(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自局では他局へ当該自局の送信手段が備える拡散符号発生器を用いて符号化した第１のスペクトラム拡散変調信号を当該送信手段から送信しつつ、当該第１のスペクトラム拡散変調信号を受信手段に入力し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段での相関信号を検出して前記送信信号の第１基準位置を検出し、
他局では前記第１のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の受信手段で受信し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段での相関信号を検出して受信信号の第２基準位置を検出し、前記第１のスペクトラム拡散変調信号の受信に呼応して当該他局の送信手段が備える拡散符号発生器を用いて符号化した第２のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の送信手段から送信しつつ、当該第２のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の受信手段に入力し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して当該他局からの送信信号の第３基準位置を検出し、前記第２基準位置と前記第３基準位置の相対位相時間差を当該他局の送信手段から送信している第２のスペクトラム拡散変調信号に付加して前記自局に送信し、
前記自局では、前記第２のスペクトラム拡散変調信号を当該自局の受信手段で受信し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して受信信号の第４基準位置を検出し、前記第１基準位置と前記第４基準位置の時間差から前記相対位相時間差を引いた時間差に基づいて、自局と他局間の距離を算出する
ことを特徴とする測距方法。
【請求項２】
スペクトラム拡散変調信号の送信手段及び受信手段を備える自局及び他局を備え、自局と他局間の距離を測定する測距装置において、
前記自局は、前記他局へ当該自局の送信手段が備える拡散符号発生器を用いて符号化した第１のスペクトラム拡散変調信号を送信手段から送信しつつ、当該第１のスペクトラム拡散変調信号を受信手段に入力し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して自局からの送信信号の第１基準位置を検出する手段を備え、
前記他局は、前記第１のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の受信手段で受信し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して受信信号の第２基準位置を検出する手段と、
前記第１のスペクトラム拡散変調信号の受信に呼応して当該他局の送信手段が備える拡散符号発生器を用いて符号化した第２のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の送信手段から送信する手段と、
前記送信手段から送信されている第２のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の受信手段に入力し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して当該他局からの送信信号の第３基準位置を検出し、前記第２基準位置と前記第３基準位置の相対位相時間差を検出する検出手段とを備え、
該検出手段により検出された相対位相時間差を当該他局の送信手段から送信している第２のスペクトラム拡散変調信号に付加して前記自局に送信し、
前記自局は、前記第２のスペクトラム拡散変調信号を当該自局の受信手段で受信し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して受信信号の第４基準位置を検出し、前記第１基準位置と前記第４基準位置の時間差から前記相対位相時間差を引いた時間差に基づいて、自局と他局間の距離を算出する
ことを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散変調信号による通信方式を利用した測距方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、主に使われている測距方法としては、レーダー方式がある。この方式は、図６に示すように、測定器１から測定物２に電波を照射し、測定器１から反射した電波の遅延時間２τを計測することにより測定器１から測定物２までの距離Ｌを求めている。即ち、Ｌ＝２τ・Ｃ／２である。
但し、２τは電波の到達遅延時間、Ｃは光速である。
【０００３】
この方式では、測定物２のみた電波を照射しなければならないため、測定器１のアンテナ１ａの指向性を鋭くしなければならない。このため、測距する対象範囲が広くなる場合、その範囲内を鋭く指向された電波でスキャンニングしなければならないため、測距検出時間が多くかかる。
【０００４】
また、測距しようとする測定物の台数が複数であると、同じ周波数帯の電波を使用すると、相互に電波の衝突が起こるために異なる測距を行うことはできず、台数に比例した周波数帯域の電波が必要となる。
【０００５】
更に別の測距方法としては、電波の折り返しを利用した測距方式がある。この方式は、図７に示すように、自局３から送信された信号を、他局４が受信しその周波数を周波数変換器４ａにより変換して自局３に送り返し、その信号の往復の遅延時間２τから距離Ｌを算出するものである。
【０００６】
この方式では、上述したように往復で、異なる２つの周波数帯の電波を使用する必要がある。しかも周波数を変換して送り返すためＳ／Ｎ比の劣化を招いてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記２つの従来方式では、上述したように測定対象物が複数ある場合、異なる２つ以上の周波数帯の電波を使用することが必要となる。
【０００８】
更に、送信した信号の反射もしくは、送り返しの方法で測距しているため、各々の測定物に対して個別に測距を行わなければならない。このため、測距する時間が多くかかる等の問題がある。
【０００９】
本発明の目的はかかる従来方式の問題点を改良するため、スペクトラム拡散通信方式を利用した測距方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の測距方法は、自局では他局へ当該自局の送信手段が備える拡散符号発生器を用いて符号化した第１のスペクトラム拡散変調信号を当該送信手段から送信しつつ、当該第１のスペクトラム拡散変調信号を受信手段に入力し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段での相関信号を検出して前記送信信号の第１基準位置を検出し、他局では前記第１のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の受信手段で受信し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段での相関信号を検出して受信信号の第２基準位置を検出し、前記第１のスペクトラム拡散変調信号の受信に呼応して当該他局の送信手段が備える拡散符号発生器を用いて符号化した第２のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の送信手段から送信しつつ、当該第２のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の受信手段に入力し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して当該他局からの送信信号の第３基準位置を検出し、前記第２基準位置と前記第３基準位置の相対位相時間差を当該他局の送信手段から送信している第２のスペクトラム拡散変調信号に付加して前記自局に送信し、前記自局では、前記第２のスペクトラム拡散変調信号を当該自局の受信手段で受信し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して受信信号の第４基準位置を検出し、前記第１基準位置と前記第４基準位置の時間差から前記相対位相時間差を引いた時間差に基づいて、自局と他局間の距離を算出することを要旨とする。
【００１１】
また、本発明の測距装置は、スペクトラム拡散変調信号の送信手段及び受信手段を備える自局及び他局を備え、自局と他局間の距離を測定する測距装置において、前記自局は、前記他局へ当該自局の送信手段が備える拡散符号発生器を用いて符号化した第１のスペクトラム拡散変調信号を送信手段から送信しつつ、当該第１のスペクトラム拡散変調信号を受信手段に入力し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して自局からの送信信号の第１基準位置を検出する手段を備え、前記他局は、前記第１のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の受信手段で受信し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して受信信号の第２基準位置を検出する手段と、前記第１のスペクトラム拡散変調信号の受信に呼応して当該他局の送信手段が備える拡散符号発生器を用いて符号化した第２のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の送信手段から送信する手段と、前記送信手段から送信されている第２のスペクトラム拡散変調信号を当該他局の受信手段に入力し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して当該他局からの送信信号の第３基準位置を検出し、前記第２基準位置と前記第３基準位置の相対位相時間差を検出する検出手段とを備え、該検出手段により検出された相対位相時間差を当該他局の送信手段から送信している第２のスペクトラム拡散変調信号に付加して前記自局に送信し、前記自局は、前記第２のスペクトラム拡散変調信号を当該自局の受信手段で受信し当該受信手段が備える拡散符号発生器を用いて逆拡散を行って当該受信手段の相関信号を検出して受信信号の第４基準位置を検出し、前記第１基準位置と前記第４基準位置の時間差から前記相対位相時間差を引いた時間差に基づいて、自局と他局間の距離を算出することを要旨とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の測距方法の実施形態を図１に示す。
図１において、自局５と他局６の間の距離Ｌを求めようとする場合、自局５から他局６へスペクトラム拡散変調された第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１を送信する。
【００１４】
他局６では、受信した第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１と、送信しようとする第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２との相対位相時間差△ｔ1（相対時間差）を検出し、検出された相対位相時間差のデータＤを上記信号Ｓ２に付加して自局５に送信する。
【００１５】
自局５では、他局６が行ったように、他局６から送信されて来た第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２と自局５の第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１との位相時間差△ｔ2を検出する。また、この時、上記Ｓ２に付加されていた上記データＤを復調する。そして上記位相時間差△ｔ2と該データＤ（△ｔ1）を用いて、自局５と他局６の電波の遅延時間２τを求め、距離Ｌを算出する。
【００１６】
図２は上述した測距方法の原理を説明するための、自局５と他局６の各信号のタイミング関係を示す。
（１）自局５において、基準ＰＮ符号により第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１（送信信号）の逆拡散（相関）を行い、送信信号の基準位置Ｒを検出する。
（２）他局６では、基準ＰＮ符号により受信された第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１’（受信信号）と第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２（送信信号）の逆拡散を行い、両信号間の相対位相時間差△ｔ1を検出する。この△ｔ1のデータは上記信号Ｓ２に付加して自局５に送信する。この時、受信信号Ｓ１’は自局５の送信信号Ｓ１に対して、自局５と他局６間の距離Ｌに比例した遅延τ1を受けている。
（３）自局５では、他局６から送信され受信された第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２’（受信信号）の逆拡散を行い、自局５の送信信号Ｓ１との位相時間差△ｔ2を検出する。この時、上記他局６からの送信信号Ｓ２’は他局６の送信信号Ｓ２に対して、他局６と自局５間の距離Ｌに比例した遅延τ２を受けている。
（４）自局５と他局６間の電波（スペクトラム拡散変調信号）の往復遅延時間Ｔは、
Ｔ＝△ｔ2−△ｔ1＝τ1＋τ2
となり、距離Ｌは、
Ｌ＝Ｔ・Ｃ／２      で求まる。Ｃは光速でτ1＝τ2
【００１７】
図３は上述した測距方法に基づく測距装置の自局５及び他局６に設けた構成の一実施例を示す。
同図において、自局５は、第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１の送信手段５ａ、受信された第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２’に付加されている位相時間差のデータＤを復調する復調手段５ｂ、上記信号Ｓ２’と第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１との位相時間差△ｔ2の検出手段５ｃ、該検出手段５ｃにより検出された検出値（位相時間差△ｔ2）と上記データＤとから自局５と他局６間の距離Ｌを算出する距離算出手段５ｄを備えている。
【００１８】
これに対し他局６は、受信された第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１’と第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２との相対位相時間差△ｔ1を検出する検出手段６ａ、該検出手段６ａにより検出された相対位相時間差△ｔ1のデータＤを第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２に付加して送信する送信手段６ｂと、を備えている。
【００１９】
自局５の送信手段５ａより第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１を他局６ａに送信すると共に検出手段５ｃにおいて基準ＰＮ符号により上記信号Ｓ１の逆拡散を行い信号の基準位置Ｒを検出する。
【００２０】
他局６の検出手段６ａは基準ＰＮ符号により受信された第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１’と第２のスペクトラム拡散変調信号（送信信号）の逆拡散を行って、両信号間の相対位相時間差△ｔ1を検出する。
【００２１】
次に自局５の復調手段５ｂは受信された第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２’に付加されているデータＤを復調して相対位相時間差△ｔ1を得ると共に検出手段５ｃは上記Ｓ２の逆拡散を行って第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１（送信信号）との位相時間差△ｔ2を検出する。そして距離算出手段５ｄはＴ＝△ｔ2−△ｔ1，Ｌ＝Ｔ・Ｃ／２  の計算を行って距離Ｌを算出する。
【００２２】
上述した図３の実施例では、自局と他局の構成が相違していたが、これを同一構成とした実施例を図４に示す。
同図において、１１は第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１の送信手段、１２は第２のスペクトラム拡散変調信号の受信手段、１３は受信された第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２’に付加されている相対位相時間差データＤ１（△ｔ1）を復調する復調手段、１４は第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１と受信された第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２’との位相時間差△ｔ1を検出する検出手段、１５は上記位相時間差△ｔ2のデータＤ２を第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１に付加する手段、１６は上記データＤ１とＤ２から距離データＬを算出する距離算出手段である。
【００２３】
上述した構成の測距手段１０が、自局５と他局６に搭載されており、従って、例えば、複数の移動体に測距手段１０を搭載することにより、各移動体間の相対距離を各移動体が計測することができる。
【００２４】
図５は図４の実施例の具体的構成例を示す。
同図において、１１ａは拡散クロック（ｃｋ１）発生器、１１ｂは拡散符号（ＰＮ符号）発生器、１１ｃは掛算器、１１ｄは掛算器、１１ｅは搬送波（ｆ１）発信器、１１ｆは増幅器で、これらにより送信手段１１を構成している。
【００２５】
また、１２ａは増幅器、１２ｂは掛算器、１２ｃは搬送波（ｆ２）発信器、１２ｄはＡＧＣ回路で、これらにより受信手段１２を構成している。
また、１３ａはデータ複数部で、復調手段１３を構成している。
更に、１４ａは拡散クロック（ｃｋ２）発生器、１４ｂは拡散符号発生器、１４ｃは掛算器、１４ｄはバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、１４ｅは検波器、１４ｆは時間差検出部で、これらにより検出手段１４を構成している。１５はデータ付加回路、１６は距離算出回路である。
【００２６】
送信手段１１において、拡散クロック発生器１１ａからの拡散クロックｃｋ１に応答して拡散符号発生器１１ｂにより発生された拡散符号（ＰＮ符号）と送信データＤ３とは掛算器１１ｃで掛算されて拡散され、更に掛算器１１ｄで搬送波ｆ１により復調されて得られた第１のスペクトラム拡散変調信号Ｓ１は増幅器１１ｆで増幅され送信される。
この時、上記信号Ｓ１の一部は受信手段１２に送られる。
【００２７】
受信手段１２では、上記信号Ｓ１又は受信された第２のスペクトラム拡散変調信号Ｓ２’を増幅器１２ａで増幅し、掛算器１２ｂで搬送波ｆ２で変調し、ＡＧＣ回路１２ｄにより信号レベルを一定にした後、ＡＧＣ出力信号の一方はデータ復調部１３ａに送られ、前記相対位相時間差△ｔ1のデータＤ１の復調を行う。ＡＧＣ出力信号の他方は、検出手段１４に送られる。検出手段１４では、該信号が拡散クロック発生器１４ａからの拡散クロックｃｋ２に応答して拡散符号発生器１４ｂにより発生された拡散符号と掛算器１４ｃで掛算され、相関がとられる。相関出力信号はＢＰＦ１４ｄを介して検波器１４ｅで検波され時間差検出部１４ｆに入力される。時間差検出部１４ｆでは、前記信号Ｓ１の相関信号を基準Ｒとして、前記受信信号Ｓ２’の相関信号の位相時間差△ｔ2を検出する。検出された△ｔ2のデータＤ２はデータ付加回路１５及び距離算出回路１６に送られる。
【００２８】
距離算出回路１６は上記データＤ１，Ｄ２から距離Ｌを前述したようにして算出し、データ付加回路１５は上記データＤ２を送信データＤ３に付加し、他での測距に使用される。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば従来のレーダー方式のように、スキャンニングは不要なので測距時間は短縮され、また測距しようとする台数が複数あっても相互に電波の衝突が起こることもない。
また電波の折り返しを用いた測距方式に比べても、周波数帯を２つ必要とすることもなく、Ｓ／Ｎ比の劣化を招くこともなく、特に移動体間の測距に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測距方法の説明図である。
【図２】本発明の測距方法の原理を説明するためのタイミング関係を示す図である。
【図３】本発明の測距装置の一実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明の測距装置の他の実施例を示すブロック図である。
【図５】図４の実施例の具体的構成例を示す図である。
【図６】従来のレーダー測距方式の説明図である。
【図７】従来の他の測距方式の説明図である。
【符号の説明】
５  自局
６  他局
５ａ  送信手段
５ｂ  復調手段
５ｃ  検出手段
５ｄ  距離算出手段
６ａ  検出手段
６ｂ  送信手段
１１  送信手段
１２  受信手段
１３  復調手段
１４  検出手段
１５  データ付加手段
１６  距離算出手段
【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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