JPH04264284A - 短距離を測定するための遠隔測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は短距離を測定するための
遠隔測定方法に係わり、特に、２進数論理配列を用いる
相関装置を使用する連続発信近接レーダに適用可能であ
る。

【０００２】

【従来の技術】飛行機に取り付けられた短距離を測定す
るための近接計測器（ｐｒｏｘｉｍｅｔｅｒ）または遠
隔計測レーダによって、この飛行機と別の飛行機との間
の最短距離を測定することが可能となる。仏国特許第２
　　２８６　　３９１号及び第２５８０　　０８０号は
、簡単には以下のように動作する上記近接計測器の例を
記載している。

【０００３】連続電磁信号は、フィードバックシフトレ
ジスタによって生成され且つクロック周波数で発信され
る所定数のビットを含む疑似ランダム配列によって変調
される。変調信号は送信アンテナによって発信され、反
射した信号（またはエコー）は受信アンテナによって検
出され、公知の方法で時間遅延された変調信号と相関さ
れる。遅延が発信波の往復行程に正確に対応する場合に
は、例えばターゲットから反射した後に相対関数は最大
となる。相関器の出力における誤差電圧はクロック周波
数を制御し、クロック周波数は、検出された飛行機がよ
り接近するにつれて次第に増大する。このようにレーダ
はクロック周波数から測定されるべき距離を計算する。

【０００４】この種のレーダは約３０メートルから約２
メートルの範囲の距離内でのみ動作することが公知であ
る。エコーが検出されないときには、クロック周波数は
変更されないままであって所定の限界距離に対応するが
、移動物体が検出ゾーンに進入するや否や、生成された
相関信号によって距離が変化するように周波数は「ロッ
クオン」される。

【０００５】このような従来の近接計測器では上記測定
可能な距離範囲に対して、レーダを搭載した飛行機は、
地上のような全ての寄生反射表面から約３００ｍ離れて
いる必要があることが判っている。

【０００６】実際、疑似ランダム配列の周期性は、クロ
ック周波数を制御するために使用される相関関数の周期
性を生起する。この周期性は、近傍の物体から反射した
エコーかまたはその距離を越えるところに位置する物体
から反射したかを区別できない不確定な距離の存在をも
たらす。

【０００７】一般に、ｎビットの配列に対して相関関数
の周期は（２ｎ−１）Ｔに等しく、即ちｎが７の場合に
は１２７Ｔである。但しＴは、クロック周波数に対応す
る周期である。周期（２ｎ−１）Ｔは不確定距離に対応
する。ここで、一方は他方に相関によって従属している
ので、測定距離が小さくなるとＴは減少する（或いはク
ロック周波数は増加する）。従って、検出される機体が
接近すると不確定距離は小さくなり、これは、測定方法
を不正確にすることでそれを損ない得る。

【０００８】更に、種々のスプリアス信号は検出信号を
損ない得、不正な測定値の原因となる。例えば、検出さ
れるべき装置よりはるかに大きい表面（例えば地面）に
よって戻された寄生エコーは、極めて大きい振幅を有す
る（検出されるべき装置からのエコーの振幅の１０４倍
になり得る）。他の干渉は、送信アンテナと受信アンテ
ナ間の好ましくない脱相関や、相関器の出力における漏
れによって生じ得る。

【０００９】通常は、干渉または永久エコー源を考慮す
る必要を避けるために、検出されるべき装置に対して予
期されるドップラー効果に起因する周波数ドリフトに対
応する１〜２０ｋＨｚの範囲の周波数バンドにおいて検
出が行われる。検出を平均ドップラー周波数に合わせる
ことにより、測定の信号対ノイズ比を向上させることが
できる。

【００１０】図１は、クロック周波数ｆＨにおいて発信
されたｎビットの配列によって変調された信号の周波数
スペクトルの形状を模式的に表している。

【００１１】このスペクトルは、ｆＨ／２ｎ−１の間隔
を有する複数の線を有しており、簡単に表わすために線
の数は減らして示してある。斜線域は、検出が実施され
るドップラー分散ゾーンを表している。クロック周波数
及びビット数は、最初のスペクトル線が検出ゾーン内に
ないように選択されることが判る。

【００１２】検出の間、スペクトル線は相互に離れるよ
うに移動し、スペクトルの幅は広がる。

【００１３】固定数のビットを用いると、フィルタリン
グによってクロック周波数の下限がより低くされること
を理解されたい。

【００１４】クロック周波数の動作限界は、測定される
べき距離の範囲に対して寄生表面からかなりの隔離を要
求する（約３０メートルの範囲に対して約３００ｍの隔
離）。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、数十メ
ートルのオーダの距離範囲の検出ができ、しかも地面ま
たは任意の他の寄生表面から２０メートルほどの近い距
離から測定値が取られ得る十分に大きい不確定距離を維
持する検出を可能とすることである。

【００１６】このために本発明は、測定されるべき距離
に従って疑似ランダム配列のビット数を変えることを提
供する。換言すれば、検出物体がより接近して距離しき
い値を通過すると、不確定距離を増大し且つ測定値に干
渉しないようにこれを十分に大きく維持するようにビッ
ト数を増大する。ビット数は、検出が行われるドップラ
ー分散ゾーンに進入する発信された変調信号の周波数に
おいて最初のスペクトル線を避けるように、クロック周
波数の値の関数として選択される。

【００１７】より正確には、本発明は、短距離を測定す
るための遠隔計測方法であって、発信された変調信号の
エコーと、公知の方法で時間遅延された前記変調信号と
の間の相関の測定値の関数として変更されるクロック周
波数（ｆＨ）で発信される一定数（ｎ）のビットからな
る疑似ランダム配列によって変調された電磁信号を発信
することを含み、クロック周波数（ｆＨ）は、測定され
るべき距離に対応しており、更にクロック周波数（ｆＨ
）は複数の動作域に分割される動作範囲において変化し
、疑似ランダム配列におけるビット数（ｎ）は、クロッ
ク周波数の動作域の変化の関数として変更される方法を
提供する。

【００１８】上記方法の重要な長所は、疑似ランダム配
列の長さの変化が距離によるサーボコントロール（より
正確には周波数によるサーボコントロール）に妨害を起
こさないことに由来する。実際、相関曲線の勾配はビッ
ト数の変化によって変更されない。

【００１９】疑似ランダム配列のビット数（ｎ）は、ク
ロック周波数のより低い動作域からより高い動作域に移
るときに増加されるのが好ましい。

【００２０】疑似ランダム配列のビット数は、比ｆＨ／
２ｎ−１が、図１で斜線を引いたドップラー分散ゾーン
の上限に最低でも等しいように選択されている固定値よ
り大きくなるように選択されるのが有利である。

【００２１】１つの実施態様においては動作範囲は、約
６ｍの距離に対応する周波数しきい値によって分割され
る少なくとも２つの動作域を含むことができる。

【００２２】

【実施例】本発明を実施する際に使用できるのと同じ一
般的なタイプの近接計測器の実施態様は、前出の仏国特
許第２　　２８６　　３９１号及び第２　　５８０　　
０８０号に記載されており、これら特許の開示内容は参
照により本明細書の一部を構成するものとする。本発明
は、前記特許の装置の検出信号を変調するために疑似ラ
ンダム配列を発信することに関する部分に係わっており
、１つの実施態様を図２に示す。

【００２３】疑似ランダム配列は、一方では送信アンテ
ナによって発信される連続信号を且つ他方では公知の方
式で時間遅延された後に相関装置の入力に送られる連続
信号を変調するために使用される。変調信号のエコーは
受信アンテナによって検出され、クロック（図２では図
示なし）を制御するための誤差電圧を生成するように遅
延された変調信号と相関される。クロックはクロック周
波数ｆＨで、近接計測器を搭載している飛行機と検出さ
れる物体との間の距離を表わすクロック信号を発信する
。

【００２４】疑似ランダム配列はフィードバックシフト
レジスタ１０によって生成され、クロック周波数ｆＨの
時間ベースで制御される。図２に示した実施例において
はレジスタ１０は、１〜９に番号付けされた９つの段を
有する。この系は、レジスタ１０の番号７及び９の段に
それぞれ接続されている２つの出力Ｓ１及びＳ２を有す
る。クロック周波数ｆＨ（即ち測定された距離）の値に
従って、これらの出力の一方または他方が使用される。

【００２５】例えば２０〜２ｍに広がる近接計測器の動
作範囲は、例えば６ｍに位置するしきい値Ｓによって分
離される２つの動作域に分割される。比較器１２はクロ
ック周波数を、選択されたしきい値Ｓに対応する周波数
と連続的に比較し、制御信号を、配列のビット数を動作
域の関数として選択することができるセレクタスイッチ
１４に送信する。２０〜６ｍの範囲の距離に対しては動
作疑似ランダム配列は７ビットを有し、６〜２ｍの範囲
においては動作疑似ランダム配列は９ビットを有する。

【００２６】比較器１２は、増大方向においては測定距
離が６ｍを僅かに越えたときにスイッチングが行われ且
つ減少方向においては測定距離が６ｍより僅かに小さく
なったときにスイッチングが行われるように選択したし
きい値に中央合わせされたヒステリシスサイクルで動作
する。このようにすると、測定距離がしきい値Ｓに近付
くときにはこの反復的なスイッチングは回避される。

【００２７】ＯＲ論理ゲート１６及び１８は、各選択に
おいて、レジスタ１０によって発信されたものから誘導
された疑似ランダム配列の形成を許可する。“ＯＲ”ゲ
ート１６は例えば、その入力がレジスタ１０の番号６及
び７の段からの出力を受取るように接続されており、“
ＯＲ”ゲート１８は例えば、段５及び９の出力を入力と
して受取るように接続されている。与えられた制御信号
に従って、セレクタスイッチ１４はＯＲゲート１６，１
８の一方または他方の出力をシフトレジスタ１０の番号
１の段の入力に接続する。

【００２８】近接計測器が待ち状態にあるときには、ク
ロック周波数ｆＨは固定されており、最大測定距離、即
ちこの実施例では２０ｍに相当する。有意なエコーが検
出されると、クロック周波数ｆＨは測定距離に従い、測
定距離が減少するとともにクロック周波数は増加する。

【００２９】距離が２０〜６ｍの範囲にある限りは、疑
似ランダム配列のビット数ｎは７である。図１を参照す
ると、発信信号のスペクトル線は相互に分離しており、
スペクトルが広がることが理解されるであろう。

【００３０】測定距離が固定しきい値Ｓを横切ると、動
作域の変更によって疑似ランダム配列のビット数ｎが７
から９に変更される。これで発信信号のスペクトル線は
寄り集まってより近付き、従って、測定を妨害しないよ
うに不確定距離を十分に離れたところに維持する。更に
、スイッチングしきい値と各動作域におけるビット数と
は、最大の信号対ノイズ比を維持するように比ｆＨ／２
ｎ−１がドップラー分散ゾーンの上限より決して小さく
ならないようなものとする。

【００３１】勿論のこと、検出物体が遠ざかっており、
反対方向で距離しきい値を横切ると、疑似ランダム配列
は９から７ビットに再び変化する。

【００３２】本発明に従う方法の結果として、不確定距
離を離れた地点に維持し且つ最大の信号対ノイズ比を維
持することが可能であり、従って、地面のような反射表
面から２０メートルほどの低い距離で近接計測を実施す
ることができる。

【００３３】本発明は、実施例によって記載及び図示し
た特定の実施態様に全く制限されることはなく、いくつ
もの変形態様をも提供する。即ち、本発明の方法を実施
するために例えばメモリを使用する他の装置を使用する
こともできる。更に動作域の数は２つに制限されること
はなく、選択されるビットの数は７及び９と異なっても
よい。これらの数字は意図される適用に依存する。

【図面の簡単な説明】

【図１】疑似ランダム配列によって変調された連続信号
の周波数スペクルを模式的に表した図である。

【図２】本発明に従う方法を実施する上で使用される装
置の１つの実施態様を模式的に表わした図である。

【符号の説明】

１〜９　　段番号、 １０　　レジスタ、 １２　　比較器、 １４　　セレクタスイッチ、 １６，１８　　ＯＲ論理ゲート。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　短距離を測定するための遠隔測定方法
   であって、電磁信号を生成するステップと、クロック周
   波数で発信される一定数のビットからなる疑似ランダム
   配列を生成するステップと、前記電磁信号を前記疑似ラ
   ンダム配列によって変調するステップと、前記変調した
   電磁信号を送信し且つ同時に前記変調した信号を時間遅
   延させるステップと、前記送信した変調信号のエコーを
   受信するステップと、前記送信した変調信号のエコーと
   前記時間遅延させた変調信号との間の相関を測定するス
   テップと、前記クロック周波数を前記測定した相関の関
   数として変化させるステップであって、前記クロック周
   波数が測定されるべき距離に対応しているステップとを
   含み、更に、前記クロック周波数が、複数の動作域に分
   割される動作範囲において変化し、前記疑似ランダム配
   列におけるビット数（ｎ）が、前記クロック周波数の動
   作域の変化の関数として変更される方法。
2. 【請求項２】　　前記クロック周波数のより低い動作域
   からより高い動作域に移るときに、前記疑似ランダム配
   列のビット数が増加される請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】　　前記疑似ランダム配列のビット数が、
   比ｆＨ／２ｎ−１が固定値より大きくなるように選択さ
   れている請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】　　前記動作範囲が、約６ｍの距離に対応
   する周波数しきい値によって分割されている２つの動作
   域を含む請求項１に記載の方法。