(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で、高精度かつ最大探知距離の大きい符号多重測距装置を提供する。【解決手段】同一の符号同士の自己相関関係は大きく、異なる符号同士の相互相関関係は小さい符号を生成するパルス内符号発生器２と、このパルス内符号発生器２で生成された符号をパルス信号に変換する送信器３と、対象目標で反射したパルス信号のエコーを受信する送受アンテナ４と、送受アンテナ４で受信したパルス信号のエコーから符号を取り出す受信器５と、パルス内符号発生器２で生成される異なる符号の数と同数の相関器７ａから構成された相関器群７であって、受信器５でエコーから取り出された符号が、各々の相関器７ａに同時に入力されて記憶された符号との相関計算を行い、その結果を出力する相関器群７と、パルス内符号発生器２で符号が生成されてから、対応する符号が記憶された相関器７ａから大きな信号が出力されるまでの時間を計測する測距器と、から構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個以上の異なる符号であって、同一の符号同士の自己相関関係は大きく、異なる符号同士の相互相関関係は小さい符号をサイクリックに生成するパルス内符号発生器と、
前記パルス内符号発生器で生成された前記符号をパルス信号に変換する送信器と、
前記送信器で変換された前記パルス信号を対象目標に発射するとともに、前記対象目標で反射した前記パルス信号のエコーを受信する送受アンテナと、
前記送受アンテナで受信した前記パルス信号のエコーから前記符号を取り出す受信器と、
前記パルス内符号発生器で生成される異なる符号の数と同数の相関器から構成された相関器群であって、前記パルス内符号発生器で生成される異なる符号の各々が前記相関器のいずれかに記憶され、前記受信器で前記エコーから取り出された前記符号が、前記各々の相関器に同時に入力されて記憶された前記符号との相関計算を行い、その結果を出力する相関器群と、
前記パルス内符号発生器で前記符号が生成されてから、対応する前記符号が記憶された前記相関器から大きな信号が出力されるまでの時間を計測する測距器と、を有する符号多重測距装置。
【請求項２】
前記測距器が、前記相関器群を構成する各々の相関器から出力される大きな信号の大きさと、前記パルス内符号発生器で前記符号が生成されてから前記大きな信号が出力されるまでの時間とを記憶するように構成され、
前記測距器に記憶された前記大きな信号の前記大きさと前記時間から、フーリエ変換により前記対象目標の速度情報を算出するフーリエ変換装置を有する請求項１に記載の符号多重測距装置。
【請求項３】
前記符号が、ＣＤＭＡ方式で用いられる拡散符号である請求項１または２に記載の符号多重測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度で最大探知距離が大きい符号多重測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測距装置の代表であるレーダは、送受信アンテナからパルス信号（パルス波）を発射し、そのパルス信号が対象目標で反射したエコーを受信して距離や速度を測定している（例えば、特許文献１参照）。そのため、このレーダの最大探知距離は、送信されるパルス信号の繰り返し周波数（PRF）によって決定され、あるパルス信号に対するエコーは、当該パルス信号の次のパルス信号が発射される前に受信されるようにシステム構成がなされている。従って、パルス繰り返し周波数が高いほど最大探知距離が短くなる。
【０００３】
しかし、比較的短距離の測距が主たる使用目的のレーダや、送信尖頭電力を小さく抑えても数多くのエコーを積分することにより高い探知性能を得るレーダ、また、フーリエ変換信号処理と組み合わせてドップラ周波数遷移により探知目標の速度を測るレーダでは、送信パルス繰り返し周波数を高く設定する必要がある。そのため、対象目標のレーダ反射断面積が大きい場合には、あるパルス信号の送信後にその前に送信したパルス信号のエコー（Multiple Time Around Echoと呼ばれる）が受信されることがあり、このときには距離測定に誤りが生じる。高い探知性能や速度情報を得る代償となるこの測距の誤りを避けるためには、複数のパルス繰り返し周波数を用いて各々のエコーを観測し、それらを比較、計算して正しい距離を算出するMultiple-PRF Ranging法が用いられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７１５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、Multiple-PRF
Ranging法では、複数のパルス繰り返し周波数による観測をワンセットで必ず行わなければ目標までの距離が求まらないため、１つの測距値を得るために時間を要し、そのため、データ取得レートを低下させる結果となる。また、連立方程式の解法に似た演算を行う必要があるため、装置構成が複雑となるとともに、複数測距目標の存在下で識別ができない場合は、演算も不可能となり距離を求めることができないという課題がある。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、高精度かつ最大探知距離の大きい符号多重測距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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係る符号多重測距装置は、２個以上の異なる符号であって、同一の符号同士の自己相関関係は大きく、異なる符号同士の相互相関関係は小さい符号をサイクリックに生成するパルス内符号発生器と、このパルス内符号発生器で生成された符号をパルス信号に変換する送信器と、送信器で変換されたパルス信号を対象目標に発射するとともに、この対象目標で反射したパルス信号のエコーを受信する送受アンテナと、この送受アンテナで受信したパルス信号のエコーから符号を取り出す受信器と、パルス内符号発生器で生成される異なる符号の数と同数の相関器から構成された相関器群であって、パルス内符号発生器で生成される異なる符号の各々がこれらの相関器のいずれかに記憶され、受信器でエコーから取り出された符号が、各々の相関器に同時に入力されて記憶された符号との相関計算を行い、その結果を出力する相関器群と、パルス内符号発生器で符号が生成されてから、対応する符号が記憶された相関器から大きな信号が出力されるまでの時間を計測する測距器（例えば、実施形態における符号別表示トリガ発生装置８および表示装置９、若しくは、一次記憶および距離選択装置１０）と、を有して構成される。
【０００８】
このような本発明に係る符号多重測距装置は、測距器が、相関器群を構成する各々の相関器から出力される大きな信号の大きさと、パルス内符号発生器で符号が生成されてから大きな信号が出力されるまでの時間とを記憶するように構成され、この測距器に記憶された大きな信号の大きさと時間からフーリエ変換により対象目標の速度情報を算出するフーリエ変換装置を有することが好ましい。
【０００９】
なお、本発明に係る符号多重測距装置においては、符号が、ＣＤＭＡ方式で用いられる拡散符号であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る符号多重測距装置を以上のように構成すると、受信器でエコーから取り出された符号は、相関器群を構成する複数の相関器で同時に相関計算が行われ、結果が出力されるため、簡単な構成で測距を行うことができるとともに、高精度で、最大探知距離を大きくすることができる。また、受信器において位相検波を行って相関器に入力し、この相関器からの出力を記憶してフーリエ変換することにより、対象目標の速度情報を得ることができる。なお、符号をＣＤＭＡ方式で用いられる拡散符号を用いることにより、この符号多重測距装置を容易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて本発明に係る符号多重測距装置１（以下、「測距装置１」と称する）の構成について説明する。測距装置１は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式で用いられる拡散符号の一種であって、Ｎ種類（Ｎは２以上の整数）の符号を所定の間隔でサイクリックに生成するパルス内符号発生器２と、このパルス内符号発生器２で生成された拡散符号をパルス信号に変換して出力する送信器３と、送信器３から出力されたパルス信号を対象目標に向かって発射するとともに、このパルス信号が対象目標で反射したエコーを受信する送受アンテナ４と、送受アンテナ４で受信したエコーを受け取り、このエコー内の拡散符号を取り出す受信器５と、送受アンテナ４に対して送信器３および受信器５の接続を切り換える切換器６と、上述のＮ種類の拡散符号の各々に対応する相関器７ａから構成される相関器群７と、相関器群７の各々の相関器７ａに対応して設けられ、パルス内符号発生器２で符号が生成されたときに送出されるタイミングパルスにより、対応する符号の表示をリセットするためのトリガを出力する符号別表示トリガ発生装置８と、相関器群７から出力される信号を表示する表示装置９とから構成される。
【００１２】
ここで、ＣＤＭＡ方式で用いられる拡散符号とは、同一の種類の符号同士の相関関係（すなわち、自己相関関係）は大きく、異なる種類の符号間の相関関係（すなわち、相互相関関係）は小さい特性を有するものである。受信器５で取り出された拡散符号は、相関器群７の各々の相関器７ａに同時に入力される。上述のようにこの相関器群７を構成する相関器７ａは、各々が、パルス内符号発生器２で生成される拡散符号のいずれかを有しており、この拡散符号と受信器５で取り出された符号との相関計算を行ってその結果を出力するように構成されている。そのため、受信器５で取り出された符号と同一の拡散符号を持つ相関器７ａからの出力は大きくなり、そのほかの異なる拡散符号を持つ相関器７ａからの出力は小さくなる。
【００１３】
ここで、図２を用いて相関器群７の出力について説明する。図２（ａ）に示すように、測距システム１からは、Ｎ個の拡散符号が順番にパルス信号にされて時間間隔Ｔで送受アンテナ４から送信されるように構成されている。例えば、第１番目の拡散符号を有する第１パルス信号Ｃ1が送受アンテナ４から送信されると、対象目標に反射したエコーを受信するまでに、第２番目の拡散符号を有する第２パルス信号Ｃ2と第３番目の拡散符号を有する第３パルス信号Ｃ3とが送受アンテナ４から送信され、その後第１パルス信号Ｃ1のエコーを受信する。また、この間に、第Ｎ−１番目の拡散符号を有する第Ｎ−１パルス信号ＣN-1のエコーと第Ｎ番目の拡散符号を有する第Ｎパルス信号ＣNのエコーを受信する。
【００１４】
これらのエコーは、相関器群７を構成する相関器７ａの各々に同時に入力されるが、第１の拡散符号Ｃ1を有する相関器７ａの出力は、第Ｎ−１番目の拡散符号および第Ｎ番目の拡散符号を有する第Ｎ−１および第Ｎパルス信号ＣN-1，ＣNのエコーに対しては相互相関関係が小さいため、小さい信号が出力され、第１番目の拡散符号を有する第１パルス信号Ｃ1のエコーに対しては自己相関関係が大きいので、大きい信号が出力される。つまり、図２（ｂ）に示すように、第１パルス信号Ｃ1が送信され、第１の拡散符号Ｃ1を有する相関器７ａから大きい信号が出力されるまでの時間ｔ1が、対象目標までの距離を表すことになる（実際には、第１パルス信号Ｃ1で測定される距離をＲ1とし、光の速度をＣとすると、Ｒ1＝Ｃ・ｔ1／２で表される）。
【００１５】
同様に、第２の拡散符号を有する第２パルス信号Ｃ2に対しては、図２（ｃ）に示すように、この第２パルス信号Ｃ2が送信されてから第２の拡散符号を有する相関器から大きい信号が出力されるまでの時間ｔ2が対象目標までの距離を表し、第３の拡散符号を有する第３パルス信号Ｃ3に対しては、図２（ｄ）に示すように、この第３パルス信号Ｃ3が送信されてから第３の拡散符号を有する相関器から大きい信号が出力されるまでの時間ｔ3が対象目標までの距離を表す。
【００１６】
そのため、表示装置９をＡスコープ表示方式で構成した場合は、符号別表示トリガ発生装置８からの各拡散符号に対応したトリガを受信したタイミングでその拡散符号に対応する輝点を選択してリセットし、そこから左から右へ時間とともに輝点を移動させ、対応する相関器からの出力に応じて輝点を上下動させることにより、距離を表示することができる（例えば、図２（ｂ）のような表示形式）。もちろん、表示装置９をＰＰＩ（Plan Position Indicator）スコープと呼ばれる円形の表示器で構成し、時計方向に回転する走査線によって対象目標の二次元上の位置を表示する方式にしても同様である。このとき、相関器群７の相関器７ａからの出力に対して適切な閾値処理を行い、小さい信号（例えば、図２（ｂ）における信号ＣN-1，ＣNのエコー）は除去するように構成すると、大きい信号（信号Ｃ1のエコー）のみが出力されるため、正確な距離を表示装置９に表示することができる。
【００１７】
以上のように、対象目標に放射されるパルス信号をサイクリックに生成されるＮ個の拡散符号で符号化することにより、図２（ａ）に示すようにパルス信号の送信間隔を時間Ｔとすると、あるパルス信号（例えば、ＣN-1）の送信後にエコー（信号ＣN-3のエコー）を受信するまでの時間がｔであっても、このエコーを相関器群７を構成する各々の相関器７ａに同時に入力することにより自己相関関係のある信号以外は小さい信号として出力されるため、結果としてパルス繰り返し周波数（パルス送信間隔Ｔ）のときと同じ数のエコーを受信して積分することにより高い探知性能が得られるとともに、このパルス送信間隔ＴがＮ倍（パルス繰り返し周波数が１／Ｎ倍）になったのと同様の最大探知距離を得ることができる。
【００１８】
また、受信器５でエコーから取り出された拡散符号は、相関器群７を構成する複数の相関器７ａで同時に相関計算が行われ、結果が出力されるため、簡単な構成で測距を行うことができる。そのため、Multiple-PRF Ranging法に比べてシステム構成が簡単になる。なお、この拡散符号をＣＤＭＡ方式とすることにより、本実施例に係る測距装置１を容易に構成することができる。
【００１９】
ところで、対象目標が移動している場合に、受信器５において位相検波を行って相関器群７（相関器７ａ）に入力し、第１〜Ｎのパルス信号Ｃ1〜ＣNのエコーを順に並べると、図３のように、その大きさＨがドップラ変移により変化する。そのため、図４に示すように、相関器群７の出力を一次記憶および距離選択装置１０で記憶し、パルス内符号発生器２からのタイミングパルスに応じて各々の時間を計測して並べ、さらに、フーリエ変換装置１１でフーリエ変換信号処理をすることにより、対象目標の速度情報を得ることができる。なお、この図４ような構成によると、図１に示すような表示装置９を用いなくとも距離情報を数値として出力することができる。
【００２０】
なお、本実施例における測距装置１によれば、パルス内符号発生器２で生成される拡散符号毎に異なる対象目標に送受アンテナ２からパルス信号を発射することにより、複数の対象目標の各々を測距可能であり、また、このパルス信号のエコーのデータを距離別に整理してフーリエ変換信号処理を行えば、複数の対象目標の各々の速度情報を得ることができる。
【００２１】
また、以上の説明においては、対象目標に発射されるパルス信号にＣＤＭＡ方式で用いられる拡散符号を用いた場合について説明したが、本発明がこの信号方式に限定されることはなく、同じ信号同士の自己相関関係が大きく、異なる信号間における相互相関関係が小さい符号体系を有する符号であれば同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る符号多重測距装置の構成を示すブロック図である。
【図２】パルス信号とそのエコーのタイミングダイヤグラムであって、（ａ）は全体の信号を示す図であり、（ｂ）は、符号Ｃ1の相関器の出力を示す図であり、（ｃ）は、符号Ｃ2の相関器の出力を示す図であり、（ｄ）は、符号Ｃ3の相関器の出力を示す図である。
【図３】対象目標が移動しているときのパルス信号のエコーの変化を示す図である。
【図４】対象目標の速度情報を出力可能に構成した符号多重測距装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  符号多重測距装置
２  パルス内符号発生器
３  送信器
４  送受アンテナ
５  受信器
７  相関器群
７ａ  相関器
８  符号別表示トリガ発生装置（測距器）
９  表示装置（測距器）
１０  一次記憶および距離選択装置（測距器）
１１  フーリエ変換装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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