(57)【要約】  状態の不規則な系列を有するｍ値基本信号を生成することによって物体が検出される。各遷移の結果として、遷移の種類に応じて符号化されるパルスが送信される。反射したパルスは、基本信号を遅延させた基準信号で処理される。遅延に対応する距離における物体の存在は、反射したパルスが基準信号の遷移と一致する程度から判定される。一態様では、基本信号の状態間の遷移は、名目的な規則的なクロックパルスに対して変化する時間オフセットにおいて生じる。別の態様では、物体検出システムは、パルスの送信を禁止しながら動作し、大きな出力が得られる場合には送信される信号のパラメータが変更される。
2009512867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を検出する方法であって、
（ａ）複数の離散状態を有する第１の信号を生成するステップであって、前記状態は不規則な系列において生じ、前記状態間の遷移が、概念上の規則的なクロックパルスに対して変化する時間オフセットにおいて生じる、第１の信号を生成するステップと、
（ｂ）前記第１の信号の各状態遷移に応答して、前記状態遷移の種類に従って符号化されるパルスを送信するステップと、
（ｃ）前記送信されたパルスの反射を含む受信信号を得るステップと、
（ｄ）前記第１の信号から基準信号を導出するステップと、
（ｅ）前記受信信号と前記基準信号との間に遅延を導入するステップと、
（ｆ）前記受信信号内のパルスが前記基準信号の遷移と一致する程度に応じて、出力値を導出するステップと、
（ｇ）前記出力値に応じて、前記遅延に対応する距離に物体が位置するか否かを判定するステップと
を含む、物体を検出する方法。
【請求項２】
前記時間オフセットは、所定の最小値と最大値との間に分布する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記時間オフセットは、前記所定の最小値と前記所定の最大値との間に、概ね一様に分布する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記時間オフセットは、擬似ランダムに変化する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
（ｈ）パルスの送信を禁止しながら、前記出力値をさらに導出するステップと、
（ｉ）前記出力値に応じて、前記第１の信号の特性を変更するために、前記第１の信号を生成するために用いられる少なくとも１つのパラメータを変更するステップと
をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記変化する時間オフセットは、前記出力値に応じて変更される系列を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、前記第１の信号の前記状態遷移のタイミングを制御する可変周期クロック信号を生成することを含み、
前記可変周期クロック信号のクロックパルス間の間隔はそれぞれ、ランダム数を生成してカウント値が前記ランダム数と所定の関係を有するまで規則的なクロックパルスをカウントすることによって求められる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記変化する時間オフセットの前記系列を変更するために、前記所定の関係を変更するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
物体を検出する方法であって、
（ａ）、不規則な系列において生じる複数の離散状態を有する第１の信号を生成するために、少なくとも１つのパラメータを用いるステップと、
（ｂ）前記第１の信号の各状態遷移に応答して、前記状態遷移の種類に従って符号化されるパルスを送信するステップと、
（ｃ）前記送信されるパルスの反射を含む受信信号を得るステップと、
（ｄ）前記第１の信号から基準信号を導出するステップと、
（ｅ）前記受信信号と前記基準信号との間に遅延を導入するステップと、
（ｆ）前記受信信号内のパルスが前記基準信号の遷移と一致する程度に応じて、出力値を導出するステップと、
（ｇ）前記出力値に応じて、前記遅延に対応する距離に物体が位置するか否かを判定するステップと
を含み、
（ｈ）前記パルスの送信を禁止しながら、前記出力値をさらに導出するステップと、
（ｉ）前記出力値に応じて、前記第１の信号の特性を変更するために少なくとも１つのパラメータを変更するステップと
を含むことを特徴とする、物体を検出する方法。
【請求項１０】
前記状態の前記不規則な系列は、前記出力値に応じて変更される、請求項５〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
異なる前記遅延の値に対して前記ステップ（ｅ）及び（ｆ）を繰り返し、それにより個々の遅延にそれぞれ関連付けられる複数の前記出力値を得ることをさらに含む、請求項９〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記不規則な系列は擬似ランダムに求められる、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記不規則な系列は２値系列である、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記不規則な系列は、ｍ＞２であるｍ個の状態を有し、ｍ（ｍ−１）種類の遷移が存在する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記パルスは、キャリアレス超広帯域技法を用いて送信される、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチユーザアクティブセンサシステムのような物体検出システムにおいて、詳細には、限定はしないが、障害物検出及び／又は衝突回避の機能を実行するように設計される自動車レーダシステムにおいて、例えば呼掛け波形(interrogating waveform)として利用されるパルス列を生成し処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つの重要なタイプの障害物検出／衝突回避自動車システムは、電磁エネルギーの短いパルスを利用して、対象となる検出ゾーンに呼び掛ける。その際、システムの視野内にある種々の物体によって後方散乱されるエネルギーを適当に処理することによって、所定の距離において物体の存否に関する判定がなされる。
【０００３】
図１は、電磁エネルギーの短いパルスを利用する従来の障害物検出システムのブロック図である。システムは、持続時間ＴP及び繰返し周期ＴREPを有するパルスを繰返し生成するパルス発生器ＰＧＲを備える。パルス持続時間ＴPは、要求される距離分解能ｃＴP／２を与えるように選択される。ただし、ｃは光の速さであり、システムの明確に測定可能な距離範囲(unambiguous range)はｃＴREP／２に等しい。
【０００４】
また、図１のシステムは、要求される搬送波周波数を有する正弦波信号を生成する発振器ＯＳＣと、搬送波信号をオン−オフして変調するパルス変調器ＰＭＤと、パルス化された搬送波信号を要求されるレベルまで増幅する電力増幅器ＰＡＭと、障害物ＯＢＳに向かって電磁エネルギーのパルスを放射する送信素子ＴＥＬと、障害物ＯＢＳによって後方に反射される電磁パルスを受信する適当な受信センサＲＥＬと、受信センサＲＥＬによって与えられる信号を増幅する入力増幅器ＩＡＭと、適当な信号処理を利用して受信したパルスを整形する信号調整ユニットＳＣＵと、パルス一致相関器ＰＣＣとを備えている。パルス一致相関器は、発生器ＰＧＲによって供給される遅延した基準パルスｓ（ｔ）と、信号調整ユニットＳＣＵによって供給される再構成されたパルスｒ（ｔ）とを一緒に処理して、受信したパルスｒ（ｔ）が基準パルスｓ（ｔ）と一致する程度に応じた出力値を得て、それにより、基準パルスｓ（ｔ）に加えられる遅延に対応する所定の距離において障害物の存否に関する判断ＤＥＣを与える。この動作は、他の遅延値の場合に繰り返すことができる。
【０００５】
呼掛け波形の平均電力が増加すると、物体の検出可能性が大きく改善されることが知られている。所定の持続時間及び限られたピーク電力を用いる電磁パルスの場合、これは、基本的な周期性パルス列の代わりに、等しくない間隔で配置される（時間差のある）パルスを含む、特別に構成された複合パルス列の形をとる呼掛け信号を用いる場合にのみ達成することができる。基本的なパルス列は１周期当たり１つのパルスだけだが、複合パルス列の１周期内で生じるパルスの数は、１つよりもはるかに多くすることができる。しかしながら、システムにおいて明確に測定可能な距離範囲を同一に維持するために、複合パルス列の自己相関関数は、その周期的に生じるピーク間で低い値を示さなければならないであろう。
【０００６】
当業者にはよく知られているように、良好な自己相関特性を有するパルス系列を構成するために、種々の技法が開発されている（例えば、P. Fan及びM. Darnell著「Sequence Design for Communications Applications」（Wiley, 1996）を参照されたい）。
【０００７】
マルチユーザ環境では、アクティブセンサシステムは、それぞれが自身の呼掛けパルス列を同時に且つ非同期に送信することがあるので、各システムは自身が送信したパルスへの応答を認識して検出しなければならないだけでなく、他の全ての送信されたパルス列が存在する中で、それを行うことができなければならない。例えば、自動車に適用する場合、数多くの類似の障害物検出システムが、同じ領域内で動作することができ、且つ、同じ周波数帯を共有できなければならない。相互干渉を回避するために、各センサシステムは、好ましくは他の全てのシステムによって利用されるパルス列と相関がない、識別可能なパルス列を使用しなければならない。しかしながら、或る特定の領域において、数多くの類似のシステムのうちのいずれが動作しているかを予測することはできないので、それらのシステムにそれぞれ、識別可能なパルス列を割り当てることは実用的ではない。
【０００８】
幾つかの基本となる「テンプレート」パルス列から大きな１組の複合パルス列を構成するという問題は、少なくとも１つには、パルス列の生成過程において、幾つかのランダム機構又は擬似ランダム機構を巧みに利用することによって解決することができる。例えば、欧州特許公開第１３３００３１号及び国際公開第２００５／００６０１４号は、種々のランダム機構を利用して、マルチユーザの用途に十分に適している大きな複合パルス列の組を生成する方法を開示する。これらの特許出願の内容は参照により本明細書に援用される（これ以降、「ランダム」という用語は、文脈が許す限り、且つ限定することなく、純粋にランダムに、非決定論的に生成される信号だけでなく、擬似ランダム２値信号及び無秩序な信号を生成するために当該技術分野において用いられるような、フィードバック回路を設けられたシフトレジスタ配列の出力等の、擬似ランダム信号及び／又は決定論的な信号も含むことを意図している）。
【０００９】
先に言及された特許出願において開示される方法によれば、複合パルス列は、基本パルスパケット(primary pulse packet)の系列から成り、各パケットは、所定の特性を有する所定の１組の適当に構成された基本パルスパケットからランダムに選択される。結果として、各ユーザは同じ１組の基本パルスパケットを自由に使うことができるが、ランダムにアセンブルされるので、各ユーザによって送信される複合パルス列は固有である。
【００１０】
幾つかの障害物検出／衝突回避自動車システムによって送信される短い電磁パルスは、同じ持続時間及び振幅を有することがある。それにも関わらず、パルスは、それらの搬送波周波数、位相、偏光、又はキャリアレス超広帯域（ＵＷＢ）システムの場合にはそれらの極性、に基づいて識別することができる。
【００１１】
或る種の障害物検出／衝突回避システムは、当業者によく知られている擬似ランダム２値系列を適当に符号化することによって得られるパルス列を利用する（例えば、R. C. Dixon著「Spread Spectrum Systems with Commercial Applications」（Wiley, 1994）を参照されたい）。ＵＷＢシステムを対象とした１つのそのような従来技術の構成が図２に示される。図から明らかなように、基本となる擬似ランダム２値系列の各２値シンボルは、パルス「ダブレット(doublet)」、すなわちその反転した極性のレプリカによって表される。米国特許第６，６９３，５８２号に開示される別の技法は、振幅シフトキーイング及び位相シフトキーイングの両方を利用して、自動車レーダシステムにおける擬似ランダム２値系列の利用をさらに改善する。米国特許第６，６９３，５８２号の内容は、参照により本明細書に援用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
パルス列、特にマルチユーザ環境において障害物検出及び／又は衝突回避の機能を実行するように設計されるアクティブセンサシステムによって利用されるのに適しているパルス列を生成し処理する改善された方法を提供することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の複数の態様が、添付の特許請求の範囲において記載される。
【００１４】
本発明の第１のさらに別の且つ独立した態様によれば、周期性テンプレート２値波形のディジタル発生器が、パルス間間隔が擬似ランダムに循環するように変化するクロックパルスによって駆動され、不規則に変化する（「ランダム化された」）時刻においてレベル遷移が生じる出力２値波形が生成される。出力２値波形の各レベル遷移が生じる際に、パルス、例えばクリックと呼ばれる短い過渡信号が生成される。パルスの特性は遷移の種類に依存する。測距のために用いられる、そのような生成された一連のクリックのセグメントの持続時間は、テンプレート波形の周期、及びクロック拡散のために用いられる擬似ランダム信号のサイクルの両方の所定の関数である。
【００１５】
そのような技法を用いるとき、測距の用途を対象とした複数のパルス列を得るための、擬似ランダム２値系列を符号化する改善された方法を提供することができる。
【００１６】
一定の周期Ｔcを有するクロックパルスに応答して、ディジタル２値波形発生器によって、テンプレート２値波形ｂ（ｔ）を生成してもよい。テンプレート２値波形のライブラリを形成する複数の｛ｂ（ｔ）｝のそのような波形から、或る特定のテンプレート波形を選択することもできる。
【００１７】
測距の用途に相応しくなるように、各周期性テンプレート２値波形ｂ（ｔ）の自己相関関数は、主相関ピークの外側で相対的に低い値を示すことが好ましい。例えば適当な擬似ランダム信号を利用する結果として、クロックパルスの周期が一様に分布することが好ましい。
【００１８】
ディジタル２値波形発生器を駆動するクロックパルスは、それらの周期が擬似ランダムに拡散しているので、発生器の出力において得られる２値波形ｚ（ｔ）は、「ランダム化された」時刻において、その２つのレベルである、低レベルと高レベルとの間で切り替えられる。
【００１９】
そのような各切替時刻において、２つのクリックのうちの１つが生成されることが好ましい。
「低−高」（ＬＨ）レベル遷移を表すクリックＣLH（ｔ）
「高−低」（ＨＬ）レベル遷移を表すクリックＣHL（ｔ）
【００２０】
「低−高」（ＬＨ）レベル遷移と「高−低」（ＨＬ）レベル遷移とを最適に識別するために、遷移を表す２つのクリックＣLH（ｔ）及びＣHL（ｔ）は、同じ持続時間及びエネルギーを有するが、それでも識別可能であることが好ましい。これは、搬送波周波数、又はＵＷＢシステムの場合には極性のような、クリックのさらに別の測定可能なパラメータを適当に利用することによって果たすことができる。
【００２１】
それに加えて、又はそれとは別に、位相又は偏光のようなコヒーレント電磁放射の他のパラメータを用いることもできるが、実用的には比較的簡単な障害物検出システムに用途が限られることがある。さらに、障害物とセンサとの間に相対的な動きがあるとき、識別パラメータとして位相を用いる結果として、ドップラー効果に起因して検出性能が著しく劣化することがある。
【００２２】
本発明の第２のさらに別の且つ独立した態様によれば、領域内で動作している他のユーザによって送信される干渉パルスが存在する中で、周囲の電磁環境を感知すると共に、改善された障害物検出を確実にする呼掛けパルス列の構造を適応的に選択するための方法が提供される。
【００２３】
本発明のこの態様は、検出システムが自らの呼掛けパルスを送信するのを禁止しながら、検出回路を動作させることによって果たすことができる。他のシステムからのパルスを受信する結果として、大きな出力応答が得られる場合、呼掛けパルス列の構造を変更することができる。これは、低い出力が受信されるまで繰り返すことができ、その後、そのシステムの自らの呼掛けパルスを送信することができる。
【００２４】
先に述べられた本発明の第１及び第２のさらに別の態様は、互いに独立して用いることができるが、本発明の特に好ましい実施の形態は、両方の態様を組み合わせて用いる。
【００２５】
本発明は主に、各パルスが２つの取り得る種類の状態遷移のうちのそれぞれ１つを表すために符号化される２値システムの文脈において説明されるが、本発明は一般的には、パルスが、好ましくはｍ（ｍ−１）個の取り得る種類の状態遷移を表すために符号化される場合に相当するｍ値システムに適用することができる。
【００２６】
これより、本発明を具現する構成を、添付の図面を参照しながら例として説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１５は、本発明によるマルチユーザ障害物検出システムのブロック図である。このシステムは図１のシステムに類似しており、以下に説明される場合を除いて、類似の部品は類似の参照番号によって指示される。
【００２８】
図１５のシステムは、図１のパルス発生器ＰＣＧの代わりに、プログラマブルクリック発生器ＰＣＧ及びコントローラＣＴＲを有する。
【００２９】
図３は、プログラマブルクリック発生器ＰＣＧのブロック図であり、この発生器は、一連のパルスを生成することができ、各パルスは、状態の不規則な系列を有する２値波形の状態遷移を表すように符号化される。これらのパルスはクリックの形をとることが好ましい。以下では、２つの種類の遷移を表す２つの識別可能なクリックを、相反クリック(antithetic clicks)と呼ぶ。
【００３０】
図３のプログラマブルクリック発生器ＰＣＧは、ディジタル２値波形発生器ＤＷＧと、拡散周期クロック発生器ＳＰＣと、レベル遷移検出器ＬＴＤと、２つのクリック発生回路ＬＨＣ及びＨＬＣと、クリック合成器ＣＢＲとを備える。
【００３１】
コントローラＣＴＲ（図１５を参照）が、発生器ＤＷＧの「テンプレート選択」入力ＴＳに適当な信号を加えることにより、所定のテンプレートのライブラリの中から、特定のテンプレート２値波形ｂ（ｔ）を選択することができる。各テンプレート２値波形は、狭い自己相関関数を有する系列に基づいており、擬似ランダム系列発生器を用いて生成されることが好ましい。発生器ＤＷＧは、入力ＣＫを介して拡散周期クロック発生器ＳＰＣによって供給されるクロックパルスによって駆動される。
【００３２】
入力ＣＫに現れるクロックパルスに応答して、発生器ＤＷＧは、「ランダム化された」タイミングでレベル遷移が生じる２値波形ｚ（ｔ）を出力ＲＷに生成する。別法では、波形ｚ（ｔ）は、テンプレート２値波形ｂ（ｔ）の時間スケーリングが「ランダム化された」結果と見なすことができる。所定の上限と下限との間でパルス間間隔の所望の（好ましくは一様である）分布を得るために、時間周期のランダム化は、擬似ランダム数発生器を用いて果たされることが好ましい。
【００３３】
発生器ＤＷＧから得られる２値波形ｚ（ｔ）は、レベル遷移検出器ＬＴＤに加えられる。レベル遷移検出器ＬＴＤの２つの出力ＬＨ及びＨＬは、それぞれ２つのクリック発生回路ＬＨＣ及びＨＬＣを駆動する。クリック合成器ＣＢＲにおいて、交互の出力クリックＣLH（ｔ）及びＣHL（ｔ）が組み合わせられ、結果として、出力ＡＣに相反クリックの系列ｃ（ｔ）が生成される。
【００３４】
このようにして、図３の構成では、テンプレート２値波形ｂ（ｔ）が、以下の系列ｃ（ｔ）を生成するように構成される。
．．．，ＣLH（ｔm-1），ＣHL（ｔm），ＣLH（ｔm+1），ＣHL（ｔm+2），．．．
この系列は、パルス間間隔が不規則に変化するクロックパルスの統計的特性によって支配れる「ランダム化された」時刻｛ｔm｝において発生する交互の相反クリックを含む。
【００３５】
ただ１つのテンプレート２値波形ｂ（ｔ）から、複数の異なる相反クリック系列｛ｃ（ｔ）｝を生み出すことができ、そのような系列はそれぞれ、異なるように拡散するクロックパルスから生じることに留意されたい。クリックの系列によって形成される呼掛け信号の特性を変更するために、選択されるテンプレート系列、変化するパルス間間隔の系列、及びパルス間間隔の平均を含む種々のパラメータを変更できることは明らかであろう。
【００３６】
図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃはそれぞれ、テンプレート２値波形ｂ（ｔ）、レベル遷移が「ランダム化された」対応する２値波形ｚ（ｔ）、及び結果として生成される交互の相反クリックの系列ｃ（ｔ）の例を示す。交互の相反クリックの系列ｃ（ｔ）は、インパルスによってシンボル化されて表されている。
【００３７】
図５ａ及び図５ｂはそれぞれ、異なる値の搬送波周波数を有する２つの短いパルスとして、及びＵＷＢシステムに適している反対の極性の２つの「メキシカンハット」形のインパルスとして、符号化された相反クリックを表す例を示す。
【００３８】
拡散周期クロック発生器ＳＰＣは循環的に動作し、それぞれ１サイクル内で以下の機能を実行することが好ましい。
１．パルス間間隔の各値が厳密に一度だけ生じ、最短及び最長の間隔の値であるＴmin及びＴmaxは予め決められており、間隔値の順序は一見したところランダムであり、間隔値の分布はそれらの両端の値ＴminとＴmaxとの間で一様であるように、所定の数Ｊ個のクロックパルスを生成すること。
２．外部信号ＡＳに応答して、パルス間間隔の平均値を変更すること。
３．外部信号ＯＳに応答して、パルス間間隔のそれぞれの値が発生する順序を変更すること（置換）。
【００３９】
以下に記述される実施例１は、拡散周期クロック発生器ＳＰＣによって生成されるクロックパルスの系列の特性を理解することを容易にするであろう。
【００４０】
実施例１
単一のサイクルにおいて生じるクロックパルスの数Ｊが３０に等しく、パルス間間隔の最小値及び最大値がそれぞれ、Ｔmin＝４０ｎｓ及びＴmax＝１８５ｎｓであると仮定する。パルス間間隔の各値は厳密に一度だけ生じることになるので、間隔値のヒストグラムは、図６に示される形を有するであろう。図から明らかなように、パルス間間隔の持続時間は、５ｎｓのステップで増加する。
【００４１】
この場合、パルス間間隔の平均値は１１２．５ｎｓに等しいが、例えば、パルス間間隔の最小値Ｔminを変更することによって容易に変更することができる。これは拡散周期クロック発生器の入力ＡＳに適当な信号を加えることによって果たすことができる。
【００４２】
種々のパルス間間隔値が生じる順序によって、ヒストグラム形状が変更されることはないが、例えば、サイクル毎に間隔値の置換が繰返し実行されるときには特に、結果として生成される相反クリックの系列を統計的に識別できるようになる。間隔置換は、拡散周期クロック発生器の入力ＯＳに適当な信号を加えることによって果たすことができる。
【００４３】
図１６は、図３の構成において用いることができる拡散周期クロック発生器ＳＰＣ（本明細書では、可変クロック発生器とも呼ばれる）のブロック図である。この発生器は、各測定サイクル中に、各間隔値が任意の他の値と厳密に同じ回数だけ生じるように、パルス間間隔が意図的に一様に分布しているクロックパルスを生成する。しかしながら、その設計に組み込まれる置換機構に起因して、各測定サイクル中に、全ての値が異なる順序で現れることがある。この発生器は、Ｋビット２進カウンタＢＣと、適当な一定周期クロック発生器ＣＫＧと、コンパレータＣＯＭと、擬似ランダム２値系列（ＰＲＢＳ）発生器と、遷移行列回路ＴＭＸとを備える。
【００４４】
擬似ランダム２値系列（ＰＲＢＳ）発生器は、当業者によく知られている線形フィードバックを有する従来のＭ段シフトレジスタである。その基本構成において、ＰＲＢＳ発生器はパラレル出力に範囲（１，２M−１）の２進数を供給する。場合によっては、全て０の２進ワードを含み、それにより、生成される数の範囲を（０，２M−１）まで拡張することが好都合であることもある。全て０のワードを含むために必要とされる線形フィードバックの変更は、当業者には知られている。
【００４５】
範囲の広さには関係なく、許容可能な範囲からの各数は、ＰＲＢＳ発生器の１周期中に厳密に一度だけ現れる。数が現れる順序は、線形フィードバックの形に依存する。入力ＣＫに１つのパルスが加えられるのに応答して、１つの新たな数が現れる。
【００４６】
可変クロック発生器ＳＰＣは以下のように動作する：
−  各インターバルの開始時に、ランダム数発生器は、Ｍビットの負でないランダム値ＲＮを遷移行列回路ＴＭＸに供給する。遷移行列回路ＴＭＸは、ＲＮとは異なるが関連のある数ＴＮが得られるように、その数を形成するビットを置き換え、コンパレータＣＯＭに与える。Ｋビット２進カウンタＢＣは、クロック発生器ＣＫＧから得られるクロックパルスを「カウントアップ」している。カウンタの初期状態は、或る負の値−ＮＶに設定される。この値は、コントローラＣＴＲ（図１５を参照）からの外部信号ＡＳに依存し、不規則な出力パルスの最短パルス間間隔Ｔmin＝（ＮＶ）Ｔcに対応する。ただし、Ｔcは、ＣＫＧによって供給されるクロックパルスの周期である。最長のパルス間間隔Ｔmaxは、Ｔmax＝Ｔmin＋（２K−１）Ｔcから求めることができる。従って、不規則な出力パルスのパルス間間隔は（Ｔave＋ＶＯ）である。ただし、Ｔave＝（Ｔmin＋Ｔmax）／２は、概念上(notional)の規則的な出力クロックパルス周期を表す。また、ＶＯは、変化する時間オフセットであり、正負両方の値をとることができる。
−  ２進カウンタＢＣは、累積されたカウントが遷移行列回路ＴＭＸの出力ＴＮに一致することがコンパレータによって判定されるまで、（また結果として、そのカウントが、擬似ランダム２値系列発生器によって生成される数と、遷移行列回路ＴＭＸのパターンによって定義される所定の関係を有するまで）クロックパルスをカウントする。カウンタの状態が負でないＫビット値ＴＮに達したとき、コンパレータＣＯＭは、出力クロックパルスを形成するのに適したパルスを生成する。このパルスはまた、
−  入力ＲＳを介してカウンタをその初期状態−ＮＶに設定し、
−  入力ＣＫを介してランダム数発生器をトリガし、その結果として、新たなＭビットランダム値ＲＮが生成され、それにより新たな置き換えられた数ＴＮが生成される。
−  ランダム数発生器によって生成されるＭビットの数が一様に分布する場合には、コンパレータによって生成される連続したパルス間の時間間隔の分布も一様になる。従って、それらのパルスは、図３に示されるシステムによって利用される不規則なパルス列を形成する。
【００４７】
例
Ｋ＝６、−ＮＶ＝−４、及びＴc＝５ｎｓであると仮定する。
それゆえ、Ｔmin＝（ＮＶ）Ｔc＝２０ｎｓであるのに対して、Ｔmax＝Ｔmin＋（２K−１）Ｔc＝２１５ｎｓである。
【００４８】
一般の場合には、遷移行列回路ＴＭＸはＭ個の入力及びＫ個の出力を有する。ただし、Ｍ≧Ｋである。しかしながら、最も簡単な構成ではＭ＝Ｋであり、ＴＭＸは、Ｋ個の入力Ｉ１，Ｉ２，．．．，ＩＫ及びＫ個の出力Ｏ１，Ｏ２，．．．，ＯＫを有する。それゆえ、ＰＲＢＳ発生器は、入力Ｉ１，Ｉ２，．．．，ＩＫを駆動するＫ個のパラレル出力を有する。ＴＭＸの動作は、図１７に示される例によって説明することができる。Ｋ×Ｋ行列内のＫ、Ｋ＝８ドットのパターンは、ＴＭＸによって実現される入力−出力接続に対応する。それゆえ、この場合には、Ｏ１＝Ｉ７、Ｏ２＝Ｉ１，．．．，Ｏ７＝Ｉ２、及びＯ８＝Ｉ５である。その行列の各行及び各列は、厳密に１つのドットを含まなければならないことは明らかである。
【００４９】
この応用形態のために、数多くの異なるドットパターンを考案することができるが、図１７に示されるドットパターンのような、「Ｋ攻撃不能クイーン(K non-attacking Queens)」と呼ばれる或る種のパターンに属するドットパターンを利用することが好都合であることがある。また、コスタス配列のような他の既知の設計が、或る特定の応用形態において非常の有用であることがわかっている。
【００５０】
好ましい実施形態では、異なるドットパターンを用いて、変化する時間オフセットが生じる系列を変更することができる。コントローラＣＴＲからの外部信号ＯＳに応答して、所定の１組のパターンから決定論的に、又は非決定論的に特定のドットパターンを選択することができる。それゆえ、コンパレータによってカウント値とランダム数ＲＮとの間で検出される所定の関係を変更することができる。このパターン選択タスクは、制御ユニットＣＴＲによって実行される。
【００５１】
図１８は、Ｍ＞Ｋであるときの入力−出力接続の一例を示しており、Ｍ＝１０及びＫ＝８である。この場合、ＰＲＢＳ発生器は０〜１０２３の全ての値を供給するものと仮定され、それゆえ、１周期が１０２４個の値を含む。その周期中に、出力Ｏ１，Ｏ２，．．．，Ｏ８は、０〜２５６の全ての数を厳密に４度供給し、その不規則性の形も、ただ１つの８×８行列によって与えられる形とは異なる。
【００５２】
また、この場合には、信号ＯＳに応答して、異なるドットパターンを用いることができる。所定の１組のパターンから、決定論的に又は非決定論的に、特定のドットパターンを選択することができる。そのパターン選択タスクは、コントローラＣＴＲによって実行される。さらに、コントローラＣＴＲは、Ｍ個の入力から（Ｍ−Ｋ）個の入力を、決定論的に又は非決定論的に「除外」し、生成された数の不規則な系列（それゆえ、時間間隔）を変更することができる。
【００５３】
ＴＭＸの入力−出力接続行列を変更することから得られる置換に加えて、又はその代わりに、ＰＲＢＳ発生器によって用いられるフィードバックの形を変更することもできる。所定の１組の関数から、決定論的に又は非決定論的に、特定のフィードバック関数を選択することができる。そのフィードバック選択タスクも、コントローラＣＴＲによって実行することができる。
【００５４】
コントローラＣＴＲ、ＰＲＢＳ発生器、及び遷移行列回路ＴＭＸの協調動作によって生成される数の系列（それゆえ、時間間隔）の不規則性を高めるために、且つ／又は生成することができる異なる系列の数を増やすために、上記の置換機構の幾つか又は全てを組み合わせることができる。
【００５５】
上記の構成では、ＰＲＢＳ発生器は、生成される各ランダム数が他の全ての生成される数と同じ頻度で現れるように構成される。それにより、指定された範囲内でクロック周期の分布が確実に一様になる。代替的な構成では、クロック周期の一様な分布は、概ね等しい回数の数値発生演算の代わりに、各入力が各出力に結び付けられるように遷移行列回路ＴＭＸのパターンを繰返し変更することによって、そのような構造のＰＢＲＳ発生器を必要とすることなく果たされる。
【００５６】
マルチユーザのシナリオでは、各センサシステムは全く同じディジタル２値波形発生器を利用するが、個々の特定の発生器は、他の全てのシステムによって用いられるのとは異なるように「ランダム化された」クロックパルスによって駆動される。結果として、異なるセンサシステムによって生成される相反クリックの系列は識別可能であり、それはクロックパルス列が大きく異なることに起因している。この文脈において、２値波形発生器は、ランダムで好ましくは擬似ランダムのクロックパルスの種々の実現形態を、対応する交互の相反クリックの系列に変換するのに適した（決定論的な）マッピングデバイスと見なすことができる。
【００５７】
そのような生成された相反クリックの系列ｃ（ｔ）がマルチユーザ測距の応用形態に適しているか否かは、主に、テンプレート２値波形の基本となる族(family)の自己相関特性及び相互相関特性によるであろう。
【００５８】
良好な自己相関特性及び相互相関特性を有する数多くの種類の２値波形が存在する（例えば、P. Fan及びM. Darnell著「Sequence Design for Communications Applications」（Wiley, 1996）、さらには、R. C. Dixon著「Spread spectrum Systems with Commercial Applications」（Wiley, 1994）を参照されたい）。それらは、相反クリックの系列を生成するためのテンプレート２値波形として利用することができる。例えば、擬似ランダム２値系列及びゴールド系列が、測距の応用形態に特に適していることが、当業者に知られている。
【００５９】
本発明に従って、測距のための相反クリックの系列ｃ（ｔ）を構成する方法が、正当であることを証明するために、そのような構成された系列が、或る意味において、基本となるテンプレート２値波形ｂ（ｔ）の優れた自己相関特性を保持することが示されるであろう。
【００６０】
解析を続けるために、相反クリックの系列ｃ（ｔ）を、基本となるテンプレート２値波形ｂ（ｔ）において以下の３つの演算が実行された結果と見る（図７を参照）ことが役に立つ。
１．テンプレート２値波形ｂ（ｔ）のレベル遷移間の間隔を（擬似）ランダムに一様にスケーリングして、レベル遷移が「ランダム化された」２値波形ｚ（ｔ）を生成する。
２．２値波形ｚ（ｔ）を微分して、反対の極性の交互のディラックデルタインパルスδ（ｔ）の系列ａ（ｔ）を生成する。それゆえ、ａ（ｔ）＝（ｄ／ｄｔ）ｚ（ｔ）。
３．系列ａ（ｔ）を、レベル遷移を表す適当なクリック信号で畳み込み、相反クリックの系列ｃ（ｔ）を生成する。
【００６１】
最初の２つの演算：時間スケーリング及び微分を実行する順序は変更可能なことに留意することが重要である。従って、同一の相反クリックの系列ｃ（ｔ）を得る等価な方法は、以下のステップを含むであろう。
１．テンプレート２値波形ｂ（ｔ）を微分して、反対の極性の交互のディラックデルタインパルスδ（ｔ）の系列ｐ（ｔ）を生成する。それゆえ、ｐ（ｔ）＝（ｄ／ｄｔ）ｂ（ｔ）。
２．系列ｐ（ｔ）において生じる連続したデルタインパルス間の間隔を（擬似）ランダムに一様にスケーリングして、位置が「ランダム化された」デルタインパルスを含む別の系列ｑ（ｔ）を生成する。
３．系列ｑ（ｔ）をそれぞれのクリック信号で畳み込み、系列ｃ（ｔ）を生成する。
【００６２】
図７は、基本となるテンプレート２値波形ｂ（ｔ）から得られる相反クリックの系列ｃ（ｔ）を表し構成する直接的な方法及び等価な方法をシンボル化して示す。
【００６３】
これより、等価な方法を、相反クリックｃ（ｔ）の系列の自己相関関数Ｒcc（τ）を求めるために用いる。
【００６４】
テンプレート２値波形ｂ（ｔ）が、その主要部分が図８ａに示される自己相関関数Ｒbb（τ）を有する擬似ランダム２値信号（ｐｒｂｓ）であるものと仮定する。デルタインパルスの系列ｐ（ｔ）は、ｐｒｂｓ  ｂ（ｔ）の時間導関数であるｐ（ｔ）≡ｂ’（ｔ）＝（ｄ／ｄｔ）ｂ（ｔ）であるので、系列ｐ（ｔ）の自己相関関数Ｒpp（τ）は、自己相関関数Ｒbb（τ）の符号を入れ替えた２次の導関数である。それゆえ、以下の式が成り立つ。
【００６５】
【数１】
2009512867.tif 000003
【００６６】
系列ｐ（ｔ）の正規化された自己相関関数Ｒpp（τ）の形状が図８ｂに示される。図から明らかなように、τ＝０におけるディラックデルタ単位インパルスに加えて、２つのサイドローブも存在し、それぞれ１／２に等しい「大きさ(mass)」を有する負のディラックデルタインパルスの形をとるものと仮定する。主要ピークといずれかのサイドローブとの間の間隔は、クロック周期Ｔcの周期に等しい。
【００６７】
クロックパルスのパルス間間隔が一様に拡散する結果として、自己相関関数Ｒpp（τ）の中に現れるいずれかの負のインパルスの「大きさ」も一様に拡散するであろう。クロック拡散のために真にランダムな機構が用いられるとき、負のインパルスの一様な拡散は、統計的な意味においてのみ、すなわち、無限に長い処理間隔にわたってのみ達成することができる。それゆえ、本発明によれば、有限の処理間隔においてサイドローブの完全に一様な拡散を果たすために、クロック拡散に適した擬似ランダム信号が用いられる。
【００６８】
図８ｃは、実施例１において説明された拡散周期クロック特性に従って「ランダム化された」位置を有するインパルスの系列ｑ（ｔ）の正規化された自己相関関数Ｒqq（τ）を示す。図から明らかなように、負の各サイドローブの１／２の「大きさ」が、パルス間間隔の最小値と最大値との間（すなわち、Ｔmin＝４０ｎｓとＴmax＝１８５ｎｓとの間）で、５ｎｓ離れた３０ステップの中に一様に拡散している。サイドローブのレベルは１／（２Ｋ）＝１／６０まで減少している。
【００６９】
相反クリックの系列ｃ（ｔ）の自己相関関数Ｒcc（ｔ）は、以下の式から求めることができる。
Ｒcc（τ）＝Ｒqq（τ）＊ｇ（τ）＊ｇ（−τ）
ただし、＊は畳み込み演算子であり、ｇ（τ）はクリックの形状である。
【００７０】
ｇ（τ）が矩形パルスであるとき、クリックの系列の自己相関関数Ｒcc（τ）は、以下のように表すことができる。
Ｒcc（τ）＝Ｒqq（τ）＊Λ（τ）
ただし、Λ（τ）は、底辺がパルス持続時間の２倍に等しい対称な三角形関数である。
【００７１】
図８ｄは、実施例１において説明された特性を有するクロックパルスによって駆動されるｐｒｂｓ発生器から得られる相反クリックの系列ｃ（ｔ）の正規化された自己相関関数Ｒcc（τ）を示す。各クリックは、５ｎｓの持続時間の（正又は負の）矩形パルスである。図から明らかなように、ここでは、各サイドローブは遅延τの連続関数であり、結果として生成される負の平坦域のレベルは１／（２Ｋ）＝１／６０に等しい。最小値Ｔmin＝４０ｎｓは、いわゆる「０相関」ゾーンの広がりも決定することに留意されたい。
【００７２】
一般的に、結果として生成される負のサイドローブの（低減された）レベルは、クロックパルス間間隔の一様な分布の範囲｜Ｔmax−Ｔmin｜に反比例する。それゆえ、分布範囲を広げることによって、サイドローブレベルを許容可能なレベルまで低減することができる。
【００７３】
上記の解析から、クロック拡散（すなわち、テンプレート波形の時間スケーリング）のために適当な擬似ランダム機構が用いられるときには特に、相反クリックの系列ｃ（ｔ）は実際に、基本となるテンプレート擬似ランダム２値波形ｂ（ｔ）の優れた自己相関特性を保持することになる。それゆえ、本発明に従って構成されるクリックの系列は、測距のために非常に適した相関特性を示すであろう。
【００７４】
図９は、図３の２値波形発生器ＤＷＧとして用いることができる擬似ランダム２値信号（ｐｒｂｓ）発生器の実際の実施態様の詳細なブロック図である。この発生器は、シフトレジスタを形成して順に１〜７を付される７つのＤタイプフリップフロップＤと、シンボル
【数２】
2009512867.tif 000004
によって表される７つの排他的ＯＲゲートと、６つのＡＮＤゲートと、以下の補助回路とを含む。
１．演算を自動的に開始できるようにするために用いられる「オールゼロ」検出器Ａ０Ｄ：７つ全てのフリップフロップにおいて「全て０」のパターンが検出されたときに、検出器Ａ０Ｄは、排他的ＯＲゲートを介してフリップフロップ１の入力に供給される論理「１」を生成する。
２．７つ全てのフリップフロップにおいて「全て１」のパターンが検出されたときに、論理「１」を生成する「オールワン」検出器Ａ１Ｄ。そのようなパターンは、ｐｒｂｓの１周期当たり一度だけ生じる。検出器Ａ１Ｄの出力Ｐ１を適当なカウンタに供給して、所定の数のｐｒｂｓ周期が完了したか否かを判定することができる。
３．「テンプレート選択」ＴＳ２進入力（Ｖ３、Ｖ２、Ｖ１、Ｖ０）を、２進パターン（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６）に変換する「フィードバック選択」デコーダＦＳＲ。２進パターン（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６は、ＡＮＤゲート及び排他的ＯＲゲートを介してフリップフロップ２〜７の入力を駆動するフィードバック論理変数を決定する。発生器が「最長の」系列を生成するように、４変数入力ＴＳによって指定される全１６個のフィードバック関数が選択される。当業者によく知られているように、最長系列の結果として、最大限取り得る周期が生成され、ｒ段シフトレジスタの場合には、それは２r−１である。（Ｖ３、Ｖ２、Ｖ１）が固定値の場合、２つの「ミラー」（すなわち、時間的に反転した）出力系列が、入力Ｖ０において論理値を入れ替えることによって得られるであろう。ｐｒｂｓ発生器によって生成される１６個の利用可能な異なる信号はそれぞれ、テンプレート２値波形ｂ（ｔ）として用いることができる。
【００７５】
図１０の表は、線形フィードバックの形式を決定する１６個の４変数論理関数を列挙する。線形フィードバックの形式は、デコーダＦＳＲによって与えられ、発生器ＤＷＧによって特定のテンプレート２値波形ｂ（ｔ）を生成するために用いられる。
【００７６】
ｐｒｂｓ発生器は７つのフリップフロップを用いており、各フィードバック関数は「最長の」信号の発生を確実にするので、生成される各テンプレート２値波形ｂ（ｔ）の持続時間の周期は常に、２7−１＝１２７クロック周期に等しい。レベル遷移がランダム化されている２値波形ｚ（ｔ）の任意の特定の実現形態における持続時間は、常に１２７クロックパルス間間隔に等しいが、その実際の持続時間（時間単位において表される）は、拡散周期クロックパルス列の対応する実現形態によって決定されるであろう。
【００７７】
以下に記述される実施例２では、測距のために用いられるクリックの系列ｃ（ｔ）のセグメントの（信号処理のために）最適な持続時間を選択する方法が説明される。
【００７８】
実施例２
テンプレート２値波形ｂ（ｔ）は、図９に示されるような７段シフトレジスタによって生成される「最長」擬似ランダム２値信号であると仮定する。それゆえ、各ｐｒｂｓ周期の持続時間は、１２７クロックパルス間間隔に等しいであろう。
【００７９】
また、ｐｒｂｓ発生器は、循環的に動作する拡散周期クロック発生器によって駆動され、その特性は、実施例１において説明された特性と同じであるものと仮定する。すなわち、
１．１サイクル中に生じるクロックパルスの数Ｋは３０に等しく、
２．パルス間間隔の最小値及び最大値はそれぞれ、Ｔmin＝４０ｎｓ及びＴmax＝１８５ｎｓであり、その平均値は１１２．５ｎｓであり、
３．パルス間間隔の持続時間は５ｎｓステップで常に増加する。
【００８０】
上記の特性を有するクロックパルスがｐｒｂｓ発生器を駆動するとき、出力合成２値波形は、１２７×３０＝３８１０クロックパルス間間隔毎に、すなわち３８１０×１１２．５ｎｓ
【数３】
2009512867.tif 000005
４２９μｓ毎に繰り返すであろう（これは、１２７及び３０が互いに素であるためである）。１ｐｒｂｓ周期中に、よく知られているように、２6＝６４相反クリック（すなわち、遷移）が存在するので、全３０ｐｒｂｓ周期中に観測されるクリックの数は１９２０に等しいであろう。
【００８１】
それゆえ、クリック系列ｃ（ｔ）の正規化された自己相関関数Ｒcc（τ）において完全に一様なサイドローブ拡散（−１／（２Ｋ）＝−１／６０のレベルまで）を果たすために、全体のｐｒｂｓ周期の数（３０）をカウントすることによって、又は生成される連続したクリックの数（１９２０）をカウントすることによって、最適な処理間隔を求めることができる（当然、それらの数の整数倍も許容可能である）。
【００８２】
図１１は、図９のｐｒｂｓ発生器によって生成される擬似ランダム２値信号（ｐｒｂｓ）から実験的に得られる実験的な自己相関関数Ｒbb（τ）の主要な三角部分を示す。クロック周期Ｔcは１１０ｎｓに等しい。図１２ａは、短いパルス、すなわちクリック（ディラックデルタインパルスではない）の系列ｐO（ｔ）の実験的な正規化された自己相関関数Ｒpp（τ）を示す。各クリックは、持続時間５ｎｓの（正又は負の）矩形パルスである。系列ｐO（ｔ）は、図１１に示される自己相関関数Ｒbb（τ）を有する擬似ランダム２値信号（ｐｒｂｓ）から導出されたものである。図から明らかなように、τ＝０における主要単位ピークに加えて、２つの負のピーク（サイドローブ）も存在し、それぞれ−１／２に等しいレベルを有する。主要ピークといずれかの負のピークとの間隔は、クロックパルスの周期Ｔc＝１１０ｎｓに等しい。
【００８３】
図１２ｂは、図１１に示される自己相関関数Ｒbb（τ）を有する基本となる擬似ランダム２値信号（ｐｒｂｓ）から導出されるクリックの系列ｃ（ｔ）の実験的な正規化された自己相関関数Ｒcc（τ）を示す。再び、各クリックは持続時間５ｎｓの（正又は負の）矩形パルスであるが、この場合には、各クリックは実施例１において説明される拡散周期クロック特性に従って「ランダム化された」位置を有する。理論的な解析から予測されるように、負のサイドローブ平坦域のそれぞれのレベルは、パルス間間隔の最小値と最大値との間（すなわち、Ｔmin＝４０ｎｓとＴmax＝１８５ｎｓとの間）で−１／６０に等しい。
【００８４】
上記の実験結果は、相反クリックの系列ｃ（ｔ）が、基本となるテンプレート擬似ランダム２値波形ｂ（ｔ）の優れた自己相関特性を保持するという理論的な解析の主な結論を裏付ける。予測される結果（図８ｂ及び図８ｄ）と、実験で得られる結果（図１２ａ及び図１２ｂ）との間に多少の差があるのは、パルス一致相関器において別個の遅延を使用し、粗い分解能のディジタル／アナログ変換器を利用している結果である。
【００８５】
本発明のさらなる独立した態様によれば、以下で説明されるように、領域内で動作している他のアクティブセンサが存在する中で、信号が混み合っている周囲の電磁環境を断続的に感知し、障害物の改善された検出を確実にするような相反クリックの呼掛け系列の形式を選択する方法が、上記で開示されているプログラマブルクリック発生器を用いて実施される。
【００８６】
図１３は、本発明に従って動作するように構成される別の適応的マルチユーザ障害物検出システムのブロック図である。このシステムは、プログラマブルクリック発生器ＰＣＧ（図３に示される発生器のようなもの）と、送信アンテナＴＥＬに接続されるアンテナドライバＡＤＲと、信号調整ユニットＳＣＵに接続される受信アンテナＲＥＬと、プログラマブル遅延回路ＰＤＬと、パルス衝突検出器／カウンタＰＣＤと、パルス一致相関器ＰＣＣと、制御ユニットＣＴＲとを備える。
【００８７】
このシステムは、２つの交互の動作モードを有する。
１．センス／インターセプト（ＳＩ）モード（パッシブ）
２．標準送信／検出（ＴＤ）モード（アクティブ）
【００８８】
制御ユニットＣＴＲは以下の信号を受信する。
−  Ｐ１、各ｐｒｂｓ周期が終了したときに、プログラマブルクリック発生器ＰＣＧの２値波形発生器ＤＷＧ（図９を参照）から受信される信号。
−  ＣＮ、パルス衝突検出器／カウンタＰＣＤから受信される信号。ただし、ＣＮは記録されたパルス衝突の数である。
また、制御ユニットＣＴＲは以下の信号を供給する。
−  プログラマブルクリック発生器ＰＣＧに対して、テンプレート波形を選択するために供給されるＴＳ、パルス間間隔の平均値を選択するために供給されるＡＳ、及びパルス間間隔の置換を実行するために供給されるＯＳ。
−  対象となるレンジゲートに対応する遅延を選択するために、プログラマブル遅延回路ＰＤＬに供給されるＤＳ。
−  センス／インターセプトＳＩパッシブモードにおいて動作中に、送信機の動作を停止するために、アンテナドライバＡＤＲに供給されるＢＫ。
−  潜在的なパルス衝突を解析するために必要とされる観測間隔を決定するために、パルス衝突検出器／カウンタＰＣＤに供給されるＡＴ。
−送信／検出ＴＤモードにおいて動作中に、受信される信号を処理するための最適な間隔を決定するために、パルス一致相関器ＰＣＣに供給されるＰＴ。
【００８９】
ＳＩモード中に、適応的障害物検出システムによって実行される動作は、以下のように要約することができる。
１．最初に、制御ユニットＣＴＲが、入力ＢＫを介してアンテナドライバＡＤＲの動作を停止する。これにより、システムが休止して呼掛けクリックを送信しないようになる。また、ＣＴＲユニットは、対象となるレンジセルを決定するために、入力ＤＳを介してプログラマブル遅延回路ＰＤＬの各遅延ｄを選択する。また、必要とされる観測間隔を決定するために、ＣＴＲによってパルス衝突検出器／カウンタＰＣＤに信号ＡＴが供給される。
２．パルス衝突検出器／カウンタＰＣＤは、所定の間隔ＡＴ内で、２つのタイプの信号：ＰＤＬにおいて遅延される２値波形ｚ（ｔ−ｄ）と、アンテナＲＡによって傍受され信号調整ユニットＳＣＵによって予備処理される干渉信号ｒ（ｔ）とを一緒に処理し、呼掛けクリックが実際に送信された場合の潜在的なパルス衝突ＣＮの回数を求める
（ＳＩモードでは、送信そのものは行われない）。そのような衝突の回数が過剰であったなら、システムの検出性能が損なわれるであろう。
３．潜在的な衝突回数ＣＮが所定の判定閾値を超えていない場合には、試験下の２値信号ｚ（ｔ）は、送信されるクリックを生成するのに適しているものと見なされる。結果として、システムは、送信／検出ＴＤモードに移行し、その標準的な機能及び動作を実行することができる。
４．しかしながら、潜在的な衝突回数ＣＮが所定の判定閾値を超えていた場合には、２値波形ｚ（ｔ）は、呼掛けクリックを生成するのに適していないものと見なされる。この場合、採用された方法に応じて、制御ユニットＣＴＲは以下の種々のパラメータのうちのいずれか１つ又は複数を変更することができる。
Ａ．ＰＣＧの入力ＴＳを介して、別のテンプレート２値波形を選択するパラメータ。
Ｂ．ＰＣＧの入力ＯＳを介して、クロックパルス間間隔の別の置換を選択するパラメータ。
Ｃ．ＰＣＧの入力ＡＳを介して、平均クロックパルス間間隔を短縮し、それにより平均送信電力を高めるパラメータ。
Ｄ．パルス一致相関器ＰＣＣによって用いられる処理時間ＰＴを長くし、それによりその時間中に送信される信号の累積的なエネルギーを増やすパラメータ。
Ｅ．適当なランダム数発生器を用いて、テンプレート２値波形、及び／又はクロックパルス間間隔の置換を連続して変更するパラメータ。そのような場合には、クリックの送信される系列は、平均クロックパルス間間隔によって決定される強度をもつランダムパルス過程に類似する。
その後、システムは再び、潜在的な衝突回数ＣＮが所定の判定閾値を超えているか否かを判定する。
【００９０】
上記の手順のステップ１〜４は、選択されたレンジセル（例えば、システムに最も近いセル）のために実行することもできるし、又は対象となる全てのレンジセルのために繰り返すこともできる。
【００９１】
開示されるタイプの数多くのシステムが同じ領域内で動作しているとき、各システムが最終的には、ゲーム理論から知られている、「ミニマックス」法として、ステップ４Ｅ（テンプレート２値波形のランダム選択及びクロックパルス間間隔のランダム置換）を選択しようとするものと仮定するのが妥当である。その際、各システムは、周囲の電磁環境において感知される干渉のレベルに従って、クリック強度を（ステップ４Ｃの場合のように、平均クロックパルス間間隔を変更することによって）調整することができる。
【００９２】
適応的障害物検出システムが送信／検出ＴＤモードにおいて動作するとき、パルス一致相関器ＰＣＣは、所定の時間ＰＴ中に、発生器ＰＣＧから得られる基準クリック系列ｃ（ｔ）と、信号調整ユニットＳＣＵによって供給される受信クリックｒ（ｔ）とを一緒に処理する。結果として、所定の距離における障害物の存否に関する判定ＤＥＣが行われる。
【００９３】
プログラマブル遅延回路ＰＤＬ及びパルス衝突検出器／カウンタＰＣＤによって実行される幾つかの、さらには全ての動作が、適当に変更されたパルス一致相関器ＰＣＣによって実行できることは、当業者には明らかであろう。
【００９４】
本発明は２値擬似ランダム系列を用いて、良好な相関特性を有するクリックの系列を構成するが、開示される技法はそのような用途には限定されず、当業者に知られているｍレベルの擬似ランダム系列に適用することもできる。例えば、３値系列がテンプレート３値波形として用いられるとき、３つの識別可能な状態、例えばＰ、Ｑ、及びＲ間の遷移は、図１４に概略的に示されるように、６つの異なる搬送波周波数ｆPQ、ｆQP、ｆQR、ｆRQ、ｆRP、ｆPRを有するパルスのような、６つの異なるクリックによって符号化することができる。
【００９５】
一般的に、ｍレベルの擬似ランダム系列が用いられるとき、ｍレベル間の遷移を符号化するために必要とされる異なるクリックの数は、ｍ（ｍ−１）に等しくなる。しかしながら、応用形態によっては、ｍ（ｍ−１）よりも多くのクリックを利用することもでき、実際に送信されることになるクリックは、より頑強なシステムを提供するために、時間と共に動的に割り当てられ、交換されてもよい。
【００９６】
さらに、短い持続時間のクリックの代わりに、送信される適当な波形（線形周波数変調を有するパルス等）を用いることもでき、その後、受信後に、マッチドフィルタにおいて圧縮して、必要とされる短い応答を生成することもできる。
【００９７】
本発明の好ましい実施形態の上記の説明は、例示及び説明のために提示されてきた。本発明を網羅的に述べること、又は本発明を開示されるものと全く同じ形態に限定することは意図していない。上記の説明に鑑みて、数多くの代替、変更、及び変形によって、当業者が、考えられる特定の用途に相応しい種々の実施形態において本発明を利用できるようになることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】電磁エネルギーの短いパルスを利用する従来の障害物検出システムのブロック図である。
【図２】パルスの「ダブレット」によって擬似ランダム２値系列の２値シンボルを表す従来技術の方法の概略図である。
【図３】本発明による、一連の相反クリックを生成することのできるプログラマブルクリック発生器のブロック図である。
【図４】ａ）は、テンプレート２値波形ｂ（ｔ）の一例を示す図であり、ｂ）は、図４ａのテンプレート２値波形ｂ（ｔ）から生じた、レベル遷移が「ランダム化された」２値波形ｚ（ｔ）を示す図であり、ｃ）は、図４ｂの波形ｚ（ｔ）のレベル遷移によって生成される交互の相反クリックの系列ｃ（ｔ）をシンボル化して示す図である。
【図５】ａ）は、異なる値の搬送波周波数を有する２つの短いパルスによって相反クリックを表す一例を示す図であり、ｂ）は、ＵＷＢシステムに非常に適している反対の極性の２つの「メキシカンハット」の形状のインパルスによって相反クリックを表す一例を示す図である。
【図６】一様に拡散するクロックパルス間間隔のヒストグラムの一例を示す図である。
【図７】テンプレート２値波形ｂ（ｔ）から相反クリックの系列ｃ（ｔ）を生成する２つの等価な手法をシンボル化して示す図である。
【図８】ａ）は、テンプレート２値波形ｂ（ｔ）として用いられる擬似ランダム２値信号の自己相関関数Ｒbb（τ）の主要部分を示す図であり、ｂ）は、図８ａに示されるテンプレート２値波形ｂ（ｔ）の時間導関数ｐ（ｔ）の正規化された自己相関関数Ｒpp（τ）の形状を示す図であり、ｃ）は、位置が「ランダム化された」インパルスの系列ｑ（ｔ）の正規化された自己相関関数Ｒqq（τ）を示す図であり、ｄ）は、拡散周期クロックパルスによって駆動される擬似ランダム２値信号（ｐｒｂｓ）発生器から得られる双極パルスクリックの系列ｃ（ｔ）の正規化された自己相関関数Ｒcc（τ）を示す図である。
【図９】図３のプログラマブルクリック発生器に組み込むことのできる擬似ランダム２値信号発生器の実際の実施態様のブロック図である。
【図１０】特定のテンプレート２値波形ｂ（ｔ）の形を決定する１６個の４変数論理関数を列挙する表である。
【図１１】擬似ランダム２値信号（ｐｒｂｓ）の実験的な自己相関関数Ｒbb（τ）の主要三角部分を示す図である。
【図１２】ａ）は、図１１に示される自己相関関数Ｒbb（τ）を有する擬似ランダム２値信号（ｐｒｂｓ）のレベル遷移において生成される短い双極パルスの系列ｐO（ｔ）の実験的な正規化された自己相関関数Ｒpp（τ）を示す図であり、ｂ）は、拡散周期クロックを使用して系列ｐO（ｔ）内のクリックの位置を「ランダム化すること」によって得られるクリックの系列ｃ（ｔ）の実験的な正規化された自己相関関数Ｒcc（τ）を示す図である。
【図１３】本発明に従って動作するように構成される適応的マルチユーザ障害物検出システムのブロック図である。
【図１４】６つの異なる搬送波周波数を有するパルスを利用して、３値波形の３つの識別可能な状態間での遷移を符号化する方法を示す概略図である。
【図１５】本発明による別のマルチユーザ障害物検出システムのブロック図である。
【図１６】本発明による装置において用いるのに適している可変クロック発生器のブロック図である。
【図１７】「８攻撃不能クイーン(8 non-attacking Queens)」のパターンに基づく８×８の入力−出力接続行列の一例を示す図である。
【図１８】列１及び列１０が「選択されていない」１０×８入力−出力接続行列の一例を示す図である。
【図１】
2009512867.tif 000006
【図２】
2009512867.tif 000007
【図３】
2009512867.tif 000008
【図４】
2009512867.tif 000009
【図５】
2009512867.tif 000010
【図６】
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【図７】
2009512867.tif 000012
【図８】
2009512867.tif 000013
【図９】
2009512867.tif 000014
【図１０】
2009512867.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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