(57)【要約】【課題】拡散符号の系列を推測困難とし、正確に目標物との距離を計算することが可能な距離測定装置を提供する。【解決手段】複製困難な物理現象により乱数を生成し、一定の系列更新符号長のＰＮ符号を生成する毎にその乱数を初期値としてＰＮ符号に設定した送信符号とする。この送信符号で送信波を変調して目標物に向けて送信する。この目標物から反射してきた受信波から受信符号に復調し、上記の送信符号と受信符号との相関から信号反射した目標物までの距離を計算する。【選択図】図２
2017173210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複製困難な物理現象により乱数を生成する乱数生成装置と、
ＰＮ符号を生成し、送信符号とするＰＮ符号生成部と、
前記ＰＮ符号の初期値を設定する初期値設定部と、
前記乱数生成装置で生成された乱数を前記初期値として前記ＰＮ符号生成部に与えるように前記初期値設定部に要求するとともに、前記ＰＮ符号生成部に対して、前記初期値が設定された一定の系列更新符号長のＰＮ符号を生成し送信符号とすることを要求するＰＮ符号更新制御部と、
前記送信符号により搬送波を変調した送信波を生成する変調部と、
前記送信波を目標物に向けて送信する送信部と、
前記ＰＮ符号で変調された送信波を受信する受信部と、
前記受信部で受信した送信波から受信符号を復調する復調部と、
前記復調部で復調された受信符号と、前記送信符号との相関関数を生成して前記送信波を反射した目標物までの距離を演算する距離演算部とを備えた
距離測定装置。
【請求項２】
前記乱数生成装置が、熱雑音により物理複製困難な乱数を生成する回路である
請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記乱数生成装置が、物理複製困難関数ＰＵＦ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｎｃｌｏｎａｂｌｅ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）により乱数を生成する回路である
請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記復調部は、前記受信部での受信開始から送信信号長だけ受信符号を０とする
請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記系列更新符号長はＰＮ符号の符号周期以上である
請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項６】
信号を送信する間隔を表す送信周期に基づき距離測定を周期的に開始するタイミングを前記ＰＮ符号更新制御部に与える周期設定部をさらに備えた
請求項１から５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、距離測定装置に関し、特に車両と周辺物体との距離を信号の送受信により測定する距離測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載センサは信号の耐雑音性を高める方法として、疑似ランダム雑音符号（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ  Ｎｏｉｓｅ；以下、ＰＮ符号という。）を用いて変調した超音波や電磁波等の信号を送受信することにより、障害物との距離を測定するスペクトラム拡散方式の距離測定装置が知られている。
【０００３】
このような距離測定装置としては、超音波を送波し対象物からの反射波を受信して前記対象物までの距離を検知する超音波距離センサシステムにおいて、複数の送信パターンに基づいて送信波を形成し、前記複数の送信パターンと前記受信素子からの信号との相関に基づき対象物までの距離を算出する手段を備え、以て測定レンジが異なる測距処理を独立して行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、光を拡散符号で変調して目標物に照射し、目標物からの反射光を受信して目標物までの距離、及び目標物の速度を測定するスペクトル拡散方式による距離速度測定装置において、拡散符号とビート信号とを合成した符号により拡散した信号を送信し、目標物からの反射波を受信し、拡散符号及びビート信号を合成した符号と受信信号との相関関数を算出することで目標物までの距離を測定すると共に、ビート信号の周波数であるドップラー周波数を算出することにより、目標物の速度を測定し、この場合、相関関数のピークが鋭くなって目標物までの距離の測定の精度を改良されるものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１６３１９４号公報
【特許文献２】特許第５７０８０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来のスペクトラム拡散方式において、拡散に用いるＰＮ符号が推定されると、それ以降に生成される拡散符号が確定的に推定される。このため、異なる装置によってパターンを模擬した信号が照射されると、距離測定装置が実際の目標物との距離と異なる値を誤計算してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、拡散符号の系列を推測困難とし、正確に目標物との距離を計算することが可能な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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る距離測定装置は、複製困難な物理現象により乱数を生成する乱数生成装置と、ＰＮ符号を生成し、送信符号とするＰＮ符号生成部と、前記ＰＮ符号の初期値を設定する初期値設定部と、前記乱数生成装置で生成された乱数を前記初期値として前記ＰＮ符号生成部に与えるように前記初期値設定部に要求するとともに、前記ＰＮ符号生成部に対して、前記初期値が設定された一定の系列更新符号長のＰＮ符号を生成し送信符号とすることを要求するＰＮ符号更新制御部と、前記送信符号により搬送波を変調した送信波を生成する変調部と、前記送信波を目標物に向けて送信する送信部と、前記ＰＮ符号で変調された送信波を受信する受信部と、前記受信部で受信した送信波から受信符号を復調する復調部と、前記復調部で復調された受信符号と、前記送信符号との相関関数を生成して前記送信波を反射した目標物までの距離を演算する距離演算部とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る距離測定装置によれば、乱数生成装置が物理的な特性に基づき乱数を生成し、その乱数を用いて一定の系列更新符号長のＰＮ符号の初期値として送信符号を生成して目標物に対して送信し、その反射波を受信して得た受信符号と送信符号との相関を演算して目標物までの距離を演算するように構成したので、距離測定装置をリバースエンジニアリングなどで距離測定装置の処理や保持しているデータを解析しても、初期値が複製困難な物理現象による乱数で生成されているため、送信信号の拡散に用いるＰＮ符号を推定することができず、別の装置が、本発明の距離測定装置の反射波を模擬する「なりすまし」を困難にすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る距離測定装置の実施の形態１によるハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した距離測定装置を機能的に示したブロック図である。
【図３】図２に示した距離測定装置における信号送信処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図２に示した距離測定装置における信号受信処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る距離測定装置を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、全ての図において、図中、同一又は相当部分には、同一符号を付している。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る距離測定装置の実施の形態１をハードウェア構成で示したもので、本実施の形態では、乱数生成装置１０１とマイコン１０２と送信装置１０３と受信装置１０４とで構成されている。
【００１３】
図２は、図１のハードウェア構成の機能をブロック図で示したもので、この中でマイコン１０２は、それぞれ回路やプログラムで実現される、ＰＮ符号生成部２０１とＰＮ符号更新制御部２０２と距離演算部２０７と初期値設定部２０９と受信符号生成部２１０と周期設定部２１１と送信符号格納部２１２とで構成されている。
【００１４】
初期値設定部２０９は乱数生成装置１０１に双方向接続されるとともにＰＮ符号生成部２０１に接続されている。周期設定部２１１はＰＮ符号更新制御部２０２に接続され、このＰＮ符号更新制御部２０２はＰＮ符号生成部２０１と初期値設定部２０９に接続されている。ＰＮ符号生成部２０１は送信符号格納部２１２に接続され、この送信符号格納部２１２は、受信符号生成部２１０と距離演算部２０７と変調部２０３に接続されている。受信符号生成部２１０は、距離演算部２０７と復調部２０６とに接続されている。送信装置１０３は、変調部２０３と送信部２０４とで構成されている。また、受信装置１０４は、受信部２０５と復調部２０６とで構成されている。
【００１５】
次に、図２に示す機能ブロック図について説明する。
乱数生成装置１０１は、熱雑音やＰＵＦ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｎｃｌｏｎａｂｌｅ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）といった複製困難な物理現象により乱数を生成する回路である。
ＰＮ符号生成部２０１は、ＰＮ符号を生成するプログラムである。ＰＮ符号は、例えば、Ｍ系列やＧｏｌｄ系列である。
【００１６】
ＰＮ符号更新制御部２０２は、一定の系列更新符号長毎にＰＮ符号の初期値を更新するか否かを判定して初期値設定部２０９に要求し、併せて、１送信周期毎の送信符号のビット数を表す送信符号長だけのＰＮ符号の生成をＰＮ符号生成部２０１に要求する回路又はプログラムである。更新する周期は、例えば、ＰＮ符号の系列を更新する周期を表す系列更新符号長だけのＰＮ符号を生成する周期である。ここで、系列更新符号長はＰＮ符号の符号周期と同じであることが望ましいが、それより長くてもよい。
【００１７】
周期設定部２１１は、タイマや時計を有し、信号を送信する間隔を表す送信周期に基づき距離測定を周期的に開始するタイミングをＰＮ符号更新制御部２０２に与える回路又はプログラムである。
初期値設定部２０９は、乱数生成装置１０１から乱数を取得してＰＮ符号生成部２０１の初期値として設定する回路又はプログラムである。
送信符号格納部２１２は、１つ又は複数のＰＮ符号列を結合して送信符号として格納する回路又はプログラムである。
受信符号生成部２１０は、復調されたビット列を１送信周期に扱う符号長である受信符号長だけ格納する回路又はプログラムである。
【００１８】
変調部２０３は、ＰＮ符号生成部２０１で生成された送信符号に基づき、超音波、レーザー、ミリ波などの搬送波を変調した送信波信号を生成する回路である。なお、信号の種類は超音波、レーザー、ミリ波に限らない。以下の記述でも同様である。
送信部２０４は、変調部２０３からの送信波信号により送信素子（図示せず）を駆動することにより、超音波、レーザー、ミリ波などを目標物に向けて送信する回路である。
【００１９】
一方、受信部２０５は、目標物から反射した超音波、レーザー、ミリ波などを受信する回路である。
復調部２０６は、受信部２０５で受信した超音波、レーザー、ミリ波などから受信符号を再現する回路である。
距離演算部２０７は、ＰＮ符号生成部２０１で生成されたＰＮ符号の性質を持つ、送信符号格納部２１２に格納された送信符号と、復調部２０６で復調され、受信符号生成部２１０で生成された受信符号との相関関数を演算し、相関の強さから目標物までの距離を計算する回路又はプログラムである。例えば、送信符号と受信符号を畳み込み演算により導出した相関関数において、ピークとなる距離を目標物までの距離として算出する。
【００２０】
次に、図２における距離測定装置の１送信周期の動作を、図３に示す信号送信処理と、図４に示す信号受信処理の各フローチャートに沿って説明する。
まず、周期設定部２１１が、予め設定された送信周期から送信開始のタイミングと判定したとき、ＰＮ符号更新制御部２０２に処理開始を指示する。
これを受けてＰＮ符号更新制御部２０２は、その時点でのＰＮ符号の系列更新符号長から算出される生成可能ＰＮ符号長、すなわち残存符号長が０であれば、ＰＮ符号更新制御部２０２は初期値設定部２０９に更新要求を出す（ステップＳ３０１のＹｅｓ）。そうでなければ、ＰＮ符号の生成を要求する（ステップＳ３０１のＮｏ）。
【００２１】
ＰＮ符号更新制御部２０２からの更新要求を受けた初期値設定部２０９は、乱数生成装置１０１に対して、上述した複製困難な乱数の生成を要求することにより、乱数を取得する（ステップＳ３０２）。この場合、生成した乱数を疑似乱数によりさらに拡散させてもよい。
【００２２】
次に、初期値設定部２０９は、乱数生成装置１０１から取得した乱数をＰＮ符号の初期値としてＰＮ符号生成部２０９に与え、初期値を更新する（ステップＳ３０３）。
【００２３】
一方、ＰＮ符号更新制御部２０２は、生成可能ＰＮ符号長又は送信符号長のうち短い方を選択して、ＰＮ符号生成部２０１にＰＮ符号生成の要求を行う。ＰＮ符号生成部２０１において、乱数が初期値として設定されたＰＮ符号は送信符号格納部２１２に格納される（ステップＳ３０４）。
【００２４】
ＰＮ符号更新制御部２０２が送信符号長だけのＰＮ符号を生成完了していない場合はステップＳ３０２に戻る（ステップＳ３０５のＮｏ）。送信符号長だけのＰＮ符号を生成完了した場合は（ステップＳ３０５のＹｅｓ）、送信を実行する（Ｓ３０６）。送信符号の生成が完了していないときは、ステップＳ３０２に戻って処理を繰り返す。
【００２５】
変調部２０３は、送信符号格納部２１２に格納された“０”又は“１”の送信符号に基づいて超音波、レーザー、ミリ波などの搬送波をＯＮとＯＦＦで変調した送信波信号を生成して送信部２０４に送る。
【００２６】
送信部２０４は、変調部２０３からのＯＮ／ＯＦＦ変調された送信波信号によって送信素子を駆動し、目標物に向かってその超音波、レーザー、ミリ波などを送信する（ステップＳ３０６）。この場合、増幅器を付加して送信する信号を増幅してもよい。信号送信開始したとき、受信部２０５は信号受信処理を開始する。
【００２７】
次に、図４において、受信部２０５は、送信部２０４が信号送信を開始すると同時に信号受信処理を開始し、目標物で反射された受信波を入力する。この受信波は、復調部２０６において、“０”又は“１”の符号に変換し、受信符号とし、受信符号生成部２１０に格納する（ステップＳ４０１）。この場合、受信波が微弱であっても復調できるよう、増幅器を付加し、受信した信号を増幅してもよい。また、信号受信処理を開始してから、送信部２０４が送信符号長だけの送信符号を送信完了するまでは、反射波でなく送信波を受信するおそれがあるため、信号受信処理開始から送信符号長だけの受信符号を“０”としてもよい。
【００２８】
受信符号格納部２１０は、受信符号長だけの符号を取得したら受信完了と判定し（ステップＳ４０２のＹｅｓ）、ステップＳ４０３の処理を実行する。受信完了と判定されなければ（ステップＳ４０２のＮｏ）、ステップＳ４０１に戻って処理を繰り返す。
【００２９】
そして、距離演算部２０７は、受信符号格納部２１０に格納された受信符号と、送信符号格納部２１２に格納された送信符号とを取得する（ステップＳ４０３）。
そして、距離演算部２０７は受信符号と送信符号との相関関数を演算し、最もピークが立っている値に基づき、目標物までの距離を計算する（ステップＳ４０４）。
【００３０】
以上の実施の形態によれば、ＰＮ符号の初期値を、熱雑音やＰＵＦに基づく物理情報による乱数を用いて設定することで、距離測定装置をリバースエンジニアリングなどにより、処理の流れや保持しているデータを解析しても、送信信号の拡散に用いるＰＮ符号を推定又は複製することができず、異なる距離測定装置が本発明の距離測定装置の反射波を模擬する「なりすまし」を困難にすることができる。
【００３１】
また、既定の期間でＰＮ符号の系列を更新することで、距離測定装置からの送信波などから、異なる距離測定装置にＰＮ符号列が受信されても、連続して異なる装置が本距離測定装置の反射波を模擬する「なりすまし」を困難にすることになる。
【００３２】
さらに、特定の期間の信号のパターンからＰＮ符号を推測されても、相関の無い乱数により異なる系列に変更されるので、継続してＰＮ符号を推定されるのを防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１０１  乱数生成装置、１０２  マイコン、１０３  送信装置、１０４  受信装置、２０１  ＰＮ符号生成部、２０２  ＰＮ符号更新制御部、２０３  変調部、２０４  送信部、２０５  受信部、２０６  復調部、２０７  距離演算部、２０９  初期値設定部、２１０  受信符号生成部、２１１  周期設定部、２１２  送信符号格納部。
【図１】
2017173210.tif 000003
【図２】
2017173210.tif 000004
【図３】
2017173210.tif 000005
【図４】
2017173210.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月12日(2017.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る距離測定装置は、複製困難な物理現象により乱数を生成する乱数生成装置と、ＰＮ符号を生成し、送信符号とするＰＮ符号生成部と、前記ＰＮ符号の初期値を設定する初期値設定部と、前記乱数生成装置で生成された乱数を前記初期値として前記ＰＮ符号生成部に与えるように前記初期値設定部に要求するとともに、前記ＰＮ符号生成部に対して、前記初期値が設定された一定の系列更新符号長のＰＮ符号を生成し送信符号とすることを要求するＰＮ符号更新制御部と、前記送信符号により搬送波を変調した送信波を生成する変調部と、前記送信波を目標物に向けて送信する送信部と、前記ＰＮ符号で変調された送信波を受信する受信部と、前記受信部で受信した送信波から受信符号を復調する復調部と、前記復調部で復調されたビット列を１送信周期に扱う符号長である受信符号長だけ格納する受信符号生成部と、前記受信符号生成部に格納されたビット列と、前記送信符号との相関関数を生成して前記送信波を反射した目標物までの距離を演算する距離演算部とを備えている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複製困難な物理現象により乱数を生成する乱数生成装置と、
ＰＮ符号を生成し、送信符号とするＰＮ符号生成部と、
前記ＰＮ符号の初期値を設定する初期値設定部と、
前記乱数生成装置で生成された乱数を前記初期値として前記ＰＮ符号生成部に与えるように前記初期値設定部に要求するとともに、前記ＰＮ符号生成部に対して、前記初期値が設定された一定の系列更新符号長のＰＮ符号を生成し送信符号とすることを要求するＰＮ符号更新制御部と、
前記送信符号により搬送波を変調した送信波を生成する変調部と、
前記送信波を目標物に向けて送信する送信部と、
前記ＰＮ符号で変調された送信波を受信する受信部と、
前記受信部で受信した送信波から受信符号を復調する復調部と、
前記復調部で復調されたビット列を１送信周期に扱う符号長である受信符号長だけ格納する受信符号生成部と、
前記受信符号生成部に格納されたビット列と、前記送信符号との相関関数を生成して前記送信波を反射した目標物までの距離を演算する距離演算部とを備えた
距離測定装置。
【請求項２】
前記乱数生成装置が、熱雑音により物理複製困難な乱数を生成する回路である
請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記乱数生成装置が、物理複製困難関数ＰＵＦ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｎｃｌｏｎａｂｌｅ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）により乱数を生成する回路である
請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記復調部は、前記受信部での受信開始から送信信号長だけ受信符号を０とする
請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記系列更新符号長はＰＮ符号の符号周期以上である
請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項６】
信号を送信する間隔を表す送信周期に基づき距離測定を周期的に開始するタイミングを前記ＰＮ符号更新制御部に与える周期設定部をさらに備えた
請求項１から５のいずれか一項に記載の距離測定装置。