超ワイドバンド信号を時間的位置において安定化する方法及びこれを実施する生存物監視レーダー
本発明は、捜索及び救出作業に係り、瓦礫の積極的測量に使用できる。本発明は、探索作業に影響を及ぼす温度やオペレータの手の動きや震えに関連した干渉保護を改善できるようにする。本発明の方法は、基準信号に基づいて超帯域巾信号（ＵＢＷ）を形成し、このように形成されたＵＢＷ信号を空間へ放出し、ＵＢＷ信号を受信し、ＵＢＷ信号を、基準ＵＢＷ信号との相関により処理し、受信したＵＢＷ信号を処理する間に、基準ＵＢＷ信号を、前記相関された信号の最大電圧と最小電圧との間の中間セクタにチェックポイントの初期位置をセットする時間だけ、遅延させ、前記チェックポイントの位置を周期的に監視し、そしてチェックポイントの位置が初期位置からずれているときには、前記整形された超ワイドバンド信号の空間への送信の遅延を変更して、チェックポイントの位置をリセットすることで構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、捜索及び救出部門の活動に係り、生存者の存在を生命サイン、即ち呼吸、心鼓動、動きで客観的に決定すると共に、例えば、脈拍数及び呼吸の遠隔測定のような医療の目的で、非常時又は自然災害の結果として生じる瓦礫の積極的探査に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
人間の脈拍数又は呼吸に対応する無線信号変調成分を分離するための補償チャンネルを使用すると共に無線波干渉計の動作原理を使用した種々の装置が知られている（ＲＵ、Ａ、２１５９９４２号）。
【０００３】
又、マイクロ波レーダーも知られており、このレーダーは、変調器及び送信器を備え、送信器は、発振器、電力分割器、送信アンテナで構成され、これらは全て信号入力と信号出力との間に直列に接続され、このレーダーは、変調された無線信号を送信できるように構成され、更に、受信アンテナ、ＵＨＦ受信器、前置増幅器／復調器、信号処理ユニットで構成された受信器も備え、これらは全て信号出力と信号入力との間に直列に接続され、この受信器は、生存者の脈拍数及び／又は呼吸の成分により変調された反射無線信号を受信して、その成分を前置増幅器／復調器の出力において分離できるように構成され、又、電力分割器の第２の信号出力は、ＵＨＦ受信器の制御出力に接続され、変調器の第１制御出力は、送信器に接続され、そして変調器の第２及び第３出力は、前置増幅器／復調器の第１及び第２制御入力に接続される（ＵＳ、Ａ、４９５８６３８号）。
【０００４】
前記技術的解決策は、それらの動作に対する種々の不安定化ファクタ、即ち温度、オペレータの手の動きや震えによるレーダー位置の不安定さ、生存者の位置の不安定さ即ち動きの影響による干渉裕度が低いという制約がある。
【０００５】
テクトロニクスや、ヒューレットパッカードが、信号パラメータを測定するためのストロボ式オシログラフの製造を開始した後に、１９６０年代に超ワイドバンド（ＵＷＢ）信号を使用した装置が広く使用されるようになった。これらのストロボ式オシログラフは、探査信号の周期的繰り返し特性を使用して、その形状を連続的に回復するものであった。超ワイドバンド信号のソースと組み合せたときには（ピコ秒巾の電圧降下が通常使用される）、このようなストロボ式オシログラフは、パルス反射計と称されている。時間ドメイン反射測定（ＴＤＲ）の方法は、波抵抗、即ち分布した経路の不規則性を調査するだけでなく、誘電体材料の特性を評価し、土壌の湿度を決定し、半導体デバイスでの測定を行うためにも、広く普及した。この方法は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のようなデジタル信号処理のアルゴリズムを使用するが、チェーン信号分析器により測定されるものと同様に、対象物の周波数特性が得られるような、より広い範囲の時間ドメイン測定へと徐々に変化した。
【０００６】
超ワイドバンド（ＵＷＢ）信号は、通常、信号スペクトルの高い周波数をｆＨとし、低い周波数をｆＬとすれば、相対的周波数帯域Δｆ＝２（ｆＨ−ｆＬ）／（ｆＨ＋ｆＬ）が０．２５より大きい範囲であるような信号として理解される。この定義は、唯一のものではなく、例えば、ある部門における「超ワイドバンド信号」という語は、一定の物理的スペクトル巾（一般に、５００ＭＨｚ以上の）も仮定しており、他の部門では、このようなスペクトルがゼロ周波数付近に位置すると考えられ、それ故、これらの定義は、かなり条件付きとなる。しかし、最近では、この用語が広く使用されている。というのは、ＵＷＢ信号を無線技術で処理する方法がある程度一般化し、最近数年間に著しく開発されたためである。この用語は、ナノ秒及びピコ秒巾の電磁信号を使用する種々のシステム、時間ドメイン通信及び測定のシステム、時間ドメイン反射計、巾が数ナノ秒以下の無線パルスを伴うレーダーを網羅する。
【０００７】
ロシアにおいてナノ秒パルス装置の形成に関する情報は、Morugin L. A.、 Glebovich G. V.,“Nanosecond pulse equipment”,Sov. Radio、１９６４年、及びRyabinin Yu. A.,“Stroboscopic oscillography”,M., Sov. Radio、１９７３年のような文献に見ることができる。ピコ秒装置の用途で得られる結果に関する研究が、G. V. Glebovich、A. V. Andriyanov氏等の書籍、“Studying objects with picosecond pulses”,Radio I Svyaz、１９８４年において検討されている。
【０００８】
ＵＷＢ信号を探索に使用するときには、ＵＨＦレーダーの場合と同じ制約を受ける。これらの制約は、主として、信号の時間的位置の温度に伴う低速ドリフト、及びレーダー又は探査対称物の位置の短時間変化に関連したものである。しかしながら、時間ドメイン位置、即ち位相及び周波数を安定化するために無線信号を使用するときには、位相固定ループ周波数制御が広く使用されるが、これは、短い巾のパルスで動作するときにＵＷＢ信号の範囲内で使用することが非常に困難である。それでも、ＵＷＢ信号位置の安定化は、必要であり且つ非常に重要である。というのは、探査信号ソースからの信号の遅延が、レーダー位置の温度変化と共に変化するからである。所与の距離で信号を読み取るためには、ＵＷＢ信号の時間ドメイン位置の長期間安定性が要求される。しかし、電子回路では、キャリアの寿命が温度に依存し、信号の時間遅延が２００−５００ピコ秒までの量だけ変化することがある。巾が１ナノ秒未満の探査信号を使用するときには、固定信号振幅の遅延を最大からゼロ値まで変化させる。現在まで、ＵＷＢ信号の時間ドメイン位置を安定化する方法は知られていない。
【０００９】
ここに請求する技術的解決策に最も近いものは、人々を監視するための超ワイドバンドレーダーであり、その特許をMcEwanが取得している（ＵＳ、Ａ、５３６１０７０号）。
【００１０】
前記レーダーは、マスター発振器、ランダマイザー、基準及び同調遅延のユニット、２つのアンテナ、超ワイドバンド（ＵＷＢ）信号の発振器、信号検出器を備えている。人々を見つけて監視するために、送信アンテナがＵＷＢパルス信号を送信し、人間から反射された信号が受信アンテナの使用で受信される。基準及び同調遅延は、信号が登録されたレンジに基づいてあるエリアを分離するためにのみ使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この既知の技術の解決策は、レーダーがいかなる距離でも人々を捜索できるというものではなく、且つ信号パラメータを測定するときに、不安定化ファクタ、例えば、温度や、見つかった対象物及びレーダー自身の両方の位置の不安定さにより生じる影響を受けるために、生存する人々を監視する能力に制約がある。前記ファクタが変化したときは、信号遅延、ひいては、登録された電圧の振幅も変化する。前記ファクタのために、この既知のレーダーは、所定の距離において生存物を見つけるのに使用することしかできない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここに請求する本発明の目的は、ＵＷＢ信号処理のクオリティを改善することである。
本発明の方法を実施したときに達成できる技術的結果は、超ワイドバンド信号の時間ドメイン位置の長期間安定性を改善すると共に、温度ドリフトや、例えば、送信装置の振動又は対象物位置の移動で生じる送信ポイント位置及び探査対象物位置の不安定さからの信号の時間的安定さの独立性を改善することである。
【００１３】
本発明の装置を形成するときに達成できる技術的結果は、超ワイドバンド信号の時間ドメイン位置の長期間安定性を改善し、不安定化ファクタ、例えば、温度ドリフトや、生存物及びレーダー自体の両方の位置的不安定さを排除し、且つ生存物までの距離を決定する精度を改善することである。
【００１４】
上述した目的は、本発明の方法が、
− 超ワイドバンド信号を基準信号に基づいて整形するステップと、
− 整形された超ワイドバンド信号を空間へ送信するステップと、
− 超ワイドバンド信号を受信するステップと、
− 受信した超ワイドバンド信号を、基準の超ワイドバンド信号との相関により処理するステップと、
− 受信した超ワイドバンド信号を処理するときに、前記相関された信号の最大電圧と最小電圧との間の中間セクタにチェックポイントの初期位置をセットするのに必要な時間、超ワイドバンド信号を遅延するステップと、
− その制御ポイントの位置を規則的にチェックし、チェックポイントの位置が初期位置からずれている場合には、前記整形された超ワイドバンド信号の空間への送信の遅延を変更して、チェックポイントの位置が初期位置へ戻るようにするステップと、
を備えたことにより達成される。
【００１５】
次のことが好都合である前記方法の付加的な変形態様が考えられる。
− チェックポイントの初期位置は、発生した超ワイドバンド信号を、対象物からその後の超ワイドバンド信号が受け取られる空間エリアへ直接送信することにより、対象物からその後の超ワイドバンド信号を受け取る前に、セットされねばならず、
− チェックポイントの初期位置は、動かない対象物から超ワイドバンド信号を受け取る間にセットされねばならず、
− チェックポイントの位置として、前記相関信号のセクタにおいて最大勾配を有するポイントの位置が選択され、基準相関電圧のＵＣＯ値がそのポイントにおいて測定され、更に、相関電圧のＵＣ現在値が基準相関電圧のＵＣＯ値と相違するようになったときには、前記整形された超ワイドバンド信号を空間へ送信する遅延を、相関電圧のＵＣ現在値に関して変化させ、チェックポイントにおける相関信号の負の勾配においては、ＵＣ＞ＵＣＯのときに遅延を減少し、ＵＣ＜ＵＣＯのときに遅延を増加し、或いはチェックポイントにおける相関信号の正の勾配においては、ＵＣ＞ＵＣＯのときに遅延を増加し、ＵＣ＜ＵＣＯのときに遅延を減少し、
− 安定化パラメータｅがセットされ、これは、チェックポイントのＵＣＯ電圧がノイズレベルＵｎを越えるという条件で選択され、
− 超ワイドバンド信号として、パルスバーストが使用され、各パルスは、その形状が調波発振の１周期に対応するものであり、
− 超ワイドバンド信号として、擬似ランダムシーケンスのパルスバーストが使用される。
【００１６】
上述した技術的結果を達成すると共に設定タスクを解消するために、生存物を監視するためのレーダーは、クロックパルスジェネレータと、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータと、第１の調整可能な遅延ユニットと、制御可能とされた第１の超ワイドバンド信号パルス整形器と、送信アンテナとを備え、これらは直列に接続され、更に、第２の調整可能な遅延ユニットと、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器と、ミクサと、増幅器と、受信アンテナとを備え、第２の調整可能な遅延ユニットの入力は、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータの出力に接続され、そしてその出力は、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器の入力に接続され、その出力は、ミクサの第１入力に接続され、受信アンテナは、増幅器の入力に接続され、その出力は、ミクサの第２入力に接続され、更に、可変増幅器と、バンドパスフィルタと、アナログ／デジタルコンバータとを備え、これらは直列に接続され、可変増幅器の入力は、ミクサの出力に接続され、更に、処理ユニット及びコンデンサーを備え、コンデンサーの１つの接続ピンは、ミクサの出力に接続され、そして他の接続ピンは、本体に接続され、処理ユニットのクロックパルス入力は、クロックパルスジェネレータの出力に接続され、そしてその駆動入力は、アナログ／デジタルコンバータの出力に接続され、処理ユニットは、５つの駆動出力で構成され、処理ユニットの第１駆動出力は、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器の駆動入力に接続され、その第２駆動出力は、第１の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に接続され、その第３駆動出力は、第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に接続され、その第４駆動出力は、可変増幅器の駆動入力に接続され、そしてその第５の駆動出力は、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータの駆動入力に接続され、処理ユニットは、生存物の脈拍数又は呼吸に対応する変調成分を分離できるように構成され、処理ユニットは、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器の駆動入力に基づいて周期的にスイッチイン／アウトできるようにして、超ワイドバンド信号のパルスバーストの形成を保証するように構成され、更に、処理ユニットは、コンデンサーにおいて相関信号の最大電圧と最小電圧との間の中間セクタにチェックポイント位置を固定するために、第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延の変更を保証するように構成され、更に、処理ユニットは、そのチェックポイントの位置を記憶し、そしてそのチェックポイントの位置を変更するときに第１の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延を変更できるように構成され、更に、処理ユニットは、生存物までの距離を決定するために第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延の変更を保証するように構成され、更に、処理ユニットは、生存物までの距離が増加したときに、受信アンテナにより受信された超ワイドバンド信号の減衰を補償するために、可変増幅器の増幅ファクタの変更を保証するように構成される。
【００１７】
本発明の前記効果及び特定の特徴は、添付図面を参照し、好ましい実施形態において詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の方法は、レーダーを動作することにより実現されるので、ブロック図（図１）に含まれた機能的要素について最初に説明する。
【００１９】
生存物を監視するためのレーダーは、クロックパルスジェネレータ１と、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータ２（ＰＲＳ）と、第１の調整可能な遅延ユニット３と、制御可能にされた第１の超ワイドバンド信号パルス整形器４と、送信アンテナ５とを備え、これらは、直列に接続されている。又、レーダーは、第２の調整可能な遅延ユニット６と、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器７と、ミクサ８と、増幅器９と、受信アンテナ１０と、可変増幅器１１と、バンドパスフィルタ１２と、アナログ／デジタルコンバータ１３と、処理ユニット１４と、コンデンサー１５とを有する。第２の調整可能な遅延ユニット６の入力は、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータ２の出力に接続され、そしてその出力は、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器７の入力に接続される。第２の整形器７の出力は、ミクサ８の第１入力に接続される。受信アンテナ１０は、増幅器９の入力に接続され、その出力は、ミクサ８の第２入力に接続される。
【００２０】
可変増幅器１１と、バンドパスフィルタ１２と、アナログ／デジタルコンバータ１３は、直列に接続される。可変増幅器１１の入力は、ミクサ８の出力に接続される。
【００２１】
コンデンサー１５の１つの接続ピンは、ミクサ８の出力に接続され、そしてコンデンサー１５の他の接続ピンは、本体に接続される。処理ユニット１４のクロックパルス入力は、クロックパルスジェネレータ１の出力に接続され、そしてその駆動入力は、アナログ／デジタルコンバータ１３の出力に接続される。
【００２２】
処理ユニット１４は、５つの駆動出力で構成される。処理ユニット１４の第１駆動出力は、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器４の駆動入力に接続され、その第２駆動出力は、第１の調整可能な遅延ユニット３の駆動入力に接続され、その第３駆動出力は、第２の調整可能な遅延ユニット６の駆動入力に接続され、その第４駆動出力は、可変増幅器１１の駆動入力に接続される。処理ユニット１４の第５の駆動出力は、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータ２の駆動入力に接続される。
【００２３】
ユニット１４は、生存物の脈拍数又は呼吸に対応する変調成分を分離できるように構成される。ユニット１４は、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器４の駆動入力に基づいて周期的にスイッチイン／アウトできるようにして、超ワイドバンド信号のパルスバーストの形成を保証するように構成される。
【００２４】
処理ユニット１４は、受信アンテナ１０により受信された超ワイドバンド信号の電圧の振幅特性の中間セクタにチェックポイント位置を固定するために、第２の調整可能な遅延ユニット６の駆動入力に基づいて遅延の変更を保証し、そのチェックポイントの位置を記憶し、そしてそのチェックポイントの位置を変更するときに第１の調整可能な遅延ユニット３の駆動入力に基づいて遅延を変更するように構成される。更に、ユニット１４は、生存物までの距離を決定するために第２の調整可能な遅延ユニット６の駆動入力に基づいて遅延の変更を保証する。更に、ユニット１４は、生存物までの距離が増加したときに、受信アンテナにより受信された超ワイドバンド信号の減衰を補償するために、可変増幅器１１の増幅ファクタの変更を保証するように構成される。
【００２５】
超ワイドバンド信号の時間ドメイン位置を安定化する本発明の方法は、ＰＳＲジェネレータ２（図１）により送信された基準信号に基づいて超ワイドバンド信号パルスを第１の整形器４により整形することを含む。発生された超ワイドバンド（ＵＷＢ）信号は、送信アンテナ１０を通して空間へ送信される。受信されたＵＷＢ信号を、ミクサ８において、ＵＷＢ信号パルスの第２整形器７により発生された基準超ワイドバンド信号と混合（乗算）することにより、相関信号を得る。受信したＵＷＢ信号を処理するときには、第２のＵＷＢ信号整形器７により発生される基準超ワイドバンド信号は、相関信号の中間セクタにおいてミクサ８の後のコンデンサー１５でＵＣＯチェックポイントの初期位置をセットする時間だけ遅延される（中間セクタは、相関信号の振幅特性の中間、即ち相関信号の最大電圧と最小電圧との間、又は最大勾配により特徴付けられる相関信号のポイント、に位置するセクタとして理解される）。そのＵＣＯチェックポイントの位置は、対象物から反射されるその後のＵＷＢ信号の受信と受信との間に規則的に制御され、このような受信において対象物までの距離が決定される。対象物から反射されるその後のＵＷＢ信号を受信するときに、ＵＣＯチェックポイント位置が初期位置からシフトした場合には（図２ｂ、ｃ）、第１の調整可能な遅延線２を使用することにより、第１の整形器４により発生される超ワイドバンド信号送信の遅延が変更され、ＵＣＯチェックポイントの位置を初期位置（図２ａ）へ戻させる。
【００２６】
ＵＣＯチェックポイントの初期位置は、異なる方法でチェックすることができる。例えば、これは、対象物から反射されるその後の超ワイドバンド信号を受信する前に、第１の整形器４により発生されるＵＷＢ信号パルスを送信アンテナ５により空間フィールド（ここでは、受信アンテナ１０が対象物から反射されるその後の超ワイドバンド信号を受信する）へ直接送信することにより、セットすることができる。これは、送信アンテナ５から受信アンテナ１０への直接パスのシーケンスが使用されることを意味する。このような場合に、安定化の間に、例えば、大きな勾配を有する振幅特性セクタにおけるＵＣＯチェックポイントの相関信号値が記憶される。将来、この値は、周期的にチェックされ、エラーの程度に基づいて、第１の調整可能な遅延ユニット３の遅延値が変更される。前記安定化は、対象物からのＵＷＢ信号の受信と受信との間のインターバルで自動的に行われ、このインターバルは、送信アンテナ５により空間中へ送信される超ワイドバンド信号の遅延の温度ドリフトを排除するように設計者によりセットされる。
【００２７】
変形例として、安定化のための基準信号は、走査モードにおいて、マーカーを使用して信号の安定化チェックポイントを指示することにより選択されてもよい。周期的に、例えば、距離走査周期中に一度、選択されたＵＣＯチェックポイントにおいて信号の値が読み取られる。
【００２８】
更に、ＵＣＯチェックポイントの初期位置は、動かない（死んだ）対象物から反射される超ワイドバンド信号を受信するときにセットされてもよい。このような場合に、本発明の方法は、例えば、オペレータの手の震えにより生じるレーダーの僅かな動きを排除することができる。この安定化は、生存物からのＵＷＢ信号の受信と受信との間のインターバルで自動的に行われてもよい。安定化は、ＵＷＢ信号（巾の短いパルス）で機能するときに特に重要である。巾が１００ピコ秒のパルスについては、時間的遅延安定化エラーが１ピコ秒以上でなければならない。
【００２９】
ＵＣＯチェックポイント位置として、最大の勾配を有する相関信号のＵＣ電圧振幅特性上のポイントの位置を選択するのが賢明である（図２ａ）。このポイントにおける基準電圧のＵＣＯ値が測定され、対象物から反射されたその後の超ワイドバンド信号の電圧の現在ＵＣ値が、基準電圧のＵＣＯ値から異なる場合に（図２ｂ、ｃ）、発生された超ワイドバンドの空間への送信における第１の調整可能な遅延線３の遅延が、その電圧のＵＣ現在値に関して変更され、チェックポイントにおける信号の負の勾配において、ＵＣ＞ＵＣＯのときは、第１の調整可能な遅延線３の遅延が減少され、そしてＵＣ＜ＵＣＯのときは、その遅延が増加される。チェックポイントにおける信号の勾配が正であれば、遅延を変更する法則が逆でもよい。従って、遅延の増加又は減少は、基準電圧を読み取るために選択されたチェックポイントにおける勾配の符合により決定される。従って、電圧の現在ＵＣ値と基準ＵＣＯ値との間の差は、処理ユニット１４により感知され、そして第１の調整可能な遅延線３の遅延時間を調整するのに使用される。
【００３０】
更に、本発明の方法は、チェックポイントのＵＣＯ電圧がノイズレベルＵｎを越えるときの条件で選択される安定化パラメータｅをセットすることができる。例えば、適当な値は、３倍の二乗平均(tripled root-mean-square)ノイズ値である。
【００３１】
原理的に、この方法は、異なる形状の超ワイドバンド信号及び絶対的に異なるシーケンスのＵＷＢ信号パルスと共に作用できることが重要である。より詳細には、以下に述べるように、超ワイドバンド信号として、１周期の調波発振の形状を各々有するパルスバーストを使用することができる。
【００３２】
超ワイドバンド信号として、パルス間に等しい時間周期をもつ一連のパルス、及び擬似ランダムシーケンスのパルスバーストを使用することができる。
【００３３】
レーダー（図１）は、次のように機能する。
クロックパルスジェネレータ１は、パルス状ＰＲＳジェネレータ２をアクチベートするクロックパルスの周期的シーケンス（図３ａ）を発生する。パルス状ＰＲＳジェネレータ２において、クロックパルスジェネレータ１により発生されたパルスから周期的時間擬似ランダムシーケンスＴＰＲＳが発生され（図３ｂ）、これは、更に、第１及び第２の調整可能な遅延線３及び６に各々送り込まれる。パルス状ＰＲＳジェネレータ２で形成されたパルスは、そのシーケンスインターバルが一定の設定法則に基づいて変更される。第１の調整可能な遅延線３の出力からの信号は、送信アンテナ５に接続された第１の超ワイドバンド信号（探査信号）パルス整形器４をアクチベートする。第２の調整可能な遅延ユニット６の出力からの信号は、第２のＵＷＢ信号パルス整形器７へ送り込まれ、これは、ミクサ８のためのヘテロダイン信号を形成する。
【００３４】
受信器の中間周波数を形成できるよう保証するために、第１整形器４は、パルスバーストを形成するモードで作用する。ＰＲＳのある周期に、第１整形器４がスイッチオンされ、そして次の周期に、それがスイッチオフされる（図４ａ）−ＵＰＳ１信号。このモードを保証するために、第１整形器４の駆動（インターロック）入力が、処理ユニット１４の第１駆動出力に接続される。第２のＵＷＢ信号パルス整形器７からミクサ８への信号は、インターバルをとらずに送り込まれる（図４ｂ）−ＵＰＳ２信号。
【００３５】
対象物から反射されたパルスシーケンスは、受信アンテナ１０で受信され、増幅器９へそして更にミクサ８へ送り込まれる。ミクサ８では、対象物から反射された信号と、第２のＵＷＢ信号パルス整形器７の出力からのヘテロダイン信号とが一緒に乗算される。ミクサ８の出力から、混合の結果として得られた信号が、コンデンサー１５に形成された積分器へ送り込まれる。離れた対象物から反射された信号の遅延と、ヘテロダイン信号の遅延が一致する場合には、周期的波形の形状をもつ相関信号であって、その振幅が反射信号の振幅に比例し且つその周期がＰＲＳシーケンスの繰返し周期の２倍に対応するような相関信号がコンデンサー１５に発生される（図４ｃ）−ＵＣ信号。
【００３６】
コンデンサー１５により積分された後に、パルスは、増幅器１１において可変増幅ファクタで増幅される。可変増幅器１１の増幅ファクタは、処理ユニット１４の第４駆動出力に基づいてセットされ、これは、可変増幅器１１の駆動入力に接続され、従って、反射物までの距離の増加により生じる信号の減衰を走査して補償する開始と終了で異なる増幅を与えることができる。ミクサ８の出力にあるキャパシタ１５では、ＰＲＳ巾に対応する時間中に信号が累積される。可変増幅器１１の出力には、バンドパスフィルタ１２が接続され、これは、第１の中間周波数を選択する。この第１の中間周波数は、第１のＵＷＢ信号パルス整形器４へ送り込まれるパルスバーストの巾で決定される。この信号は、アナログ／デジタルコンバータ１３においてアナログ信号からデジタル信号へ変換され、更に、処理ユニット１４の駆動入力（デジタルデータの入力）へ送り込まれ、処理ユニットは、受け取った信号をゼロの中間周波数に変換すると共に、反射信号の振幅を分離して、生存物の呼吸又は脈拍数に対応するそれらの成分を分析する。
【００３７】
第１のＵＷＢ信号パルス整形器４は、ＰＲＳジェネレータ２の駆動パルスから探査信号を発生する。探査信号の１つのパルスとして、１周期の調波発振（図５ａ）の形状をもつパルスをレーダーに使用するのが好ましい。このような形状をもつ信号の使用は、送信アンテナ１５によりこれを効率的に送信できるようにする。パルススペクトルの中心周波数ｆ０、及びその信号により得られる効率的な周波数範囲ΔＦは、１／Ｔ０に等しい（図５ｂ）。ガウスのパルスの形態のパルス信号と比較すると、この信号は、著しく低いレベルのスペクトル成分を低い周波数に含み、それ故、送信及び受信時に、各々、送信アンテナ５及び受信アンテナ１０に良好に相関させることができる。
【００３８】
１周期の調波発振の形状を有するパルスを発生するためにジェネレータ２からのＰＲＳ駆動パルスシーケンスが第１整形器４に及ぼす作用の結果として、送信アンテナ５により送信される信号の形状は、図６に示すものに対応する。第２整形器７の出力におけるパルス形状は、その形状については、第１整形器４の出力におけるパルスに一致する。
【００３９】
反射する生存物の位置までの距離を決定するために、レンジ走査が実行される。このモードでは、第２の調整可能な遅延ユニット６の遅延値が、距離の各座標に対して次々に変更される（図１）。ＰＲＳ巾に等しい時間に対して、コンデンサー１５に電圧が蓄積される。この電圧は、可変増幅器１１により増幅され、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３によりデジタル形態で読み取られ、そして処理ユニット１４のメモリに記憶される。次いで、第２の調整可能な遅延ユニット６の遅延値が変更され、新たな電圧値が読み取られる。反射する生存物が距離座標Ｌに存在し、そして光の速度をｃとすれば、第２の調整可能な遅延ユニット６の出力におけるシーケンスが時間２Ｌ／ｃだけ遅延される場合には、コンデンサー１５において、反射する生存物の振幅に比例する電圧が分離される。第２の整形器７からミクサ８へ送り込まれた基準ＵＰＳ２に対して受信したシーケンスＵ０がシフトすると、図７ａ、ｂ、ｃに示されたものに基づいてコンデンサー１５の電圧が変化する。第２の調整可能な遅延ユニット６の信号遅延が探査信号Ｔ０の巾に等しいときに、コンデンサー１５から取り出されるＵＣパルス巾、及び信号形状は、反射信号及びヘテロダイン信号の相関関数に対応する。多数の反射する生存物が存在する場合には、それらの各々の応答は、信号がその生存物へ進んで戻る時間に等しい遅延τで観察されることになる。生存物のパラメータを決定するときには、ヘテロダイン信号ＵＰＳ２の遅延τは、受信信号の最大値を保証するポイントに固定され、そしてユニット１４は、振幅の変化により、呼吸及び心鼓動のパラメータを決定する。
【００４０】
ユニット１４は、呼吸及び心鼓動のパラメータを次のように測定する。第１の調整可能な遅延ユニット３の使用で送信される超ワイドバンド信号の遅延を安定化するための動作を終了した後に、第２の調整可能な遅延ユニット６により、信号遅延を、調査距離の選択されたレンジ及び距離に対する必要な離散性により決定された設定ステップで、ある初期値から最終値まで連続的に変更することにより、コンデンサー１５における電圧のＮ個のサンプル捕獲が、各遅延に対して次々に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）ユニットに記憶される。処理ユニット１４に含まれるマイクロコントローラは、ＲＡＭユニットに記録される信号のパラメータ（振幅、分散、周波数）を分析し計算することができる。距離の一定レンジは、第２の調整可能な遅延ユニット６における各遅延値に対応する。同時に、生存者から反射される信号がその遅延について変調され、それ故、第２の調整可能な遅延ユニット６の設定遅延値が変化する。呼吸による変調周波数は、０．０５−０．３Ｈｚであり、心鼓動については、０．７−３Ｈｚである。遅延距離に対する設定距離レンジにおいて反射信号が実現される処理ユニット１４のメモリに記録された後に、Ｎ個のポイントに対して記録された電圧の分散が、第２の調整可能な遅延ユニット６の各遅延値について計算される。生存者が存在する場合には、それらの位置に対応する遅延（距離）に対する反射信号の分散が、他の遅延に対する反射信号の分散を越えることになる。ユニット１４は、電圧の最大分散が生じるか、又は分散値が加算的ノイズの分散レベルを越えるところの第２の調整可能な遅延ユニット６の遅延値を選択する。次いで、人間の生命活動成分での変調信号の反射に対応するＵＣ電圧が次々に読み取られて、ユニット１４に記憶される。このＵＣ電圧は、デジタルデータコンバータによりフィルタされ、そしてユニット１４がその変化の周期を測定する。どんなパラメータが測定されるか、呼吸又は心鼓動、に基づいて、デジタルデータコンバータは、帯域０．７−３Ｈｚ又は０．０５−０．３Ｈｚをもつフィルタに対応するパラメータを記録する。デジタルフィルタリングの後に、周波数が測定される。最も簡単なケースでは、信号電圧の繰返し周期の逆数値として周波数が決定される。周期は、時間インターバルとして測定され、その後、信号値が繰り返しを開始する。周波数を決定する別のアルゴリズムも考えられ、これは、第２の調整可能な遅延ユニット６の遅延設定値において得られる信号の時間的インスタンス(instantiation)の離散的フーリエ変換方法を使用し、そして最大振幅値をもつスペクトル成分の周波数を、周波数として選択することより成る。
【００４１】
又、処理ユニット１４（図８）は、ＵＳＢポートを経てパーソナルコンピュータと通信し、パーソナルコンピュータからインストラクションを受け取り、パーソナルコンピュータへ情報を送信し、レーダー（図１）の回路及びユニットのためのインストールされたソフトウェアを更新する。又、ＰＣは、反射信号のパラメータ（周波数、反射信号振幅、等）を測定して、それをモニタに表示することができる。
【００４２】
ユニット１４は、次のユニットを備えている（図８）。
− ＵＳＢインターフェイスユニット２１（Cypressにより製造されたＣＹ７Ｃ６８００１−５６ＰＶＣチップにおいて実現できる）、Analog Devicesにより製造されたＡＤ６６２０チップをベースとするデジタルデータコンバータ２２（ＤＤＣ）、コントローラユニット２３、マイクロコントローラユニット２４、Samsungにより製造されたＫ６Ｒ４０１６Ｖ１Ｄ−ＴＩ０８チップが使用されるところのＲＡＭユニット２５、コンピューティングユニット２６（制御ユニット及びコンピューティングユニットは、ALTERAにより製造されたＥＰ１Ｋ５０ＱＩ２０８−２チップにおいて実現できる）、デジタル／アナログコンバータＤＡＣ１−２７、ＤＡＣ２−２８、ＤＡＣ３−２９（Analog Devicesにより製造されたＡＤ５５４２がＤＡＣとして使用されてもよい）。コンピューティングユニットの機能図が、図９に示されている。コンピューティングユニットは、チェックポイントＵＣＯ電圧のためのコードレジスタ３０、チェックポイントＵＣ電圧のためのコードレジスタ３１、減算器３２、比較器３３、エラーコードレジスタ３４、コード修正器３５、及び第１の調整可能な遅延ユニットのためのコードレジスタ３６を含む。
【００４３】
ＵＳＢインターフェイスユニット２１は、ＵＳＢポートを経て外部パーソナルコンピュータと情報交換するように意図される。ＤＤＣユニット２２は、情報処理のために意図される。このような処理は、周波数変換及び帯域又は低周波フィルタリングを含み、情報処理の形式は、マイクロコントローラ又はパーソナルコンピュータからのインストラクションにより決定される。制御ユニット２３は、処理ユニット１４の駆動出力を経てレーダーユニットを制御するように意図される。これとは別に、アナログ／デジタルコンバータ１３からデータを得て、それをデジタルデータコンバータ２２へロードし、デジタルデータコンバータ２２からフィルタリングされたデータを得、ＵＳＢインターフェイスユニット２１へ情報を送信して、それを更にパーソナルコンピュータへ送信し、パーソナルコンピュータからＵＳＢインターフェイスユニット２１を経てデータをロードし、ユニット１４の第５駆動出力を経てＰＲＳを形成するためのコードをロードし、第１整形器及び第２整形器７をアクチベートし、反射信号のパラメータ、即ち反射信号の振幅、分散及び周波数を上述したアルゴリズムに基づいて計算するのにも使用される。
【００４４】
マイクロコントローラユニット２４は、リンクのスタート前ロードを行い、レーダー回路及びユニットをテストし、必要に応じて、テスト結果を外部パーソナルコンピュータへ発行し、反射信号のパラメータ（振幅、遅延、周波数）を計算し、そして必要なときに、ラインディスプレイ、スピーカ等の他の装置へ情報を発行するように意図される。
【００４５】
処理ユニット１４（図８）は、次のように動作する。ＡＤＣユニット１３からのデータは、ＤＤＣユニット２２に記憶され、そこで、周波数が第１の中間周波数からゼロ周波数のキャリア波へ変換され、そしてローパスフィルタ又はバンドパスフィルタにおいて結果がフィルタリングされる。従って、呼吸周波数又は心鼓動周波数を分離することができる。ＡＤ６６２０チップは、信号の変換及びデジタルフィルタリングに必要な全ての技術的リソースを含む。アルゴリズム（図１０）に基づくインスタンス記録のモードでは、制御ユニットは、反射信号のインスタンスをＲＡＭユニット２５に記録する。自動安定化モードをスイッチオンした後に、制御ユニット２３は、コンピューティングユニット２６に、アナログ／デジタルコンバータからのコード値を記録し、これは、安定化が行なわれるインスタンス（ＵＣＯ３０値コードレジスタ）におけるチェックポイントの信号値に対応する。遅延の半スケールに対応するコード値が、第１の調整可能な遅延コードレジスタ３６に入力される。調整スレッシュホールドεの値が、エラーコードレジスタ３４に入力される。信号インスタンスを次々に取り上げるモードがアクチベートされる。各信号インスタンスから、アナログ／デジタルコンバータからの新たな信号値が、チェックポイントＵＣ値レジスタ３１に入力され、このような新たな信号値は、ＵＣＯ値がＵＣＯ値コードレジスタ３０に入力されたところの同じインスタンスチェックポイントにおいて取り上げられる。安定化モードがアクチベートされたときにＵＣＯ値コードレジスタ３０に信号が一度だけ入力され、安定化のプロセス中にそれが変更されることはない。次の信号インスタンスが取り上げられるたびにＵＣ値コードレジスタ３１に信号が記録され、減算器３２は、ＵＣ及びＵＣＯコードを差し引き、そして比較器３３は、差のモジュールをスレッシュホールド値εと比較する。差の符号と、比較器３３におけるエラーとスレッシュホールド値εとの間の比較の結果とに基づいて、１だけ大きいか又は小さい新たなコード値が第１の調整可能な遅延コードレジスタ３６に入力される。これは、コード調整器３５を使用して行なわれる。アルゴリズムを繰り返し実行した結果（図１１）、ＵＣコード値は、ほぼＵＣＯ値となって、エラーがεの値を越えることはなく、即ち安定化のための基準として取り上げられた信号の時間的位置が、自動安定化モードがアクチベートされたときに存在した時間的位置に対応することになる。
【００４６】
第１及び第２の調整可能な遅延のユニット３及び６における遅延値を変更するために、ＤＡＣ１（２７）及びＤＡＣ２（２８）ユニットが使用される。ＤＡＣ３（２９）は、可変増幅器１１を制御するのに使用される。
【００４７】
処理ユニット１４は、制御ユニット２３及びコンピューティングユニット２６を使用するために、ＰＬＩＣ（プログラム可能なロジック集積回路）又はＦＰＧＡ（現場でプログラム可能なゲートアレー）を備えている。電源をスイッチオンした後に機能するために、マイクロコントローラ２４は、内部構造を決定するコンフィギュレーションファイルをロードする。ALTERAにより作成された推奨勧告には多数のロード方法が述べられており、それらの１つは、マイクロコントローラを使用する（アプリケーションノード１１６を参照）。コンフィギュレーションファイルは、ＰＬＩＣの内部組成、その振舞い、及び入力信号に対する反応を決定する。それ故、電源をスイッチオンした後に、ＰＬＩＣによりレーダーの回路及びユニットをテストするために、第１のコンフィギュレーションファイルがＰＬＩＣにロードされる（ＬＯＡＤＥＲモード）。テストが満足であった場合には、ＰＬＩＣをレーダーの動作モード（ＲＵＮモード）へ移行させるように意図された他のコンフィギュレーションファイルがロードされる。マイクロコントローラは、ＰＬＩＣに対する２つのコンフィギュレーションファイルをそのフラッシュメモリに記憶する。
【００４８】
電源をスイッチオンした後に、レーダーの制御は、マイクロコントローラのユニット２４へ移行される。ユニット２４は、マイクロコントローラそれ自身と、データメモリとを含む。マイクロコントローラは、データメモリからのデータをＵＳＢインターフェイスマイクロ回路２１にロードすることで、それを始動させる。同様に、データメモリから、ＰＬＩＣマイクロ回路のコンフィギュレーションファイルがロードされる（動作モード１−ＬＯＡＤＥＲ）。マイクロコントローラは、システムテストを行い、ポイントに関する情報を収集するためのソフトウェアをアクチベートし、ＡＤＣユニット１３、ＤＤＣユニット２２をテストし、等々を行なう。テスト結果は、ＵＳＢインターフェイスを経て外部コンピュータへ転送することができる。テストがエラーを露呈しない場合には、ＰＬＩＣマイクロ回路のためのコンフィギュレーションファイルをロードするインストラクションが動作モード２−ＲＵＮとして与えられる。この点において、マイクロコントローラのデータメモリに記憶されたコンフィギュレーションファイルのバージョンと、いつ外部ＰＣと共に機能するかとに基づいて、変形態様が考えられる。外部ＰＣに使用されるバージョンがより新しいものである場合には、それが最初に外部プログラムからマイクロコントローラのデータメモリへロードされ、その後、ＰＬＩＣへロードされる。ロード動作の後に、動作モード２に対するＰＬＩＣコンフィギュレーションがメイン動作モードになる。レーダーの制御は、マイクロコントローラユニット２４から制御ユニット２３へ移行される。というのは、処理速度及び制御に対する要求が増加され、マイクロコントローラユニット２４により保証されないことがあり、且つ制御ユニット２３のロジック回路により保証されねばならないからである。外部プログラムは、インスタンスにおけるポイントコード、インスタンスにおける信号を増幅するためのコード、及びユーザによりセットされる他のパラメータを送信する。処理ユニット１４は、情報を収集し、それを外部コンピュータへ転送するか、又は反射信号のパラメータをそれらの処理及び指示（例えば、信号振幅変化率に関する）と一緒に計算する。
【００４９】
走査モードにおいて、制御ユニット２３は、次のように動作する（図１０）。電源をスイッチオンすると、マイクロコントローラユニット２４（図９）は、第１の調整可能な遅延ユニット３の初期値（遅延平均値）に対するコードをロードし、そして反射信号のインスタンスを入力する動作をスタートする。このため、初期遅延コードが第２の調整可能な遅延ユニット６（図１）に記録され、これは、最初にセットされた距離からの信号の読み取りを保証し、コンデンサー１５の電圧ＵＣ値が読み取られてＲＡＭユニット２５へ記録され、第２の調整可能な遅延ユニットの遅延コードが増加され、そしてコンデンサー１５の電圧がもう一度記録される。これらの動作は、遅延（距離）の全範囲がチェックされるまで繰り返される。その結果、遅延（距離）の設定範囲における反射信号のインスタンスを表わすファイルがＲＡＭユニット２５に形成される。
【００５０】
ＵＷＢ信号（図２）の時間的位置を安定化するために、処理ユニット１４に含まれた制御ユニット２３は、次のように機能する（図１１）。これは、チェックポイントにおける現在電圧ＵＣ値と、ＵＣＯ安定化プログラムをアクチベートするときまでに記憶された値との間の差を計算する。チェックポイントの勾配及び差の符号に基づいて、第１の調整可能な遅延ユニット６（図１）の遅延を増加又は減少する。差が、ノイズレベルＵｎを越えるときの条件で選択されたスレッシュホールド値ｅより小さく、即ち｜ＵＣ−ＵＣＯ｜＜ｅである場合には、制御プログラムが距離走査のために実行される（図９）。時間的位置の安定化における動作は、反射信号のインスタンスを取り上げる各サイクルに一度実行される。
【００５１】
遅延に関する１つのサンプルを取り上げる周期が１マイクロ秒であり、且つインスタンスにおけるサンプル捕獲の数が１０００である場合には、安定化動作を繰り返す時間が１ミリ秒である。１ミリ秒の時間中に、チェックポイントは、その遅延を著しく変更することがなく、相関信号振幅特性の単調なセクタの範囲を出ることがない。というのは、このような変化は、機械的な移動及び温度変化により引き起こされる低速プロセスから生じるからである。同時に、前記動作は、反射信号インスタンスにおいて選択された基準信号に関して送信信号の安定な時間的位置を保証する。探査信号の巾が０．５ナノ秒以下である場合には、単調なセクタの長さが０．２ナノ秒以下である。安定化に使用される基準信号の振幅が０．５Ｖに等しく、且つ受信器のノイズレベルが０．５ｍＶである場合には、ノイズ電圧の２倍の値に等しいスレッシュホールドｅ＝１ｍＶにおける時間的安定化のエラーが、ほぼ２００ピコ秒１ｍＶ／５００ｍＶ＝０．４ピコ秒となる。チェックポイントで読み取られた電圧値を平均化した場合には、更に正確な安定化を得ることができる。このとき、エラーは、平均化されたサンプル捕獲の数をＭとすれば、√Ｍだけ減少される。
【００５２】
従って、最も近い同様の解決策と比較して、レーダーの所与の実施形態（図１）は、次のことを保証する。
【００５３】
受信中の第１中間周波数の形成は、１／２ＴＰＲＳに等しい。第１中間周波数の形成は、半導体コンポーネントのフリッカノイズの作用が小さい周波数の信号を増幅することができる。送信スキップインターバルを伴うコード化パルスバーストの周期的シーケンスの形態で駆動パルスを整形するここに提案する構成（図４ａ）は、ミクサ８、送信アンテナ５及び受信アンテナ１０における同期低周波数ピックアップを排除することができる。このようなケースでは、主たる増幅が中間周波数において保証され、低周波数のフリッカノイズをあまり受けない。測定値として、探査信号を送信するときに得られるミクサ８の出力の電圧と、第１整形器４がアクチベートされないときに得られるミクサ８の出力の電圧との間の可変電圧振幅が生じる。
【００５４】
擬似ランダム法則のもとで時間により配列されるパルスの送信は、クロックパルスジェネレータ１（ＣＰＧ）の繰返し周期により決定される離散的周波数成分においてパルスのスペクトル密度を減少することができ、ひいては、レーダーの他のユニットに対する影響を減少することができる。アナログ解決策とは対照的に、ＰＲＳジェネレータ２を使用して駆動パルスを整形するのに使用される構成は、ＣＰＧジェネレータ１からのパルスシーケンスの周期をＴとすれば、−Ｔ／２からＴ／２の範囲内で探査パルスシーケンスの擬似ランダム法則を形成することができる。例えば、直交ＭシーケンスをＰＲＳとして使用することは、相関受信における信号／雑音比に関して最適な相関特性を有する。ＰＲＳ法則及び周波数の知識は、探査信号を受信するための自律的チャンネルを実施するのに充分であり、これは、マルチチャンネル機構を実施するときに重要である。同時に、シーケンスの擬似ランダム法則は、送信される探査信号をノイズ信号に接近させ、従って、レーダーの他のユニットにおいて探査信号の繰返し周期に等しい周波数での同期ピックアップを排除する。
【００５５】
要点として、ここに請求する方法及び装置は、受信アンテナ１０により受信された所与の時間信号に関する反射信号の時間的位置を安定化させることができる。安定化が必要とされるのは、温度の変化又はレーダーの位置の変化に伴い、有効対象物から受信される信号の遅延も変化するからである。対象物から反射された信号Ｕ０(ｔ)及びヘテロダインＵＰＳ２(ｔ)の時間ドメインシーケンスの小さな相互シフトにおいて、登録信号の振幅が迅速に変化する（図７）。設定距離からの信号を正確に読み取るために、ＵＷＢ信号時間ドメイン位置の長期間安定性が必要になる。
【００５６】
超ワイドバンド信号の時間的位置を安定化するここに請求する方法、及び生存物を監視するための本発明のレーダーは、捜索及び救出部門において生存者を見つけてその座標を決定する目的で産業上適用することができ、又、この方法は、数ナノ秒以下の巾をもつパルス信号を使用する他の技術的用途にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】レーダーの機能図である。
【図２】ａ）は、信号の時間ドメイン位置の安定化を実現するために相関信号の振幅特性におけるチェックポイントの選択を示し、ｂ）及びｃ）は、不安定化ファクタ、例えば、レーダーの振動又は温度の変化の影響によるチェックポイントの考えられるドリフトを示す。
【図３】ａ）は、クロックパルス、ｂ）は、擬似ランダムシーケンス（ＰＲＳ）のパルスを示す。
【図４】タイミング図であって、ａ）は、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器の出力におけるＰＲＳパルスバーストを示し、ｂ）は、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器の出力におけるＰＲＳパルスバーストを示し、ｃ）は、第１及び第２の超ワイドバンド信号パルス整形器の遅延が一致するときにコンデンサー（積分器）における信号波形を示す。
【図５】ａ）は、１つのパルスに対して送信される超ワイドバンド信号の形状を示し、ｂ）は、１つのパルスに対する超ワイドバンド信号のスペクトル密度を示す。
【図６】パルスバーストの送信ＵＷＢ信号の擬似ランダムシーケンスを示す。
【図７】ａ）は、受信したＵＷＢ信号を示し、ｂ）は、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器の出力におけるヘテロダイン信号を示し、ｃ）は、信号間の相互スキューτに基づく相関器（ミクサ及びコンデンサー）における電圧振幅を示す。
【図８】処理ユニットの機能図である。
【図９】コンピューティングユニットの機能図である。
【図１０】レーダーが基準信号の遅延を走査し安定化するモードで動作されるときの処理ユニットの制御手段の機能アルゴリズムを示す図である。
【図１１】基準信号の遅延を安定化するアルゴリズムを示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、捜索及び救出部門の活動に係り、生存者の存在を生命サイン、即ち呼吸、心鼓動、動きで客観的に決定すると共に、例えば、脈拍数及び呼吸の遠隔測定のような医療の目的で、非常時又は自然災害の結果として生じる瓦礫の積極的探査に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
人間の脈拍数又は呼吸に対応する無線信号変調成分を分離するための補償チャンネルを使用すると共に無線波干渉計の動作原理を使用した種々の装置が知られている（ＲＵ、Ａ、２１５９９４２号）。
【０００３】
又、マイクロ波レーダーも知られており、このレーダーは、変調器及び送信器を備え、送信器は、発振器、電力分割器、送信アンテナで構成され、これらは全て信号入力と信号出力との間に直列に接続され、このレーダーは、変調された無線信号を送信できるように構成され、更に、受信アンテナ、ＵＨＦ受信器、前置増幅器／復調器、信号処理ユニットで構成された受信器も備え、これらは全て信号出力と信号入力との間に直列に接続され、この受信器は、生存者の脈拍数及び／又は呼吸の成分により変調された反射無線信号を受信して、その成分を前置増幅器／復調器の出力において分離できるように構成され、又、電力分割器の第２の信号出力は、ＵＨＦ受信器の制御出力に接続され、変調器の第１制御出力は、送信器に接続され、そして変調器の第２及び第３出力は、前置増幅器／復調器の第１及び第２制御入力に接続される（ＵＳ、Ａ、４９５８６３８号）。
【０００４】
前記技術的解決策は、それらの動作に対する種々の不安定化ファクタ、即ち温度、オペレータの手の動きや震えによるレーダー位置の不安定さ、生存者の位置の不安定さ即ち動きの影響による干渉裕度が低いという制約がある。
【０００５】
テクトロニクスや、ヒューレットパッカードが、信号パラメータを測定するためのストロボ式オシログラフの製造を開始した後に、１９６０年代に超ワイドバンド（ＵＷＢ）信号を使用した装置が広く使用されるようになった。これらのストロボ式オシログラフは、探査信号の周期的繰り返し特性を使用して、その形状を連続的に回復するものであった。超ワイドバンド信号のソースと組み合せたときには（ピコ秒巾の電圧降下が通常使用される）、このようなストロボ式オシログラフは、パルス反射計と称されている。時間ドメイン反射測定（ＴＤＲ）の方法は、波抵抗、即ち分布した経路の不規則性を調査するだけでなく、誘電体材料の特性を評価し、土壌の湿度を決定し、半導体デバイスでの測定を行うためにも、広く普及した。この方法は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のようなデジタル信号処理のアルゴリズムを使用するが、チェーン信号分析器により測定されるものと同様に、対象物の周波数特性が得られるような、より広い範囲の時間ドメイン測定へと徐々に変化した。
【０００６】
超ワイドバンド（ＵＷＢ）信号は、通常、信号スペクトルの高い周波数をｆＨとし、低い周波数をｆＬとすれば、相対的周波数帯域Δｆ＝２（ｆＨ−ｆＬ）／（ｆＨ＋ｆＬ）が０．２５より大きい範囲であるような信号として理解される。この定義は、唯一のものではなく、例えば、ある部門における「超ワイドバンド信号」という語は、一定の物理的スペクトル巾（一般に、５００ＭＨｚ以上の）も仮定しており、他の部門では、このようなスペクトルがゼロ周波数付近に位置すると考えられ、それ故、これらの定義は、かなり条件付きとなる。しかし、最近では、この用語が広く使用されている。というのは、ＵＷＢ信号を無線技術で処理する方法がある程度一般化し、最近数年間に著しく開発されたためである。この用語は、ナノ秒及びピコ秒巾の電磁信号を使用する種々のシステム、時間ドメイン通信及び測定のシステム、時間ドメイン反射計、巾が数ナノ秒以下の無線パルスを伴うレーダーを網羅する。
【０００７】
ロシアにおいてナノ秒パルス装置の形成に関する情報は、Morugin L. A.、 Glebovich G. V.,“Nanosecond pulse equipment”,Sov. Radio、１９６４年、及びRyabinin Yu. A.,“Stroboscopic oscillography”,M., Sov. Radio、１９７３年のような文献に見ることができる。ピコ秒装置の用途で得られる結果に関する研究が、G. V. Glebovich、A. V. Andriyanov氏等の書籍、“Studying objects with picosecond pulses”,Radio I Svyaz、１９８４年において検討されている。
【０００８】
ＵＷＢ信号を探索に使用するときには、ＵＨＦレーダーの場合と同じ制約を受ける。これらの制約は、主として、信号の時間的位置の温度に伴う低速ドリフト、及びレーダー又は探査対称物の位置の短時間変化に関連したものである。しかしながら、時間ドメイン位置、即ち位相及び周波数を安定化するために無線信号を使用するときには、位相固定ループ周波数制御が広く使用されるが、これは、短い巾のパルスで動作するときにＵＷＢ信号の範囲内で使用することが非常に困難である。それでも、ＵＷＢ信号位置の安定化は、必要であり且つ非常に重要である。というのは、探査信号ソースからの信号の遅延が、レーダー位置の温度変化と共に変化するからである。所与の距離で信号を読み取るためには、ＵＷＢ信号の時間ドメイン位置の長期間安定性が要求される。しかし、電子回路では、キャリアの寿命が温度に依存し、信号の時間遅延が２００−５００ピコ秒までの量だけ変化することがある。巾が１ナノ秒未満の探査信号を使用するときには、固定信号振幅の遅延を最大からゼロ値まで変化させる。現在まで、ＵＷＢ信号の時間ドメイン位置を安定化する方法は知られていない。
【０００９】
ここに請求する技術的解決策に最も近いものは、人々を監視するための超ワイドバンドレーダーであり、その特許をMcEwanが取得している（ＵＳ、Ａ、５３６１０７０号）。
【００１０】
前記レーダーは、マスター発振器、ランダマイザー、基準及び同調遅延のユニット、２つのアンテナ、超ワイドバンド（ＵＷＢ）信号の発振器、信号検出器を備えている。人々を見つけて監視するために、送信アンテナがＵＷＢパルス信号を送信し、人間から反射された信号が受信アンテナの使用で受信される。基準及び同調遅延は、信号が登録されたレンジに基づいてあるエリアを分離するためにのみ使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この既知の技術の解決策は、レーダーがいかなる距離でも人々を捜索できるというものではなく、且つ信号パラメータを測定するときに、不安定化ファクタ、例えば、温度や、見つかった対象物及びレーダー自身の両方の位置の不安定さにより生じる影響を受けるために、生存する人々を監視する能力に制約がある。前記ファクタが変化したときは、信号遅延、ひいては、登録された電圧の振幅も変化する。前記ファクタのために、この既知のレーダーは、所定の距離において生存物を見つけるのに使用することしかできない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここに請求する本発明の目的は、ＵＷＢ信号処理のクオリティを改善することである。
本発明の方法を実施したときに達成できる技術的結果は、超ワイドバンド信号の時間ドメイン位置の長期間安定性を改善すると共に、温度ドリフトや、例えば、送信装置の振動又は対象物位置の移動で生じる送信ポイント位置及び探査対象物位置の不安定さからの信号の時間的安定さの独立性を改善することである。
【００１３】
本発明の装置を形成するときに達成できる技術的結果は、超ワイドバンド信号の時間ドメイン位置の長期間安定性を改善し、不安定化ファクタ、例えば、温度ドリフトや、生存物及びレーダー自体の両方の位置的不安定さを排除し、且つ生存物までの距離を決定する精度を改善することである。
【００１４】
上述した目的は、本発明の方法が、
− 超ワイドバンド信号を基準信号に基づいて整形するステップと、
− 整形された超ワイドバンド信号を空間へ送信するステップと、
− 超ワイドバンド信号を受信するステップと、
− 受信した超ワイドバンド信号を、基準の超ワイドバンド信号との相関により処理するステップと、
− 受信した超ワイドバンド信号を処理するときに、前記相関された信号の最大電圧と最小電圧との間の中間セクタにチェックポイントの初期位置をセットするのに必要な時間、超ワイドバンド信号を遅延するステップと、
− その制御ポイントの位置を規則的にチェックし、チェックポイントの位置が初期位置からずれている場合には、前記整形された超ワイドバンド信号の空間への送信の遅延を変更して、チェックポイントの位置が初期位置へ戻るようにするステップと、
を備えたことにより達成される。
【００１５】
次のことが好都合である前記方法の付加的な変形態様が考えられる。
− チェックポイントの初期位置は、発生した超ワイドバンド信号を、対象物からその後の超ワイドバンド信号が受け取られる空間エリアへ直接送信することにより、対象物からその後の超ワイドバンド信号を受け取る前に、セットされねばならず、
− チェックポイントの初期位置は、動かない対象物から超ワイドバンド信号を受け取る間にセットされねばならず、
− チェックポイントの位置として、前記相関信号のセクタにおいて最大勾配を有するポイントの位置が選択され、基準相関電圧のＵＣＯ値がそのポイントにおいて測定され、更に、相関電圧のＵＣ現在値が基準相関電圧のＵＣＯ値と相違するようになったときには、前記整形された超ワイドバンド信号を空間へ送信する遅延を、相関電圧のＵＣ現在値に関して変化させ、チェックポイントにおける相関信号の負の勾配においては、ＵＣ＞ＵＣＯのときに遅延を減少し、ＵＣ＜ＵＣＯのときに遅延を増加し、或いはチェックポイントにおける相関信号の正の勾配においては、ＵＣ＞ＵＣＯのときに遅延を増加し、ＵＣ＜ＵＣＯのときに遅延を減少し、
− 安定化パラメータｅがセットされ、これは、チェックポイントのＵＣＯ電圧がノイズレベルＵｎを越えるという条件で選択され、
− 超ワイドバンド信号として、パルスバーストが使用され、各パルスは、その形状が調波発振の１周期に対応するものであり、
− 超ワイドバンド信号として、擬似ランダムシーケンスのパルスバーストが使用される。
【００１６】
上述した技術的結果を達成すると共に設定タスクを解消するために、生存物を監視するためのレーダーは、クロックパルスジェネレータと、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータと、第１の調整可能な遅延ユニットと、制御可能とされた第１の超ワイドバンド信号パルス整形器と、送信アンテナとを備え、これらは直列に接続され、更に、第２の調整可能な遅延ユニットと、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器と、ミクサと、増幅器と、受信アンテナとを備え、第２の調整可能な遅延ユニットの入力は、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータの出力に接続され、そしてその出力は、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器の入力に接続され、その出力は、ミクサの第１入力に接続され、受信アンテナは、増幅器の入力に接続され、その出力は、ミクサの第２入力に接続され、更に、可変増幅器と、バンドパスフィルタと、アナログ／デジタルコンバータとを備え、これらは直列に接続され、可変増幅器の入力は、ミクサの出力に接続され、更に、処理ユニット及びコンデンサーを備え、コンデンサーの１つの接続ピンは、ミクサの出力に接続され、そして他の接続ピンは、本体に接続され、処理ユニットのクロックパルス入力は、クロックパルスジェネレータの出力に接続され、そしてその駆動入力は、アナログ／デジタルコンバータの出力に接続され、処理ユニットは、５つの駆動出力で構成され、処理ユニットの第１駆動出力は、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器の駆動入力に接続され、その第２駆動出力は、第１の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に接続され、その第３駆動出力は、第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に接続され、その第４駆動出力は、可変増幅器の駆動入力に接続され、そしてその第５の駆動出力は、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータの駆動入力に接続され、処理ユニットは、生存物の脈拍数又は呼吸に対応する変調成分を分離できるように構成され、処理ユニットは、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器の駆動入力に基づいて周期的にスイッチイン／アウトできるようにして、超ワイドバンド信号のパルスバーストの形成を保証するように構成され、更に、処理ユニットは、コンデンサーにおいて相関信号の最大電圧と最小電圧との間の中間セクタにチェックポイント位置を固定するために、第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延の変更を保証するように構成され、更に、処理ユニットは、そのチェックポイントの位置を記憶し、そしてそのチェックポイントの位置を変更するときに第１の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延を変更できるように構成され、更に、処理ユニットは、生存物までの距離を決定するために第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延の変更を保証するように構成され、更に、処理ユニットは、生存物までの距離が増加したときに、受信アンテナにより受信された超ワイドバンド信号の減衰を補償するために、可変増幅器の増幅ファクタの変更を保証するように構成される。
【００１７】
本発明の前記効果及び特定の特徴は、添付図面を参照し、好ましい実施形態において詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の方法は、レーダーを動作することにより実現されるので、ブロック図（図１）に含まれた機能的要素について最初に説明する。
【００１９】
生存物を監視するためのレーダーは、クロックパルスジェネレータ１と、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータ２（ＰＲＳ）と、第１の調整可能な遅延ユニット３と、制御可能にされた第１の超ワイドバンド信号パルス整形器４と、送信アンテナ５とを備え、これらは、直列に接続されている。又、レーダーは、第２の調整可能な遅延ユニット６と、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器７と、ミクサ８と、増幅器９と、受信アンテナ１０と、可変増幅器１１と、バンドパスフィルタ１２と、アナログ／デジタルコンバータ１３と、処理ユニット１４と、コンデンサー１５とを有する。第２の調整可能な遅延ユニット６の入力は、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータ２の出力に接続され、そしてその出力は、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器７の入力に接続される。第２の整形器７の出力は、ミクサ８の第１入力に接続される。受信アンテナ１０は、増幅器９の入力に接続され、その出力は、ミクサ８の第２入力に接続される。
【００２０】
可変増幅器１１と、バンドパスフィルタ１２と、アナログ／デジタルコンバータ１３は、直列に接続される。可変増幅器１１の入力は、ミクサ８の出力に接続される。
【００２１】
コンデンサー１５の１つの接続ピンは、ミクサ８の出力に接続され、そしてコンデンサー１５の他の接続ピンは、本体に接続される。処理ユニット１４のクロックパルス入力は、クロックパルスジェネレータ１の出力に接続され、そしてその駆動入力は、アナログ／デジタルコンバータ１３の出力に接続される。
【００２２】
処理ユニット１４は、５つの駆動出力で構成される。処理ユニット１４の第１駆動出力は、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器４の駆動入力に接続され、その第２駆動出力は、第１の調整可能な遅延ユニット３の駆動入力に接続され、その第３駆動出力は、第２の調整可能な遅延ユニット６の駆動入力に接続され、その第４駆動出力は、可変増幅器１１の駆動入力に接続される。処理ユニット１４の第５の駆動出力は、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータ２の駆動入力に接続される。
【００２３】
ユニット１４は、生存物の脈拍数又は呼吸に対応する変調成分を分離できるように構成される。ユニット１４は、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器４の駆動入力に基づいて周期的にスイッチイン／アウトできるようにして、超ワイドバンド信号のパルスバーストの形成を保証するように構成される。
【００２４】
処理ユニット１４は、受信アンテナ１０により受信された超ワイドバンド信号の電圧の振幅特性の中間セクタにチェックポイント位置を固定するために、第２の調整可能な遅延ユニット６の駆動入力に基づいて遅延の変更を保証し、そのチェックポイントの位置を記憶し、そしてそのチェックポイントの位置を変更するときに第１の調整可能な遅延ユニット３の駆動入力に基づいて遅延を変更するように構成される。更に、ユニット１４は、生存物までの距離を決定するために第２の調整可能な遅延ユニット６の駆動入力に基づいて遅延の変更を保証する。更に、ユニット１４は、生存物までの距離が増加したときに、受信アンテナにより受信された超ワイドバンド信号の減衰を補償するために、可変増幅器１１の増幅ファクタの変更を保証するように構成される。
【００２５】
超ワイドバンド信号の時間ドメイン位置を安定化する本発明の方法は、ＰＳＲジェネレータ２（図１）により送信された基準信号に基づいて超ワイドバンド信号パルスを第１の整形器４により整形することを含む。発生された超ワイドバンド（ＵＷＢ）信号は、送信アンテナ１０を通して空間へ送信される。受信されたＵＷＢ信号を、ミクサ８において、ＵＷＢ信号パルスの第２整形器７により発生された基準超ワイドバンド信号と混合（乗算）することにより、相関信号を得る。受信したＵＷＢ信号を処理するときには、第２のＵＷＢ信号整形器７により発生される基準超ワイドバンド信号は、相関信号の中間セクタにおいてミクサ８の後のコンデンサー１５でＵＣＯチェックポイントの初期位置をセットする時間だけ遅延される（中間セクタは、相関信号の振幅特性の中間、即ち相関信号の最大電圧と最小電圧との間、又は最大勾配により特徴付けられる相関信号のポイント、に位置するセクタとして理解される）。そのＵＣＯチェックポイントの位置は、対象物から反射されるその後のＵＷＢ信号の受信と受信との間に規則的に制御され、このような受信において対象物までの距離が決定される。対象物から反射されるその後のＵＷＢ信号を受信するときに、ＵＣＯチェックポイント位置が初期位置からシフトした場合には（図２ｂ、ｃ）、第１の調整可能な遅延線２を使用することにより、第１の整形器４により発生される超ワイドバンド信号送信の遅延が変更され、ＵＣＯチェックポイントの位置を初期位置（図２ａ）へ戻させる。
【００２６】
ＵＣＯチェックポイントの初期位置は、異なる方法でチェックすることができる。例えば、これは、対象物から反射されるその後の超ワイドバンド信号を受信する前に、第１の整形器４により発生されるＵＷＢ信号パルスを送信アンテナ５により空間フィールド（ここでは、受信アンテナ１０が対象物から反射されるその後の超ワイドバンド信号を受信する）へ直接送信することにより、セットすることができる。これは、送信アンテナ５から受信アンテナ１０への直接パスのシーケンスが使用されることを意味する。このような場合に、安定化の間に、例えば、大きな勾配を有する振幅特性セクタにおけるＵＣＯチェックポイントの相関信号値が記憶される。将来、この値は、周期的にチェックされ、エラーの程度に基づいて、第１の調整可能な遅延ユニット３の遅延値が変更される。前記安定化は、対象物からのＵＷＢ信号の受信と受信との間のインターバルで自動的に行われ、このインターバルは、送信アンテナ５により空間中へ送信される超ワイドバンド信号の遅延の温度ドリフトを排除するように設計者によりセットされる。
【００２７】
変形例として、安定化のための基準信号は、走査モードにおいて、マーカーを使用して信号の安定化チェックポイントを指示することにより選択されてもよい。周期的に、例えば、距離走査周期中に一度、選択されたＵＣＯチェックポイントにおいて信号の値が読み取られる。
【００２８】
更に、ＵＣＯチェックポイントの初期位置は、動かない（死んだ）対象物から反射される超ワイドバンド信号を受信するときにセットされてもよい。このような場合に、本発明の方法は、例えば、オペレータの手の震えにより生じるレーダーの僅かな動きを排除することができる。この安定化は、生存物からのＵＷＢ信号の受信と受信との間のインターバルで自動的に行われてもよい。安定化は、ＵＷＢ信号（巾の短いパルス）で機能するときに特に重要である。巾が１００ピコ秒のパルスについては、時間的遅延安定化エラーが１ピコ秒以上でなければならない。
【００２９】
ＵＣＯチェックポイント位置として、最大の勾配を有する相関信号のＵＣ電圧振幅特性上のポイントの位置を選択するのが賢明である（図２ａ）。このポイントにおける基準電圧のＵＣＯ値が測定され、対象物から反射されたその後の超ワイドバンド信号の電圧の現在ＵＣ値が、基準電圧のＵＣＯ値から異なる場合に（図２ｂ、ｃ）、発生された超ワイドバンドの空間への送信における第１の調整可能な遅延線３の遅延が、その電圧のＵＣ現在値に関して変更され、チェックポイントにおける信号の負の勾配において、ＵＣ＞ＵＣＯのときは、第１の調整可能な遅延線３の遅延が減少され、そしてＵＣ＜ＵＣＯのときは、その遅延が増加される。チェックポイントにおける信号の勾配が正であれば、遅延を変更する法則が逆でもよい。従って、遅延の増加又は減少は、基準電圧を読み取るために選択されたチェックポイントにおける勾配の符合により決定される。従って、電圧の現在ＵＣ値と基準ＵＣＯ値との間の差は、処理ユニット１４により感知され、そして第１の調整可能な遅延線３の遅延時間を調整するのに使用される。
【００３０】
更に、本発明の方法は、チェックポイントのＵＣＯ電圧がノイズレベルＵｎを越えるときの条件で選択される安定化パラメータｅをセットすることができる。例えば、適当な値は、３倍の二乗平均(tripled root-mean-square)ノイズ値である。
【００３１】
原理的に、この方法は、異なる形状の超ワイドバンド信号及び絶対的に異なるシーケンスのＵＷＢ信号パルスと共に作用できることが重要である。より詳細には、以下に述べるように、超ワイドバンド信号として、１周期の調波発振の形状を各々有するパルスバーストを使用することができる。
【００３２】
超ワイドバンド信号として、パルス間に等しい時間周期をもつ一連のパルス、及び擬似ランダムシーケンスのパルスバーストを使用することができる。
【００３３】
レーダー（図１）は、次のように機能する。
クロックパルスジェネレータ１は、パルス状ＰＲＳジェネレータ２をアクチベートするクロックパルスの周期的シーケンス（図３ａ）を発生する。パルス状ＰＲＳジェネレータ２において、クロックパルスジェネレータ１により発生されたパルスから周期的時間擬似ランダムシーケンスＴＰＲＳが発生され（図３ｂ）、これは、更に、第１及び第２の調整可能な遅延線３及び６に各々送り込まれる。パルス状ＰＲＳジェネレータ２で形成されたパルスは、そのシーケンスインターバルが一定の設定法則に基づいて変更される。第１の調整可能な遅延線３の出力からの信号は、送信アンテナ５に接続された第１の超ワイドバンド信号（探査信号）パルス整形器４をアクチベートする。第２の調整可能な遅延ユニット６の出力からの信号は、第２のＵＷＢ信号パルス整形器７へ送り込まれ、これは、ミクサ８のためのヘテロダイン信号を形成する。
【００３４】
受信器の中間周波数を形成できるよう保証するために、第１整形器４は、パルスバーストを形成するモードで作用する。ＰＲＳのある周期に、第１整形器４がスイッチオンされ、そして次の周期に、それがスイッチオフされる（図４ａ）−ＵＰＳ１信号。このモードを保証するために、第１整形器４の駆動（インターロック）入力が、処理ユニット１４の第１駆動出力に接続される。第２のＵＷＢ信号パルス整形器７からミクサ８への信号は、インターバルをとらずに送り込まれる（図４ｂ）−ＵＰＳ２信号。
【００３５】
対象物から反射されたパルスシーケンスは、受信アンテナ１０で受信され、増幅器９へそして更にミクサ８へ送り込まれる。ミクサ８では、対象物から反射された信号と、第２のＵＷＢ信号パルス整形器７の出力からのヘテロダイン信号とが一緒に乗算される。ミクサ８の出力から、混合の結果として得られた信号が、コンデンサー１５に形成された積分器へ送り込まれる。離れた対象物から反射された信号の遅延と、ヘテロダイン信号の遅延が一致する場合には、周期的波形の形状をもつ相関信号であって、その振幅が反射信号の振幅に比例し且つその周期がＰＲＳシーケンスの繰返し周期の２倍に対応するような相関信号がコンデンサー１５に発生される（図４ｃ）−ＵＣ信号。
【００３６】
コンデンサー１５により積分された後に、パルスは、増幅器１１において可変増幅ファクタで増幅される。可変増幅器１１の増幅ファクタは、処理ユニット１４の第４駆動出力に基づいてセットされ、これは、可変増幅器１１の駆動入力に接続され、従って、反射物までの距離の増加により生じる信号の減衰を走査して補償する開始と終了で異なる増幅を与えることができる。ミクサ８の出力にあるキャパシタ１５では、ＰＲＳ巾に対応する時間中に信号が累積される。可変増幅器１１の出力には、バンドパスフィルタ１２が接続され、これは、第１の中間周波数を選択する。この第１の中間周波数は、第１のＵＷＢ信号パルス整形器４へ送り込まれるパルスバーストの巾で決定される。この信号は、アナログ／デジタルコンバータ１３においてアナログ信号からデジタル信号へ変換され、更に、処理ユニット１４の駆動入力（デジタルデータの入力）へ送り込まれ、処理ユニットは、受け取った信号をゼロの中間周波数に変換すると共に、反射信号の振幅を分離して、生存物の呼吸又は脈拍数に対応するそれらの成分を分析する。
【００３７】
第１のＵＷＢ信号パルス整形器４は、ＰＲＳジェネレータ２の駆動パルスから探査信号を発生する。探査信号の１つのパルスとして、１周期の調波発振（図５ａ）の形状をもつパルスをレーダーに使用するのが好ましい。このような形状をもつ信号の使用は、送信アンテナ１５によりこれを効率的に送信できるようにする。パルススペクトルの中心周波数ｆ０、及びその信号により得られる効率的な周波数範囲ΔＦは、１／Ｔ０に等しい（図５ｂ）。ガウスのパルスの形態のパルス信号と比較すると、この信号は、著しく低いレベルのスペクトル成分を低い周波数に含み、それ故、送信及び受信時に、各々、送信アンテナ５及び受信アンテナ１０に良好に相関させることができる。
【００３８】
１周期の調波発振の形状を有するパルスを発生するためにジェネレータ２からのＰＲＳ駆動パルスシーケンスが第１整形器４に及ぼす作用の結果として、送信アンテナ５により送信される信号の形状は、図６に示すものに対応する。第２整形器７の出力におけるパルス形状は、その形状については、第１整形器４の出力におけるパルスに一致する。
【００３９】
反射する生存物の位置までの距離を決定するために、レンジ走査が実行される。このモードでは、第２の調整可能な遅延ユニット６の遅延値が、距離の各座標に対して次々に変更される（図１）。ＰＲＳ巾に等しい時間に対して、コンデンサー１５に電圧が蓄積される。この電圧は、可変増幅器１１により増幅され、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３によりデジタル形態で読み取られ、そして処理ユニット１４のメモリに記憶される。次いで、第２の調整可能な遅延ユニット６の遅延値が変更され、新たな電圧値が読み取られる。反射する生存物が距離座標Ｌに存在し、そして光の速度をｃとすれば、第２の調整可能な遅延ユニット６の出力におけるシーケンスが時間２Ｌ／ｃだけ遅延される場合には、コンデンサー１５において、反射する生存物の振幅に比例する電圧が分離される。第２の整形器７からミクサ８へ送り込まれた基準ＵＰＳ２に対して受信したシーケンスＵ０がシフトすると、図７ａ、ｂ、ｃに示されたものに基づいてコンデンサー１５の電圧が変化する。第２の調整可能な遅延ユニット６の信号遅延が探査信号Ｔ０の巾に等しいときに、コンデンサー１５から取り出されるＵＣパルス巾、及び信号形状は、反射信号及びヘテロダイン信号の相関関数に対応する。多数の反射する生存物が存在する場合には、それらの各々の応答は、信号がその生存物へ進んで戻る時間に等しい遅延τで観察されることになる。生存物のパラメータを決定するときには、ヘテロダイン信号ＵＰＳ２の遅延τは、受信信号の最大値を保証するポイントに固定され、そしてユニット１４は、振幅の変化により、呼吸及び心鼓動のパラメータを決定する。
【００４０】
ユニット１４は、呼吸及び心鼓動のパラメータを次のように測定する。第１の調整可能な遅延ユニット３の使用で送信される超ワイドバンド信号の遅延を安定化するための動作を終了した後に、第２の調整可能な遅延ユニット６により、信号遅延を、調査距離の選択されたレンジ及び距離に対する必要な離散性により決定された設定ステップで、ある初期値から最終値まで連続的に変更することにより、コンデンサー１５における電圧のＮ個のサンプル捕獲が、各遅延に対して次々に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）ユニットに記憶される。処理ユニット１４に含まれるマイクロコントローラは、ＲＡＭユニットに記録される信号のパラメータ（振幅、分散、周波数）を分析し計算することができる。距離の一定レンジは、第２の調整可能な遅延ユニット６における各遅延値に対応する。同時に、生存者から反射される信号がその遅延について変調され、それ故、第２の調整可能な遅延ユニット６の設定遅延値が変化する。呼吸による変調周波数は、０．０５−０．３Ｈｚであり、心鼓動については、０．７−３Ｈｚである。遅延距離に対する設定距離レンジにおいて反射信号が実現される処理ユニット１４のメモリに記録された後に、Ｎ個のポイントに対して記録された電圧の分散が、第２の調整可能な遅延ユニット６の各遅延値について計算される。生存者が存在する場合には、それらの位置に対応する遅延（距離）に対する反射信号の分散が、他の遅延に対する反射信号の分散を越えることになる。ユニット１４は、電圧の最大分散が生じるか、又は分散値が加算的ノイズの分散レベルを越えるところの第２の調整可能な遅延ユニット６の遅延値を選択する。次いで、人間の生命活動成分での変調信号の反射に対応するＵＣ電圧が次々に読み取られて、ユニット１４に記憶される。このＵＣ電圧は、デジタルデータコンバータによりフィルタされ、そしてユニット１４がその変化の周期を測定する。どんなパラメータが測定されるか、呼吸又は心鼓動、に基づいて、デジタルデータコンバータは、帯域０．７−３Ｈｚ又は０．０５−０．３Ｈｚをもつフィルタに対応するパラメータを記録する。デジタルフィルタリングの後に、周波数が測定される。最も簡単なケースでは、信号電圧の繰返し周期の逆数値として周波数が決定される。周期は、時間インターバルとして測定され、その後、信号値が繰り返しを開始する。周波数を決定する別のアルゴリズムも考えられ、これは、第２の調整可能な遅延ユニット６の遅延設定値において得られる信号の時間的インスタンス(instantiation)の離散的フーリエ変換方法を使用し、そして最大振幅値をもつスペクトル成分の周波数を、周波数として選択することより成る。
【００４１】
又、処理ユニット１４（図８）は、ＵＳＢポートを経てパーソナルコンピュータと通信し、パーソナルコンピュータからインストラクションを受け取り、パーソナルコンピュータへ情報を送信し、レーダー（図１）の回路及びユニットのためのインストールされたソフトウェアを更新する。又、ＰＣは、反射信号のパラメータ（周波数、反射信号振幅、等）を測定して、それをモニタに表示することができる。
【００４２】
ユニット１４は、次のユニットを備えている（図８）。
− ＵＳＢインターフェイスユニット２１（Cypressにより製造されたＣＹ７Ｃ６８００１−５６ＰＶＣチップにおいて実現できる）、Analog Devicesにより製造されたＡＤ６６２０チップをベースとするデジタルデータコンバータ２２（ＤＤＣ）、コントローラユニット２３、マイクロコントローラユニット２４、Samsungにより製造されたＫ６Ｒ４０１６Ｖ１Ｄ−ＴＩ０８チップが使用されるところのＲＡＭユニット２５、コンピューティングユニット２６（制御ユニット及びコンピューティングユニットは、ALTERAにより製造されたＥＰ１Ｋ５０ＱＩ２０８−２チップにおいて実現できる）、デジタル／アナログコンバータＤＡＣ１−２７、ＤＡＣ２−２８、ＤＡＣ３−２９（Analog Devicesにより製造されたＡＤ５５４２がＤＡＣとして使用されてもよい）。コンピューティングユニットの機能図が、図９に示されている。コンピューティングユニットは、チェックポイントＵＣＯ電圧のためのコードレジスタ３０、チェックポイントＵＣ電圧のためのコードレジスタ３１、減算器３２、比較器３３、エラーコードレジスタ３４、コード修正器３５、及び第１の調整可能な遅延ユニットのためのコードレジスタ３６を含む。
【００４３】
ＵＳＢインターフェイスユニット２１は、ＵＳＢポートを経て外部パーソナルコンピュータと情報交換するように意図される。ＤＤＣユニット２２は、情報処理のために意図される。このような処理は、周波数変換及び帯域又は低周波フィルタリングを含み、情報処理の形式は、マイクロコントローラ又はパーソナルコンピュータからのインストラクションにより決定される。制御ユニット２３は、処理ユニット１４の駆動出力を経てレーダーユニットを制御するように意図される。これとは別に、アナログ／デジタルコンバータ１３からデータを得て、それをデジタルデータコンバータ２２へロードし、デジタルデータコンバータ２２からフィルタリングされたデータを得、ＵＳＢインターフェイスユニット２１へ情報を送信して、それを更にパーソナルコンピュータへ送信し、パーソナルコンピュータからＵＳＢインターフェイスユニット２１を経てデータをロードし、ユニット１４の第５駆動出力を経てＰＲＳを形成するためのコードをロードし、第１整形器及び第２整形器７をアクチベートし、反射信号のパラメータ、即ち反射信号の振幅、分散及び周波数を上述したアルゴリズムに基づいて計算するのにも使用される。
【００４４】
マイクロコントローラユニット２４は、リンクのスタート前ロードを行い、レーダー回路及びユニットをテストし、必要に応じて、テスト結果を外部パーソナルコンピュータへ発行し、反射信号のパラメータ（振幅、遅延、周波数）を計算し、そして必要なときに、ラインディスプレイ、スピーカ等の他の装置へ情報を発行するように意図される。
【００４５】
処理ユニット１４（図８）は、次のように動作する。ＡＤＣユニット１３からのデータは、ＤＤＣユニット２２に記憶され、そこで、周波数が第１の中間周波数からゼロ周波数のキャリア波へ変換され、そしてローパスフィルタ又はバンドパスフィルタにおいて結果がフィルタリングされる。従って、呼吸周波数又は心鼓動周波数を分離することができる。ＡＤ６６２０チップは、信号の変換及びデジタルフィルタリングに必要な全ての技術的リソースを含む。アルゴリズム（図１０）に基づくインスタンス記録のモードでは、制御ユニットは、反射信号のインスタンスをＲＡＭユニット２５に記録する。自動安定化モードをスイッチオンした後に、制御ユニット２３は、コンピューティングユニット２６に、アナログ／デジタルコンバータからのコード値を記録し、これは、安定化が行なわれるインスタンス（ＵＣＯ３０値コードレジスタ）におけるチェックポイントの信号値に対応する。遅延の半スケールに対応するコード値が、第１の調整可能な遅延コードレジスタ３６に入力される。調整スレッシュホールドεの値が、エラーコードレジスタ３４に入力される。信号インスタンスを次々に取り上げるモードがアクチベートされる。各信号インスタンスから、アナログ／デジタルコンバータからの新たな信号値が、チェックポイントＵＣ値レジスタ３１に入力され、このような新たな信号値は、ＵＣＯ値がＵＣＯ値コードレジスタ３０に入力されたところの同じインスタンスチェックポイントにおいて取り上げられる。安定化モードがアクチベートされたときにＵＣＯ値コードレジスタ３０に信号が一度だけ入力され、安定化のプロセス中にそれが変更されることはない。次の信号インスタンスが取り上げられるたびにＵＣ値コードレジスタ３１に信号が記録され、減算器３２は、ＵＣ及びＵＣＯコードを差し引き、そして比較器３３は、差のモジュールをスレッシュホールド値εと比較する。差の符号と、比較器３３におけるエラーとスレッシュホールド値εとの間の比較の結果とに基づいて、１だけ大きいか又は小さい新たなコード値が第１の調整可能な遅延コードレジスタ３６に入力される。これは、コード調整器３５を使用して行なわれる。アルゴリズムを繰り返し実行した結果（図１１）、ＵＣコード値は、ほぼＵＣＯ値となって、エラーがεの値を越えることはなく、即ち安定化のための基準として取り上げられた信号の時間的位置が、自動安定化モードがアクチベートされたときに存在した時間的位置に対応することになる。
【００４６】
第１及び第２の調整可能な遅延のユニット３及び６における遅延値を変更するために、ＤＡＣ１（２７）及びＤＡＣ２（２８）ユニットが使用される。ＤＡＣ３（２９）は、可変増幅器１１を制御するのに使用される。
【００４７】
処理ユニット１４は、制御ユニット２３及びコンピューティングユニット２６を使用するために、ＰＬＩＣ（プログラム可能なロジック集積回路）又はＦＰＧＡ（現場でプログラム可能なゲートアレー）を備えている。電源をスイッチオンした後に機能するために、マイクロコントローラ２４は、内部構造を決定するコンフィギュレーションファイルをロードする。ALTERAにより作成された推奨勧告には多数のロード方法が述べられており、それらの１つは、マイクロコントローラを使用する（アプリケーションノード１１６を参照）。コンフィギュレーションファイルは、ＰＬＩＣの内部組成、その振舞い、及び入力信号に対する反応を決定する。それ故、電源をスイッチオンした後に、ＰＬＩＣによりレーダーの回路及びユニットをテストするために、第１のコンフィギュレーションファイルがＰＬＩＣにロードされる（ＬＯＡＤＥＲモード）。テストが満足であった場合には、ＰＬＩＣをレーダーの動作モード（ＲＵＮモード）へ移行させるように意図された他のコンフィギュレーションファイルがロードされる。マイクロコントローラは、ＰＬＩＣに対する２つのコンフィギュレーションファイルをそのフラッシュメモリに記憶する。
【００４８】
電源をスイッチオンした後に、レーダーの制御は、マイクロコントローラのユニット２４へ移行される。ユニット２４は、マイクロコントローラそれ自身と、データメモリとを含む。マイクロコントローラは、データメモリからのデータをＵＳＢインターフェイスマイクロ回路２１にロードすることで、それを始動させる。同様に、データメモリから、ＰＬＩＣマイクロ回路のコンフィギュレーションファイルがロードされる（動作モード１−ＬＯＡＤＥＲ）。マイクロコントローラは、システムテストを行い、ポイントに関する情報を収集するためのソフトウェアをアクチベートし、ＡＤＣユニット１３、ＤＤＣユニット２２をテストし、等々を行なう。テスト結果は、ＵＳＢインターフェイスを経て外部コンピュータへ転送することができる。テストがエラーを露呈しない場合には、ＰＬＩＣマイクロ回路のためのコンフィギュレーションファイルをロードするインストラクションが動作モード２−ＲＵＮとして与えられる。この点において、マイクロコントローラのデータメモリに記憶されたコンフィギュレーションファイルのバージョンと、いつ外部ＰＣと共に機能するかとに基づいて、変形態様が考えられる。外部ＰＣに使用されるバージョンがより新しいものである場合には、それが最初に外部プログラムからマイクロコントローラのデータメモリへロードされ、その後、ＰＬＩＣへロードされる。ロード動作の後に、動作モード２に対するＰＬＩＣコンフィギュレーションがメイン動作モードになる。レーダーの制御は、マイクロコントローラユニット２４から制御ユニット２３へ移行される。というのは、処理速度及び制御に対する要求が増加され、マイクロコントローラユニット２４により保証されないことがあり、且つ制御ユニット２３のロジック回路により保証されねばならないからである。外部プログラムは、インスタンスにおけるポイントコード、インスタンスにおける信号を増幅するためのコード、及びユーザによりセットされる他のパラメータを送信する。処理ユニット１４は、情報を収集し、それを外部コンピュータへ転送するか、又は反射信号のパラメータをそれらの処理及び指示（例えば、信号振幅変化率に関する）と一緒に計算する。
【００４９】
走査モードにおいて、制御ユニット２３は、次のように動作する（図１０）。電源をスイッチオンすると、マイクロコントローラユニット２４（図９）は、第１の調整可能な遅延ユニット３の初期値（遅延平均値）に対するコードをロードし、そして反射信号のインスタンスを入力する動作をスタートする。このため、初期遅延コードが第２の調整可能な遅延ユニット６（図１）に記録され、これは、最初にセットされた距離からの信号の読み取りを保証し、コンデンサー１５の電圧ＵＣ値が読み取られてＲＡＭユニット２５へ記録され、第２の調整可能な遅延ユニットの遅延コードが増加され、そしてコンデンサー１５の電圧がもう一度記録される。これらの動作は、遅延（距離）の全範囲がチェックされるまで繰り返される。その結果、遅延（距離）の設定範囲における反射信号のインスタンスを表わすファイルがＲＡＭユニット２５に形成される。
【００５０】
ＵＷＢ信号（図２）の時間的位置を安定化するために、処理ユニット１４に含まれた制御ユニット２３は、次のように機能する（図１１）。これは、チェックポイントにおける現在電圧ＵＣ値と、ＵＣＯ安定化プログラムをアクチベートするときまでに記憶された値との間の差を計算する。チェックポイントの勾配及び差の符号に基づいて、第１の調整可能な遅延ユニット６（図１）の遅延を増加又は減少する。差が、ノイズレベルＵｎを越えるときの条件で選択されたスレッシュホールド値ｅより小さく、即ち｜ＵＣ−ＵＣＯ｜＜ｅである場合には、制御プログラムが距離走査のために実行される（図９）。時間的位置の安定化における動作は、反射信号のインスタンスを取り上げる各サイクルに一度実行される。
【００５１】
遅延に関する１つのサンプルを取り上げる周期が１マイクロ秒であり、且つインスタンスにおけるサンプル捕獲の数が１０００である場合には、安定化動作を繰り返す時間が１ミリ秒である。１ミリ秒の時間中に、チェックポイントは、その遅延を著しく変更することがなく、相関信号振幅特性の単調なセクタの範囲を出ることがない。というのは、このような変化は、機械的な移動及び温度変化により引き起こされる低速プロセスから生じるからである。同時に、前記動作は、反射信号インスタンスにおいて選択された基準信号に関して送信信号の安定な時間的位置を保証する。探査信号の巾が０．５ナノ秒以下である場合には、単調なセクタの長さが０．２ナノ秒以下である。安定化に使用される基準信号の振幅が０．５Ｖに等しく、且つ受信器のノイズレベルが０．５ｍＶである場合には、ノイズ電圧の２倍の値に等しいスレッシュホールドｅ＝１ｍＶにおける時間的安定化のエラーが、ほぼ２００ピコ秒１ｍＶ／５００ｍＶ＝０．４ピコ秒となる。チェックポイントで読み取られた電圧値を平均化した場合には、更に正確な安定化を得ることができる。このとき、エラーは、平均化されたサンプル捕獲の数をＭとすれば、√Ｍだけ減少される。
【００５２】
従って、最も近い同様の解決策と比較して、レーダーの所与の実施形態（図１）は、次のことを保証する。
【００５３】
受信中の第１中間周波数の形成は、１／２ＴＰＲＳに等しい。第１中間周波数の形成は、半導体コンポーネントのフリッカノイズの作用が小さい周波数の信号を増幅することができる。送信スキップインターバルを伴うコード化パルスバーストの周期的シーケンスの形態で駆動パルスを整形するここに提案する構成（図４ａ）は、ミクサ８、送信アンテナ５及び受信アンテナ１０における同期低周波数ピックアップを排除することができる。このようなケースでは、主たる増幅が中間周波数において保証され、低周波数のフリッカノイズをあまり受けない。測定値として、探査信号を送信するときに得られるミクサ８の出力の電圧と、第１整形器４がアクチベートされないときに得られるミクサ８の出力の電圧との間の可変電圧振幅が生じる。
【００５４】
擬似ランダム法則のもとで時間により配列されるパルスの送信は、クロックパルスジェネレータ１（ＣＰＧ）の繰返し周期により決定される離散的周波数成分においてパルスのスペクトル密度を減少することができ、ひいては、レーダーの他のユニットに対する影響を減少することができる。アナログ解決策とは対照的に、ＰＲＳジェネレータ２を使用して駆動パルスを整形するのに使用される構成は、ＣＰＧジェネレータ１からのパルスシーケンスの周期をＴとすれば、−Ｔ／２からＴ／２の範囲内で探査パルスシーケンスの擬似ランダム法則を形成することができる。例えば、直交ＭシーケンスをＰＲＳとして使用することは、相関受信における信号／雑音比に関して最適な相関特性を有する。ＰＲＳ法則及び周波数の知識は、探査信号を受信するための自律的チャンネルを実施するのに充分であり、これは、マルチチャンネル機構を実施するときに重要である。同時に、シーケンスの擬似ランダム法則は、送信される探査信号をノイズ信号に接近させ、従って、レーダーの他のユニットにおいて探査信号の繰返し周期に等しい周波数での同期ピックアップを排除する。
【００５５】
要点として、ここに請求する方法及び装置は、受信アンテナ１０により受信された所与の時間信号に関する反射信号の時間的位置を安定化させることができる。安定化が必要とされるのは、温度の変化又はレーダーの位置の変化に伴い、有効対象物から受信される信号の遅延も変化するからである。対象物から反射された信号Ｕ０(ｔ)及びヘテロダインＵＰＳ２(ｔ)の時間ドメインシーケンスの小さな相互シフトにおいて、登録信号の振幅が迅速に変化する（図７）。設定距離からの信号を正確に読み取るために、ＵＷＢ信号時間ドメイン位置の長期間安定性が必要になる。
【００５６】
超ワイドバンド信号の時間的位置を安定化するここに請求する方法、及び生存物を監視するための本発明のレーダーは、捜索及び救出部門において生存者を見つけてその座標を決定する目的で産業上適用することができ、又、この方法は、数ナノ秒以下の巾をもつパルス信号を使用する他の技術的用途にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】レーダーの機能図である。
【図２】ａ）は、信号の時間ドメイン位置の安定化を実現するために相関信号の振幅特性におけるチェックポイントの選択を示し、ｂ）及びｃ）は、不安定化ファクタ、例えば、レーダーの振動又は温度の変化の影響によるチェックポイントの考えられるドリフトを示す。
【図３】ａ）は、クロックパルス、ｂ）は、擬似ランダムシーケンス（ＰＲＳ）のパルスを示す。
【図４】タイミング図であって、ａ）は、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器の出力におけるＰＲＳパルスバーストを示し、ｂ）は、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器の出力におけるＰＲＳパルスバーストを示し、ｃ）は、第１及び第２の超ワイドバンド信号パルス整形器の遅延が一致するときにコンデンサー（積分器）における信号波形を示す。
【図５】ａ）は、１つのパルスに対して送信される超ワイドバンド信号の形状を示し、ｂ）は、１つのパルスに対する超ワイドバンド信号のスペクトル密度を示す。
【図６】パルスバーストの送信ＵＷＢ信号の擬似ランダムシーケンスを示す。
【図７】ａ）は、受信したＵＷＢ信号を示し、ｂ）は、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器の出力におけるヘテロダイン信号を示し、ｃ）は、信号間の相互スキューτに基づく相関器（ミクサ及びコンデンサー）における電圧振幅を示す。
【図８】処理ユニットの機能図である。
【図９】コンピューティングユニットの機能図である。
【図１０】レーダーが基準信号の遅延を走査し安定化するモードで動作されるときの処理ユニットの制御手段の機能アルゴリズムを示す図である。
【図１１】基準信号の遅延を安定化するアルゴリズムを示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超ワイドバンド信号の時間的位置を安定化する方法において、超ワイドバンド信号を基準信号に基づいて整形するステップと、整形された超ワイドバンド信号を空間へ送信するステップと、超ワイドバンド信号を受信するステップと、受信した超ワイドバンド信号を、基準の超ワイドバンド信号との相関により処理するステップと、前記受信した超ワイドバンド信号の処理において、前記相関された信号の最大電圧と最小電圧との間の中間セクタにチェックポイントの初期位置をセットする時間だけ、前記信号を遅延させるステップと、前記チェックポイントの位置を周期的に制御するステップと、前記チェックポイントの位置が初期位置からずれているときには、前記整形された超ワイドバンド信号の空間への送信の遅延を変更して、前記チェックポイントの位置が初期位置へ戻るようにするステップと、を備えた方法。
【請求項２】
前記チェックポイントの初期位置は、対象物から反射されるその後の超ワイドバンド信号を受け取る前に、対象物から反射されるその後の信号が受け取られる空間の部分に前記整形された超ワイドバンド信号を直接送信することによりセットされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記チェックポイントの初期位置は、動かない対象物から反射される超ワイドバンド信号を受け取る間にセットされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記チェックポイントの位置として、前記相関信号のセクタにおいて最大勾配を有するポイントの位置が選択され、前記基準相関電圧のＵＣＯ値がそのポイントにおいて測定され、更に、前記相関電圧のＵＣ現在値が前記基準相関電圧のＵＣＯ値と相違するようになったときには、前記整形された超ワイドバンド信号を空間へ送信するときの遅延を、前記相関電圧のＵＣ現在値に関して変化させ、前記チェックポイントにおける前記相関信号の負の勾配では、ＵＣ＞ＵＣＯのときに遅延を減少し、ＵＣ＜ＵＣＯのときに遅延を増加し、或いは前記チェックポイントにおける前記相関信号の正の勾配では、ＵＣ＞ＵＣＯのときに遅延を増加し、ＵＣ＜ＵＣＯのときに遅延を減少する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
安定化パラメータｅがセットされ、これは、前記チェックポイントのＵＣＯ電圧がノイズレベルＵｎを越えるという条件で選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記超ワイドバンド信号として、パルスバーストが使用され、各パルスは、その形状が調波発振の１周期に対応するものである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記超ワイドバンド信号として、擬似ランダムシーケンスのパルスバーストが使用される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
生存物を監視するためのレーダーにおいて、クロックパルスジェネレータと、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータと、第１の調整可能な遅延ユニットと、制御可能とされた第１の超ワイドバンド信号パルス整形器と、送信アンテナとを備え、これらは直列に接続され、更に、第２の調整可能な遅延ユニットと、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器と、ミクサと、増幅器と、受信アンテナとを備え、前記第２の調整可能な遅延ユニットの入力は、前記パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータの出力に接続され、そしてその出力は、前記第２の超ワイドバンド信号パルス整形器の入力に接続され、その出力は、前記ミクサの第１入力に接続され、前記受信アンテナは、前記増幅器の入力に接続され、その出力は、前記ミクサの第２入力に接続され、更に、可変増幅器と、バンドパスフィルタと、アナログ／デジタルコンバータとを備え、これらは直列に接続され、前記可変増幅器の入力は、前記ミクサの出力に接続され、更に、処理ユニット及びコンデンサーを備え、コンデンサーの一方の接続ピンは、前記ミクサの出力に接続され、そして他方の接続ピンは、本体に接続され、前記処理ユニットのクロックパルス入力は、クロックパルスジェネレータの出力に接続され、そしてその駆動入力は、前記アナログ／デジタルコンバータの出力に接続され、前記処理ユニットは、５つの駆動出力で構成され、前記処理ユニットの第１駆動出力は、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器の駆動入力に接続され、その第２駆動出力は、前記第１の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に接続され、その第３駆動出力は、前記第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に接続され、その第４駆動出力は、前記可変増幅器の駆動入力に接続され、そしてその第５の駆動出力は、前記パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータの駆動入力に接続され、前記処理ユニットは、生存物の脈拍数又は呼吸に対応する変調成分を分離できるように構成され、前記処理ユニットは、前記第１の超ワイドバンド信号パルス整形器の駆動入力に基づいて周期的にスイッチイン／アウトできるようにして、超ワイドバンド信号のパルスバーストの形成を保証するように構成され、更に、前記処理ユニットは、前記コンデンサーにおいて相関信号の最大電圧と最小電圧との間の中間セクタにチェックポイント位置を固定するために、前記第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延の変更を保証するように構成され、更に、前記処理ユニットは、そのチェックポイントの位置を記憶し、そしてそのチェックポイントの位置が変更されるときに前記第１の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延を変更できるように構成され、更に、前記処理ユニットは、生存物までの距離を決定するために前記第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延の変更を保証するように構成され、更に、前記処理ユニットは、生存物までの距離が増加したときに、前記受信アンテナにより受信された超ワイドバンド信号の減衰を補償するために、前記可変増幅器の増幅ファクタの変更を保証するように構成されたレーダー。
【請求項１】
超ワイドバンド信号の時間的位置を安定化する方法において、超ワイドバンド信号を基準信号に基づいて整形するステップと、整形された超ワイドバンド信号を空間へ送信するステップと、超ワイドバンド信号を受信するステップと、受信した超ワイドバンド信号を、基準の超ワイドバンド信号との相関により処理するステップと、前記受信した超ワイドバンド信号の処理において、前記相関された信号の最大電圧と最小電圧との間の中間セクタにチェックポイントの初期位置をセットする時間だけ、前記信号を遅延させるステップと、前記チェックポイントの位置を周期的に制御するステップと、前記チェックポイントの位置が初期位置からずれているときには、前記整形された超ワイドバンド信号の空間への送信の遅延を変更して、前記チェックポイントの位置が初期位置へ戻るようにするステップと、を備えた方法。
【請求項２】
前記チェックポイントの初期位置は、対象物から反射されるその後の超ワイドバンド信号を受け取る前に、対象物から反射されるその後の信号が受け取られる空間の部分に前記整形された超ワイドバンド信号を直接送信することによりセットされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記チェックポイントの初期位置は、動かない対象物から反射される超ワイドバンド信号を受け取る間にセットされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記チェックポイントの位置として、前記相関信号のセクタにおいて最大勾配を有するポイントの位置が選択され、前記基準相関電圧のＵＣＯ値がそのポイントにおいて測定され、更に、前記相関電圧のＵＣ現在値が前記基準相関電圧のＵＣＯ値と相違するようになったときには、前記整形された超ワイドバンド信号を空間へ送信するときの遅延を、前記相関電圧のＵＣ現在値に関して変化させ、前記チェックポイントにおける前記相関信号の負の勾配では、ＵＣ＞ＵＣＯのときに遅延を減少し、ＵＣ＜ＵＣＯのときに遅延を増加し、或いは前記チェックポイントにおける前記相関信号の正の勾配では、ＵＣ＞ＵＣＯのときに遅延を増加し、ＵＣ＜ＵＣＯのときに遅延を減少する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
安定化パラメータｅがセットされ、これは、前記チェックポイントのＵＣＯ電圧がノイズレベルＵｎを越えるという条件で選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記超ワイドバンド信号として、パルスバーストが使用され、各パルスは、その形状が調波発振の１周期に対応するものである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記超ワイドバンド信号として、擬似ランダムシーケンスのパルスバーストが使用される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
生存物を監視するためのレーダーにおいて、クロックパルスジェネレータと、パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータと、第１の調整可能な遅延ユニットと、制御可能とされた第１の超ワイドバンド信号パルス整形器と、送信アンテナとを備え、これらは直列に接続され、更に、第２の調整可能な遅延ユニットと、第２の超ワイドバンド信号パルス整形器と、ミクサと、増幅器と、受信アンテナとを備え、前記第２の調整可能な遅延ユニットの入力は、前記パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータの出力に接続され、そしてその出力は、前記第２の超ワイドバンド信号パルス整形器の入力に接続され、その出力は、前記ミクサの第１入力に接続され、前記受信アンテナは、前記増幅器の入力に接続され、その出力は、前記ミクサの第２入力に接続され、更に、可変増幅器と、バンドパスフィルタと、アナログ／デジタルコンバータとを備え、これらは直列に接続され、前記可変増幅器の入力は、前記ミクサの出力に接続され、更に、処理ユニット及びコンデンサーを備え、コンデンサーの一方の接続ピンは、前記ミクサの出力に接続され、そして他方の接続ピンは、本体に接続され、前記処理ユニットのクロックパルス入力は、クロックパルスジェネレータの出力に接続され、そしてその駆動入力は、前記アナログ／デジタルコンバータの出力に接続され、前記処理ユニットは、５つの駆動出力で構成され、前記処理ユニットの第１駆動出力は、第１の超ワイドバンド信号パルス整形器の駆動入力に接続され、その第２駆動出力は、前記第１の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に接続され、その第３駆動出力は、前記第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に接続され、その第４駆動出力は、前記可変増幅器の駆動入力に接続され、そしてその第５の駆動出力は、前記パルス状擬似ランダムシーケンスジェネレータの駆動入力に接続され、前記処理ユニットは、生存物の脈拍数又は呼吸に対応する変調成分を分離できるように構成され、前記処理ユニットは、前記第１の超ワイドバンド信号パルス整形器の駆動入力に基づいて周期的にスイッチイン／アウトできるようにして、超ワイドバンド信号のパルスバーストの形成を保証するように構成され、更に、前記処理ユニットは、前記コンデンサーにおいて相関信号の最大電圧と最小電圧との間の中間セクタにチェックポイント位置を固定するために、前記第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延の変更を保証するように構成され、更に、前記処理ユニットは、そのチェックポイントの位置を記憶し、そしてそのチェックポイントの位置が変更されるときに前記第１の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延を変更できるように構成され、更に、前記処理ユニットは、生存物までの距離を決定するために前記第２の調整可能な遅延ユニットの駆動入力に基づいて遅延の変更を保証するように構成され、更に、前記処理ユニットは、生存物までの距離が増加したときに、前記受信アンテナにより受信された超ワイドバンド信号の減衰を補償するために、前記可変増幅器の増幅ファクタの変更を保証するように構成されたレーダー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２００８−５１４９５３（Ｐ２００８−５１４９５３Ａ）
【公表日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３４５３４（Ｐ２００７−５３４５３４）
【出願日】平成１７年９月２６日（２００５．９．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＲＵ２００５／０００４８３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０３８８３２
【国際公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【出願人】（５０７１００５８０）株式会社ライフセンサー (2)
【出願人】（５０７１００５９１）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２６日（２００５．９．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＲＵ２００５／０００４８３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０３８８３２
【国際公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【出願人】（５０７１００５８０）株式会社ライフセンサー (2)
【出願人】（５０７１００５９１）
【Ｆターム（参考）】
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