JPH05297119A - ビートカウント型ｆｍ−ｃｗ測距装置 - Google Patents
ビートカウント型ｆｍ−ｃｗ測距装置Info
- Publication number
- JPH05297119A JPH05297119A JP10096492A JP10096492A JPH05297119A JP H05297119 A JPH05297119 A JP H05297119A JP 10096492 A JP10096492 A JP 10096492A JP 10096492 A JP10096492 A JP 10096492A JP H05297119 A JPH05297119 A JP H05297119A
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- JP
- Japan
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- counter
- beat
- frequency modulation
- count
- equation
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 距離分解能が向上して，ステップエラーも低
減できるビートカウント型ＦＭ−ＣＷ測距装置。 【構成】 ビートカウント型ＦＭ−ＣＷ測距装置は，第
１のカウンタ１５と，カウンタ８と，フリーカウンタ９
と，ＣＰＵ６とを有する。第１のカウンタ１５は直線周
波数変調期間を測定する。カウンタ８は，この直線周波
数変調期間に得られたビート信号のゼロクロス点を１周
期ごとに計数する。フリーカウンタ９は，ビート信号の
カウント値の初期変化から最終変化までの時間を測定す
る。ＣＰＵ６は，各々得られたカウント値より距離を求
める。
減できるビートカウント型ＦＭ−ＣＷ測距装置。 【構成】 ビートカウント型ＦＭ−ＣＷ測距装置は，第
１のカウンタ１５と，カウンタ８と，フリーカウンタ９
と，ＣＰＵ６とを有する。第１のカウンタ１５は直線周
波数変調期間を測定する。カウンタ８は，この直線周波
数変調期間に得られたビート信号のゼロクロス点を１周
期ごとに計数する。フリーカウンタ９は，ビート信号の
カウント値の初期変化から最終変化までの時間を測定す
る。ＣＰＵ６は，各々得られたカウント値より距離を求
める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，ビートカウント型周波
数変調連続波（Frequency Modulation Continuous Wav
e，以下ＦＭ−ＣＷと略する。）測距装置において，特
に，ステップエラーを低減したビートカウント型ＦＭ−
ＣＷ測距装置に関する。
数変調連続波（Frequency Modulation Continuous Wav
e，以下ＦＭ−ＣＷと略する。）測距装置において，特
に，ステップエラーを低減したビートカウント型ＦＭ−
ＣＷ測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】直線周波数変調のＦＭ−ＣＷ測距におい
て距離Ｈは下記数１式で与えられる。
て距離Ｈは下記数１式で与えられる。
【０００３】
【数１】 Ｃ：光速 Ｔ：変調周期 ΔＦ：周波数変調幅 ｆb ：ビート信号周波数 図２のようにビート信号のゼロクロス数ｎを周期Ｔで計
測することによりビート信号周波数は近似的に，下記数
２式によって表される。
測することによりビート信号周波数は近似的に，下記数
２式によって表される。
【０００４】
【数２】 よって，数２式を上記数１式に代入すると，下記数３式
が得られる。
が得られる。
【０００５】
【数３】 数３式により，ｎを計測することで距離が求まる。これ
はビートカウント装置と呼ばれている。
はビートカウント装置と呼ばれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上述し
た数３式によれば，ビートカウント数ｎは，整数しかと
り得ないため，距離の分解能はΔＦに反比例する。又，
同等と見なせるビート周波数においても，初期位相によ
って，±１カウント内に相当する周波数の測定誤差が発
生し，これが，ステップエラーとして問題になってい
た。
た数３式によれば，ビートカウント数ｎは，整数しかと
り得ないため，距離の分解能はΔＦに反比例する。又，
同等と見なせるビート周波数においても，初期位相によ
って，±１カウント内に相当する周波数の測定誤差が発
生し，これが，ステップエラーとして問題になってい
た。
【０００７】このため，従来は，ΔＦをできる限り大き
くすることにより，分解能を向上し，ステップエラーを
低減していたが，さらなるステップエラーの低減のため
には，ハードウェアの限界と電波資源の見地から違う方
法が望まれていた。
くすることにより，分解能を向上し，ステップエラーを
低減していたが，さらなるステップエラーの低減のため
には，ハードウェアの限界と電波資源の見地から違う方
法が望まれていた。
【０００８】そこで，本発明の技術的課題は，上記欠点
に鑑み，距離分解能が向上して，ステップエラーも低減
できるビートカウント型ＦＭ−ＣＷ測距装置を提供する
ことである。
に鑑み，距離分解能が向上して，ステップエラーも低減
できるビートカウント型ＦＭ−ＣＷ測距装置を提供する
ことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，直線周
波数変調期間を測定する第１のカウンタと，その期間に
得られたビート信号のゼロクロス点を１周期ごとに計数
する第２のカウンタと，ビート信号のカウント値の初期
変化から最終変化までの時間を測定する第３のカウンタ
と，各々得られたカウント値より距離を求め演算手段と
を有することを特徴とするビートカウント型ＦＭ−ＣＷ
測距装置が得られる。
波数変調期間を測定する第１のカウンタと，その期間に
得られたビート信号のゼロクロス点を１周期ごとに計数
する第２のカウンタと，ビート信号のカウント値の初期
変化から最終変化までの時間を測定する第３のカウンタ
と，各々得られたカウント値より距離を求め演算手段と
を有することを特徴とするビートカウント型ＦＭ−ＣＷ
測距装置が得られる。
【００１０】即ち，本発明は，ビートカウントで得られ
るカウント数を，実質小数点で計測することにより，距
離分解能を向上し，ステップエラーを低減する。
るカウント数を，実質小数点で計測することにより，距
離分解能を向上し，ステップエラーを低減する。
【００１１】
【作用】本発明においては，カウントが行なわれるビー
ト信号のゼロクロスタイミングは，ビート信号の周期に
同期しているため，最初にカウントされたタイミングＣ
1 から最後にカウントされたＣn までの時間Ｔ′から，
ビート周波数は次の数４式より得られる。
ト信号のゼロクロスタイミングは，ビート信号の周期に
同期しているため，最初にカウントされたタイミングＣ
1 から最後にカウントされたＣn までの時間Ｔ′から，
ビート周波数は次の数４式より得られる。
【００１２】
【数４】 この数４式により，Ｔ′の測定精度に基づいて，カウン
ト誤差なしに常に正確に測定される。
ト誤差なしに常に正確に測定される。
【００１３】このとき，Ｔ′に相当する周波数変調幅Δ
Ｆ′は，直線周波数変調を仮定すると，次の数５式が成
り立つ。
Ｆ′は，直線周波数変調を仮定すると，次の数５式が成
り立つ。
【００１４】
【数５】 よって，上記数４式及び数５式を数１式に代入すると，
次の数６式が得られる。
次の数６式が得られる。
【００１５】
【数６】 つまり，上記数３式に対して，カウント数ｎを（Ｔ／
Ｔ′）倍した実数で与えることができるため，Ｔ，Ｔ′
の計測を高分解能で測定することにより，距離の分解能
が向上する。
Ｔ′）倍した実数で与えることができるため，Ｔ，Ｔ′
の計測を高分解能で測定することにより，距離の分解能
が向上する。
【００１６】
【実施例】次に，本発明に実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１７】図１は本発明の実施例を示す図である。図
において，１は送信アンテナ，２は方向性結合器，３は
ＶＣＯ，４はのこぎり波発生器，５はＤ／Ａ変換器，６
はＣＰＵ，７はタイミングゼネレータ，８はカウンタ，
９はフリーカウンタ，１０はクロックゼネレータ，１１
はゼロクロスコンパレータ，１２はアンプ，１３はミキ
サ，１４は受信アンテナを夫々示している。
において，１は送信アンテナ，２は方向性結合器，３は
ＶＣＯ，４はのこぎり波発生器，５はＤ／Ａ変換器，６
はＣＰＵ，７はタイミングゼネレータ，８はカウンタ，
９はフリーカウンタ，１０はクロックゼネレータ，１１
はゼロクロスコンパレータ，１２はアンプ，１３はミキ
サ，１４は受信アンテナを夫々示している。
【００１８】ＣＰＵ６により制御されたＤ／Ａ変換器５
を通して，のこぎの波発生器４から，周期Ｔ，周波数変
調幅ΔＦに相当する変調ノコギリ波を発生させる。この
変調波により，ＶＣＯ３から周波数変調波が発振され，
方向性結合器２を通し，送信アンテナから放射される。
を通して，のこぎの波発生器４から，周期Ｔ，周波数変
調幅ΔＦに相当する変調ノコギリ波を発生させる。この
変調波により，ＶＣＯ３から周波数変調波が発振され，
方向性結合器２を通し，送信アンテナから放射される。
【００１９】計測対象面より反射された電波は，距離に
比例して遅延しており，受信アンテナ１４を通して，周
波数変調波としてミキサ１３に供給される。ここで，方
向性結合器２より分配された送信波の一部と周波数変調
波とが混合され，ビート信号が得られる。
比例して遅延しており，受信アンテナ１４を通して，周
波数変調波としてミキサ１３に供給される。ここで，方
向性結合器２より分配された送信波の一部と周波数変調
波とが混合され，ビート信号が得られる。
【００２０】微弱な信号は，アンプ１２で所定のレベル
に増幅され，ヒステリシス特性を持ったゼロクロスコン
パレータ１１により，方形波のゼロクロス信号に変換さ
れる。
に増幅され，ヒステリシス特性を持ったゼロクロスコン
パレータ１１により，方形波のゼロクロス信号に変換さ
れる。
【００２１】カウンタ８は，直線変調期間外にリセット
されており，変調期間にイネーブル状態となった時，ゼ
ロクロス信号（図２（ｃ））の片側のエッヂによりカウ
ントアップして，カウント値（図２（ｄ））を出力す
る。
されており，変調期間にイネーブル状態となった時，ゼ
ロクロス信号（図２（ｃ））の片側のエッヂによりカウ
ントアップして，カウント値（図２（ｄ））を出力す
る。
【００２２】一方，フリーカウンタ９は，クロックゼネ
レータ１０の周波数ｆCLK により，１周期毎にカウント
アップされつづけられており，ゼロクロス信号のカウン
トアップと同期して，フリーカウンタ９のカウント値を
ラッチする。ラッチした値は，ＣＰＵ６のメモリにタイ
ムキャプチャ値（図２（ｇ））として記憶される。
レータ１０の周波数ｆCLK により，１周期毎にカウント
アップされつづけられており，ゼロクロス信号のカウン
トアップと同期して，フリーカウンタ９のカウント値を
ラッチする。ラッチした値は，ＣＰＵ６のメモリにタイ
ムキャプチャ値（図２（ｇ））として記憶される。
【００２３】尚，カウンンタ１５は，カウンタ８からの
カウント値とクロックゼネレータ１０の周波数ｆCLK と
により，直線周波数変調期間を測定して，ＣＰＵ６に出
力する。
カウント値とクロックゼネレータ１０の周波数ｆCLK と
により，直線周波数変調期間を測定して，ＣＰＵ６に出
力する。
【００２４】ここで，図２（図２（ｇ））に示すよう
に，初期のタイムキャプチャ値Ｃ1 以後は，前キャプチ
ャ値を順次更新し，最終的に変調周期終了時のタイムキ
ャプチャ値Ｃn を記憶する。ＣＰＵ６は，この２値よ
り，次の数７式によって，ビート信号の整数倍の周期を
計測する。
に，初期のタイムキャプチャ値Ｃ1 以後は，前キャプチ
ャ値を順次更新し，最終的に変調周期終了時のタイムキ
ャプチャ値Ｃn を記憶する。ＣＰＵ６は，この２値よ
り，次の数７式によって，ビート信号の整数倍の周期を
計測する。
【００２５】
【数７】 この数７式によって測定されたＴ´の値と，タイミング
ゼネレータ７より設定した変調周期Ｔ，カウンタ８によ
り得られたビートカウント値ｎ，初期設定されているΔ
Ｆの値に基づいて，上記数６式により，距離Ｈを求め
る。
ゼネレータ７より設定した変調周期Ｔ，カウンタ８によ
り得られたビートカウント値ｎ，初期設定されているΔ
Ｆの値に基づいて，上記数６式により，距離Ｈを求め
る。
【００２６】なお，上記数１式で明かなように，距離が
変化しても，Ｔ／ΔＦの項を変化させることにより，ｆ
b を一定に保つことが可能である。
変化しても，Ｔ／ΔＦの項を変化させることにより，ｆ
b を一定に保つことが可能である。
【００２７】得られた高度データから，所定のｆb にな
るためのノコギリ波の傾斜を，Ｄ／Ａ変換器５に再設定
すると同時に，ΔＦを一定に保つため，タイミングゼネ
レータ７に周期Ｔを再設定する。
るためのノコギリ波の傾斜を，Ｄ／Ａ変換器５に再設定
すると同時に，ΔＦを一定に保つため，タイミングゼネ
レータ７に周期Ｔを再設定する。
【００２８】このようにすると，受信器の帯域を狭くで
きるため，Ｓ／Ｎが向上し，結果的に，ゼロクロスコン
パレータ１１の検出ジッタ成分が減少して，測定値のバ
ラツキが押えられる。
きるため，Ｓ／Ｎが向上し，結果的に，ゼロクロスコン
パレータ１１の検出ジッタ成分が減少して，測定値のバ
ラツキが押えられる。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明のとおり，本発明によれば，
距離分解能が非常に向上し，その結果，ステップエラー
も低減できる。よって，従来並の分解能は，より小さな
周波数変調幅で達成でき，発振器の簡略化，電波資源の
有効利用が行なえる。又，アナログのビート信号を簡単
な回路でディジタル化し，その後の処理も簡単なディジ
タル回路のみで達成できるため回路の小形化，ローコス
ト化が実現できる。
距離分解能が非常に向上し，その結果，ステップエラー
も低減できる。よって，従来並の分解能は，より小さな
周波数変調幅で達成でき，発振器の簡略化，電波資源の
有効利用が行なえる。又，アナログのビート信号を簡単
な回路でディジタル化し，その後の処理も簡単なディジ
タル回路のみで達成できるため回路の小形化，ローコス
ト化が実現できる。
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】処理信号のタイムチャートである。
１ 送信アンテナ ２ 方向性結合器 ３ ＶＣＯ ４ のこぎり波発生器 ５ Ｄ／Ａ変換器 ６ ＣＰＵ ７ タイミングゼネレータ ８ カウンタ ９ フリーカウンタ １０ クロックゼネレータ １１ ゼロクロスコンパレータ １２ アンプ １３ ミキサ １４ 受信アンテナ
Claims (1)
- 【請求項１】 直線周波数変調期間を測定する第１のカ
ウンタと，前記直線周波数変調期間に得られたビート信
号のゼロクロス点を，１周期ごとに計数する第２のカウ
ンタと，前記ビート信号のカウント値の初期変化から最
終変化までの時間を測定する第３のカウンタと，前記各
々得られたカウント値より距離を求める演算手段とを有
することを特徴とするビートカウント型ＦＭ−ＣＷ測距
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10096492A JPH05297119A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | ビートカウント型ｆｍ−ｃｗ測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10096492A JPH05297119A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | ビートカウント型ｆｍ−ｃｗ測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297119A true JPH05297119A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14288042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10096492A Pending JPH05297119A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | ビートカウント型ｆｍ−ｃｗ測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05297119A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003090876A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Nec Eng Ltd | Ｆｗ−ｃｗ距離測定装置 |
| JP2011080789A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Yokogawa Denshikiki Co Ltd | 微小移動検出装置 |
| CN106093885A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-11-09 | 清华大学 | 线性调频信号调频率的估计方法及装置 |
-
1992
- 1992-04-21 JP JP10096492A patent/JPH05297119A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003090876A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Nec Eng Ltd | Ｆｗ−ｃｗ距離測定装置 |
| JP2011080789A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Yokogawa Denshikiki Co Ltd | 微小移動検出装置 |
| CN106093885A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-11-09 | 清华大学 | 线性调频信号调频率的估计方法及装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000705 |