測定装置および方法
【課題】２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性を向上させるようにする。
【解決手段】測定装置１は、自身と測定対象物２との間の距離Ｌを求めるために、２周波ＣＷ方式による距離測定のみならず、次のようなＡＭ位相差方式による距離測定を実行する。即ち、ＡＭ位相差方式とは、送信信号ＳｓのＡＭ包絡線ＡＭｓと、受信信号ＳｒのＡＭ包絡線ＡＭｒとの位相差を利用することで、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌを求める方式である。そして、測定装置１は、２周波ＣＷ方式に従って演算された距離と、ＡＭ位相差方式に従って演算された距離とに基づいて、最終的な測定結果としての距離を決定する。本発明は、距離測定装置に適用可能である。
【解決手段】測定装置１は、自身と測定対象物２との間の距離Ｌを求めるために、２周波ＣＷ方式による距離測定のみならず、次のようなＡＭ位相差方式による距離測定を実行する。即ち、ＡＭ位相差方式とは、送信信号ＳｓのＡＭ包絡線ＡＭｓと、受信信号ＳｒのＡＭ包絡線ＡＭｒとの位相差を利用することで、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌを求める方式である。そして、測定装置１は、２周波ＣＷ方式に従って演算された距離と、ＡＭ位相差方式に従って演算された距離とに基づいて、最終的な測定結果としての距離を決定する。本発明は、距離測定装置に適用可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置および方法に関し、特に、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性を向上させることができる測定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車と他車との間の相対速度や距離を測定するセンサとして、２周波ＣＷ(Continuous Wave)方式のセンサが知られている（例えば特許文献１，２参照）。即ち、この２周波ＣＷ方式のセンサは、受信された搬送波に対するドップラ信号の周波数（以下、ドップラ周波数と称する）や位相を検出し、それらを利用して、自車と他車との相対速度や距離を測定する。
【特許文献１】特許第３２０３６００号公報
【特許文献２】特開２００４−６９６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、２周波ＣＷ方式のセンサでは、相対速度が０の場合には距離の測定ができなくなる、という第１の問題が発生する。
【０００４】
また、２周波ＣＷ方式のセンサでは、搬送波に比較的高周波のノイズが重畳している場合、そのノイズによりドップラ周波数の位相がばらつくことになる。この位相のばらつきは、単体でみると微小であっても、搬送波も高周波であることから、大きな距離誤差となって表れてしまうことになる。即ち、２周波ＣＷ方式のセンサでは、搬送波に比較的高周波のノイズが重畳した場合、距離精度が悪化する、という第２の問題が発生する。
【０００５】
以上の第１の問題と第２の問題とをまとめると、結局、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性は高くないこともあるという問題に帰結する。
【０００６】
なお、特許文献２に開示された発明は、第１の問題を解決すべく、変調方式として、２周波ＣＷ方式で利用されていた変調方式と、他の変調方式（周波数パルスＣＷ方式、もしくはＦＭ−ＣＷ方式）とを組み合わせることを特徴としている。他の変調方式のうちの一方の周波数パルスＣＷ方式は、パルスの遅延時間から距離を測定する方式であることから、搬送波に重畳する高周波のノイズにより、距離精度が悪化する。また、他の変調方式のうちの他方のＦＭ-ＣＷ方式は、周波数の変化量から距離を算出する方式であり、搬送波の周波数のずれを見ているため、やはり搬送波に重畳する高周波のノイズに弱い。従って、特許文献２に開示された発明では、第２の問題を解決できるとは言い難い。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性を向上させるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面の測定装置は、測定対象物との距離を少なくとも測定する測定装置であって、第１の周波数の第１のＣＷ(Continuous Wave)と第２の周波数の第２のＣＷとを搬送波として交互に、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信する送信手段と、前記ＡＭ変調で用いられる前記ＡＭ変調信号を発生するＡＭ発生手段と、前記送信手段から送信された前記送信信号の前記測定対象物における反射信号を受信信号として受信する受信手段と、前記受信手段に受信された前記受信信号から、前記第１のＣＷに対する第１のドップラ信号と前記第２のＣＷに対する第２のドップラ信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第１の方式に従って前記測定対象物との距離を演算する第１の距離演算手段と、前記受信手段に受信された前記受信信号から前記ＡＭ変調信号を復調し、復調後の前記ＡＭ変調信号と、前記ＡＭ発生手段から発生された前記ＡＭ変調信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第２の方式に従って前記測定対象物との距離を演算する第２の距離演算手段と、前記第１の距離演算手段により演算された前記距離と、前記第２の距離演算手段により演算された前記距離とに基づいて、最終的な測定結果としての距離を決定する決定手段とを備える。
【０００９】
例えば、送信手段は、次のように構成される。即ち、第１の周波数の第１のＣＷを発生する第１のＣＷ発振部、第２の周波数の第２のＣＷを発生する第２のＣＷ発振部、第１のＣＷと第２のＣＷとを交互に切り替えて出力する切替部、その切替部の切替タイミングを制御する切替制御部、切替部から出力される２周波ＣＷをＡＭ変調するＡＭ変調部、ＡＭ変調部の出力信号を増幅等する増幅部、および、増幅部の出力信号を無線送信するアンテナ部を含むように、送信手段は構成される。
【００１０】
例えば、ＡＭ発生手段は、上述したＡＭ変調部で利用されるＡＭ変調信号を発生できる信号発振器としてのＡＭ変調信号発生部により構成される。
【００１１】
例えば、受信手段は、受信信号を受信するアンテナ部、および、そのアンテナ部に受信された受信信号を増幅等する増幅部を含むように構成される。
【００１２】
例えば、第１の距離測定手段は、次のように構成される。増幅部の出力信号から２周波ＣＷを抽出する抽出部、その２周波ＣＷを周波数解析することで、第１のＣＷについての第１のドップラ信号の位相と第２のＣＷについての第２のドップラ信号の位相を検出するドップラ周波数解析部、第１のドップラ信号と第２のドップラ信号との位相差を求める位相比較部、および、位相比較部からの位相差に基づいて距離を演算する距離演算部を含むように構成される。
【００１３】
換言すると、送信手段、ＡＭ発生手段、受信手段、および、第１の距離測定手段のそれぞれは、例えば、２周波ＣＷ方式のセンサを構成する各部分のうちの対応する部分によりそれぞれ構成される。
【００１４】
これにより、２周波ＣＷ方式による距離測定ができる。即ち、第１の距離測定手段により演算された距離とは、２周波ＣＷ方式による距離測定結果である。
【００１５】
例えば、第２の距離測定手段は、次のように構成される。増幅部の出力信号からＡＭ変調信号を復調するＡＭ復調部、ＡＭ復調部により復調されたＡＭ変調信号と、上述したＡＭ変調信号発生部により発生されたＡＭ変調信号との位相差を求める位相比較部、および、位相比較部からの位相差に基づいて距離を演算する距離演算部を含むように構成される。
【００１６】
この場合、ＡＭ変調信号についての位相差は相対速度に依存しないので、この位相差を利用する第２の距離測定手段は、測定対象物との相対速度が０であっても、距離の測定ができるようになる。また、ＡＭ変調信号の周波数は、搬送波である２周波ＣＷの周波数と比較すると、即ち、第１の周波数または第２の周波数と比較すると、低周波である。従って、この低周波のＡＭ変調信号を利用する第２の距離測定手段については、搬送信号に比較的高周波のノイズが重畳した場合であっても、そのノイズに起因する距離誤差は、２周波ＣＷ方式による距離誤差と比較すると格段に小さくなる。
【００１７】
例えば、決定手段は、信号処理を行う回路や、ソフトウエアとしての信号処理を実行するコンピュータ等で構成される。
【００１８】
このように、決定手段では、２周波ＣＷ方式を利用する第１の距離測定手段により演算された距離のみならず、ＡＭ変調信号についての位相差を利用する第２の距離測定手段により演算された距離も考慮されて、最終的な測定結果としての距離が決定される。従って、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性が向上することになる。
【００１９】
前記第１の距離演算手段は、さらに、前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号とのドップラ周波数を検出し、それらのうちの少なくとも一方のドップラ周波数を用いて、前記測定対象物との相対速度を演算し、前記決定手段は、前記第１の距離演算手段により演算された前記相対速度が閾値以下の場合、前記第２の距離演算手段により演算された前記距離を最終的な測定結果として決定し、前記相対速度が前記閾値を超えている場合、前記第１の距離演算手段により演算された前記距離を最終的な測定結果として決定することができる。
【００２０】
これにより、決定手段を簡素に構成できる。即ち、決定手段が回路で構成されている場合には、その回路規模を縮小できる。また、ソフトウエアを実行するコンピュータで決定手段が構成されている場合には、そのソフトウエアの規模を縮小できる。
【００２１】
前記送信手段は、前記第１のＣＷと前記第２のＣＷとを連続する搬送波として交互に、連続的にＡＭ（Amplitude Modulation）変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信するまでの１つの系統で構成される。
【００２２】
即ち、２周波ＣＷ方式を使用する場合、すでに周波数変動しているため、ＦＭ系の変調はできない。換言すると、２周波を交互に送信しながら、連続的な変調をかけられるのはＡＭだけである。このことから、前記送信手段は、２周波を交互に送信しながら、連続的な変調をかけられる、という効果を奏することが可能になる。換言すると、他者との相対速度がゼロ近傍では、特許文献２のような周波数パルスＣＷ方式やＦＭ−ＣＷ方式を併用する場合には、送信手段は２系統が必要になるが、本発明では、このように１系統の送信手段で済む、という効果を奏することが可能になる。
【００２３】
本発明の一側面の測定方法は、測定対象物との距離を少なくとも測定する測定装置の測定方法であって、第１の周波数の第１のＣＷと第２の周波数の第２のＣＷとを搬送波として交互に、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信し、前記送信信号の前記測定対象物における反射信号を受信信号として受信し、前記受信信号から、前記第１のＣＷに対する第１のドップラ信号と前記第２のＣＷに対する第２のドップラ信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第１の方式に従って前記測定対象物との距離を演算し、また、前記受信信号から前記ＡＭ変調信号を復調し、復調後の前記ＡＭ変調信号と、前記ＡＭ変調に用いられた前記ＡＭ変調信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第２の方式に従って前記測定対象物との距離を演算し、前記第１の方式に従って演算された前記距離と、前記第２の方式に従って演算された前記距離とに基づいて、最終的な測定結果としての距離を決定するステップを含む。
【００２４】
これにより、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のごとく、本発明によれば、２周波ＣＷ方式による距離測定を行うことができる。特に、その信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
はじめに、図１と図２を参照して、本発明の原理について説明する。
【００２７】
本発明は、２周波ＣＷ方式による距離測定を前提とするものである。そこで、図１を参照して、２周波ＣＷ方式による距離測定の概略について説明する。
【００２８】
測定装置１は、周波数ｆ１のＣＷ(Continuous Wave)と、周波数ｆ２のＣＷとを時分割で切り替えた結果得られる信号（以下、２周波ＣＷと称する）を搬送波として生成し、その２周波ＣＷをＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調し、その結果得られる信号を送信信号Ｓｓとして出力する。即ち、送信信号Ｓｓは、２つの周波数ｆ１,ｆ２を有しているといえる。
【００２９】
この送信信号Ｓｓは測定対象物２において反射し、その反射信号が受信信号Ｓｒとして測定装置１に受信される。
【００３０】
このとき、測定装置１と測定対象物２との間に相対速度vが存在すれば、送信信号Ｓｓの周波数ｆ１,ｆ２のそれぞれに対してドップラ周波数△ｆ１,△ｆ２のそれぞれが発生し、その結果、受信信号Ｓｒの周波数は、周波数ｆ１＋△ｆ１,ｆ２+△ｆ２となる。
【００３１】
換言すると、２つの周波数ｆ１＋△ｆ１,ｆ２＋△ｆ２を有する２周波ＣＷが、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調された結果得られる信号が、受信信号Ｓｒと等価な信号となる。
【００３２】
そこで、測定装置１は、この受信信号Ｓｒからドップラ周波数△ｆ１または△ｆ２を検出して、次の式（１）または式（２）の演算を行うことで、測定装置１と測定対象物２との相対速度ｖを求めることができる。
【００３３】
ｖ ＝ ｃ ＊ △ｆ１ ／ (２*ｆ１) ・・・（１）
ｖ ＝ ｃ ＊ △ｆ２ ／ (２*ｆ２) ・・・（２）
なお、ｃは光速を表している。
【００３４】
また、測定装置１は、ドップラ周波数△ｆ１のドップラ信号の位相△φ１と、ドップラ周波数△ｆ２のドップラ信号の位相△φ２とを、受信信号Ｓｒから検出して、次の式（３）の演算を行うことで、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌを求めることができる。
【００３５】
Ｌ ＝ ｃ ＊ （△φ１ − △φ２） ／ ４π ＊ （ｆ１ − ｆ２） ・・・（３）
【００３６】
このような式（３）で示される距離測定が、２周波ＣＷ方式による距離測定である。
【００３７】
ここで、上述した式（１）と式（２）とのそれぞれは、次の式（４）と式（５）とのそれぞれに変形できる。
【００３８】
△ｆ１ ＝ ２＊ｖ＊ｆ１ ／ ｃ ・・・（４）
△ｆ２ ＝ ２＊ｖ＊ｆ２ ／ ｃ ・・・（５）
【００３９】
この式（４）と式（５）とから明らかなように、測定装置１と測定対象物２との間の相対速度v＝０の場合、ドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２は何れも０となる。従って、測定装置１は、ドップラ周波数△ｆ１についての位相△φ１と、ドップラ周波数△ｆ２についての位相△φ２を取り出すことができなくなり、その結果、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌを求めることができなくなってしまう。即ち、［発明が解決しようとする課題］で上述した第１の問題が発生してしまう。
【００４０】
そこで、本発明人は、かかる第１の問題を解決すべく、次のような距離測定の手法を発明した。
【００４１】
即ち、送信信号ＳｓのＡＭ包絡線ＡＭｓと、受信信号ＳｒのＡＭ包絡線ＡＭｒとの間には、図２に示されるように、その電波の往復距離に応じた位相差、即ち、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌに応じた位相差が生じる。このＡＭ包絡線の位相差は、測定装置１と測定対象物２との間の相対速度vに依存しない。そこで、測定装置１は、このＡＭ包絡線の位相差を利用することで、相対速度vによらず、即ち、相対速度v＝０であっても、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌを求めることが可能になる。このような手法が、本発明人により発明された手法であり、以下、上述した２周波ＣＷ方式と区別するために、ＡＭ位相差方式と称することにする。
【００４２】
具体的には、ＡＭ位相差方式では、次の式（６）の演算を行うことで、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌが得られることになる。
【００４３】
Ｌ＝｛（ｃ／ｆＡＭ）＊（ΔφＡＭ／３６０）｝／２ ・・・（６）
なお、式（６）において、ｆＡＭは、送信信号ＳｓのＡＭ包絡線ＡＭｓと、受信信号ＳｒのＡＭ包絡線ＡＭｒとの周波数を示している。ｃは、光速を示している。ΔφＡＭは、送信信号ＳｓのＡＭ包絡線ＡＭｓと、受信信号ＳｒのＡＭ包絡線ＡＭｒとの位相差（図２参照）を示している。
【００４４】
さらに、このＡＭ位相差方式では、高周波の搬送波であるＣＷに比較して低周波のＡＭ包絡線、例えば1MHz程度のＡＭ包絡線が利用されるので、受信信号Ｓｒに比較的高周波のノイズがたとえ重畳していたとしても、そのノイズに起因する距離誤差は、２周波ＣＷ方式での距離誤差と比較して格段に小さくなる。即ち、ＡＭ位相差方式を利用することで、［発明が解決しようとする課題］で上述した第１の問題のみならず第２の問題も解決できるようになる。
【００４５】
ただし、ＡＭ位相差方式では、高周波の搬送波であるＣＷに比較して低周波のＡＭ包絡線を利用するがゆえ、その分解能は２周波ＣＷ方式と比較して低くなる。
【００４６】
即ち、２周波ＣＷ方式とＡＭ位相差方式とを比較するに、２周波ＣＷ方式は、分解能が高いというメリットはあるが、相対速度v＝０の場合やノイズが重畳した場合等の環境変化に弱い、即ち、距離測定の信頼性は高くないというデメリットがある。これに対して、ＡＭ位相差方式は、相対速度v＝０の場合やノイズが重畳した場合等の環境変化に強い、即ち、距離測定の信頼性は高いというメリットはあるが、分解能が低いというデメリットがある。
【００４７】
そこで、本発明人は、２周波ＣＷ方式とＡＭ位相差方式とのデメリットを相互に補うべく即ち、２周波ＣＷ方式に着目して換言すると、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性を向上させるべく、さらに、次のような距離測定の手法を発明した。
【００４８】
即ち、２周波ＣＷ方式に従って演算された距離（以下、距離Ｌｃｗと称する）と、ＡＭ位相差方式に従って演算された距離（以下、距離Ｌａｍと称する）とに基づいて、最終的な測定結果としての距離（以下、距離Ｌｒと称する）を決定する、といった手法が、本発明人によりさらに発明された。以下、かかる手法を、２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式と称する。
【００４９】
この２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式において、距離Ｌｒの決定手法自体は、距離Ｌｃｗと距離Ｌａｍとの両者を利用する手法であれば特に限定されない。
【００５０】
具体的には例えば、２周波ＣＷ方式では、上述したように、測定装置１と測定対象物２との間の相対速度vも測定可能である。そこで、相対速度vが閾値以下の場合、距離Ｌａｍを距離Ｌｒとして決定し、相対速度ｖが閾値を超えた場合、距離Ｌｃｗを距離Ｌｒとして決定する、といった決定手法を採用することができる。これにより、相対速度vに依存せず、即ち、相対速度v＝０であっても、距離Ｌｒを出力することが可能になる。
【００５１】
また、例えば、距離Ｌｃｗを、距離Ｌａｍを利用して補正し、その補正結果を距離Ｌｒとして出力する、といった決定手法を採用することができる。これにより、受信信号Ｓｒにノイズが重畳していても、即ち、測定装置１の回路内部で搬送波にノイズが重畳されたり、或いは、測定装置１と測定対象物２との間の空間中でノイズが重畳されたとしても、そのノイズに起因する距離誤差を小さくすることができる。
【００５２】
また、例えば、距離Ｌａｍを先行して求めた後、その距離Ｌａｍを利用して距離Ｌｃｗをさらに求め、この距離Ｌｃｗを距離Ｌｒとして出力する、といった決定手法を採用することができる。これにより、距離Ｌｒを出力するまでの処理速度を高速化することができる。
【００５３】
さらにまた、これらの決定手法のうちの２以上を組み合わせてもよい。
【００５４】
以上、本発明人により発明された２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式について説明した。この２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式が適用された測定装置１の一実施の形態が、図３に示されている。即ち、図３は、本発明を適用した測定装置の構成例を示している。
【００５５】
図３の例の測定装置１は、ＣＷ発振部１１−１乃至切替制御部３０を含むように構成されている。
【００５６】
ＣＷ発振部１１−１は、例えば周波数ｆ１（図１）のＣＷを発振し、切替部１２に提供する。一方、ＣＷ発振部１１−２は、例えば周波数ｆ２（図１）のＣＷを発振し、切替部１２に提供する。
【００５７】
切替部１２は、切替制御部３０の制御に基づいて、ＣＷ発振部１１−１からの周波数ｆ１のＣＷと、ＣＷ発振部１１−２からの周波数ｆ２のＣＷとを交互に切り替えて、分岐部１３に出力する。即ち、周波数ｆ１，ｆ２を有する２周波ＣＷが切替部１２から出力され、分岐部１３に提供される。
【００５８】
分岐部１３は、切替部１２からの２周波ＣＷを、ＡＭ変調部１４とＡＭ復調部２６とのそれぞれに提供する。
【００５９】
ＡＭ変調部１４は、ＡＭ変調信号発生部１５からのＡＭ変調信号を利用して、分岐部１３からの２周波ＣＷをＡＭ変調し、増幅部１６に提供する。増幅部１６は、ＡＭ変調された２周波ＣＷに対して増幅処理等の各種処理を適宜施し、その結果得られる信号を出力信号としてアンテナ部１７に提供する。この増幅部１６の出力信号が送信信号Ｓｓ（図１）として、電波の形態で出力される。
【００６０】
この送信信号Ｓｓは測定対象物２で反射し、その反射信号が受信信号Ｓｒ（図１）としてアンテナ部１８に受信される。
【００６１】
なお、図３の例では、送信用のアンテナ部１７と受信用のアンテナ部１８とが別個に設けられているが、送信用と受信用とを併用する１つのアンテナ部を設けるようにしてもよい。
【００６２】
増幅部１９は、アンテナ部１８に受信された受信信号Ｓｒに対して、増幅処理等の各種処理を適宜施し、その結果得られる信号を出力信号として分岐部２０に提供する。
【００６３】
分岐部２０は、増幅部１９の出力信号を、２周波ＣＷ抽出部２１とＡＭ復調部２６とのそれぞれに提供する。
【００６４】
２周波ＣＷ抽出部２１は、ＡＭ変調信号発生部１５からのＡＭ変調信号を利用して、増幅部１９の出力信号から２周波ＣＷを抽出して、ドップラ周波数解析部２２に提供する。
【００６５】
この２周波ＣＷ抽出部２１により抽出される２周波ＣＷは、図１を用いて上述したように、周波数ｆ１＋△ｆ１と、周波数ｆ２＋△ｆ２とを有する。即ち、２周波ＣＷ抽出部２１からは、あたかも、周波数ｆ１＋△ｆ１のＣＷと、周波数ｆ２＋△ｆ２のＣＷとが時分割で交互に切り替えられて順次出力されることになる。
【００６６】
そこで、ドップラ周波数解析部２２は、切替制御部３０による切替部１２の切替タイミングに基づいて、周波数ｆ１＋△ｆ１のＣＷと、周波数ｆ２＋△ｆ２のＣＷとを切り分ける。
【００６７】
そして、ドップラ周波数解析部２２は、周波数ｆ１＋△ｆ１のＣＷに対して例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析処理等を施すことで、ドップラ周波数△ｆ１とその位相φ１を検出し、ドップラ周波数△ｆ１を速度演算部２３に提供するとともに、位相φ１を位相比較部２４に提供する。
【００６８】
同様に、ドップラ周波数解析部２２は、周波数ｆ２＋△ｆ２のＣＷに対して例えばＦＦＴ解析処理等を施すことで、ドップラ周波数△ｆ２とその位相φ２を検出し、ドップラ周波数△ｆ２を速度演算部２３に提供するとともに、位相φ２を位相比較部２４に提供する。
【００６９】
速度演算部２３は、ドップラ周波数解析部２２からのドップラ周波数△ｆ１を用いて上述した式（１）を演算するか、または、ドップラ周波数解析部２２からのドップラ周波数△ｆ２を用いて上述した式（２）を演算し、その演算結果を、測定装置１と測定対象物２との相対速度ｖｒ（実際の相対速度ｖに対して誤差を含む可能性があるので、ｖｒと記述している）として、外部に出力するとともに距離決定部２９に提供する。
【００７０】
また、位相比較部２４は、ドップラ周波数解析部２２からの位相φ１と位相φ２との差、即ち、位相差φ１−φ２を算出し、距離演算部２５に提供する。距離演算部２５は、この位相差φ１−φ２を用いて上述した式（３）を演算し、その演算結果を距離Ｌｃｗとして距離決定部２９に提供する。
【００７１】
このように、図１の例では、主に２周波ＣＷ抽出部２１乃至距離演算部２５において、２周波ＣＷ方式による距離測定と相対速度測定とが行われる。
【００７２】
これに対して、図１の例では、主にＡＭ復調部２６乃至距離演算部２８において、ＡＭ位相差方式による距離測定が行われる。
【００７３】
即ち、ＡＭ復調部２６は、分岐部１３からの２周波ＣＷを利用して、増幅部１９の出力信号からＡＭ変調信号を復調して、位相比較部２７に提供する。
【００７４】
即ち、このＡＭ復調部２６からのＡＭ変調信号は、受信信号ＳｒのＡＭ包絡線ＡＭｒ（図２）を示す信号（以下、ＡＭ包絡線と区別せずに単に、ＡＭ変調信号ＡＭｒと称する）として位相比較部２７に入力される。一方、ＡＭ変調信号発生部１５からのＡＭ変調信号が、送信信号ＳｓのＡＭ包絡線ＡＭｓ（図２）を示す信号（以下、ＡＭ包絡線と区別せずに単に、ＡＭ変調信号ＡＭｓと称する）として位相比較部２７に入力される。そこで、位相比較部２７は、ＡＭ変調信号発生部１５からのＡＭ変調信号ＡＭｓと、ＡＭ復調部２６からのＡＭ変調信号ＡＭｒとの位相差ΔφＡＭを算出し、距離演算部２８に提供する。距離演算部２８は、この位相差ΔφＡＭを用いて上述した式（６）を演算し、その演算結果を距離Ｌａｍとして距離決定部２９に提供する。
【００７５】
このようにして、距離決定部２９には、２周波ＣＷ方式の測定結果である距離Ｌｃｗが距離演算部２５から提供され、また、ＡＭ位相差方式の測定結果である距離Ｌａｍが距離演算部２８から提供される。そこで、距離決定部２９は、距離Ｌｃｗと距離Ｌａｍとに基づいて、最終的な測定結果としての距離Ｌｒを決定して外部に出力する。
【００７６】
なお、距離決定部２９による距離Ｌｒの決定手法は、上述したように、距離Ｌｃｗと距離Ｌａｍとの両者を利用する手法であれば特に限定されない。
【００７７】
具体的には例えば、図１の例では、速度演算部２３から相対速度ｖｒが提供されている。そこで、距離決定部２９は、上述したように、相対速度vｒが閾値以下の場合、距離Ｌａｍを距離Ｌｒとして外部に出力し、相対速度ｖｒが閾値を超えた場合、距離Ｌｃｗを距離Ｌｒとして外部に出力することができる。この決定手法に従って距離を測定するまでの一連の処理（以下、距離を測定するまでの一連の処理を、距離測定処理と称する）が、図４のフローチャートに示されている。
【００７８】
図４のステップＳ１において、測定装置１は、２周波ＣＷを生成する。即ち、このステップＳ１の処理は、上述したように、主にＣＷ発振部１１−１乃至切替部１２および切替制御部３０により実行される。
【００７９】
ステップＳ２において、測定装置１は、２周波ＣＷを、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調することで、送信信号Ｓｓを生成する。そして、ステップＳ３において、測定装置１は、この送信信号Ｓｓを送信する。即ち、このステップＳ２とＳ３の処理は、上述したように、主にＡＭ変調部１４乃至アンテナ部１７により実行される。
【００８０】
このようにしてステップＳ３の処理で送信された送信信号Ｓｓが測定対象物２で反射すると、ステップＳ４において、測定装置１は、その反射信号を受信信号Ｓｒとして受信する。即ち、このステップＳ４の処理は、上述したように、主にアンテナ部１８と増幅部１９により実行される。
【００８１】
ステップＳ５において、測定装置１は、ＡＭ位相差方式を用いて受信信号Ｓｒから距離Ｌａｍを測定する。即ち、このステップＳ５の処理は、上述したように、主に、ＡＭ復調部２６乃至距離演算部２８により実行される。
【００８２】
ステップＳ６において、測定装置１は、距離Ｌａｍが閾値以上であるか否かを判定する。このステップＳ６の処理は、主に距離決定部２９により実行される。
【００８３】
ステップＳ６において、距離Ｌａｍが閾値以上であると判定した場合、測定装置１は、ステップＳ１０において、ステップＳ６の処理でＡＭ位相差方式により測定された距離を出力する。即ち、ステップＳ１０の処理では、距離Ｌａｍが距離Ｌｒとして出力される。これにより、距離測定処理は終了となる。このステップＳ１０の処理も主に距離決定部２９により実行される。
【００８４】
即ち、本実施の形態では例えば、測定装置１の最終的な測定結果としての距離Ｌｒは、測定対象物２としての他車との衝突を回避するための動作（以下、衝突回避動作と称する）を行う図示せぬ別の装置に提供される。そして、別の装置が、この距離Ｌｒに基づいて、衝突回避動作の実行有無を判定する。詳細には、距離Ｌｒが遠距離の場合には、他者との衝突の可能性が低いとして、別の装置は、衝突回避動作を実行しないと判定する。これに対して、距離Ｌｒが近距離の場合には、他者との衝突の可能性が高いとして、別の装置は、衝突回避動作を実行すると判定する。
【００８５】
従って、距離Ｌｒが遠距離の場合には、その距離Ｌｒの精度の高さはさほど要求されないので、即ち、多少の誤差は容認されるので、ステップＳ６の処理でＡＭ位相差方式による距離Ｌａｍが閾値以上と判定された場合、即ち、距離Ｌａｍが遠距離である場合には、測定装置１は、自身の処理負荷の軽減を優先させて、その距離Ｌａｍを距離Ｌｒとして、衝突回避動作を行う別の装置に提供するのである。換言すると、本実施の形態では、他車が遠方にいる間は、測定装置１の距離演算部２９は、図３には図示しないが２周波ＣＷ抽出部２１乃至距離演算部２５等の動作を禁止して、ＡＭ位相差方式により測定された距離Ｌａｍを距離Ｌｒとして出力するようにすることで、その処理負荷を軽減させるといった効果を奏することが可能になる。
【００８６】
これに対して、ステップＳ６において、距離Ｌａｍが閾値未満になったと判定された場合、衝突回避動作を行う可能性がある範囲内まで他車が近づいてきたとして、次のようなステップＳ７以降の処理が実行される。
【００８７】
即ち、ステップＳ７において、測定装置１は、２周波ＣＷ方式を用いて受信信号Ｓｒから距離Ｌｃｗと相対速度ｖｒを測定する。即ち、このステップＳ５の処理は、上述したように、主に、２周波ＣＷ抽出部２１乃至距離演算部２５により実行される。換言すると、ステップＳ６の処理で距離Ｌａｍが閾値未満になったと判定されると、２周波ＣＷ抽出部２１乃至距離演算部２５の動作禁止が解除され、ステップＳ７の処理が実行される。
【００８８】
ステップＳ８において、測定装置１は、相対速度ｖｒが閾値以下であるか否かを判定する。
【００８９】
ステップＳ８において、相対速度ｖｒが閾値以下ではない、即ち、相対速度ｖｒが閾値を超えていると判定した場合、測定装置１は、ステップＳ９において、ステップＳ７の処理で２周波ＣＷ方式により測定された距離を出力する。即ち、ステップＳ９の処理では、距離Ｌｃｗが距離Ｌｒとして出力される。これにより、距離測定処理は終了となる。
【００９０】
これに対して、ステップＳ８において、相対速度ｖｒが閾値以下であると判定した場合、測定装置１は、ステップＳ１０において、ステップＳ５の処理でＡＭ位相差方式により測定された距離を出力する。即ち、ステップＳ１０の処理では、距離Ｌａｍが距離Ｌｒとして出力される。これにより、距離測定処理は終了となる。
【００９１】
以上のステップＳ８乃至Ｓ１０の処理は、上述したように、主に距離決定部２９により実行される。
【００９２】
なお、距離測定処理において、図４の例では、測定装置１からの距離Ｌｒが衝突回避動作を行う別の装置に提供されることを前提としているため、ステップＳ６の判定処理が挿入されているが、測定装置１からの距離Ｌｒはその他様々な用途に使用可能であり、その用途によってはステップＳ６の判定処理は必須ではない。また、ステップＳ６の判定処理における対象は、距離に限定されず、その他の対象、例えば、他車との接近速度、即ち、相対速度Ｖｒ等を採用してもよいし、２以上の対象を組み合わせてもよい。
【００９３】
なお、測定装置１からの距離Ｌｒの使用用途の別の例としては、例えば、自車と他車との車間距離を常に一定にする走行、即ちいわゆるコンボイ走行を実現させる動作に使用する用途等が挙げられる。即ち、かかる動作は基本的に相対速度Ｖｒを０にすることを目的とするので、測定装置１から出力される距離Ｌｒを適用させると好適である。
【００９４】
ところで、上述した一連の処理（或いはそのうちの一部分の処理）は、ハードウエアにより実行させることもできるが、ソフトウエアにより実行させることもできる。
【００９５】
この場合、その一連の処理を実行する測定装置またはその一部分は、例えば、図５に示されるようなコンピュータで構成することができる。
【００９６】
図５において、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２に記録されているプログラム、または記憶部１０８からＲＡＭ（Random Access Memory）１０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ１０３にはまた、ＣＰＵ１０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【００９７】
ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、およびＲＡＭ１０３は、バス１０４を介して相互に接続されている。このバス１０４にはまた、入出力インタフェース１０５も接続されている。
【００９８】
入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部１０６、ディスプレイなどよりなる出力部１０７、ハードディスクなどより構成される記憶部１０８、および、モデム、ターミナルアダプタなどより構成される通信部１０９が接続されている。通信部１０９は、インターネットを含むネットワークを介して他の装置との通信処理を行う。さらにまた、通信部１０９は、図１でいう測定対象物２を測定するための送信信号Ｓｓや受信信号Ｓｒの送受信処理も行う。
【００９９】
入出力インタフェース１０５にはまた、必要に応じてドライブ１１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア１１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部１０８にインストールされる。
【０１００】
一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１０１】
このようなプログラムを含む記録媒体は、図５に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disk-Read Only Memory),ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア（パッケージメディア）１１１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM１０２や、記憶部１０８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１０２】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１０３】
以上説明したように、本発明の２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式は、２周波ＣＷ方式とＡＭ位相差方式とを組み合わせた距離測定が可能になるので、測定対象物との相対速度が０であっても距離測定ができるようになり、また、搬送信号に比較的高周波のノイズが重畳した場合であっても、そのノイズに起因する距離誤差を従来と比較して格段に小さくできる、という効果を奏することが可能になる。
【０１０４】
さらに、本発明の２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式が適用された測定装置、即ち、本発明の測定装置は、次のような効果も奏することが可能になる。特に、上述した特許文献２の従来の測定装置と比較すると、その効果は顕著なものとなる。
【０１０５】
即ち、本発明の測定装置は、ＦＭ−ＣＷ方式を利用する場合と比較して、発振器に工夫が不要となるなので、回路が複雑にならない、という効果を奏することが可能になる。
【０１０６】
本発明の測定装置は、ＦＭ−ＣＷ方式を利用する特許文献２等の従来の測定装置と比較して、安価に製造できる、という効果を奏することが可能になる。ＦＭ−ＣＷ方式で周波数変調の直線性を確保する発振器は高価であるが、かかる高価の発振器は本発明の測定装置には不要だからである。また、ＡＭ位相差方式の回路部分は、復調回路が簡単なものではダイオードで作れるなど簡単な構成でよいので、他の方式の回路部分と比較して安価にできるからである。
【０１０７】
また、２周波ＣＷ方式を使用する場合、すでに周波数変動しているため、ＦＭ系の変調はできない。即ち、２周波を交互に送信しながら、連続的な変調をかけられるのはＡＭだけである。従って、本発明の測定装置は、２周波を交互に送信しながら、連続的な変調をかけられる、という効果を奏することが可能になる。換言すると、他者との相対速度がゼロ近傍では、特許文献２のような周波数パルスＣＷ方式やＦＭ−ＣＷ方式を併用する場合には、２系統の送信アンテナ等が必要になるが、本発明の測定装置では１系統の送信アンテナで済む、という効果を奏することが可能になる。
【０１０８】
また、２周波ＣＷ方式におけるパルス変調では、出力している時間がＡＭに比べて短時間になり、処理できる機会が減少し、また処理時間が長く必要になる、というデメリットがある。これに対して、ＡＭは、１００％変調でなければ、出力レベルの低下はある程度抑えられるため、パルス変調に比べると優位性がある。即ち、本発明の測定装置は、ＡＭ位相差方式を併用することで、パルス変調のデメリットをカバーすることができる、という効果を奏することが可能になる。
【０１０９】
また、上述した本発明の２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式は、図３の構成の測定装置１のみならず、様々な構成の装置やシステムに適用可能である。なお、ここに、システムとは、複数の処理装置や処理部により構成される装置全体を表すものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】２周波ＣＷ方式を説明する図である。
【図２】本発明が適用されるＡＭ位相差方式を説明する図である。
【図３】本発明が適用される測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】図３の測定装置の距離測定処理例を説明するフローチャートである。
【図５】本発明が適用される距離理装置の全部または一部分の構成の別の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 測定装置
２ 測定対象物
１１−１，１１−２ ＣＷ発振部
１２ 切替部
１３ 分岐部
１４ ＡＭ変調部
１５ ＡＭ変調信号発生部
１６ 増幅部
１７ アンテナ部
１８ アンテナ部
１９ 増幅部
２０ 分岐部
２１ ２周波ＣＷ抽出部
２２ ドップラ周波数解析部
２３ 速度演算部
２４ 位相比較部
２５ 距離演算部
２６ ＡＭ復調部
２７ 位相比較部
２８ 距離演算部
２９ 距離決定部
３０ 切替制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ バス
１０５ 入出力インタフェース
１０６ 入力部
１０７ 出力部
１０８ 記憶部
１０９ 通信部
１１０ ドライブ
１１１ リムーバブルメディア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置および方法に関し、特に、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性を向上させることができる測定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車と他車との間の相対速度や距離を測定するセンサとして、２周波ＣＷ(Continuous Wave)方式のセンサが知られている（例えば特許文献１，２参照）。即ち、この２周波ＣＷ方式のセンサは、受信された搬送波に対するドップラ信号の周波数（以下、ドップラ周波数と称する）や位相を検出し、それらを利用して、自車と他車との相対速度や距離を測定する。
【特許文献１】特許第３２０３６００号公報
【特許文献２】特開２００４−６９６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、２周波ＣＷ方式のセンサでは、相対速度が０の場合には距離の測定ができなくなる、という第１の問題が発生する。
【０００４】
また、２周波ＣＷ方式のセンサでは、搬送波に比較的高周波のノイズが重畳している場合、そのノイズによりドップラ周波数の位相がばらつくことになる。この位相のばらつきは、単体でみると微小であっても、搬送波も高周波であることから、大きな距離誤差となって表れてしまうことになる。即ち、２周波ＣＷ方式のセンサでは、搬送波に比較的高周波のノイズが重畳した場合、距離精度が悪化する、という第２の問題が発生する。
【０００５】
以上の第１の問題と第２の問題とをまとめると、結局、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性は高くないこともあるという問題に帰結する。
【０００６】
なお、特許文献２に開示された発明は、第１の問題を解決すべく、変調方式として、２周波ＣＷ方式で利用されていた変調方式と、他の変調方式（周波数パルスＣＷ方式、もしくはＦＭ−ＣＷ方式）とを組み合わせることを特徴としている。他の変調方式のうちの一方の周波数パルスＣＷ方式は、パルスの遅延時間から距離を測定する方式であることから、搬送波に重畳する高周波のノイズにより、距離精度が悪化する。また、他の変調方式のうちの他方のＦＭ-ＣＷ方式は、周波数の変化量から距離を算出する方式であり、搬送波の周波数のずれを見ているため、やはり搬送波に重畳する高周波のノイズに弱い。従って、特許文献２に開示された発明では、第２の問題を解決できるとは言い難い。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性を向上させるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面の測定装置は、測定対象物との距離を少なくとも測定する測定装置であって、第１の周波数の第１のＣＷ(Continuous Wave)と第２の周波数の第２のＣＷとを搬送波として交互に、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信する送信手段と、前記ＡＭ変調で用いられる前記ＡＭ変調信号を発生するＡＭ発生手段と、前記送信手段から送信された前記送信信号の前記測定対象物における反射信号を受信信号として受信する受信手段と、前記受信手段に受信された前記受信信号から、前記第１のＣＷに対する第１のドップラ信号と前記第２のＣＷに対する第２のドップラ信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第１の方式に従って前記測定対象物との距離を演算する第１の距離演算手段と、前記受信手段に受信された前記受信信号から前記ＡＭ変調信号を復調し、復調後の前記ＡＭ変調信号と、前記ＡＭ発生手段から発生された前記ＡＭ変調信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第２の方式に従って前記測定対象物との距離を演算する第２の距離演算手段と、前記第１の距離演算手段により演算された前記距離と、前記第２の距離演算手段により演算された前記距離とに基づいて、最終的な測定結果としての距離を決定する決定手段とを備える。
【０００９】
例えば、送信手段は、次のように構成される。即ち、第１の周波数の第１のＣＷを発生する第１のＣＷ発振部、第２の周波数の第２のＣＷを発生する第２のＣＷ発振部、第１のＣＷと第２のＣＷとを交互に切り替えて出力する切替部、その切替部の切替タイミングを制御する切替制御部、切替部から出力される２周波ＣＷをＡＭ変調するＡＭ変調部、ＡＭ変調部の出力信号を増幅等する増幅部、および、増幅部の出力信号を無線送信するアンテナ部を含むように、送信手段は構成される。
【００１０】
例えば、ＡＭ発生手段は、上述したＡＭ変調部で利用されるＡＭ変調信号を発生できる信号発振器としてのＡＭ変調信号発生部により構成される。
【００１１】
例えば、受信手段は、受信信号を受信するアンテナ部、および、そのアンテナ部に受信された受信信号を増幅等する増幅部を含むように構成される。
【００１２】
例えば、第１の距離測定手段は、次のように構成される。増幅部の出力信号から２周波ＣＷを抽出する抽出部、その２周波ＣＷを周波数解析することで、第１のＣＷについての第１のドップラ信号の位相と第２のＣＷについての第２のドップラ信号の位相を検出するドップラ周波数解析部、第１のドップラ信号と第２のドップラ信号との位相差を求める位相比較部、および、位相比較部からの位相差に基づいて距離を演算する距離演算部を含むように構成される。
【００１３】
換言すると、送信手段、ＡＭ発生手段、受信手段、および、第１の距離測定手段のそれぞれは、例えば、２周波ＣＷ方式のセンサを構成する各部分のうちの対応する部分によりそれぞれ構成される。
【００１４】
これにより、２周波ＣＷ方式による距離測定ができる。即ち、第１の距離測定手段により演算された距離とは、２周波ＣＷ方式による距離測定結果である。
【００１５】
例えば、第２の距離測定手段は、次のように構成される。増幅部の出力信号からＡＭ変調信号を復調するＡＭ復調部、ＡＭ復調部により復調されたＡＭ変調信号と、上述したＡＭ変調信号発生部により発生されたＡＭ変調信号との位相差を求める位相比較部、および、位相比較部からの位相差に基づいて距離を演算する距離演算部を含むように構成される。
【００１６】
この場合、ＡＭ変調信号についての位相差は相対速度に依存しないので、この位相差を利用する第２の距離測定手段は、測定対象物との相対速度が０であっても、距離の測定ができるようになる。また、ＡＭ変調信号の周波数は、搬送波である２周波ＣＷの周波数と比較すると、即ち、第１の周波数または第２の周波数と比較すると、低周波である。従って、この低周波のＡＭ変調信号を利用する第２の距離測定手段については、搬送信号に比較的高周波のノイズが重畳した場合であっても、そのノイズに起因する距離誤差は、２周波ＣＷ方式による距離誤差と比較すると格段に小さくなる。
【００１７】
例えば、決定手段は、信号処理を行う回路や、ソフトウエアとしての信号処理を実行するコンピュータ等で構成される。
【００１８】
このように、決定手段では、２周波ＣＷ方式を利用する第１の距離測定手段により演算された距離のみならず、ＡＭ変調信号についての位相差を利用する第２の距離測定手段により演算された距離も考慮されて、最終的な測定結果としての距離が決定される。従って、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性が向上することになる。
【００１９】
前記第１の距離演算手段は、さらに、前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号とのドップラ周波数を検出し、それらのうちの少なくとも一方のドップラ周波数を用いて、前記測定対象物との相対速度を演算し、前記決定手段は、前記第１の距離演算手段により演算された前記相対速度が閾値以下の場合、前記第２の距離演算手段により演算された前記距離を最終的な測定結果として決定し、前記相対速度が前記閾値を超えている場合、前記第１の距離演算手段により演算された前記距離を最終的な測定結果として決定することができる。
【００２０】
これにより、決定手段を簡素に構成できる。即ち、決定手段が回路で構成されている場合には、その回路規模を縮小できる。また、ソフトウエアを実行するコンピュータで決定手段が構成されている場合には、そのソフトウエアの規模を縮小できる。
【００２１】
前記送信手段は、前記第１のＣＷと前記第２のＣＷとを連続する搬送波として交互に、連続的にＡＭ（Amplitude Modulation）変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信するまでの１つの系統で構成される。
【００２２】
即ち、２周波ＣＷ方式を使用する場合、すでに周波数変動しているため、ＦＭ系の変調はできない。換言すると、２周波を交互に送信しながら、連続的な変調をかけられるのはＡＭだけである。このことから、前記送信手段は、２周波を交互に送信しながら、連続的な変調をかけられる、という効果を奏することが可能になる。換言すると、他者との相対速度がゼロ近傍では、特許文献２のような周波数パルスＣＷ方式やＦＭ−ＣＷ方式を併用する場合には、送信手段は２系統が必要になるが、本発明では、このように１系統の送信手段で済む、という効果を奏することが可能になる。
【００２３】
本発明の一側面の測定方法は、測定対象物との距離を少なくとも測定する測定装置の測定方法であって、第１の周波数の第１のＣＷと第２の周波数の第２のＣＷとを搬送波として交互に、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信し、前記送信信号の前記測定対象物における反射信号を受信信号として受信し、前記受信信号から、前記第１のＣＷに対する第１のドップラ信号と前記第２のＣＷに対する第２のドップラ信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第１の方式に従って前記測定対象物との距離を演算し、また、前記受信信号から前記ＡＭ変調信号を復調し、復調後の前記ＡＭ変調信号と、前記ＡＭ変調に用いられた前記ＡＭ変調信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第２の方式に従って前記測定対象物との距離を演算し、前記第１の方式に従って演算された前記距離と、前記第２の方式に従って演算された前記距離とに基づいて、最終的な測定結果としての距離を決定するステップを含む。
【００２４】
これにより、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のごとく、本発明によれば、２周波ＣＷ方式による距離測定を行うことができる。特に、その信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
はじめに、図１と図２を参照して、本発明の原理について説明する。
【００２７】
本発明は、２周波ＣＷ方式による距離測定を前提とするものである。そこで、図１を参照して、２周波ＣＷ方式による距離測定の概略について説明する。
【００２８】
測定装置１は、周波数ｆ１のＣＷ(Continuous Wave)と、周波数ｆ２のＣＷとを時分割で切り替えた結果得られる信号（以下、２周波ＣＷと称する）を搬送波として生成し、その２周波ＣＷをＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調し、その結果得られる信号を送信信号Ｓｓとして出力する。即ち、送信信号Ｓｓは、２つの周波数ｆ１,ｆ２を有しているといえる。
【００２９】
この送信信号Ｓｓは測定対象物２において反射し、その反射信号が受信信号Ｓｒとして測定装置１に受信される。
【００３０】
このとき、測定装置１と測定対象物２との間に相対速度vが存在すれば、送信信号Ｓｓの周波数ｆ１,ｆ２のそれぞれに対してドップラ周波数△ｆ１,△ｆ２のそれぞれが発生し、その結果、受信信号Ｓｒの周波数は、周波数ｆ１＋△ｆ１,ｆ２+△ｆ２となる。
【００３１】
換言すると、２つの周波数ｆ１＋△ｆ１,ｆ２＋△ｆ２を有する２周波ＣＷが、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調された結果得られる信号が、受信信号Ｓｒと等価な信号となる。
【００３２】
そこで、測定装置１は、この受信信号Ｓｒからドップラ周波数△ｆ１または△ｆ２を検出して、次の式（１）または式（２）の演算を行うことで、測定装置１と測定対象物２との相対速度ｖを求めることができる。
【００３３】
ｖ ＝ ｃ ＊ △ｆ１ ／ (２*ｆ１) ・・・（１）
ｖ ＝ ｃ ＊ △ｆ２ ／ (２*ｆ２) ・・・（２）
なお、ｃは光速を表している。
【００３４】
また、測定装置１は、ドップラ周波数△ｆ１のドップラ信号の位相△φ１と、ドップラ周波数△ｆ２のドップラ信号の位相△φ２とを、受信信号Ｓｒから検出して、次の式（３）の演算を行うことで、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌを求めることができる。
【００３５】
Ｌ ＝ ｃ ＊ （△φ１ − △φ２） ／ ４π ＊ （ｆ１ − ｆ２） ・・・（３）
【００３６】
このような式（３）で示される距離測定が、２周波ＣＷ方式による距離測定である。
【００３７】
ここで、上述した式（１）と式（２）とのそれぞれは、次の式（４）と式（５）とのそれぞれに変形できる。
【００３８】
△ｆ１ ＝ ２＊ｖ＊ｆ１ ／ ｃ ・・・（４）
△ｆ２ ＝ ２＊ｖ＊ｆ２ ／ ｃ ・・・（５）
【００３９】
この式（４）と式（５）とから明らかなように、測定装置１と測定対象物２との間の相対速度v＝０の場合、ドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２は何れも０となる。従って、測定装置１は、ドップラ周波数△ｆ１についての位相△φ１と、ドップラ周波数△ｆ２についての位相△φ２を取り出すことができなくなり、その結果、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌを求めることができなくなってしまう。即ち、［発明が解決しようとする課題］で上述した第１の問題が発生してしまう。
【００４０】
そこで、本発明人は、かかる第１の問題を解決すべく、次のような距離測定の手法を発明した。
【００４１】
即ち、送信信号ＳｓのＡＭ包絡線ＡＭｓと、受信信号ＳｒのＡＭ包絡線ＡＭｒとの間には、図２に示されるように、その電波の往復距離に応じた位相差、即ち、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌに応じた位相差が生じる。このＡＭ包絡線の位相差は、測定装置１と測定対象物２との間の相対速度vに依存しない。そこで、測定装置１は、このＡＭ包絡線の位相差を利用することで、相対速度vによらず、即ち、相対速度v＝０であっても、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌを求めることが可能になる。このような手法が、本発明人により発明された手法であり、以下、上述した２周波ＣＷ方式と区別するために、ＡＭ位相差方式と称することにする。
【００４２】
具体的には、ＡＭ位相差方式では、次の式（６）の演算を行うことで、測定装置１と測定対象物２との間の距離Ｌが得られることになる。
【００４３】
Ｌ＝｛（ｃ／ｆＡＭ）＊（ΔφＡＭ／３６０）｝／２ ・・・（６）
なお、式（６）において、ｆＡＭは、送信信号ＳｓのＡＭ包絡線ＡＭｓと、受信信号ＳｒのＡＭ包絡線ＡＭｒとの周波数を示している。ｃは、光速を示している。ΔφＡＭは、送信信号ＳｓのＡＭ包絡線ＡＭｓと、受信信号ＳｒのＡＭ包絡線ＡＭｒとの位相差（図２参照）を示している。
【００４４】
さらに、このＡＭ位相差方式では、高周波の搬送波であるＣＷに比較して低周波のＡＭ包絡線、例えば1MHz程度のＡＭ包絡線が利用されるので、受信信号Ｓｒに比較的高周波のノイズがたとえ重畳していたとしても、そのノイズに起因する距離誤差は、２周波ＣＷ方式での距離誤差と比較して格段に小さくなる。即ち、ＡＭ位相差方式を利用することで、［発明が解決しようとする課題］で上述した第１の問題のみならず第２の問題も解決できるようになる。
【００４５】
ただし、ＡＭ位相差方式では、高周波の搬送波であるＣＷに比較して低周波のＡＭ包絡線を利用するがゆえ、その分解能は２周波ＣＷ方式と比較して低くなる。
【００４６】
即ち、２周波ＣＷ方式とＡＭ位相差方式とを比較するに、２周波ＣＷ方式は、分解能が高いというメリットはあるが、相対速度v＝０の場合やノイズが重畳した場合等の環境変化に弱い、即ち、距離測定の信頼性は高くないというデメリットがある。これに対して、ＡＭ位相差方式は、相対速度v＝０の場合やノイズが重畳した場合等の環境変化に強い、即ち、距離測定の信頼性は高いというメリットはあるが、分解能が低いというデメリットがある。
【００４７】
そこで、本発明人は、２周波ＣＷ方式とＡＭ位相差方式とのデメリットを相互に補うべく即ち、２周波ＣＷ方式に着目して換言すると、２周波ＣＷ方式による距離測定の信頼性を向上させるべく、さらに、次のような距離測定の手法を発明した。
【００４８】
即ち、２周波ＣＷ方式に従って演算された距離（以下、距離Ｌｃｗと称する）と、ＡＭ位相差方式に従って演算された距離（以下、距離Ｌａｍと称する）とに基づいて、最終的な測定結果としての距離（以下、距離Ｌｒと称する）を決定する、といった手法が、本発明人によりさらに発明された。以下、かかる手法を、２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式と称する。
【００４９】
この２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式において、距離Ｌｒの決定手法自体は、距離Ｌｃｗと距離Ｌａｍとの両者を利用する手法であれば特に限定されない。
【００５０】
具体的には例えば、２周波ＣＷ方式では、上述したように、測定装置１と測定対象物２との間の相対速度vも測定可能である。そこで、相対速度vが閾値以下の場合、距離Ｌａｍを距離Ｌｒとして決定し、相対速度ｖが閾値を超えた場合、距離Ｌｃｗを距離Ｌｒとして決定する、といった決定手法を採用することができる。これにより、相対速度vに依存せず、即ち、相対速度v＝０であっても、距離Ｌｒを出力することが可能になる。
【００５１】
また、例えば、距離Ｌｃｗを、距離Ｌａｍを利用して補正し、その補正結果を距離Ｌｒとして出力する、といった決定手法を採用することができる。これにより、受信信号Ｓｒにノイズが重畳していても、即ち、測定装置１の回路内部で搬送波にノイズが重畳されたり、或いは、測定装置１と測定対象物２との間の空間中でノイズが重畳されたとしても、そのノイズに起因する距離誤差を小さくすることができる。
【００５２】
また、例えば、距離Ｌａｍを先行して求めた後、その距離Ｌａｍを利用して距離Ｌｃｗをさらに求め、この距離Ｌｃｗを距離Ｌｒとして出力する、といった決定手法を採用することができる。これにより、距離Ｌｒを出力するまでの処理速度を高速化することができる。
【００５３】
さらにまた、これらの決定手法のうちの２以上を組み合わせてもよい。
【００５４】
以上、本発明人により発明された２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式について説明した。この２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式が適用された測定装置１の一実施の形態が、図３に示されている。即ち、図３は、本発明を適用した測定装置の構成例を示している。
【００５５】
図３の例の測定装置１は、ＣＷ発振部１１−１乃至切替制御部３０を含むように構成されている。
【００５６】
ＣＷ発振部１１−１は、例えば周波数ｆ１（図１）のＣＷを発振し、切替部１２に提供する。一方、ＣＷ発振部１１−２は、例えば周波数ｆ２（図１）のＣＷを発振し、切替部１２に提供する。
【００５７】
切替部１２は、切替制御部３０の制御に基づいて、ＣＷ発振部１１−１からの周波数ｆ１のＣＷと、ＣＷ発振部１１−２からの周波数ｆ２のＣＷとを交互に切り替えて、分岐部１３に出力する。即ち、周波数ｆ１，ｆ２を有する２周波ＣＷが切替部１２から出力され、分岐部１３に提供される。
【００５８】
分岐部１３は、切替部１２からの２周波ＣＷを、ＡＭ変調部１４とＡＭ復調部２６とのそれぞれに提供する。
【００５９】
ＡＭ変調部１４は、ＡＭ変調信号発生部１５からのＡＭ変調信号を利用して、分岐部１３からの２周波ＣＷをＡＭ変調し、増幅部１６に提供する。増幅部１６は、ＡＭ変調された２周波ＣＷに対して増幅処理等の各種処理を適宜施し、その結果得られる信号を出力信号としてアンテナ部１７に提供する。この増幅部１６の出力信号が送信信号Ｓｓ（図１）として、電波の形態で出力される。
【００６０】
この送信信号Ｓｓは測定対象物２で反射し、その反射信号が受信信号Ｓｒ（図１）としてアンテナ部１８に受信される。
【００６１】
なお、図３の例では、送信用のアンテナ部１７と受信用のアンテナ部１８とが別個に設けられているが、送信用と受信用とを併用する１つのアンテナ部を設けるようにしてもよい。
【００６２】
増幅部１９は、アンテナ部１８に受信された受信信号Ｓｒに対して、増幅処理等の各種処理を適宜施し、その結果得られる信号を出力信号として分岐部２０に提供する。
【００６３】
分岐部２０は、増幅部１９の出力信号を、２周波ＣＷ抽出部２１とＡＭ復調部２６とのそれぞれに提供する。
【００６４】
２周波ＣＷ抽出部２１は、ＡＭ変調信号発生部１５からのＡＭ変調信号を利用して、増幅部１９の出力信号から２周波ＣＷを抽出して、ドップラ周波数解析部２２に提供する。
【００６５】
この２周波ＣＷ抽出部２１により抽出される２周波ＣＷは、図１を用いて上述したように、周波数ｆ１＋△ｆ１と、周波数ｆ２＋△ｆ２とを有する。即ち、２周波ＣＷ抽出部２１からは、あたかも、周波数ｆ１＋△ｆ１のＣＷと、周波数ｆ２＋△ｆ２のＣＷとが時分割で交互に切り替えられて順次出力されることになる。
【００６６】
そこで、ドップラ周波数解析部２２は、切替制御部３０による切替部１２の切替タイミングに基づいて、周波数ｆ１＋△ｆ１のＣＷと、周波数ｆ２＋△ｆ２のＣＷとを切り分ける。
【００６７】
そして、ドップラ周波数解析部２２は、周波数ｆ１＋△ｆ１のＣＷに対して例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析処理等を施すことで、ドップラ周波数△ｆ１とその位相φ１を検出し、ドップラ周波数△ｆ１を速度演算部２３に提供するとともに、位相φ１を位相比較部２４に提供する。
【００６８】
同様に、ドップラ周波数解析部２２は、周波数ｆ２＋△ｆ２のＣＷに対して例えばＦＦＴ解析処理等を施すことで、ドップラ周波数△ｆ２とその位相φ２を検出し、ドップラ周波数△ｆ２を速度演算部２３に提供するとともに、位相φ２を位相比較部２４に提供する。
【００６９】
速度演算部２３は、ドップラ周波数解析部２２からのドップラ周波数△ｆ１を用いて上述した式（１）を演算するか、または、ドップラ周波数解析部２２からのドップラ周波数△ｆ２を用いて上述した式（２）を演算し、その演算結果を、測定装置１と測定対象物２との相対速度ｖｒ（実際の相対速度ｖに対して誤差を含む可能性があるので、ｖｒと記述している）として、外部に出力するとともに距離決定部２９に提供する。
【００７０】
また、位相比較部２４は、ドップラ周波数解析部２２からの位相φ１と位相φ２との差、即ち、位相差φ１−φ２を算出し、距離演算部２５に提供する。距離演算部２５は、この位相差φ１−φ２を用いて上述した式（３）を演算し、その演算結果を距離Ｌｃｗとして距離決定部２９に提供する。
【００７１】
このように、図１の例では、主に２周波ＣＷ抽出部２１乃至距離演算部２５において、２周波ＣＷ方式による距離測定と相対速度測定とが行われる。
【００７２】
これに対して、図１の例では、主にＡＭ復調部２６乃至距離演算部２８において、ＡＭ位相差方式による距離測定が行われる。
【００７３】
即ち、ＡＭ復調部２６は、分岐部１３からの２周波ＣＷを利用して、増幅部１９の出力信号からＡＭ変調信号を復調して、位相比較部２７に提供する。
【００７４】
即ち、このＡＭ復調部２６からのＡＭ変調信号は、受信信号ＳｒのＡＭ包絡線ＡＭｒ（図２）を示す信号（以下、ＡＭ包絡線と区別せずに単に、ＡＭ変調信号ＡＭｒと称する）として位相比較部２７に入力される。一方、ＡＭ変調信号発生部１５からのＡＭ変調信号が、送信信号ＳｓのＡＭ包絡線ＡＭｓ（図２）を示す信号（以下、ＡＭ包絡線と区別せずに単に、ＡＭ変調信号ＡＭｓと称する）として位相比較部２７に入力される。そこで、位相比較部２７は、ＡＭ変調信号発生部１５からのＡＭ変調信号ＡＭｓと、ＡＭ復調部２６からのＡＭ変調信号ＡＭｒとの位相差ΔφＡＭを算出し、距離演算部２８に提供する。距離演算部２８は、この位相差ΔφＡＭを用いて上述した式（６）を演算し、その演算結果を距離Ｌａｍとして距離決定部２９に提供する。
【００７５】
このようにして、距離決定部２９には、２周波ＣＷ方式の測定結果である距離Ｌｃｗが距離演算部２５から提供され、また、ＡＭ位相差方式の測定結果である距離Ｌａｍが距離演算部２８から提供される。そこで、距離決定部２９は、距離Ｌｃｗと距離Ｌａｍとに基づいて、最終的な測定結果としての距離Ｌｒを決定して外部に出力する。
【００７６】
なお、距離決定部２９による距離Ｌｒの決定手法は、上述したように、距離Ｌｃｗと距離Ｌａｍとの両者を利用する手法であれば特に限定されない。
【００７７】
具体的には例えば、図１の例では、速度演算部２３から相対速度ｖｒが提供されている。そこで、距離決定部２９は、上述したように、相対速度vｒが閾値以下の場合、距離Ｌａｍを距離Ｌｒとして外部に出力し、相対速度ｖｒが閾値を超えた場合、距離Ｌｃｗを距離Ｌｒとして外部に出力することができる。この決定手法に従って距離を測定するまでの一連の処理（以下、距離を測定するまでの一連の処理を、距離測定処理と称する）が、図４のフローチャートに示されている。
【００７８】
図４のステップＳ１において、測定装置１は、２周波ＣＷを生成する。即ち、このステップＳ１の処理は、上述したように、主にＣＷ発振部１１−１乃至切替部１２および切替制御部３０により実行される。
【００７９】
ステップＳ２において、測定装置１は、２周波ＣＷを、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調することで、送信信号Ｓｓを生成する。そして、ステップＳ３において、測定装置１は、この送信信号Ｓｓを送信する。即ち、このステップＳ２とＳ３の処理は、上述したように、主にＡＭ変調部１４乃至アンテナ部１７により実行される。
【００８０】
このようにしてステップＳ３の処理で送信された送信信号Ｓｓが測定対象物２で反射すると、ステップＳ４において、測定装置１は、その反射信号を受信信号Ｓｒとして受信する。即ち、このステップＳ４の処理は、上述したように、主にアンテナ部１８と増幅部１９により実行される。
【００８１】
ステップＳ５において、測定装置１は、ＡＭ位相差方式を用いて受信信号Ｓｒから距離Ｌａｍを測定する。即ち、このステップＳ５の処理は、上述したように、主に、ＡＭ復調部２６乃至距離演算部２８により実行される。
【００８２】
ステップＳ６において、測定装置１は、距離Ｌａｍが閾値以上であるか否かを判定する。このステップＳ６の処理は、主に距離決定部２９により実行される。
【００８３】
ステップＳ６において、距離Ｌａｍが閾値以上であると判定した場合、測定装置１は、ステップＳ１０において、ステップＳ６の処理でＡＭ位相差方式により測定された距離を出力する。即ち、ステップＳ１０の処理では、距離Ｌａｍが距離Ｌｒとして出力される。これにより、距離測定処理は終了となる。このステップＳ１０の処理も主に距離決定部２９により実行される。
【００８４】
即ち、本実施の形態では例えば、測定装置１の最終的な測定結果としての距離Ｌｒは、測定対象物２としての他車との衝突を回避するための動作（以下、衝突回避動作と称する）を行う図示せぬ別の装置に提供される。そして、別の装置が、この距離Ｌｒに基づいて、衝突回避動作の実行有無を判定する。詳細には、距離Ｌｒが遠距離の場合には、他者との衝突の可能性が低いとして、別の装置は、衝突回避動作を実行しないと判定する。これに対して、距離Ｌｒが近距離の場合には、他者との衝突の可能性が高いとして、別の装置は、衝突回避動作を実行すると判定する。
【００８５】
従って、距離Ｌｒが遠距離の場合には、その距離Ｌｒの精度の高さはさほど要求されないので、即ち、多少の誤差は容認されるので、ステップＳ６の処理でＡＭ位相差方式による距離Ｌａｍが閾値以上と判定された場合、即ち、距離Ｌａｍが遠距離である場合には、測定装置１は、自身の処理負荷の軽減を優先させて、その距離Ｌａｍを距離Ｌｒとして、衝突回避動作を行う別の装置に提供するのである。換言すると、本実施の形態では、他車が遠方にいる間は、測定装置１の距離演算部２９は、図３には図示しないが２周波ＣＷ抽出部２１乃至距離演算部２５等の動作を禁止して、ＡＭ位相差方式により測定された距離Ｌａｍを距離Ｌｒとして出力するようにすることで、その処理負荷を軽減させるといった効果を奏することが可能になる。
【００８６】
これに対して、ステップＳ６において、距離Ｌａｍが閾値未満になったと判定された場合、衝突回避動作を行う可能性がある範囲内まで他車が近づいてきたとして、次のようなステップＳ７以降の処理が実行される。
【００８７】
即ち、ステップＳ７において、測定装置１は、２周波ＣＷ方式を用いて受信信号Ｓｒから距離Ｌｃｗと相対速度ｖｒを測定する。即ち、このステップＳ５の処理は、上述したように、主に、２周波ＣＷ抽出部２１乃至距離演算部２５により実行される。換言すると、ステップＳ６の処理で距離Ｌａｍが閾値未満になったと判定されると、２周波ＣＷ抽出部２１乃至距離演算部２５の動作禁止が解除され、ステップＳ７の処理が実行される。
【００８８】
ステップＳ８において、測定装置１は、相対速度ｖｒが閾値以下であるか否かを判定する。
【００８９】
ステップＳ８において、相対速度ｖｒが閾値以下ではない、即ち、相対速度ｖｒが閾値を超えていると判定した場合、測定装置１は、ステップＳ９において、ステップＳ７の処理で２周波ＣＷ方式により測定された距離を出力する。即ち、ステップＳ９の処理では、距離Ｌｃｗが距離Ｌｒとして出力される。これにより、距離測定処理は終了となる。
【００９０】
これに対して、ステップＳ８において、相対速度ｖｒが閾値以下であると判定した場合、測定装置１は、ステップＳ１０において、ステップＳ５の処理でＡＭ位相差方式により測定された距離を出力する。即ち、ステップＳ１０の処理では、距離Ｌａｍが距離Ｌｒとして出力される。これにより、距離測定処理は終了となる。
【００９１】
以上のステップＳ８乃至Ｓ１０の処理は、上述したように、主に距離決定部２９により実行される。
【００９２】
なお、距離測定処理において、図４の例では、測定装置１からの距離Ｌｒが衝突回避動作を行う別の装置に提供されることを前提としているため、ステップＳ６の判定処理が挿入されているが、測定装置１からの距離Ｌｒはその他様々な用途に使用可能であり、その用途によってはステップＳ６の判定処理は必須ではない。また、ステップＳ６の判定処理における対象は、距離に限定されず、その他の対象、例えば、他車との接近速度、即ち、相対速度Ｖｒ等を採用してもよいし、２以上の対象を組み合わせてもよい。
【００９３】
なお、測定装置１からの距離Ｌｒの使用用途の別の例としては、例えば、自車と他車との車間距離を常に一定にする走行、即ちいわゆるコンボイ走行を実現させる動作に使用する用途等が挙げられる。即ち、かかる動作は基本的に相対速度Ｖｒを０にすることを目的とするので、測定装置１から出力される距離Ｌｒを適用させると好適である。
【００９４】
ところで、上述した一連の処理（或いはそのうちの一部分の処理）は、ハードウエアにより実行させることもできるが、ソフトウエアにより実行させることもできる。
【００９５】
この場合、その一連の処理を実行する測定装置またはその一部分は、例えば、図５に示されるようなコンピュータで構成することができる。
【００９６】
図５において、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２に記録されているプログラム、または記憶部１０８からＲＡＭ（Random Access Memory）１０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ１０３にはまた、ＣＰＵ１０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【００９７】
ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、およびＲＡＭ１０３は、バス１０４を介して相互に接続されている。このバス１０４にはまた、入出力インタフェース１０５も接続されている。
【００９８】
入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部１０６、ディスプレイなどよりなる出力部１０７、ハードディスクなどより構成される記憶部１０８、および、モデム、ターミナルアダプタなどより構成される通信部１０９が接続されている。通信部１０９は、インターネットを含むネットワークを介して他の装置との通信処理を行う。さらにまた、通信部１０９は、図１でいう測定対象物２を測定するための送信信号Ｓｓや受信信号Ｓｒの送受信処理も行う。
【００９９】
入出力インタフェース１０５にはまた、必要に応じてドライブ１１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア１１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部１０８にインストールされる。
【０１００】
一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１０１】
このようなプログラムを含む記録媒体は、図５に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disk-Read Only Memory),ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア（パッケージメディア）１１１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM１０２や、記憶部１０８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１０２】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１０３】
以上説明したように、本発明の２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式は、２周波ＣＷ方式とＡＭ位相差方式とを組み合わせた距離測定が可能になるので、測定対象物との相対速度が０であっても距離測定ができるようになり、また、搬送信号に比較的高周波のノイズが重畳した場合であっても、そのノイズに起因する距離誤差を従来と比較して格段に小さくできる、という効果を奏することが可能になる。
【０１０４】
さらに、本発明の２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式が適用された測定装置、即ち、本発明の測定装置は、次のような効果も奏することが可能になる。特に、上述した特許文献２の従来の測定装置と比較すると、その効果は顕著なものとなる。
【０１０５】
即ち、本発明の測定装置は、ＦＭ−ＣＷ方式を利用する場合と比較して、発振器に工夫が不要となるなので、回路が複雑にならない、という効果を奏することが可能になる。
【０１０６】
本発明の測定装置は、ＦＭ−ＣＷ方式を利用する特許文献２等の従来の測定装置と比較して、安価に製造できる、という効果を奏することが可能になる。ＦＭ−ＣＷ方式で周波数変調の直線性を確保する発振器は高価であるが、かかる高価の発振器は本発明の測定装置には不要だからである。また、ＡＭ位相差方式の回路部分は、復調回路が簡単なものではダイオードで作れるなど簡単な構成でよいので、他の方式の回路部分と比較して安価にできるからである。
【０１０７】
また、２周波ＣＷ方式を使用する場合、すでに周波数変動しているため、ＦＭ系の変調はできない。即ち、２周波を交互に送信しながら、連続的な変調をかけられるのはＡＭだけである。従って、本発明の測定装置は、２周波を交互に送信しながら、連続的な変調をかけられる、という効果を奏することが可能になる。換言すると、他者との相対速度がゼロ近傍では、特許文献２のような周波数パルスＣＷ方式やＦＭ−ＣＷ方式を併用する場合には、２系統の送信アンテナ等が必要になるが、本発明の測定装置では１系統の送信アンテナで済む、という効果を奏することが可能になる。
【０１０８】
また、２周波ＣＷ方式におけるパルス変調では、出力している時間がＡＭに比べて短時間になり、処理できる機会が減少し、また処理時間が長く必要になる、というデメリットがある。これに対して、ＡＭは、１００％変調でなければ、出力レベルの低下はある程度抑えられるため、パルス変調に比べると優位性がある。即ち、本発明の測定装置は、ＡＭ位相差方式を併用することで、パルス変調のデメリットをカバーすることができる、という効果を奏することが可能になる。
【０１０９】
また、上述した本発明の２周波ＣＷ／ＡＭ位相差方式は、図３の構成の測定装置１のみならず、様々な構成の装置やシステムに適用可能である。なお、ここに、システムとは、複数の処理装置や処理部により構成される装置全体を表すものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】２周波ＣＷ方式を説明する図である。
【図２】本発明が適用されるＡＭ位相差方式を説明する図である。
【図３】本発明が適用される測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】図３の測定装置の距離測定処理例を説明するフローチャートである。
【図５】本発明が適用される距離理装置の全部または一部分の構成の別の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 測定装置
２ 測定対象物
１１−１，１１−２ ＣＷ発振部
１２ 切替部
１３ 分岐部
１４ ＡＭ変調部
１５ ＡＭ変調信号発生部
１６ 増幅部
１７ アンテナ部
１８ アンテナ部
１９ 増幅部
２０ 分岐部
２１ ２周波ＣＷ抽出部
２２ ドップラ周波数解析部
２３ 速度演算部
２４ 位相比較部
２５ 距離演算部
２６ ＡＭ復調部
２７ 位相比較部
２８ 距離演算部
２９ 距離決定部
３０ 切替制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ バス
１０５ 入出力インタフェース
１０６ 入力部
１０７ 出力部
１０８ 記憶部
１０９ 通信部
１１０ ドライブ
１１１ リムーバブルメディア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物との距離を少なくとも測定する測定装置において、
第１の周波数の第１のＣＷ(Continuous Wave)と第２の周波数の第２のＣＷとを搬送波として交互に、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ（Amplitude Modulation）変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信する送信手段と、
前記ＡＭ変調で用いられる前記ＡＭ変調信号を発生するＡＭ発生手段と、
前記送信手段から送信された前記送信信号の前記測定対象物における反射信号を受信信号として受信する受信手段と、
前記受信手段に受信された前記受信信号から、前記第１のＣＷに対する第１のドップラ信号と前記第２のＣＷに対する第２のドップラ信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第１の方式に従って前記測定対象物との距離を演算する第１の距離演算手段と、
前記受信手段に受信された前記受信信号から前記ＡＭ変調信号を復調し、復調後の前記ＡＭ変調信号と、前記ＡＭ発生手段から発生された前記ＡＭ変調信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第２の方式に従って前記測定対象物との距離を演算する第２の距離演算手段と、
前記第１の距離演算手段により演算された前記距離と、前記第２の距離演算手段により演算された前記距離とに基づいて、最終的な測定結果としての距離を決定する決定手段と
を備える測定装置。
【請求項２】
前記第１の距離演算手段は、さらに、前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号とのドップラ周波数を検出し、それらのうちの少なくとも一方のドップラ周波数を用いて、前記測定対象物との相対速度を演算し、
前記決定手段は、前記第１の距離演算手段により演算された前記相対速度が閾値以下の場合、前記第２の距離演算手段により演算された前記距離を最終的な測定結果として決定し、前記相対速度が前記閾値を超えている場合、前記第１の距離演算手段により演算された前記距離を最終的な測定結果として決定する
請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記送信手段は、前記第１のＣＷと前記第２のＣＷとを連続する搬送波として交互に、連続的にＡＭ（Amplitude Modulation）変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信するまでの１つの系統で構成される
請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
測定対象物との距離を少なくとも測定する測定装置の測定方法において、
第１の周波数の第１のＣＷと第２の周波数の第２のＣＷとを搬送波として交互に、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信し、
前記送信信号の前記測定対象物における反射信号を受信信号として受信し、
前記受信信号から、前記第１のＣＷに対する第１のドップラ信号と前記第２のＣＷに対する第２のドップラ信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第１の方式に従って前記測定対象物との距離を演算し、
また、前記受信信号から前記ＡＭ変調信号を復調し、復調後の前記ＡＭ変調信号と、前記ＡＭ変調に用いられた前記ＡＭ変調信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第２の方式に従って前記測定対象物との距離を演算し、
前記第１の方式に従って演算された前記距離と、前記第２の方式に従って演算された前記距離とに基づいて、最終的な測定結果としての距離を決定する
ステップを含む測定方法。
【請求項１】
測定対象物との距離を少なくとも測定する測定装置において、
第１の周波数の第１のＣＷ(Continuous Wave)と第２の周波数の第２のＣＷとを搬送波として交互に、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ（Amplitude Modulation）変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信する送信手段と、
前記ＡＭ変調で用いられる前記ＡＭ変調信号を発生するＡＭ発生手段と、
前記送信手段から送信された前記送信信号の前記測定対象物における反射信号を受信信号として受信する受信手段と、
前記受信手段に受信された前記受信信号から、前記第１のＣＷに対する第１のドップラ信号と前記第２のＣＷに対する第２のドップラ信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第１の方式に従って前記測定対象物との距離を演算する第１の距離演算手段と、
前記受信手段に受信された前記受信信号から前記ＡＭ変調信号を復調し、復調後の前記ＡＭ変調信号と、前記ＡＭ発生手段から発生された前記ＡＭ変調信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第２の方式に従って前記測定対象物との距離を演算する第２の距離演算手段と、
前記第１の距離演算手段により演算された前記距離と、前記第２の距離演算手段により演算された前記距離とに基づいて、最終的な測定結果としての距離を決定する決定手段と
を備える測定装置。
【請求項２】
前記第１の距離演算手段は、さらに、前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号とのドップラ周波数を検出し、それらのうちの少なくとも一方のドップラ周波数を用いて、前記測定対象物との相対速度を演算し、
前記決定手段は、前記第１の距離演算手段により演算された前記相対速度が閾値以下の場合、前記第２の距離演算手段により演算された前記距離を最終的な測定結果として決定し、前記相対速度が前記閾値を超えている場合、前記第１の距離演算手段により演算された前記距離を最終的な測定結果として決定する
請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記送信手段は、前記第１のＣＷと前記第２のＣＷとを連続する搬送波として交互に、連続的にＡＭ（Amplitude Modulation）変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信するまでの１つの系統で構成される
請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
測定対象物との距離を少なくとも測定する測定装置の測定方法において、
第１の周波数の第１のＣＷと第２の周波数の第２のＣＷとを搬送波として交互に、ＡＭ変調信号を用いてＡＭ変調し、その結果得られる信号を送信信号として送信し、
前記送信信号の前記測定対象物における反射信号を受信信号として受信し、
前記受信信号から、前記第１のＣＷに対する第１のドップラ信号と前記第２のＣＷに対する第２のドップラ信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第１の方式に従って前記測定対象物との距離を演算し、
また、前記受信信号から前記ＡＭ変調信号を復調し、復調後の前記ＡＭ変調信号と、前記ＡＭ変調に用いられた前記ＡＭ変調信号との位相差を検出し、その位相差を利用する第２の方式に従って前記測定対象物との距離を演算し、
前記第１の方式に従って演算された前記距離と、前記第２の方式に従って演算された前記距離とに基づいて、最終的な測定結果としての距離を決定する
ステップを含む測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２５６０９５（Ｐ２００７−２５６０９５Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８１２５９（Ｐ２００６−８１２５９）
【出願日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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