속 구형파 OSC(14)의 출력에 대하면 동일한 송신 펄스의 반복 주기 T(T는 Ta, Tb 또는 Tc), 및 빛의 속도 c를 이용하여, 위상차 θ, 지연 시간 τ 및 타겟까지의 거리 R은 다음의 식에 의해서 구할 수 있다.
θ= tan-1(Q/I) (9)
τ= θ*T/2π (10)
R = τ×c/2 = θ*T*c/4π (11)
이상에 설명한 바와 같이, 펄스 신호 생성 수단은 OSC(9a∼9c)에 의해서 실현되며, 펄스 신호 전환 수단은 OSC 전환기(10)와 제1 디지털 신호 프로세서(24)에 의해 실현되고, 펄스 신호 송신 수단은 fmOSC(11)과 송신 고주파 발진기(12)와 ASK 스위치 회로(13)와 고속 구형파 OSC(14)와 송신 안테나(15)에 의해서 실현된다.
또한, 반사 신호 수신 수단은 저역 통과 필터(16)와 수신 안테나(17)와 제1 게이트(18)와 수신 믹서(19)와 제2 디지털 신호 프로세서(20)와 제2 게이트(21)와 대역 통과 필터(22)와 I/Q 검파기(23)와 제1 디지털 신호 프로세서(24)와 RAM(25)에 따라서 실현되며, 수신 데이터는 RAM(25)에 저장된다.
또한, 반사 신호 데이터 취득 수단, 반사 신호 특정 수단 및 거리 산출 수단은 제1 디지털 신호 프로세서(24)와 RAM(25)에 의해서 실현되고, 반사 신호 데이터 취득 수단은 수신 데이터로부터 제1 반사 신호 데이터와 제2 반사 신호 데이터와 제3 반사 신호 데이터를 생성하여 RAM(25)에 저장하고, 반사 신호 특정 수단은 제1 ∼제3 반사 신호 데이터를 비교함으로써 반사 신호를 특정하고, 거리 산출 수단은 특정한 반사 신호의 지연 시간으로부터 식(9)∼(11)을 이용하여 타겟까지의 거리를 산출한다. 도 2a∼도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 펄스 레이더 장치에 있어서, 4개의 타겟에 대하여 송신한 펄스 신호의 반사 신호와 검출 신호와의 관계에 관한 예를 도시하는 도면이다.
도 2a는 OSC(9a)에서 생성된 주기 Ta의 펄스 신호를 타겟에 대하여 송신한 경우의 펄스 신호와 그 반사 신호에 대해서 나타내며, 제1 반사 신호 데이터에 대응한다. 도 2b는 OSC(9b)에서 생성된 주기 Tb의 펄스 신호를 타겟에 대하여 송신한 경우의 펄스 신호와 그 반사 신호에 대해서 나타내며, 제2 반사 신호 데이터에 대응한다. 도 2c는 OSC(9c)에서 생성된 주기 Tc의 펄스 신호를 타겟에 대하여 송신한 경우의 펄스 신호와 그 반사 신호에 대해서 나타내며, 제3 반사 신호 데이터에 대응한다. 또한, 도 2d는 도 2a∼도 2c까지의 반사 신호를 비교하기 위해서 기준(검출 기준)으로 하는 임의의 기준 펄스 신호와 그 기준 펄스 신호 이후에 반사 신호의 비교에 의해 검출한 검출 신호를 나타내고 있다.
도 2a에 도시하는 Sa0∼Sa2는 타겟에 대하여 송신된 OSC(9a)에서 생성된 주기 Ta의 펄스 신호이다. 또한, 반사 신호 Aa0, Ba0, Ca0, Da0은 각각 거리가 다른 4개의 타겟으로부터의 펄스 신호 Sa0에 대한 반사 신호의 수신 강도를 나타내고 있다. 마찬가지로, 반사 신호 Aa1, Ba1, Ca1, Da1은 상기 타겟으로부터의 펄스 신호 Sa1에 대한 반사 신호의 수신 강도를 나타내고 있다.
반사 신호 Da0은 주기 Ta로 검출 가능한 한계 거리 이상의 거리이기 때문에 펄스 신호 Sa0 송신에서부터 1 주기 이내에 검출되지 않고 있음을 알 수 있다. 따라서, 이대로는 다음 펄스 신호 Sa1에 대한 반사 신호(예컨대, Aa1, Ba1, Ca1)와 구별(분리)할 수 없다. 이 경우의 반사 신호 Da0을 이하에서는 펄스 신호 Sa1에 대한 고스트 신호 Da0으로 한다.
도 2b에 도시하는 Sb0∼Sb2는 타겟에 대하여 송신된 OSC(9b)에서 생성된 주기 Tb의 펄스 신호이다. 또한, 반사 신호 Ab0, Bb0, Cb0, Db0은 도 2a와 동일한 타겟으로부터의 펄스 신호 Sb0에 대한 반사 신호의 수신 강도를 나타내고 있다. 반사 신호 Ab1, Bb1, Cb1, Db1은 상기 타겟으로부터의 펄스 신호 Sb1에 대한 반사 신호의 수신 강도를 나타내고 있다.
반사 신호 Db0은 주기 Tb로 검출 가능한 한계 거리 이상의 거리이기 때문에 펄스 신호 Sb1에 대한 고스트 신호 Db0으로 되고 있으며, 펄스 신호 Sb1에 대한 반사 신호와 구별할 수 없다.
도 2c에 도시하는 Sc0∼Sc2는 타겟에 대하여 송신된 OSC(9c)에서 생성된 주기 Tc의 펄스 신호이다. 또한, 반사 신호 Ac0, Bc0, Cc0, Dc0은 도 2a와 동일한 타겟으로부터의 펄스 신호 Sc0에 대한 반사 신호의 수신 강도를 나타내고 있다. 반사 신호 Ac1, Bc1, Cc1, Dc1은 상기 타겟으로부터의 펄스 신호 Sc1에 대한 반사 신호의 수신 강도를 나타내고 있다.
반사 신호 Dc0은 주기 Tc로 검출 가능한 한계 거리 이상의 거리이기 때문에 펄스 신호 Sc1에 대한 고스트 신호 Dc0으로 되고 있으며, 펄스 신호 Sc1에 대한 반사 신호와 구별할 수 없다.
도 2d에 도시하는 펄스 신호 Sd는 임의의 펄스 타이밍 기준을 나타낸다. 펄스 타이밍 기준이란, 도 2a∼도 2c에 도시한 반사 신호를 비교하기 위한 기준이다. 본 실시예에서는 도 2a의 펄스 신호 Sa1, 도 2b의 펄스 신호 Sb1, 도 2c의 펄스 신호 Sc1을 펄스 타이밍 기준으로 하여, 반사 신호에 대해서 비교하고 있다.
다만, 펄스 타이밍 기준은 임의적이다. 즉, 본 실시예에서는 펄스 신호 Sa1, Sb1및 Sc1을 펄스 타이밍 기준으로 했지만, 예컨대 펄스 신호 Sa0, Sb0 및 Sc0을 펄스 타이밍 기준으로 하여도 좋고, 펄스 신호 Sa0, Sb1, Sc0을 펄스 타이밍 기준으로 하여도 좋다.
동 도면에 도시하는 검출 신호는 도 2a의 펄스 타이밍 기준(펄스 신호 Sa1 송신시) 이후에 검출한 반사 신호와, 도 2b의 펄스 타이밍 기준(펄스 신호 Sb1 송신시) 이후에 검출한 반사 신호와, 도 2c의 펄스 타이밍 기준(펄스 신호 Sc1 송신시) 이후에 검출한 반사 신호를 비교하여, 그 수신 강도의 최소치를 갖는 신호를 펄스 타이밍 기준에 있어서의 펄스 신호 Sd에 대한 반사 신호로 한 것이다.
예컨대, 펄스 타이밍 기준으로부터의 지연 시간이 t0이면, 반사 신호 Aa1(도 2a), 반사 신호 Ab1(도 2b), 반사 신호 Ac1(도 2c)의 수신 강도가 검출되기 때문에, 이들 수신 강도를 비교하여 최소가 되는 반사 신호를 검출 신호 Ad로 하고 있다.
또한, 펄스 타이밍 기준으로부터의 지연 시간이 t1일 때를 보면, 도 2b에 도시하는 제2 반사 신호 데이터에는 고스트 신호 Db0에 관한 수신 강도가 검출되고 있지만, 도 2a에 도시하는 제1 반사 신호 데이터 및 도 2c에 도시하는 제3 반사 신 호 데이터에는 수신 강도가 검출되고 있지 않다(수신 강도가 실질적으로 0으로 되고 있음). 따라서, 이들의 수신 강도를 비교하여 최소치를 취하면 수신 강도는 0이 된다(고스트 신호 Db0은 검출하지 않음).
여기서, 수신 강도가 실질적으로 0이란, 반사 신호 이외의 노이즈가 수신됨으로써 수신 강도가 0으로 되지 않는 경우라도 0으로 간주하는 것을 말한다. 따라서, 펄스 레이더 장치의 반사 신호 수신 수단의 정밀도에 따라서 적절하게, 실질적으로 0이라고 판단하는 범위를 결정하여, 이 범위의 수신 강도인 경우에는 수신 강도가 0(반사 신호를 수신하지 않음)이라고 판단하면 된다.
이상에 설명한 바와 같이, 다른 주기의 펄스 신호의 반사 신호(수신 강도)를 비교함으로써, 기준이 되는 펄스 신호(펄스 타이밍 기준)에 대한 반사 신호를 용이하게 특정하고, 또한 고스트 신호를 확실하게 배제하는 것이 가능하다.
또한, 펄스 신호 송신 수단에 의해서 펄스 신호를 송신할 때, 반사 신호 수신 수단에 있어서의 제1 게이트(18)를 닫아, 자신이 발신하는 펄스 신호를 직접 수신하지 않도록 하고 있지만, 펄스 레이더 장치 내부를 전파하는 등으로 자신이 발신하는 펄스 신호를 직접 수신해 버리는 경우가 있다(송수신 간섭).
따라서, 이 송수신 간섭이 발생하는 타이밍에 반사 신호를 수신하더라도, 정말로 반사 신호를 수신한 것인지 송수신 간섭에 의한 것인지(반사 신호는 수신하지 않고 있는 것인지)를 특정하는 것이 곤란했지만, 다른 주기의 펄스 신호의 반사 신호(수신 강도)를 비교함으로써, 송수신 간섭이 있는 경우라도 확실하게 반사 신호의 유무 또는 수신 강도를 인식하는 것이 가능하다.
또한, 펄스 타이밍 기준에 있어서의 펄스 신호에 대한 반사 신호를 수신할 때까지의 지연 시간(도 2d에 도시하는 지연 시간 t3)이, 반복 주기(예컨대, Ta, Tb 또는 Tc)를 넘은 경우라도 확실하게 검출할 수 있다(예컨대, 도 2d에 도시하는 검출 신호 Dd).
도 3은 반사 신호 특정 처리를 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 1에 도시한 펄스 레이더 장치의 동작을 시작하면, 단계 S301에서, 제1 디지털 신호 프로세서(24)가 OSC 전환기(10)에 대하여 OSC(9a)를 선택하도록 지시하여, 펄스 신호 송신 수단에 의해 타겟에 대하여 주기 Ta의 펄스 신호(고속 구형파)가 ASK 변조되어 송신된다.
그리고, 반사 신호 수신 수단에 의해, 반사 신호의 수신 강도를 [검출하는 시간 지연(지연 시간)을 슬라이딩하면서] 측정하여, 수신 데이터를 RAM(25)에 저장한다. 본 실시예에서는 20 kHz로 OSC 전환기(10)의 전환을 행하기 때문에, 50㎲동안 수신 강도를 측정하면, 단계 S302로 처리를 이행한다.
처리를 단계 S302로 이행하면, 제1 디지털 신호 프로세서(24)는 OSC 전환기(10)에 대하여 OSC(9b)를 선택하도록 지시하여, 펄스 신호 송신 수단에 의해 타겟에 대하여 주기 Tb의 펄스 신호(고속 구형파)를 ASK 변조하여 송신하고, 반사 신호 수신 수단에 의해, 반사 신호의 수신 강도를 (검출하는 시간 지연을 슬라이딩하면서) 측정하여 수신 데이터를 RAM(25)에 저장한다. 그리고, 50㎲ 동안 수신 강도를 측정하면, 단계 S303으로 처리를 이행한다.
단계 S303도, 단계 S301 및 단계 S302와 마찬가지로, 제1 디지털 신호 프로 세서(24)가 OSC 전환기(10)에 대하여 OSC(9c)를 선택하도록 지시하여, 펄스 신호 송신 수단에 의해 타겟에 대하여 주기 Tc의 펄스 신호(고속 구형파)를 ASK 변조하여 송신하고, 50㎲ 동안, 반사 신호 수신 수단에 의해, 반사 신호의 수신 강도를 (검출하는 시간 지연을 슬라이딩하면서) 측정하여 수신 데이터를 RAM(25)에 저장한다.
여기서, 반사 신호의 수신 강도를 검출하는 시간 지연을 슬라이딩하면서 측정한다는 의미는 제1 게이트를 개폐함으로써 소정의 시간으로부터 이산적 또는 연속적으로 반사 신호의 수신 강도를 검출하는 것이다.
단계 S301에서부터 단계 S303의 처리에 의해서, 각 주기 Ta, Tb 및 Tc의 펄스 신호에 대한 반사 신호의 수신 강도의 측정이 완료되면, 단계 S304로 처리를 이행한다.
단계 S304에서는, 제1 디지털 신호 프로세서(24)가, RAM(25)에 기억되어 있는 수신 데이터를 판독하여, 제1 반사 신호 데이터(도 2a 참조), 제2 반사 신호 데이터(도 2b 참조) 및 제3 반사 신호 데이터(도 2c 참조)를 생성한다.
그리고, 각 반사 신호 데이터에 대해서 펄스 타이밍 기준을 결정하여, 각 반사 신호 데이터의 펄스 타이밍 기준으로부터의 지연 시간 t(초기치는 0s)에 있어서의 일정 구간(이하, 유닛 시간이라 함)의 수신 강도를 비교하여 최소의 수신 강도를 특정한다.
본 실시예에서는, 유닛 시간을 0.5 ns로 하고 있기 때문에, 예컨대 주기 Ta가 100 ns인 경우에는 각 주기를 200의 구간으로 분할하여 순차 비교하고 있다.
최소의 수신 강도를 특정하면, 단계 S305로 처리를 이행하여, 단계 S304에서 특정한 수신 강도가 실질적으로 0인지의 여부를 판별 처리한다. 예컨대, 최대 수신 강도를 50 ×10-3 mW로 한 경우에, 노이즈 등을 고려하여 0.1% 이하의 수신 강도는 실질적으로 0이라고 판단하여, 수신 강도가 없다고 판정하면 된다.
단계 S305에 있어서, 수신 강도가 존재하지 않는 경우에는 처리를 단계 S306으로 이행하여 지연 시간 t를 유닛 시간 0.5 ns만큼 인크리먼트하여 단계 S304의 처리로 이행한다. 그리고, 수신 강도가 발견될 때까지 단계 S304∼단계 S306의 처리를 반복하게 된다.
단계 S305에 있어서, 수신 강도를 검출한 경우에는, 단계 S307로 처리를 이행하여, 수신 강도를 검출한 지연 시간 t를 τ로 하여 식(9)∼(11)로부터 타겟까지의 위치 R을 산출한다.
지연 시간 t가 100 ns 이상인 경우에는, 단계 S306에서 새롭게 지연 시간 t를 설정하고 나서 단계 S301로 이행하여 단계 S301∼단계 S307의 처리를 반복하고, 지연 시간 t가 100 ns 이하인 경우에는 단계 S306에서 지연 시간 t를 유닛 시간 0.5 ns만큼 인크리먼트하고 나서 단계 S304로 처리를 이행하여 단계 S304∼단계 S307의 처리를 반복한다.
이상에 설명한 처리에서는, 단계 S301∼단계 S303에 있어서 주기 Ta, Tb 및 Tc의 펄스 신호에 대한 반사 신호의 수신 강도를 일정 기간(실시예에서는 10 ms) 측정한 후에, 단계 S304∼단계 S306의 처리에 의해서 타겟으로부터의 반사 신호의 수신 강도를 구하고 있지만, 제1 게이트(18)를 제어하여 소정의 지연 시간 τ의 수 신 강도(예컨대, 도 2a∼도 2c에 있어서의 지연 시간 t0)만을 측정하여 타겟으로부터의 반사 신호의 수신 강도를 구하고, 이후 순차 지연 시간 τ을 τ+Δτ로 슬라이드(인크리먼트)해 가는 처리도 생각할 수 있다. 이 경우의 처리를 도 4에 도시한다.
도 4는 반사 신호 특정 처리의 변형예를 도시하는 흐름도이다.
도 1에 도시한 펄스 레이더 장치의 동작을 시작하면, 단계 S401에 있어서 검출하는 지연 시간 t를 설정한다(초기치는 예컨대 0.5 ns로 함).
지연 시간 t가 설정되면, 처리를 단계 S402로 이행하여, 제1 디지털 신호 프로세서(24)가, OSC 전환기(10)에 대하여 OSC(9a)를 선택하도록 지시하여, 펄스 신호 송신 수단에 의해 타겟에 대하여 주기 Ta의 펄스 신호(고속 구형파)가 ASK 변조되어 송신된다.
그리고, 반사 신호 수신 수단에 의해 펄스 타이밍 기준에서부터 지연 시간 t로 되었을 때만 제1 게이트(18)를 열어 반사 신호의 수신 강도를 측정하여, 수신 데이터를 RAM(25)에 기억한다(제1 게이트(18)를 열고 있는 시간은, 예컨대 0.5 ns 정도로 좋음).
수신 강도의 측정이 완료되면 제1 디지털 신호 프로세서(24)는 처리를 단계 S403으로 이행하여, OSC 전환기(10)에 대하여 OSC(9b)를 선택하도록 지시하여, 펄스 신호 송신 수단에 의해 타겟에 대하여 주기 Tb의 펄스 신호(고속 구형파)를 ASK 변조하여 송신한다.
그리고, 반사 신호 수신 수단에 의해 펄스 타이밍 기준으로부터 지연 시간 t 가 되었을 때만 제1 게이트(18)를 열어 반사 신호의 수신 강도를 측정하여, 수신 데이터를 RAM(25)에 저장한다.
또한, 수신 강도의 측정이 완료되면, 제1 디지털 신호 프로세서(24)는 처리를 단계 S404로 이행하여, OSC 전환기(10)에 대하여 OSC(9c)를 선택하도록 지시하여, 펄스 신호 송신 수단에 의해 타겟에 대하여 주기 Tc의 펄스 신호(고속 구형파)를 ASK 변조하여 송신하고, 반사 신호 수신 수단에 의해 펄스 타이밍 기준으로부터 지연 시간 t가 되었을 때만 제1 게이트(18)를 열어 반사 신호의 수신 강도를 측정하여, 수신 데이터를 RAM(25)에 저장한다.
여기서, 단계 S402∼단계 S404의 처리에 있어서의 펄스 타이밍 기준은 펄스 신호 송신 수단으로부터 송신하는 임의의 펄스 신호로부터 하나를 특정하여, 특정한 펄스 신호를 송신한 시간을 기준으로 하고 있다.
또한, 본 실시예에서는, OSC 전환기(10)에 의한 전환 주기 T0을 50 ㎲로 하고 있다. 따라서, 50㎲마다 OSC(9a), OSC(9b), OSC(9c)의 순으로 순차 전환하여 고속 구형파 OSC(14)로부터 펄스 신호가 출력된다.
단계 S402에서부터 단계 S404의 처리에 의해서, 각 주기 Ta, Tb 및 Tc의 펄스 타이밍 기준으로부터 지연 시간 t에 있어서의 수신 강도의 측정이 완료되어, 단계 S405로 처리를 이행한다.
단계 S405에서는 제1 디지털 신호 프로세서(24)가, RAM(25)에 기억되어 있는 수신 데이터를 판독하고, 제1 반사 신호 데이터, 제2 반사 신호 데이터 및 제3 반사 신호 데이터를 생성하여 수신 강도를 비교하여, 최소의 수신 강도를 특정한다.
본 실시예에 있어서, 제1 반사 신호 데이터는 지연 시간 t에 있어서 제1 게이트(18)가 열려 있는 기간(예컨대, 0.5 ns)에 측정한 수신 강도의 데이터이다. 따라서, 도 3에 도시한 제1 반사 신호 데이터와는 측정한 시간이 매우 짧다고 하는 점에서 다르다. 제2 반사 신호 데이터 및 제3 반사 신호 데이터에 대해서도 마찬가지이다.
최소의 수신 강도를 특정하면, 단계 S406으로 처리를 이행하여, 단계 S405에서 특정한 수신 강도가 실질적으로 0인지 여부의 판별 처리를 한다. 도 3에서 설명한 바와 같이, 예컨대, 최대 수신 강도를 50×10-3 mW로 한 경우에, 노이즈 등을 고려하여 0.1% 이하의 수신 강도는 실질적으로 0이라고 판단하여, 수신 강도가 없다고 판정하면 된다.
단계 S406에 있어서, 수신 강도가 존재하지 않는 경우에는 단계 S401로 이행하여 지연 시간 t를 0.5 ns만큼 인크리먼트한다. 그리고, 수신 강도가 발견될 때까지 단계 S401∼단계 S406의 처리를 반복하게 된다.
단계 S406에 있어서, 수신 강도를 검출한 경우에는, 단계 S407로 처리를 이행하여, 수신 강도를 검출한 지연 시간 t를 τ로 하여 식(9)∼(11)로부터 타겟까지의 위치 R을 산출한다.
이상에 설명한 처리에서는, 제1 게이트(18)를 제어하여 소정의 지연 시간 τ일 때만의 수신 강도를 측정하여 타겟으로부터의 반사 신호의 수신 강도를 구함으로써, 소정의 지연 시간 τ에 있어서의 수신 강도를 신속히 검출하는 것이 가능하 게 되고, 이후 순차 지연 시간 τ를 τ+Δτ로 슬라이드(인크리먼트)해 감으로써, 소정의 지연 시간 범위에 있어서의 반사 신호의 수신 강도를 신속히 검출하는 것이 가능하게 된다. 즉, 특정한 거리의 범위에 있는 타겟을 신속히 검출하는 것이 가능하게 된다.
도 3에서 설명한 제1 반사 신호 데이터, 제2 반사 신호 데이터 및 제3 반사 신호 데이터는 예컨대 도 2a∼도 2c에 도시한 바와 같이 수신 강도를 검출하는 지의 여부에 관계없이, 10 ms 동안에 측정한 송신 신호와, 그 송신 신호에 대한 반사 신호[I/Q 검파기(23)로부터 보내진 I, Q 성분]와, 반사 신호의 수신 강도 정보와, 반사 신호를 수신한 시간 정보의 데이터를 연속적으로 취득하여 RAM(25)에 저장하는데, 이들 데이터는 반사 신호 수단에 의해서 수신 강도를 검출한 경우에만 RAM(25)에 기억되어도 좋다.
즉, 단계 S301∼단계 S303의 수신 강도의 측정 처리에 있어서, 제1 디지털 신호 프로세서(24)에 입력되는 수신 강도를 단계 S305와 같은 식의 처리에 의해서, 수신 강도가 실질적으로 0인지 여부를 판별 처리하여, 수신 강도가 존재하는 경우에만 측정 결과를 RAM(25)에 저장하면 된다.
도 5는 수신 강도가 존재하는 경우만 측정 결과를 기억한 경우의 제1 반사 신호 데이터, 제2 반사 신호 데이터 및 제3 반사 신호 데이터의 예를 나타내고 있다.
도 5에 도시하는, 제1 반사 신호 데이터(26)와 제2 반사 신호 데이터(27)와 제3 반사 신호 데이터(28)와 검출 결과(29)는 수신 강도와 수신 강도를 검출했을 때의 지연 시간으로 이루어지는 테이블이다.
전술한 바와 같이, 단계 S301∼단계 S303의 수신 강도의 측정 처리에 의해서, 제1 반사 신호 데이터(26)는 지연 시간 6 ns, 20 ns, …, 98 ns의 8회 수신 강도를 검출하여, 검출했을 때의 지연 시간과 수신 강도가 RAM(25)에 저장된다. 제2 반사 신호 데이터(27) 및 제3 반사 신호 데이터(28)도 마찬가지이다.
그리고, 제1 반사 신호 데이터(26)와 제2 반사 신호 데이터(27)와 제3 반사 신호 데이터(28)의 지연 시간을 비교하여, 동일한 지연 시간에 수신 강도를 검출한 경우에는 그 최소치를 구하여, 예컨대 검출 결과(29)와 같은 테이블을 RAM(25) 상에 저장한다.
예컨대, 제1 디지털 신호 프로세서(24)는 RAM(25)에 저장되어 있는 제1 반사 신호 데이터(26)의 지연 시간과, 제2 반사 신호 데이터(27)의 지연 시간을 순차 비교한다. 그리고, 동일한 지연 시간을 검출하면, 검출한 지연 시간이 제3 반사 신호 데이터(28)에도 존재하는지 검색한다.
그리고, 제1∼제3 반사 신호 데이터에 공통인 지연 시간을 검출한 경우에는, 각 수신 강도를 비교해 최소치를 구하여, 검출 결과(29)에 지연 시간과 수신 강도의 최소치를 저장한다.
예컨대, 도 5에서, 제1 디지털 신호 프로세서(24)는 제1 반사 신호 데이터(26) 및 제2 반사 신호 데이터(27)로부터 공통되는 지연 시간 6 ns를 검출하여, 이 지연 시간 6 ns가 제3 반사 신호 데이터(28)에 있는지 검색한다. 도 5의 경우에는, 제3 반사 신호 데이터(28)에도 지연 시간 6 ns가 존재하기 때문에, 각 수신 강도를 비교해 최소치를 구하여(도 5에서는, 지연 시간 6 ns에 대응하는 수신 강도가 전부 33×10-3 mW이기 때문에 최소치도 33×10-3 mW가 되어), 그 결과를 검출 결과(29)에 저장한다. 같은 식으로 지연 시간 24 ns, 38 ns, 80 ns일 때의 수신 강도가 반사파로서 검출되어 검출 결과(29)에 저장된다.
검출 결과(29)의 생성이 완료되면, 제1 디지털 신호 프로세서(24)는 검출 결과(29)에 저장되어 있는 각 지연 시간을 τ로 하여 식(9)∼(11)에 의해 타겟까지의 거리 R을 산출한다.
이상의 처리에 의해서, 수신 강도의 측정 결과 등에 필요한 메모리[실시예에서는 RAM(25)]의 용량을 대폭 삭감하는 것이 가능하다.
이상의 설명에 있어서, 다른 주기 Ta, Tb 및 Tc의 3개의 주기를 갖는 펄스 신호를 이용하여 설명했지만, 이것에 한정하는 것이 아니라, 2 이상의 다른 주기를 갖는 펄스 신호를 이용함에 의해서도 동일한 효과를 얻는 것이 가능하고, 그 갯수는 회로 규모, 비용, 측정 정밀도 등을 고려하여 적절하게 설정할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1의 실시예에 있어서, OSC 전환기(10)가 전환하는 주기 Ta, Tb, Tc의 펄스 신호의 순서는 어떠한 순서라도 좋다.
(부기 1) 적어도 2 이상의 다른 주기의 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 생성 수단과,
상기 펄스 신호 생성 수단에 의해서 생성한 펄스 신호를 소정의 간격으로 전환하여 출력하는 펄스 신호 전환 수단과,
상기 펄스 신호 전환 수단으로부터의 펄스 신호를 목표물에 대하여 송신하는 펄스 신호 송신 수단과,
상기 목표물로부터의 반사 신호를 수신하여, 그 반사 신호의 수신 강도와 그 반사 신호의 수신 시간 정보를 적어도 포함하는 수신 데이터를 기억 수단에 저장하는 반사 신호 수신 수단과,
상기 반사 신호 수신 수단에 의해서 기억된 수신 데이터로부터, 상기 다른 주기의 펄스 신호에 대한 반사 신호마다 반사 신호 데이터를 취득하는 반사 신호 데이터 취득 수단과,
상기 반사 신호 데이터 취득 수단에 의해서 취득한 각각의 반사 신호 데이터에 대해서, 기준이 되는 펄스 신호의 송신시 이후 소정의 기간 동안 동일 지연 시간의 반사 신호의 수신 강도를 비교하여, 그 수신 강도 전부가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하는 반사 신호 특정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치.
(부기 2) 상기 반사 신호 수신 수단은, 원하는 시간에서만 상기 목표물로부터의 반사 신호를 수신하여, 그 원하는 시간에서의 반사 신호의 수신 강도를 적어도 포함하는 수신 데이터를 기억 수단에 저장하고,
상기 반사 신호 특정 수단은, 상기 반사 신호 데이터 취득 수단에 의해서 취득한 각각의 반사 신호 데이터에 대해서, 상기 원하는 시간에서의 반사 신호의 수신 강도를 비교하여, 그 수신 강도 전부가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 펄스 레이더 장치.
(부기 3) 상기 반사 신호 수신 수단은 상기 목표물로부터의 반사 신호의 신호 강도와, 상기 반사 신호의 지연 시간만을 상기 기억 수단에 저장하는 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 2에 기재한 펄스 레이더 장치.
(부기 4) 상기 펄스 신호 생성 수단은 3개의 다른 주기 Ta, Tb 및 Tc의 펄스 신호를 생성하고, 이 3개의 펄스 신호의 주파수 fa, fb 및 fc은 주파수 fa로 검출 가능한 한계 거리의 배수 m을 이용하여,
fb = fa*(m+N1)/m,
fc = fa*m/(m+N2),
N1 < m,
N2 < m,
의 관계식으로 산출되는 주파수 또는 산출된 주파수에 가까운 값의 조합인 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재한 펄스 레이더 장치.
(부기 5) 상기 반사 신호 특정 수단은 상기 수신 강도의 최소치가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 4 중 어느 하나에 기재한 펄스 레이더 장치.
(부기 6) 적어도 2 이상의 다른 주기의 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 생성 처리와,
상기 펄스 신호 생성 처리에 의해서 생성한 펄스 신호를 소정의 간격으로 전환하여 출력하는 펄스 신호 전환 처리와,
상기 펄스 신호 전환 처리에서부터의 펄스 신호를 목표물에 대하여 송신하는 펄스 신호 송신 처리와,
상기 목표물로부터의 반사 신호를 수신하여, 그 반사 신호의 수신 강도와 그 반사 신호의 수신 시간 정보를 적어도 포함하는 수신 데이터를 기억 수단에 저장하는 반사 신호 수신 처리와,
상기 반사 신호 수신 처리에 의해서 기억된 수신 데이터로부터, 상기 다른 주기의 펄스 신호에 대한 반사 신호마다 반사 신호 데이터를 취득하는 반사 신호 데이터 취득 처리와,
상기 반사 신호 데이터 취득 처리에 의해서 취득한 각각의 반사 신호 데이터에 대해서, 기준이 되는 펄스 신호의 송신시 이후 소정의 기간 동안 동일 지연 시간의 반사 신호의 수신 강도를 비교하여, 그 수신 강도 전부가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하는 반사 신호 특정 처리를 구비하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더에 의한 거리 검출 방법.
(부기 7) 상기 반사 신호 수신 처리는 원하는 시간에서만 상기 목표물로부터의 반사 신호를 수신하여, 그 원하는 시간에서의 반사 신호의 수신 강도를 적어도 포함하는 수신 데이터를 기억 수단에 저장하고,
상기 반사 신호 특정 처리는 상기 반사 신호 데이터 취득 처리에 의해서 취득한 각각의 반사 신호 데이터에 대해서, 상기 원하는 시간에서의 반사 신호의 수신 강도를 비교하여, 그 수신 강도 전부가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반 사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하는 것을 특징으로 하는 부기 6에 기재한 펄스 레이더에 의한 거리 검출 방법.
(부기 8) 상기 반사 신호 수신 처리는 상기 목표물로부터의 반사 신호의 신호 강도와, 상기 반사 신호의 지연 시간만을 상기 기억 수단에 저장하는 것을 특징으로 하는 부기 6 또는 7에 기재한 펄스 레이더에 의한 거리 검출 방법.
(부기 9) 상기 펄스 신호 생성 처리는 3개의 다른 주기 Ta, Tb 및 Tc의 펄스 신호를 생성하고, 이 3개의 펄스 신호의 주파수 fa, fb 및 fc은 주파수 fa로 검출 가능한 한계 거리의 배수 m을 이용하여,
fb = fa*(m+N1)/m,
fc = fa*m/(m+N2),
N1 < m,
N2 < m,
의 관계식으로 산출되는 주파수 또는 산출된 주파수에 가까운 값의 조합인 것을 특징으로 하는 부기 6 내지 8 중 어느 하나에 기재한 펄스 레이더에 의한 거리 검출 방법.
(부기 10) 상기 반사 신호 특정 처리는 상기 수신 강도의 최소치가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하는 것을 특징으로 하는 부기 6 내지 9 중 어느 하나에 기재한 펄스 레이더에 의한 거리 검출 방법.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 펄스 주기에 의해서 결정되는 계측 한계 거리 이상의 거리로부터의 허상 에코(고스트 신호)를 확실하게 제거하는 펄스 레이더 장치를 제공하는 것이 가능하다. 또한 펄스 반복 주기를 넘은 검출을 가능하게 하는 펄스 레이더 장치를 제공하는 것도 가능하다.

Claims (5)

  1. 적어도 2 이상의 다른 주기의 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 생성 수단과,
    상기 펄스 신호 생성 수단에 의해 생성된 펄스 신호를 소정의 간격으로 전환하여 출력하는 펄스 신호 전환 수단과,
    상기 펄스 신호 전환 수단으로부터의 펄스 신호를 목표물에 대하여 송신하는 펄스 신호 송신 수단과,
    상기 목표물로부터의 반사 신호를 수신하여, 그 반사 신호의 수신 강도와 그 반사 신호의 수신 시간 정보를 적어도 포함하는 수신 데이터를 기억 수단에 저장하는 반사 신호 수신 수단과,
    상기 반사 신호 수신 수단에 의해 기억된 수신 데이터로부터, 상기 다른 주기의 펄스 신호에 대한 반사 신호마다 반사 신호 데이터를 취득하는 반사 신호 데이터 취득 수단과,
    상기 반사 신호 데이터 취득 수단에 의해 취득된 각각의 반사 신호 데이터에 대해서, 기준이 되는 펄스 신호의 송신시 이후 소정의 기간 동안 동일 지연 시간의 반사 신호의 수신 강도를 비교하여, 그 수신 강도 전부가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하는 반사 신호 특정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사 신호 수신 수단은 원하는 시간에서만 상기 목표 물로부터의 반사 신호를 수신하여, 그 원하는 시간에서의 반사 신호의 수신 강도를 적어도 포함하는 수신 데이터를 기억 수단에 저장하고,
    상기 반사 신호 특정 수단은 상기 반사 신호 데이터 취득 수단에 의해서 취득된 각각의 반사 신호 데이터에 대해서, 상기 원하는 시간에서의 반사 신호의 수신 강도를 비교하여, 그 수신 강도의 전부가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사 신호 수신 수단은 상기 목표물로부터의 반사 신호의 신호 강도와, 그 반사 신호의 지연 시간만을 상기 기억 수단에 저장하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스 신호 생성 수단은 3개의 다른 주기 Ta, Tb 및 Tc의 펄스 신호를 생성하고, 이 3개의 펄스 신호의 주파수 fa, fb 및 fc는 주파수 fa로 검출 가능한 한계 거리의 배수 m을 이용하여,
    fb = fa*(m+N1)/m,
    fc = fa*m/(m+N2),
    N1 < m,
    N2 < m,
    의 관계식으로 산출되는 주파수 또는 산출된 주파수에 가까운 값의 조합인 것을 특 징으로 하는 펄스 레이더 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 신호 특정 수단은 상기 수신 강도의 최소치가 실질적으로 0이 아닌 경우에만 상기 반사 신호를 상기 기준이 되는 펄스 신호에 대한 반사 신호로 특정하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치.
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