JPH042984A - 距離計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、Ｍ系列パルスを使用した距離計に関する。

［従来の技術］ 従来のＭ系列パルスを使用した距離Ｍｌの一例の構成を
第３図に示す。この図に示された従来例の構成および動
作を説明する前に、Ｍ系列パルスについて説明する。Ｍ
系列パルスは、疑似ランダム性を有するパルスであり、
シフ１−レジスタと排他的ＯＲ（ＥＸ−ＯＲ）ゲートと
により構成されるＭ系列発生器によって作り出すことが
できる。Ｍ系列パルスの相関関数は、次式で定義され、
極めて鋭いピークを有する。

ｒ Ｒ（τ）　＝ｆｏ　Ｍ　（、ｔ　）　Ｍ　（ｔ−τ）ｄ
ｔ・−・・・・（１）ここで、Ｍ　（１；　）は時刻ｔ
におけるＭ系列符号、ＴはＭ系列符号の周期、τは遅延
量を示す。このＭ系列パルスの相関関数を、７符号長の
Ｍ系列（１１０１００１）を例に挙げて説明すると、τ
＝０の場合は、 Ｍ（ｔ）＝Ｍ（ｔ−τ）＝　（１１０１００１）である
から、両者の相関関数Ｒ（０ピツ１へ）は、１とＯを１
と−１にそれぞれ対応させて；！Ｐｉすると、ｘ）　１
　１−１　１−１−１　１ １＋１．＋１＋１−１−１．＋ｌ＋ｉ、＝７＝Ｒ（０）
となる。

次に１ピツ１〜だけずれた場合、すなわち、Ｍ（ｔ）＝
（１１０１００」）と、 Ｍ（！、−τ）＝　（１０１００１，］、）の相関関数
Ｒ（１ピッ１−）は、 １　１−１　１．−１−１　１ ｘ）　３−−１　１−１−４　１　１ Ｌ−１−１−１−１−１−１，＋１＝−Ｌ＝Ｒ（１）と
なる。

Ｍ（し）とＭ（を−で）で、２乃至６ビツｉ−ずれた場
合も、相関関数Ｒ（τ）は−１となる。ただし、７ビツ
１〜すらすと、元に戻るので、相関関数は再び７となる
。従って、符号長Ｌ（Ｌは正の整数）のＭ系列の相関関
数は、第４図のようになる。なお、第４図中、Δは１符
号の時間を示す。

第５図は、第３図に示された従来例の各部の信号を示す
タイムチャートである。以下、第５図を参照しつつ第３
図の従来例のΔす」什を説明する。

第１Ｍ系列発生器１０は、第１発振器２Ａの出力をクロ
ックパルスとして受けてＭ系列パルス■）を発生する。

このＭ系列パルスＰは、送信アンテナ１４から検出物体
１６に向けて発射され、その反射波は、受信アンテナ１
８で受信さｔｂ、受信Ｍ系列パルスｒとなって乗算器２
４に与えられる。

また、Ｍ系列パルスＰは乗算器２０にも与えられる。

第２Ｍ系列発生器］２は、第２発振器２Ｂの出力をタロ
ツクパルスとして受けてＭ系列パルスｑを発生する。こ
のＭ系列パルスｑは、直接、乗算器２０および２４に与
えられる。式（１）から明らかなように、乗算器と積分
器の組合せによって、２つのＭ系列パルスの相関関数を
求めることができる。

すなわち、乗算器２０と積分器２２の組合せが、送信Ｍ
系列パルスＰとＭ系列パルスｇとの相関関数Ｘを生成、
出力し、乗算器２４と積分器２６の組合せが、受信Ｍ系
列パルスｒとＭ系列パルスｇとの相関関数ｙを生成、出
力する。

第１および第２Ｍ系列発生器１０および１２は、ともに
符号長がＬで同一パターンのＭ系列を発生する。第」お
よび第２発振器２Ａおよび２Ｂの出力パルスの周波数を
ｆ　およびｆｂとすると、ｆとｆ、は微かに異なり、 ｆ　　　＜ｆ の関係がある。第１Ｍ系列発生器１０が発生ずるＭ系列
パルスルの周期をＴ　、第２Ｍ系列発生器１２が発生す
るＭ系列パルスｇの周期をＴｂとすると。

となる。これら２つのＭ系列パルスＰおよびｑは、その
周波数が微かに異なるため、位相が完全に一致した状態
と、位相がずれた状態とが周期的に繰返されることにな
る。

そこで、ある時刻ｔ、において２つのＭ系列パルスルお
よびｑの位相が一致したとすると、その相関関数Ｘは、
第５図に示すようなピーク波形となる。

このピーク波形の幅２Ｗは、 で与えられる。他方、受信Ｍ系列パルスｒは、送信アン
テナ１４から発射され、検出物体１６によって反射され
、さらに受信アンテナ１８に到着するまでの距離Ｑに応
じた伝搬遅延τのため、相関関数ｙは、相関関数Ｘがピ
ークとなるとき−１のままである。

ところが、時間τ′後には、Ｍ系列パルス９と受信Ｍ系
列パルスｒの位相が一致して、相関関数ｙがピークとな
る。なお、ここで、 である。従って、２つの相関関数Ｘとｙのピークの時間
差τ′を開側して、式（５）からτを求めれば、検出物
体との距離Ｑが、 によって求めることができる。なお、式（６）中、Ｃは
光速である。

［発明が解決しようとする課題］ 第３図に示された従来の距離Ｈ１においては、発振器を
２つ必要とし、しかも式（６）で示されるように、距１
’ｆｏｌ　ｎの測定精度は、２つの発振器の周波数精度
に依存するとともに、２−〕の発振器の周波数ｆａとｆ
、は微かに異なるようにしなければならないから、２つ
の発振器には高い精度が要求され、コス１〜が極めて高
くなるという問題点がある。

本発明は、必要とする発振器か１つで済み、発振器精度
も高いものが要求されない１Ｍ系列パルスを使用する距
離計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］ 本発明の距離計は、発振手段の出力信号を分周する第１
分周手段と、この第１分周手段の分周比と同一の分周比
を有し、発振手段の出力信号を分周する第２分周手段と
、第１および第２分周手段のいず才しか一方への発振手
段の出力信号の入力を周期的に所定期間禁止する禁止手
段とを備え、第１分周手段の出力イｎ号に従って第１Ｍ
系列発生手段からＭ系列パルスを発生させ、第２分周手
段の出力信号に従って第２Ｍ系列発生手段からＭ系列パ
ルスを発生させる。

［作　用］ 上記構成の本発明による距離ｎ１においては、第１およ
び第２分周手段のいずれか一方への発振手段の出力信号
の入力を周期的に所定期間禁止するので、第１および第
２Ｍ系列発生手段が発生するＭ系列パルスに位相差が生
じ、２つの発振手段を使用しなくても、検出物体との距
離を求めることができる。

［実施例］ 第１図は、本発明の距離ｎ１の一実施例の構成を示す。

この実施例は、Ｍ系列符号の符号長しが７で、５６個の
パルスから成るＭ系列の１周期毎に２つのＭ系列パルス
が１７８ピッ１−ずつ位相がシフトする構成となってい
る。なお、１ビツトとは、Ｍ系列符号の符号１つ分のこ
とである。

発振器２（発振手段）は、所定周波数の出力パルス（タ
ロツクパルス）ａを出力する。バイナリカウンタから成
る第１分周器４　（第１分周手段）は１発振器２の出力
パルスａをタロツク端子に受けて、発振器２の出力パル
スの」／８の周波数のパルスｂを第１Ｍ系列発生器１．
０（第１Ｍ系列発生手段）に出力する。バイナリカウン
タから成る第２分周手段ｎ（第２分周手段）は、禁止手
段８を介して発振器２の出力パルスａをクロック端子に
受けて、発振器の出力パルスａの１／８の周波数のパル
スｄを第２Ｍ系列発生器］２（第２Ｍ系列発生手段）に
出力する。

禁止手段８は、Ｍ系列の１周期毎、すなわち発振器２か
ら５６個のパルスａが発生する毎に１ピッＩ−時間、第
２分周器６１＼の発振器２の出力パルスａの入力を禁止
する。

禁止手段８は、発振器２の出力パルスａを反転したパル
スｅを出力するＮＯＴゲート８０２と、パルスｅをクロ
ック端子で受けてパルスｅの数をカウントするバイナリ
カウンタ８０４と、このカウンタ８０４の第３ピツ１へ
信号ＱＤをタロツク端子て受番プて、信号ＱＤをカラン
１へするバイナリカウンタ８０６と、カウンタ８０４の
第０、第１および第２ピッｌ−信号ＱＡ、ＱＢおよびＱ
Ｃをそれぞれ反転させて出力するＮＯＴゲー１−８０８
，８１０および８１２と、これらＮＯＴゲー１へ８０８
．８１０および８１２の出力信号、カウンタ８０４の第
３ピッ１−信号ＱＤならびにカウンタ８０６の第Ｏおよ
び第１ビツト信号ＱＡおよびＱＢを入力として受（プる
ＡＮＤゲー１−８１４と、２つの入力がそれぞれＡＮＤ
ゲー１−８１４の出力ｇおよびＮＯＴゲー１−８０２の
出力ｅに接続され、出力ｆがカウンタ８０４および８０
６のクリア入力に供給されるＡＮＤゲー１へ８１６と、
Ａ　Ｎ　Ｉ）ゲー１−８１４の出力を反転させるＮＯＴ
ゲート８１８と、方の入力が発振器２の出力に接続され
、他方の入力がＮＯＴゲー１−８１８の出力に接続され
、かつ、出力が２分周器６のクロック入力に接続された
ＡＮｌ）ゲーｌ−８２０を有している。

ＮＯＴゲー１−８０８．８１０および８１２ならびにＡ
ＮＤゲート８１４は、カウンタ８０４および８０６が発
振器２の出力パルスａを５６個カウントしたことを検出
するために設けられている。

すなわち、カウンタ８０４および８０６がパルスａを５
６６個カラン１〜ると、カウンタ８０４の第０、第１、
第２および第３ピツ１〜信号ＱＡ、ＱＢ、ＱＣおよびＱ
Ｄならびにカウンタ８０６の第Ｏおよび第３ピツ１〜信
号ＱＡおよびＱ１０が、それぞれり、Ｌ、Ｌ、ＩＩ、Ｈ
，Ｈとなるので、ＡＮＤゲー１−８１４の出力ｇが■］
となって、パルスａを５６６個カラン１−シことを検出
できる。

八Ｎ　ｒ、）ゲー１〜８１４の出力ｇがＩ−１となると
、ＮＯ′ｒゲー１−８１８４７）出力がＬ４となッテ、
Ａ　Ｎ　Ｄグー１〜８２０は発振器２の出力パルスａが
第２分周器６に人力されるのを禁止する。

第１Ｍ系列発生器１０は、第１分周器４の出力パルスｂ
に従ってＭ系列パルスルを発生する。第第２Ｍ系列発生
器】２は、第２分周器６の出力パルスｄに従ってＭ系列
パルスｑを発生ずる。送信アンテナ１４（送信手段）は
、Ｍ系列パルスＰを検出物体Ｐを検出物体１６に向けて
発射する。受信アンテナ１８（受信手段）は、検出物体
１６によって反射されたＭ系列パルスを受信し、受信Ｍ
系列パルスｒとして乗算器２４に与える。

乗算器２０は、第１および第２Ｍ系列発生器１０および
１２が発生するＭ系列パルスｒとｑを乗じる。乗算器２
４は、受信Ｍ系列パルスｒと第２Ｍ系列発生器１２が発
生するＭ系列パルスｑとを来じる１、積分器２２は、乗
算器２０の出力を積分して、Ｍ系列パルスＰとｑの相関
関数ｘ＆小出力る。積分器２６は、乗算器２４の出力を
積分して、Ｍ系列パルスｑとｒの相関関数ｙを出力する
。

乗算器２０と積分器２２（第１相関関数発生手段）と、
乗算器２４と積分器２６（第２相関関数発生手段）が出
力した相関関数Ｘ＋’ｌは、演算器２８（演算手段）に
入力され、演算される。

なお、第１および第２Ｍ系列発生器１０および１２、送
信および受信アンテナ１４および】８、乗算器２０およ
び２４、ならびに積分器２２および２６は、第３図にお
いて同一参照番号が付された従来の構成要素と同一であ
る。

第２図は、第１図の実施例の各部の信号を示す。

以下、第２図を参照しつつ第１図の実施例の動作を説明
する。

第１分周器４は、発振器２の出力パルスａの周波数を」
／８に分周したパルスｌ〕を出力し、第１Ｍ系列発生器
」Ｏを駆動する。第２分周器６は、禁止手段８から供給
されるパルスＣの周波数を」／８に分周したパルスｄを
出力し、第２Ｍ系列発生器１２を駆動する。

カウンタ８０４および８０６は、発振器２の出力パルス
ａをＮＯＴゲート８０２によって反転したパルスｅをカ
ラン１へしてｊ９す、５６個のパルスｅをカラン１へす
ると、カウンタ８０４の第０、第１、第２および第３ビ
ットＱＡ、ＱＢ、ＱＣおよびＱＤは、それぞれり、Ｌ、
Ｌ、Ｈとなり、カウンタ８０６の第Ｏおよび第１ピッｌ
−Ｑ　ＡおよびＱＢは、Ｔ−１，Ｈとなる。また、ＮＯ
Ｔゲート８０８゜８１０および８１２は、それぞれＬ出
力を受けて１−１を出力する。従ってＡＮＤゲート８１
４の入力はすべてＩ］となり、ゲー１〜８１４の出力ｇ
はＨとなる。これにより、ＮＯＴゲー１−１４の出力は
Ｌとなり、ＡＮＤゲー１−８２０は、発振器２の出力パ
ルスａが第２分周器６に入力されるのを禁止する。

その後、パルスｅが立」二ると同時に、ハＮＤゲ−１−
８１６の出力ｆがＨとなり、カウンタ８０４および８０
６がリセッＩ〜され、発振器２の出力パルスａの第２分
周器６への入力禁止が解除される。

従って、第１図の実施例では、発振Ｐｌ：’ｊ　２の出
力パルスａを５６個カウントする毎に、第２分周器６へ
の入力パルスを１クロック分だ（づ遅延させることにな
る。

前述したように、Ｍ系列の符号長は７であり、第１およ
び第２分周器４および６の分周比が８であるため、７　
Ｘ　８　＝　５６パルスてＭ系列の１周期となる。従っ
て、Ｍ系列の１周期毎に、第２Ｍ系列発生器１２が発生
するＭ系列パルスｑは第］Ｍ系列発生器１０が発生する
Ｍ系列パルスルに対して、１／８ビツトずつ位相がずれ
ていくことになり、演算器２８において、相関関数ｘ、
ｙを演算することにより、第３図の従来例と同様に、検
出物体１６との距離Ｑを求めることができる。ただし、
第１図の実施例の場合、 ′二でＬｋ　　・・　　・・（７） となる。ここで、Ｌは符号長、ｋは分周比である。

従って、分振器２の発振周波数に無関係にＱを求めるこ
とができる。ただし、式（７）を導出するに際し、τに
対して発振器２の周期は充分小さいものとしているので
、発振器２の周波数に全く制限がないわけではない。

なお、第１図の実施例では、第２分周器６への発振器２
の出力パルスの入力を周期的に所定期間禁止したが、こ
のようにするかわりに、第１分周器４への発振器２の出
力パルスの入力を周期的に所定期間禁止するようにして
もよい。

［発明の効果］ 以−１−のように、本発明の距離ｉｔによれば、第１お
よび第２分周手段のいずれか一方への発振手段の出力信
号の入力を、周期的に所定期間禁止するようにしたので
、第１および第２Ｍ系列発生手段が発生するＭ系列パル
スに位相差が生じ、２つの発振手段を使用する必要がな
くなる。しがち発振器は高精度である必要はないので、
コス１−を非常に低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発の距離計の一実施例の構成を示すブロッ
ク図、第２図は、第１図に示された実施例の各部の信号
を示すタイ１１チヤー１へ、第３図は、従来の距離ｎ１
の一例の構成を示すブロック図、第４図は、符号長りの
Ｍ系列の相関関数を示す波形図、第５図は、第３図に示
された従来例の各部の信号を示すタイムチャートである
。 ２・発振器、４，６・・分周器、８・・・禁止手段、１
０．１２・・・Ｍ系列発生器、１４・・・送信アンテナ
、１６・・・検出物体、１８・・受信アンテナ、２ｏ、
２４・・乗算器、２２．２６・・・積分器、２８・・・
演算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　所定周波数のパルス信号を出力する発振手段と、前記
   発振手段の出力信号を分周する第１分周手段と、 前記第１分周手段の分周比と同一の分周比を有し、前記
   発振手段の出力信号を分周する第２分周手段と、 前記第１および第２分周手段のいずれか一方への前記発
   振手段の出力信号の入力を周期的に所定期間禁止する禁
   止手段と、 前記第１分周手段の出力信号に従ってＭ系列パルスを発
   生する第１Ｍ系列発生手段と、 前記第２分周手段の出力信号に従ってＭ系列パルスを発
   生する第２Ｍ系列発生手段と、 前記第１Ｍ系列発生手段が発生するＭ系列パルスを検出
   物体に向けて送信する送信手段と、前記検出物体から反
   射されたＭ系列パルスを受信する受信手段と、 前記第１Ｍ系列発生手段が発生するＭ系列パルスと、前
   記第２Ｍ系列発生手段が発生するＭ系列パルスとの相関
   関数を求める第１相関関数発生手段と、 前記受信手段が出力するＭ系列パルスと、前記第２Ｍ系
   列発生手段が発生するＭ系列パルスとの相関関数を求め
   る第２相関関数発生手段と、前記第１および第２相関関
   数発生手段の出力信号から前記検出物体までの距離を演
   算する演算手段と、 を備える距離計。