JPH10500777A - 無線測距機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 無線測距システム（１０）は無線測距機（１２）および複数の遠隔移動トランスポンダ（１４）を含んでいる。無線測距機（１２）は特定の移動トランスポンダを識別するアドレス符号により変調された信号を送信する。移動トランスポンダが無線測距機から送信された変調信号（Ｍ_s）を受信し、変調信号がその移動トランスポンダに割り当てられたアドレスに対応するアドレス符号により変調されていれば、移動トランスポンダは無線測距機へ返送信号（Ｒ_s）で応答する。無線測距機内の受信機（３２）により、受信信号はミキサー（３０）へ運ばれ、それは送信機（２０）から出力される変調信号と同じ内部キャリア信号も受信する。ミキサの出力は濾波され復調されて移動トランスポンダ（１４）と無線測距機（１２）間の距離に比例する出力信号が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 無線測距機 技術分野 本発明は追尾システムに関し、特に、遠隔トランスポンダと基準位置間の距離 を測定する無線測距機に関する。 背景技術 移動トランスポンダを固定基準位置から識別して標定する通信システムが従来 技術として周知であり、飛行術を含む多くの環境で使用されている。例えば、周 知の１つの追尾システムには基準位置に配置され、追尾される移動トランスポン ダが受信するように識別データにより符号化された信号を送信するＲＦ送信機が 含まれる。符号化された信号を受信して、受信信号が移動トランスポンダへ向け られるものであることが確認されると、移動トランスポンダは元の送信信号とは 異なる周波数の返送信号で応答し、返送信号は基準位置の受信機により受信され る。移動トランスポンダを補助する機能の状態情報を応答信号に重畳することが できる。 受信機が応答信号を受信すると、アドレスされた移動トランスポンダの識別デ ータと位置を確認することができる。しかしながら、移動トランスポンダの位置 は判っても、基準位置からの距離は容易に手に入れることができない。 したがって、遠隔トランスポンダと基準位置間の距離を測定することができる 新しい無線測距機および無線測距システムを提供するのが本発明の目的である。 発明の開示 本発明の１つの局面に従って提供される無線測距機は、 遠隔トランスポンダにより受信される信号を送信する送信機と、 前記送信信号に応答して前記遠隔トランスポンダから送られる返送信号を受信 する受信機と、 前記送信信号と返送信号を相関させて前記無線測距機からの前記遠隔トランス ポンダの距離に比例する出力信号を発生する処理手段とを具備している。 本発明の他の局面に従って提供される無線測距システムは、 遠隔トランスポンダにより受信される信号を送信する送信機と、 送信信号を受信し前記送信信号に応答して返送信号を送る少なくとも１つの遠 隔トランスポンダと、 前記返送信号を受信する受信機と、 前記送信信号と返送信号を相関させて前記受信機からの前記遠隔トランスポン ダの距離に比例する出力信号を発生する処理手段とを具備している。 １つの好ましい実施例では、送信信号と受信信号間の遅延を求める手段および それに応答して出力信号を発生する手段が処理手段に含まれている。また、好ま しくは送信機と共同作用して特定の遠隔トランスポンダを識別するように送信信 号をアドレスするアドレス手段も無線測距機に含まれている。この場合、少なく とも１つの遠隔トランスポンダの各々は、そこへアドレスされた送信信号を検出 して適切にアドレスされた送信信号を受信した時に遠隔トランスポンダが返送信 号で応答可能とするアドレス検出手段を含んでいる。 本発明により無線測距機のデザインがシンプルでありながら基準位置と遠隔ト ランスポンダ間の正確な距離測定を行うことができる利点が得られる。 図面の簡単な説明 次に、添付図を参照して本発明の実施例について詳細説明を行い、ここに、 第１図は、本発明による全二重無線測距システムの全体構成を示すブロック図 である。 第２図は、第１図のシステムの一部を形成する無線測距回路のブロック図であ る。 第３図は、第２図の回路の一部を形成するチップ符号発生器のブロック図であ る。 第４図は、元の送信信号、トランスポンダから受信する返送信号、および２つ の信号間の時間遅延を示す線図である。 発明を実施するための最良の形態 第１図に、一般的に参照番号１０により示される無線測距システムを示す。シ ステム１０は無線測距機１２と、複数設けられ、その中の１つだけが図示されて いる遠隔移動トランスポンダ１４とを含む。無線測距機１２は変調信号Ｍ_sを送 信し、それは各移動トランスポンダ１４により受信される。送信された変調信号 Ｍ_sは１つの移動トランスポンダ１４に特有のアドレスにより変調される。移動 トランスポンダが変調信号を受信すると、変調信号は各移動トランスポンダ１４ により調べられ、その特定トランスポンダへアドレスされるものであるか確認さ れる。トランスポンダへアドレスされない受信信号は無視される。適切にアドレ スされた変調信号を受信する移動トランスポンダ１４は、返送信号Ｒ_s送ってそ れに応答する。無線測距機１２は返送信号Ｒ_sを受信すると、無線測距機１２と アドレスされた移動トランスポンダ１４間の距離を表す出力信号を生じるように 返送信号と送信された変調信号Ｍ_sとを相関させる。 第２図に無線測距機１２を詳細に示す。図から判るように、無線測距機は符号 発生器２２から入力を受信する送信機２０を含んでいる。符号発生器２２はクロ ック２６からだけでなくマイクロコントローラ２４からも入力を受信して平衡変 調器２８へ入力を与える。平衡変調器２８はクロック２６からも入力を受信して ミキサー３０へ出力を与える。ミキサー３０は受信機３２からも入力を受信して バンドパスフィルタ３４へ出力を与える。バンドパスフィルタ３４の出力は包絡 線復調器３６へ与えられ、それは送信変調信号Ｍ_sを送った後で、返送信号Ｒ_sを 受信した時にアドレスされた移動トランスポンダ１４と無線測距機１２間の距離 に比例する出力信号を発生する。無線測距機１２は受信機３２および送信機２０ を有するため、信号を同時に送受信することができ、全二重システム１０となる 。 第３図に符号発生器２２を詳細に示す、図から判るように、それは１組の直列 接続遅延素子４０，４２，４４により構成されている。遅延素子は帰還経路４６ として結合されている。特に、最後の遅延素子４４および中間遅延素子４２の出 力は、モジュロー２加算器４８内で結合されて最初の遅延素子４０の入力へ帰還 されている。符号発生器２２の内容はマイクロコントローラ２４により初期化さ れる。 次に、無線測距システム１０の動作について説明する。移動トランスポンダ１ ４と無線測距機１２間の距離を求めたい場合、マイクロコントローラ２４は符号 発生器２２へ入力を与えて無線測距機１２からの距離を求める移動トランスポン ダ１４のアドレスを表す出力符号を発生するように符号発生器２２を初期化す る。符号発生器２２から出力されたアドレス符号ＡＣ（第３図参照）は送信機２ ０へ送られる。次に、送信機２０はアドレス符号により変調された周波数ｆ１を 有する準スペクトル拡散キャリア信号を発生して送信する。アドレス符号ＡＣは 送信機から送信される信号と同じ内部キャリア信号を変調する平衡変調器２８へ も送られる。 変調信号Ｍ_sが送信されると、全ての移動トランスポンダ１４が送信された変 調信号を受信する。各移動トランスポンダ１４がそれに割り当てられたアドレス に対応するアドレス符号により変調されている変調信号を検出するように設計さ れているアドレス検出回路を含んでいる。その移動トランスポンダに割り当てら れたアドレスに対応しないアドレス符号により変調された送信変調信号を受信す ると、移動トランスポンダは受信変調信号を無視する。しかしながら、移動トラ ンスポンダ１４が受信する変調信号がその移動トランスポンダへ割り当てられた アドレスに対応するアドレス符号により変調されている場合には、移動トランス ポンダはイネーブルされてｆ２のキャリア周波数を有する返送信号Ｒ_sで応答す る。 返送信号Ｒ_sは受信機３２により受信されると、平衡変調器２８から変調され た内部キャリア信号も受信するミキサー３０へ送られる。変調された内部キャリ ア信号は元の送信変調信号Ｍ_sと同じであるため、ミキサー３０は元の送信信号 および返送信号を入手することができる。共にアドレス符号ＡＣにより変調され る変調された内部キャリア信号および返送信号Ｒ_sを第４図に示す。キャリアお よび返送信号間の遅延σおよびアドレス符号の持続時間Ｔ_cも図示されている。 ミキサー３０の出力はバンドパスフィルタ３４により濾波され、続いて、包絡線 復調器３６へ通されて元の送信変調信号Ｍ_sと返送信号Ｒ_s間の遅延σに直接比例 するアナログ電圧出力を生じるように返送信号と内部キャリア信号が相関される 。遅延σは次式で表すことができ、 σ＝ｄ／ｃ ここに、ｄは無線測距機１２と遠隔移動トランスポンダ１４間の距離に等しく 、ｃは環境媒体中を進行する無線信号の伝搬速度に等しい。 光速および遅延σは周知であるため、包絡線復調器３６のアナログ電圧出力は 無線測距機１２とアドレスされた移動トランスポンダ１４間の距離に比例する。 アナログ電圧出力は校正されてデジタル形式へ変換され、距離ｄを表す数値を得 ることができる。距離ｄを表すデジタル信号を使用してディスプレイを駆動し、 距離の可視表示を与えることができる。 システム１０を使用して測定することができる最大距離ｄは次式により求める ことができる。 ｄ＝ｃ×Ｔ_c・・・・・・（１） ここに、ｃは環境媒体中を進行する無線信号の伝搬速度であり、 Ｔ_cは符号発生器２２により発生されるアドレス符号の持続時間である。 もちろん、アドレス符号の持続時間はクロック速度およびアドレス符号内のビ ット数により求められる。 例えば、符号発生器２２の出力レートが１メガビット／秒であるシステム１０ では、２ＭＨｚの信号帯域幅が与えられる。Ｔ_c＝１μｓおよびｃ＝３×１０⁸ｍ ／ｓとすると、（１）式を使用して無線測距機１２と移動トランスポンダ１４間 の測定できる最大距離は３００ｍとなる。また、この例では、８ビットアナログ ／デジタルコンバータを使用してアナログ電圧をデジタル距離値へ変換する場合 、電圧は３００ｍ／２５６＝１．１７ｍの分解能で変換することができる。 受信機３２および送信機２０を含む全二重システム１０として説明してきたが 、半二重トランシーバを使用して送信機および受信機として個別に機能させるこ とができる。しかしながら、この場合には、信号を同時に送受信することはでき ない。 また、アナログ出力電圧を校正し、距離ｄの可視表示のためのアナログ表示に 使用することができ、デジタル形式へ変換する必要はない。 当業者であれば請求の範囲に明記された本発明の範囲内で他のさまざまな修正 および変更が可能であることは明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．無線測距機であって、 遠隔トランスポンダにより受信される信号を送信する送信機と、 前記送信信号に応答して前記遠隔トランスポンダから送られる返送信号を受信 する受信機と、 前記送信信号および返送信号を相関させて前記無線測距機からの前記遠隔トラ ンスポンダの距離に比例する出力信号を発生する処理手段とを具備する無線測距 機。 ２．前記処理手段は送信信号と返送信号間の遅延を決定する手段と、前記決定手 段に応答して前記出力信号を発生する手段とを具備する請求項１記載の無線測距 機。 ３．さらに前記送信機と共同作用して特定の遠隔トランスポンダへ送信信号をア ドレスするアドレス手段を含む請求項２記載の無線測距機。 ４．前記決定手段は、送信信号および返送信号を混合するミキサを含み、前記発 生手段は混合信号を通すフィルタおよび前記フィルタの出力を受信して前記出力 信号を発生する包絡線復調器を含む請求項３記載の無線測距機。 ５．前記出力信号は前記距離に直接比例する大きさのアナログ電圧である請求項 ４記載の無線測距機。 ６．前記アドレス手段は特定の遠隔トランスポンダのアドレスを表す符号を発生 する符号発生器と、前記符号発生器を初期化するマイクロコントローラを含む請 求項３記載の無線測距機。 ７．無線測距システムであって、 遠隔トランスポンダにより受信される信号を送信する送信機と、 送信信号を受信し、前記送信信号に応答して返送信号を送る少なくとも１つの 遠隔トランスポンダと、 前記返送信号を受信する受信機と、 前記送信信号および返送信号を相関させて前記受信機からの前記遠隔トランス ポンダの距離に比例する出力信号を発生する処理手段とを具備する無線測距シス テム。 ８．前記処理手段は送信信号と返送信号間の遅延を決定する手段と、前記決定手 段に応答して前記出力信号を発生する手段とを含む請求項７記載の無線測距シス テム。 ９．さらに前記送信機と共同作用して特定のトランスポンダを識別するように送 信信号をアドレスするアドレス手段を含み、少なくとも１つの前記トランスポン ダは各々がそこへアドレスされた送信信号を検出して適切にアドレスされた送信 信号を受信した時に前記トランスポンダが返送信号で応答できるようにするアド レス検出手段を含む請求項７記載の無線測距システム。 １０．前記決定手段は送信信号および返送信号を混合するミキサを含み、前記発 生手段は混合信号を通すフィルタおよび前記フィルタの出力を受信して前記出力 信号を発生する包絡線復調器を含む請求項７記載の無線測距システム。 １１．前記出力信号は前記距離に直接比例する大きさのアナログ電圧である請求 項１０記載の無線測距システム。 １２．前記アドレス手段は特定の遠隔トランスポンダのアドレスを表す符号を発 生する符号発生器と、前記符号発生器を初期化するマイクロコントローラを含む 請求項７記載の無線測距システム。