JP2017173114A - Distance measuring system and distance measuring method - Google Patents
Distance measuring system and distance measuring method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017173114A JP2017173114A JP2016058928A JP2016058928A JP2017173114A JP 2017173114 A JP2017173114 A JP 2017173114A JP 2016058928 A JP2016058928 A JP 2016058928A JP 2016058928 A JP2016058928 A JP 2016058928A JP 2017173114 A JP2017173114 A JP 2017173114A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distance
- terminal
- signal
- radio wave
- communication
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
本発明は、通信マスタ及び端末の間の距離を測定する距離測定システム及び距離測定方法に関する。 The present invention relates to a distance measuring system and a distance measuring method for measuring a distance between a communication master and a terminal.
従来、通信マスタ(基地局)から端末に電波を送信し、その電波を受信した端末から電波を基地局に再送信させ、通信マスタが受信した信号から2者間の距離を測定する技術が周知である(特許文献1〜5等参照)。これは、例えば中継器を使用した不正通信、いわゆる「リレー」を検出し、この場合に通信を許可しないようにするためである。この種の技術において、送受信する電波に超広帯域電波(UWB電波)を使用することが一般的に知られている。超広帯域電波は、例えば極短パルスの電波からなる。
Conventionally, a technique for transmitting a radio wave from a communication master (base station) to a terminal, retransmitting the radio wave from the terminal receiving the radio wave to the base station, and measuring a distance between the two from a signal received by the communication master is well known. (See
この種の技術においては、不正通信(リレー)を簡素な構成で確実に検出したいニーズがあった。
本発明の目的は、不正通信を簡素な構成で確実に検出することができる距離測定システム及び距離測定方法を提供することにある。
In this type of technology, there is a need to reliably detect unauthorized communication (relay) with a simple configuration.
An object of the present invention is to provide a distance measuring system and a distance measuring method capable of reliably detecting unauthorized communication with a simple configuration.
前記問題点を解決する距離測定システムは、超広帯域電波の帯域内の異なる複数の周波数の電波を通信マスタから送信させる電波送信部と、前記通信マスタにおいて複数の前記電波に基づきビート信号を生成する第1信号生成部と、前記通信マスタから送信された複数の前記電波を端末で受信し、当該端末においてビート信号を生成する第2信号生成部と、前記第2信号生成部により生成されたビート信号に関係するビート信号情報を、前記端末から前記通信マスタに別周波数で送信する情報通知部と、前記第1信号生成部により生成されたビート信号と、前記端末から取得した前記ビート信号情報とを基に、前記通信マスタ及び端末の間の距離を測定する距離測定部とを備えた。 A distance measurement system that solves the above problem generates a beat signal based on a plurality of radio waves in the communication master, and a radio wave transmission unit that transmits radio waves of a plurality of different frequencies within the ultra-wideband radio wave band from the communication master. A first signal generation unit, a second signal generation unit that receives a plurality of the radio waves transmitted from the communication master at a terminal, and generates a beat signal at the terminal, and a beat generated by the second signal generation unit Beat information related to a signal, an information notifying unit that transmits the signal from the terminal to the communication master at a different frequency, the beat signal generated by the first signal generating unit, and the beat signal information acquired from the terminal And a distance measuring unit for measuring the distance between the communication master and the terminal.
本構成によれば、通信マスタから同一帯域内で周波数が異なる複数の電波を送信し、送信側及び受信側の各々でビート信号を生成し、これらビート信号を比較することにより通信マスタ及び端末の間の距離を測定するにあたり、通信マスタから端末への通信と、端末から通信マスタへの通信とで、それぞれ電波を別周波数にする。よって、不正通信を簡素な構成により確実に検出することが可能となる。 According to this configuration, a plurality of radio waves having different frequencies within the same band are transmitted from the communication master, a beat signal is generated on each of the transmission side and the reception side, and these beat signals are compared, thereby comparing the communication master and the terminal. When measuring the distance between them, the radio waves are set to different frequencies for communication from the communication master to the terminal and for communication from the terminal to the communication master. Therefore, unauthorized communication can be reliably detected with a simple configuration.
前記距離測定システムにおいて、前記ビート信号情報は、ビート信号に関係する位相情報、又はビート信号自体であることが好ましい。この構成によれば、端末側のビート信号を、より正しく取得するのに有利となる。 In the distance measurement system, the beat signal information is preferably phase information related to the beat signal or the beat signal itself. According to this configuration, it is advantageous to acquire the beat signal on the terminal side more correctly.
前記距離測定システムにおいて、前記電波送信部は、前記通信マスタから送信する複数の前記電波を、周波数の組み合わせを変えて複数組送信可能であり、前記距離測定部は、前記電波が第1組み合わせのときに求まるビート信号の波長を測定範囲として算出された前記端末の距離と、前記第1組み合わせとは別の第2組み合わせのときに求まるビート信号の波長を測定範囲として算出された前記端末の距離とを求め、これら距離の最小公倍数から前記通信マスタ及び端末の間の距離を特定することが好ましい。この構成によれば、測定時に算出される端末の位置は、電波の組み合わせから決まるビート信号の波長の繰り返しで現れることになるが、組み合わせごとの距離の波長の最小公倍数をとって端末の位置を特定するようにしたので、端末の位置を正しく特定するのに有利となる。 In the distance measurement system, the radio wave transmission unit can transmit a plurality of radio waves transmitted from the communication master by changing a combination of frequencies, and the distance measurement unit can transmit the radio waves in a first combination. The distance of the terminal calculated with the wavelength of the beat signal sometimes obtained as the measurement range and the distance of the terminal calculated with the wavelength of the beat signal obtained when the second combination different from the first combination as the measurement range And the distance between the communication master and the terminal is preferably specified from the least common multiple of these distances. According to this configuration, the terminal position calculated at the time of measurement appears with repetition of the wavelength of the beat signal determined from the combination of radio waves, but the terminal position is determined by taking the least common multiple of the wavelength of the distance for each combination. Since it is specified, it is advantageous to correctly specify the position of the terminal.
前記距離測定システムにおいて、前記第1信号生成部、第2信号生成部及び情報通知部は、ディテクタを有するビート取り出し回路を備えることが好ましい。この構成によれば、ディテクタによりビート信号を正しく取り出すのに有利となる。 In the distance measurement system, it is preferable that the first signal generation unit, the second signal generation unit, and the information notification unit include a beat extraction circuit having a detector. According to this configuration, it is advantageous to correctly extract the beat signal by the detector.
前記距離測定システムにおいて、前記通信マスタは、送信した電波をターゲットに反射させて反射電波を受信し、当該反射電波に基づき前記ターゲットとの間の距離を測定することが可能なレーダ装置を備え、前記電波送信部は、異なる周波数の複数の電波を送信するにあたり、そのうちの少なくとも1つを前記レーダ装置を用いて送信することが好ましい。この構成によれば、通信マスタ及び端末の間の距離を測定するにあたり、レーダ装置を共用できることから、簡素な構成により不正通信を正しく検出するのに一層有利となる。 In the distance measurement system, the communication master includes a radar device that reflects a transmitted radio wave to a target and receives the reflected radio wave, and measures a distance from the target based on the reflected radio wave, The radio wave transmission unit preferably transmits at least one of the radio waves using the radar device when transmitting a plurality of radio waves having different frequencies. According to this configuration, since the radar apparatus can be shared when measuring the distance between the communication master and the terminal, it is further advantageous to correctly detect unauthorized communication with a simple configuration.
前記距離測定システムにおいて、前記レーダ装置は、送信及び受信した前記ビート信号の位相差を基に距離測定を行うステップドFMの通信方式により、前記通信マスタ及び端末の間の距離を測定することが好ましい。この構成によれば、構成が簡素で、かつノイズ耐性の強いステップドFMを通じて、通信マスタ及び端末の間の距離を測定することが可能となる。 In the distance measurement system, the radar device may measure the distance between the communication master and the terminal by a stepped FM communication method that performs distance measurement based on the phase difference between the transmitted and received beat signals. preferable. According to this configuration, the distance between the communication master and the terminal can be measured through the stepped FM that has a simple configuration and high noise resistance.
前記距離測定システムにおいて、前記レーダ装置は、送信及び受信した前記ビート信号の周波数差を基に距離測定を行うファストチャープの通信方式により、前記通信マスタ及び端末の間の距離を測定することが好ましい。この構成によれば、構成が簡素で、かつノイズ耐性の強いファストチャープを通じて、通信マスタ及び端末の間の距離を測定することが可能となる。 In the distance measurement system, it is preferable that the radar apparatus measures a distance between the communication master and the terminal by a fast chirp communication method that performs distance measurement based on a frequency difference between the transmitted and received beat signals. . According to this configuration, it is possible to measure the distance between the communication master and the terminal through fast chirp with a simple configuration and strong noise resistance.
前記距離測定システムにおいて、前記端末は、前記ビート信号の周波数よりも低い周波数の信号を出力可能な低周波発振器を備え、前記情報通知部は、前記ビート信号情報を前記通信マスタに送信するにあたり、前記低周波発振器の周波数により変調をかけた信号を送信可能とすることにより、当該端末に既設のハードを使用することが好ましい。この構成によれば、端末に既設されたレーダ装置を用いて端末から通信マスタに電波を送信することが可能となるので、端末の構成が複雑にならずに済む。 In the distance measurement system, the terminal includes a low-frequency oscillator that can output a signal having a frequency lower than the frequency of the beat signal, and the information notification unit transmits the beat signal information to the communication master. It is preferable to use existing hardware in the terminal by enabling transmission of a signal modulated by the frequency of the low-frequency oscillator. According to this configuration, it is possible to transmit radio waves from the terminal to the communication master using the radar device already installed in the terminal, so that the configuration of the terminal is not complicated.
前記距離測定システムにおいて、前記電波送信部は、複数の周波数を生成可能なシンセサイザからの出力を基に周波数信号を生成し、これを第1超広帯域電波として前記通信マスタから送信し、1種類の周波数のみを生成可能な発振器と前記シンセサイザとの出力を合成して信号を生成し、これを第2超広帯域電波として前記通信マスタから送信することが好ましい。この構成によれば、電波送信部に必要なシンセサイザが1つで済むので、簡素な構成により不正通信を正しく検出するのに一層有利となる。 In the distance measurement system, the radio wave transmission unit generates a frequency signal based on an output from a synthesizer capable of generating a plurality of frequencies, and transmits the frequency signal as a first ultra wideband radio wave from the communication master. It is preferable that a signal is generated by synthesizing outputs of an oscillator capable of generating only a frequency and the synthesizer, and this is transmitted from the communication master as a second ultra wideband radio wave. According to this configuration, since only one synthesizer is required for the radio wave transmission unit, it is further advantageous to correctly detect unauthorized communication with a simple configuration.
前記距離測定システムにおいて、前記距離測定部により算出された距離を基に、いま確立している通信の正否を判定し、距離が規定値未満であれば、通信が正常であると処理し、距離が規定値以上であれば、通信が不正であると処理する通信正否判定部を備えることが好ましい。この構成によれば、いま確立状態にある通信が正常であるのか、又は不正であるのかを判定することが可能となる。 In the distance measuring system, based on the distance calculated by the distance measuring unit, it is determined whether the established communication is correct or not, and if the distance is less than a specified value, the communication is normal. If is equal to or greater than a specified value, it is preferable to include a communication correctness determination unit that processes that communication is illegal. According to this configuration, it is possible to determine whether the communication that is currently established is normal or illegal.
前記問題点を解決する距離測定方法は、超広帯域電波の帯域内の異なる複数の周波数の電波を通信マスタから送信させる電波送信ステップと、前記通信マスタにおいて複数の前記電波に基づきビート信号を生成する第1信号生成ステップと、前記通信マスタから送信された複数の前記電波を端末で受信し、当該端末においてビート信号を生成する第2信号生成ステップと、前記第2信号生成ステップで生成されたビート信号に関係するビート信号情報を、前記端末から前記通信マスタに別周波数で送信する情報通知ステップと、前記第1信号生成ステップで生成されたビート信号と、前記端末から取得した前記ビート信号情報とを基に、前記通信マスタ及び端末の間の距離を測定する距離測定ステップとを備えた。 A distance measurement method that solves the above problem includes a radio wave transmission step of transmitting radio waves of a plurality of different frequencies within the ultra-wideband radio wave band from a communication master, and generating a beat signal based on the plurality of radio waves in the communication master. A first signal generation step; a second signal generation step of receiving a plurality of radio waves transmitted from the communication master at the terminal; and generating a beat signal at the terminal; and the beat generated at the second signal generation step An information notification step of transmitting beat signal information related to a signal from the terminal to the communication master at a different frequency, the beat signal generated in the first signal generation step, and the beat signal information acquired from the terminal And a distance measuring step for measuring a distance between the communication master and the terminal.
本発明によれば、不正通信を簡素な構成で確実に検出することができる。 According to the present invention, unauthorized communication can be reliably detected with a simple configuration.
(第1実施形態)
以下、距離測定システム及び距離測定方法の第1実施形態を図1〜図9に従って説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a distance measurement system and a distance measurement method will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、車両1は、車両1の周辺に存在する物体(ターゲット)を探査するレーダ装置2を備える。本例のレーダ装置2は、例えば「背景技術」で挙げた特許文献5で開示されているように、送信及び受信の電波の位相差を基に距離測定が可能なステップドFMの通信方式により、車両1の周辺の物体を検出するものである。ステップドFMは、周波数を段階的に変化させながら車両1から送信電波(本例は第1超広帯域電波S1)を送信してターゲットで反射する反射電波S1’を受信し、反射電波S1’の周波数を広帯域に掃引し、送信電波及び反射電波S1’の位相差を周波数ごとに収集することにより、ターゲットとの間の距離d1を算出する方式である。
As shown in FIG. 1, the
なお、距離d1の測定は、本例の必須の構成要件ではなく、本例の思想は、距離d1を測定するレーダ装置2の機能を流用した距離測定方法である。すなわち、技術的な着想においては、超広帯域(UWB:Ultra Wide Band)の電波の反射を用いて距離d1を測定する方法であるため、必ずしも距離d1の測定系は必要ではない。但し、本例の場合は、測定した距離d1を不正通信の判定に利用する例を述べることとする。
Note that the measurement of the distance d1 is not an essential constituent element of this example, and the idea of this example is a distance measurement method that uses the function of the
本例の場合、レーダ装置2は、CPU3、第1シンセサイザ4、位相変調器5、サーキュレータ6、送受信アンテナ7、フェーズディテクタ8、ADコンバータ9及び一括合成処理部10を備える。CPU3は、レーダ装置2の動作を統括制御するものであり、レーダ装置2から送信される電波の周波数を制御する。第1シンセサイザ4は、発振器であって、超広帯域電波の元となる第1周波数信号D1を出力する。位相変調器5は、第1シンセサイザ4から入力したパルス状の第1周波数信号D1に搬送波を重畳する。サーキュレータ6は、それぞれの端子の間で入力を一方向のみに出力する。送受信アンテナ7は、超広帯域通信の電波を送受信可能であって、第1周波数信号D1に準じた電波(第1超広帯域電波S1)を外部に送信可能である。第1超広帯域電波S1は、車両1の周囲に存在するターゲットに反射し、反射電波S1’として送受信アンテナ7に至る。
In the case of this example, the
送受信アンテナ7は、ターゲットから反射電波S1’を受信したとき、そのレーダ受信信号D1’を、サーキュレータ6を通じてフェーズディテクタ8に出力する。フェーズディテクタ8は、第1周波数信号D1及びレーダ受信信号D1’の間の位相検出を行う。ADコンバータ9は、フェーズディテクタ8から入力した信号をA/D変換する。一括合成処理部10は、A/D変換後の信号を、逆離散フーリエ変換などの一括合成処理を施す。レーダ装置2は、一括変換処理後の信号を基に、探索対象となったターゲットとの距離d1を測定する。
The transmission / reception antenna 7 outputs the radar reception signal D1 'to the phase detector 8 through the
車両1は、車両1と通信可能な端末13との距離d2を測定する距離測定システム14を備える。本例の距離測定システム14は、2つの周波数の電波(本例は第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2)を通信マスタ15(本例は車両1)から送信し、送信側及び受信側の各々でビート信号Beを生成し、これらビート信号Beを比較することで、車両1及び端末13の間の距離d2を測定する。車両1は、距離測定システム14により求まる距離d2を基に、距離d2が規定値未満となれば端末13との通信を許可し、距離d2が規定値以上となれば、通信がリレーされていると判断し、端末13との通信を不許可とする。
The
本例の距離測定システム14は、レーダ装置2を利用した装置構成をとっている。すなわち、レーダ装置2のハードを利用して、車両1と端末13との間の距離d2を算出するものである。
The
距離測定システム14は、超広帯域電波の帯域内の異なる複数の周波数の電波(第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2)を通信マスタ15(車両1)から送信させる電波送信部18(電波送信ステップ)と、通信マスタ15において複数の電波(第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2)に基づきビート信号Beを生成する第1信号生成部19(第1信号生成ステップ)と、通信マスタ15から送信された複数の電波(第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2)を端末13で受信し、その端末13においてビート信号Beを生成する第2信号生成部20(第2信号生成ステップ)とを備える。また、距離測定システム14は、第2信号生成部20により生成されたビート信号Beのビート信号情報Sbeを端末13から通信マスタ15に別周波数(例えばUHF(Ultra High Frequency)帯)で送信する情報通知部21(情報通知ステップ)と、通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を測定する距離測定部22(距離測定ステップ)とを備える。ビート信号情報Sbeは、受信ビート信号Be1’(第2ビート信号Be2)の位相情報Dφ、又はビート信号Be1’自体のいずれでもよい。距離測定部22は、第1信号生成部19により生成されたビート信号Be(第1ビート信号Be1)と、端末13を経由して得られるビート信号Be(第2ビート信号Be2)とを基に、通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を測定する。
The
距離測定システム14は、距離測定部22により算出された距離d2を基に通信の正否を判定する通信正否判定部23を備える。本例の通信正否判定部23は、距離測定部22により算出された距離d2と、中継器による通信か否かの判断基準となる所定の規定値とを比較することにより、今確立している通信の正否を判定する。すなわち、通信正否判定部23は、距離測定部22により算出された距離d2が規定値未満であれば、通信が正常であると処理し、距離d2が規定値以上であれば、通信が不正であると処理する。
The
電波送信部18は、通信マスタ15に設けられるとともに、レーダ装置2を利用した構成をとる。具体的にいうと、電波送信部18は、第1シンセサイザ4、位相変調器5,25、サーキュレータ6、送受信アンテナ7、第2シンセサイザ26及び送信アンテナ27を備える。第2シンセサイザ26は、発振器であって、第1周波数信号D1とは異なる周波数及び位相の第2周波数信号D2を出力する。位相変調器25は、第2シンセサイザ26から入力したパルス状の第2周波数信号D2に搬送波を重畳する。送信アンテナ27は、超広帯域電波(第2超広帯域電波S2)を送信可能であって、第2周波数信号D2に準じた電波を外部に送信可能である。
The radio
第1信号生成部19は、通信マスタ15に設けられるとともに、加算器30及びビート取り出し回路31を備える。加算器30は、第1周波数信号D1及び第2周波数信号D2を足し合わす回路である。ビート取り出し回路31は、例えばディテクタ及びバンドパスフィルタ等の回路群から構成される。ビート取り出し回路31は、加算器30を経て入力した第1周波数信号D1及び第2周波数信号D2の合算信号からビート信号Be(第1ビート信号Be1)を取り出し、これを後段の距離測定部22に出力する。
The
第2信号生成部20は、端末13に設けられるとともに、受信アンテナ32及びビート取り出し回路33を備える。受信アンテナ32は、送受信アンテナ7及び送信アンテナ27から送信された超広帯域の電波(第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2)を受信可能である。ビート取り出し回路33は、受信アンテナ32で受信した超広帯域の電波からビート信号Be(受信ビート信号Be1’)を取り出し、これを後段の情報通知部21に出力する。
The second
情報通知部21は、端末13に設けられた情報通知部21aと、通信マスタ15に設けられた情報通知部21bとを備える。情報通知部21aは、振幅変調器36、低周波発振器37、パルス変調器38及び送信アンテナ39を備える。振幅変調器36は、低周波発振器37から出力される低い周波数fLoに基づき、受信ビート信号Be1’の振幅を変換する。パルス変調器38は、振幅変調器36から入力した信号(振幅変調信号Ss1)をパルス状に変調する。送信アンテナ39は、例えばUHF電波を送信可能であって、振幅変調信号Ss1に準じた電波(受信ビート信号Be1’の情報)を外部に送信する。
The
情報通知部21bは、受信アンテナ40、アンプ41及びビート取り出し回路42を備える。受信アンテナ40は、超広帯域通信の電波と異なる周波数の電波(本例はUHF電波)を受信可能であり、端末13から送信された電波を受信する。アンプ41は、例えばLNA(ローノイズアンプ)からなる。ビート取り出し回路42は、受信アンテナ40の受信信号からビート信号Be(第2ビート信号Be2)を取り出し、これを後段の距離測定部22に出力する。
The
距離測定部22は、通信マスタ15に設けられ、CPU45及びADコンバータ46を備える。CPU45は、ビート取り出し回路31から出力される第1ビート信号Be1を、ADコンバータ46を通じて取り込み、ビート取り出し回路42から出力される第2ビート信号Be2を、ADコンバータ46を通じて取り込む。そして、CPU45は、AD変換後の第1ビート信号Be1及び第2ビート信号Be2を基に、通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を算出する。
The
次に、図2〜図9を用いて、距離測定システム14の動作を説明する。
[レーダモード]
図2に、送受信アンテナ7からステップドFMの形式で送信される電波の通信態様を示す。同図に示されるように、ステップドFMの通信の場合、送受信アンテナ7から送信される電波は無変調波(CW波)であり、通信の過程で電波の周波数を段階的に順に切り替えていく。同図の例では、ステップドFMで送信される電波の周波数は、f1、f2…fn(nは整数)の順に切り替えられる。ステップドFMの利点は、使用しない周波数の帯域を任意に設定できる点にある。例えば、通信環境下にノイズを検出したとき、このノイズの周波数を、通信に使用しない帯域に設定することにより、耐妨害波特性を確保することが可能となる。
Next, the operation of the
[Radar mode]
FIG. 2 shows a communication mode of radio waves transmitted from the transmission / reception antenna 7 in a stepped FM format. As shown in the figure, in the case of stepped FM communication, the radio wave transmitted from the transmission / reception antenna 7 is an unmodulated wave (CW wave), and the frequency of the radio wave is switched step by step in the course of communication. . In the example of the figure, the frequency of the radio wave transmitted by the stepped FM is switched in the order of f 1 , f 2 ... F n (n is an integer). The advantage of the stepped FM is that a frequency band that is not used can be arbitrarily set. For example, when noise is detected in a communication environment, it is possible to secure anti-jamming wave characteristics by setting the frequency of this noise to a band not used for communication.
図4に示すように、車外のターゲットとの距離d1を測定するタイミングとなったとき、CPU3は、ステップドFMの通信形式に沿って、第1シンセサイザ4から周波数が「f1」で位相が「φ1」の第1周波数信号D1を出力させる。この第1周波数信号D1は、送受信アンテナ7から、周波数が「f1」で位相が「φ1」の第1超広帯域電波S1として車外に送信される。また、第1周波数信号D1は、フェーズディテクタ8に入力される。
As shown in FIG. 4, when it is time to measure the distance d1 with the target outside the vehicle, the CPU 3 follows the stepped FM communication format from the
送受信アンテナ7から送信された第1超広帯域電波S1は、ターゲットに反射し、周波数が「f1」で位相が「φ2」の反射電波S1’となって、送受信アンテナ7で受信される。すなわち、送受信アンテナ7は、ターゲットから反射した反射電波S1’を、第1超広帯域電波S1と周波数は同じであるものの位相が異なるレーダ受信信号D1’として取り込む。送受信アンテナ7を通じて取り込まれたレーダ受信信号D1’は、サーキュレータ6を介してフェーズディテクタ8に入力される。
The first ultra wideband radio wave S1 transmitted from the transmission / reception antenna 7 is reflected by the target, becomes a reflected radio wave S1 'having a frequency of "f1" and a phase of "φ2", and is received by the transmission / reception antenna 7. That is, the transmission / reception antenna 7 captures the reflected radio wave S1 'reflected from the target as a radar reception signal D1' having the same frequency as the first ultra-wideband radio wave S1, but having a different phase. A radar reception signal D <b> 1 ′ captured through the transmission / reception antenna 7 is input to the phase detector 8 via the
フェーズディテクタ8は、第1周波数信号D1とレーダ受信信号D1’とを位相比較し、求めた位相差φd、すなわち直交するI/Q信号の(φdi,φdg)を、ADコンバータ9を通じて一括合成処理部10に出力する。この位相差算出は、送受信される電波の周波数ごとに行う。そして、一括合成処理部10は、取得した各周波数の位相差φdを基に、例えば逆離散フーリエ変換等の演算を行い、ターゲットとの間の距離d1を算出する。このように、送受信する電波の周波数を広帯域に掃引し、位相差を周波数ごとに収集することで、擬似的に広帯域の電波を送信したレーダ装置2とすることが可能となる。
The phase detector 8 compares the phase of the first frequency signal D1 and the radar reception signal D1 ′, and performs a batch synthesis process on the obtained phase difference φd, that is, (φdi, φdg) of orthogonal I / Q signals through the
[トランスポンダモード]
図5に示すように、端末13との距離d2を測定するタイミングとなったとき、CPU3は、第1シンセサイザ4から、周波数が「f1」で位相が「φ1」の第1周波数信号D1を出力させる。なお、このときに第1シンセサイザ4から出力される第1周波数信号D1は、便宜上、レーダモード時の第1周波数信号D1と同じものを記載したが、他の周波数及び位相を有する信号に変更してもよい。送受信アンテナ7は、第1周波数信号D1を周波数が「f1」で位相が「φ1」の第1超広帯域電波S1として送信する。
[Transponder mode]
As shown in FIG. 5, when it is time to measure the distance d <b> 2 with the terminal 13, the CPU 3 outputs the first frequency signal D <b> 1 having the frequency “f1” and the phase “φ1” from the
また、第2シンセサイザ26は、周波数が「f2」で位相が「φ2」の第2周波数信号D2を、位相変調器25を通じて送信アンテナ27に出力する。なお、第2周波数信号D2の周波数及び位相は、他の値に適宜変更することができる。送信アンテナ27は、第2周波数信号D2を周波数が「f2」で位相が「φ3」の第2超広帯域電波S2として送信する。
Further, the second synthesizer 26 outputs the second frequency signal D2 having the frequency “f2” and the phase “φ2” to the transmitting
図3に示すように、第1シンセサイザ4及び第2シンセサイザ26は、ステップドFMと同様の変化をとるので、変化タイミングの同期をとりながら、周波数が階段状に徐々に変化していく波形変化をとる。このとき、第1ビート信号Be1と第2ビート信号Be2との周波数Δfのずれ量が維持されながら、第1シンセサイザ4及び第2シンセサイザ26の出力が階段状に変化する。
As shown in FIG. 3, the
図5に戻り、第1周波数信号D1及び第2周波数信号D2は、通信マスタ15において加算器30で足し合わされ、その足し合わされた信号がビート取り出し回路31を通じて、通信マスタ15側のビート信号Beである第1ビート信号Be1として取り出される。ビート取り出し回路31から取り出された第1ビート信号Be1は、ADコンバータ46を通じてCPU45に出力される。
Returning to FIG. 5, the first frequency signal D1 and the second frequency signal D2 are added by the
端末13は、送受信アンテナ7から送信された第1超広帯域電波S1と、送信アンテナ27から送信された第2超広帯域電波S2とを、受信アンテナ32で受信する。第1超広帯域電波S1と第2超広帯域電波S2とは周波数が異なるので、これらが混信することはない。端末13は、第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2を同時に受信するので、端末13では、第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2が足し合わされたビート信号Be(受信ビート信号Be1’)が自動的に生成される。
The terminal 13 receives the first ultra wideband radio wave S1 transmitted from the transmission / reception antenna 7 and the second ultra wideband radio wave S2 transmitted from the
図6(a)〜(d)に、図5の「A点」、「B点」、「C点」、「D点」の各信号を示す。図6(a)に示す「A点」では、第1超広帯域電波S1の周波数f1と第2超広帯域電波S2の周波数f2とが合成された信号が現れる。この合成波を検波した波形が、端末13におけるビート信号Beの周波数Δfに相当する。 FIGS. 6A to 6D show the signals “point A”, “point B”, “point C”, and “point D” in FIG. At “point A” shown in FIG. 6A, a signal in which the frequency f1 of the first ultra-wideband radio wave S1 and the frequency f2 of the second ultra-wideband radio wave S2 are combined appears. A waveform obtained by detecting this synthesized wave corresponds to the frequency Δf of the beat signal Be in the terminal 13.
図6(b)に示す「B点」では、第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2の合成波がビート取り出し回路33に通されることにより、受信ビート信号Be1’が生成される。この受信ビート信号Be1’は、振幅変調器36に入力される。
At “point B” shown in FIG. 6B, a combined beat of the first ultra-wideband radio wave S1 and the second ultra-wideband radio wave S2 is passed through the
図6(c)に示す「C点」では、振幅変調器36において受信ビート信号Be1’に低周波発振器37の周波数fLoが重畳されることにより、振幅変調信号Ss1が生成される。これは、端末13から受信ビート信号Be1’の周波数を通信マスタ15に通知するにあたり、端末13が元々送信可能な周波数(例えば315MHzや433MHz等)に乗せて返信するためである。具体的には、例えば端末13が電子キーの場合、電子キーはUHF電波を送信するハードが既に設けられているので、そのハードを用いて、受信ビート信号Be1’の周波数を通信マスタ15に返すようにする。
At “point C” shown in FIG. 6C, the
図6(d)に示す「D点」では、振幅変調信号Ss1がパルス変調器38に通されることにより、位相情報Dφが生成される。そして、この位相情報Dφが端末13の送信アンテナ39から通信マスタ15にUHF送信される。なお、位相情報Dφは、受信ビート信号Be1’の位相を表す信号であればよい。また、端末13で生成された受信ビート信号Be1’の情報は、位相情報Dφに限らず、例えば受信ビート信号Be1’自体でもよい。
At “point D” shown in FIG. 6D, the amplitude modulation signal Ss1 is passed through the
図5に戻り、通信マスタ15は、端末13からUHF送信された位相情報Dφを、通信マスタ15に既設された受信アンテナ40で受信する。受信アンテナ40で受信された位相情報Dφは、アンプ41を介してビート取り出し回路42に入力され、ビート取り出し回路42により位相情報Dφからビート信号Be(第2ビート信号Be2)が取り出される。ビート取り出し回路42で取り出された第2ビート信号Be2は、ADコンバータ46を通じてCPU45に出力される。
Returning to FIG. 5, the
図7に示すように、CPU45は、通信マスタ15側で生成した第1ビート信号Be1と、端末13から取得した第2ビート信号Be2との間の位相差Δφを算出し、この位相差Δφから、通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を求める。なお、本例の位相差Δφは、通信マスタ15から電波を送信して端末13から返ってくるまでの往復に要する値に相当する。よって、通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を算出するにあたっては、この点を考慮に入れて距離d2を求めるとよい。
As shown in FIG. 7, the
ここで、図8を用いて、ビート信号Beの波長λについて考察する。なお、ビート信号Beは、f1とf2との周波数差、すなわち周波数がわずかに異なる2つの波が干渉して、振幅がゆっくり周期的に変わる合成波のことをいう。図8は、第1超広帯域電波S1の周波数f1を「1」とし、第2超広帯域電波S2の周波数f2を「0.9」としたときのビート信号Beの波形を図示する。 Here, the wavelength λ of the beat signal Be will be considered with reference to FIG. Note that the beat signal Be refers to a composite wave in which the frequency difference between f1 and f2, that is, two waves having slightly different frequencies interfere with each other and the amplitude slowly and periodically changes. FIG. 8 illustrates the waveform of the beat signal Be when the frequency f1 of the first ultra-wideband radio wave S1 is “1” and the frequency f2 of the second ultra-wideband radio wave S2 is “0.9”.
図8に例示する通り、第1超広帯域電波S1と第2超広帯域電波S2との周波数差は小さく、第1超広帯域電波S1の周波数f1を仮に「1」とした場合、第2超広帯域電波S2の周波数f2を僅かに小さい周波数(×0.99など)にすると、ビート信号Beの波長λは第1超広帯域電波S1の周波数f1の10倍〜1000倍程度にすることができる。広帯域通信では、7GHz程度の周波数を用いるので、波長は43mm程度と想定される。そして、ビート信号Beは、4.3m(f1:7.00GHz、f2:6.93GHzの組)から6.1m(f1:7.00GHz、f2:6.951GHzの組)になる。 As illustrated in FIG. 8, when the frequency difference between the first ultra-wideband radio wave S1 and the second ultra-wideband radio wave S2 is small and the frequency f1 of the first ultra-wideband radio wave S1 is “1”, the second ultra-wideband radio wave When the frequency f2 of S2 is set to a slightly small frequency (such as x0.99), the wavelength λ of the beat signal Be can be set to about 10 to 1000 times the frequency f1 of the first ultra wideband radio wave S1. In broadband communication, since a frequency of about 7 GHz is used, the wavelength is assumed to be about 43 mm. Then, the beat signal Be changes from 4.3 m (a set of f1: 7.00 GHz and f2: 6.93 GHz) to 6.1 m (a set of f1: 7.00 GHz and f2: 6.951 GHz).
周波数f1,f2の組み合わせを変えて計測を複数回実施すると、N周期(N:整数)にΔφを足した量だけ進むといった結果が複数得られる。一度の計測では、周期「N」の値は分からないが、周波数f1,f2の組み合わせを変えて計測を複数回繰り返せば、周期「N」は推測が可能である。例えば、ビート信号Beの波長λが「10cm」になるように設定して、Δφが「0」、波長λが「12cm」になるように設定して、Δφが「1/3λ」、波長λが「15cm」になるように設定して、Δφが「3/4λ」の場合、距離d2は「100cm」の整数倍となる。同様に、ビート信号Beの波長λが「10m」になるように設定して、Δφが「1/10λ」、波長λが「12m」になるように設定して、Δφが「1/12λ」、波長λが「15m」になるように設定して、Δφが「1/15λ」の場合、波長λは1m+(10,12,15の最小公倍数=60)mの整数倍となる。 When the measurement is performed a plurality of times by changing the combination of the frequencies f1 and f2, a plurality of results are obtained in which an advance is made by an amount obtained by adding Δφ to the N period (N: integer). In one measurement, the value of the cycle “N” is not known, but if the measurement is repeated a plurality of times by changing the combination of the frequencies f1 and f2, the cycle “N” can be estimated. For example, the beat signal Be is set so that the wavelength λ is “10 cm”, Δφ is “0”, the wavelength λ is “12 cm”, Δφ is “1 / 3λ”, and the wavelength λ Is set to be “15 cm”, and Δφ is “3 / 4λ”, the distance d2 is an integral multiple of “100 cm”. Similarly, the wavelength λ of the beat signal Be is set to “10 m”, Δφ is set to “1 / 10λ”, the wavelength λ is set to “12 m”, and Δφ is set to “1 / 12λ”. When the wavelength λ is set to be “15 m” and Δφ is “1 / 15λ”, the wavelength λ is an integral multiple of 1 m + (the least common multiple of 10, 12, 15 = 60) m.
以上のように、電波送信部18は、車両1から送信する複数の電波(第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2)を、周波数の組み合わせを変えて複数組送信可能である。そして、距離測定部22は、超広帯域の電波が第1組み合わせのときに求まるビート信号Beの波長λを測定範囲として算出された端末13の距離d2と、第1組み合わせとは別の第2組み合わせのときに求まるビート信号Beの波長λを測定範囲として算出された端末13の距離d2とを求め、これら距離d2の最小公倍数から、最終的な距離d2を特定する。
As described above, the radio
例えば、図9に示すように、第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2が図中の第1組み合わせのとき、ビート信号Beの周波数Δfが600KHzとなり、ビート信号Beの波長λが500mとなる。この場合、例えば車両付近で正規に通信すると、測定される距離d2は1m等のかなり短い距離となり、仮に±10mの誤差があったとしても、10〜490m離れたリレーは検出できる。但し、501mと1mとは1波長離れとなり区別がつかないので、周波数の値を変えた図中の第2組み合わせで同様に距離d2を測定する。そして、第1組み合わせ時のビート信号Beの波長λと第2組み合わせ時のビート信号Beの波長λとの最小公倍数「1500」から、最終的な距離d2を特定する。このときの最小公倍数は「1500」、すなわち1.5kmのリレーを検出することが可能となるので、実効性があると判断できる。CPU45は、以上の考え方に沿って、第1ビート信号Be1及び第2ビート信号Be2の差分から、通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を演算する。
For example, as shown in FIG. 9, when the first ultra-wideband radio wave S1 and the second ultra-wideband radio wave S2 are in the first combination in the figure, the frequency Δf of the beat signal Be is 600 KHz, and the wavelength λ of the beat signal Be is 500 m. It becomes. In this case, for example, when communication is normally performed in the vicinity of the vehicle, the measured distance d2 is a considerably short distance such as 1 m, and even if there is an error of ± 10 m, a relay that is 10 to 490 m away can be detected. However, since 501 m and 1 m are separated by one wavelength and cannot be distinguished, the distance d <b> 2 is measured in the same manner with the second combination in the figure in which the frequency value is changed. Then, the final distance d2 is specified from the least common multiple “1500” of the wavelength λ of the beat signal Be in the first combination and the wavelength λ of the beat signal Be in the second combination. The least common multiple at this time is “1500”, that is, it becomes possible to detect a relay of 1.5 km. The
通信正否判定部23は、距離d2が規定値未満に収まることを確認すれば、端末13との間の通信(スマート通信)を成立として処理する。一方、通信正否判定部23は、距離d2が規定値以上となることを確認すると、通信がリレーされている可能性があるとし、端末13との間の通信(スマート通信)を不成立として処理する。これにより、仮に第三者が中継器等を使用して通信を不正成立させようとしても、これを成立に移行させずに済む。
If it is confirmed that the distance d2 is less than the specified value, the communication
なお、先のレーダモードで距離d1を測定し、その閾値より近い場所に何らかの物体がある場合に、さらにトランスポンダモードによって距離d2を測定するようにしてもよい。距離d1に関わらずトランスポンダモードで距離d2を測定してもよいが、距離d1と関連付けすると、物体が近くにあるか否かの監視のために通常はレーダモードを高頻度で動作させておき、何か物体が近づいたときにトランスポンダモードを一定時間連続的に起動させて距離d2の測定を起動させることが可能となる。よって、このようなモード切り替えが実現できる。 Note that the distance d1 may be measured in the previous radar mode, and the distance d2 may be further measured in the transponder mode when there is an object near the threshold. The distance d2 may be measured in the transponder mode regardless of the distance d1, but when associated with the distance d1, the radar mode is normally operated at a high frequency for monitoring whether or not an object is nearby. When an object approaches, the transponder mode can be continuously activated for a certain period of time to start the measurement of the distance d2. Therefore, such mode switching can be realized.
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)通信マスタ15から同一帯域内で周波数が異なる複数の電波(第1超広帯域電波S1、第2超広帯域電波S2)を送信し、送信側及び受信側の各々でビート信号Beを生成し、これらビート信号Beを比較することにより通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を測定するにあたり、通信マスタ15から端末13への通信と、端末13から通信マスタ15への通信とで、それぞれ電波を別周波数にする。よって、中継器を使用した不正通信(リレー)を、精度よく検出するのに有利となる。また、電波送受信の一方(本例は端末13)の通信回路を簡素な構成のものとすることが可能となるので、不正通信を簡素な構成により確実に検出することができる。
According to the configuration of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A plurality of radio waves (first ultra wideband radio wave S1 and second ultra wideband radio wave S2) having different frequencies within the same band are transmitted from the
(2)電波の位相差を求めるだけで端末13の距離d2を測定することが可能となるので、電波の受信時間を正確に計るための回路(時計)が不要となり、この点でシステム構成の簡素化に一層有利となる。 (2) Since it is possible to measure the distance d2 of the terminal 13 simply by obtaining the phase difference of the radio wave, a circuit (clock) for accurately measuring the reception time of the radio wave is not required. This is even more advantageous for simplification.
(3)距離測定に使用する周波数を時間的に変化させて距離d2を測定するので、仮に強い1波のノイズが通信環境下に存在していても、これに影響を受けずに距離d2を測定することができる。よって、ノイズ耐性の強い態様で距離d2を測定することができる。 (3) Since the distance d2 is measured by changing the frequency used for distance measurement with time, even if a strong noise of one wave exists in the communication environment, the distance d2 is not affected by this. Can be measured. Therefore, the distance d2 can be measured in a manner with high noise resistance.
(4)端末13は、通信マスタ15によって無線により認証される電子キーである。よって、通信マスタ15から電子キーがどれだけ離れた距離d2に位置するのかを、ノイズ耐性に強い態様で測定することができる。
(4) The terminal 13 is an electronic key that is wirelessly authenticated by the
(5)距離測定部22は、電波(第1超広帯域電波S1、第2超広帯域電波S2)が第1組み合わせのときに求まるビート信号Beの波長λを測定範囲として算出された距離d2と、電波が第2組み合わせのときに求まるビート信号Beの波長λを測定範囲として算出された距離d2とを求め、これら距離d2の最小公倍数から最終的な距離d2を特定する。よって、測定時に算出される端末13の位置は、電波の組み合わせから決まるビート信号Beの波長λの繰り返しで現れることになるが、電波の組み合わせごとの距離の波長λの最小公倍数をとって、端末13の位置を決定するようにしたので、端末13の位置を正しく特定するのに有利となる。
(5) The
(6)第1信号生成部19、第2信号生成部20及び情報通知部21bは、ディテクタを有するビート取り出し回路31,33,42を備える。よって、ディテクタによりビート信号Beを正しく取り出すのに有利となる。
(6) The first
(7)距離測定システム14は、通信マスタ15に予め搭載されているレーダ装置2を利用して、通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を算出する。よって、レーダ装置2を共用できるので、簡素な構成により不正通信を正しく検出するのに一層有利となる。
(7) The
(8)距離測定システム14は、ステップドFMの通信方式によりターゲットとの間の距離d1を測定するレーダ装置2を用いて、端末13との間の距離d2を算出する。よって、構成が簡素で、かつノイズ耐性の強いステップドFMの通信を通じて、通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を測定することができる。
(8) The
(9)端末13は、ビート信号Beの周波数Δfよりも低い周波数fLoの信号を出力可能な低周波発振器37を備える。情報通知部21aは、位相情報Dφ又は受信ビート信号Be1’自体を通信マスタ15に送信するにあたり、低周波発振器37の周波数fLoにより変調をかけた信号を送信可能とすることにより、端末13に既設のハードを使用する。よって、端末13に新たな通信機能を設けずに済むので、端末13の構成が複雑にならずに済む。
(9) The terminal 13 includes a
(第2実施形態)
次に、第2実施形態を図10〜図13に従って説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態における電波の通信方式を変更した実施例である。よって、第1実施形態と同一部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, 2nd Embodiment is an Example which changed the communication system of the electromagnetic wave in 1st Embodiment. Therefore, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts are described in detail.
図10に示すように、本例のレーダ装置2は、送信及び受信する電波の周波数差を基に距離測定が可能なファストチャープ(Fast Chirp)の通信方式により、車両1の周辺の物体を検出するものである。ファストチャープは、周波数を連続的に変化させながら車両1から送信電波(本例は第1超広帯域電波S1)を送信してターゲットで反射する反射電波S1’を受信し、送信電波の信号と反射電波S1’の信号とミキシングすることによってミキサ出力を取得することにより、ターゲットとの間の距離d1を算出する方式である。
As shown in FIG. 10, the
レーダ装置2は、シンセサイザ4から出力される第1周波数信号D1と、端末13から受信したレーダ受信信号D1’とを、ミキサ50によってミキシングし、そのミキサ出力(信号の位相差)を、ADコンバータ9を介して逆離散フーリエ変換部51に出力する。逆離散フーリエ変換部51は、AD変換後のミキサ出力を基に、通信マスタ15及び端末13の間の距離d1を算出する。
The
本例の電波送信部18は、シンセサイザ4、サーキュレータ6、送受信アンテナ7、送信アンテナ27、発振器(CW Generator)52、ミキサ53及びバンドパスフィルタ54を備える。このように、本例の電波送信部18は、シンセサイザ4を1つのみ備える構成をとり、シンセサイザ4を複数備える場合に比べて、装置コストが低く抑えられている。発振器52は、第2超広帯域電波S2の生成に必要な周波数信号D2’をミキサ53に出力し、第2超広帯域電波S2の元となる信号を生成する。本例の場合、周波数信号D2’の周波数は、例えば「f2」とする。
The radio
次に、図11〜図13を用いて、距離測定システム14の動作を説明する。
[レーダモード]
図11に示すように、車外のターゲットとの距離d1を測定するタイミングとなったとき、CPU3は、ファストチャープの通信形式に沿って、シンセサイザ4から周波数が「f」で位相が「φ1」の第1周波数信号D1を出力させる。この第1周波数信号D1は、送受信アンテナ7から、周波数が「f1」で位相が「φ1」の第1超広帯域電波S1として車外に送信される。また、第1周波数信号D1は、ミキサ50に入力される。
Next, operation | movement of the
[Radar mode]
As shown in FIG. 11, when it is time to measure the distance d1 with the target outside the vehicle, the CPU 3 follows the Fast Chirp communication format and the frequency is “f” and the phase is “φ1” from the
送受信アンテナ7から送信された第1超広帯域電波S1は、ターゲットに反射し、周波数が「f+Δf」で位相が「φ2」の反射電波S1’となって、送受信アンテナ7で受信される。すなわち、送受信アンテナ7は、ターゲットから反射した反射電波S1’を、第1超広帯域電波S1とは周波数及び位相がともに異なるレーダ受信信号D1’として取り込む。送受信アンテナ7を通じて取り込まれたレーダ受信信号D1’は、サーキュレータ6を介してミキサ50に入力される。
The first ultra-wideband radio wave S1 transmitted from the transmission / reception antenna 7 is reflected by the target, becomes a reflected radio wave S1 'having a frequency of “f + Δf” and a phase of “φ2”, and is received by the transmission / reception antenna 7. That is, the transmitting / receiving antenna 7 captures the reflected radio wave S1 'reflected from the target as a radar reception signal D1' having a frequency and phase different from those of the first ultra wideband radio wave S1. A radar reception signal D <b> 1 ′ captured through the transmission / reception antenna 7 is input to the
図12に示すように、通信マスタ15において第1周波数信号D1とレーダ受信信号D1’とをミキサ50で合成したとき、そのミキサ出力Moutは、同図に示されるような台形状の波形をとる。そして、ファストチャープの通信では、ミキサ出力Moutの最大振幅Mout−maxは、通信マスタ15及び端末13の間の距離d1に応じて決まる。すなわち、ミキサ出力Mout(周波数差)の最大振幅Mout−maxを求めれば、通信マスタ15及びターゲットの間の距離d1を特定することができる。よって、レーダ装置2(逆離散フーリエ変換部51)は、ミキサ出力Moutを基に距離d1を算出する。
As shown in FIG. 12, when the
[トランスポンダモード]
図13に示すように、端末13との距離d2を測定するタイミングとなったとき、CPU3は、第1シンセサイザ4から、周波数が「f1」で位相が「φ1」の第1周波数信号D1を出力させる。この第1周波数信号D1は、サーキュレータ6及びミキサ53に出力される。なお、このときに第1シンセサイザ4から出力される第1周波数信号D1は、便宜上、レーダモード時の第1周波数信号D1と同じものを記載したが、他の周波数及び位相を有する信号に変更してもよい。送受信アンテナ7は、第1周波数信号D1を周波数が「f1」で位相が「φ1」の第1超広帯域電波S1として送信する。
[Transponder mode]
As shown in FIG. 13, when it is time to measure the distance d <b> 2 with the terminal 13, the CPU 3 outputs a first frequency signal D <b> 1 having a frequency “f1” and a phase “φ1” from the
また、発振器52は、周波数が「f2」の周波数信号D2’をミキサ53に出力する。ミキサ53は、シンセサイザ4から入力した第1周波数信号D1と、発振器52から入力した周波数信号D2’とをミキシングすることにより、第2超広帯域電波S2の元となる信号を生成する。そして、ミキサ53は、このミキサ出力を、バンドパスフィルタ54を通じて送信アンテナ27に出力する。これにより、送信アンテナ27は、周波数が「f2」で位相が「φ3」の第2超広帯域電波S2を送信する。
Further, the
シンセサイザ4から出力される第1周波数信号D1と、バンドパスフィルタ54を通過して生成される第2周波数信号D2とは、通信マスタ15において加算器30で足し合わされ、その足し合わされた信号がビート取り出し回路31を通じて、ビート信号Be(第1ビート信号Be1)として取り出される。ビート取り出し回路31から取り出された第1ビート信号Be1は、ADコンバータ46を通じてCPU45に出力される。
The first frequency signal D1 output from the
端末13は、送受信アンテナ7から送信された第1超広帯域電波S1と、送信アンテナ27から送信された第2超広帯域電波S2とを、受信アンテナ32で受信する。端末13は、第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2を同時に受信するので、端末13では、第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2が足し合わされたビート信号Be(受信ビート信号Be1’)が自動的に生成される。そして、端末13は、受信ビート信号Be1’に基づく位相情報Dφを、送信アンテナ39から通信マスタ15にUHF送信する。
The terminal 13 receives the first ultra wideband radio wave S1 transmitted from the transmission / reception antenna 7 and the second ultra wideband radio wave S2 transmitted from the
通信マスタ15は、端末13からUHF送信された位相情報Dφを、通信マスタ15に既設された受信アンテナ40で受信する。この位相情報Dφは、アンプ41を介してビート取り出し回路42に入力され、ビート取り出し回路42により位相情報Dφからビート信号Be(第2ビート信号Be2)が取り出される。第2ビート信号Be2は、ADコンバータ46を通じてCPU45に出力される。そして、CPU45は、通信マスタ15側で生成した第1ビート信号Be1と、端末13から取得した第2ビート信号Be2との間の位相差Δφを算出し、この位相差Δφから、通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を算出する。
The
本実施形態の構成によれば、第1実施形態に記載の(1)〜(7),(9)に加え、以下の効果を得ることができる。
(10)距離測定システム14は、ファストチャープの通信方式によりターゲットとの間の距離d1を測定するレーダ装置2を用いて、端末13との間の距離d2を算出する。よって、構成が簡素で、かつノイズ耐性の強いファストチャープの通信を通じて、通信マスタ15及び端末13の間の距離d2を測定することができる。
According to the configuration of the present embodiment, in addition to (1) to (7) and (9) described in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(10) The
(11)電波送信部18は、複数の周波数を生成可能なシンセサイザ4からの出力を基に第1周波数信号D1を生成し、これを第1超広帯域電波S1として通信マスタ15から送信し、1種類の周波数のみ生成可能な発振器52とシンセサイザ4との出力を合成して信号(第2周波数信号D2)を生成し、これを第2超広帯域電波S2として通信マスタ15から送信する。この場合、電波送信部18(通信マスタ15)に必要なシンセサイザ4が1つで済むので、簡素な構成により不正通信を正しく検出するのに一層有利となる。
(11) The radio
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・各実施形態において、図14に示すように、端末13は、振幅変調器36及び低周波発振器37を持たない構造でもよい。この例の場合、パルス変調器38が設けられており、通信時に端末13のID(電子キーID)を付与するにあたり、無変調波(CW)ではなく、ASK変調をかけるとよい。この場合、端末13の構成(回路構成)を簡素化するのに有利となる。
Note that the embodiment is not limited to the configuration described so far, and may be modified as follows.
In each embodiment, as shown in FIG. 14, the terminal 13 may have a structure without the
・各実施形態において、シンセサイザ4を1つとする構成は、第1実施形態で採用してもよい。
・各実施形態において、レーダ装置2は、ステップドFMやファストチャープ以外の他の方式を使用する装置に変更可能である。
In each embodiment, the configuration with one
In each embodiment, the
・各実施形態において、第1超広帯域電波S1及び第2超広帯域電波S2の周波数は、電波法や仕様などに応じて、種々の値に設定可能である。
・各実施形態において、端末13が通信マスタ15に電波送信するときの周波数は、UHF帯に限定されず、他の周波数に変更してもよい。すなわち、「別周波数」とは、通信マスタ15が電波送信するときの周波数と異なる周波数であればよい。
In each embodiment, the frequencies of the first ultra-wideband radio wave S1 and the second ultra-wideband radio wave S2 can be set to various values according to the radio law or specifications.
In each embodiment, the frequency at which the terminal 13 transmits radio waves to the
・各実施形態において、電波送信部18、第1信号生成部19、第2信号生成部20、情報通知部21及び距離測定部22の構成は、実施形態に記載した以外の構成を適宜採用できる。
In each embodiment, the configurations of the radio
・各実施形態において、ビート信号情報Sbeは、第2ビート信号Beを導き出せる情報であればよい。
・各実施形態において、距離測定システム14は、既設のレーダ装置2を用いた構成に限らず、専用の送信機を新たに通信マスタ15に設け、これを用いて距離d2を測定してもよい。
In each embodiment, the beat signal information Sbe may be information that can be used to derive the second beat signal Be.
In each embodiment, the
・各実施形態において、端末13は、電子キーに限らず、例えば高機能携帯電話等の種々の端末を適用してもよい。
・各実施形態において、通信マスタ15は、種々の装置や機器が採用可能である。
In each embodiment, the terminal 13 is not limited to the electronic key, and various terminals such as a high-function mobile phone may be applied.
-In each embodiment, the
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
(イ)前記距離測定システムにおいて、前記レーダ装置は、周波数を段階的に変化させながら前記通信マスタから送信電波を送信してターゲットで反射する反射電波を受信し、当該反射電波の周波数を広帯域に掃引し、送信電波及び反射電波の位相差を周波数ごとに収集するステップドFMの通信方式により、前記通信マスタ及び端末の間の距離を測定する。この構成によれば、耐ノイズ性の高いステップドFMの通信を通じてターゲットとの距離を測定することが可能となる。
Next, technical ideas that can be grasped from the above-described embodiment and other examples will be described below together with their effects.
(A) In the distance measuring system, the radar device transmits a transmission radio wave from the communication master while changing the frequency stepwise, receives a reflected radio wave reflected by the target, and widens the frequency of the reflected radio wave. The distance between the communication master and the terminal is measured by a stepped FM communication method that sweeps and collects the phase difference between the transmitted radio wave and the reflected radio wave for each frequency. According to this configuration, it is possible to measure the distance to the target through stepped FM communication with high noise resistance.
(ロ)前記距離測定システムにおいて、前記レーダ装置は、周波数を連続的に変化させながら前記マスタから送信電波を送信してターゲットで反射する反射電波を受信し、前記送信電波の信号と前記反射電波の信号とミキシングすることによってミキサ出力を取得するファストチャープの通信方式により、当該ミキサ出力の振幅を基に前記通信マスタ及び端末の間の距離を測定する。この構成によれば、耐ノイズ性の高いファストチャープの通信を通じてターゲットとの距離を測定することが可能となる。 (B) In the distance measurement system, the radar device transmits a transmission radio wave from the master while continuously changing the frequency, receives a reflected radio wave reflected by the target, and transmits the signal of the transmission radio wave and the reflected radio wave. The distance between the communication master and the terminal is measured based on the amplitude of the mixer output by a fast chirp communication method in which the mixer output is obtained by mixing with the above signal. According to this configuration, it is possible to measure the distance to the target through fast chirp communication with high noise resistance.
1…通信マスタの一例である車両、2…レーダ装置、4…シンセサイザ(第1シンセサイザ)、13…端末、14…距離測定システム、15…通信マスタ、18…電波送信部、19…第1信号生成部、20…第2信号生成部、21(21a,21b)…情報通知部、22…距離測定部、23…通信正否判定部、31,33,42…ビート取り出し回路、37…低周波発振器、52…発振器、S1…通信マスタから送信される電波(第1超広帯域電波)、S2…通信マスタから送信される電波(第2超広帯域電波)、Be…ビート信号、Be1…第1ビート信号、Be2…第2ビート信号、Dφ…位相情報、Be1’…受信ビート信号、λ…ビート信号の波長、d…ターゲットまでの距離、d2…端末までの距離、S1’…反射電波、Δφ…位相差、fLo…低周波発振器の周波数。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記通信マスタにおいて複数の前記電波に基づきビート信号を生成する第1信号生成部と、
前記通信マスタから送信された複数の前記電波を端末で受信し、当該端末においてビート信号を生成する第2信号生成部と、
前記第2信号生成部により生成されたビート信号に関係するビート信号情報を、前記端末から前記通信マスタに別周波数で送信する情報通知部と、
前記第1信号生成部により生成されたビート信号と、前記端末から取得した前記ビート信号情報とを基に、前記通信マスタ及び端末の間の距離を測定する距離測定部と
を備えたことを特徴とする距離測定システム。 A radio wave transmitter that transmits radio waves of different frequencies within the ultra-wideband radio wave band from the communication master;
A first signal generation unit that generates a beat signal based on the plurality of radio waves in the communication master;
A second signal generator that receives a plurality of the radio waves transmitted from the communication master at a terminal and generates a beat signal at the terminal;
An information notification unit for transmitting beat signal information related to the beat signal generated by the second signal generation unit from the terminal to the communication master at a different frequency;
A distance measuring unit configured to measure a distance between the communication master and the terminal based on the beat signal generated by the first signal generating unit and the beat signal information acquired from the terminal; Distance measuring system.
請求項1に記載の距離測定システム。 The distance measurement system according to claim 1, wherein the beat signal information is phase information related to a beat signal or the beat signal itself.
前記距離測定部は、前記電波が第1組み合わせのときに求まるビート信号の波長を測定範囲として算出された前記端末の距離と、前記第1組み合わせとは別の第2組み合わせのときに求まるビート信号の波長を測定範囲として算出された前記端末の距離とを求め、これら距離の最小公倍数から前記通信マスタ及び端末の間の距離を特定する
請求項1又は2に記載の距離測定システム。 The radio wave transmission unit can transmit a plurality of the radio waves transmitted from the communication master by changing a combination of frequencies,
The distance measuring unit obtains the distance of the terminal calculated using the wavelength of the beat signal obtained when the radio wave is the first combination as a measurement range, and the beat signal obtained when the second combination is different from the first combination. The distance measurement system according to claim 1 or 2, wherein a distance between the terminal and the distance calculated by using the wavelength of the terminal as a measurement range is determined, and a distance between the communication master and the terminal is specified from a least common multiple of the distances.
請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の距離測定システム。 The distance measurement system according to any one of claims 1 to 3, wherein the first signal generation unit, the second signal generation unit, and the information notification unit each include a beat extraction circuit having a detector.
前記電波送信部は、異なる周波数の複数の電波を送信するにあたり、そのうちの少なくとも1つを前記レーダ装置を用いて送信する
請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の距離測定システム。 The communication master includes a radar device that reflects a transmitted radio wave to a target to receive a reflected radio wave and can measure a distance from the target based on the reflected radio wave,
The distance measurement system according to any one of claims 1 to 4, wherein the radio wave transmission unit transmits at least one of the radio waves using the radar device when transmitting a plurality of radio waves having different frequencies.
請求項5に記載の距離測定システム。 The distance measurement according to claim 5, wherein the radar apparatus measures a distance between the communication master and the terminal by a stepped FM communication method that measures a distance based on a phase difference between the transmitted and received beat signals. system.
請求項5に記載の距離測定システム。 6. The distance measuring system according to claim 5, wherein the radar apparatus measures a distance between the communication master and the terminal by a fast chirp communication method that measures a distance based on a frequency difference between the transmitted and received beat signals. .
前記情報通知部は、前記ビート信号情報を前記通信マスタに送信するにあたり、前記低周波発振器の周波数により変調をかけた信号を送信可能とすることにより、当該端末に既設のハードを使用する
請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の距離測定システム。 The terminal includes a low frequency oscillator capable of outputting a signal having a frequency lower than the frequency of the beat signal,
The information notification unit, when transmitting the beat signal information to the communication master, by using a hardware that is already installed in the terminal by enabling transmission of a signal modulated by the frequency of the low-frequency oscillator. The distance measuring system according to any one of 1 to 7.
請求項1〜8のうちいずれか一項に記載の距離測定システム。 The radio wave transmission unit generates a frequency signal based on an output from a synthesizer capable of generating a plurality of frequencies, and transmits the signal as a first ultra wideband radio wave from the communication master, and can generate only one type of frequency. The distance measurement system according to any one of claims 1 to 8, wherein a signal is generated by synthesizing outputs of an oscillator and the synthesizer, and the signal is transmitted from the communication master as a second ultra-wideband radio wave.
請求項1〜9のうちいずれか一項に記載の距離測定システム。 Based on the distance calculated by the distance measuring unit, it determines whether the established communication is correct or not. If the distance is less than a specified value, it is determined that the communication is normal. 10. The distance measurement system according to claim 1, further comprising a communication correctness determination unit that processes that communication is illegal.
前記通信マスタにおいて複数の前記電波に基づきビート信号を生成する第1信号生成ステップと、
前記通信マスタから送信された複数の前記電波を端末で受信し、当該端末においてビート信号を生成する第2信号生成ステップと、
前記第2信号生成ステップで生成されたビート信号に関係するビート信号情報を、前記端末から前記通信マスタに別周波数で送信する情報通知ステップと、
前記第1信号生成ステップで生成されたビート信号と、前記端末から取得した前記ビート信号情報とを基に、前記通信マスタ及び端末の間の距離を測定する距離測定ステップと
を備えたことを特徴とする距離測定方法。 A radio wave transmission step for transmitting radio waves of a plurality of different frequencies within the ultra-wideband radio wave band from the communication master;
A first signal generation step of generating a beat signal based on the plurality of radio waves in the communication master;
A second signal generation step of receiving at the terminal a plurality of the radio waves transmitted from the communication master and generating a beat signal at the terminal;
An information notification step of transmitting beat signal information related to the beat signal generated in the second signal generation step from the terminal to the communication master at a different frequency;
A distance measuring step of measuring a distance between the communication master and the terminal based on the beat signal generated in the first signal generating step and the beat signal information acquired from the terminal; Distance measuring method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016058928A JP2017173114A (en) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | Distance measuring system and distance measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016058928A JP2017173114A (en) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | Distance measuring system and distance measuring method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017173114A true JP2017173114A (en) | 2017-09-28 |
Family
ID=59970969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016058928A Pending JP2017173114A (en) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | Distance measuring system and distance measuring method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017173114A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113544539A (en) * | 2019-03-12 | 2021-10-22 | 株式会社东海理化电机制作所 | Position detection system and position detection method |
WO2024080201A1 (en) * | 2022-10-13 | 2024-04-18 | アルプスアルパイン株式会社 | Distance measurement system, communication station, and distance measurement method |
JP7497253B2 (en) | 2020-08-31 | 2024-06-10 | 株式会社東海理化電機製作所 | Detection device and program |
-
2016
- 2016-03-23 JP JP2016058928A patent/JP2017173114A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113544539A (en) * | 2019-03-12 | 2021-10-22 | 株式会社东海理化电机制作所 | Position detection system and position detection method |
JP7497253B2 (en) | 2020-08-31 | 2024-06-10 | 株式会社東海理化電機製作所 | Detection device and program |
WO2024080201A1 (en) * | 2022-10-13 | 2024-04-18 | アルプスアルパイン株式会社 | Distance measurement system, communication station, and distance measurement method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9485036B2 (en) | RF receiver with testing capability | |
CN110082746B (en) | Distance measuring device and distance measuring method | |
JP5407856B2 (en) | Multiband transceiver and positioning system using the transceiver | |
EP1619519B1 (en) | FM-CW radar system | |
US9470784B2 (en) | Radar device | |
US7791532B2 (en) | Radar | |
KR101040257B1 (en) | Radar system and method for signal processing used thereof | |
US20160209505A1 (en) | Transmitter-receiver circuit and method for distance measurement between a first node and a second node of a radio network | |
KR20080039473A (en) | Distance measuring device and distance measuring method | |
JP2018155725A (en) | Distance measuring device and distance measurement method | |
CN114296141A (en) | Multi-target vital sign detector and detection method thereof | |
US11774551B2 (en) | Method and device for compensating for interfering influences | |
JP5097467B2 (en) | Automotive radar equipment | |
JP2017173114A (en) | Distance measuring system and distance measuring method | |
JP2004144665A (en) | Distance estimation method and radar device | |
KR101419733B1 (en) | Radar and method for processing signal of the radar | |
JP2008122255A (en) | Distance measuring device | |
US11733348B2 (en) | Method and device for compensating for phase noise | |
JP3973036B2 (en) | Pulse radar equipment | |
JP5116746B2 (en) | Radar equipment | |
JP3818204B2 (en) | Radar equipment | |
US8841899B2 (en) | Electro-magnetic tomography using modulated signal | |
JP2006177979A (en) | Pulse radar device | |
JP2011232115A (en) | In-vehicle radar device and in-vehicle radar system | |
JP4011601B2 (en) | Pulse radar equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160420 |