JPH05203732A - 測距装置 - Google Patents
測距装置Info
- Publication number
- JPH05203732A JPH05203732A JP31953391A JP31953391A JPH05203732A JP H05203732 A JPH05203732 A JP H05203732A JP 31953391 A JP31953391 A JP 31953391A JP 31953391 A JP31953391 A JP 31953391A JP H05203732 A JPH05203732 A JP H05203732A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高精度な位相比較器を使用することなく、高精
度な測距を実現する。 【構成】電圧制御発振器１の基準信号と受信器６で受信
された計測信号とを、ローカル発振器９の信号とミキサ
ーで混合することによりビートダウンする。ビートダウ
ン後の基準信号は、遅延線５を通った後、同じくミキサ
ー７でビートダウン後の計測信号とともに位相比較器１
０へ入る。位相比較器１０では両方の信号に比例した電
圧が出力され、その電圧はループアンプ１１で増幅され
た後電圧制御発振器１へ印加される。位相比較器１０へ
入る基準信号と計測信号との位相が等しくなるように電
圧制御発振器１の発振周波数が制御され、被測定物体２
２までの距離は周波数カウンタ１２，１３によって測定
された電圧制御発振器１及びローカル発振器９の発振周
波数より求められる。
度な測距を実現する。 【構成】電圧制御発振器１の基準信号と受信器６で受信
された計測信号とを、ローカル発振器９の信号とミキサ
ーで混合することによりビートダウンする。ビートダウ
ン後の基準信号は、遅延線５を通った後、同じくミキサ
ー７でビートダウン後の計測信号とともに位相比較器１
０へ入る。位相比較器１０では両方の信号に比例した電
圧が出力され、その電圧はループアンプ１１で増幅され
た後電圧制御発振器１へ印加される。位相比較器１０へ
入る基準信号と計測信号との位相が等しくなるように電
圧制御発振器１の発振周波数が制御され、被測定物体２
２までの距離は周波数カウンタ１２，１３によって測定
された電圧制御発振器１及びローカル発振器９の発振周
波数より求められる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被測定物体までの距離を
測定する測距装置に関し、特に一定周波数の変調信号で
搬送波を変調した電磁波（レーダ信号）を被測定物体に
出射して被測定物体で反射されて戻ってくる上記レーダ
信号の反射波を受信しこの反射波の復調信号と上記変調
信号の位相差から被測定物体までの距離を測定する測距
装置に関する。
測定する測距装置に関し、特に一定周波数の変調信号で
搬送波を変調した電磁波（レーダ信号）を被測定物体に
出射して被測定物体で反射されて戻ってくる上記レーダ
信号の反射波を受信しこの反射波の復調信号と上記変調
信号の位相差から被測定物体までの距離を測定する測距
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の測距装置を示すブロック図
である。この従来の測距装置２１は、発振器３１と、送
信器３２と、受信器３３と、位相比較器３４と、ローパ
スフィルタ３５とで構成される。発振器３１は一定周波
数の変調信号１２１を出力し、送信器３２は、発振器３
１からされる変調信号１２１を受け、この変調信号１２
１で変調された送信波（レーダ信号）１３１を被測定物
体２２へ出射する。受信器３３は、レーダ信号１３１が
被測定物体２２で反射して戻ってくる反射波１３２を受
信し、変調信号１２１と同じ周波数の復調信号１２２に
変換して出力する。位相比較器３４は、発振器３１から
出力される変調信号１２１と受信器３３から出力される
復調信号１２２とを受け、変調信号１２１と復調信号１
２２との位相差を検出してこの位相差に比例する電圧信
号１２３を出力する。ローパスフィルタ３５は、位相比
較器３４から出力される電圧信号１２３を整形し、その
電圧信号１２３の電圧値から被測定物体２２までの距離
を求めていた。ここで発振器３１から出力される変調信
号１２１の周波数をｆ，被測定物体までの距離をＲ，電
磁波の速度をＣとすると、変調信号１２１と復調信号１
２２の位相差Δφは、 Δφ＝２π・（２Ｒ／Ｃ）／（１／ｆ）＝４π・（ｆ／Ｃ）・Ｒ の関係式で与えられる。上式で明らかなように位相差Δ
φが距離Ｒに比例するため、位相比較回路３４から出力
される電圧信号１２３が距離Ｒに比例することになる。
である。この従来の測距装置２１は、発振器３１と、送
信器３２と、受信器３３と、位相比較器３４と、ローパ
スフィルタ３５とで構成される。発振器３１は一定周波
数の変調信号１２１を出力し、送信器３２は、発振器３
１からされる変調信号１２１を受け、この変調信号１２
１で変調された送信波（レーダ信号）１３１を被測定物
体２２へ出射する。受信器３３は、レーダ信号１３１が
被測定物体２２で反射して戻ってくる反射波１３２を受
信し、変調信号１２１と同じ周波数の復調信号１２２に
変換して出力する。位相比較器３４は、発振器３１から
出力される変調信号１２１と受信器３３から出力される
復調信号１２２とを受け、変調信号１２１と復調信号１
２２との位相差を検出してこの位相差に比例する電圧信
号１２３を出力する。ローパスフィルタ３５は、位相比
較器３４から出力される電圧信号１２３を整形し、その
電圧信号１２３の電圧値から被測定物体２２までの距離
を求めていた。ここで発振器３１から出力される変調信
号１２１の周波数をｆ，被測定物体までの距離をＲ，電
磁波の速度をＣとすると、変調信号１２１と復調信号１
２２の位相差Δφは、 Δφ＝２π・（２Ｒ／Ｃ）／（１／ｆ）＝４π・（ｆ／Ｃ）・Ｒ の関係式で与えられる。上式で明らかなように位相差Δ
φが距離Ｒに比例するため、位相比較回路３４から出力
される電圧信号１２３が距離Ｒに比例することになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の測距装置
は、発振器から出力される変調信号と受信器から出力さ
れる復調信号との位相差を位相比較器によって検出し、
この位相差に比例したアナログ信号である電圧信号で距
離の測定を行なうため、広い範囲の距離を測定するため
には上記位相比較器のダイナミックレンジが広くなけれ
ばならなかった。また、距離の測定を高精度に行なうた
めには、上記位相比較器に入力する変調信号と復調信号
のレベル変動を抑える必要があり、上記位相比較器は非
直線性が小さくかつスケールファクタの温度変化のない
ものである必要があった。
は、発振器から出力される変調信号と受信器から出力さ
れる復調信号との位相差を位相比較器によって検出し、
この位相差に比例したアナログ信号である電圧信号で距
離の測定を行なうため、広い範囲の距離を測定するため
には上記位相比較器のダイナミックレンジが広くなけれ
ばならなかった。また、距離の測定を高精度に行なうた
めには、上記位相比較器に入力する変調信号と復調信号
のレベル変動を抑える必要があり、上記位相比較器は非
直線性が小さくかつスケールファクタの温度変化のない
ものである必要があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の測距装置は、搬
送波を第１の周波数の変調信号で変調したレーダ信号を
被測定物体に出射する送信手段と、前記被測定物体で反
射した前記レーダ信号を受信して前記変調信号と同じ周
波数の復調信号を生じる受信手段とを備え、前記変調信
号と前記復調信号との位相差から前記被測定物体までの
距離を測定する測距装置であって、前記第１の周波数が
電圧信号により制御される前記変調信号を生じる電圧制
御発振器と、第２の周波数のローカル信号を生じるロー
カル発振器と、前記電圧制御発振器からの前記変調信号
と前記ローカル発振器からの前記ローカル信号とに応答
して前記両信号の差周波数の基準信号を生じる第１のミ
キサーと、前記受信器からの前記復調信号と前記ローカ
ル発振器からの前記ローカル信号とに応答して前記基準
信号の周波数と同じ周波数の情報信号を生じる第２のミ
キサーと、前記第１のミキサーからの基準信号を遅延さ
せた遅延基準信号を生じる遅延線と、前記遅延基準信号
と前記情報信号に応答して前記両信号の位相差に比例し
た前記電圧信号を生じる位相比較器とを含んでいる。
送波を第１の周波数の変調信号で変調したレーダ信号を
被測定物体に出射する送信手段と、前記被測定物体で反
射した前記レーダ信号を受信して前記変調信号と同じ周
波数の復調信号を生じる受信手段とを備え、前記変調信
号と前記復調信号との位相差から前記被測定物体までの
距離を測定する測距装置であって、前記第１の周波数が
電圧信号により制御される前記変調信号を生じる電圧制
御発振器と、第２の周波数のローカル信号を生じるロー
カル発振器と、前記電圧制御発振器からの前記変調信号
と前記ローカル発振器からの前記ローカル信号とに応答
して前記両信号の差周波数の基準信号を生じる第１のミ
キサーと、前記受信器からの前記復調信号と前記ローカ
ル発振器からの前記ローカル信号とに応答して前記基準
信号の周波数と同じ周波数の情報信号を生じる第２のミ
キサーと、前記第１のミキサーからの基準信号を遅延さ
せた遅延基準信号を生じる遅延線と、前記遅延基準信号
と前記情報信号に応答して前記両信号の位相差に比例し
た前記電圧信号を生じる位相比較器とを含んでいる。
【０００５】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例を示すブロック図である。
る。図１は本発明の一実施例を示すブロック図である。
【０００６】図１の測距装置２１の電圧制御発振器１は
入力電圧１１０に対応する周波数ｆ１の変調信号１０１
を出力する。送信器２は電圧制御発振器１から出力され
る変調信号１０１を受け、この変調信号１０１で搬送波
を変調した送信波（レーダ信号）１１１を被測定物体２
２に出射する。ミキサー３は、電圧制御発振器１から出
力される変調信号１０１と、ローカル発振器９から出力
される周波数ｆ２のローカル信号１０２とを受け、変調
信号１０１とローカル信号１０２を混合してそれら２つ
の信号の周波数差（ｆ１−ｆ２）及び和（ｆ１＋ｆ２）
の周波数のビート信号１０３を出力する。ローパスフィ
ルタ４は、ミキサー３から出力されるビート信号１０３
の内、周波数（ｆ１−ｆ２）の基準信号１０４を取り出
す。遅延線５はローパスフィルタ４から出力される基準
信号１０４を受け、この信号１０４を時間Ｔｄだけ遅延
させた遅延基準信号１０５を出力する。受信器６はレー
ダ信号１１１が被測定物体２２で反射して戻ってきた反
射波１１２を受信して変調信号１０１と同じ周波数の変
調信号１０６に変換して出力する。ミキサー７は、受信
器６から出力される復調信号１０６とローカル発振器９
から出力される周波数ｆ２のローカル信号１０２とを受
け、復調信号１０６とローカル信号１０２とを混合し、
周波数がミキサー３から出力されるビート信号１０３と
同じ周波数のビート信号１０７を出力する。ローパスフ
ィルタ８はミキサー７から出力されるビート信号１０３
のうち周波数（ｆ１−ｆ２）の情報信号１０８を出力す
る。位相比較器１０は、遅延線５から出力された遅延基
準信号１０５とローパスフィルタ８から出力された情報
信号１０８とを受け、それら２つの信号１０５と１０８
の位相差を検出してこの位相差に比例した電圧信号１０
９を出力する。ループアンプ１１は、位相比較器１０か
ら出力される電圧信号１０９を受け、この信号１０９を
増幅して電圧制御発振器１に出力する。電圧制御発振器
１はループアンプ１１で増幅された電圧信号１１０を受
けて位相比較器９に入力する基準信号１０５と情報信号
１０８の位相が一致するように変調信号１０１の周波数
ｆ１を変化させる。ここで被測定物体２２までの距離を
Ｒ，電磁波の速度をＣとすると、 ２・ｆ１・Ｒ／Ｃ＝Ｔｄ・（ｆ１−ｆ２） より、 Ｒ＝Ｃ・Ｔｄ（ｆ１−ｆ２）／（２・ｆ１） となり、距離Ｒは電圧制御発振器１から出力される変調
信号１０１の周波数ｆ１と、ローカル発振器９から出力
されるローカル信号１０２の周波数ｆ２と、遅延線５の
遅延時間Ｔｄとから求めることができる。この変調信号
１０１の周波数ｆ１は電圧制御発振器１の出力端に接続
した周波数カウンタ１２によって測定し、ローカル信号
１０２の周波数ｆ２はローカル発振器９の出力端に接続
された周波数カウンタ１３によって測定する。なお、ロ
ーカル信号１０２の周波数ｆ２は通常固定しておく。ま
た、遅延線５の遅延時間Ｔｄは予め測定しておいてよ
い。
入力電圧１１０に対応する周波数ｆ１の変調信号１０１
を出力する。送信器２は電圧制御発振器１から出力され
る変調信号１０１を受け、この変調信号１０１で搬送波
を変調した送信波（レーダ信号）１１１を被測定物体２
２に出射する。ミキサー３は、電圧制御発振器１から出
力される変調信号１０１と、ローカル発振器９から出力
される周波数ｆ２のローカル信号１０２とを受け、変調
信号１０１とローカル信号１０２を混合してそれら２つ
の信号の周波数差（ｆ１−ｆ２）及び和（ｆ１＋ｆ２）
の周波数のビート信号１０３を出力する。ローパスフィ
ルタ４は、ミキサー３から出力されるビート信号１０３
の内、周波数（ｆ１−ｆ２）の基準信号１０４を取り出
す。遅延線５はローパスフィルタ４から出力される基準
信号１０４を受け、この信号１０４を時間Ｔｄだけ遅延
させた遅延基準信号１０５を出力する。受信器６はレー
ダ信号１１１が被測定物体２２で反射して戻ってきた反
射波１１２を受信して変調信号１０１と同じ周波数の変
調信号１０６に変換して出力する。ミキサー７は、受信
器６から出力される復調信号１０６とローカル発振器９
から出力される周波数ｆ２のローカル信号１０２とを受
け、復調信号１０６とローカル信号１０２とを混合し、
周波数がミキサー３から出力されるビート信号１０３と
同じ周波数のビート信号１０７を出力する。ローパスフ
ィルタ８はミキサー７から出力されるビート信号１０３
のうち周波数（ｆ１−ｆ２）の情報信号１０８を出力す
る。位相比較器１０は、遅延線５から出力された遅延基
準信号１０５とローパスフィルタ８から出力された情報
信号１０８とを受け、それら２つの信号１０５と１０８
の位相差を検出してこの位相差に比例した電圧信号１０
９を出力する。ループアンプ１１は、位相比較器１０か
ら出力される電圧信号１０９を受け、この信号１０９を
増幅して電圧制御発振器１に出力する。電圧制御発振器
１はループアンプ１１で増幅された電圧信号１１０を受
けて位相比較器９に入力する基準信号１０５と情報信号
１０８の位相が一致するように変調信号１０１の周波数
ｆ１を変化させる。ここで被測定物体２２までの距離を
Ｒ，電磁波の速度をＣとすると、 ２・ｆ１・Ｒ／Ｃ＝Ｔｄ・（ｆ１−ｆ２） より、 Ｒ＝Ｃ・Ｔｄ（ｆ１−ｆ２）／（２・ｆ１） となり、距離Ｒは電圧制御発振器１から出力される変調
信号１０１の周波数ｆ１と、ローカル発振器９から出力
されるローカル信号１０２の周波数ｆ２と、遅延線５の
遅延時間Ｔｄとから求めることができる。この変調信号
１０１の周波数ｆ１は電圧制御発振器１の出力端に接続
した周波数カウンタ１２によって測定し、ローカル信号
１０２の周波数ｆ２はローカル発振器９の出力端に接続
された周波数カウンタ１３によって測定する。なお、ロ
ーカル信号１０２の周波数ｆ２は通常固定しておく。ま
た、遅延線５の遅延時間Ｔｄは予め測定しておいてよ
い。
【０００７】上述したように本実施例は、位相比較器１
０へ入力される２つの信号、即ち遅延基準信号１０５と
情報信号１０８の位相が常に等しくなるように制御する
零位相法であるため、位相比較器１０に広い直線性を必
要とせず、また位相比較器１０への入力信号のレベル変
動に影響されにくい。従って、被測定物体２２までの距
離Ｒは電圧制御発振器１から出力される変調信号１０１
とローカル発振器９から出力される信号１０２のそれぞ
れの周波数ｆ１，ｆ２の測定によって（遅延時間Ｔｄは
通常固定されている）簡単に求めることができる。
０へ入力される２つの信号、即ち遅延基準信号１０５と
情報信号１０８の位相が常に等しくなるように制御する
零位相法であるため、位相比較器１０に広い直線性を必
要とせず、また位相比較器１０への入力信号のレベル変
動に影響されにくい。従って、被測定物体２２までの距
離Ｒは電圧制御発振器１から出力される変調信号１０１
とローカル発振器９から出力される信号１０２のそれぞ
れの周波数ｆ１，ｆ２の測定によって（遅延時間Ｔｄは
通常固定されている）簡単に求めることができる。
【０００８】
【発明の効果】以上詳しく説明したように本発明は、送
信器から受信器まて伝搬する間に生じる送信信号と復調
信号との間の位相差をなくする零位相法を距離の測定法
として用いているため、この位相差を検出する位相比較
器に広い直線性を必要とせず、また、位相比較器に入力
する信号にレベル変動があっても高精度の距離測定がで
きる。さらに、測定距離は電圧制御発振器およびローカ
ル発振器の信号周波数の測定から簡単に求めることがで
きるという効果がある。
信器から受信器まて伝搬する間に生じる送信信号と復調
信号との間の位相差をなくする零位相法を距離の測定法
として用いているため、この位相差を検出する位相比較
器に広い直線性を必要とせず、また、位相比較器に入力
する信号にレベル変動があっても高精度の距離測定がで
きる。さらに、測定距離は電圧制御発振器およびローカ
ル発振器の信号周波数の測定から簡単に求めることがで
きるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】従来の距離測定装置を示すブロック図である。
１ 電圧制御発振器 ２ 送信器 ３ ミキサー ４ ローパスフィルタ ５ 遅延線 ６ 受信器 ７ ミキサー ８ ローパスフィルタ ９ ローカル発振器 １０ 位相比較器 １１ ループアンプ １２，１３ 周波数カウンタ ２１ 測距装置 ２２ 被測定物体 ３１ 発振器 ３２ 送信器 ３３ 受信器 ３４ 位相比較器 ３５ ローパスフィルタ １０１ 変調信号 １０２ ローカル信号 １０３ ビート信号 １０４ 基準信号 １０５ 遅延基準信号 １０６ 復調信号 １０７ ビート信号 １０８ 情報信号 １１１ 送信波（レーダ信号） １１２ 反射波 １２１ 変調信号 １２２ 復調信号 １２３ 電圧信号 １３１ 送信波（レーダ信号） １３２ 反射波
Claims (3)
- 【請求項１】 搬送波を変調信号で変調したレーダ信号
を被測定物体に出射する送信手段と、前記被測定物体で
反射した前記レーダ信号を受信して前記変調信号と同じ
周波数の復調信号を生じる受信手段とを備え、前記変調
信号と前記復調信号との位相差から前記被測定物体まで
の距離を測定する測距装置であって、前記変調信号と前
記復調信号に応答して両者の位相差に比例した電圧信号
を生じる位相比較手段と、前記電圧信号に応答して前記
変調信号と前記復調信号の位相差を一致させるように周
波数を制御した前記変調信号を生じる電圧制御発振手段
とを備えることを特徴とする測距装置。 - 【請求項２】 前記測距装置が、さらに前記変調信号の
周波数を測定する手段を含むことを特徴とする請求項１
記載の測距装置。 - 【請求項３】 搬送波を第１の周波数の変調信号で変調
したレーダ信号を被測定物体に出射する送信手段と、前
記被測定物体で反射した前記レーダ信号を受信して前記
変調信号と同じ周波数の復調信号を生じる受信手段とを
備え、前記変調信号と前記復調信号との位相差から前記
被測定物体までの距離を測定する測距装置であって、前
記第１の周波数が電圧信号により制御される前記変調信
号を生じる電圧制御発振器と、第２の周波数のローカル
信号を生じるローカル発振器と、前記電圧制御発振器か
らの前記変調信号と前記ローカル発振器からの前記ロー
カル信号とに応答して前記両信号の差周波数の基準信号
を生じる第１のミキサーと、前記受信器からの前記復調
信号と前記ローカル発振器からの前記ローカル信号とに
応答して前記基準信号の周波数と同じ周波数の情報信号
を生じる第２のミキサーと、前記第１のミキサーからの
基準信号を遅延させた遅延基準信号を生じる遅延線と、
前記遅延基準信号と前記情報信号に応答して前記両信号
の位相差に比例した前記電圧信号を生じる位相比較器と
を含むことを特徴とする測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31953391A JPH05203732A (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31953391A JPH05203732A (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203732A true JPH05203732A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=18111308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31953391A Withdrawn JPH05203732A (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05203732A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248245A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 電波式変位計測装置 |
| JP2011130174A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Fujitsu Ltd | 通信装置 |
| WO2019146055A1 (ja) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | 日本電気株式会社 | 物体識別装置、物体識別方法および物体識別プログラム |
| JP2021063783A (ja) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | Ｎｅｃネットワーク・センサ株式会社 | 測距装置および測距方法 |
-
1991
- 1991-12-04 JP JP31953391A patent/JPH05203732A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248245A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 電波式変位計測装置 |
| JP2011130174A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Fujitsu Ltd | 通信装置 |
| WO2019146055A1 (ja) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | 日本電気株式会社 | 物体識別装置、物体識別方法および物体識別プログラム |
| JPWO2019146055A1 (ja) * | 2018-01-25 | 2021-01-14 | 日本電気株式会社 | 物体識別装置、物体識別方法および物体識別プログラム |
| US11733350B2 (en) | 2018-01-25 | 2023-08-22 | Nec Corporation | Object identification apparatus, object identification method, and object identification program |
| JP2021063783A (ja) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | Ｎｅｃネットワーク・センサ株式会社 | 測距装置および測距方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |