JP2017181269A - センサ補正装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1の実施の形態に係るレーザレーダ装置について説明する。図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係るレーザレーダ装置100は、レーザ信号を出力する、波長が可変な信号発振器10と、信号発振器10のレーザ信号を分岐する方向性結合器12と、方向性結合器12からのレーザ信号が送信波として透過するレンズ14、ターゲットで反射したレーザ信号が受信波として透過するレンズ18と、受信波と方向性結合器12からのレーザ信号を合成するハーフミラー22と、合成された信号の波長差であるビート信号を電気信号に変換するフォトダイオード24と、フォトダイオード24で変換された電気信号をAD変換するAD変換器26と、AD変換された信号を解析し、信号発振器10を制御する制御部28とで構成される。
レーザレーダ装置100はFMCW方式を採用しており、送信するレーザ信号の周波数は図2に示すように、中心周波数をf0、変調帯域をΔFとして、時間T[sec]の間に線形的に周波数が上昇する区画(Up)と周波数が下降する区画(Down)の2種類の送信パターンのどちらか一方、もしくは両方を繰り返す。本実施の形態では、信号発振器10は、Downの送信パターンを時間T[sec]で繰り返し出力することとする。本実施の形態では、信号発振器10は、レーザ発振素子で構成されている。
前方にターゲットが存在する場合、ターゲットによって送信波が反射され、その反射波を受信する。このときにターゲットとレーザレーダ装置100間の距離をRとすると、レーザレーダ装置100が送信したレーザ信号は2R/c[sec]の遅延で受信される。レーザレーダ装置100が送信する送信信号の周波数と受信する受信信号の周波数の差は、
となり、ハーフミラー22及びフォトダイオード24により、これをビート信号として検出する。このビート信号をAD変換器26にてデジタル信号としてサンプリングし、制御部28内に取り込む。
制御部28は、取り組んだビート信号より、送信信号が線形的に変調されているか判別し、送信信号の周波数変調特性が非線形と判別された場合は自動で補正する。図3に示すように、制御部28は、区画周波数解析部40、ずれ判定部44、第1補正部46、第2補正部48、周波数発振制御部50、及び測定部52を備えている。
まず、測定環境について説明する。送信信号の線形性を評価する際は、相対速度0のターゲットが一つの状況である必要がある。ターゲットが複数存在するとターゲットの数に応じてビート信号に含まれる周波数が増えてしまう。また、相対速度が生じると、一つの周期内でビート信号のドップラ周波数成分が変化してしまう。このような状況では、周波数変調特性の線形性評価が難しくなるため、本実施の形態では、相対速度0のターゲットが一つの状況であることを前提する。
本実施の形態での周波数変調特性の線形性評価では、取得したDownの送信パターンに対応するビート信号の時系列を、図4に示すように、あらかじめ決めた区画数に等分割する。ただし、Downの送信パターンの時間をTとする。等分割された両端を除く各区画毎にビート信号の周波数解析を行い、各区画の平均周波数を算出する。両端の区画では周波数が不連続に変化したり、急激に周波数が変化しており、信号発振器10が安定していないことがあるため、両端の区画を解析対象から除外する。なお、以降では、全区画と述べる場合は両端を除いた全区画を表す。
また、補正が必要と判断された場合、次に全区画を前半と後半の2区画にまとめ、2区画それぞれで平均周波数を算出する。2区画それぞれでの平均周波数とビート信号全体の平均周波数との差d23を求める。差d23の絶対値が前半と後半両方であらかじめ決めた閾値r24以下である場合は送信信号の周波数変調特性の線形性はある程度確保されており、微調整のみが必要と判断する。差d23の絶対値が前半及び後半の少なくとも一方であらかじめ決めた閾値r24より大きい場合は送信信号の周波数変調特性の線形性が大きく崩れていると判断する。
ここで、線形性が崩れる原因について説明する。線形性が崩れる最も大きな要因は信号発振器10自身が駆動することによる発熱や周囲温度上昇などが考えられる。さらに、信号発振器10がレーザ発振素子の場合、波長変調は素子内の温度で制御することが多い。波長を長くする場合(周波数を低下させる場合)は流す電流の量で温度を下げ、波長を短くする場合(周波数を上昇させる場合)は温度を上げる。上記図2の周期Tを短くすると、波長を変化させるための温度変動制御が間に合わず、波長が線形的に変化しなかったり、所望の波長変動範囲が得られないことがある。特に、温度上昇と比較して温度低下では素子が冷める時間を要するため、波長を短くするときと長くするときの特性が異なる。
図5(A)のような場合、前半は緩やかに変動する周波数をより早く変動させるために、制御電圧を大きく変化させる(傾き大にする)必要がある。一方、後半はビート周波数が高くなってしまうため、周波数の変動が緩やかになるよう制御電圧を変化させる(傾き小にする)必要がある。制御電圧の始端と終端は、素子の許容範囲や変調させたい帯域により決まっているため、補正された制御電圧特性は図6に示すような弓状の曲線になる。なお、この例では電圧を上げると周波数が下がる素子で説明しているが、異なる特性をもつ素子の場合、弓状の凸の向きが異なる場合がある。さらに、以降の説明で用いる正負の符号が逆になる場合がある。用いる素子の特性に応じて符号を変える必要がある。
上記の第1補正部46では発振素子の特性を考慮した補正により、ある程度線形特性が得られるが、精度の高い線形特性を得るためには微調整が必要である。この微調整を、第2補正部48で行う。
次に、レーザレーダ装置100の動作について説明する。
次に、第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態では、電波レーダ装置に本発明を適用した場合について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
12、212 方向性結合器
14、18 レンズ
22 ハーフミラー
24 フォトダイオード
26 変換器
28 制御部
40 区画周波数解析部
44 ずれ判定部
46 第1補正部
48 第2補正部
50 周波数発振制御部
52 測定部
100 レーザレーダ装置
200 電波レーダ装置
214 送信アンテナ
218 受信アンテナ
222 ミキサ
224 バンドパスフィルタ
Claims (8)
- 物体に向かって放射する周波数変調された送信信号と、前記物体から反射して戻ってきた受信信号とのビート信号を出力するセンサと、
前記ビート信号のうち、一方向に変調されているときに出力された前記ビート信号の時系列を複数区画に分けて、各区画のビート信号に対して周波数解析を行って、各区画のビート信号の周波数を算出する周波数解析部と、
前記周波数解析部で算出した各区画のビート信号の周波数に基づいて、前記区画より粗い区画で、前記送信信号の周波数変調特性が線形特性となるように、前記送信信号の周波数を変調させるための制御電圧特性を補正した後に、各区画で、前記送信信号の周波数変調特性が線形特性となるように、前記制御電圧特性を補正する補正部と、
を含むセンサ補正装置。 - 前記周波数解析部で算出した各区画のビート信号の周波数に基づいて、各区画について、前記区画のビート信号の周波数と全区画のビート信号の周波数の平均値との差を算出し、少なくとも1つの区画において、前記区画の差の絶対値が、予め定められた閾値以上である場合には、補正が必要であると判定し、
補正が必要であると判定された場合、前記複数区画を前半と後半の2区画にまとめ、前記2区画それぞれで、前記区画のビート信号の周波数と全区画のビート信号の周波数の平均値との差を算出し、
前記2区画の少なくのとも一方の区画において、前記区画の差の絶対値が、予め定められた閾値以上であるか否かを判定する判定部を更に含み、
前記補正部は、前記判定部により前記2区画の少なくとも一方の区画において、前記区画の差の絶対値が、前記予め定められた閾値以上であると判定された場合には、前記2区画で、前記送信信号の周波数変調特性が線形特性となるように、前記制御電圧特性を補正し、
前記判定部により前記2区画それぞれにおいて、前記区画の差の絶対値が、前記予め定められた閾値未満であると判定された場合には、各区画で、前記送信信号の周波数変調特性が線形特性となるように、前記制御電圧特性を補正する請求項1記載のセンサ補正装置。 - 前記補正部は、前記2区画で、前記送信信号の周波数変調特性が線形特性となるように、前記制御電圧特性を補正する際、
前記2区画それぞれにおいて、前記区画の差の絶対値が、予め定められた閾値のN倍(Nは整数)であることを算出し、
前記2区画それぞれにおいて、前記N倍に予め定められた電圧を乗じ、
前記2区画それぞれにおいて、前記2区画での差の正負に応じて、前記N倍が乗じられた前記電圧に正負を付加し、
前記2区画それぞれにおいて、前記区画内の特定の時刻に対応する周波数を変調させるための制御電圧値に、前記正負が付加されたN倍が乗じられた前記電圧を加え、
前記2区画それぞれにおいて算出された前記制御電圧値の平均値に、予め定められた係数を乗じて制御電圧特性全体の中央値とし、
予め定められた制御電圧特性の始点と終点、前記2区画それぞれにおいて算出された前記制御電圧値、及び前記算出した中央値を時系列に並べて3次関数近似し、
前記制御電圧特性を、前記近似された3次関数で表される制御電圧特性に補正する請求項2記載のセンサ補正装置。 - 前記補正部は、各区画で、前記送信信号の周波数変調特性が線形特性となるように、前記制御電圧特性を補正する際、
各区画において、前記区画の差の絶対値が、予め定められた閾値のN倍(Nは整数)であることを算出し、
各区画において、前記N倍に予め定められた電圧を乗じ、
各区画において、各区画での差の正負に応じて前記N倍が乗じられた前記電圧に正負を付加し、
各区画において、前記区画内の特定の時刻に対応する周波数を変調させるための制御電圧値に、前記正負が付加された前記N倍が乗じられた前記電圧を加え、
予め定められた制御電圧特性の始点と終点、及び各区画において算出された前記制御電圧値を時系列に並べて点間を結ぶ曲線が滑らかになるよう曲線近似し、
前記曲線近似で得られた各点の制御電圧値を用いて、3次より高次の高次曲線近似し、
前記制御電圧特性を、前記近似された高次関数で表される制御電圧特性に補正する請求項2又は3記載のセンサ補正装置。 - 前記送信信号は、物体に向かって放射されるレーザを周波数変調したものである請求項1〜請求項4の何れか1項記載のセンサ補正装置。
- 前記送信信号は、物体に向かって放射される電波を周波数変調したものである請求項1〜請求項4の何れか1項記載のセンサ補正装置。
- 前記受信信号を、前記送信信号を遅延させたものとする請求項5記載のセンサ補正装置。
- コンピュータを、
物体に向かって放射する周波数変調された送信信号と、前記物体から反射して戻ってきた受信信号とのビート信号を出力するセンサから出力された前記ビート信号のうち、一方向に変調されているときに出力された前記ビート信号の時系列を複数区画に分けて、各区画のビート信号に対して周波数解析を行って、各区画のビート信号の周波数を算出する周波数解析部、及び
前記周波数解析部で算出した各区画のビート信号の周波数に基づいて、前記区画より粗い区画で、前記送信信号の周波数変調特性が線形特性となるように、前記送信信号の周波数を変調させるための制御電圧特性を補正した後に、各区画で、前記送信信号の周波数変調特性が線形特性となるように、前記制御電圧特性を補正する補正部
として機能させるためのプログラム。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020085723A (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 光学的測定装置及び測定方法 |
WO2023026920A1 (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | センシング装置、処理装置、およびデータを処理する方法 |
WO2023176371A1 (ja) * | 2022-03-15 | 2023-09-21 | 株式会社小糸製作所 | 測定装置および測定方法 |
WO2024090071A1 (ja) * | 2022-10-25 | 2024-05-02 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置、光検出装置、および信号処理装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08304532A (ja) * | 1995-05-12 | 1996-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | Fm−cwレーダ |
JPH11271428A (ja) * | 1998-03-23 | 1999-10-08 | Toyota Motor Corp | Fm−cwレーダ装置 |
JP2001174548A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Fujitsu Ltd | Fm−cwレーダの周波数変調特性測定方法及び装置 |
JP2005164287A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | 周波数変調レーダ装置 |
WO2009028010A1 (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Fujitsu Limited | 位相同期発振器及びそれを備えたレーダ装置 |
-
2016
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08304532A (ja) * | 1995-05-12 | 1996-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | Fm−cwレーダ |
JPH11271428A (ja) * | 1998-03-23 | 1999-10-08 | Toyota Motor Corp | Fm−cwレーダ装置 |
JP2001174548A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Fujitsu Ltd | Fm−cwレーダの周波数変調特性測定方法及び装置 |
JP2005164287A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | 周波数変調レーダ装置 |
WO2009028010A1 (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Fujitsu Limited | 位相同期発振器及びそれを備えたレーダ装置 |
US20100213993A1 (en) * | 2007-08-28 | 2010-08-26 | Fujitsu Limited | Phase Locked Oscillator And Radar Unit Having The Same |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020085723A (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 光学的測定装置及び測定方法 |
WO2020110779A1 (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 光学的測定装置及び測定方法 |
JP7169642B2 (ja) | 2018-11-28 | 2022-11-11 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 光学的測定装置及び測定方法 |
WO2023026920A1 (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | センシング装置、処理装置、およびデータを処理する方法 |
WO2023176371A1 (ja) * | 2022-03-15 | 2023-09-21 | 株式会社小糸製作所 | 測定装置および測定方法 |
WO2024090071A1 (ja) * | 2022-10-25 | 2024-05-02 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置、光検出装置、および信号処理装置 |
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