(57)【要約】【課題】距離測定装置において、距離測定の信頼性の向上を図る。【解決手段】距離測定装置においては、周波数制御回路により周波数掃引される送信波と反射波との合成波のパワーが検出され、その検出信号の周波数成分が、分析回路により分析され、その分析結果を基に距離が算出される。周波数制御回路は上記発振周波数の掃引を複数回行う。そして、各回に距離算出回路により算出される距離データのうち、全ての回に存在する距離データが距離判定回路により真値と判定される。これにより、複数回の発振周波数掃引のいずれかの回で、外来ノイズ又は干渉等に起因して、誤った距離データが距離算出回路により算出されたとしても、他の回の周波数掃引時に誤った距離データが算出されなければ、距離判定回路は誤った距離データを真値と判定しない。従って、真値と判定される距離データに誤差が生じ難くなり、そのため、距離測定の信頼性の向上を図ることができる。【選択図】図３
2011232054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号源の発振周波数を掃引する周波数掃引部と、
前記周波数掃引部により掃引される発振周波数に対応した周波数の送信波を放射する送信部と、
前記送信波が測定対象物により反射されて生じた反射波を受信する受信部と、
前記送信波と前記反射波との合成波のパワー又は振幅を検出する検出部と、
前記検出部による検出信号をサンプリングして、その周波数成分を分析する周波数成分分析部と、
前記周波数成分分析部による分析結果に基づいて測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、を備えた距離測定装置において、
前記周波数掃引部に前記発振周波数の掃引を複数回行わせ、各回に前記距離算出部により算出される距離データのうち、全ての回に存在する距離データを真値と判定する距離判定部をさらに備えることを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
前記周波数掃引部は、前記発振周波数を増加させる増加掃引パターンと該発振周波数を減少させる減少掃引パターンとを記憶しており、前記複数回の周波数掃引の各回毎に、前記増加掃引パターンと前記減少掃引パターンとを交互に又はランダムに切り替え、その切り替えられた増加掃引パターン又は減少掃引パターンに従って前記発振周波数を掃引することを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記周波数掃引部は、前記発振周波数の掃引の速さが互いに異なる複数の掃引パターンを記憶しており、前記複数の掃引パターンを特定の順番で前記複数回の周波数掃引の各回毎に切り替え、又は該複数の掃引パターンを各回毎にランダムに切り替え、その切り替えられた掃引パターンに従って前記発振周波数を掃引することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記周波数成分分析部は、前記周波数掃引部による複数回の周波数掃引のうち、少なくともいずれかの回のサンプリング周期を他の回とは異なる周期とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物までの距離をレーダ波又は超音波を用いて測定する距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーダ波又は超音波を利用して測定対象物までの距離を測定する技法として、定在波方式と、ＦＭ−ＣＷ方式とが知られており、それぞれの方式の距離測定装置が知られている。
【０００３】
いずれの方式の距離測定装置においても、信号源の発振周波数が掃引され、その掃引された発振周波数と同じ周波数の送信波が測定対象物に放射され、送信波と、その送信波が測定対象物で反射して生じた反射波との合成波が検出される。そして、その検出信号が増幅され、サンプリングされ、周波数分析され、その分析結果に基づいて測定対象物までの距離が算出される。
【０００４】
上記２方式における相違点は、送信波の周波数（以下、送信周波数という）の掃引の仕方であり、このため、上記２方式においては、送信波と反射波との合成波形が異なり、合成波の検出部分、及び、検出信号に対する分析内容等も相違する。
【０００５】
以下、上記２方式の距離測定技法について詳述する。図９は、従来及び本発明の定在波方式による距離測定原理を示す。図９における上側の図において、第１象限の横軸は時間ｔを示し、縦軸は送信周波数ｆを示し、第２象限の横軸は任意の検出地点において検出される定在波のパワーｐを表す。上記検出地点は、送信波の放射地点と測定対象物とを通る直線上の任意の地点である。
【０００６】
この方式においては、送信周波数ｆの一定期間の保持と一定幅の上昇とが繰り返されるように送信周波数ｆが掃引される。この掃引により、送信周波数ｆが階段状に変調される（上記第１象限参照）。各周波数ｆにおける一定の保持期間は、レーダ波又は超音波が測定対象物までの間を伝搬して往復するのに必要な時間よりも長く設定されている。その保持期間毎に、送信波と、上記往復により位相が遅延した反射波とが干渉し、合成波として定在波が生成される。
【０００７】
上記検出地点における定在波パワーｐは、送信周波数の掃引に応じて周期的に増減する（上記第２象限参照）。この原理について図１０を参照して説明する。ここでは、送信周波数が上昇するとする。この上昇により、検出地点Ｄ１と測定対象物Ｔ１との間の送信波ＷＴ及び反射波ＷＲの波数は増え、そのため、定在波ＷＳの波数が増加し、検出地点Ｄ１における定在波ＷＳの位相が変位する。これにより、検出地点Ｄ１における定在波ＷＳの振幅がＡ１からＡ２に変わり、振幅に比例する定在波パワーｐが変化する。従って、送信周波数の掃引により、検出地点Ｄ１における定在波ＷＳの位相が２π以上掃引されると、定在波パワーｐは周期性を持つようになる。
【０００８】
ここに、送信周波数の掃引による定在波パワーｐの変動周期と、測定対象物Ｔ１までの距離と、光速とを、それぞれ、Δｆ、ｄ、ｃとすると、下記の式（１）の関係式が成立する。
【０００９】
【数１】
2011232054.tif 000003
【００１０】
従って、変動周期Δｆを求めることにより、距離ｄを算出することができる。ところで、定在波パワーｐを、任意の期間、検出すると、定在波パワーｐの時系列信号（以下、定在波パワー信号という）が得られ、定在波パワーｐを時間関数として表すことができる。しかしながら、上記式（１）は時間を変数に含まないので、定在波パワー信号と、式（１）とだけから、距離ｄを算出することはできない。
【００１１】
そこで、上記式（１）を時間領域の数式に変換することが考えられる。ここに、変動周期Δｆに対応する期間と、送信周波数の掃引幅と、掃引期間とを、それぞれ、Ｔｐ、ΔＦ、τとすると、下記式（２）が求まる（図９参照）。
【００１２】
【数２】
2011232054.tif 000004
【００１３】
上記式（２）に上記式（１）を代入し、また、定在波パワー信号の周波数をｆｐ（＝１／Ｔｐ）とすると、周波数ｆｐについての下記式（３）が導き出される。
【００１４】
【数３】
2011232054.tif 000005
【００１５】
従って、定在波パワー信号の周波数ｆｐを計測し、その計測値と、予め設定された掃引幅ΔＦ及び掃引期間τと、光速ｃとを、上記式（３）に代入することにより、距離ｄを求めることができる。
【００１６】
次に、図１１を参照して、従来及び本発明のＦＭ−ＣＷ方式による距離測定原理を説明する。この方式における送信波ＷＴは、その周波数を掃引期間τに周波数掃引幅ΔＦだけ連続掃引することにより、鋸波状にＦＭ変調された連続波（ＣＷ波）である。反射波ＷＲは、送信波ＷＴに対して時間的に遅れるが、その遅延時間Δｔは、レーダ波又は超音波が測定対象物までの距離ｄの空間を往復するのに必要な時間である。この遅延により送信波ＷＴと反射波ＷＲとの周波数には差が生じる。ここに、この周波数差、すなわち、ビート周波数をｆｂとすると、下記式（４）の関係式が成り立つ。
【００１７】
【数４】
2011232054.tif 000006
【００１８】
遅延時間Δｔは、Δｔ＝２ｄ／ｃ（ｃ：光速）と表され、この式を上記式（４）に代入すると、ビート周波数ｆｂと距離ｄとの関係を示す下記式（５）が求められる。
【００１９】
【数５】
2011232054.tif 000007
【００２０】
従って、ビート周波数ｆｂを測定し、上記式（５）に代入することにより、距離ｄを割り出すことができる。ビート周波数ｆｂは、送信波ＷＴと反射波ＷＲとの合成波から計測することができる。
【００２１】
図１２は、上記合成波ＷＣの波形を示す。送信周波数が掃引されると、合成波ＷＣにはうなりが生じ、合成波ＷＣの振幅は、ビート周波数ｆｂでもって増大、減少を繰り返す。そのため、合成波ＷＣを例えば包絡線検波することにより、合成波ＷＣから上記うなりの信号、すなわち、ビート信号を抽出して、その周波数を計測することにより、ビート周波数ｆｂを得ることができ、上記式（５）から距離ｄを算出することができる。
【００２２】
ところで、上記の定在波方式又はＦＭ−ＣＷ方式の距離測定装置において、測定の信頼性を高めるため、送信周波数の掃引を繰り返して複数回実施し、各回毎に距離を測定する距離測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、送信周波数の掃引を、掃引速度、掃引幅、又は掃引期間を変えて複数回行い、これらの掃引により得られた複数のデータを最小二乗法により、又は平均し、距離を測定する距離測定装置が知られている（例えば、特許文献２又は特許文献３参照）。
【００２３】
しかしながら、上記のいずれの距離測定装置においても、送信波又は反射波に外来ノイズが重畳されたとき、及び、距離測定装置が複数在るときにおいて他の距離測定装置の送信波又はその反射波による干渉が生じたとき等に、その影響が、測定される距離データに表れてしまい、誤差が生じる可能性がある。距離測定装置により測定される距離データを基に障害物との衝突の危険性等を警告する警報装置においては、装置が誤作動して誤報する虞がある。従って、距離測定装置における距離測定の信頼性をさらに向上することが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００３−２４０８４１号公報
【特許文献２】特開２００９−２８８２２３号公報
【特許文献３】特開２００４−０８５４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、上記の従来の課題を解決するためになされたものであり、距離測定の信頼性の向上を図ることができる距離測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するために本発明の距離測定装置は、信号源の発振周波数を掃引する周波数掃引部と、前記周波数掃引部により掃引される発振周波数に対応した周波数の送信波を放射する送信部と、前記送信波が測定対象物により反射されて生じた反射波を受信する受信部と、前記送信波と前記反射波との合成波のパワー又は振幅を検出する検出部と、前記検出部による検出信号をサンプリングして、その周波数成分を分析する周波数成分分析部と、前記周波数成分分析部による分析結果に基づいて測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、を備えた距離測定装置において、前記周波数掃引部に前記発振周波数の掃引を複数回行わせ、各回に前記距離算出部により算出される距離データのうち、全ての回に存在する距離データを真値と判定する距離判定部をさらに備えることを特徴とする。
【００２７】
この距離測定装置においては、前記周波数掃引部は、前記発振周波数を増加させる増加掃引パターンと該発振周波数を減少させる減少掃引パターンとを記憶しており、前記複数回の周波数掃引の各回毎に、前記増加掃引パターンと前記減少掃引パターンとを交互に又はランダムに切り替え、その切り替えられた増加掃引パターン又は減少掃引パターンに従って前記発振周波数を掃引することが望ましい。
【００２８】
この距離測定装置においては、前記周波数掃引部は、前記発振周波数の掃引の速さが互いに異なる複数の掃引パターンを記憶しており、前記複数の掃引パターンを特定の順番で前記複数回の周波数掃引の各回毎に切り替え、又は該複数の掃引パターンを各回毎にランダムに切り替え、その切り替えられた掃引パターンに従って前記発振周波数を掃引することが望ましい。
【００２９】
この距離測定装置においては、前記周波数成分分析部は、前記周波数掃引部による複数回の周波数掃引のうち、少なくともいずれかの回のサンプリング周期を他の回とは異なる周期とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、複数回の発振周波数掃引のいずれかの回で、外来ノイズ又は干渉等により、誤った距離データが距離算出部により算出されたとしても、他の回の周波数掃引時に誤った測定データが算出されなければ、距離判定部は誤った距離データを真値と判定しない。従って、真値として判定される距離データに誤差が生じ難くなり、そのため、距離測定の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る距離測定装置の電気的ブロック図。
【図２】上記装置における発振周波数の時間的変化を示す図。
【図３】上記装置の距離判定回路における距離データの真値判定処理について説明するための距離スペクトル図。
【図４】上記実施形態の第１の変形例における発振周波数の時間的変化を示す図。
【図５】上記実施形態の第２の変形例における発振周波数の時間的変化を示す図。
【図６】上記実施形態の第３の変形例における発振周波数の時間的変化を示す図。
【図７】上記実施形態の第４の変形例における発振周波数の時間的変化を示す図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る距離測定装置の電気的ブロック図。
【図９】従来及び本発明の定在波方式による距離測定原理を説明するための図。
【図１０】上記方式において送信波の周波数が上昇したときの任意の地点の定在波パワー変動を示す図。
【図１１】従来及び本発明のＦＭ−ＣＷ方式による距離測定原理を説明するための図。
【図１２】上記方式における送信波と反射波との合成波形図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の第１の実施形態に係る距離測定装置について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の距離測定装置の構成を示す。この距離測定装置１は、装置から測定対象物Ｔ１までの距離ｄを定在波方式により測定する距離測定装置である。
【００３３】
距離測定装置１は、信号源１０と、周波数制御回路１１と、送受信回路１２とを備える。周波数制御回路１１は、信号源１０の発振周波数を掃引する。送受信回路１２は、上記発振周波数に対応した周波数、具体的には、発振周波数と同じ周波数を有するレーダ波又は超音波である送信波ＷＴを放射する。また、送受信回路１２は、送信波ＷＴが測定対象物Ｔ１により反射されて生じた反射波ＷＲを受信する。
【００３４】
また、距離測定装置１は、パワー検出回路１３と、時間軸変換回路１４と、増幅回路１５と、周波数成分分析回路（以下、分析回路という）１６と、距離算出回路１７と、距離判定回路１８とをさらに備える。パワー検出回路１３は、送信波ＷＴと反射波ＷＲとの合成波である定在波のパワーを検出する。時間軸変換回路１４は、パワー検出回路１３による検出信号の時間軸を圧縮又は伸長する。増幅回路１５は、その検出信号を増幅し、分析回路１６は、その検出信号の周波数成分を分析する。距離算出回路１７は、その分析結果から距離ｄを算出する。距離判定回路１８は、周波数制御回路１１に上記発振周波数の掃引を複数回行わせ、各回に距離算出回路１７により算出される距離データのうち、全ての回に存在する距離データを真値と判定する。
【００３５】
信号源１０は、例えば電圧制御発振回路等により構成され、周波数制御回路１１から信号源１０に入力される電圧に対応した周波数で発振し、その発振周波数を有した信号を送受信回路１２に出力する。
【００３６】
周波数制御回路１１（周波数掃引部）は、掃引パターン及び周波数掃引における発振周波数の下限値が予め格納されたメモリと、上記掃引パターンに従って信号源１０への入力電圧を掃引することにより上記発振周波数を掃引する掃引回路とを有する。上記発振周波数の掃引により、送信波ＷＴの周波数（以下、送信周波数という）が掃引される。上記掃引パターンに含まれる情報は、周波数掃引幅、掃引期間、及び、掃引方向を指定する情報である。掃引方向は、周波数を上昇させる上昇方向であっても、又は周波数を下降させる下降方向であってもよいが、本実施形態においては上昇方向とする。
【００３７】
上記掃引回路は、上記メモリに格納された各種情報に従って、上記掃引期間の間に、周波数掃引における発振周波数の下限値から、その下限値に上記周波数掃引幅を加えた上限値までの範囲で、発振周波数を一定の周波数間隔で上昇／下降掃引する。また、上記掃引回路は、各周波数毎に、その周波数期間を一定期間だけ保持する（以下、この期間を保持期間という）。この保持期間は、送受信回路１２と測定対象物Ｔ１との間のレーダ波又は超音波による往復時間よりも長く設定されており、その保持期間毎に、周波数の異なる定在波が発生する。
【００３８】
また、上記掃引回路は、距離判定回路１８から送出される、複数回の周波数掃引を指示する指示信号を受信する。掃引回路は、その指示信号に基づき、上記掃引パターンに従った周波数掃引を連続して複数回、行う。上記指示信号は、単に複数回の掃引を指示する信号であってもよいし、掃引回数を指定する信号であってもよい。前者の信号の場合、上記メモリに掃引回数情報が予め格納されており、掃引回路は、指示信号を受信したときに、メモリに格納された掃引回数情報を参照し、当該情報で特定される回数だけ掃引を行う。一方、後者の信号の場合、掃引回路は、指示信号により指定された回数だけ掃引を行う。本実施形態においては、掃引回数を例えば３回とする。
【００３９】
送受信回路１２（送信部、受信部）は、パッチアンテナ等により構成される。送受信回路１２は、周波数制御回路１１により周波数掃引された発振周波数と同じ周波数の送信波ＷＴを放射する。また、送受信回路１２は、送信波ＷＴが測定対象物Ｔ１により反射されて生じた反射波ＷＲを受信する。信号源１０と送受信回路１２とは、送信波ＷＴ及び反射波ＷＲを伝搬するマクロストリップ線路等の信号伝送線路１９により電気的に結ばれている。なお、反射波ＷＲは微弱であるので、反射波ＷＲが信号源１０の信号発振に与える影響等は無視するものとする。
【００４０】
パワー検出回路１３（検出部）は、信号伝送線路１９中の特定地点における定在波のパワーを検出するダイオード等により構成される。パワー検出回路１３による検出信号は、上記定在波パワー信号に相当し、送信周波数が掃引されると、検出値が周期的に変動する。
【００４１】
ところで、周波数掃引幅が同じであっても、掃引期間が変われば、すなわち、掃引速度が異なれば、定在波パワー信号の周波数が変わる（図９参照）。従って、掃引期間を考慮した補正を行うことなく、定在波パワー信号の周波数から単純に距離ｄを算出すると、距離ｄは不正確な値になる。そのため、定在波パワー信号の時間軸を、掃引期間に応じた圧縮／伸長率で圧縮又は伸長し、掃引期間が基準掃引期間であるときの時間軸に変換する補正が必要になる。
【００４２】
そこで、時間軸変換回路１４は、周波数制御回路１１のメモリから、掃引パターンの掃引期間の情報を取得し、その掃引期間に応じた圧縮／伸長率で、上記検出信号を時間軸方向に圧縮／伸長し、これにより、上記補正を行う。この補正においては、基準掃引期間に対する上記掃引期間の比を求め、その比の逆数を上記圧縮／伸長率とする。
【００４３】
増幅回路１５は、時間軸変換回路１４により時間軸変換された検出信号の波高値が分析回路１６による分解能に応じた値になるように当該検出信号を増幅する。
【００４４】
分析回路１６（周波数成分分析部）は、増幅回路１５により増幅された検出信号をサンプリングし、符号化し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することにより、検出信号の周波数スペクトルを計測する。分析回路１６は、周波数制御回路１１の掃引回路による複数回の周波数掃引のうち、少なくともいずれかの回のサンプリング周期を他の回とは異なる周期としてもよい。
【００４５】
距離算出回路１７（距離算出部）は、分析回路１６により計測された周波数スペクトルを距離領域のスペクトル（以下、距離スペクトルという）に変換する。この変換処理においては、上記式（３）のｆｐ、ΔＦ、τに、それぞれ、上記検出信号の周波数、上記掃引パターンの周波数掃引幅、上記基準掃引期間が代入され、距離ｄが算出され、各周波数ｆｐの対応する距離ｄが求められる。そして、距離算出回路１７は、上記距離スペクトルにおいてピーク値を持つ距離ｄ（以下、ピーク距離という）のデータを、測定された距離データとして得る。
【００４６】
距離判定回路１８（距離判定部）は、距離算出回路１７により測定された、各回の周波数掃引における距離データが格納されるメモリと、各回のピーク距離のデータを基に、真値、すなわち、実際の距離値を示す距離データを判定するマイクロプロセッサとを有する。そのマイクロプロセッサは、いずれかの回、例えば１回目のピーク距離を中心とした、特定の距離範囲を持つ閾値範囲を設定する。そして、マイクロプロセッサは、他の全ての回に、その閾値範囲内に収まるピーク距離が存在すれば、それら全ての回のピーク距離を、許容誤差を含む可能性の有る真値と判定する。真値を判定する方法は上記に限定されない。上記マイクロプロセッサは、それらの真値の平均値を算出し、その平均値を真値とみなす。上記閾値範囲を設定するための基準となる回（例えば、１回目）において、複数のピーク距離が在れば、上記マイクロプロセッサは、各ピーク距離について閾値範囲を設定し、上記判定処理を行う。上記距離範囲は、予測される許容誤差に応じて予め設定されている。また、上記マイクロプロセッサは、複数回の周波数掃引を指示する指示信号を周波数制御回路１１に送出する。
【００４７】
図２は、周波数制御回路１１により掃引された、信号源１０の発振周波数の時間的変化を示す。上記発振周波数は、まず、掃引パターンＰ１の掃引期間の間に、周波数掃引における当該発振周波数の下限値から、掃引パターンＰ１の周波数掃引幅だけ、階段状に上昇する。その後、発振周波数は、上記の下限値に戻る。そして、このような掃引が、さらに２回、時間的に連続して実行される。周波数制御回路１１は、これら３回の掃引を１組として、距離判定回路１８からの上記指示信号を受信する毎に、１組の掃引を実施する。なお、上記発振周波数と上記送信周波数とは略同じ値であり、送信周波数も図２に示されるように掃引される。
【００４８】
図３は、３回の発振周波数掃引処理により測定された各回の距離スペクトルの一例を示す。ここで、１回目の距離スペクトルにおいてはピーク距離がｄ１、ｄ２、ｄ３であり、２回目においてはピーク距離がｄ１’、ｄ２’、ｄ３’であり、３回目においてはピーク距離がｄ２’’、ｄ３’’であったとする。また、閾値範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が１回目のピーク距離ｄ１、ｄ２、ｄ３をそれぞれ中心として設定され、ピーク距離ｄ１’は閾値範囲Ｒ１内にあり、ピーク距離ｄ２’、ｄ２’’は閾値範囲Ｒ２内にあり、ピーク距離ｄ３’、ｄ３’’は閾値範囲Ｒ３内にあったとする。
【００４９】
この例においては、閾値範囲Ｒ１内に収まるピーク距離が２回目には存在するが、３回目には存在しないので、距離判定回路１８は、ピーク距離ｄ１、ｄ１’が真値ではないと判定する。他方、閾値範囲Ｒ２内に収まるピーク距離は２回目にも３回目にも存在するので、距離判定回路１８は、ピーク距離ｄ２、ｄ２’、ｄ２’’を、許容誤差を含む可能性の有る真値と判定し、それらの平均値を求め、この平均値を真値とみなす。距離判定回路１８は、ピーク距離ｄ３、ｄ３’、ｄ３’’についても同様に判定する。
【００５０】
本実施形態においては、３回の発振周波数掃引のいずれかの回で、外乱により、誤った距離データが距離算出回路１７により算出されたとしても、他の回の周波数掃引時に誤った距離データが算出されなければ、距離判定回路１８は誤った距離データを真値と判定しない。従って、真値と判定される距離データに誤差が生じ難くなり、そのため、距離測定の信頼性の向上を図ることができる。なお、上記外乱としては、送信波又は反射波への外来ノイズの重畳、及び、距離測定装置１が複数在る場合に生じ得る、他の距離測定装置１の送信波若しくはその反射波による干渉等が含まれる。
【００５１】
また、分析回路１６において、３回の周波数掃引のうち、いずれかの回のサンプリング周期を他の回とは異なる周期とした場合、上記他の回ではサンプリング周期に起因して距離データが誤測定されたとしても、上記いずれかの回では距離データが誤測定されないようにすることができる。従って、距離判定回路１８が誤測定された距離データを真値と判定しないようにすることができ、距離測定の信頼性をさらに向上することができる。
【００５２】
次に、上記第１の実施形態の各種変形例に係る距離測定装置について図面を参照して説明する。各変形例の距離測定装置の電気的ブロック構成は、第１の実施形態と同じであるため、上記図１を流用して説明する。
（第１の変形例）
第１の変形例に係る距離測定装置１の周波数制御回路１１のメモリは、信号源１０の発振周波数を増加させる増加掃引パターンと当該発振周波数を減少させる減少掃引パターンとを記憶している。上記増加掃引パターンと上記減少掃引パターンの周波数掃引幅は同じであり、掃引期間も同じであり、従って、掃引の速さ（絶対値）は等しいものとする。本変形例の周波数制御回路１１の掃引回路は、図４に示されるように、３回の周波数掃引の各回毎に、上記増加掃引パターンＰ２と上記減少掃引パターンＰ３とを交互に切り替える。また、上記掃引回路は、その切り替えられた増加掃引パターンＰ２又は減少掃引パターンＰ３に従って上記発振周波数を掃引する。
【００５３】
ところで、増加掃引パターンＰ２と減少掃引パターンＰ３のいずれに従って掃引したとしても、増加掃引パターンＰ２と減少掃引パターンＰ３との周波数掃引幅及び掃引期間が互いに同じであれば、増加掃引パターンＰ２と減少掃引パターンＰ３とにそれぞれ従った掃引により得られる距離データは本来、等しいはずである。
【００５４】
しかしながら、増加掃引パターンＰ２又は減少掃引パターンＰ３の一方に従った掃引では、距離データの誤測定を生じさせるのに対して、他方に従った掃引では、誤測定を生じさせない各種外乱が発生し得ることがある。
【００５５】
そこで、本変形例においては、上記外乱対策として、３回の発振周波数の掃引の各回毎に、増加掃引パターンＰ２と減少掃引パターンＰ３とが切り替えられる。そのため、上記のような外乱が発生したとしても、増加掃引パターンＰ２と減少掃引パターンＰ３のいずれかの掃引においては、距離データの誤測定が起きないようにすることができる。従って、距離判定回路１８が誤った距離データを真値と判定しないようにすることができ、距離測定の信頼性をさらに向上することができる。
【００５６】
（第２の変形例）
第２の変形例に係る距離測定装置１の周波数制御回路１１のメモリは、上記第１の変形例と同等の増加掃引パターンＰ２と減少掃引パターンＰ３とを記憶している（上記図４参照）。本変形例の周波数制御回路１１の掃引回路は、図５に示されるように、３回の周波数掃引の各回毎に、上記増加掃引パターンＰ２と上記減少掃引パターンＰ３とをランダムに切り替える。また、上記掃引回路は、その切り替えられた増加掃引パターンＰ２又は減少掃引パターンＰ３に従って上記発振周波数を掃引する。本変形例においても、上記第２の変形例と同等の効果が得られる。
【００５７】
（第３の変形例）
第３の変形例に係る距離測定装置１の周波数制御回路１１のメモリは、信号源１０の発振周波数の掃引の速さ（絶対値）が互いに異なる２種類の掃引パターンを記憶している。掃引パターンは２種類に限定されず、複数種類であればよい。２種類の掃引パターンの周波数掃引幅は互いに同じであり、掃引期間が互いに相違し、これにより、掃引の速さが異なるものとする。本変形例の周波数制御回路１１の掃引回路は、図６に示されるように、上記２種類の掃引パターンＰ４、Ｐ５を特定の順番で、例えば交互に、３回の周波数掃引の各回毎に切り替える。また、上記掃引回路は、その切り替えられた掃引パターンＰ４又は掃引パターンＰ５に従って上記発振周波数を掃引する。
【００５８】
ところで、発振周波数の掃引の速さが互いに異なる複数の掃引パターンのいずれに従って掃引したとしても、各速さに対応して距離データを求めれば、それらの距離データは本来、等しいはずである。
【００５９】
しかしながら、特定の掃引の速さでは、距離データの誤測定を生じさせるのに対して、他の掃引の速さでは、誤測定を生じさせない各種外乱が発生し得る。
【００６０】
そこで、本変形例においては、上記外乱対策として、掃引の速さが互いに異なる２種類の掃引パターンＰ４、Ｐ５が、３回の掃引の各回毎に、切り替えられる。そのため、上記のような外乱が生じたとしても、いずれかの掃引パターンＰ４、Ｐ５の掃引においては、距離データの誤測定が起きないようにすることができる。従って、距離判定回路１８が誤った距離データを真値と判定しないようにすることができる。その結果、距離測定の信頼性をさらに向上することができる。
【００６１】
（第４の変形例）
第４の変形例に係る距離測定装置１の周波数制御回路１１のメモリは、上記第３の変形例と同等の２種類の掃引パターンを記憶している。本変形例の周波数制御回路１１の掃引回路は、図７に示されるように、３回の周波数掃引の各回毎に、上記２種類の掃引パターンＰ４、Ｐ５をランダムに切り替える。また、上記掃引回路は、その切り替えられた掃引パターンＰ４又は掃引パターンＰ５に従って上記発振周波数を掃引する。本変形例においては、上記第３の変形例と同等の効果を奏することができる。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る距離測定装置について図面を参照して説明する。
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態の距離測定装置の構成を示す。この距離測定装置１は、装置から測定対象物Ｔ１までの距離ｄをＦＭ−ＣＷ方式により測定する距離測定装置である。
【００６３】
距離測定装置１は、信号源２０と、周波数制御回路２１と、送受信回路２２と、ビート信号成分検出回路（以下、ビート検出回路という）２３と、増幅回路２４と、周波数成分分析回路（以下、分析回路という）２５と、距離算出回路２６と、距離判定回路２７と、信号伝送線路２８とを備える。
【００６４】
信号源２０、送受信回路２２（送信部、受信部）、距離判定回路２７（距離判定部）、及び信号伝送線路２８は、それぞれ、上記第１の実施形態の信号源１０、送受信回路１２、距離判定回路１８、及び信号伝送線路１９と同等の構成である。
【００６５】
周波数制御回路２１（周波数掃引部）は、上記第１の実施形態の周波数制御回路１１のメモリと同等の構成を有したメモリと、このメモリに格納される掃引パターンに従って信号源１０への入力電圧を掃引することにより上記発振周波数を掃引する掃引回路とを有する。
【００６６】
上記掃引回路は、上記メモリに格納された各種情報に従って、上記掃引期間の間に、上記の下限値から、その下限値に上記周波数掃引幅を加えた上限値までの範囲で、発振周波数を連続して上昇掃引する。この掃引処理により、送信周波数は、上記図１１に示されるような鋸波状に変調される。この変調により、送信波ＷＴと反射波ＷＲとの合成波形は上記図１２に示す波形となり、合成波はビート信号を含む。上記掃引処理において、発振周波数は下降掃引されてもよい。
【００６７】
また、上記掃引回路は、距離判定回路２７から送出される、複数回の周波数掃引を指示する指示信号を受信する。掃引回路は、その指示信号に基づき、上記掃引パターンに従った周波数掃引を連続して複数回、行う。上記指示信号は、単に複数回の掃引を指示する信号であってもよいし、掃引回数を指定する信号であってもよい。前者の信号の場合、上記メモリに掃引回数情報が予め格納されており、掃引回路は、指示信号を受信したときに、メモリに格納された掃引回数情報を参照し、当該情報で特定される回数だけ掃引を行う。一方、後者の信号の場合、掃引回路は、指示信号により指定された回数だけ掃引を行う。本実施形態においては、掃引回数を例えば３回とする。
【００６８】
ビート検出回路２３（検出部）は、信号伝送線路２８中の特定地点における上記合成波の振幅を検出し（すなわち、合成波を包絡線検波し）、その合成波からビート信号を抜き出す包絡線検波回路等により構成される。
【００６９】
増幅回路２４と分析回路２５（周波数成分分析部）とは、それぞれ、上記の増幅回路１５と分析回路１６とによる定在波パワー検出信号への処理を上記ビート信号に施す。
【００７０】
距離算出回路２６（距離算出部）は、分析回路２５により計測された周波数スペクトルを距離領域のスペクトル（以下、距離スペクトルという）に変換する。この変換処理においては、各回の周波数掃引で用いられる掃引パターンの周波数掃引幅及び掃引期間の情報が周波数制御回路２１から取得される。そして、上記式（５）のｆｂ、ΔＦ、τに、それぞれ、上記ビート信号の周波数（ビート周波数）、上記周波数掃引幅、上記掃引期間が代入され、これにより、各周波数ｆｂの対応する距離ｄが求められる。そして、距離算出回路２６は、上記距離スペクトルにおいてピーク値を持つ距離（以下、ピーク距離という）ｄのデータを、測定された距離データとして得る。
【００７１】
本実施形態の距離測定装置１においても、上記第１の実施形態と同等の各種効果を奏することができる。
【００７２】
上記第１の実施形態、その各種変形例、及び第２の実施形態に係る距離測定装置１は、いずれも、例えば、車両に搭載され、その車両の後部又はコーナと壁等の障害物（測定対象物）との距離を測定するバックセンサ又はコーナセンサに適用することができる。
【００７３】
なお、本発明は、上記第１の実施形態、その各種変形例、及び第２の実施形態の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、周波数制御回路１１又は周波数制御回路２１による発振周波数の掃引処理において、任意の発振周波数を周波数掃引幅の中心又は上限とし、この中心又は上限の発振周波数を基準に発振周波数を掃引してもよい。また、送受信回路１２又は送受信回路２３はホーンアンテナにより構成され、信号伝送線路１９又は信号伝送線路２８の代わりとして導波管が用いられ、パワー検出回路１３が方向性結合器により構成されていても構わない。また、第１の実施形態、その各種変形例、及び第２の実施形態のうち、いずれかを他の実施形態又は変形例と組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  距離測定装置
１０、２０  信号源
１１、２１  周波数制御回路（周波数掃引部）
１２、２２  送受信回路（送信部、受信部）
１３  パワー検出回路（検出部）
１６、２５  周波数成分分析回路（周波数成分分析部）
１７、２６  距離算出回路（距離算出部）
１８、２７  距離判定回路（距離判定部）
２３  ビート成分検出回路（検出部）
Ｐ１、Ｐ４、Ｐ５  掃引パターン
Ｐ２  増加掃引パターン
Ｐ３  減少掃引パターン
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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