JPS6018018B2 - distance measuring device - Google Patents

distance measuring device

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JPS6018018B2
JPS6018018B2 JP6611380A JP6611380A JPS6018018B2 JP S6018018 B2 JPS6018018 B2 JP S6018018B2 JP 6611380 A JP6611380 A JP 6611380A JP 6611380 A JP6611380 A JP 6611380A JP S6018018 B2 JPS6018018 B2 JP S6018018B2
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pulse
waveform
point
pulses
interrogator
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JP6611380A
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Japanese (ja)
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JPS56162069A (en
Inventor
立吉 小塩
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS6018018B2 publication Critical patent/JPS6018018B2/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted

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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は距離測定菱直に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a distance measuring rhombus.

MLS(Microwaveいndin簿ys【em:
マイクロ波着陸譲導装置)用等の距離測定装置(DME
,DjstameMeasurjngEquipmen
t)では、一般に距離測定を要求する側ィンタロゲータ
(例えば航空機)からパルス波形で変調した電波を送出
し、相手側(例えば地上局)のトランスポンダでこれを
受信し、一定時間遅らせた後整形したパルスを再び送出
する。
MLS (Microwave Indin Bookys [em:
distance measuring equipment (DME), etc.
, DjstameMeasurjngEquipmen
In t), the interrogator (e.g., an aircraft) that requests distance measurement generally sends out a radio wave modulated with a pulse waveform, which is received by a transponder on the other side (e.g., a ground station), and is then delayed for a certain period of time and then reshaped as a pulse. Send again.

距離測定を要求する側(航空機)では、この送信してか
ら受信するまでのパルスのおくれ時間を測定することに
よりその間の距離を求めるという方法が用いられている
。そしてこのようなDMEで国際的に標準として使用さ
れているパルス波形は疑似ガゥシャン波形である。ガゥ
シヤン波形は、そのスベクトラムもまたガウシャン波形
になるという性質(すなわち時間軸上のガウシャン波形
をフーリエ変換したものは周波数軸上でもガウシャン波
形であるという性質)があるため、他のパルス波形に〈
らべて比較的狭い帯域内にそのスベクトラムを集中する
ことができるというすぶれた点を有しているが、これを
用いて正確なタイミング(パルス位置)を決定しようと
すると以下に述べるような問題が生ずる。一般に上記パ
ルス位瞳の決定は第愚図に示すようにこの波形のピーク
電圧をAとするとAノ2をスレシホールド電圧に選び、
受信信号の立ち上り波形がこのスレシホールド蟹圧を越
える時点を測定して行なわれる。
On the side requesting distance measurement (aircraft), a method is used in which the distance between pulses is determined by measuring the pulse delay time from transmission to reception. The pulse waveform used as an international standard in such DME is a pseudo-Gaussian waveform. A Gaussian waveform has the property that its spectrum is also a Gaussian waveform (that is, a Gaussian waveform on the time axis that is Fourier transformed is also a Gaussian waveform on the frequency axis).
It has the advantage of being able to concentrate the spectrum within a relatively narrow band, but if you try to use this to determine accurate timing (pulse position), you will encounter the following problem. A problem arises. Generally, to determine the pulse position pupil, as shown in Figure 1, if the peak voltage of this waveform is A, select A2 as the threshold voltage.
This is done by measuring the point at which the rising waveform of the received signal exceeds this threshold pressure.

現在国際的に定義使用されているDME用のパルス波形
は第2図に示すように10%値から90%までの立ち上
り時間は2.5仏S(基準値)「また50%値における
波形の中は3.5±0.5&Sのガウシャン波形である
As shown in Figure 2, the pulse waveform for DME currently internationally defined and used has a rise time of 2.5 French S (reference value) from 10% to 90%. Inside is a Gaussian waveform of 3.5±0.5&S.

しかしながら、このガゥシャン波形は「そのタイミング
を測定するのに使用される50%値の部分において、そ
の煩斜が比較的ゆるやかなため、例えば何らかの理由で
前記スレシホールド蝿圧が変化すると「上記タイミング
の時間軸方向のヅレが大きくなり、そのため大きな距離
誤差を与えることになる。
However, this Gaussian waveform has a relatively gentle slope at the 50% value used to measure the timing, so if the threshold fly pressure changes for some reason, the above timing The shift in the time axis direction becomes large, resulting in a large distance error.

とくに測定する距離が0〜20側M(海里)程度までの
範囲t受信レベルにすると6は旧以上のダイナミックな
しベル変動のある条件の下では正確な1′2振中点の検
出が困難であり、また雑音等の影響も受け易い。また、
前述の1′2辰中のタイミング検出点は波形の立ち上り
から約1.25山Sおくれた点にあるため電波伝播路に
おける反射波の影響を受け易い。
In particular, when the distance to be measured is from 0 to 20 M (nautical miles) and the reception level is set to 6, it is difficult to accurately detect the midpoint of the 1'2 swing under conditions where there is no dynamic bell fluctuation than the old one. However, it is also easily affected by noise, etc. Also,
The timing detection point in the 1'2 axis mentioned above is located at a point about 1.25 peaks S behind the rising edge of the waveform, so it is susceptible to the influence of reflected waves in the radio wave propagation path.

すなわち、主波に対してそのおくれが1.25ムS(距
離にして約375の)以内の反射波は、すべて主波の前
記タイミング検出点に重なり「その点の電圧に影響を与
えるので、前述のように波形のタイミング検出点の額斜
の緩やかなことと相まって「比較的大きな距離測定の誤
差を生ずる。これらの欠点も、距離精度を厳格に要求さ
れない従来の航路測定用としての目的に対しては要求性
能を満足するが、高い測定精度が要求される将来の全天
候着陸援助装置としての要求精度を満足させることは不
可能である。これらの欠点を軽減すべく鮫近以下に述べ
るような提案が為されている。
In other words, all reflected waves within 1.25 μS (approximately 375 mm in distance) behind the main wave overlap the timing detection point of the main wave and affect the voltage at that point. As mentioned above, in combination with the gentle slope of the waveform timing detection point, this results in a relatively large error in distance measurement. However, it is impossible to satisfy the required accuracy for future all-weather landing aid systems, which require high measurement accuracy. proposals have been made.

すなわち、その1つは、スレシホールド電圧の変化に起
因するパルスのタイミング検出のヅレを防止するための
手段として提案された遅延比較(戊layandCom
pare:以後DACと略す)という方法である。
One of them is delay comparison (lay and Com), which has been proposed as a means to prevent deviations in pulse timing detection caused by changes in threshold voltage.
pare (hereinafter abbreviated as DAC).

これは第3図に示すように検波した受信波を2つに分け
てトー方を減衰器に通してある一定量だけ減衰させ(A
倍にするA<1)「もう一方を遅延回賂を通してある一
定鷺(Dsec)だけ遅延させた後に比較回路を用いて
両者の差をとる(後者から前者を引く)と比較回路の出
力は第亀図に示すように両波形の交点において急峻に0
レベルを横ぎる波形となる。この0レベルを横ぎる時点
をパルスのタイミング点として用いるとt このタイミ
ング点はパルスの形状だけで定まゆれレスの振中の大き
さには無関係となる。従って、使用する波形に応じて前
述のAおよびDの値を適当に選定しもその波形の最も適
当な検出点を指定することにより前述のようなスレシホ
ールド電圧の変動に伴う誤差を大中に改善することがで
きる。しかし以上に説明したDACを用いても「 入力
滋音や、前述の電波伝播勝における反射波の影響は「D
ACの入力波形そのものの変化として現われてしまうの
で「 これらの影響を免れるわけにはゆかない。
This is done by dividing the detected received wave into two and passing the toe through an attenuator to attenuate it by a certain amount (A
Double A < 1) "If we delay the other by a certain amount (Dsec) through a delay circuit and then use a comparator to calculate the difference between the two (subtract the former from the latter), the output of the comparator will be As shown in the turtle diagram, there is a sharp drop to 0 at the intersection of both waveforms.
The waveform crosses the level. If the point in time when this 0 level is crossed is used as the timing point of the pulse, this timing point is only the shape of the pulse and has no relation to the magnitude of the vibration during the constant vibration. Therefore, even if the above-mentioned values of A and D are appropriately selected according to the waveform to be used, the error caused by the above-mentioned threshold voltage fluctuation can be greatly reduced by specifying the most appropriate detection point for that waveform. can be improved. However, even if you use the DAC explained above, the influence of the input sound and the reflected waves on the radio wave propagation mentioned above will be
"These effects cannot be avoided because they appear as changes in the AC input waveform itself.

そこで提案されたのが〜使用するパルス波形を前述のガ
ウシャン波形よりももっと距離測定に適した波形にする
という方法である。
Therefore, a method was proposed in which the pulse waveform used was made into a waveform more suitable for distance measurement than the Gaussian waveform described above.

この目的のために提案されている波形として「第5図に
示す“cos−cos2’〇波形がある。これはその立
ち上がり部分の波形としてコサィン関数(cos(一9
0o)からCOS(oo)までを使用)を用い、その立
ち下り部分の波形としてコサィン2乗関数(cos2(
oo)からcos2(90o)まで)を用いるものであ
る。この立ち上り部分のコサィン波形の周期と、立ち下
り部分のコサィン2案波形の周期とを適当に選ぶことに
よって、前記国際規格に適合する波形を得ている。この
波形はその立ち上り付近が略直線であるため、前述のD
ACによる波形のタイミング検出点をその立ち上り点近
くに選ぶことによって蟹波伝播路の反射波の影響による
誤差の少ない高精度の距離測定パルスとして用いること
ができる。しかし「 この波形は、最初の立ち上り′点
においてその1次綾斜に不連続点を有している(波形の
第1階導関数が波形の立ち上り点で0から有限の値にジ
ャンプする)のでそれだけキャリャ周波数から離れた周
波数におけるスベクトラムの減衰度を劣化させる、つま
りスベクトラムの拡散を大きくするという欠点を有して
いる。
A waveform proposed for this purpose is the "cos-cos2'〇 waveform shown in FIG. This is a cosine function (cos(-9) as the waveform of the rising part.
0o) to COS(oo)), and the waveform of the falling part is a cosine square function (cos2(
oo) to cos2 (90o)). By appropriately selecting the period of the cosine waveform in the rising portion and the period of the cosine binary waveform in the falling portion, a waveform conforming to the international standard is obtained. Since this waveform is almost a straight line near its rise, the above-mentioned D
By selecting the timing detection point of the AC waveform near its rising point, it can be used as a highly accurate distance measurement pulse with less error due to the influence of the reflected wave of the crab wave propagation path. However, "This waveform has a discontinuity point in its first order slope at the first rising point (the first derivative of the waveform jumps from 0 to a finite value at the rising point of the waveform). This has the disadvantage that the degree of attenuation of the spectrum at frequencies far away from the carrier frequency is degraded, that is, the spread of the spectrum is increased.

そこで次に提案されたのが上述の“cos−cos2”
波形のかわりに“cos2一cos2”波形を用いる方
法である。
The next thing that was proposed was the above-mentioned “cos-cos2”.
This method uses a "cos2-cos2" waveform instead of a waveform.

これは“cos−cos2”波形の立ち上り部分を前述
のコサィン(COS)関数からコサイン2案関数(co
s2(一90o)からcos2(oo)までを使用する
)におきかえたものである。これも前記“cos−co
s飢波形と同様に立ち上り部分のコサィン2秦関数の周
期と、立ち下り部分のコサィン2乗関数の周期とを適当
に選ぶことによって前記国際規格に適合するパルス波形
を得ている。この波形は前述の立ち上り点における1次
後斜の不連続がないために、キャリヤ周波数から離れた
周波数におけるスベクトラムの減衰が大きくなるが、一
方DACにより波形のタイミング検出点にすべき立ち上
り後斜の技も急峻な点(立ち上り波形の変曲点)が波形
の50%値において生ずるため、立ち上り始めの点より
その検出点までの時間が長くなり、これは前述したよう
にそれだけ電波伝播路における反射波の影饗を受け易く
するという欠点を有している。本発明の目的は従来の距
離測定装置のこのような欠点を除去した高精度の距離測
定装置を提供することにある。
This converts the rising part of the “cos-cos2” waveform from the cosine (COS) function mentioned above to the cosine 2 plan function (co
s2 (-90o) to cos2 (oo)). This is also the “cos-co”
Similarly to the s-starved waveform, a pulse waveform conforming to the international standard is obtained by appropriately selecting the period of the cosine 2 function in the rising part and the period of the cosine square function in the falling part. Since this waveform has no discontinuity in the primary rear slope at the rising point, the attenuation of the spectrum at frequencies far from the carrier frequency becomes large. Since a steep point (inflection point of the rising waveform) occurs at the 50% value of the waveform, the time from the starting point to the detection point is longer, and as mentioned earlier, this is due to reflections in the radio wave propagation path. It has the disadvantage of being easily affected by waves. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly accurate distance measuring device that eliminates these drawbacks of conventional distance measuring devices.

・本発明の距離測定装置はインタロゲータから、少なく
とも一方のパルスの包絡形状の前縁部が、前記パルスの
ピーク値の半値位直よりも前に変曲点を有し且つ立上り
部の一次鏡斜が連続な特定形状である一対の質問パルス
が送出され、トランスポンダでは受信系で受信した前記
質問パルスのうち前記特定形状を有するパルスのタイミ
ング位暦を検出した後、このタイミング位置から所定時
間遅れて少なくとも一方のパルスの包絡形状の前縁部が
前記特定形状である一対の応答パルスを送出し、前記ィ
ンタロゲータが受信系で受信した前記応答パルスのうち
前記特定形状を有するパルスのタイミング位贋を検出し
た後、前記質問パルス送出時から前記応答パルス受信時
迄の時間を前記タイミング位贋から計測することにより
前記インタロゲータとトランスボンダ間の距離を測定す
る礎成をとる。次に図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。
- The distance measuring device of the present invention detects from the interrogator that the front edge of the envelope shape of at least one pulse has an inflection point just before the half value of the peak value of the pulse, and has a primary mirror slope of the rising part. A pair of interrogation pulses having a continuous specific shape are transmitted, and after the transponder detects the timing calendar of the pulse having the specific shape among the interrogation pulses received by the receiving system, A pair of response pulses in which the leading edge of the envelope shape of at least one of the pulses has the specific shape are transmitted, and the interrogator detects the timing error of the pulse having the specific shape among the response pulses received by the receiving system. After that, the time from the sending of the interrogation pulse to the reception of the response pulse is measured based on the timing error, thereby establishing the basis for measuring the distance between the interrogator and the transbonder. Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明では上述したように“cos−cos2”パルス
波形及び“cos2一cos2’’パルス波形のもつ欠
点を軽減し、両者の長所を併せもつ新規なパルス波形を
距離測定菱鷹に適用している。すなわちパルス波形の前
緑部における立上り煩斜の最も急峻な点(変曲点)が上
記パルスのピーク値の半値部よりも時間的に前に位直し
、且つそのパルス波形の立上り部の一次債斜が連続であ
るような波形(以下DATE(Damped Tram
ient Edge)ーガウシャン波形と称する)を用
いている。尚、通常距離測定菱膚(DME)には一定間
隔(12,30あるいは36〃S)をもつ対パルスが用
いられ、その第1パルスが距離測定の時点を決定するの
に使われる。
In the present invention, as described above, the drawbacks of the "cos-cos2" pulse waveform and the "cos2-cos2'' pulse waveform are alleviated, and a new pulse waveform that combines the advantages of both is applied to the distance measurement machine. In other words, the steepest point (inflection point) of the rising slope in the front green part of the pulse waveform is repositioned temporally earlier than the half-value part of the peak value of the pulse, and the primary point of the rising slope of the pulse waveform is A waveform in which the slope is continuous (hereinafter referred to as DATE (Damped Tram)
ient edge) (referred to as Gaussian waveform). It should be noted that normally distance measurement measuring (DME) pulse pairs are used with a constant interval (12, 30 or 36 seconds), the first pulse of which is used to determine the time point of distance measurement.

第2パルスは受信したパルスが正しい距離測定用のパル
スか否かを識別するために使用されるので、この第2パ
ルスは必らずしもDATEガウシヤンパルスを用いる必
要はなく、従来の疑似ガウシャン波形を用いて極力スベ
クトラムの拡がりを抑えることが望ましい。本発明によ
る距離測定装置の一実施例を第6図に示す。
Since the second pulse is used to identify whether the received pulse is a correct pulse for distance measurement, it is not necessary to use the DATE Gaussian pulse, but rather a conventional pseudo-Gaussian waveform. It is desirable to suppress the spread of subectrum as much as possible by using An embodiment of the distance measuring device according to the present invention is shown in FIG.

図において、1はDATEーガウシャン波形及び第2パ
ルスとして従来の疑似ガウシャン波形を用いるときはこ
の疑似ガウシャン波形をも発生するパルス発生部を示し
、時間制御部2からの送信タイミング信号により指定さ
れた時点毎に上記パルスを出力する。パルス発生部から
発生された送信パルスは変調部3においてキャリャを直
線振中変調し、それを電力増中部4において電力増中し
て、ダィプレクサ5を介して空中線6より相手側にむけ
て送出する。
In the figure, 1 indicates a pulse generator which also generates the DATE-Gaussian waveform and, when a conventional pseudo-Gaussian waveform is used as the second pulse, this pseudo-Gaussian waveform, and the time point specified by the transmission timing signal from the time controller 2. The above pulse is output every time. The transmission pulse generated from the pulse generating section linearly modulates the carrier in the modulating section 3, increases the power of the carrier in the power increasing section 4, and sends it out from the antenna 6 to the other party via the diplexer 5. .

相手側(トランスポンダー側)においては第7図に示す
ように空中線16より受信した電波をダイブレクサ15
を介して、ブリセレクタ17に導き、ここで受信帯の選
択と周波数変換を行ない、さらに中間周波増中部18に
より必要なチャンネルの受信波だけを選択し、検波部1
9で受信波形の直線検波を行ない、その包縦線を取り出
0し、さらにDAC部20で第3図および第4図で説明
した方法により受信波の第1パルスのパルスタイミング
を決定する。そしてこのタイミングを基準として制御部
22においてそれより一定時間(一般に50マイクロセ
カンド)おくれた再送用/ぐルス(応答パルス)のタイ
ミングを作りそれを第6図で説明したのと同様な構成を
もつ送信系21に送って前述と同様な方法で再送用パル
スを発生し、それを空間に再放射する。最初の距離測定
を要求した側においてはこの再放射された信号を第7図
で説明した受信側と同様な構成を有する受信系7で前述
と同機にして受信第1パルスの受信タイミングを求める
。この受信タイミングを前記時間制御部2において前記
送信タイミングと比較することによって距離を測定する
。また第3図の回路のかわりに入力波を2つに分け、そ
の一方は直接比較器の一方の入力に加え、もう一方は前
記遅延回路と、さらに増中器を通してから前記比較器の
もう一方の入力に加えるという構成でも、第3図、第4
図を用いて説明したのと全く同様にDAC作用を行なわ
せることができる。
On the other party's side (transponder side), as shown in FIG.
The intermediate frequency intensifier section 18 selects only the received waves of the necessary channels, and the intermediate frequency intensifier section 18 selects only the received waves of the necessary channels.
At step 9, the received waveform is linearly detected, its envelope vertical line is extracted and zeroed, and the pulse timing of the first pulse of the received wave is determined at the DAC section 20 by the method explained in FIGS. 3 and 4. Then, using this timing as a reference, the control unit 22 sets the timing of the retransmission pulse (response pulse) that is delayed by a certain period of time (generally 50 microseconds), and has the same configuration as explained in FIG. 6. It is sent to the transmission system 21 to generate a retransmission pulse in the same manner as described above, and re-radiates it into space. On the side that requested the first distance measurement, this re-radiated signal is used in a receiving system 7 having a configuration similar to that of the receiving side explained in FIG. 7 to determine the reception timing of the first received pulse. The distance is measured by comparing this reception timing with the transmission timing in the time control section 2. Also, instead of the circuit shown in Figure 3, the input wave is divided into two parts, one of which is applied directly to one input of the comparator, and the other is applied to the delay circuit and then to the multiplier before being applied to the other input of the comparator. Even in the configuration where it is added to the input of Figures 3 and 4,
The DAC operation can be performed in exactly the same manner as explained using the figures.

なおこの場合雑音により交点が変動することを考慮する
と、なるべく両波形の直線部分を交点にえらび、変動が
生じた場合の誤差を一方向に片よらないようにする方が
誤差が少なくなることは明らかであろう。上述したDA
TEーガウシャン波形を発生する回路としてはコンデン
サ、コイル及び抵抗を用いてアナログ信号を直接発生す
る回路と、適当なサンプリング時点毎に計算した所望の
パルス波形のサンプル値をデジタル的に高速読み出しで
きるメモリ(例えばリードオンリメモリ、ROM)に書
き込んでおき、この書き込まれた情報を必要なサンプリ
ングレートで読み出した後、D/A変換器を通してアナ
ログ信号に変換し、更にこのアナログ信号を前記サンプ
リング周波数の1/a〆下の帯城をもつ低域炉波器に通
すことにより所望のパルス波形を得る回路が考えられる
In this case, considering that the intersection point will vary due to noise, it is better to select the straight line part of both waveforms as the intersection point and prevent the error from leaning in one direction when variation occurs. It should be obvious. DA mentioned above
The circuit that generates the TE-Gaussian waveform includes a circuit that directly generates an analog signal using a capacitor, coil, and resistor, and a memory that can digitally read out sample values of the desired pulse waveform calculated at each appropriate sampling point at high speed. For example, the written information is written to a read-only memory (ROM), read out at a required sampling rate, converted to an analog signal through a D/A converter, and further converted into an analog signal that is 1/1/2 of the sampling frequency. A circuit can be considered in which a desired pulse waveform is obtained by passing the pulse through a low-frequency wave generator having a band width below a.

前者の回路例を第8図に示す。An example of the former circuit is shown in FIG.

第8図においてCはコンデンサ、R,,R2は抵抗、L
,Lはコイル、E,,E2は直流電源、Sは切替スイッ
チを示す。今初期条件としてCの電荷を0として(すな
わちP点の出力電圧を0として)t=0の時点でスイッ
チSをL,側の接点と接続したとすると点Pの出力電圧
VR(T)は一般にVR(T)白E・〔1−1妻手苧言
宰FEXp(1−1‐V菱−4F T)十1言者葦毒害
FEXP(−1十Y1寿4FT)〕・‐‐【1)で表わ
される。
In Figure 8, C is a capacitor, R,, R2 are resistors, and L
, L indicates a coil, E, , E2 indicates a DC power supply, and S indicates a changeover switch. Assuming that the initial condition is that the charge on C is 0 (that is, the output voltage at point P is 0) and the switch S is connected to the contact on the L side at time t = 0, the output voltage VR (T) at point P is In general, VR (T) White E・[1-1 Tsume Temo Genzai FEXp (1-1-V Ryo-4F T) 11th word reed poison damage FEXP (-10Y1 Kotobuki 4FT)]・--[1 ).

ここでTはCR,で基準化された時間(すなわちT=t
/CR,)またF=L,/CR,2である。この式は前
記Fの値が1/4より大きくなると複素数を含んだ式に
なるが結果のVR(T)は常に実数である。
Here, T is the time standardized by CR (i.e., T=t
/CR,) Also, F=L, /CR,2. This equation becomes an equation that includes a complex number when the value of F becomes larger than 1/4, but the resulting VR(T) is always a real number.

参考のためにこれを複素数を含まない式で表わすと以下
のようになる。(i)0<F<1/4の範囲では {1}式と同じ。
For reference, this can be expressed as an expression that does not include complex numbers as follows. (i) Same as formula {1} in the range 0<F<1/4.

(下の値をこの範囲に制限した式を以後(1′)式とし
て前記‘1)式と区別することにする)(ii〕F=1
/4で VR(T)=E,〔1−(1十幻) EXP(一2T)〕・・・〔21 Gii) F>1/4の範囲で 十VR(T)=E,〔1‐ {c。
(The formula in which the values below are limited to this range will be referred to as formula (1') hereafter to distinguish it from formula '1).) (ii] F=1
/4, VR (T) = E, [1 - (1 10 illusions) EXP (1 2 T)] ... [21 Gii) In the range of F > 1/4, 10 VR (T) = E, [1 - {c.

s(Y4蒙【I T)Y司王;Sin(〉4Fが中1T
)}EXP(才LT)〕…‘3丁複素数を含んだ前記‘
1}式は、上述の後素数を含まない表現式の(1′)式
、【21式および‘3}式を包含しているものと考える
ことができる。
s (Y4 Mon [IT) Y Siou; Sin (〉4F is middle 1T
)} EXP (Skilled LT)]...'The above including three complex numbers'
1} expression can be considered to include expressions (1'), [21}, and '3}, which are expressions that do not include a post-prime number.

さて、こうして与えられるVR(T)は一般にT=0で
0レベルから立ち上るが、VR(T)の値が、Fの値で
定まる最初のピーク値になるか、−あるいはピーク値に
非常に接近した値をとった時点で、スイッチSをL,側
から−側に切り替える。
Now, the VR(T) given in this way generally rises from the 0 level at T=0, but the value of VR(T) is either the first peak value determined by the value of F, or - or very close to the peak value. When the value is reached, the switch S is switched from the L side to the - side.

例えばいま、R2の影響を無視できる程度に小さく選ん
だとすると、出力点Pにおける電圧はスイッチがセ側に
切り替えられた時点をt′=0として、近似的にv′F
(t′)予(州OS元売帯) .・側で与えられる電圧
波形を生ずる(ここに使用したれょ前記Tのように基準
化した時間ではない)そこでE2を適当に選ぶことによ
り、前記立ち上り波形と連続的に接続し、かつソフトに
0レベルに接するようにする(0レベルになる点で第1
階の微係数が0になるようにする)ことができる。
For example, if the influence of R2 is selected to be so small that it can be ignored, the voltage at the output point P will be approximately v'F
(t') Pre (state OS original sales band). - Generates the voltage waveform given by the side (the time used here is not standardized like T above), so by appropriately selecting E2, it can be connected continuously with the rising waveform and softly Make it touch the 0 level (first point at the 0 level)
(so that the differential coefficient of the order becomes 0).

こうして立ち下り波形が0レベルに下った時点でスイッ
チSをし側から切り離す。上述のような方法で単峰のパ
ルス波形を作ることができるが、こうして得られた波形
をDATE−ガウシャン波形と定義する。
In this way, when the falling waveform falls to the 0 level, the switch S is disconnected from the ON side. Although a single peak pulse waveform can be created by the method described above, the waveform obtained in this way is defined as a DATE-Gaussian waveform.

この波形の立ち上り部分(前緑)は前記(1}式のVR
(T)なる関数で表わすことができる。第9図はこうし
て定義されるDATE−ガウシャン波形とそのスベクト
ラムの代表的な一例を示す図である。また第10図は上
記波形の立ち上り点近傍の詳細を示す図である。このD
ATEーガウシャン波形は‘1)式のFを、F=10/
112とした立ち上り前緑を有する波形であり、CR,
=(112/260)〃S、すなわち、T=(260/
112)tとして、機軸を実時間t(単位ムS)で表わ
すと、立ち上り前縁は下記のような実時間tの関数とな
る。
The rising part of this waveform (front green) is the VR of the above equation (1).
It can be expressed by a function (T). FIG. 9 is a diagram showing a typical example of the DATE-Gaussian waveform defined in this way and its spectrum. FIG. 10 is a diagram showing details of the vicinity of the rising point of the waveform. This D
For the ATE-Gaussian waveform, set F in equation '1) to F=10/
It is a waveform with a pre-rise green of 112, and CR,
= (112/260)〃S, that is, T = (260/
112) If t is the axis of the machine in real time t (unit: S), then the rising leading edge becomes a function of real time t as shown below.

VR(t)=1一等虫XP(−奪t) ザXp(一豊t) 第10図より明らかなように、この波形は、立ち上り点
において、立ち上り鏡斜0のソフトな立ち上りを有し、
波形のピーク値の約15%の点においてその頃斜が技大
になる変曲点を有している。
VR(t) = 1 first class insect
At about 15% of the peak value of the waveform, there is an inflection point where the slope becomes ergonomic.

なお参考のために第11図にはこれと同じ立ち上りの傾
斜を有する“cos−cos2’1パルス波形とそのス
ベクトラムを示す図を掲げる。また第1表にこれらの波
形のスベクトラムのキヤリャから±0.8MHZ、およ
び士2MHZにおける0.9MHZバンド中で測つたス
ベクトラムのキヤリャ周波数におけるそれに対する減衰
度を表わす表を示す。この表で明らかなようにこの例に
おいては±0.8MH2におけるスベクトラムはDAT
E−ガウシヤン波形が同じ立ち上り煩斜をもつ“COS
一COS2”波形に対して父旧という顕著な改善をする
ことを示している。第1表 こうして得られるDATEーガウシャン波形は次のよう
に優れた性質を有する。
For reference, Fig. 11 shows the cos-cos2'1 pulse waveforms with the same rising slope and their spectrum. Table 1 also shows the spectrum of these waveforms with ±0 Here is a table showing the attenuation of the spectrum measured in the 0.9 MHZ band at .
“COS” whose E-Gaussian waveform has the same rise and slope
This shows that the DATE-Gaussian waveform obtained in this way has excellent properties as shown in Table 1.

この波形は本質的にその立ち上り点がソフトである。This waveform is essentially soft in its rise point.

すなわちこのDATEーガウシャン波形の立ち上り点の
1階微分はF>0の任意のFに対して〔d群h〕T=。
=。となる。
That is, the first-order differential of the rising point of this DATE-Gaussian waveform is [d group h] T= for any F>0.
=. becomes.

したがって立ち上り点の1次額斜は連続であって、前述
の“cos−cos2’’にみられるような不連続はな
い。このことはスベクトラムの拡がりを抑制する上に好
ましい効果をもたらす。また、このDATEーガウシヤ
ン波形はその立ち上り煩斜の最も急峻な点(立ち上り波
形の変曲点)を波形のほぼ50%未満の任意の点に自由
に選ぶことができる。すなわち、前述のFの値を0に近
ずけると波形の変曲点‘ま0レベルに近づき、またFの
値を大きくすると変曲点は50%値に近づく。なお参考
として前記‘1}式で与えられる波形が非振動過渡波形
から減衰振動過渡波形にうつる境目のF=1/4の場合
(前記‘2}式で表わされる場合)における変曲点を求
めるとそれは約26%となる。すなわち、変曲点をほぼ
26%以下に選んだ場合にはDATEーガウシャン波形
は非振動過渡波形の(〇式で表わされる立ち上りをもつ
ことになる。前述のようにDAC方式を用いて受信波形
のタイミングを検出する場合、その検出点を波形の立ち
上りの技も急峻な部分(立ち上り波形の変曲点)に選ぶ
のが最も好ましく、しかも前述の電波伝幡上の反射の影
響を考えると、このタイミング検出部ま立ち上りになる
べく近い点が望ましい。前述の“cos2−cos2”
波形ではこの変曲点が50%値に固定していたのに対し
て、DATE−ガウシャン波形では、その変曲点を、上
にのべたように、50%未満の任意の値に設定すること
が可能である。そこで波形の変曲点を立ち上り点近くに
設定し、前記DACによるタイミング検出点をこの変曲
点付近に選べば、前述の電波伝幡路における反射波の影
響を大いに軽減することが可能となる。以上詳述したよ
うに、DATEーガウシヤン波形は高精度距離測定用パ
ルスとしてのすぐれた多くの点を保有しているが、これ
はまた現在広く採用されているガウシャンパルスを用い
た距離測定装置に対してもコンパチブルとすることがで
きる。
Therefore, the primary slope of the rising point is continuous, and there is no discontinuity as seen in the above-mentioned "cos-cos2''. This has a favorable effect in suppressing the spread of the spectrum. Also, For this DATE-Gaussian waveform, the steepest point of the rising slope (inflection point of the rising waveform) can be freely selected at any point within approximately 50% of the waveform.In other words, the value of F mentioned above can be set to 0. As the value of F approaches , the inflection point of the waveform approaches the 0 level, and as the value of F increases, the inflection point approaches the 50% value. If we find the inflection point in the case of F = 1/4 (the case expressed by the above equation '2) at the boundary where the waveform transfers to the damped vibration transient waveform, it is approximately 26%.In other words, the inflection point is approximately 26%. % or less, the DATE-Gaussian waveform will have a non-oscillatory transient waveform with a rise expressed by the formula (〇).As mentioned above, when detecting the timing of the received waveform using the DAC method, the detection It is most preferable to select the point at a steep part of the waveform rise (an inflection point of the rise waveform), and considering the effect of reflection on radio wave transmission mentioned above, this timing detection part should be selected as close to the rise as possible. A point is desirable.The above “cos2-cos2”
In the waveform, this inflection point was fixed at the 50% value, whereas in the DATE-Gaussian waveform, the inflection point can be set to any value less than 50%, as shown above. is possible. Therefore, by setting the inflection point of the waveform near the rising point and selecting the timing detection point by the DAC near this inflection point, it is possible to greatly reduce the influence of reflected waves on the radio wave transmission path mentioned above. . As detailed above, the DATE-Gaussian waveform has many advantages as a pulse for high-precision distance measurement, but it is also suitable for distance measurement devices using Gaussian pulses, which are currently widely used. It can also be made compatible.

すなわち、その50%値の中を現在の規格値に合せるこ
とにより、従来の装鷹の伝送帯城を通して従来必要とさ
れている精度を充分確保することができると共に、その
スベクトラムの拡がりが他チャンネルに与える雑音も規
格値以下に抑えることができる。なお従来の装置におい
ては、DMEシステムのチャンネルセパレーションがI
MHZであるため、隣接チャンネルからの干渉妨害信号
を排除するのに比較的狭い帯域の受信系を使用している
が、本発明においては第12図に示すように狭帯城の受
信系30のほかに広帯域の受信系31を別に設け隣接チ
ャンネルの妨害を除く必要のある場合、あるいは広帯域
受信系では雑音により検出できないような遠距離測定に
対しては狭帯城の受信系30を用い、着陸援助装置とし
て使用する等隣接チャンネルの防書が少なく高精度を必
要とする場合には「前記広帯域受信系31に切り替えて
、高精度を必要とする距離内で、立ち上りの急峻なDA
TEーガゥシャン波形のもつ特徴をフルに発揮した高精
度距離測定を行なうという構成をとることもできる。以
上述べたように本発明による距離測定装置を用いること
により、従来の菱贋とコンパチブルでしかも母波伝幡に
おける反射波の影響が少ない高精度の距離測定を可能に
するという効果がある。
In other words, by adjusting the 50% value to the current standard value, it is possible to sufficiently secure the accuracy required in the past through the transmission band of the conventional hawk, and the spread of the spectrum can be adjusted to other channels. It is also possible to suppress the noise given to the device to below the standard value. Note that in conventional equipment, the channel separation of the DME system is
Since it is MHZ, a relatively narrow band receiving system is used to eliminate interference signals from adjacent channels, but in the present invention, a narrow band receiving system 30 is used as shown in FIG. In addition, when it is necessary to separately install a wideband receiving system 31 to remove interference from adjacent channels, or for long-distance measurements that cannot be detected by the wideband receiving system due to noise, the narrowband receiving system 30 is used. If high accuracy is required, such as when used as an aid device, there are few adjacent channels, and high accuracy is required, switch to the wideband receiving system 31 and use a DA with a steep rise within a distance that requires high accuracy.
It is also possible to adopt a configuration that performs high-precision distance measurement that takes full advantage of the characteristics of the TE-Gaussian waveform. As described above, by using the distance measuring device according to the present invention, it is possible to perform highly accurate distance measurement which is compatible with conventional diamond counterfeiting and has less influence of reflected waves on mother wave propagation.

図面の肺単な説明 第1図は疑似ガゥシャンパルスを用いてタイミングを測
定する場合の説明図、第2図は現在国際的に定義使用さ
れているDME(距離測定菱直)用のパルス波形を示す
図、第3図は遅延比較回路(DAC)の構成を示す図、
第4図はDACを用いて波形のタイミングを求める場合
の前記比較回路の出力を説明する図、第5図は“cos
−cos2’’波形を説明する図、第6図は本発明の距
離測定装贋の距離測定を要求する側の一実施例を示すブ
ロック図、第7図は本発明の距離測定装鷹のトランスポ
ンダー側の一実施例を示すブロック図、第8図はDAT
E−ガウシャン波形を発生させる回路を示す図、第9図
はDATE−ガゥシャン波形の1つの計算例を示す図、
第10図は前記DATEーガウシャン波形の立ち上り点
近傍の詳細を示す図、第11図は“cos−cos2”
波形の1つの計算例を示す図および第12図は本発明の
距離測定袋贋の受信部の一実施例を示すブロック図であ
る。
Simple explanation of the drawings Figure 1 is an explanatory diagram of timing measurement using pseudo-Gaussian pulses, Figure 2 is the pulse waveform for DME (Distance Measuring Diamond), which is currently internationally defined and used. 3 is a diagram showing the configuration of a delay comparison circuit (DAC),
FIG. 4 is a diagram explaining the output of the comparison circuit when determining the waveform timing using a DAC, and FIG.
-cos2'' waveform, FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the distance measurement requesting side of the distance measurement device of the present invention, and FIG. 7 is a transponder of the distance measurement device of the present invention. A block diagram showing one embodiment of the side, FIG. 8 is a DAT
FIG. 9 is a diagram showing a circuit for generating an E-Gaussian waveform, and FIG. 9 is a diagram showing an example of calculation of a DATE-Gaussian waveform.
FIG. 10 is a diagram showing the details of the vicinity of the rising point of the DATE-Gaussian waveform, and FIG. 11 is "cos-cos2".
A diagram showing an example of waveform calculation and FIG. 12 are block diagrams showing an embodiment of the distance measuring bag counterfeit receiving section of the present invention.

第6図、第7図および第12図において、1…・・・D
ATE−ガウシヤン波形発生部、2・・・・・・時間制
御部、3・・・・・・変調部、4・・…電力増中部、5
・・・・・・ダイブレクサ、6・・・・・・空中線、7
・・・・・・受信系、15……トランスポンダ側ダイブ
レクサ、16……トランスポンダ側空中線、17・・・
・・・トランスポンダ側プリセレクタ、18……トラン
スポンダ側中間周波増中部、19・・・・・・トランス
ポンダ側検波部、20…・・・トランスボンダ側DAC
部、21・・・…トランスポンダ側送信系、22・・・
・・・トランスポンダ側制御部、30〜…狭帯域受信系
、31・・・…広帯域受信系。
In Fig. 6, Fig. 7 and Fig. 12, 1...D
ATE-Gaussian waveform generation section, 2... Time control section, 3... Modulation section, 4... Power increase section, 5
... Dibrexa, 6 ... Aerial line, 7
...Receiving system, 15...Transponder side diplexer, 16...Transponder side antenna, 17...
...Transponder side preselector, 18...Transponder side intermediate frequency intensifier, 19...Transponder side detection section, 20...Transponder side DAC
Part, 21... Transponder side transmission system, 22...
. . . Transponder side control unit, 30 to . . . Narrowband reception system, 31 . . . Wideband reception system.

多3図 そ/肉 多2図 多 4.図 群、く図 傘.6 図 鰭7はl 菱8図 柊ク図 券//図 *′2趣 多め図Many 3 figures That/meat Many 2 drawings Many 4. figure group, group umbrella. 6 Figure fin 7 is l Diamond 8 Hiiragiku map ticket//figure *'2 style More diagrams

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 インタロゲータから、少なくとも一方のパルスの包
絡形状の前縁部が、前記パルスのピーク値の半値位置よ
りも前に変曲点を有し且つ立上り部の一次傾斜が連続な
特定形状である一対の質問パルスが送出され、トランス
ポンダでは受信系で受信した前記質問パルスのうち前記
特定形状を有するパルスのタイミング位置を検出した後
、このタイミング位置から所定時間遅れて少なくとも一
方のパルスの包絡形状の前縁部が前記特定形状である一
対の応答パルスを送出し、前記インタロゲータが受信系
で受信した前記応答パルスのうち前記特定形状を有する
パルスのタイミング位置を検出した後、前記質問パルス
送出時から前記応答パルス受信迄の時間を前記タイミン
グ位置から計測することにより前記インタロゲータとト
ランスポンダ間の距離を測定することを特徴とする距離
測定装置。 2 特許請求の範囲第1項において、前記質問パルス及
び応答パルスの前記特定形状がE及びFを正数とし、T
を時間とすると、E〔1−(1+√(1−4F))/(
2√(1−4F))EXP(−(1−√(1−4F))
/(2F)T)+(1−√(1−4F))/(2√(1
−4F))EXP(−(1+√(1−4F))/(2F
)T)〕で近似される形状であることを特徴とする距離
測定装置。 3 特許請求の範囲第1項において、前記インタロゲー
タとトランスポンダの受信系が選択的に切替使用できる
広帯域受信系と狭帯域受信系から成ることを特徴とする
距離測定装置。 4 特許請求の範囲第1項において、前記インタロゲー
タとトランスポンダにおけるパルスのタイミング位置を
検出する手段が、受信パルスを2分割し、一方を所定時
間遅延させ、他方を所定量だけ減衰した後、前記遅延出
力と減衰出力のうちの一方から他方を減算し、この減算
出力のうち前記特定形状部の変曲点近傍位置をタイミン
グ位置とする手段であることを特徴とする距離測定装置
[Claims] 1. From the interrogator, the leading edge of the envelope shape of at least one of the pulses has an inflection point before the half-value position of the peak value of the pulse, and the primary slope of the rising part is continuous. A pair of interrogation pulses having a specific shape are transmitted, and after the transponder detects the timing position of the pulse having the specific shape among the interrogation pulses received by the receiving system, at least one of the pulses is transmitted after a predetermined time delay from this timing position. After transmitting a pair of response pulses in which the front edge of the envelope shape has the specific shape, and the interrogator detects the timing position of the pulse having the specific shape among the response pulses received by the receiving system, A distance measuring device characterized in that the distance between the interrogator and the transponder is measured by measuring the time from the time of pulse transmission to the reception of the response pulse from the timing position. 2. In claim 1, the specific shape of the interrogation pulse and the response pulse is such that E and F are positive numbers, and T
If time is E[1-(1+√(1-4F))/(
2√(1-4F))EXP(-(1-√(1-4F))
/(2F)T)+(1-√(1-4F))/(2√(1
-4F))EXP(-(1+√(1-4F))/(2F
)T)] A distance measuring device characterized by having a shape approximated by 3. A distance measuring device according to claim 1, wherein the interrogator and transponder receiving systems are comprised of a wideband receiving system and a narrowband receiving system that can be selectively switched and used. 4. In claim 1, the means for detecting the timing position of the pulse in the interrogator and the transponder divides the received pulse into two, delays one by a predetermined amount of time, and attenuates the other by a predetermined amount, and then A distance measuring device comprising means for subtracting one of an output and a damped output from the other, and setting a position near an inflection point of the specific shape portion of the subtracted output as a timing position.
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