(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波を拡散して被変調波を生成するために必要な第１の系列符号を、複数の系列符号の中から選択して出力する第１の系列符号生成手段を有する送信部と、
前記被変調波を逆拡散して検知信号を生成するために必要な第２の系列符号を、前記第１の系列符号を遅延させて生成する第２の系列符号生成手段を有する受信部とを備える電波センサであって、
予め決められたクロック周波数及び予め決められたドップラー周波数通過帯域を有する電波センサにおいて、
前記クロック周波数を前記第１の系列符号の符号長で割ったときの符号周期周波数が前記ドップラー周波数通過帯域の上限値よりも大きいかまたは前記ドップラー周波数通過帯域の下限値よりも小さくなるように、系列符号を予め選択することを特徴とする第三者から検知されにくい電波センサ。
【請求項２】
前記第１の系列符号生成手段が出力する前記第１の系列符号は、一定の時間間隔又は任意の時間間隔で切り換わる請求項１に記載の電波センサ。
【請求項３】
前記第１の系列符号生成手段が出力する前記第１の系列符号は、一定の符号周期積算値又は任意の符号周期積算値で切り換わる請求項１又は２に記載の電波センサ。
【請求項４】
前記第１の系列符号生成手段は、前記第１の系列符号を、前記複数の系列符号の中から所定の順序又は任意の順序で選択して出力する請求項１から３のいずれか一項に記載の電波センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、進入防止装置又は速度検知装置に利用する電波センサに関し、特に、第三者が電波センサの存在を検知する可能性の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スペクトラム拡散を用いた通信方式は、秘匿性や妨害波の排除能力が着目され、衛星通信技術あるいは無線ＬＡＮ等、様々な分野で用いられている。例えば、直接拡散方式によるスペクトラム拡散通信においては、送信側では、ＰＮ（疑似雑音）系列符号を使って入力信号を拡散して送信し、受信側では、送信側と同じＰＮ系列符号を使って受信信号を逆拡散して入力信号を復元することで通信を行う。このとき、異なるＰＮ系列符号で拡散された入力信号はほとんど復元されないので、ＰＮ系列符号が異なれば相互に干渉することはない。
【０００３】
このようなスペクトラム拡散通信方式を用いた例として、進入防止装置あるいは速度検知装置等に用いられる電波センサがある。
【０００４】
電波センサは送信部及び受信部からなり、送信部から移動目標に対して電波を送信し、さらに移動目標からの反射波を受信することで速度等を検出する。進入防止装置は、電波センサを中心とした地域の中に、進入してくる移動目標を検知し対処する装置であり、速度検知装置は、電波センサを中心とした地域の中で、移動する目標物の速度を計測し検知する装置である。
【０００５】
従来例による電波センサにおいては、搬送波を所定の系列符号で拡散して被変調波を生成し、その被変調波を増幅して移動目標に対して送信し、移動目標から反射して到来した信号に対して同期した系列符号を用いてドップラー成分を抽出する。ドップラー成分は移動目標の相対速度に比例しているので、移動目標の検知あるいは速度の検知等が可能である。スペクトラム拡散通信方式における系列符号の種類としては、Ｍ系列（最長系列）、ＧＯＬＤ系列あるいはその他の系列符号等があるが、通常そのうちの１つの符号系列のみが用いられる。
【０００６】
図１は、スペクトラム拡散通信方式を用いた電波センサの従来例を示すブロック図である。
【０００７】
高周波発振器１は、搬送波１０１を生成し、送信側の変調器２及び受信側の混合器５へ出力する。
【０００８】
符号発生器９は、クロック発生器７から出力されるクロック信号１０４によりタイミングをとって系列符号１０２を生成し、変調器２及び遅延器１０へ出力する。
【０００９】
変調器２は、系列符号１０２と搬送波１０１とを混合することにより位相変調し、被変調波１０３を生成する。被変調波１０３は電力増幅器３で増幅され、送信波２０１として送信アンテナ４から、移動目標２０へ向けて送信される。
【００１０】
移動目標２０に反射して到来した反射波２０２は、環境雑音２０３と共に受信アンテナ６で受信信号１１０として受信される。
【００１１】
混合器５は、受信信号１１０と、高周波発振器１によって生成された搬送波１０１とを混合し、移動目標２０に対する反射波２０２の成分が抽出された低周波の中間周波１１１を生成する。
【００１２】
遅延器１０では、送信側と同じ系列符号１０２に対して、電波センサの検知領域に対応して設定される時間又はビット分だけ遅延させて遅延系列符号１１２を生成する。
【００１３】
中間周波１１１は増幅器１１で増幅され、続いて、復調器１２において遅延系列符号１１２によって復調される。このとき、移動目標２０に対する反射波２０２は、遅延系列符号１１２と同期しているので、移動目標２０のドップラー成分１１３のみが抽出される。それ以外の信号は、遅延系列符号１１２とは同期していなので抽出されない。
【００１４】
検知／速度表示器１３は、反射波２０２の検知を表示すると共に、ドップラー成分１１３を換算して速度情報を出力する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の電波センサにおいては、搬送波１０１の拡散に用いられる系列符号１０２は予め決められた１種類のみであり、従って系列符号１０２は規則的な連続波となる。このため、第三者は系列符号１０２及びクロック周波数等を短時間で容易に解読できる。また、逆拡散に用いる遅延系列符号１１２は、電波センサの検知領域に対応した時間分遅延させているだけであるので系列符号１０２と同期しやすい。従って、一旦同期すると継続して同期することが可能となり、第三者が電波センサの存在を高い検知確率で検知することが可能となる。
【００１６】
従って本発明の目的は、上記課題に鑑み、第三者によって存在が検知される可能性を低減した電波センサを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するために、本発明によるスペクトラム拡散通信方式を用いた電波センサは、搬送波を拡散して被変調波を生成するために必要な第１の系列符号を、複数の系列符号の中から選択して出力する第１の系列符号生成手段を有する送信部と、この被変調波を逆拡散して検知信号を生成するために必要な第２の系列符号を、第１の系列符号を遅延させて生成する第２の系列符号生成手段を有する受信部とを備える。
【００１８】
本発明によれば、拡散に用いる符号系列を複数の符号系列の中から所定の順序あるいは任意の順序で切り換えるので、第三者が電波センサの存在を検知する可能性を低減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明による第１の実施例の電波センサのブロック図であり、図３は、本実施例による符号発生器及び符合指定器のブロック図である。本実施例においては、第三者が電波センサの存在を短時間で容易に検知することがないよう、拡散に用いる符号系列を複数の符号系列の中から所定の順序あるいは任意の順序で切り換えて出力する。
【００２０】
まず、図２を参照して、本発明の第１の実施例による電波センサの構成を説明する。
【００２１】
高周波発振器１は、送信側の変調器２及び受信側の混合器５に接続されている。
【００２２】
送信側においては、符号発生器９が符号指定器８及び変調器２に接続されており、クロック発生器７が、符号指定器８及び符号発生器９に接続される。変調器２は電力増幅器３を介して送信アンテナ４に接続される。
【００２３】
受信側では、受信アンテナ６が混合器５に接続されており、混合器５は増幅器１１を介して復調器１２に接続される。復調器１２は、検知／速度表示器１３に接続されており、また、遅延器１０を介して符号発生器９に接続されている。
【００２４】
次に、図２を参照して、本発明の第１の実施例の動作原理について説明する。
【００２５】
高周波発振器１は、搬送波１０１を生成し、送信側の変調器２及び受信側の混合器５へ出力する。
【００２６】
図３に示すように、本発明による符号発生器９は、複数の系列符号の中から、１種類の系列符号１０２を選択して生成することができるように構成されており、その選択は符号指定器８で生成される系列符号指定信号１０５に基づく。また、符号発生器９は更に、スタート信号検出ブロック１５において系列符号１０２に関するスタート信号１０６を検出し、符号指定器８へ出力する。
【００２７】
図４は系列符号とスタート信号との関係を示す図である。スタート信号１０６は、系列信号１０２の１符号長の先頭を示す信号である。系列符号は１符号長の繰り返しで得られるので、スタート信号１０６の間隔が１符号長となり、従って、スタート信号１０６は系列信号１０２の１符号長毎に常時出力されることになる。
【００２８】
符号指定器８は、所望の系列信号１０２を複数の符号系列の中から選択して出力するよう、符号発生器９に対して指示する系列符号指定信号１０５を生成する。この符号指定器８では、所望の系列符号１０２を複数の符号系列の中から所定の順序あるいは任意の順序で切り換えて出力するよう指示可能である。
【００２９】
また、符号指定器８は更に、一定の時間間隔又は任意の時間間隔で系列符号指定信号１０５を出力することも可能である。符号指定器８は、系列符号の切換えが系列符号１０２の現在の出力の最中に起きることがないように、かつ、系列符号１０２の出力が途切れることがなく継続するように、系列符号１０２の１符号長の先頭を示すスタート信号１０６の同期して、換言すれば、系列符号の１符号長の整数倍の時間を基本として、一定の時間間隔又は任意の時間間隔で系列符号指定信号１０５を出力する。
【００３０】
符号発生器９は、このようにして符号指定器８で生成される系列符号指定信号１０５に基づいて、一定の時間間隔又は任意の時間間隔で、かつ、複数の種類の符号系列の中から所定の順序又は任意の順序で系列符号を切換えて出力する。
【００３１】
上述のように、符号指定器８がスタート信号１０６に同期して一定の時間間隔又は任意の時間間隔で系列符号指定信号１０５を用いて符号発生器９に指示を送ることにより、系列符号１０２が出力されないような空白時間を発生することなく、複数の系列符号を候補として出力される系列符号１０２の切換えが所定の順序あるいは任意の順序で可能となる。
【００３２】
なお、符号指定器８及び符号発生器９は共に、クロック発生器７から出力されるクロック信号１０４によりタイミングをとる。
【００３３】
変調器２は、系列符号１０２と搬送波１０１とを混合することにより位相変調し、被変調波１０３を生成する。被変調波１０３は電力増幅器３で増幅され、送信アンテナ４を介して送信波２０１として移動目標２０へ向けて送信される。
【００３４】
移動目標２０に反射して到来した反射波２０２は、環境雑音２０３と共に受信アンテナ６を介して受信信号１１０として受信される。
【００３５】
混合器５は、受信信号１１０と、高周波発振器１によって生成された搬送波１０１とを混合し、移動目標２０に対して反射して到来した反射波２０２の成分が抽出された低周波の中間周波１１１を生成する。
【００３６】
スペクトラム拡散通信方式を用いた電波センサにおいては、前述のように、移動目標からの反射波に対して同期し、かつ送信の際に用いた系列符号と同じ系列符号を用いることで、ドップラー成分を抽出することができる。このドップラー成分は移動目標の相対速度に比例している。中間周波１１１は、電波センサの検知領域に対応した時間分だけ遅延させて中間周波１１１に同期させた系列符号１１２を用いて復調される。
【００３７】
遅延器１０では、送信の際に用いた符号系列と同じ系列符号１０２に対して、電波センサの検知領域に対応して設定される時間又はビット分だけ遅延させて遅延系列符号１１２を生成する。
【００３８】
中間周波１１１は増幅器１１で増幅され、続いて、復調器１２において遅延系列符号１１２によって復調される。このとき、移動目標２０に対する反射波２０２は、遅延系列符号１１２と同期しているので、反射波２０２のドップラー成分１１３のみが抽出される。それ以外の信号は、遅延系列符号１１２とは同期していないので抽出されない。
【００３９】
以上のように、送信の際に用いた符号系列と同じ系列符号１０２を電波センサの検知領域に対応した時間分だけ遅延させて距離ゲートを構成し、反射波２０２の復調に用いることで反射波２０２のドップラー成分１１３を抽出する。ゲートの幅は符号のクロック周期となる。
【００４０】
ドップラー成分１１３は、電波センサと移動目標との相対速度に比例しており、検知／速度表示器１３は、ドップラー成分１１３が所定のしきい値を越えると、移動目標２０からの反射波２０２を検知したことを表示すると共に、ドップラー成分１１３を換算して速度情報を出力する。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施例による符号指定器及び符号発生器について説明する。スペクトラム拡散通信方式で用いられる系列符号は、その種類が限られているので、第１の実施例では、拡散に用いる系列符号を切り換えても同一の系列符号が連続して出力されてしまう可能性もある。そこで、本発明の第２の実施例では、同一の系列符号が連続して出力されるのを防ぐために、系列符号を組み合わせることにより、切換えて出力することができる符号系列の候補を更に増やす。
【００４２】
すなわち、本発明の第２の実施例は、第１の実施例における符号指定器８及び符号発生器９において、所望の系列符号を、系列符号の組み合わせも含めて複数の系列符号の中から選択して出力することができる機能を更に備えたものである。
【００４３】
本実施例のブロック図は、図２に示された第１の実施例のブロック図と同じであり、符号指定器８及び符号発生器９以外の各要素における機能は同様である。
【００４４】
本実施例による符号指定器８は、スタート信号１０６を積算し、一定の符号周期積算値又は任意の符号周期積算値でタイミングを合わせて系列符号指定信号１０５を生成する機能を更に備える。
【００４５】
従って、符号発生器９は、前述の系列符号指定信号105 によれば、一定の符号周期積算値又は任意の符号周期積算値で、所望の系列符号１０２に切り換えることができる機能を更に備えることになる。
【００４６】
次に、本発明による第３の実施例の電波センサについて説明する。
【００４７】
本実施例では、上述の第１又は第２の実施例による電波センサにおいて、環境雑音を検知する雑音検知器を更に備えるものであり、環境雑音の大小に応じて搬送波の拡散に用いる系列符号を切換える。
【００４８】
環境雑音が高い場合、搬送波の拡散に用いる系列符号の符号長を長くすれば、周波数スペクトルを拡大することになるので送信電力を増加させずにＳＮ比（信号対雑音比）を改善することができる。従って、移動目標からの反射波と環境雑音との弁別が容易になり、送信電力を増加させずに検知精度を高めることができる。符号長の長い符号系列を用いると検知精度は高めることができるが、時間的応答性は悪くなるので、符号長はできる限り短くすることが望ましい。
【００４９】
図５は、本発明による第３の実施例の電波センサのブロック図であり、図６は、本実施例による符号発生器、符合指定器及び雑音検知器のブロック図である。図２及び３に示された第１の実施例のブロック図と異なる点は、復調器１２と符号指定器８との間に雑音検知器１４をさらに備える点である。
【００５０】
雑音検知器１４は、復調器１２から出力されるドップラー成分１１３を、常時、又は一定の時間間隔で、又は電波センサの作動開始後指定回数分だけ、サンプリングすることにより、移動目標２０が接近していないときの環境雑音２０３を検知する。つまり、設定した距離ゲートの範囲からのドップラー成分を有した信号を検知する。
【００５１】
図６に示すように、符号長検出ブロック１６は、符号発生器９により出力される系列符号１０２の符号長を検出し、符号長信号を雑音検知器１４へ出力する。本実施例による雑音検知器１４は、移動目標２０が接近していないときにサンプリングしたドップラー成分１１３の平均値又は移動平均値が、所定の許容電圧以下である場合、即ち環境雑音２０３が小さい場合は何もしないが、所定の許容電圧以上である場合、即ち環境雑音２０３が大きい場合は、符号長信号１１４に基づいて、現在使用している系列符号１０２の符号長より長い符号長を選択するように符号指定器８へ符号長変更信号１１５を送る。
【００５２】
なお、符号指定器８は、第１及び第２の実施例と同様に、スタート信号１０６に同期して系列符号指定信号１０５を生成する。
【００５３】
次に、本発明による第４の実施例について説明する。
【００５４】
本実施例では、上述の第１〜３の実施例において、符号指定器８が生成する系列符号指定信号１０５に基づいて符号発生器９が生成する系列符号１０２が、符号周期周波数がドップラー周期の通過周波数帯外であるものとすることで、電波センサの内部雑音を低減させ、送信電力を低減させる。
【００５５】
符号周期周波数は、クロック周波数を符号長で割った周波数である。例えば、電波センサのクロック発生器７のクロック周波数がf0Ｈｚで、距離ゲートの範囲におけるドップラー周期の通過周波数帯域がf0/１０4Ｈｚからf0/１03Ｈｚであると仮定する。このような電波センサにおいて、２０００ビットの符号長を有する系列符号１０２を用いた場合、符号周期周波数はf0Ｈｚ／２０００となる。この符号周期周波数は、ドップラー周期の通過周波数帯域内に入ることになる。このため、この符号周期周波数を有する信号は、送受信内部における漏れ信号となり、結果として受信側の受信感度を妨げる要因、すなわち内部雑音として作用することになる。内部雑音が大きいと、検知／速度表示器１３は、移動目標からのドップラー成分１１３を検知していないのに検知したことを表示してしまうといったような誤検知が生じる可能性がある。この問題を解決するために、本実施例では、電波センサで使用されるクロック発生器７のクロック信号１０４及びドップラー周期の通過周波数帯域に対して、符号周期周波数がドップラー周期の通過周波数帯外になるような符号長を有する符号系列１０２を生成可能な符号発生器９を用いる。
【００５６】
例えば、クロック周波数がf0Ｈｚで、距離ゲートの範囲におけるドップラー周期の通過周波数帯域がf0/１０4Ｈｚからf0/１03Ｈｚであると予め決められている電波センサにおいて、符号長が５００ビットである系列符号１０２を用いると、符号周波数はf0Ｈｚ／５００となるので、ドップラー周期の通過周波数帯域外になる。また、第３の実施例では、環境雑音が大きい場合、符号長の長い系列符号１０２を用いるが、この場合、例えばその符号長が２００００ビットであれば、符号周波数はf0Ｈｚ／２００００となるのでドップラー周期の通過周波数帯域外となる。
【００５７】
本実施例のブロック図は、図２、３、５及び６に示された第１〜第３の実施例のブロック図と同じでよい。なお、符号長がドップラー周期の通過周波数帯外にあるような系列符号１０２を搬送波１０１の変調に用いても内部雑音を小さくできない場合は、検知／速度表示器１３のしきい値を大きくして検知感度を下げ、前述のような誤検知を防ぐ。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スペクトラム拡散通信方式による電波センサにおいて、拡散に用いる符号系列を複数の符号系列の中から所定の順序あるいは任意の順序で切り換えるので、第三者が電波センサの存在を検知する可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スペクトラム拡散通信方式を用いた電波センサの従来例を示すブロック図である。
【図２】本発明による第１の実施例の電波センサのブロック図である。
【図３】本実施例による符号発生器及び符号指定器のブロック図である。
【図４】系列符号とスタート信号との関係を示す図である。
【図５】本発明による第３の実施例の電波センサのブロック図である。
【図６】本実施例による符号発生器、符号指定器及び雑音検知器のブロック図である。
【符号の説明】
１…高周波発振器
２…混合器
３…電力増幅器
４…送信アンテナ
５…混合器
６…受信アンテナ
７…クロック発振器
８…符号指定器
９…符号発生器
１０…遅延器
１１…増幅器
１２…混合器
１３…検知／速度表示器
１４…雑音検知器
１５…スタート信号検出ブロック
１６…符号長検出ブロック
２０…移動目標
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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