(57)【要約】【課題】送信から受信までの経路における減衰の程度によらず、正確な距離検出を行う。【解決手段】電圧比較器８−１，８−２は、異なる検出閾値１、２と受信パルスを比較し、受信パルスの強度（立ち上がりの傾斜）に従って、異なるタイミングで立ち上がる二値化パルス１、２を生成する。遅延パルス発生器１０−１、１０−２では、二値化パルス１、２と送信パルスの比較から対象物との距離に対応した期間「Ｈ」になる遅延パルス１、２を発生する。差分パルス発生器では、遅延パルスの差から差分パルスを発生する。この差分パルスは、受信パルスの強度に応じたものであり、この差分パルスが遅延パルス１をどの程度補正すべきかについての信号になっている。そこで、距離補正器１３が遅延パルス１から得られる距離信号を差分パルスに応じて補正する。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定時間間隔で繰り返し発生される送信パルスに基づく送信波を送信する送信手段と、
送信波が対象物で反射されて得られた反射波を受信し、増幅検波することで受信パルスを発生する受信手段と、
得られた受信パルスについて、互いに異なる検出閾値に基づいて二値化し二値化パルスを発生する複数の二値化手段と、
前記複数の二値化手段で得た複数の二値化パルスと、前記送信パルスに基づいて距離信号を得るパルスレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記複数の二値化パルスの少なくとも１つの送信パルスに対する遅延時間を前記複数の二値化パルスの発生タイミングの差に基づき補正して、距離信号を得るパルスレーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記複数の二値化パルスの発生タイミングの差の大きさと、受信パルスの振幅の大小に基づく二値化パルス発生タイミングについての補正値との関係を示すマップを記憶しており、
前記二値化手段において発生した複数の二値化パルスの発生タイミングの差に基づいて前記マップを参照し補正値を得て、距離信号を補正するパルスレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信パルスと受信パルスの比較から対象物までの距離に対応する信号を得るパルスレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、パルス波を送信してから、対象物からの反射波を受信するまでの時間から対象物までの距離を検出するパルスレーダ装置が知られている。このようなパルスレーダ装置では、送信波を発生する送信パルスと、受信波から発生した受信パルスを比較することで、その受信波の原因となった対象物までの距離に対応する検出信号を得、この検出信号に基づいて距離を算出している。
【０００３】
例えば、図１のような構成をとるパルスレーダ装置が考えられる。パルス発生器１は、一定の周期の送信パルスを発生する。一方、高周波発振器２は、所定の高周波信号を発生し、これを高周波スイッチ３に供給する。高周波スイッチ３は、高周波発振器２からの搬送波をパルス発生器１からの送信パルスを用いてオンオフしてパルス変調し、これが送信アンテナ４から送信される。送信波は、送信アンテナ４の前方にある測定対象物で反射され、反射波が受信アンテナ５によって受信される。
【０００４】
受信アンテナ５からの受信波は高周波増幅器６により増幅・復調された後、検波器７に供給され、ここで検波されて受信パルスとなる。
【０００５】
得られた受信パルスは、電圧比較器８に供給され、ここで基準電源９から供給される検出閾値と比較され、二値化信号が出力される。この二値化信号は、遅延パルス発生器１０に供給され、ここで、パルス発生器１０から供給される送信パルスと比較され、両者の立ち上がりタイミングに差の期間「Ｈ」となる遅延パルスが得られる。この遅延パルスの「Ｈ」の期間は、送信から対象物からの反射波受信までの時間、すなわち距離に対応している。そこで、この遅延パルスが積分器１１で積分されて、距離信号となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、パルスレーダ装置は、基本的に送信アンテナ４から送信されて、受信アンテナ５で受信されるまでの時間を計測している。ここで、送信されてから受信されるまでの経路では、電波は反射、吸収、散乱など各種要因で必然的に減衰する。従って、検波器７において得られる受信パルスの振幅は、電波の減衰に応じて変化する。通常は、対象物までの距離が大きいほど減衰は大きくなる。
【０００７】
図２には、電圧比較器８における受信パルスの振幅と、二値化パルスの関係を示してある。このように、受信パルスの振幅が小さい（強度が弱い）場合、立ち上がりの傾きは小さくなり、受信パルスの振幅が大きい（強度が強い）場合に比べ、検出閾値を超えるタイミングが遅くなる。従って、受信パルスの振幅が小さいほど、二値化パルスの立ち上がりタイミングが遅くなる。
【０００８】
そこで、従来の装置では、送信から受信までの経路における減衰の程度に応じて検出する距離が異なってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、送信から受信までの経路における減衰の影響を抑制できるパルスレーダ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定時間間隔で繰り返し発生される送信パルスに基づく送信波を送信する送信手段と、送信波が対象物で反射されて得られた反射波を受信し、増幅検波することで受信パルスを発生する受信手段と、得られた受信パルスについて、互いに異なる検出閾値に基づいて二値化し二値化パルスを発生する複数の二値化手段と、前記複数の二値化手段で得た複数の二値化パルスと、前記送信パルスに基づいて距離信号を得ることを特徴とする。
【００１１】
このように、本発明によれば、受信パルスと異なる検出閾値との比較により得た複数の二値化パルスを利用する。この複数の二値化パルスは、受信信号の立ち上がりの傾きに応じて立ち上がりタイミングが異なる。そこで、複数の二値化パルスから受信パルスの立ち上がり傾きが推定でき、従って、二値化パルスと送信パルスとの比較から検出された送信から受信までの時間（対象物までの距離に対応する）に対応する信号における誤差を推定することができる。従って、この誤差を補償して正確な距離検出を行うことができる。
【００１２】
また、前記複数の二値化パルスの少なくとも１つの送信パルスに対する遅延時間を前記複数の二値化パルスの発生タイミングの差に基づき補正して、距離信号を得ることが好適である。
【００１３】
また、前記複数の二値化パルスの発生タイミングの差の大きさと、受信パルスの振幅の大小に基づく二値化パルス発生タイミングについての補正値との関係を示すマップを記憶しており、前記二値化手段において発生した複数の二値化パルスの発生タイミングの差に基づいて前記マップを参照し補正値を得て、距離信号を補正することが好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図３は、実施形態の装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１５】
パルス発生器１は、送信パルスを発生する。この送信パルスは、一定の周期で繰り返し発生するパルスであり、その周期は検出対象物の最大距離を考慮して決定される。一方、高周波発振器２は、所定周波数、例えば２４ＧＨｚ帯の高周波信号を発生し、これを高周波スイッチ３に供給する。高周波スイッチ３は、高周波発振器２からの搬送波をパルス発生器１からの送信パルスによりオンオフしてパルス変調して送信波を発生する。
【００１６】
高周波スイッチ３からの送信波は、送信アンテナ４から送信される。送信波は、送信アンテナ４の前方にある測定対象物で反射され、反射波が受信アンテナ５によって受信される。そして、受信アンテナ５からの受信波は高周波増幅器６により増幅・復調され、検波器７に供給される。検波器７は、高周波受信器６からの受信信号を検波して直流信号である受信パルスを得る。
【００１７】
検波器７の出力である受信パルスは、２つの電圧比較器８−１、８−２に供給される。この電圧比較器８−１、８−２には、それぞれ基準電源９−１、９−２からの互いに異なる検出閾値１、２がそれぞれ供給されている。そこで、図４に示すように、電圧比較器８−１、８−２では、互いに異なる検出閾値１、２と受信パルスを比較し、受信パルスのレベルが検出閾値１、２を上回った期間「Ｈ」となる二値化処理を行い、整形受信パルス（二値化パルス）１、２をそれぞれ出力する。なお、この例では、検出閾値１の方が検出閾値２より小さく設定されており、遅延パルス１の方が遅延パルス２より「Ｈ」の期間が長くなっている。
【００１８】
得られた２つの整形二値化パルス１、２は、それぞれ遅延パルス発生器１０−１、１０−２に供給される。この遅延パルス発生器１０−１、１０−２には、パルス発生器１からの送信パルスも供給されており、遅延パルス発生器１０−１、１０−２では、送信パルスの立ち上がりで「Ｈ」となり、整形受信パルス１、２の立ち上がりで「Ｌ」となる遅延パルス１、２をそれぞれ発生する。
【００１９】
そして、遅延パルス発生器１０−１の出力は、積分器１１−１に供給され、ここで積分され、遅延パルスの「Ｈ」の期間に応じた直流電圧値に変換される。
【００２０】
また遅延パルス発生器１０−１からの遅延パルス１と、遅延パルス発生器１０−２からの遅延パルス２は、差分パルス発生器１２に供給され、ここで両者の立ち上がりの差の期間だけ「Ｈ」となる差分パルスが発生される。この差分パルスは、図４、５に示すように、受信パルスが検出閾値１を超える時点から検出閾値２を超える時点までの間の信号である。
【００２１】
そして、この差分パルス発生器１２で得られた差分パルスは、積分器１１−２に供給され、ここで、直流の電圧信号に変換される。
【００２２】
そして、積分器１１−１からの遅延パルス１の「Ｈ」期間に対応する電圧値（距離信号）と、積分器１１−２から供給される遅延パルス１、２の差分に基づく電圧値（差分信号）が距離補正器１３に供給され、ここで積分器１１−１から供給される距離信号が積分器１１−２からの補正信号に応じて補正され、補正された距離信号が距離補正器１３から出力される。すなわち、図５に示すように、補正信号は検波器の出力である受信パルスの振幅に対応する立ち上がり傾きに応じた信号であり、振幅が小さいほど大きくなる信号である。従って、受信パルスの振幅に応じて実際に立ち上がりと見なすべきタイミングは推測できる。そこで、この関係を予め調べておき、差分信号に基づいて距離信号を補正する。
【００２３】
図６に、距離補正器１３の構成例を示す。この例では、積分器１１−２からの差分信号は、差分電圧−補正距離電圧変換器１３ａに供給される。この差分電圧−補正距離電圧変換器１３ａは、差分信号を距離信号から減算されるべき電圧に変換する。すなわち、差分信号と、受信パルスの振幅の間には、一定の関係があり、また整形受信パルスの立ち上がり（遅延パルス１の立ち下がり）のタイミングが実際に受信パルスが立ち上がった時点と見なされるべきタイミングとの間には一定の関係があり、これは各種の実験によって調べることができる。そこで、実験によって、この関係を予め調べておき、差分電圧−補正距離電圧変換器１３ａでは、この関係をマップまたは数式などとして持っており、差分信号の電圧値を積分器１１−１から供給される距離信号から減算すべき電圧値に変換する。この差分電圧−補正距離電圧変換器１３ａにおける変換は、例えば図７に示すように、差分電圧が大きくなるに従って、補正距離電圧が大きくなるような特性を持つ変換である。
【００２４】
そして、この差分電圧−補正距離電圧変換器１３ａの出力である補正信号が減算器１３ｂに供給され、この補正信号の電圧値が、積分器１１−１からの距離信号の電圧値から減算され、補正された距離信号がここから出力される。
【００２５】
このようにして、受信パルスの振幅に応じた誤差が補償され、受信信号の送信号信号に対する減衰率によらず、正しい距離検出を行うことができる。
【００２６】
図８には、距離補正器１３の他の構成例が示してある。この例では、積分器２からの差分信号はＡ／Ｄ変換器１３ｃに供給された後、差分電圧−補正距離電圧変換器１３ｄに供給される。すなわち、差分信号はＡ／Ｄ変換器１３ｃにおいてデジタルデータに変換された後、差分電圧−補正距離電圧変換器１３ｄに供給される。そこで、差分電圧−補正距離電圧変換器１３ｄは、入力されるデジタルデータに基づき、補正距離電圧のデジタルデータを出力する。これは、処理がデジタルで行われるだけであり、処理内容は上述の差分電圧−補正距離電圧変換器１３ａと同一である。
【００２７】
一方、積分器１１−１からの距離信号は、Ａ／Ｄ変換器１３ｅに供給され、ここでデジタルデータに変換された後、減算器１３ｆに供給される。また、差分電圧−補正距離電圧変換器１３ｄからの補正距離電圧のデジタルデータは、減算器１３ｆに供給される。従って、減算器１３ｆにおいて、上述の減算器１３ｂにおける処理と同様の処理がデジタルで行われ、デジタル距離信号が減算器１３ｆから出力される。
【００２８】
このように、本実施形態では、１つの受信パルスについて、２つの電圧比較器８−１、８−２において、異なる検出閾値１、２を用い、二値化を行う。従って、この電圧比較器８−１、８−２において異なる立ち上がりタイミングの整形受信パルス１、２を得ることができる。そして、整形受信パルス１、２の立ち上がりタイミングの差は、受信パルスの立ち上がりの傾きに応じたものであり、整形受信パルスの立ち上がりタイミングが正しい受信パルスの立ち上がりに対しどのくらい遅れるかを示している。そこで、この整形受信パルス１、２の立ち上がりタイミングの差に基づいて、整形受信パルス１と送信パルスとの比較から得られる距離信号を補正して、正しい距離を検出することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、２つの検出閾値を用いたが、電圧比較器などを３以上設け３以上の検出閾値を利用することで、より正確な距離の補正が行える。また、２つの遅延パルスから距離信号を求め、求められた距離信号の差分信号で補正するように構成してもかまわない。この場合、差分パルス発生器は必要なくなり、２つの遅延パルスを積分器で直流化しＡ／Ｄ変換器でディジタル化した後に上記の差分検出と距離補正を行う。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信パルスと異なる検出閾値との比較により得た複数の二値化パルスを利用する。この複数の二値化パルスは、受信信号の立ち上がりの傾きに応じて立ち上がりタイミングが異なる。そこで、複数の二値化パルスから受信パルスの立ち上がり傾きが推定でき、従って、二値化パルスと送信パルスとの比較から検出された送信から受信までの時間（対象物までの距離に対応する）に対応する信号における誤差を推定することができる。従って、この誤差を補償して正確な距離検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の装置における各部の信号の状態を示す図である。
【図３】実施形態に係るパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態における２つの検出閾値を用いた信号処理を示す図である。
【図５】差分パルスと受信パルス強度の関係を示す図である。
【図６】距離補正器の構成例を示す図である。
【図７】差分電圧−補正距離電圧変換器の特性例を示す図である。
【図８】距離補正器の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　パルス発生器、２　高周波発振器、３　高周波スイッチ、４　送信アンテナ、５　受信アンテナ、６　高周波増幅器、７　検波器、８−１，８−２　電圧比較器、９−１，９−２　基準電源、１０−１，１０−２　遅延パルス発生器、１１−１，１１−２　積分器、１２　差分パルス発生器、１３　距離補正器。
【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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