(57)【要約】【課題】物体とパルスレーダー測距装置間の距離を正確に検出して、物体の微小振動振幅を検出するパルスレーダー測距装置および測距アルゴリズムを提供する。【解決手段】パルスレーダー測距装置は、無線周波数パルス生成器と、無線周波数フィルタと、無線周波数スイッチと、トランシーバーアンテナとを含む。無線周波数パルス生成器は、パルス信号を生成する。無線周波数フィルタは、パルス信号を受信して、無線周波数パルス基準信号を含むハイパスフィルタ信号を生成する。無線周波数スイッチは、無線周波数パルス基準信号の出力を制御する。トランシーバーアンテナは、無線周波数パルス基準信号を送信する。無線周波数パルス基準信号は、物体に接触して帰還信号を生成し、トランシーバーアンテナは、帰還信号を受信する。測距アルゴリズムは、パルスレーダー測距装置によって得られた信号を処理分析し、多項式補間を用いて物体とパルスレーダー測距装置間の距離を計算する。【選択図】図１
2014119447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号を生成するよう構成された無線周波数パルス生成器と、
前記無線周波数パルス生成器に結合され、前記パルス信号を受信して、無線周波数パルス基準信号を含むハイパスフィルタ信号を生成する無線周波数フィルタと、
前記無線周波数フィルタに結合され、前記無線周波数パルス基準信号の出力を制御するよう構成された無線周波数スイッチと、
前記無線周波数スイッチに結合され、第１デジタル信号によって制御された前記無線周波数パルス基準信号を送信し、帰還信号を受信するよう構成されたトランシーバーアンテナと
を含むパルスレーダー測距装置。
【請求項２】
前記無線周波数スイッチが、第１無線周波数スイッチおよび第２無線周波数スイッチを含み、前記第１無線周波数スイッチが、前記無線周波数フィルタに結合され、前記第２無線周波数スイッチが、前記トランシーバーアンテナに結合された請求項１に記載のパルスレーダー測距装置。
【請求項３】
前記第１無線周波数スイッチに結合され、前記無線周波数パルス基準信号を増幅して第１信号を生成するよう構成された無線周波数増幅器と、
前記第２無線周波数スイッチに結合され、前記帰還信号を増幅して第２信号を生成するよう構成された低雑音増幅器と、
前記低雑音増幅器に結合され、検出器、増幅器および比較器を含む無線周波数信号処理ユニットと、
前記無線周波数信号処理ユニットおよび前記第２無線周波数スイッチにそれぞれ結合され、フリップフロップ、レジスタおよびバッファを含む計数ユニットと、
前記無線周波数増幅器および前記低雑音増幅器にそれぞれ結合され、前記第１信号および前記第２信号を受信して相変異を有する振動信号に変換するよう構成されたミキサーと、
前記ミキサーおよび前記計数ユニットに結合された信号処理装置と
を含む請求項１に記載のパルスレーダー測距装置。
【請求項４】
前記無線周波数信号処理ユニットが、前記第２信号を第２デジタル信号に変換する請求項３に記載のパルスレーダー測距装置。
【請求項５】
前記第２デジタル信号および前記第１デジタル信号が、それぞれ前記計数ユニットに入力され、前記計数ユニットによって時間差を検出し、時間差信号を出力する請求項４に記載のパルスレーダー測距装置。
【請求項６】
前記フリップフロップが、前記計数ユニットに入力されたパルス数を計数するために使用される請求項５に記載のパルスレーダー測距装置。
【請求項７】
前記時間差信号および前記振動信号が、それぞれ前記信号処理装置に入力され、測距アルゴリズムを用いて前記時間差信号および前記振動信号の信号処理分析を行う請求項５に記載のパルスレーダー測距装置。
【請求項８】
パルスレーダー測距装置に適用される測距アルゴリズムであって、前記測距アルゴリズムが、
前記パルスレーダー測距装置と物体間の距離、ミキサーの出力電圧および測定時間を少なくとも含む複数のパラメータを含むデータベースを作成するステップと、
前記データベースの前記パラメータを抽出して、複数の実験の平均電圧データを計算し、干渉を受けた電圧信号値を除去するステップと、
多項式補間を用いて前記パルスレーダー測距装置と前記物体間の距離を計算するステップと
を含む測距アルゴリズム。
【請求項９】
前記データベースの前記パラメータを抽出する前記ステップが、
電圧波形の変化に基づいて、前記出力電圧および前記距離の変化傾向を決定するステップと、
最小自乗法に基づいて、波形セグメントの線形回帰方程式を得るステップと、
前記線形回帰方程式に基づいて、外部干渉または雑音影響を受けた前記電圧を除去するステップと
を含む請求項８に記載の測距アルゴリズム。
【請求項１０】
前記多項式補間を用いて前記パルスレーダー測距装置と前記物体間の前記距離を計算する前記ステップが、
前記計数ユニットを用いて前記出力電圧に対応する前記測定時間を測定するステップと、
前記データ抽出ステップの後に得られた前記出力電圧および信号サンプルを用いて、前記多項式補間により前記測定時間に対応する前記距離を推計するステップと
を含む請求項９に記載の測距アルゴリズム。
【請求項１１】
前記パルスレーダー測距装置が、
パルス信号を生成するよう構成された無線周波数パルス生成器と、
前記無線周波数パルス生成器に結合され、前記パルス信号を受信して、無線周波数パルス基準信号を含むハイパスフィルタ信号を生成する無線周波数フィルタと、
前記無線周波数フィルタに結合され、前記無線周波数パルス基準信号の出力を制御するよう構成された無線周波数スイッチと、
前記無線周波数スイッチに結合され、第１デジタル信号によって制御された前記無線周波数パルス基準信号を送信するよう構成されたトランシーバーアンテナと
を含み、前記無線周波数パルス基準信号が、前記物体に接触して帰還信号を生成し、前記トランシーバーアンテナが、前記帰還信号を受信する請求項８に記載の測距アルゴリズム。
【請求項１２】
前記無線周波数スイッチが、第１無線周波数スイッチおよび第２無線周波数スイッチを含み、前記第１無線周波数スイッチが、前記無線周波数フィルタに結合され、前記第２無線周波数スイッチが、前記トランシーバーアンテナに結合された請求項１１に記載の測距アルゴリズム。
【請求項１３】
前記パルスレーダー測距装置が、さらに、
前記第１無線周波数スイッチに結合され、前記無線周波数パルス基準信号を増幅して第１信号を生成するよう構成された無線周波数増幅器と、
前記第２無線周波数スイッチに結合され、前記帰還信号を増幅して第２信号を生成するよう構成された低雑音増幅器と、
前記低雑音増幅器に結合され、検出器、増幅器および比較器を含む無線周波数信号処理ユニットと、
前記無線周波数信号処理ユニットおよび前記第２無線周波数スイッチにそれぞれ結合され、フリップフロップ、レジスタおよびバッファを含む計数ユニットと、
前記無線周波数増幅器および前記低雑音増幅器にそれぞれ結合され、前記第１信号および前記第２信号を受信して相変異を有する振動信号に変換するよう構成されたミキサーと、
前記ミキサーおよび前記計数ユニットに結合された信号処理装置と
を含む請求項８に記載の測距アルゴリズム。
【請求項１４】
前記無線周波数信号処理ユニットが、前記第２信号を第２デジタル信号に変換する請求項１３に記載の測距アルゴリズム。
【請求項１５】
前記第２デジタル信号および前記第１デジタル信号が、それぞれ前記計数ユニットに入力され、前記計数ユニットを介して時間差を検出し、時間差信号を出力する請求項１４に記載の測距アルゴリズム。
【請求項１６】
前記フリップフロップが、前記計数ユニットに入力されたパルス数を計数するために使用される請求項１４に記載の測距アルゴリズム。
【請求項１７】
前記時間差信号および前記振動信号が、それぞれ前記信号処理装置に入力され、測距アルゴリズムを用いて前記時間差信号および前記振動信号の信号処理分析を行う請求項１４に記載測距アルゴリズム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距装置およびその測距アルゴリズムに関するものであり、特に、パルスレーダー測距装置およびその測距アルゴリズムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
労働費用の増加および自動化技術の進歩に伴い、台湾産業は、製造や組み立てに自動化システムを使用するようになり、人間の処理能力と製品の品質を向上させた。現在の状況をみると、知能的自動化システムの生産プロセスでは、高速操作速度が主に考慮される。自動化システムによく使用される装置には、リニアガイドウェイ（linear guide way）、ロボットアーム、キャリア等が含まれる。これらの装置は、動作バランス評価が振動信号の測定によって実行される場合、リアルタイム制御反応機能を有する。そのため、ロボットアーム（またはキャリア）の振動量を正確に測定して、自動化システムの精密制御の機能を達成することが、知能的自動化システムの開発において重要な課題となっている。
【０００３】
振動信号の測定によく使用される装置は、加速度計（accelerometer）、レーザー干渉計（laser interferometer）等であり、将来のリニアガイドウェイ、ロボットアームまたはキャリアの設計については、軽荷重の特徴が主に考慮される。しかしながら、加速度計は組み込み型検出装置に属するため、将来の知能的自動化工場に応用するには多くの制限がある。レーザー干渉計については、レーザー干渉計は、光学原理に基づいて距離測定を行うことにより物体の振動量を獲得するため、このような測定方法は、高温高湿の環境および工場の光源に影響されやすく、距離測定結果に影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の複数の実施形態において、ハードウェア構造に関連するパルスレーダーを使用するとともに、電圧信号の時間領域用波形の特徴抽出およびデータ分析の信号処理方法を用いて、物体とパルスレーダー測距装置間の距離を検出し、物体の微小振動振幅を検出するパルスレーダー測距装置を提供する。
【０００５】
本発明の複数の実施形態において、パルスレーダー測距装置に適用される測距アルゴリズムを提供する。測距アルゴリズムは、パルスレーダー測距装置によって得られた信号の処理分析を実行することにより、物体とパルスレーダー測距装置間の距離を正確に検出する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の複数の実施形態において、無線周波数パルス生成器と、無線周波数フィルタと、無線周波数スイッチと、トランシーバーアンテナとを含むパルスレーダー測距装置を提供する。無線周波数パルス生成器は、パルス信号を生成する。無線周波数フィルタは、無線周波数パルス生成器に結合され、パルス信号を受信して、無線周波数パルス基準信号を含むハイパスフィルタ信号を生成する。無線周波数スイッチは、無線周波数フィルタに結合され、無線周波数パルス基準信号の出力を制御する。トランシーバーアンテナは、無線周波数スイッチに結合され、第１デジタル信号によって制御された無線周波数パルス基準信号を送信する。無線周波数パルス基準信号は、物体に接触して帰還信号を生成し、トランシーバーアンテナは、帰還信号を受信する。
【０００７】
本発明の複数の実施形態において、パルスレーダー測距装置に適用される測距アルゴリズムを提供する。この測距アルゴリズムは、以下のステップを含む。パルスレーダー測距装置と物体間の距離、ミキサーの出力電圧の複数のパラメータ、およびパラメータの測定時間を含むデータベースを作成する。データベースのパラメータを抽出して、複数の実験の平均データを計算し、干渉を受けた電圧信号値を除去する。パルスレーダー測距装置と物体間の距離を多項式補間（polynomial interpolation）を用いて計算する。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明は、物体とパルスレーダー測距装置間の距離を正確に検出して、物体の微小振動振幅を検出するパルスレーダー測距装置および測距アルゴリズムを提供する。
【０００９】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の１つの実施形態に係るパルスレーダー測距装置のハードウェア構造である。
【図２】図１のパルスレーダー測距装置の実施例を示す実験概略図である。
【図３】図１のパルスレーダー測距装置の無線周波数信号処理ユニットのハードウェアの実施例を示す概略図である。
【図４】図１のパルスレーダー測距装置の計数ユニットのハードウェアの実施例を示す概略図である。
【図５】本発明の１つの実施形態に係る測距アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ４００の電圧信号抽出のデータ図である。
【図７】本発明のパルスレーダー測距装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、物体とパルスレーダー測距装置間の距離を正確に検出し、物体の微小振動振幅を検出するパルスレーダー測距装置およびその測距アルゴリズムを提供する。以下に、複数の実施形態を提供して説明を行うが、本発明はこれらに限定されないものとする。
【００１２】
図１は、本発明の１つの実施形態に係るパルスレーダー測距装置のハードウェア構造である。図２は、図１のパルスレーダー測距装置の実施例を示す実験概略図である。
【００１３】
図１を参照すると、本実施形態において、パルスレーダー測距装置１００は、無線周波数（radio frequency, RF）パルス生成器１１０と、無線周波数フィルタ１２０と、無線周波数スイッチ１３０と、トランシーバーアンテナ１４０とを含む。無線周波数パルス生成器１１０は、パルス信号１１０’を生成するために使用される。無線周波数フィルタ１２０は、無線周波数パルス生成器１１０に結合され、パルス信号１１０’を受信して、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”を含むハイパスフィルタ信号１１０ａ’を生成する。無線周波数スイッチ１３０は、無線周波数フィルタ１２０に結合され、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”の出力を制御する。トランシーバーアンテナ１４０は、無線周波数スイッチ１３０に結合され、第１デジタル信号１４０ａによって制御される無線周波数パルス基準信号１１０ａ”を送信する。無線周波数パルス基準信号１１０ａ”は、物体１０に接触して帰還信号１０’を生成し、トランシーバーアンテナ１４０は、帰還信号１０’を受信する。
【００１４】
一般的に、パルスレーダー測距装置１００は、例えば、非常に高い周波数を有する無線装置であり、方向断続的無線周波数パルスを送信することができる。本発明の例示的実施形態において、パルスレーダー測距装置１００は、リアルタイム位置設定または測距を行うロボットアームに設置することにより、自動化システムの精密制御の機能を達成することができる。
【００１５】
本実施形態において、無線周波数パルス生成器１１０は、周期性を有するパルス信号１１０’を生成し、無線周波数フィルタ１２０にパルス信号１１０’を送信する。
【００１６】
さらに、無線周波数フィルタは、主に、ハイパスフィルタとローパスフィルタを含む。本発明の例示的実施形態において、無線周波数フィルタ１２０は、例えば、高周波のパルス信号１１０’を通過させ、遮断周波数よりも低い周波数のパルス信号１１０’の通過を弱める、または減らすことのできるハイパスフィルタである。そのため、無線周波数フィルタ１２０は、ハイパスフィルタ信号１１０ａ’を出力することができ、このハイパスフィルタ信号１１０ａ’は、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”とみなすことができる。
【００１７】
そして、本発明の例示的実施形態において、無線周波数スイッチ１３０は、例えば、ワイヤを用いて送信された無線周波数信号を転送する、または切替えるために使用される有線信号スイッチである。無線周波数スイッチ１３０は、端点Ｎ１およびＮ２を有する第１無線周波数スイッチ１３２と、端点Ｎ３およびＮ４を有する第２無線周波数スイッチ１３４とを含む。
【００１８】
上述した説明に基づくと、本発明の例示的実施形態において、第１無線周波数スイッチ１３２の回路が端点Ｎ１に結合され、且つ第２無線周波数スイッチ１３４の回路が端点Ｎ３に結合された時、第１無線周波数スイッチ１３２および第２無線周波数スイッチ１３４を介して無線周波数フィルタ１２０によって生成された無線周波数パルス基準信号１１０ａ”をトランシーバーアンテナ１４０に送信することができる。トランシーバーアンテナ１４０は、第１デジタル信号１４０ａに制御されて、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”を送信する。
【００１９】
図１および図２を参照すると、本実施形態において、パルスレーダー測距装置１００は、例えば、移動可能な装置であり、物体１０は、静止した物体である。そのため、パルスレーダー測距装置１００と物体１０間の距離ｄｉは、異なる要求に応じて調整可能である。逆に、パルスレーダー測距装置１００が静止した装置であってもよく、パルスレーダー測距装置１００と物体１０間の距離ｄｉは、物体１０を移動させることによって調整可能である。そのため、トランシーバーアンテナ１４０が無線周波数パルス基準信号１１０ａ”を送信した時、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”が物体１０に接触して、帰還信号１０’を生成する。反射した帰還信号１０’は、トランシーバーアンテナ１４０によって受信される。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の例示的実施形態において、パルスレーダー測距装置１００は、さらに、無線周波数増幅器１５０と、低雑音増幅器１６０と、無線周波数信号処理ユニット１７０と、計数ユニット１８０と、ミキサー１９０と、信号処理装置２００とを含む。第１無線周波数スイッチ１３２の回路が端点Ｎ２に結合された時、無線周波数フィルタ１２０が無線周波数増幅器１５０に結合される。そのため、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”が無線周波数増幅器１５０に送信されて、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”の強度を増幅し、第１信号１５０ａを生成する。さらに、第２無線周波数スイッチ１３４の回路が端点Ｎ４に結合された時、第２無線周波数スイッチ１３４を介してトランシーバーアンテナ１４０が低雑音増幅器１６０に結合される。物体１０により反射され、且つトランシーバーアンテナ１４０によって受信された帰還信号１０’は、第２無線周波数スイッチ１３４を介して低雑音増幅器１６０に送信され、帰還信号１０’ の強度を増幅して、第２信号１６０ａを生成することができる。
【００２１】
図３は、図１のパルスレーダー測距装置の無線周波数信号処理ユニットのハードウェアの実施例を示す概略図である。図４は、図１のパルスレーダー測距装置の計数ユニットのハードウェアの実施例を示す概略図である。
【００２２】
図３および図１を参照すると、本発明の例示的実施形態において、無線周波数信号処理ユニット１７０は、検出器（detector）１７２と、比較器（comparator）１７４と、増幅器（amplifier）１７６とを含む。低雑音増幅器１６０によって生成された第２信号１６０ａは、検出器１７２、増幅器１７６、比較器１７４を順番に通過して、第２デジタル信号１６０ａ’に変換される。さらに、第２信号１６０ａおよび第１信号１５０ａは、ミキサー（mixier）１９０によって変換され、相変異を有する振動信号Ｍ１を生成することができる。
【００２３】
一方、図４および図１を参照すると、本発明の例示的実施形態において、計数ユニット１８０は、フリップフロップ（flip-flop）１８２と、レジスタ（register）１８４と、バッファ（buffer）１８６とを含み、フリップフロップ１８２は、計数ユニット１８０に入力された外部クロックＣ１のパルス数を計数する。無線周波数信号処理ユニット１７０によって生成された第２デジタル信号１６０ａ、およびトランシーバーアンテナ１４０を制御して無線周波数パルス基準信号１１０ａ”を送信するために使用される第１デジタル信号１４０ａは、それぞれ計数ユニット１８０に入力され、フリップフロップ１８２、レジスタ１８４、バッファ１８６によって順番に処理されて、時間差信号Ｔｔを検出する。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の例示的実施形態において、時間差信号Ｔｔおよび振動信号Ｍ１は、それぞれ信号処理装置２００に入力され、測距アルゴリズムを用いて時間差信号Ｔｔおよび振動信号Ｍ１の信号処理分析を行い、物体１０とパルスレーダー測距装置１００間の距離を検出する。
【００２５】
図５は、本発明の１つの実施形態に係る測距アルゴリズムを示すフローチャートである。図６は、図５のステップＳ４００の電圧信号抽出のデータ図である。
【００２６】
図５を参照すると、本発明の例示的実施形態において、測距アルゴリズムは、以下のステップを含む。まず、ステップＳ４００において、パルスレーダー測距装置と物体間の距離のパラメータ、ミキサーの出力電圧、パラメータの測定時間等を含むデータベースを作成する。ステップＳ４１０において、データベースのパラメータを抽出して、複数の実験の平均データを計算し、干渉を受けた電圧信号値を除去する。最後に、ステップＳ４２０において、多項式補間を用いてパルスレーダー測距装置と物体間の距離を計算する。
【００２７】
図５、図１および図２を参照すると、ステップＳ４００において、パルスレーダー測距装置１００と物体１０の間の距離測定実験をＭ回行う。パルスレーダー測距装置１００と物体１０の間の距離をｄi 、時間をｔiと仮定すると、ミキサー１９０の出力電圧は、Ｖiとして測定される。距離測定実験をＭ回行った後のミキサー１９０の出力電圧は、
【数１】
2014119447.tif 000003
として測定される（図６に示す）。Ｍ回の実験の電圧測定結果に基づくと、時間ｔiにおいて、パルスレーダー測距装置１００と物体１０の間の距離がｄiの時、出力電圧Ｖiの方程式は、以下の通りである。
【００２８】
【数２】
2014119447.tif 000004
【００２９】
ステップＳ４１０において、距離ｄが変化した時、対応する出力電圧Ｖを測定することができる。このようにして、出力電圧Ｖに相対する距離ｄの変化傾向を得ることができる。測定した電圧波形の変化傾向に基づいて、電圧波形をＬセクションに分割することができる。各セクションの波形変化傾向を波形曲線の傾斜度ｓlに基づいて獲得することにより、出力電圧に相対する距離の変化傾向を決定することができる。傾斜度ｓlの方程式は、以下の通りである。
【００３０】
【数３】
2014119447.tif 000005
【００３１】
最小自乗法（least-square method）に基づいて、各波形セグメントの線形回帰（linear regression）方程式が得られる。この方程式は、以下の通りである。
【００３２】
【数４】
2014119447.tif 000006
【００３３】
セクションｌ’内にあると仮定すると、データサンプルは、
【数５】
2014119447.tif 000007
である。信号は、周囲環境の干渉や雑音影響を受けやすいため、データサンプルは、Nバッチの(di,Vi)データを有する（Vi=Vo（N＜＜P））。この時、Nバッチのデータに基づいて、線形回帰方程式（３）により対応する
2014119447.tif 000008
を得る。そして、以下の方程式（４）の条件に基づいて、最小エラー値を有する
2014119447.tif 000009
および対応する(di,Vi)を得る。方程式（４）は、以下の通りである。
【００３４】
【数６】
2014119447.tif 000010
【００３５】
ステップＳ４２０において、計数ユニット１８０を用いてミキサー１９０の出力電圧Ｖに対応する時間ｔを測定することにより、時間ｔに対応する電圧波形を決定することができる。計数ユニット１８０を用いてミキサー１９０の出力電圧Ｖ、およびステップＳ４００とＳ４１０で得たデータサンプル
【数７】
2014119447.tif 000011
に基づいて、多項式補間、例えば、区分的３次エルミート補間多項式（piecewise cubic Hermite interpolation polynomial）により、測定時間ｔに対応する距離ｄを推計することができる。
【００３６】
本発明のパルスレーダー測距装置１００を詳しく説明するため、図７に示した本発明の上記実施形態（図１、図３および図４）に係るパルスレーダー測距装置１００の回路図を用いてパルスレーダー測距装置１００の回路配置を詳しく説明するが、本発明を限定するものではない。注意すべきこととして、同一のまたは類似する素子には同一のまたは類似する参照番号を使用し、同一の素子については繰り返し説明しない。
【００３７】
図１および図７を参照すると、無線周波数パルス生成器１１０は、例えば、パルス信号１１０’に使用される発振器である。無線周波数フィルタ１２０は、パルス入力端およびパルス出力端を含む。パルス入力端は、パルス信号１１０’を受信するのに適しており、無線周波数フィルタ１２０は、低周波のパルス信号１１０’の一部をフィルタリングし、パルス出力端を介して、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”を含むハイパスフィルタ信号１１０ａ’を出力する。そして、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”を第１無線周波数スイッチ１３２に送信する。無線周波数スイッチ１３０の切替制御に基づいて、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”は、第２無線周波数スイッチ１３４および無線周波数増幅器１５０に送信することができる。第２無線周波数スイッチ１３４に送信された無線周波数パルス基準信号１１０ａ”は、第２無線周波数スイッチ１３４の切替制御を介して、図１に示したトランシーバーアンテナ１４０に送信される。トランシーバーアンテナ１４０は、第１デジタル信号１４０ａに基づいて、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”の送信を制御し、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”が図２に示した物体１０に接触した時、帰還信号１０’が生成され、トランシーバーアンテナ１４０がそれを受信する。
【００３８】
さらに、無線周波数増幅器１５０は、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”を受信するとともに、無線周波数パルス基準信号１１０ａ”の強度を増幅して第１信号１５０ａを生成し、それをミキサー１９０に送信する。一方、帰還信号１０’は、第２無線周波数スイッチの１３４の切替制御を介して、低雑音増幅器１６０に送信され、帰還信号１０’の信号強度を増幅して、第２信号１６０ａを生成する。第２信号１６０ａは、無線周波数信号処理ユニット１７０およびミキサー１９０に送信され、無線周波数信号処理ユニット１７０において、第２信号１６０ａは、検出器１７２、増幅器１７６、比較器１７４によって順番に処理され、第２デジタル信号１６０ａ’に変換される。第２信号１６０ａおよび第１信号１５０ａは、ミキサー１９０によって変換され、相変異を有する振動信号Ｍ１を生成することができる。
【００３９】
第２デジタル信号１６０ａ’は、図４に示したフリップフロップ１８２、レジスタ１８４およびバッファ１８６を含む計数ユニット１８０に送信され、フリップフロップ１８２は、計数ユニット１８０に入力された外部クロックＣ１のパルス数を計数する。一方、トランシーバーアンテナ１４０を制御して無線周波数パルス基準信号１１０ａ”を送信するために使用される第１デジタル信号１４０ａも計数ユニット１８０に入力される。第２デジタル信号１６０ａ’および第１デジタル信号１４０ａは、図４のフリップフロップ１８２、レジスタ１８４およびバッファ１８６によって順番に処理されて、時間差信号Ｔｔを検出する。
【００４０】
以上をまとめると、時間差信号Ｔｔおよび振動信号Ｍｌをそれぞれ図１に示した信号処理装置２００に入力し、本発明の測距アルゴリズムを用いて時間差信号Ｔｔおよび振動信号Ｍｌの信号処理分析を行うことにより、物体１０とパルスレーダー測距装置１００の間の距離を正確に検出することができる。
【００４１】
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
上記の説明に基づき、本発明は物体とパルスレーダー測距装置の間の距離を正確に検出して、物体の微振動を検出することのできるパルスレーダー測距装置およびその測距アルゴリズムを提供する。
【符号の説明】
【００４３】
１０    物体
１０’    帰還信号
１００    パルスレーダー測距装置
１１０    無線周波数パルス生成器
１１０’    パルス信号
１１０ａ’    ハイパスフィルタ信号
１１０ａ”    無線周波数パルス基準信号
１２０    無線周波数フィルタ
１３０    無線周波数スイッチ
１３２    第１無線周波数スイッチ
１３４    第２無線周波数スイッチ
１４０    トランシーバーアンテナ
１４０ａ    第１デジタル信号
１５０    無線周波数増幅器
１５０ａ    第１信号
１６０    低雑音増幅器
１６０ａ    第２信号
１６０ａ’    第２デジタル信号
１７０    無線周波数信号処理ユニット
１７２    検出器
１７４    比較器
１７６    増幅器
１８０    計数ユニット
１８２    フリップフロップ
１８４    レジスタ
１８６    バッファ
１９０    ミキサー
２００    信号処理装置
Ｃ１    外部クロック
Ｍ１    振動信号
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４    端点
Ｔｔ    時間差信号
【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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【図７】
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【外国語明細書】
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