JP2003202372A - 距離測定装置及び距離測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で測定精度のよい距離測定装置及
び距離測定方法を提供する。 【解決手段】 送信アンテナ２０から直接伝わる直接波
２４及び電波２２が物標１０で反射した反射波２３を受
信アンテナ２１から得るようにし、直接波２４と反射波
２３の検波信号Ｇ５のレベルをＧ７とＧ８の信号で調整
することで、信号強度差が大きい直接波２４と反射波２
３の検波信号Ｇ５を１経路のみで精度よく検出し、物標
１０までの距離を算出するので、部品点数を削減するこ
とができ、簡単な構成となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近距離レーダによ
り高精度距離測定を行う距離測定装置及び距離測定方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このようなレーダによる距離測定
装置としては、特開２０００−５５７１５に示すホーン
アンテナを用いた技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この特開２０００−５
５７１５の技術では、２系統の水晶発信器のビートを利
用したサンプリングパルス生成方法が記載されている
が、基準信号と測定対象電波をそれぞれ別の経路で求め
ており、各経路毎の回路等の部品が必要となり部品点数
が多いという問題がある。

【０００４】また、ホーンアンテナは、指向性が強く、
取り付けの傾き具合に敏感で感度が変わってしまう問題
がある。そして、指向性が強いために、液面計に応用し
た場合、液面が波立つと誤差が大きくなったり、計測不
能となったりする。また、高粘度の液体や、ペレット貯
蔵タンクでは、被計測面が傾くので、計測不能となる問
題点がある。

【０００５】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、簡単
な構成で測定精度のよい距離測定装置及び距離測定方法
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の距離測定装置にあっては、レーダを用いた
距離測定装置であって、第１周波数から送信パルスを発
生させ、第２周波数からサンプリングパルスを発生さ
せ、第１周波数と第２周波数の差分周波数からビート信
号を発生させるタイミング発生回路と、前記送信パルス
によるパルス状の電波を生成するパルス送信器と、前記
パルス送信器で生成した電波を放射する送信アンテナ
と、前記電波が前記送信アンテナから直接伝わる直接波
と、前記電波が物標で反射した反射波と、を受信する受
信アンテナと、前記直接波及び前記反射波について前記
サンプリングパルスによる時間拡大を行って検波信号を
出力するパルス受信器と、前記直接波又は前記反射波の
検波信号を所定のレベルに調整するレベル制御手段と、
前記検波信号に含まれる、前記直接波を検波した第１検
波信号と、前記反射波を検波した第２検波信号と、前記
ビート信号と、を用いて、物標までの距離を算出する測
定距離算出手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００７】前記レベル制御手段は、前記パルス受信器
にて前記直接波及び前記反射波の受信利得を制御するこ
とが好適である。

【０００８】前記レベル制御手段は、前記パルス送信器
にて前記電波の送信出力を制御することが好適である。

【０００９】前記測定距離算出手段は、前記ビート信号
から得られる等価時間Ｔｅと、前記ビート信号から得ら
れる基準時刻ｔ０と、ｔ０から前記第１検波信号までの
直接波時間Ｔｘと、ｔ０から前記第２検波信号までの反
射波時間Ｔｒと、を導出し、第２周波数をｆｓ、電波伝
播速度をＶｃとし、物標までの距離Ｒを、Ｒ＝（Ｖｃ・
（Ｔｒ−Ｔｘ））／（２・ｆｓ・Ｔｅ）の式により算出
することが好適である。

【００１０】本発明の距離測定方法にあっては、レーダ
を用いた距離測定方法であって、第１周波数から送信パ
ルスを発生させ、第２周波数からサンプリングパルスを
発生させ、第１周波数と第２周波数の差分周波数からビ
ート信号を発生させる工程と、前記送信パルスによるパ
ルス状の電波を生成する工程と、送信アンテナで、生成
した電波を放射する工程と、受信アンテナで、前記電波
が前記送信アンテナから直接伝わる直接波と、前記電波
が物標で反射した反射波と、を受信する工程と、前記直
接波及び前記反射波について前記サンプリングパルスに
よる時間拡大を行って検波信号を出力する工程と、前記
直接波又は前記反射波の検波信号を所定のレベルに調整
する工程と、前記検波信号に含まれる、前記直接波を検
波した第１検波信号と、前記反射波を検波した第２検波
信号と、前記ビート信号と、を用いて、物標までの距離
を算出する工程と、を備えたことを特徴とする。

【００１１】前記検波信号のレベルを調整する工程は、
前記直接波及び前記反射波の受信利得を制御することが
好適である。

【００１２】前記検波信号のレベルを調整する工程は、
前記電波の送信出力を制御することが好適である。

【００１３】前記物標までの距離を算出する工程は、前
記ビート信号から得られる等価時間Ｔｅと、前記ビート
信号から得られる基準時刻ｔ０と、ｔ０から前記第１検
波信号までの直接波時間Ｔｘと、ｔ０から前記第２検波
信号までの反射波時間Ｔｒと、を導出し、第２周波数を
ｆｓ、電波伝播速度をＶｃとし、物標までの距離Ｒを、
Ｒ＝（Ｖｃ・（Ｔｒ−Ｔｘ））／（２・ｆｓ・Ｔｅ）の
式により算出することが好適である。

【００１４】本発明では、電波が送信アンテナから直接
伝わる直接波と、電波が物標で反射した反射波と、を受
信アンテナから得るようにし、直接波と反射波の検波信
号のレベルを調整することで、信号強度差が大きい直接
波と反射波の検波信号を１経路のみで精度よく検出し、
物標までの距離を算出するので、他の経路を有すること
により必要となる回路等の部品点数を削減することがで
き、簡単な構成となり、例えば小型化やコストダウン等
が可能となる。

【００１５】また、送信アンテナと受信アンテナとを別
体とし、指向性の広い送信アンテナを用いることで、広
い範囲に電波を照射して被計測面を捉えるようにしてい
る。このように、電波を広く照射して電界強度を下げる
方が日本の電波法による微弱無線を使う場合には有利と
なる。

【００１６】パルス受信器にて直接波及び反射波の受信
利得を制御すると、直接波と反射波を受信した際の検波
信号の受信レベルを調整して、信号強度差が大きい直接
波と反射波の検波信号を１経路のみで精度よく検出する
ことができる。

【００１７】パルス送信器にて電波の送信出力を制御す
ると、電波を生成した際の送信レベルを調整して、信号
強度差が大きい直接波と反射波の検波信号を１経路のみ
で精度よく検出することができる。

【００１８】物標までの距離Ｒを、Ｒ＝（Ｖｃ・（Ｔｒ
−Ｔｘ））／（２・ｆｓ・Ｔｅ）の式により算出する
と、回路素子遅延時間の変化による誤差要因は（Ｔｒ−
Ｔｘ）で相殺され、かつ時間拡大率の精度誤差は（Ｔｒ
−Ｔｘ）／Ｔｅによる比例演算で消去されるので、測定
距離算出の精度が第２周波数ｆｓで唯一定まり、精度の
よい測定距離の算出ができる。例えば、第２周波数ｆｓ
の発振器として、水晶振動器等の高精度な発振器を用い
ることで、測定距離算出の精度が飛躍的に向上できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００２０】図１は実施形態に係る距離測定装置の構成
を示す図である。

【００２１】距離測定装置１は、主として、アンテナ部
２と、タイミング発生回路３と、マイクロ波帯パルス送
信器４と、マイクロ波帯パルス受信器５と、パルス検知
回路６と、マイクロプロセッサ７と、を備える。

【００２２】アンテナ部２は、電波（マイクロ波インパ
ルス）を放射する送信アンテナ２０と、電波を受信する
受信アンテナ２１と、を有する。

【００２３】送信アンテナ２０からは、物標１０に向け
て電波が放射される。受信アンテナ２１では、電波２２
が物標１０で反射した反射波２３と、送信アンテナ２０
から直接到達する直接波２４と、を受信する。

【００２４】タイミング発生回路３は、異なるクロック
を生成する第１水晶発振器３０と第２水晶発振器３１と
を有する。第１水晶発振器３０は、発振周波数ｆｔであ
り、送信パルスＧ２を発生させる。また、第２水晶発振
器３１は、発振周波数ｆｓであり、サンプリングパルス
Ｇ３を発生させる。

【００２５】さらに、タイミング発生回路３は、発振周
波数ｆｔと発振周波数ｆｓの差分周波数Δｆ＝ｆｔ−ｆ
ｓ＝１００Ｈｚ程度のビート信号を生成し、さらに不図
示のパルス検知回路によりビート信号の所定の変化点に
同期した割込み信号Ｇ４を発生させる。

【００２６】割込み信号Ｇ４は、マイクロプロセッサ７
の割込みポートに入力される。マイクロプロセッサ７
は、割込み信号Ｇ４の周期を計測することで、ビート信
号の現在の周期である等価時間Ｔｅを導出することがで
きる。

【００２７】マイクロ波帯パルス送信器４は、タイミン
グ発生回路３からの送信パルスＧ２に基づいて３ｎｓ程
度の電波（マイクロ波インパルス）を生成する。この生
成された電波は、送信アンテナ２０から空中に放射され
る。

【００２８】マイクロ波帯パルス受信器５は、タイミン
グ発生回路３からのサンプリングパルスＧ３によって、
受信アンテナ２１が受信した反射波２３及び直接波２４
について高利得のサンプリング増幅を行い、検波信号Ｇ
５を出力する。

【００２９】この検波信号Ｇ５は、送信パルスＧ２の位
相に対してサンプリングパルスＧ３の位相が１／Δｆの
周期で直線的な位相のずれを生じるため、１／ｆｓの事
象が等価的にｆｓ／Δｆ倍に拡大された信号となってい
る。

【００３０】パルス検知回路６は、検波信号Ｇ５と所定
の閾値からパルス検知信号Ｇ６を発生させる。

【００３１】パルス検知信号Ｇ６は、マイクロプロセッ
サ７の割込みポートに入力される。マイクロプロセッサ
７は、パルス検知信号Ｇ６をきっかけとして所定のスレ
ッショルド以上の検波信号Ｇ５を取り込み、反射波２３
や直接波２４のピークレベルを検知することができる。

【００３２】なお、ここでは、マイクロプロセッサ７
は、反射波２３や直接波２４のピークレベルを検知する
こととしているが、ピークではなく、所定のしきい値と
交差した点を検知するものでもよい。

【００３３】マイクロプロセッサ７は、Ａ／Ｄ変換器７
０と発振周波数ｆｃの第３水晶発振器７１を有する。Ａ
／Ｄ変換器７０は、入力される検波信号Ｇ５をＡ／Ｄ変
換する。第３水晶発振器７１は、発振周波数ｆｃを基準
とした精度でタイミング発生回路３の割込み信号Ｇ４の
周期を測定するために用いる。また、マイクロプロセッ
サ７は、出力信号Ｇ１をタイミング発生回路３へ出力す
る。

【００３４】ここで、本発明の特徴として、マイクロプ
ロセッサ７からマイクロ波帯パルス受信器５へ受信利得
制御信号Ｇ７を出力する。また、マイクロプロセッサ７
からマイクロ波帯パルス送信器４へ送信出力制御信号Ｇ
８を出力する。

【００３５】これらの受信利得制御信号Ｇ７及び送信出
力制御信号Ｇ８は、直接波２４が反射波２３に比べて信
号強度が強く、これらを同時に測定することができない
ことを解消するため、反射波２３及び直接波２４に基づ
く検波信号Ｇ５のレベルを調整するために用いられる。

【００３６】なお、本実施形態では、受信利得制御信号
Ｇ７及び送信出力制御信号Ｇ８の両方を用いる構成とし
たが、それ以外にも、受信利得制御信号Ｇ７又は送信出
力制御信号Ｇ８のいずれか一方のみを用いる構成として
もよい。

【００３７】以下、図２〜図４のフローチャート及び図
５の信号波形図に従って実施形態の距離測定装置１の距
離測定の処理を説明する。図２は実施形態に係る距離測
定の処理を示すフローチャートである。図３は実施形態
に係る直接波時間の測定処理を示すフローチャートであ
る。図４は実施形態に係る反射波時間の測定処理を示す
フローチャートである。図５は直接波と反射波とが受信
利得制御信号Ｇ７や送信出力制御信号Ｇ８によって異な
った波形となった各信号を示す信号波形図である。

【００３８】図２において、距離の測定を開始すると、
まず、マイクロプロセッサ７が、等価時間Ｔｅの測定を
行う（Ｓ１）。等価時間Ｔｅは、マイクロプロセッサ７
がタイミング発生回路３で生成したビート信号の所定の
変化点に同期した割込み信号Ｇ４（図５の（ｂ）の割込
み信号Ｇ４）を得て、割込み信号Ｇ４のピークＰ１の周
期を、第３水晶発振器７１の発振周波数ｆｃを基準とし
た精度で測定することで、ビート信号の現在の周期であ
る等価時間Ｔｅを導出し、記憶する。これによって、図
５の（ａ）のビート信号の等価時間Ｔｅが求まる。

【００３９】次に、マイクロプロセッサ７は、直接波２
４を測定可能とするレベルに制御するため、受信利得制
御信号Ｇ７及び送信出力制御信号Ｇ８を出力し、検波信
号Ｇ５のレベル制御を行う（Ｓ２）。これらの制御信号
によって、マイクロ波帯パルス受信器５からマイクロプ
ロセッサ７が得る検波信号Ｇ５が図５の（ｃ）の検波信
号Ｇ５のレベルに調整される。

【００４０】基準となる基準時刻ｔ０を設定する（Ｓ
３）。基準時刻ｔ０は、図５に示すように割込み信号Ｇ
４のピークＰ１の時刻を基準とし、記憶する。

【００４１】そして、直接波２４の直接波時間Ｔｘを測
定する（Ｓ４）。直接波時間Ｔｘの測定は、図３のフロ
ーチャートを用いて詳しく説明する。

【００４２】図３において、まず、測定がスタートする
と、図５の（ｃ）の検波信号Ｇ５の直接波２４のピーク
Ｐ２が所定の閾値を越えることで発生させた図５の
（ｄ）のパルス検知信号Ｇ６のピークＰ４をマイクロプ
ロセッサ７が検知する（Ｓ４０）。ここで、図５の
（ｃ）の検波信号Ｇ５の反射波２３のピークＰ３は、先
の検波信号Ｇ５のレベル制御（Ｓ２）によって、反射波
２３のピークＰ３がほとんど現れず所定の閾値を超えな
いので、パルス検知回路６から出力されたパルス検知信
号Ｇ６（図５の（ｄ））には反射波２３のピークについ
ては何もピークとして現れない。

【００４３】パルス検知信号Ｇ６のピークＰ４を検知す
ると、検波信号Ｇ５の取り込み処理をはじめて、図５の
（ｃ）の検波信号Ｇ５が所定のスレッショルド以上であ
れば順次検波信号Ｇ５を取り込む（Ｓ４１）。

【００４４】取り込んだ検波信号Ｇ５から直接波２４の
ピークＰ２を検知する（Ｓ４２）。

【００４５】そして、検知した直接波２４のピークＰ２
のピーク時刻と記憶している基準時刻ｔ０から直接波時
間Ｔｘを算出する（Ｓ４３）。直接波時間Ｔｘは、基準
時刻ｔ０からピークＰ２のピーク時刻までの時間であ
る。

【００４６】これにより、直接波時間Ｔｘの測定（Ｓ
４）が終了する。なお、この直接波時間Ｔｘの測定は、
反射波２３と同等回数、毎回行う必要が無く、本実施形
態では、反射波２３の測定２５５回につき直接波２４を
１回測定している。この他にも、例えば電源立ち上げ時
と所定間隔で行うことで測定周期を短縮することができ
る。

【００４７】本実施形態のフローチャートでは、直接波
２４の測定を行う場合のフローチャートを説明している
が、直接波２４の測定を行わない場合には、例えばＳ２
〜Ｓ４のステップなどを省略して測定が行われるもので
ある。

【００４８】次に、マイクロプロセッサ７は、反射波２
３を測定可能とするレベルに制御するため、受信利得制
御信号Ｇ７及び送信出力制御信号Ｇ８を出力し、検波信
号Ｇ５のレベル制御を行う（Ｓ５）。これらの制御信号
によって、検波信号Ｇ５が図５の（ｅ）の検波信号Ｇ５
のレベルに調整される。この図５の（ｅ）の検波信号Ｇ
５には、直接波２４のピークＰ２’及び反射波２３のピ
ークＰ３’の両方が所定のスレッショルド以上のピーク
となった波形である。

【００４９】なお、Ｓ５のレベル制御は、反射波２３の
測定が常に行われることを考慮して、例えば電源立ち上
げ時等の初期設定をこのレベルに設定しておくものでも
よい。そして、直接波２４の測定を行う場合にだけ、Ｓ
２のレベル制御を行うようにして測定周期を短縮しても
よい。

【００５０】そして、反射波２３の反射波時間Ｔｒを測
定する（Ｓ６）。反射波時間Ｔｒの測定は、図４のフロ
ーチャートを用いて詳しく説明する。

【００５１】図４において、まず、測定がスタートする
と、図５の（ｅ）の検波信号Ｇ５の直接波２４のピーク
Ｐ２’及び反射波２３のピークＰ３’が所定の閾値を越
えることで発生させた図５の（ｆ）のパルス検知信号Ｇ
６のピークＰ４’及びピークＰ５’をマイクロプロセッ
サ７が検知する（Ｓ６０）。

【００５２】図５の（ｅ）の検波信号Ｇ５には直接波２
４のピークＰ２’及び反射波２３のピークＰ３’の両方
が所定の閾値を越えて現れているため、パルス検知回路
６から出力されたパルス検知信号Ｇ６には直接波２４に
対応するピークＰ４’及び反射波２３に対応するピーク
Ｐ５’の両方が現れる。

【００５３】パルス検知信号Ｇ６を検知すると、基準時
刻ｔ０からのピークのカウントが２回目であるかを判断
する（Ｓ６１）。ピークのカウントが２回目でない場合
（Ｎ）、Ｓ６０へ戻る。

【００５４】Ｓ６１の判断でピークのカウントが２回目
である場合（Ｙ）、その２回目のピークが基準時刻ｔ０
から直接波時間Ｔｘ以上経過しているか判断する（Ｓ６
２）。直接波時間Ｔｘ以上経過していない場合（Ｎ）、
Ｓ６０へ戻る。

【００５５】Ｓ６２の判断で直接波時間Ｔｘ以上経過し
ている場合（Ｙ）、パルス検知信号Ｇ６のピークが反射
波２３のピークＰ５’であるとして検知をする。

【００５６】Ｓ６１とＳ６２を経て、パルス検知信号Ｇ
６の反射波２３のピークＰ５’を検知すると、検波信号
Ｇ５の取り込み処理をはじめて、図５の（ｅ）の検波信
号Ｇ５が所定のスレッショルド以上であれば順次検波信
号Ｇ５を取り込む（Ｓ６３）。

【００５７】この際、例えば信号強度に応じた受信利得
制御信号Ｇ７や送信出力制御信号Ｇ８を設定した後等
に、取り込んだ検波信号Ｇ５から反射波２３のピークＰ
３’を検知する（Ｓ６４）。

【００５８】そして、検知した反射波２３のピークＰ
３’のピーク時刻と記憶している基準時刻ｔ０から反射
波時間Ｔｒを算出する（Ｓ６５）。反射波時間Ｔｒは、
基準時刻ｔ０からピークＰ３’のピーク時刻までの時間
である。

【００５９】これにより、反射波時間Ｔｒの測定（Ｓ
６）が終了する。

【００６０】次に、マイクロプロセッサ７は、上記処理
で得られた、等価時間Ｔｅ、直接波時間Ｔｘ、反射波時
間Ｔｒに加え、発振周波数ｆｓ及び電波伝播速度Ｖｃを
基に、物標距離Ｒを算出する（Ｓ７）。

【００６１】物標までの物標距離Ｒは、Ｒ＝（Ｖｃ・
（Ｔｒ−Ｔｘ））／（２・ｆｓ・Ｔｅ）の式により算出
する。

【００６２】この物標距離Ｒは、定数（Ｖｃ／２・ｆ
ｓ）と、各測定値の等価時間Ｔｅ、直接波時間Ｔｘ、反
射波時間Ｔｒと、から計算導出される。したがって、回
路内の素子を伝達する際に生じる回路素子遅延時間の変
化による誤差要因は（Ｔｒ−Ｔｘ）で相殺されて誤差要
因とはならない。かつ、時間拡大率の精度誤差は（Ｔｒ
−Ｔｘ）／Ｔｅによる比例演算で消去されて精度誤差は
生じない。そして、測定距離算出の精度が第２水晶振動
器３１の発振周波数ｆｓで唯一定まる。

【００６３】以上の図２〜図４のフローチャートに従っ
て物標距離Ｒを測定した。

【００６４】物標距離の本実施形態の測定結果Ｒ１と、
割込み信号Ｇ４から反射波のピークまでの距離測定値Ｒ
２と、を図６に比較した。また、図６では、温度変化Ｄ
に示すように−１０℃〜＋５５℃の温度変化をさせてい
る。

【００６５】この図６に示すように、温度変化によって
内部回路素子に生じる信号伝搬時間の変化が直接波時間
Ｔｘに現れる。このため、Ｔｘを含まずそのまま算出さ
れるＲ２では、距離測定値が大きく温度変化で変動す
る。しかし、本実施形態のように各温度におけるＴｘの
変動を計算除去したＲ１では、距離測定値の誤差が１ｃ
ｍ以下の変化にとどまっている。

【００６６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、近距離レーダとして機能する距離測定装置１を簡単
な構成で低コストに構成できる。測定距離の精度は、第
２水晶発振器３１の精度で定まり、従来技術で必要であ
った時間精度に関する調整及び校正が不要となり、大幅
に工程削減が可能となる。

【００６７】マイクロプロセッサ７が、Ｔｘ及びＴｒを
用いて物標距離Ｒを算出することから、回路素子のばら
つきや経時変化及び温度変化に対しても安定である。ま
た、送信放射電力を必要最小限に抑え微弱無線規格に適
合する近距離レーダが構成できる。

【００６８】以上のような効果は、従来の電波距離セン
サの欠点を無くし、電波距離センサの普及に貢献する。

【００６９】

【発明の効果】このように本発明によれば、少ない部品
点数で高精度の距離測定を行う距離測定装置及び距離測
定方法を提供することができる。

【００７０】また、本発明によれば、従来必要であった
時間精度に関する調整及び校正が不要になり、大幅に工
程削減が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施形態に係る距離測定装置の構成を示
す図である。

【図２】図２は実施形態に係る距離測定の処理を示すフ
ローチャートである。

【図３】図３は実施形態に係る距離測定の処理を示すフ
ローチャートである。

【図４】図４は実施形態に係る距離測定の処理を示すフ
ローチャートである。

【図５】図５は実施形態に係る各信号を示す信号波形図
である。

【図６】図６は実施形態に係る測定結果を温度変化によ
り比較したグラフである。

【符号の説明】

１ 距離測定装置 ２ アンテナ部 ３ タイミング発生回路 ４ マイクロ波帯パルス送信器 ５ マイクロ波帯パルス受信器 ６ パルス検知回路 ７ マイクロプロセッサ １０ 物標 ２０ 送信アンテナ ２１ 受信アンテナ ２２ 電波 ２３ 反射波 ２４ 直接波 ３０ 第１水晶発振器 ３１ 第２水晶発振器 ７０ Ａ／Ｄ変換器 ７１ 第３水晶発振器 ｆｓ 発振周波数 ｆｔ 発振周波数 Ｇ１ 出力信号 Ｇ２ 送信パルス Ｇ３ サンプリングパルス Ｇ４ 割込み信号 Ｇ５ 検波信号 Ｇ６ パルス検知信号 Ｇ７ 受信利得制御信号 Ｇ８ 送信出力制御信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 稔 京都府乙訓郡大山崎町円明寺脇山１番地の 312 有限会社マイクロウェーブラボ 内 (72)発明者 西台 哲夫 京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不 動堂町801番地 オムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 5J070 AB01 AC02 AD02 AH14 AH26 AK22

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーダを用いた距離測定装置であって、 第１周波数から送信パルスを発生させ、第２周波数から
   サンプリングパルスを発生させ、第１周波数と第２周波
   数の差分周波数からビート信号を発生させるタイミング
   発生回路と、 前記送信パルスによるパルス状の電波を生成するパルス
   送信器と、 前記パルス送信器で生成した電波を放射する送信アンテ
   ナと、 前記電波が前記送信アンテナから直接伝わる直接波と、
   前記電波が物標で反射した反射波と、を受信する受信ア
   ンテナと、 前記直接波及び前記反射波について前記サンプリングパ
   ルスによる時間拡大を行って検波信号を出力するパルス
   受信器と、 前記直接波又は前記反射波の検波信号を所定のレベルに
   調整するレベル制御手段と、 前記検波信号に含まれる、前記直接波を検波した第１検
   波信号と、前記反射波を検波した第２検波信号と、前記
   ビート信号と、を用いて、物標までの距離を算出する測
   定距離算出手段と、を備えたことを特徴とする距離測定
   装置。
2. 【請求項２】前記レベル制御手段は、前記パルス受信器
   にて前記直接波及び前記反射波の受信利得を制御するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
3. 【請求項３】前記レベル制御手段は、前記パルス送信器
   にて前記電波の送信出力を制御することを特徴とする請
   求項１又は２に記載の距離測定装置。
4. 【請求項４】前記測定距離算出手段は、前記ビート信号
   から得られる等価時間Ｔｅと、前記ビート信号から得ら
   れる基準時刻ｔ０と、ｔ０から前記第１検波信号までの
   直接波時間Ｔｘと、ｔ０から前記第２検波信号までの反
   射波時間Ｔｒと、を導出し、 第２周波数をｆｓ、電波伝播速度をＶｃとし、 物標までの距離Ｒを、Ｒ＝（Ｖｃ・（Ｔｒ−Ｔｘ））／
   （２・ｆｓ・Ｔｅ）の式により算出することを特徴とす
   る請求項１、２又は３に記載の距離測定装置。
5. 【請求項５】レーダを用いた距離測定方法であって、 第１周波数から送信パルスを発生させ、第２周波数から
   サンプリングパルスを発生させ、第１周波数と第２周波
   数の差分周波数からビート信号を発生させる工程と、 前記送信パルスによるパルス状の電波を生成する工程
   と、 送信アンテナで、生成した電波を放射する工程と、 受信アンテナで、前記電波が前記送信アンテナから直接
   伝わる直接波と、前記電波が物標で反射した反射波と、
   を受信する工程と、 前記直接波及び前記反射波について前記サンプリングパ
   ルスによる時間拡大を行って検波信号を出力する工程
   と、 前記直接波又は前記反射波の検波信号を所定のレベルに
   調整する工程と、 前記検波信号に含まれる、前記直接波を検波した第１検
   波信号と、前記反射波を検波した第２検波信号と、前記
   ビート信号と、を用いて、物標までの距離を算出する工
   程と、を備えたことを特徴とする距離測定方法。
6. 【請求項６】前記検波信号のレベルを調整する工程は、
   前記直接波及び前記反射波の受信利得を制御することを
   特徴とする請求項５に記載の距離測定方法。
7. 【請求項７】前記検波信号のレベルを調整する工程は、
   前記電波の送信出力を制御することを特徴とする請求項
   ５又は６に記載の距離測定方法。
8. 【請求項８】前記物標までの距離を算出する工程は、前
   記ビート信号から得られる等価時間Ｔｅと、前記ビート
   信号から得られる基準時刻ｔ０と、ｔ０から前記第１検
   波信号までの直接波時間Ｔｘと、ｔ０から前記第２検波
   信号までの反射波時間Ｔｒと、を導出し、 第２周波数をｆｓ、電波伝播速度をＶｃとし、 物標までの距離Ｒを、Ｒ＝（Ｖｃ・（Ｔｒ−Ｔｘ））／
   （２・ｆｓ・Ｔｅ）の式により算出することを特徴とす
   る請求項５、６又は７に記載の距離測定方法。