JP2010203789A - 距離測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ターゲット200で反射された反射波が受信されると、振幅・位相検出部23で反射波を信号処理し、振幅情報Ampと位相情報θとを距離測定演算部24に出力する。距離測定演算部24は、反射波の振幅信号のピーク位置から時間情報及び位相情報を求め、基準情報として保持されている送信波の時間情報との時間差を求める。更に、この時間差を位相情報で補正し、補正した時間差からターゲット200までの距離Rを算出する。
【選択図】図1
Description
R=c・ΔT/2 …(1)
但し、c:光速度
先ず、図1〜図15に示す本発明の実施の第1形態について説明する。図1において、符号1は距離測定装置であり、比較的近距離に存在する物体との距離を測定する至近距離レーダとして用いられる。この距離測定装置1は、例えば、非接触型スイッチ、セキュリティセンサ、障害物感知センサ等として適用される。図2は、自動車100等の移動体にバックソナーとして搭載される例を示し、比較的近距離に存在する物体(ターゲット)200との距離Rを測定する。
X(t)・sin(2πft+θ) …(2)
Xb(t)・sin(2πft+θb) …(3)
Xp(t)・sin(2πft+θp) …(4)
但し、Xb(t):送信波のエンベロープ
Xp(t):反射波のエンベロープ
θb:送信波の搬送波からの位相シフト
θp:反射波の搬送波からの位相シフト
R=c・ΔT/2 …(1)
但し、c:光速度
θp=2π・L/λ+θb+π (5)
θp=2π・2・R/λ+θb+π …(6)
R=(λ/2)・(θp−θb−π)/2π (7)
θp’=2π・{c・ΔT/λ}+θb+π …(8)
aT=Δθ・λ/(2π・c) …(9)
ΔT’=ΔT+aT=ΔT+λ・Δθ/(2π・c) …(10)
L=2・(R2+0.5・A2)0.5 …(11)
L=c・ΔT …(12)
R=0.5・(L2−A2)0.5
=0.5・{(c・ΔT)2−A2}0.5 …(13)
θr=2π・L/λ+θb+π
=2π・c・ΔT/λ+θb+π
=2π・{2・(R2+0.5・A2)0.5}/λ+θb+π …(14)
(1)反射波の振幅信号のピーク位置から時間Tp及び位相θpを求める。
(2)反射波の時間Tpと基準情報として保持されている送信波の時間Tbとから時間差ΔTを求める。
(3)時間差ΔTを用いて、(8)式より位相θp’を求める。
(4)位相θp,θrから位相差Δθを求める。
(5)位相差Δθから(9)式により時間補正値aTを算出する。そして、この時間補正値aTを用いて(10)式により時間差ΔTを補正し、位相差Δθを反映した時間差ΔT’を求める。
(6)補正した時間差ΔT’を(13)式に適用して距離Rを算出する。
次に、本発明の実施の第2形態について説明する。第2形態は、第1形態に対して、送信アンテナと受信アンテナとを一体とする例である。
次に、本発明の実施の第3形態について説明する。第3形態は、第1形態に対して、計測の基準となる基準波を、送信波に準ずるものとする例である。具体的には、図1に示す距離測定装置1の振幅・位相検出部23及び距離測定演算部24における処理を若干変更し、送信波を基準波とする代わりに、図20に示すように、ターゲット距離0の反射波を基準波とする。
L=c・ΔT+A …(15)
R=0.5・(L2−A2)0.5
=0.5・{(c・ΔT+A)2−A2}0.5 …(16)
θp’=2π・(c・ΔT)/λ+θb
=2π・(L−A)/λ+θb …(17)
(1)ターゲットなしの受信信号を基準波として記録保持する。
(2)基準波を処理して振幅・位相情報を取り出す。
(3)送信信号のピークになる時間Tb及び位相θbを算出し、以後の計測の基準情報として保持する。このときの位相基準は、基本周波数fの正弦波である(距離測定処理も同様)。基準情報の取得は、受信した基準波を信号処理してピーク時の位相情報を算出・保持する。或いは、測定結果や理論値から時間Tb及び位相θbを予め求めておき、これらを基準情報として保持しておくようにしても良い。
(4)反射波を振幅・位相検出部23にて信号処理し、振幅情報Ampと位相情報θを出力する。
(5)距離測定演算部24で反射波の振幅信号のピーク値からピーク位置時間Tp及び位相θpを求める。
(5)反射波のピーク位置時間Tpと基準波のピーク位置時間Tbとの差から時間差ΔTを求める。
(6)時間差ΔTを用いて(17)式から位相θp’を求める。
(7)位相θp,θp’から位相差Δθを求める。
(8)位相差Δθから(9)式により時間補正値aTを算出し、この時間補正値aTを用いて(10)式により時間差ΔTを補正する。
(9)補正した時間差ΔT’を用いて、(16)式により距離Rを算出する。
次に、本発明の実施の第4形態について説明する。第4形態は、距離測定処理の際に位相による補正に制限を加える例である。
2 送信アンテナ
3 受信アンテナ
10 送信部
20 受信部
23 振幅・位相検出部
24 距離測定演算部
Claims (6)
- 所定の基本周波数の搬送波を振幅変調した送信波を送信する送信部と、
上記送信波がターゲットに当たって反射された反射波を受信して信号処理し、エンベロープの振幅情報と位相情報とを検出する振幅・位相検出部と、
上記振幅情報から算出される上記送信波及び上記反射波の時間情報を上記位相情報に基づいて補正し、補正した時間情報から上記ターゲットまでの距離を演算する距離測定演算部と
とを備えることを特徴とする距離測定装置。 - 上記距離測定演算部は、上記反射波の振幅情報からエンベロープのピーク位置の時間情報と位相情報とを抽出することを特徴とする請求項1記載の距離測定装置。
- 上記時間情報に基づく距離演算に、送信アンテナと受信アンテナとの間の距離をパラメータとして導入することを特徴とする請求項1記載の距離測定装置。
- 上記振幅情報及び上記位相情報を、上記送信波又は上記送信波に準じる受信波を基準として検出することを特徴とする請求項1記載の距離演算装置。
- 上記時間情報の補正を、上記位相情報が設定値以上のときには実施しないことを特徴とする請求項1記載の距離測定装置。
- 上記時間情報の補正を、設定距離レンジ外では実施しないことを特徴とする請求項1記載の距離測定装置。
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