JP6571502B2 - UWB measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、UWB計測システムに関する。 The present invention relates to a UWB measurement system.
従来、UWB(Ultra Wide Band)信号を送受信して距離を計算する計測システムが知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
このような計測システムは、UWB送受信間の電波伝搬時間を計測して距離を計算していた。具体的な回路動作としては、図5に示すように、受信したインパルスUWB信号Tを包絡線検波部91にて包絡線検波し、所定のスレッシュホールド値に設定した比較器92でパルス変換を行う。得られたパルスの到来時間をデジタル回路で計測し、その結果を基に距離を算出していた。
Conventionally, a measurement system that calculates a distance by transmitting and receiving a UWB (Ultra Wide Band) signal is known (see, for example,
Such a measurement system calculates a distance by measuring a radio wave propagation time between UWB transmission and reception. As a specific circuit operation, as shown in FIG. 5, the received impulse UWB signal T is envelope-detected by an
先ず、従来技術の問題点を説明する。図6に於て、理想的なUWB信号Tを包絡線検波した検波波形(基準検波波形)Saと、障害物や電波伝搬距離等の影響を受けて基準検波波形Saよりも信号レベルが弱い(波高さHが小さくなった)検波波形Sbと、を重ねて図示している。
また、図7に於ては、反射波等の影響を受けて波形が変化して、スレッシュホールド値に到達するまでの立ち上がりの波形スロープ(傾き)が基準検波波形Saよりも緩やかになった検波波形Scと、基準検波波形Saと、を重ねて図示している。
First, problems of the prior art will be described. In FIG. 6, the detection level (reference detection waveform) Sa obtained by envelope detection of the ideal UWB signal T and the signal level is weaker than the reference detection waveform Sa due to the influence of obstacles, radio wave propagation distances, and the like ( A detection waveform Sb in which the wave height H is reduced is shown in an overlapping manner.
In FIG. 7, the waveform changes due to the influence of the reflected wave, etc., and the rising waveform slope (slope) until reaching the threshold value becomes gentler than the reference detection waveform Sa. The waveform Sc and the reference detection waveform Sa are shown in an overlapping manner.
本来、電波伝搬時間は距離に比例し、受信信号の信号強度や立ち上がりの波形スロープといった波形特性には依存しないが、図6及び図7に示すように、信号レベルや立ち上がりの波形スロープといった波形特性によって所定のスレッシュホールド値まで到達する時間に差が生じるため、上記影響を受けていない検波波形Saの変換パルスの立ち上がりタイミング(本来あるべき立ち上がりタイミング)Eaと、上記影響を受けた検波波形Sb,Scの変換パルスの立ち上がりタイミングEb,Ecと、の間に時間的誤差εが発生する。このような時間的誤差εをもったパルス信号に基づいて計測されたパルス到来時間は誤差を含んでいる。
つまり、従来技術では、受信信号強度や波形スロープ等の波形特性の差による影響を受けて、実距離と測距値との間に誤差が生じるといった問題があった。
Originally, the radio wave propagation time is proportional to the distance and does not depend on the waveform characteristics such as the signal strength of the received signal and the rising waveform slope, but as shown in FIGS. 6 and 7, the waveform characteristics such as the signal level and the rising waveform slope are shown. Because of this, there is a difference in the time to reach the predetermined threshold value. Therefore, the rise timing (rise timing) Ea of the conversion pulse of the detection waveform Sa that is not affected by the detection waveform Sb, A time error ε occurs between the rising timings Eb and Ec of the conversion pulse of Sc. The pulse arrival time measured based on the pulse signal having such a time error ε includes an error.
That is, the prior art has a problem that an error occurs between the actual distance and the distance measurement value due to the influence of the difference in waveform characteristics such as the received signal strength and the waveform slope.
そこで、本発明は、受信信号強度や波形スロープ等の波形特性の差による影響を排除して高精度に距離を計測可能なUWB計測システムの提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a UWB measurement system capable of measuring a distance with high accuracy by eliminating the influence of a difference in waveform characteristics such as received signal strength and waveform slope.
上記目的を達成するために、本発明は、インパルスUWB信号を受信して距離を算出するUWB計測システムに於て、受信した上記UWB信号を包絡線検波して、該包絡線検波にて得た検波波形の立ち上がりの波形スロープの緩急を、パルス幅の長短に変換した後に、該パルス幅の長短を大小とした電圧値に変換して、該電圧値をデジタルデータに変換して波形スロープデータとし、該波形スロープデータに応じた補正値を有する補正値データベースと、上記波形スロープデータと、を照合して補正値を抽出し、該抽出した補正値を加味して距離を計算するシステムである。
また、インパルスUWB信号を受信して距離を算出するUWB計測システムに於て、上記UWB信号を受信するためのアンテナ部と、受信した上記UWB信号を包絡線検波して検波波形として検出するための包絡線検波部と、高閾値をもった高値用コンパレータを有すると共に低閾値をもった低値用コンパレータを有する二値コンパレータ部と、該二値コンパレータ部に接続された波形スロープパルス作成部と、を備え、上記波形スロープパルス作成部は、上記低値用コンパレータによる上記検波波形の立ち上がりで低閾値に達した検出結果と、上記高値用コンパレータによる上記検波波形の立ち上がりで高閾値に達した検出結果とを、合成して、低閾値到達時を立ち上がりとし高閾値到達時を立ち下がりとしたパルス幅をもったパルス信号を作成し、さらに、上記波形スロープパルス作成部から出力されたパルス信号の上記パルス幅の時間だけ充電するコンデンサを有すると共に該コンデンサの充電量に基づいた電圧値を出力する電圧値検出回路部と、該電圧値検出回路部からの上記電圧値をデジタルデータに変換して波形スロープデータとして出力するAD変換部と、上記波形スロープデータに応じた補正値を有する補正値データベースと、上記波形スロープデータと上記補正値データベースとを照合して抽出した補正値を加味して距離を計算する距離演算処理部と、を備えたシステムである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an envelope detection of the received UWB signal in an UWB measurement system that receives an impulse UWB signal and calculates a distance, and obtained by the envelope detection. After the waveform slope at the rising edge of the detection waveform is converted into a pulse width, it is converted into a voltage value with the pulse width as large and small, and the voltage value is converted into digital data to obtain waveform slope data. The correction value database having a correction value corresponding to the waveform slope data and the waveform slope data are collated to extract a correction value, and the distance is calculated by taking the extracted correction value into consideration.
In addition, in a UWB measurement system that receives an impulse UWB signal and calculates a distance, an antenna unit for receiving the UWB signal and an envelope detection of the received UWB signal to detect it as a detection waveform An envelope detector, a binary comparator unit having a high value comparator having a high threshold value and a low value comparator having a low threshold value, a waveform slope pulse generating unit connected to the binary comparator unit; The waveform slope pulse generator includes a detection result that has reached a low threshold at the rise of the detection waveform by the low value comparator, and a detection result that has reached a high threshold at the rise of the detection waveform by the high value comparator. And a pulse signal with a pulse width that rises when the low threshold is reached and falls when the high threshold is reached A voltage value detection circuit unit that has a capacitor that charges only for the time of the pulse width of the pulse signal output from the waveform slope pulse generation unit and outputs a voltage value based on the charge amount of the capacitor; An AD conversion unit that converts the voltage value from the voltage value detection circuit unit into digital data and outputs it as waveform slope data; a correction value database having correction values according to the waveform slope data; and the waveform slope data; A distance calculation processing unit that calculates a distance in consideration of a correction value extracted by collating with the correction value database .
本発明によれば、受信信号の強度や波形スロープ等の波形特性の差の影響による測距誤差が含まれない、高精度な測距や測位を行うことができる。比較的簡素な構成をもって、高精度な測距・測位結果を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to perform high-precision distance measurement and positioning that do not include distance measurement errors due to the influence of differences in waveform characteristics such as received signal strength and waveform slope. With a relatively simple configuration, highly accurate ranging / positioning results can be obtained.
以下、図示の実施形態と参考例に基づき本発明のUWB計測システムを詳説する。
本発明は、インパルスUWB信号Tを受信して距離を算出するUWB計測システムであって、図1に示すように、UWB信号Tを受信するためのアンテナ部11と、受信したUWB信号Tを増幅するための第1の増幅部12と、受信したUWB信号Tを包絡線検波して検波波形Sとして検出するための包絡線検波部13と、包絡線検波部13からの検波波形Sを増幅させる第2の増幅部14と、検波波形Sを所定のスレッシュホールド値(所定閾値)にてパルス信号に変換するためのパルス変換部15と、を備えている。
Hereinafter, the UWB measurement system of the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment and a reference example .
The present invention is a UWB measurement system that receives an impulse UWB signal T and calculates a distance. As shown in FIG. 1, an
さらに、第2の増幅部14から入力された検波波形Sの波形特性を検出すると共に検出した波形特性(波形特性データI)を出力する波形特性検出回路部17と、波形特性に応じた補正値を有する補正値データベースZが予め記憶されている記憶部18と、を備えている。
Furthermore, a waveform characteristic
補正値データベースZは、複数の波形特性データIと、各波形特性データIに夫々関連付けた補正値データQと、を有している。 The correction value database Z has a plurality of waveform characteristic data I and correction value data Q associated with each waveform characteristic data I.
そして、20は、距離演算処理部であり、この距離演算処理部20は、波形特性検出回路部17にて検出した波形特性と補正値データベースZとを照合して対応する補正値(補正値データQ)を抽出する補正値決定処理を行い、さらに、パルス変換部15からのパルスをデジタル回路で計測して得た到来時間に基づいて距離を計算する際に、上記補正値決定処理にて抽出した補正値を加味して(補正値で修正して)計算する距離計算処理を行う。
つまり、距離演算処理部20は、入力された波形特性データIと、補正値データベースZ内の波形特性データIとを照合し、一致した波形特性データIに関連付けられている補正値データQを抽出する。抽出した補正値データQとパルス到来時間(到来時間データ)と、に基づいて距離を計算して測距値データLとして出力する。
That is, the distance
例えば、補正値データQを正負の距離値(補正用距離値)とし、距離演算処理部20にて、先ず補正値を加味せず(従来技術のように)パルス到来時間に基づいて距離(仮測距値)を計算し、その後、仮測距値に補正用距離値を加減算して距離(測距値)を求める。
For example, the correction value data Q is set to a positive / negative distance value (correction distance value), and the distance
または、補正値データQを正負の時間値(補正用時間値)とし、距離演算処理部20にて、パルス到来時間に補正用時間値を加減算した後、距離を求める。
Alternatively, the correction value data Q is set to a positive / negative time value (correction time value), and the distance
また、補正値データQを、係数(補正用係数)としても良い。そして、上記仮測距値に補正値用係数を乗除算して距離を求める。或いは、パルス到来時間に補正用係数を乗除算した後に距離を計算してもよい。 The correction value data Q may be a coefficient (correction coefficient). Then, the distance is obtained by multiplying the provisional distance value by a correction value coefficient. Alternatively, the distance may be calculated after the pulse arrival time is multiplied by a correction coefficient.
図2に示す参考例では、波形特性検出回路部17を、検波波形Sの波高さH(図6参照)を波形特性として検出する波高さ検出回路部17Aをもって構成している。
検波波形Sが入力される検出用増幅部(AMP)31と、検出用増幅部31からの検波波形Sを整流して波高さHを電圧値(又は電流値)のピーク値として検出するピーク値検出回路部32と、検出したピーク値をデジタルデータに変換して波高さデータIa(波形特性データI)として出力するAD変換部33と、を備えている。
つまり、実際に検波されている信号レベルの強弱の把握を行って、検波波形Sの波高さHの高低を、電圧値の大小に変換してデジタル出力するための回路である。
In the reference example shown in FIG. 2, the waveform characteristic
A detection amplifying unit (AMP) 31 to which the detection waveform S is input, and a peak value for rectifying the detection waveform S from the
That is, it is a circuit for grasping the intensity of the signal level actually detected, converting the height H of the detected waveform S into the magnitude of the voltage value, and digitally outputting it.
補正値データベースZは、複数の波高さデータIaと、各波高さデータIaに夫々関連付けた波高さ用距離補正値データQaと、を有している。
例えば、図6の基準検波波形Saよりも波高さが小さいことを意味する波高さデータIaには、負の補正用距離値、又は、正の補正用到来時間値を意味する波高さ用補正値データQaを対応させている。
The correction value database Z has a plurality of wave height data Ia and wave height distance correction value data Qa associated with each wave height data Ia.
For example, the wave height data Ia, which means that the wave height is smaller than the reference detection waveform Sa in FIG. 6, includes a negative correction distance value or a wave height correction value that means a positive correction arrival time value. Data Qa is associated.
次に、図3に示す実施形態では、波形特性検出回路部17を、検波波形Sの波形スロープを波形特性として検出する波形スロープ検出回路部17Bをもって構成している。
検波波形Sが入力される検出用増幅部(AMP)51と、検出用増幅部51からの検波波形Sが入力される高低二値(高閾値と低閾値)をもった二値コンパレータ部52と、二値コンパレータ部52からの2つのパルス信号に基づいたパルスを出力するための波形スロープパルス作成部53と、波形スロープパルス作成部53が出力したパルス信号を電圧値として検出するための電圧値検出回路部54と、検出した電圧値を増幅させる検出電圧用増幅部(AMP)55と、検出して増幅させた電圧値をデジタルデータに変換して波形スロープデータIb(波形特性データI)として出力するAD変換部56と、を備えている。
検波波形Sの波形スロープの緩急を、電圧値の大小に変換してデジタル出力するための回路である。
Next, in the implementation form is shown in Fig 3, the waveform
A detection amplifying unit (AMP) 51 to which the detection waveform S is input, and a
This is a circuit for converting the slope of the waveform slope of the detection waveform S into a voltage value and outputting it digitally.
二値コンパレータ部52は、検波波形Sを高閾値(高スレッシュホールド値)でパルス変換する高値用コンパレータ52aと、検波波形Sを低閾値(低スレッシュホールド値)でパスル変換する低値用コンパレータ52bと、を有している。
The
波形スロープパルス作成部53は、高値用コンパレータ52aの出力パルスと低値用コンパレータ52bの出力パルスを合成したパルスを出力するためのXOR回路部を有している。
図4(a)に示すように、二値コンパレータ部52に検波波形S(波形スロープが緩やかな検波波形Sc)が入力されると、検波波形Sの立ち上がりで低閾値に達した(低値用コンパレータ52bによる)検出結果がXOR回路部の一方の入力部に入力されると共に、検波波形Sの立ち上がりで高閾値に達した(高値用コンパレータ52aによる)検出結果がXOR回路の他方の入力部に入力される。
The waveform slope
As shown in FIG. 4A, when the detection waveform S (detection waveform Sc having a gentle waveform slope) is input to the
したがって、図4(b)に示すように、低閾値到達時を立ち上がりとし高閾値到達時を立ち下りとしたパルス幅Wをもった、パルス信号が得られる。
このパルス信号を、波形スロープパルス作成部53は、検波波形Sの立ち上がりの波形スロープパルス信号(作成結果)として、出力するように構成している。
Therefore, as shown in FIG. 4B, a pulse signal having a pulse width W with the rising time when the low threshold value is reached and the falling time when the high threshold value is reached is obtained.
The waveform slope
波形スロープが急勾配になるにつれ、検波波形Sの立ち上がりが低閾値から高閾値に達する時間が短くなり、パルス幅Wが短いものとなる。また、波形スロープが緩やかになるにつれ、検波波形Sの立ち上がりが低閾値から高閾値に達する時間が長くなり、パルス幅Wが長いものとなる。波形スロープの緩急を、パルス幅Wの長短に変換している。
高閾値及び低閾値は、検波波形Sが図1のパルス変換部15にて所定スレッシュホールド値に到達するまでの範囲において、所定スレッシュホールド値の立ち上がりスロープを検出するように設定するのが望ましい。
As the waveform slope becomes steep, the time for the rising edge of the detection waveform S to reach the high threshold from the low threshold becomes shorter, and the pulse width W becomes shorter. Further, as the waveform slope becomes gentle, the time for the rising edge of the detection waveform S to reach the high threshold from the low threshold becomes longer, and the pulse width W becomes longer. The slowness of the waveform slope is converted into the length of the pulse width W.
The high threshold and the low threshold are preferably set so that the rising slope of the predetermined threshold value is detected in a range until the detection waveform S reaches the predetermined threshold value in the
図3と図4に示すように、電圧値検出回路部54は、波形スロープパルス作成部53から出力されたパルスのパルス幅Wの時間だけ充電するためのコンデンサCを有している。
パルス幅Wが短いほど、充電量が少なくコンデンサCの電圧値Vaが小さくなり、パルス幅Wが長いほど、充電量が大きくなってコンデンサCの電圧値Vaが大きくなる。
つまり、波形スロープが急勾配である場合は電圧値Vaが小さく、波形スロープが緩やかであると場合は電圧値Vaが大きくなる。波形スロープの緩急を、電圧値の大小に変換している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the voltage value
The shorter the pulse width W, the smaller the amount of charge, and the smaller the voltage value Va of the capacitor C. The longer the pulse width W, the larger the amount of charge and the larger the voltage value Va of the capacitor C.
That is, the voltage value Va is small when the waveform slope is steep, and the voltage value Va is large when the waveform slope is gentle. The slope of the waveform slope is converted to the magnitude of the voltage value.
電圧値検出回路部54で得た電圧値Vaを、検出電圧用増幅部55を介して、AD変換部56に入力してデジタルデータに変換する。変換された電圧値Vaは波形スロープデータIb)として出力される。
The voltage value Va obtained by the voltage value
補正値データベースZは、複数の波形スロープデータIbと、各波形スロープデータIbに夫々関連付けた波形スロープ用距離補正値データQbと、を有している。
例えば、図6の基準検波波形Saよりも波形スロープが緩やかなことを意味する波形スロープデータIbに、負の補正用距離値又は正の補正用時間値を意味する波形スロープ用補正値データQbを対応させている。
The correction value database Z has a plurality of waveform slope data Ib and waveform slope distance correction value data Qb associated with each waveform slope data Ib.
For example, waveform slope correction value data Qb meaning a negative correction distance value or positive correction time value is added to the waveform slope data Ib meaning that the waveform slope is gentler than the reference detection waveform Sa of FIG. It corresponds.
距離演算処理部20は、入力された波形スロープデータIbと、補正値データベースZ内の波形スロープデータIbとを照合し、一致した波形スロープデータIbに関連付けられている波形スロープ用距離補正値データQbを抽出する。
The distance
また、波形スロープ検出回路部17Bは、波形スロープパルス作成部53から出力されたパルスがAD変換部56にて取り込み(読み取り)が終了するまで、波形スロープパルス作成部53から出力される後続のパルスによってコンデンサCが充電(チャージ)されないようにチャージマスキング信号を出力して、スイッチSWをOFFにするチャージマスキング処理を行うように構成している(チャージマスキング用制御回路部を有している)。
また、AD変換部56による取り込みが終了すると、リセット信号を出力して、コンデンサCのディスチャージ処理を行い、また、チャージマスキング信号の出力を停止してスイッチSWをONにして、コンデンサCへのチャージが可能となるように構成している。
In addition, the waveform slope
When the
なお、図1に於て、アンテナ部11はアンテナ素子を有するアンテナ部材であり、第1の増幅部12は高周波増幅器(LNA:Low Noise Amplifier)であり、包絡線検波部13は検波器(包絡線検波回路)であり、第2の増幅部14はアンプ(AMP)であり、パルス変換部15は所定閾値(所定のスレッシュホールド値)に設定したコンパレータ(比較器)であり、距離演算処理部20はCPUや集積回路等の演算処理器或いは、ベースバンド回路部やデジタル処理回路であり、記憶部18は、集積回路の記憶部や、RAMやROM、HD(ハードディスク)或いはフラッシュメモリ等の記憶器である。
In FIG. 1, an
本発明は、インパルスUWB信号を送受信して送受信間の電波到来時間を計測して距離を算出するシステムに適用でき、例えば、固定送信器からUWB信号を移動受信器に送信し、UWB信号を受信した移動受信器と固定送信器の間を測距し、移動受信器の位置を検出するシステムに適用できる。例えば、倉庫内に固定送受信器を設け、フォークリフトや搬送物等の移動体に送受信器付き移動タグを設けて、フォークリフトや搬送物を測距・測位するシステムとして適用できる。また、送受信器からUWB信号を送信し、測定対象物からの応答信号を送受信器にて受信して、測定対象物までの距離を計測するシステムや、所定位置に固設した複数の送受信器にて測定対象物までの距離を計算し、各送受信器の測距値に基づいて、測定対象物の位置を3次元的に検出(測位)するシステムである。また、測定対象物にUWB信号を当てて、反射信号を受信して距離を計測する測距レーダシステム等に適用可能である。 The present invention can be applied to a system that calculates the distance by transmitting and receiving an impulse UWB signal and measuring a radio wave arrival time between transmission and reception. For example, a UWB signal is transmitted from a fixed transmitter to a mobile receiver and a UWB signal is received. The present invention can be applied to a system that measures the distance between the mobile receiver and the fixed transmitter and detects the position of the mobile receiver. For example, a fixed transmitter / receiver is provided in a warehouse, and a moving tag with a transmitter / receiver is provided on a moving body such as a forklift or a transported object, so that it can be applied as a system for ranging and positioning a forklift or transported object. In addition, the UWB signal is transmitted from the transceiver, the response signal from the measurement object is received by the transceiver, the distance to the measurement object is measured, and a plurality of transceivers fixed at predetermined positions In this system, the distance to the measurement object is calculated and the position of the measurement object is detected (positioned) three-dimensionally based on the distance measurement value of each transceiver. Further, the present invention can be applied to a ranging radar system that applies a UWB signal to a measurement object, receives a reflection signal, and measures a distance.
なお、本発明及び参考例は、設計変更可能であって、波高さ検出回路部17Aは、検波波形Sの波高さHの違いをデジタルデータとしてできれば、図示の回路以外の構成であっても良い。また、波形スロープ検出回路部17Bは、検波波形Sの波形スロープの違いをデジタルデータとして出力できれば、図示の回路以外の構成であっても良い。また、補正値を加味して距離を計算するとは、上述した以外の四則演算の組合せで、測距値を求めても良い。
The present invention and the reference example can be changed in design, and the wave height
以上のように、本発明のUWB計測システムは、インパルスUWB信号Tを受信して距離を算出するUWB計測システムに於て、受信したUWB信号Tを包絡線検波して、包絡線検波にて得た検波波形Sの波形特性を検出し、波形特性に応じた補正値を有する補正値データベースZと、検出した波形特性と、を照合して補正値を抽出し、抽出した補正値を加味して距離を計算するので、受信信号の強度や波形スロープ等の波形特性の差による影響を排除でき、測距誤差が含まれない、高精度な測距や測位を行うことができる。 As described above, the UWB measurement system according to the present invention receives the impulse UWB signal T and calculates the distance, and detects the received UWB signal T by envelope detection and obtains it by envelope detection. The detected waveform characteristic of the detected waveform S is detected, the correction value database Z having a correction value corresponding to the waveform characteristic and the detected waveform characteristic are collated to extract a correction value, and the extracted correction value is taken into account Since the distance is calculated, it is possible to eliminate the influence of the difference in waveform characteristics such as the strength of the received signal and the waveform slope, and to perform highly accurate distance measurement and positioning that do not include the distance measurement error.
参考例において、波形特性は、検波波形Sの波高さHであるので、信号強度によって生じる距離誤差が含まれない正確な距離を出力できる。 In the reference example, since the waveform characteristic is the wave height H of the detected waveform S, an accurate distance that does not include a distance error caused by the signal intensity can be output.
本発明において、波形特性は、検波波形Sの立ち上がりの波形スロープであるので、検波波形Sの立ち上がりスロープ差の影響を排除した正確な距離を出力できる。 In the present invention, since the waveform characteristic is the waveform slope of the rising edge of the detection waveform S, an accurate distance that excludes the influence of the rising slope difference of the detection waveform S can be output.
11 アンテナ部
13 包絡線検波部
20 距離演算処理部
52 二値コンパレータ部
52a 高値用コンパレータ
52b 低値用コンパレータ
53 波形スロープパルス作成部
54 電圧値検出回路部
56 AD変換部
C コンデンサ
H 波高さ
Ib 波形スロープデータ
S 検波波形
T UWB信号
Va 電圧値
W パルス幅
Z 補正値データベース
11 Antenna part
13 Envelope detector
20- distance calculation processing section
52 Binary comparator
52a high value comparator
52b low value comparator
53 waveform slope pulse generator
54 Voltage value detection circuit
56 AD converter
C capacitor H Wave height
Ib waveform slope data S Detection waveform T UWB signal
Va voltage value
W pulse width Z correction value database
Claims (2)
受信した上記UWB信号(T)を包絡線検波して、該包絡線検波にて得た検波波形(S)の立ち上がりの波形スロープの緩急を、パルス幅(W)の長短に変換した後に、該パルス幅(W)の長短を大小とした電圧値(Va)に変換して、該電圧値(Va)をデジタルデータに変換して波形スロープデータ(Ib)とし、該波形スロープデータ(Ib)に応じた補正値を有する補正値データベース(Z)と、上記波形スロープデータ(Ib)と、を照合して補正値を抽出し、該抽出した補正値を加味して距離を計算することを特徴とするUWB計測システム。 In a UWB measurement system that receives an impulse UWB signal (T) and calculates a distance,
The received UWB signal (T) is subjected to envelope detection, and the rise and fall of the rising waveform slope of the detection waveform (S) obtained by the envelope detection is converted into the length of the pulse width (W). The pulse width (W) is converted into a voltage value (Va) with the length of the pulse width (W) being large and small, the voltage value (Va) is converted into digital data to form waveform slope data (Ib), and the waveform slope data (Ib) A correction value database (Z) having a corresponding correction value and the waveform slope data (Ib) are collated to extract a correction value, and the distance is calculated by taking the extracted correction value into consideration. UWB measurement system.
上記UWB信号(T)を受信するためのアンテナ部(11)と、受信した上記UWB信号(T)を包絡線検波して検波波形(S)として検出するための包絡線検波部(13)と、高閾値をもった高値用コンパレータ(52a)を有すると共に低閾値をもった低値用コンパレータ(52b)を有する二値コンパレータ部(52)と、該二値コンパレータ部(52)に接続された波形スロープパルス作成部(53)と、を備え、
上記波形スロープパルス作成部(53)は、上記低値用コンパレータ(52b)による上記検波波形(S)の立ち上がりで低閾値に達した検出結果と、上記高値用コンパレータ(52a)による上記検波波形(S)の立ち上がりで高閾値に達した検出結果とを、合成して、低閾値到達時を立ち上がりとし高閾値到達時を立ち下がりとしたパルス幅(W)をもったパルス信号を作成し、
さらに、上記波形スロープパルス作成部(53)から出力されたパルス信号の上記パルス幅(W)の時間だけ充電するコンデンサ(C)を有すると共に該コンデンサ(C)の充電量に基づいた電圧値(Va)を出力する電圧値検出回路部(54)と、該電圧値検出回路部(54)からの上記電圧値(Va)をデジタルデータに変換して波形スロープデータ(Ib)として出力するAD変換部(56)と、上記波形スロープデータ(Ib)に応じた補正値を有する補正値データベース(Z)と、上記波形スロープデータ(Ib)と上記補正値データベース(Z)とを照合して抽出した補正値を加味して距離を計算する距離演算処理部(20)と、を備えたことを特徴とするUWB計測システム。 In a UWB measurement system that receives an impulse UWB signal (T) and calculates a distance,
An antenna section (11) for receiving the UWB signal (T), an envelope detection section (13) for detecting the received UWB signal (T) as an detected waveform (S) by envelope detection; A binary comparator unit (52) having a high value comparator (52a) having a high threshold value and having a low value comparator (52b) having a low threshold value, and connected to the binary comparator unit (52) A waveform slope pulse generator (53),
The waveform slope pulse generator (53) detects the detection result of reaching the low threshold at the rise of the detection waveform (S) by the low value comparator (52b), and the detection waveform by the high value comparator (52a) ( S) is combined with the detection result that has reached the high threshold at the rise of S) to create a pulse signal having a pulse width (W) with the rise when the low threshold is reached and the fall when the high threshold is reached,
Furthermore, it has a capacitor (C) that charges only for the time of the pulse width (W) of the pulse signal output from the waveform slope pulse generator (53), and a voltage value based on the charge amount of the capacitor (C) ( A voltage value detection circuit unit (54) for outputting Va), and AD conversion for converting the voltage value (Va) from the voltage value detection circuit unit (54) into digital data and outputting it as waveform slope data (Ib) The unit (56), the correction value database (Z) having a correction value corresponding to the waveform slope data (Ib), the waveform slope data (Ib) and the correction value database (Z) are collated and extracted. A UWB measurement system comprising: a distance calculation processing unit (20) that calculates a distance in consideration of a correction value .
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