レーダ装置及び遅延時間測定方法
【課題】 通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、距離分解能を向上する。
【解決手段】 カオスコード発生部３０が出力する周期ｆ／ｎのカオス信号から、遅延回路３１が（ｋ−１）／（２ｆ）だけ基準の時点（基準点）から遅延させて、ずらしながらｎ個取り出し、これにより搬送波を変調してｎ個の信号波を生成し、対象物に放射し、対象物で反射して受信されたｎ個の反射波からｎ個のベースバンド信号を得て、これをそれぞれ周期２ｆ／ｎでＡ／Ｄ変換器４４がディジタル信号に変換し、その周期に合わせてｎ個のディジタル信号を合成し、疑似的な周波数ｆのカオス信号に対応するベースバンド信号を生成する。同様に、遅延回路３１が出力するｎ個のカオス信号から周波数ｆの疑似的なカオス信号を生成し、ベースバンド信号に基づくディジタル信号と、当該疑似的なカオス信号に基づくディジタル信号との相関演算により、反射波の遅延時間を測定。
【解決手段】 カオスコード発生部３０が出力する周期ｆ／ｎのカオス信号から、遅延回路３１が（ｋ−１）／（２ｆ）だけ基準の時点（基準点）から遅延させて、ずらしながらｎ個取り出し、これにより搬送波を変調してｎ個の信号波を生成し、対象物に放射し、対象物で反射して受信されたｎ個の反射波からｎ個のベースバンド信号を得て、これをそれぞれ周期２ｆ／ｎでＡ／Ｄ変換器４４がディジタル信号に変換し、その周期に合わせてｎ個のディジタル信号を合成し、疑似的な周波数ｆのカオス信号に対応するベースバンド信号を生成する。同様に、遅延回路３１が出力するｎ個のカオス信号から周波数ｆの疑似的なカオス信号を生成し、ベースバンド信号に基づくディジタル信号と、当該疑似的なカオス信号に基づくディジタル信号との相関演算により、反射波の遅延時間を測定。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カオスコードを用いたレーダ装置及びカオスコードを用いた反射波の遅延時間測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、カオスコードによりパルス幅を変更した信号（カオス信号）を変調した信号波を用い、この信号波を空間に放射し、その反射波を受信して復調し、一定の周期で符号化して得た信号系列と、先に送信したカオス信号との相関演算を行って、特定のカオス信号を含む信号波が送信された時間と、その信号波が対象で反射されて反射波として受信された時間との差（遅延時間）を測定する技術（カオスレーダ技術）が開発されている。この技術の具体的内容は、例えば、イギリスの特許、GB2345149号、「Time delay determination and determination of signal shift」等に記載されている。
【０００３】従来のカオスレーダの基本的構成は、図８に示すように、カオスコード発生部１１と、サンプリング部１２と、発振器１３と、位相変調部１４と、送信アンテナ１５と、受信アンテナ１６と、方向性結合器１７と、混合器１８と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１９と、Ａ／Ｄ変換器２０と、カオス処理部２１とから構成されている。
【０００４】カオスコード発生部１１は、カオスコードによりそのパルス幅を変更したパルス信号をカオス信号として生成して出力する。ここで、カオス信号は、具体的には、パルス幅がカオスコードによって疑似ランダムに変更されたものとなっている。すなわち理想的には、このカオス信号の一部は、他の一部とは正確には重なり合わないようになっている。
【０００５】サンプリング部１２は、カオスコード発生部１１が出力するカオス信号を所定の周期でサンプリングしてディジタル信号に変換し、カオス処理部２１に出力する。発振器１３は、所定周波数の搬送波を出力している。位相変調部１４は、カオスコード発生部１１から入力されるカオス信号により、発振器１３が出力する搬送波を位相変調して、当該位相変調した信号を送信アンテナ１５を介して放射する。
【０００６】受信アンテナ１６は、送信アンテナ１５から放射された信号波の反射波を受信して、混合器１８に出力する。方向性結合器１７は、発振器１３が出力する搬送波と同等の信号を混合器１８に出力する。混合器１８は、受信アンテナ１６により受信された反射波と方向性結合器１７により入力される搬送波と同等の信号とを混合して、ベースバンド信号（復調信号）を出力する。
【０００７】ＬＰＦ１９は、ベースバンド信号から高周波成分を除去してＡ／Ｄ変換器２０に出力する。Ａ／Ｄ変換器２０は、所定の周期でＬＰＦ１９から入力されるベースバンド信号をディジタル値に変換して信号系列を生成し、カオス処理部２１に出力する。そしてカオス処理部２１が当該信号系列とサンプリング部１２から入力されるサンプリングされた信号（元のカオス信号）との相関演算を行い、処理結果としての遅延時間の情報を出力する。ここでの相関処理の内容は各パルスの立上がりエッジや立ち下りエッジに着目して相関演算を行うもので、その具体的内容は、上述のGB2345149号特許に詳しく開示されているので、ここでの説明を省略する。
【０００８】このような従来のカオスレーダでは、距離分解能は、カオスコードの周波数によって決まる。カオス信号と反射波から得られた信号系列との相関演算が細かく行われるからである。すなわち、カオスコードの周波数が高くなれば、距離分解能も向上する。そこで、高分解能のカオスレーダにおいては、カオスコードの周波数を高めるとともにサンプリング部１２におけるサンプリング周期と、Ａ／Ｄ変換器２０の変換周期とを短く設定している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来の高分解能のカオスレーダでは、例えばＡ／Ｄ変換器の変換周期が短くなる結果、高速の変換能力が必要とされる。しかしながらＡ／Ｄ変換器等の変換能力は、いかに高速のものであっても、用途によっては距離分解能に対して十分な能力とはいえない場合が多いのが現状である。
【００１０】本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、距離分解能を向上できるレーダ装置及び遅延時間測定方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解決するために、本発明は、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力する手段と、前記複数のカオス信号を、前記基準点を合わせて合成し、合成カオス信号を出力する手段と、前記複数のカオス信号を変調して得た複数の信号波を放射する手段と、前記放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成する手段と、前記複数の信号系列を前記変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と前記合成カオス信号との相関を演算する手段と、を含むこととしたものである。
【００１２】また本発明は、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、前記復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段であって、各変換手段がディジタル値へ変換する周期の開始点が互いに異なる複数の変換手段と、前記複数の変換手段によりそれぞれ生成された複数の信号系列を前記カオス信号の開始点に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関を演算する手段と、を含むこととしたものである。
【００１３】また本発明は、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果を一定の周期で符号化して信号系列を得て、当該信号系列と前記カオス信号との相関演算により反射波の遅延時間を測定する方法であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力する工程と、前記複数のカオス信号を、前記基準点を合わせて合成し、合成カオス信号を出力する工程と、前記複数のカオス信号を変調して得た複数の信号波を放射する工程と、前記放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成する工程と、前記複数の信号系列を前記変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と前記合成カオス信号との相関を演算する工程と、を含むこととしたものである。
【００１４】また本発明は、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算より反射波の遅延時間を測定する方法であって、前記復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段を用い、各変換手段でのディジタル値へ変換する周期の開始点を互いに異ならせて複数の信号系列を生成し、前記生成された複数の信号系列を前記カオス信号の開始点に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関を演算することとしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係るレーダ装置は、図１に示すように、カオスコード発生部３０と、遅延回路３１と、発振器３２と、位相変調部３３と、送信アンテナ３４と、受信アンテナ３５と、方向性結合器３６と、混合器３７と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３８と、逆遅延回路３９と、ディジタル回路部４０とから主として構成され、ディジタル回路部４０は、サンプリング部４１と、第１メモリ部４２と、第１合成メモリ４３と、Ａ／Ｄ変換器４４と、第２メモリ部４５と、第２合成メモリ４６と、カオス処理部４７とを含んで構成されている。ここで第１メモリ部４２は、図２（ａ）に示すように、入力切替部５１と、複数（ｎ個；ｎは１以上の整数）のメモリからなるメモリ群５２と、出力切替部５３とから構成される。また、第２メモリ部４５は、入力切替部５４と、複数（ｎ個）のメモリからなるメモリ群５５と、出力切替部５６とから構成されている。
【００１６】次に、各部の動作について説明する。なお、次の説明において、必要な距離分解能を得るためのカオスコードの周波数がｆであるとする。
【００１７】カオスコード発生部３０は、周波数ｆ／ｎのカオスコードを生成し、このカオスコードによりパルスの幅を変更したパルス信号（カオス信号）を出力する。このカオス信号は、従来のものと同様のものである。遅延回路３１は、カオスコード発生部３０が出力するカオス信号から、所定の時点を基準にして、事前に設定された時間分のカオス信号をｎ個だけ抽出して順次出力する。またこの遅延回路３１は、ｎ個のうち、ｋ番目のカオス信号の抽出の開始点を、（ｋ−１）／（２ｆ）だけ基準の時点（基準点）から遅延させて、ずらす。ここで、事前に設定された時間とは、所望の最大測定距離に応じて設定された時間Ｔである。つまり、遅延回路３１が順次出力する複数のカオス信号は、その開始点が、基準点から所定の時間ずつずれたものとなる。また、ｎ個のカオス信号が出力されるまでにかかる時間ｔは、上記設定された時間Ｔをｎ倍したものに、各（ｋ−１）／（２ｆ）の（ｋ＝１からｎまでの）総和をさらに加算したもの（（１）式）になる。
【００１８】
【数１】
発振器３２は、所定周波数の搬送波を出力している。位相変調部３３は、発振器３２が出力する搬送波を遅延回路３１が順次出力するｎ個のカオス信号でそれぞれ位相変調し、ｎ個の信号波を生成する。送信アンテナ３４は、生成された信号波を順次放射する。
【００１９】受信アンテナ３５は、送信アンテナ３４から順次放射されたｎ個の信号波の反射波を受信し、混合器３７に出力する。方向性結合器３６は、発振器３２が出力する搬送波と同等の信号を混合器３７に出力する。混合器３７は、受信されたｎ個の反射波の信号と、方向性結合器３６から入力される信号とを混合して復調を行い、復調された信号をＬＰＦ３８に出力する。ＬＰＦ３８は、復調された信号から高周波成分を取除いたｎ個のベースバンド信号を順次出力する。
【００２０】逆遅延回路３９は、ｎ個のベースバンド信号のうち、ｋ番目のベースバンド信号をそれぞれ（ｎ−ｋ＋１）／（２ｆ）だけ遅延させて出力する。これにより、各ベースバンド信号の演算の基準点が一致させられる。
【００２１】ディジタル回路部４０のサンプリング部４１は、遅延回路３１が出力するカオス信号を周波数２ｆ／ｎでサンプリングしたディジタル信号系列に変換して出力する。第１メモリ部４２の入力切替部５１は、所定の時点を基準にして、事前に設定された時間ごとにメモリ群５２のいずれかのメモリを順次選択し、サンプリング部４１が出力するディジタル信号系列を当該選択中のメモリに格納する。メモリ群５２は、ｎ個のＲＡＭ（Random Access Memory）からなり、入力切替部５１を介してサンプリング部４１が出力するディジタル信号系列の入力を受けると、これを順次格納して保持する。出力切替部５３は、メモリ群５２に格納されたカオス信号に基づくディジタル信号系列を、カオス信号の基準点を合わせて合成するよう、メモリ群５２のいずれかのメモリから選択的にディジタル信号を取り出して、合成カオス信号として第１合成メモリ４３に出力する。これら第１メモリ部４２による合成の動作については、後に詳しく述べる。
【００２２】第１合成メモリ４３は、第１メモリ部４２の動作により基準点を合わせて合成されたｎ個のカオス信号の合成結果を保持する。Ａ／Ｄ変換器４４は、逆遅延回路３９が出力するベースバンド信号を、２ｆ／ｎの周期でディジタル信号系列に変換して出力する。第２メモリ部４５の入力切替部５４は、Ａ／Ｄ変換器４４が出力する、ｋ番目のベースバンド信号から得られたディジタル信号系列を、メモリ群５５のｋ番目のメモリに出力する。メモリ群５５は、ｎ個のＲＡＭからなり、入力切替部５４を介してＡ／Ｄ変換器４４から入力されるディジタル信号系列を順次格納して保持する。
【００２３】出力切替部５６は、メモリ群５５に格納された、ｎ個のベースバンド信号に基づくｎ個のディジタル信号系列を、Ａ／Ｄ変換の基準点に合わせて合成し、その合成の結果を出力する。この第２メモリ部４５による合成の動作についても、後に詳しく述べる。
【００２４】第２合成メモリ４６は、第２メモリ部４５が出力する合成の結果を保持する。カオス処理部４７は、第１合成メモリ４３が保持する合成カオス信号と、第２合成メモリ４６が保持する合成されたディジタル信号との相関演算を行い、反射波の遅延時間の情報を出力する。
【００２５】ここで、第１メモリ部４２及び第２メモリ部４５における合成の処理について説明する。なお、所望の最大測定距離に応じて設定された時間をＴとした場合、サンプリング周波数が２ｆ／ｎであれば、データ量Ｍは、Ｔ×２ｆ／ｎ個となる。
【００２６】まず、第１メモリ部４２での合成の処理について説明する。入力切替部５１は、遅延回路３１が出力したｎ個のカオス信号をそれぞれ、サンプリング部４１にてディジタル変換して得た、ｎ個のディジタル信号のうち、ｋ番目のディジタル信号を、メモリ群５２（メモリ１，メモリ２…メモリｎ）のｋ番目のＲＡＭ（メモリｋ）に格納する。各ＲＡＭには、Ｍ個のデータが蓄積されるから、メモリ群５２にｎ個のディジタル信号が格納された結果は、図２に示すような状態となる。
【００２７】本実施の形態において特徴的なことは、ｋ番目のディジタル信号系列は、遅延回路３１によって基準点から（ｋ−１）／（２ｆ）だけずれた位置から開始される系列であることである。つまり、１番目のディジタル信号系列は、基準点を０として、０，ｎ／（２ｆ），２ｎ／（２ｆ）…の時間でカオス信号をサンプリングした結果であり、２番目のディジタル信号系列は、１／（２ｆ），ｎ／（２ｆ）＋１／（２ｆ）＝（ｎ＋１）／（２ｆ），…という時間でカオス信号をサンプリングした結果となっている。さらにｎ番目のメモリの先頭は基準点から（ｎ−１）／（２ｆ）だけずれた時刻のカオス信号をサンプリングした結果となっている。
【００２８】そこで、このメモリ群５２の各メモリから１番目のメモリの先頭、２番目のメモリの先頭…ｎ番目のメモリの先頭、１番目のメモリの２つ目、…という順序で読出すよう、出力切替部５３によりメモリを切替えて読出すようにすれば、基準点を０として、０，１／（２ｆ），２／（２ｆ），…（ｎ−１）／（２ｆ），ｎ／（２ｆ），（ｎ＋１）／（２ｆ）…という時刻でカオス信号をサンプリングしたかのような、疑似的なカオス信号が生成される。この疑似的なカオス信号の生成が本実施の形態の変換周期に合わせての合成に相当する。つまり、第１の合成メモリ４３には、図２との対応において図３に示すような状態で各ディジタル信号が合成されて格納されているようになり、これは、０，１／（２ｆ），２／（２ｆ），…（ｎ−１）／（２ｆ），ｎ／（２ｆ），（ｎ＋１）／（２ｆ）…という時刻でカオス信号をサンプリングしたかのような疑似的なカオス信号に相当するのである。
【００２９】一方、第２メモリ部４５における合成の処理はつぎのようになる。入力切替部５４は、Ａ／Ｄ変換器４４が出力した一連のディジタル信号を、Ｍ個ずつ、メモリ群５５の各メモリに格納する。すなわち、このメモリ群５５には、図４に示すように、１〜Ｍ番目に入力されたディジタル信号は１番目のメモリに、Ｍ＋１〜２Ｍ番目に入力されたディジタル信号は２番目のメモリに、というように格納された状態になる。なお、例えば２ｆ／ｎの周期でＡ／Ｄ変換器４４が出力するディジタルデータをそのまま取込んだ場合、逆遅延回路３９の働きによって遅延されたベースバンド信号のディジタルデータへの変換結果がそのまま取込まれるため、各メモリの先頭は実際には意味のないデータ（反射波を反映していないデータ）、すなわち「不定」のデータとなる。格納するＭ個は、この「不定」のデータを除いてＭ個とする。
【００３０】また、出力切替部５６が、このメモリ群５５の各メモリから１番目のメモリの第１番目に入力されたディジタル信号、Ｍ＋１番目に入力されたディジタル信号、というように取り出して第２の合成メモリ４６に出力する。こうして第２の合成メモリ４６にも図３に示したのと同様の状態で、０，１／（２ｆ），２／（２ｆ），…（ｎ−１）／（２ｆ），ｎ／（２ｆ），（ｎ＋１）／（２ｆ）…という時刻で出力されたカオス信号に関するベースバンド信号が格納された状態となる。
【００３１】そしてカオス処理部４７が第１の合成メモリ４３に格納された一連のディジタル信号と、第２の合成メモリ４６に格納された一連のディジタル信号との相関を演算し、その結果によって受信信号の遅延時間を測定することになる。ここで、カオス信号を利用した遅延時間の演算は、既に述べた、イギリスの特許GB2345149号、「Time delay determination and determination of signal shift」等に記載されているように、パルス位置の立上がり（又は立ち下り）において相関演算が行われるものであるので、その詳細な説明を省略する。
【００３２】また、このようにパルス位置の立上がり時点に着目して相関演算を行うので、周波数ｆ／ｎのカオス信号をｎ個合成して得た疑似的なカオス信号を用いても、周波数ｆのカオス信号を用いる場合と、相関演算の結果には変わりないのである。
【００３３】そして、この疑似的なカオス信号は、０，１／（２ｆ），…という時刻で出力されたカオス信号に相当するので、周波数２ｆでサンプリングし、受信波を復調して得たベースバンド信号を周波数２ｆでＡ／Ｄ変換したのと同等の分解能を得ることができる。すなわち、本実施の形態によれば、ほぼｎ倍の時間をかけて測定し、その時間内で測定された結果を利用してｎ倍の分解能での遅延時間の測定を可能としたのである。また、この測定された遅延時間の情報に基づき、測定対象までの距離が算出される。
【００３４】実施の形態２．また、本発明の第２の実施の形態に係るレーダ装置について、図５を参照しながら説明する。本実施の形態に係るレーダ装置は、図５に示すように、カオスコード発生部６１と、発振器３２と、位相変調部３３と、送信アンテナ３４と、受信アンテナ３５と、方向性結合器３６と、混合器３７と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３８と、遅延回路群６２と、ディジタル回路部７０とを含んで構成され、ディジタル回路部７０は、Ａ／Ｄ変換器群７１と、メモリ群７２と、切替スイッチ７３と、合成メモリ７４と、サンプリング部７５と、コードメモリ７６と、カオス処理部７７とを含んで構成されている。なお、第１の実施の形態におけるものと同様の動作をするものについては、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】カオスコード発生部６１は、周波数ｆのカオスコードを生成し、このカオスコードによりパルスの幅を変更したパルス信号（カオス信号）を出力する。このカオス信号は、従来のものと同様のものである。遅延回路群６２は、ｎ個の遅延回路からなり、ｋ番目の遅延回路は、ＬＰＦ３８から入力されるベースバンド信号を、（ｋ−１）／（２ｆ）だけ遅延させて出力する。
【００３６】ディジタル回路部７０のＡ／Ｄ変換器群７１は、ｎ個のＡ／Ｄ変換器からなり、ｋ番目のＡ／Ｄ変換器は、遅延回路群６２のｋ番目の遅延回路から入力される遅延されたベースバンド信号を周波数２ｆ／ｎでディジタル信号に変換して出力する。つまり、各Ａ／Ｄ変換器は、ｎ／（２ｆ）ごとにディジタル信号を出力する。カオス信号の開始時点を０とすると、１番目のＡ／Ｄ変換器は、０，ｎ／（２ｆ），２ｎ／（２ｆ）…の時点でのカオス信号に対応するベースバンド信号に基づくディジタル信号を、２番目のＡ／Ｄ変換器は、１／（２ｆ），（ｎ＋１）／（２ｆ），（２ｎ＋１）／（２ｆ）…の時点でのカオス信号に対応するベースバンド信号に基づくディジタル信号を出力していることとなる。なお、ｋ番目のＡ／Ｄ変換器は、（ｋ−１）／（２ｆ），（ｋ×ｎ＋ｋ−１）／（２ｆ），（ｋ×（２ｎ）＋ｋ−１）／（２ｋ）…の時点でのカオス信号に対応するベースバンド信号に基づくディジタル信号を出力していることとなる。
【００３７】メモリ群７２は、ｎ個のＲＡＭから構成され、ｋ番目のＲＡＭは、Ａ／Ｄ変換器群７１のｋ番目のＡ／Ｄ変換器から入力されるディジタル信号を格納する。すなわち、各ＲＡＭに格納されたディジタル信号は、図６（ａ）に示すようなものとなる。なお、図６（ａ）では、各ＲＡＭに、どの時点のカオス信号に対応するディジタル信号が格納されているかを示している。
【００３８】切替スイッチ７３は、図６（ｂ）に示す順序で各ＲＡＭに格納された各ディジタル信号を読出して合成メモリ７４に出力している。従って、合成メモリ７４には、図７に示すように、カオス信号の開始時点を０とすると、０，１／（２ｆ），２／（２ｆ），…（ｎ−１）／（２ｆ），ｎ／（２ｆ），（ｎ＋１）／（２ｆ）…，２ｎ／（２ｆ）の時点でのカオス信号に対応するベースバンド信号に基づく、一連のディジタル値が合成結果のディジタル信号として記憶されている状態となる。なお、図７では、各ＲＡＭに、どの時点のカオス信号に対応するディジタル信号が格納されているかを示している。ここで所望の最大測定距離に応じて設定された時間をＴとした場合、サンプリング周波数が２ｆ／ｎであれば、各Ａ／Ｄ変換器が出力するデータの量Ｍは、Ｔ×２ｆ／ｎ個となる。
【００３９】サンプリング部７５は、カオスコード発生部６１が出力するカオス信号を周波数２ｆでサンプリングしたディジタル信号系列に変換して出力する。コードメモリ７６は、サンプリング部７５から入力されたディジタル信号系列を格納する。従って、このコードメモリ７６には、カオス信号の開始時点を０として、０，１／（２ｆ），２／（２ｆ），…２ｎ／（２ｆ）の時点でのカオス信号に基づくディジタル信号系列が格納された状態となる。カオス処理部７７は、コードメモリ７６に格納されているディジタル信号の系列と、合成メモリ７４に格納されているディジタル信号の系列との相関演算を行い、受信した信号の遅延時間を演算して出力する。
【００４０】本実施の形態によれば、ｎ個のＡ／Ｄ変換器を用いることで、それぞれが、１／（２ｆ）ずつずれたタイミングで、周期ｎ／（２ｆ）ごとにＡ／Ｄ変換を行い、これらを利用してカオス処理を行うことで、ｎ倍の分解能で、すなわち周波数ｆのカオス信号を用い、周波数ｆでＡ／Ｄ変換を行ったときと同等の分解能での遅延時間の測定を可能としたのである。また、この測定された遅延時間の情報に基づき、測定対象までの距離が算出される。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果とカオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力し、これら複数のカオス信号を、基準点を合わせて合成して合成カオス信号を生成し、一方で複数のカオス信号の各々により搬送波を変調して得た複数の信号波を放射し、当該放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成し、この複数の信号系列をディジタル値の変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と合成カオス信号との相関により目標物との距離を演算して出力するレーダ装置としているので、カオス信号の周期やディジタル値への変換周期が長くても、それぞれ開始点をずらしながら生成した複数のカオス信号に基づく信号波及びその反射波を合成して用いることで、測定距離の分解能を向上できる。従って、通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、距離分解能を向上できる。
【００４２】また、本発明によれば、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果とカオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、当該復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段を用いて、各変換手段がディジタル値へ変換する周期の開始点が互いに異なるようにし、これら複数の変換手段によりそれぞれ生成された複数の信号系列をカオス信号の開始点に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関により目標物との距離を演算して出力するデータ装置としているので、各変換手段の変換周期が長くても、それぞれ変換周期の開始時点をずらしながら生成した複数の信号系列を合成して用いることで、測定距離の分解能を向上できる。従って、通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、距離分解能を向上できる。
【００４３】さらに、本発明によれば、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果を一定の周期で符号化して信号系列を得て、当該信号系列とカオス信号との相関演算により反射波の遅延時間を測定する方法であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力し、当該複数のカオス信号を、基準点を合わせて合成し、合成カオス信号を生成しておき、これら複数のカオス信号を変調して得た複数の信号波を放射し、この放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成し、これら複数の信号系列を変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と合成カオス信号との相関により反射波の遅延時間の測定方法としているので、カオス信号の周期やディジタル値への変換周期が長くても、それぞれ開始点をずらしながら生成した複数のカオス信号に基づく信号波及びその反射波を合成して用いることで、測定距離の分解能を向上できる。従って、通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、測定の分解能を向上できる。
【００４４】さらに本発明によれば、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果とカオス信号との相関演算より反射波の遅延時間を測定する方法であって、当該復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段を用い、各変換手段でのディジタル値へ変換する周期の開始点を互いに異ならせて複数の信号系列を生成し、当該生成された複数の信号系列を前記変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関により反射波の遅延時間を演算するので、各変換手段の変換周期が長くても、それぞれ変換周期の開始時点をずらしながら生成した複数の信号系列を合成して用いることで、測定距離の分解能を向上できる。従って、通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、測定の分解能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係るレーダ装置の構成ブロック図である。
【図２】 カオス信号をサンプリングした結果を格納するメモリ群の内容の一例を表す説明図である。
【図３】 合成メモリの内容の一例を表す説明図である。
【図４】 ベースバンド信号をディジタル信号に変換した結果を格納するメモリ群の内容の一例を表す説明図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態に係るレーダ装置の構成ブロック図である。
【図６】 ベースバンド信号をディジタル信号に変換した結果を格納するメモリ群の内容の一例及び読出し順序を表す説明図である。
【図７】 合成メモリの内容の一例を表す説明図である。
【図８】 従来のカオスレーダ装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１１，３０，６１ カオスコード発生部、１２，４１，７５ サンプリング部、１３，３２ 発振器、１４，３３ 位相変調部、１５，３４ 送信アンテナ、１６，３５ 受信アンテナ、１７，３６ 方向性結合器、１８，３７ 混合器、１９，３８ ローパスフィルタ、２０，４４ Ａ／Ｄ変換器、２１，４７，７７カオス処理部、３１ 遅延回路、３９ 逆遅延回路、４０，７０ ディジタル回路部、４２ 第１メモリ部、４３ 第１合成メモリ、４５ 第２メモリ部、４６ 第２合成メモリ、５１，５４ 入力切替部、５２，７１ メモリ群、５３，５６ 出力切替部、６２ 遅延回路群、７１ Ａ／Ｄ変換器群、７３ 切替スイッチ、７６ コードメモリ。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カオスコードを用いたレーダ装置及びカオスコードを用いた反射波の遅延時間測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、カオスコードによりパルス幅を変更した信号（カオス信号）を変調した信号波を用い、この信号波を空間に放射し、その反射波を受信して復調し、一定の周期で符号化して得た信号系列と、先に送信したカオス信号との相関演算を行って、特定のカオス信号を含む信号波が送信された時間と、その信号波が対象で反射されて反射波として受信された時間との差（遅延時間）を測定する技術（カオスレーダ技術）が開発されている。この技術の具体的内容は、例えば、イギリスの特許、GB2345149号、「Time delay determination and determination of signal shift」等に記載されている。
【０００３】従来のカオスレーダの基本的構成は、図８に示すように、カオスコード発生部１１と、サンプリング部１２と、発振器１３と、位相変調部１４と、送信アンテナ１５と、受信アンテナ１６と、方向性結合器１７と、混合器１８と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１９と、Ａ／Ｄ変換器２０と、カオス処理部２１とから構成されている。
【０００４】カオスコード発生部１１は、カオスコードによりそのパルス幅を変更したパルス信号をカオス信号として生成して出力する。ここで、カオス信号は、具体的には、パルス幅がカオスコードによって疑似ランダムに変更されたものとなっている。すなわち理想的には、このカオス信号の一部は、他の一部とは正確には重なり合わないようになっている。
【０００５】サンプリング部１２は、カオスコード発生部１１が出力するカオス信号を所定の周期でサンプリングしてディジタル信号に変換し、カオス処理部２１に出力する。発振器１３は、所定周波数の搬送波を出力している。位相変調部１４は、カオスコード発生部１１から入力されるカオス信号により、発振器１３が出力する搬送波を位相変調して、当該位相変調した信号を送信アンテナ１５を介して放射する。
【０００６】受信アンテナ１６は、送信アンテナ１５から放射された信号波の反射波を受信して、混合器１８に出力する。方向性結合器１７は、発振器１３が出力する搬送波と同等の信号を混合器１８に出力する。混合器１８は、受信アンテナ１６により受信された反射波と方向性結合器１７により入力される搬送波と同等の信号とを混合して、ベースバンド信号（復調信号）を出力する。
【０００７】ＬＰＦ１９は、ベースバンド信号から高周波成分を除去してＡ／Ｄ変換器２０に出力する。Ａ／Ｄ変換器２０は、所定の周期でＬＰＦ１９から入力されるベースバンド信号をディジタル値に変換して信号系列を生成し、カオス処理部２１に出力する。そしてカオス処理部２１が当該信号系列とサンプリング部１２から入力されるサンプリングされた信号（元のカオス信号）との相関演算を行い、処理結果としての遅延時間の情報を出力する。ここでの相関処理の内容は各パルスの立上がりエッジや立ち下りエッジに着目して相関演算を行うもので、その具体的内容は、上述のGB2345149号特許に詳しく開示されているので、ここでの説明を省略する。
【０００８】このような従来のカオスレーダでは、距離分解能は、カオスコードの周波数によって決まる。カオス信号と反射波から得られた信号系列との相関演算が細かく行われるからである。すなわち、カオスコードの周波数が高くなれば、距離分解能も向上する。そこで、高分解能のカオスレーダにおいては、カオスコードの周波数を高めるとともにサンプリング部１２におけるサンプリング周期と、Ａ／Ｄ変換器２０の変換周期とを短く設定している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来の高分解能のカオスレーダでは、例えばＡ／Ｄ変換器の変換周期が短くなる結果、高速の変換能力が必要とされる。しかしながらＡ／Ｄ変換器等の変換能力は、いかに高速のものであっても、用途によっては距離分解能に対して十分な能力とはいえない場合が多いのが現状である。
【００１０】本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、距離分解能を向上できるレーダ装置及び遅延時間測定方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解決するために、本発明は、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力する手段と、前記複数のカオス信号を、前記基準点を合わせて合成し、合成カオス信号を出力する手段と、前記複数のカオス信号を変調して得た複数の信号波を放射する手段と、前記放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成する手段と、前記複数の信号系列を前記変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と前記合成カオス信号との相関を演算する手段と、を含むこととしたものである。
【００１２】また本発明は、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、前記復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段であって、各変換手段がディジタル値へ変換する周期の開始点が互いに異なる複数の変換手段と、前記複数の変換手段によりそれぞれ生成された複数の信号系列を前記カオス信号の開始点に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関を演算する手段と、を含むこととしたものである。
【００１３】また本発明は、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果を一定の周期で符号化して信号系列を得て、当該信号系列と前記カオス信号との相関演算により反射波の遅延時間を測定する方法であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力する工程と、前記複数のカオス信号を、前記基準点を合わせて合成し、合成カオス信号を出力する工程と、前記複数のカオス信号を変調して得た複数の信号波を放射する工程と、前記放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成する工程と、前記複数の信号系列を前記変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と前記合成カオス信号との相関を演算する工程と、を含むこととしたものである。
【００１４】また本発明は、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算より反射波の遅延時間を測定する方法であって、前記復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段を用い、各変換手段でのディジタル値へ変換する周期の開始点を互いに異ならせて複数の信号系列を生成し、前記生成された複数の信号系列を前記カオス信号の開始点に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関を演算することとしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係るレーダ装置は、図１に示すように、カオスコード発生部３０と、遅延回路３１と、発振器３２と、位相変調部３３と、送信アンテナ３４と、受信アンテナ３５と、方向性結合器３６と、混合器３７と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３８と、逆遅延回路３９と、ディジタル回路部４０とから主として構成され、ディジタル回路部４０は、サンプリング部４１と、第１メモリ部４２と、第１合成メモリ４３と、Ａ／Ｄ変換器４４と、第２メモリ部４５と、第２合成メモリ４６と、カオス処理部４７とを含んで構成されている。ここで第１メモリ部４２は、図２（ａ）に示すように、入力切替部５１と、複数（ｎ個；ｎは１以上の整数）のメモリからなるメモリ群５２と、出力切替部５３とから構成される。また、第２メモリ部４５は、入力切替部５４と、複数（ｎ個）のメモリからなるメモリ群５５と、出力切替部５６とから構成されている。
【００１６】次に、各部の動作について説明する。なお、次の説明において、必要な距離分解能を得るためのカオスコードの周波数がｆであるとする。
【００１７】カオスコード発生部３０は、周波数ｆ／ｎのカオスコードを生成し、このカオスコードによりパルスの幅を変更したパルス信号（カオス信号）を出力する。このカオス信号は、従来のものと同様のものである。遅延回路３１は、カオスコード発生部３０が出力するカオス信号から、所定の時点を基準にして、事前に設定された時間分のカオス信号をｎ個だけ抽出して順次出力する。またこの遅延回路３１は、ｎ個のうち、ｋ番目のカオス信号の抽出の開始点を、（ｋ−１）／（２ｆ）だけ基準の時点（基準点）から遅延させて、ずらす。ここで、事前に設定された時間とは、所望の最大測定距離に応じて設定された時間Ｔである。つまり、遅延回路３１が順次出力する複数のカオス信号は、その開始点が、基準点から所定の時間ずつずれたものとなる。また、ｎ個のカオス信号が出力されるまでにかかる時間ｔは、上記設定された時間Ｔをｎ倍したものに、各（ｋ−１）／（２ｆ）の（ｋ＝１からｎまでの）総和をさらに加算したもの（（１）式）になる。
【００１８】
【数１】
発振器３２は、所定周波数の搬送波を出力している。位相変調部３３は、発振器３２が出力する搬送波を遅延回路３１が順次出力するｎ個のカオス信号でそれぞれ位相変調し、ｎ個の信号波を生成する。送信アンテナ３４は、生成された信号波を順次放射する。
【００１９】受信アンテナ３５は、送信アンテナ３４から順次放射されたｎ個の信号波の反射波を受信し、混合器３７に出力する。方向性結合器３６は、発振器３２が出力する搬送波と同等の信号を混合器３７に出力する。混合器３７は、受信されたｎ個の反射波の信号と、方向性結合器３６から入力される信号とを混合して復調を行い、復調された信号をＬＰＦ３８に出力する。ＬＰＦ３８は、復調された信号から高周波成分を取除いたｎ個のベースバンド信号を順次出力する。
【００２０】逆遅延回路３９は、ｎ個のベースバンド信号のうち、ｋ番目のベースバンド信号をそれぞれ（ｎ−ｋ＋１）／（２ｆ）だけ遅延させて出力する。これにより、各ベースバンド信号の演算の基準点が一致させられる。
【００２１】ディジタル回路部４０のサンプリング部４１は、遅延回路３１が出力するカオス信号を周波数２ｆ／ｎでサンプリングしたディジタル信号系列に変換して出力する。第１メモリ部４２の入力切替部５１は、所定の時点を基準にして、事前に設定された時間ごとにメモリ群５２のいずれかのメモリを順次選択し、サンプリング部４１が出力するディジタル信号系列を当該選択中のメモリに格納する。メモリ群５２は、ｎ個のＲＡＭ（Random Access Memory）からなり、入力切替部５１を介してサンプリング部４１が出力するディジタル信号系列の入力を受けると、これを順次格納して保持する。出力切替部５３は、メモリ群５２に格納されたカオス信号に基づくディジタル信号系列を、カオス信号の基準点を合わせて合成するよう、メモリ群５２のいずれかのメモリから選択的にディジタル信号を取り出して、合成カオス信号として第１合成メモリ４３に出力する。これら第１メモリ部４２による合成の動作については、後に詳しく述べる。
【００２２】第１合成メモリ４３は、第１メモリ部４２の動作により基準点を合わせて合成されたｎ個のカオス信号の合成結果を保持する。Ａ／Ｄ変換器４４は、逆遅延回路３９が出力するベースバンド信号を、２ｆ／ｎの周期でディジタル信号系列に変換して出力する。第２メモリ部４５の入力切替部５４は、Ａ／Ｄ変換器４４が出力する、ｋ番目のベースバンド信号から得られたディジタル信号系列を、メモリ群５５のｋ番目のメモリに出力する。メモリ群５５は、ｎ個のＲＡＭからなり、入力切替部５４を介してＡ／Ｄ変換器４４から入力されるディジタル信号系列を順次格納して保持する。
【００２３】出力切替部５６は、メモリ群５５に格納された、ｎ個のベースバンド信号に基づくｎ個のディジタル信号系列を、Ａ／Ｄ変換の基準点に合わせて合成し、その合成の結果を出力する。この第２メモリ部４５による合成の動作についても、後に詳しく述べる。
【００２４】第２合成メモリ４６は、第２メモリ部４５が出力する合成の結果を保持する。カオス処理部４７は、第１合成メモリ４３が保持する合成カオス信号と、第２合成メモリ４６が保持する合成されたディジタル信号との相関演算を行い、反射波の遅延時間の情報を出力する。
【００２５】ここで、第１メモリ部４２及び第２メモリ部４５における合成の処理について説明する。なお、所望の最大測定距離に応じて設定された時間をＴとした場合、サンプリング周波数が２ｆ／ｎであれば、データ量Ｍは、Ｔ×２ｆ／ｎ個となる。
【００２６】まず、第１メモリ部４２での合成の処理について説明する。入力切替部５１は、遅延回路３１が出力したｎ個のカオス信号をそれぞれ、サンプリング部４１にてディジタル変換して得た、ｎ個のディジタル信号のうち、ｋ番目のディジタル信号を、メモリ群５２（メモリ１，メモリ２…メモリｎ）のｋ番目のＲＡＭ（メモリｋ）に格納する。各ＲＡＭには、Ｍ個のデータが蓄積されるから、メモリ群５２にｎ個のディジタル信号が格納された結果は、図２に示すような状態となる。
【００２７】本実施の形態において特徴的なことは、ｋ番目のディジタル信号系列は、遅延回路３１によって基準点から（ｋ−１）／（２ｆ）だけずれた位置から開始される系列であることである。つまり、１番目のディジタル信号系列は、基準点を０として、０，ｎ／（２ｆ），２ｎ／（２ｆ）…の時間でカオス信号をサンプリングした結果であり、２番目のディジタル信号系列は、１／（２ｆ），ｎ／（２ｆ）＋１／（２ｆ）＝（ｎ＋１）／（２ｆ），…という時間でカオス信号をサンプリングした結果となっている。さらにｎ番目のメモリの先頭は基準点から（ｎ−１）／（２ｆ）だけずれた時刻のカオス信号をサンプリングした結果となっている。
【００２８】そこで、このメモリ群５２の各メモリから１番目のメモリの先頭、２番目のメモリの先頭…ｎ番目のメモリの先頭、１番目のメモリの２つ目、…という順序で読出すよう、出力切替部５３によりメモリを切替えて読出すようにすれば、基準点を０として、０，１／（２ｆ），２／（２ｆ），…（ｎ−１）／（２ｆ），ｎ／（２ｆ），（ｎ＋１）／（２ｆ）…という時刻でカオス信号をサンプリングしたかのような、疑似的なカオス信号が生成される。この疑似的なカオス信号の生成が本実施の形態の変換周期に合わせての合成に相当する。つまり、第１の合成メモリ４３には、図２との対応において図３に示すような状態で各ディジタル信号が合成されて格納されているようになり、これは、０，１／（２ｆ），２／（２ｆ），…（ｎ−１）／（２ｆ），ｎ／（２ｆ），（ｎ＋１）／（２ｆ）…という時刻でカオス信号をサンプリングしたかのような疑似的なカオス信号に相当するのである。
【００２９】一方、第２メモリ部４５における合成の処理はつぎのようになる。入力切替部５４は、Ａ／Ｄ変換器４４が出力した一連のディジタル信号を、Ｍ個ずつ、メモリ群５５の各メモリに格納する。すなわち、このメモリ群５５には、図４に示すように、１〜Ｍ番目に入力されたディジタル信号は１番目のメモリに、Ｍ＋１〜２Ｍ番目に入力されたディジタル信号は２番目のメモリに、というように格納された状態になる。なお、例えば２ｆ／ｎの周期でＡ／Ｄ変換器４４が出力するディジタルデータをそのまま取込んだ場合、逆遅延回路３９の働きによって遅延されたベースバンド信号のディジタルデータへの変換結果がそのまま取込まれるため、各メモリの先頭は実際には意味のないデータ（反射波を反映していないデータ）、すなわち「不定」のデータとなる。格納するＭ個は、この「不定」のデータを除いてＭ個とする。
【００３０】また、出力切替部５６が、このメモリ群５５の各メモリから１番目のメモリの第１番目に入力されたディジタル信号、Ｍ＋１番目に入力されたディジタル信号、というように取り出して第２の合成メモリ４６に出力する。こうして第２の合成メモリ４６にも図３に示したのと同様の状態で、０，１／（２ｆ），２／（２ｆ），…（ｎ−１）／（２ｆ），ｎ／（２ｆ），（ｎ＋１）／（２ｆ）…という時刻で出力されたカオス信号に関するベースバンド信号が格納された状態となる。
【００３１】そしてカオス処理部４７が第１の合成メモリ４３に格納された一連のディジタル信号と、第２の合成メモリ４６に格納された一連のディジタル信号との相関を演算し、その結果によって受信信号の遅延時間を測定することになる。ここで、カオス信号を利用した遅延時間の演算は、既に述べた、イギリスの特許GB2345149号、「Time delay determination and determination of signal shift」等に記載されているように、パルス位置の立上がり（又は立ち下り）において相関演算が行われるものであるので、その詳細な説明を省略する。
【００３２】また、このようにパルス位置の立上がり時点に着目して相関演算を行うので、周波数ｆ／ｎのカオス信号をｎ個合成して得た疑似的なカオス信号を用いても、周波数ｆのカオス信号を用いる場合と、相関演算の結果には変わりないのである。
【００３３】そして、この疑似的なカオス信号は、０，１／（２ｆ），…という時刻で出力されたカオス信号に相当するので、周波数２ｆでサンプリングし、受信波を復調して得たベースバンド信号を周波数２ｆでＡ／Ｄ変換したのと同等の分解能を得ることができる。すなわち、本実施の形態によれば、ほぼｎ倍の時間をかけて測定し、その時間内で測定された結果を利用してｎ倍の分解能での遅延時間の測定を可能としたのである。また、この測定された遅延時間の情報に基づき、測定対象までの距離が算出される。
【００３４】実施の形態２．また、本発明の第２の実施の形態に係るレーダ装置について、図５を参照しながら説明する。本実施の形態に係るレーダ装置は、図５に示すように、カオスコード発生部６１と、発振器３２と、位相変調部３３と、送信アンテナ３４と、受信アンテナ３５と、方向性結合器３６と、混合器３７と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３８と、遅延回路群６２と、ディジタル回路部７０とを含んで構成され、ディジタル回路部７０は、Ａ／Ｄ変換器群７１と、メモリ群７２と、切替スイッチ７３と、合成メモリ７４と、サンプリング部７５と、コードメモリ７６と、カオス処理部７７とを含んで構成されている。なお、第１の実施の形態におけるものと同様の動作をするものについては、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】カオスコード発生部６１は、周波数ｆのカオスコードを生成し、このカオスコードによりパルスの幅を変更したパルス信号（カオス信号）を出力する。このカオス信号は、従来のものと同様のものである。遅延回路群６２は、ｎ個の遅延回路からなり、ｋ番目の遅延回路は、ＬＰＦ３８から入力されるベースバンド信号を、（ｋ−１）／（２ｆ）だけ遅延させて出力する。
【００３６】ディジタル回路部７０のＡ／Ｄ変換器群７１は、ｎ個のＡ／Ｄ変換器からなり、ｋ番目のＡ／Ｄ変換器は、遅延回路群６２のｋ番目の遅延回路から入力される遅延されたベースバンド信号を周波数２ｆ／ｎでディジタル信号に変換して出力する。つまり、各Ａ／Ｄ変換器は、ｎ／（２ｆ）ごとにディジタル信号を出力する。カオス信号の開始時点を０とすると、１番目のＡ／Ｄ変換器は、０，ｎ／（２ｆ），２ｎ／（２ｆ）…の時点でのカオス信号に対応するベースバンド信号に基づくディジタル信号を、２番目のＡ／Ｄ変換器は、１／（２ｆ），（ｎ＋１）／（２ｆ），（２ｎ＋１）／（２ｆ）…の時点でのカオス信号に対応するベースバンド信号に基づくディジタル信号を出力していることとなる。なお、ｋ番目のＡ／Ｄ変換器は、（ｋ−１）／（２ｆ），（ｋ×ｎ＋ｋ−１）／（２ｆ），（ｋ×（２ｎ）＋ｋ−１）／（２ｋ）…の時点でのカオス信号に対応するベースバンド信号に基づくディジタル信号を出力していることとなる。
【００３７】メモリ群７２は、ｎ個のＲＡＭから構成され、ｋ番目のＲＡＭは、Ａ／Ｄ変換器群７１のｋ番目のＡ／Ｄ変換器から入力されるディジタル信号を格納する。すなわち、各ＲＡＭに格納されたディジタル信号は、図６（ａ）に示すようなものとなる。なお、図６（ａ）では、各ＲＡＭに、どの時点のカオス信号に対応するディジタル信号が格納されているかを示している。
【００３８】切替スイッチ７３は、図６（ｂ）に示す順序で各ＲＡＭに格納された各ディジタル信号を読出して合成メモリ７４に出力している。従って、合成メモリ７４には、図７に示すように、カオス信号の開始時点を０とすると、０，１／（２ｆ），２／（２ｆ），…（ｎ−１）／（２ｆ），ｎ／（２ｆ），（ｎ＋１）／（２ｆ）…，２ｎ／（２ｆ）の時点でのカオス信号に対応するベースバンド信号に基づく、一連のディジタル値が合成結果のディジタル信号として記憶されている状態となる。なお、図７では、各ＲＡＭに、どの時点のカオス信号に対応するディジタル信号が格納されているかを示している。ここで所望の最大測定距離に応じて設定された時間をＴとした場合、サンプリング周波数が２ｆ／ｎであれば、各Ａ／Ｄ変換器が出力するデータの量Ｍは、Ｔ×２ｆ／ｎ個となる。
【００３９】サンプリング部７５は、カオスコード発生部６１が出力するカオス信号を周波数２ｆでサンプリングしたディジタル信号系列に変換して出力する。コードメモリ７６は、サンプリング部７５から入力されたディジタル信号系列を格納する。従って、このコードメモリ７６には、カオス信号の開始時点を０として、０，１／（２ｆ），２／（２ｆ），…２ｎ／（２ｆ）の時点でのカオス信号に基づくディジタル信号系列が格納された状態となる。カオス処理部７７は、コードメモリ７６に格納されているディジタル信号の系列と、合成メモリ７４に格納されているディジタル信号の系列との相関演算を行い、受信した信号の遅延時間を演算して出力する。
【００４０】本実施の形態によれば、ｎ個のＡ／Ｄ変換器を用いることで、それぞれが、１／（２ｆ）ずつずれたタイミングで、周期ｎ／（２ｆ）ごとにＡ／Ｄ変換を行い、これらを利用してカオス処理を行うことで、ｎ倍の分解能で、すなわち周波数ｆのカオス信号を用い、周波数ｆでＡ／Ｄ変換を行ったときと同等の分解能での遅延時間の測定を可能としたのである。また、この測定された遅延時間の情報に基づき、測定対象までの距離が算出される。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果とカオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力し、これら複数のカオス信号を、基準点を合わせて合成して合成カオス信号を生成し、一方で複数のカオス信号の各々により搬送波を変調して得た複数の信号波を放射し、当該放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成し、この複数の信号系列をディジタル値の変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と合成カオス信号との相関により目標物との距離を演算して出力するレーダ装置としているので、カオス信号の周期やディジタル値への変換周期が長くても、それぞれ開始点をずらしながら生成した複数のカオス信号に基づく信号波及びその反射波を合成して用いることで、測定距離の分解能を向上できる。従って、通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、距離分解能を向上できる。
【００４２】また、本発明によれば、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果とカオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、当該復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段を用いて、各変換手段がディジタル値へ変換する周期の開始点が互いに異なるようにし、これら複数の変換手段によりそれぞれ生成された複数の信号系列をカオス信号の開始点に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関により目標物との距離を演算して出力するデータ装置としているので、各変換手段の変換周期が長くても、それぞれ変換周期の開始時点をずらしながら生成した複数の信号系列を合成して用いることで、測定距離の分解能を向上できる。従って、通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、距離分解能を向上できる。
【００４３】さらに、本発明によれば、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果を一定の周期で符号化して信号系列を得て、当該信号系列とカオス信号との相関演算により反射波の遅延時間を測定する方法であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力し、当該複数のカオス信号を、基準点を合わせて合成し、合成カオス信号を生成しておき、これら複数のカオス信号を変調して得た複数の信号波を放射し、この放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成し、これら複数の信号系列を変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と合成カオス信号との相関により反射波の遅延時間の測定方法としているので、カオス信号の周期やディジタル値への変換周期が長くても、それぞれ開始点をずらしながら生成した複数のカオス信号に基づく信号波及びその反射波を合成して用いることで、測定距離の分解能を向上できる。従って、通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、測定の分解能を向上できる。
【００４４】さらに本発明によれば、カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果とカオス信号との相関演算より反射波の遅延時間を測定する方法であって、当該復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段を用い、各変換手段でのディジタル値へ変換する周期の開始点を互いに異ならせて複数の信号系列を生成し、当該生成された複数の信号系列を前記変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関により反射波の遅延時間を演算するので、各変換手段の変換周期が長くても、それぞれ変換周期の開始時点をずらしながら生成した複数の信号系列を合成して用いることで、測定距離の分解能を向上できる。従って、通常の変換能力を有したＡ／Ｄ変換器等を利用して、測定の分解能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係るレーダ装置の構成ブロック図である。
【図２】 カオス信号をサンプリングした結果を格納するメモリ群の内容の一例を表す説明図である。
【図３】 合成メモリの内容の一例を表す説明図である。
【図４】 ベースバンド信号をディジタル信号に変換した結果を格納するメモリ群の内容の一例を表す説明図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態に係るレーダ装置の構成ブロック図である。
【図６】 ベースバンド信号をディジタル信号に変換した結果を格納するメモリ群の内容の一例及び読出し順序を表す説明図である。
【図７】 合成メモリの内容の一例を表す説明図である。
【図８】 従来のカオスレーダ装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１１，３０，６１ カオスコード発生部、１２，４１，７５ サンプリング部、１３，３２ 発振器、１４，３３ 位相変調部、１５，３４ 送信アンテナ、１６，３５ 受信アンテナ、１７，３６ 方向性結合器、１８，３７ 混合器、１９，３８ ローパスフィルタ、２０，４４ Ａ／Ｄ変換器、２１，４７，７７カオス処理部、３１ 遅延回路、３９ 逆遅延回路、４０，７０ ディジタル回路部、４２ 第１メモリ部、４３ 第１合成メモリ、４５ 第２メモリ部、４６ 第２合成メモリ、５１，５４ 入力切替部、５２，７１ メモリ群、５３，５６ 出力切替部、６２ 遅延回路群、７１ Ａ／Ｄ変換器群、７３ 切替スイッチ、７６ コードメモリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力する手段と、前記複数のカオス信号を、前記基準点を合わせて合成し、合成カオス信号を出力する手段と、前記複数のカオス信号を変調して得た複数の信号波を放射する手段と、前記放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成する手段と、前記複数の信号系列を前記変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と前記合成カオス信号との相関を演算する手段と、を含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】 カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、前記復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段であって、各変換手段がディジタル値へ変換する周期の開始点が互いに異なる複数の変換手段と、前記複数の変換手段によりそれぞれ生成された複数の信号系列を前記カオス信号の開始点に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関を演算する手段と、を含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】 カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果を一定の周期で符号化して信号系列を得て、当該信号系列と前記カオス信号との相関演算により反射波の遅延時間を測定する方法であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力する工程と、前記複数のカオス信号を、前記基準点を合わせて合成し、合成カオス信号を出力する工程と、前記複数のカオス信号を変調して得た複数の信号波を放射する工程と、前記放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成する工程と、前記複数の信号系列を前記変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と前記合成カオス信号との相関を演算する工程と、を含むことを特徴とする反射波の遅延時間の測定方法。
【請求項４】 カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算より反射波の遅延時間を測定する方法であって、前記復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段を用い、各変換手段でのディジタル値へ変換する周期の開始点を互いに異ならせて複数の信号系列を生成し、前記生成された複数の信号系列を前記カオス信号の開始点に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関を演算することを特徴とする反射波の遅延時間の測定方法。
【請求項１】 カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力する手段と、前記複数のカオス信号を、前記基準点を合わせて合成し、合成カオス信号を出力する手段と、前記複数のカオス信号を変調して得た複数の信号波を放射する手段と、前記放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成する手段と、前記複数の信号系列を前記変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と前記合成カオス信号との相関を演算する手段と、を含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】 カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算により目標物との距離を測定するレーダ装置であって、前記復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段であって、各変換手段がディジタル値へ変換する周期の開始点が互いに異なる複数の変換手段と、前記複数の変換手段によりそれぞれ生成された複数の信号系列を前記カオス信号の開始点に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関を演算する手段と、を含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】 カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果を一定の周期で符号化して信号系列を得て、当該信号系列と前記カオス信号との相関演算により反射波の遅延時間を測定する方法であって、所望の最大距離の測定に必要な時間長を単位とした、単位時間長分の複数のカオス信号をそれぞれ所定の時間だけその開始点を基準点からずらしながら順次出力する工程と、前記複数のカオス信号を、前記基準点を合わせて合成し、合成カオス信号を出力する工程と、前記複数のカオス信号を変調して得た複数の信号波を放射する工程と、前記放射された複数の信号波の反射波を受信し、各反射波を一定の周期でディジタル値に変換して、各反射波に基づいて複数の信号系列を生成する工程と、前記複数の信号系列を前記変換の周期に合わせて合成し、当該合成した信号系列と前記合成カオス信号との相関を演算する工程と、を含むことを特徴とする反射波の遅延時間の測定方法。
【請求項４】 カオス信号を変調して得た信号波を放射し、その反射波を受信して復調し、当該復調結果と前記カオス信号との相関演算より反射波の遅延時間を測定する方法であって、前記復調結果について、一定の周期ごとにディジタル値に変換して信号系列を生成する複数の変換手段を用い、各変換手段でのディジタル値へ変換する周期の開始点を互いに異ならせて複数の信号系列を生成し、前記生成された複数の信号系列を前記カオス信号の開始点に合わせて合成し、当該合成した信号系列と元のカオス信号との相関を演算することを特徴とする反射波の遅延時間の測定方法。
【図７】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【公開番号】特開２００３−２０７５６４（Ｐ２００３−２０７５６４Ａ）
【公開日】平成１５年７月２５日（２００３．７．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−４０９３（Ｐ２００２−４０９３）
【出願日】平成１４年１月１１日（２００２．１．１１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年７月２５日（２００３．７．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年１月１１日（２００２．１．１１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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