JP2014160059A - Radio wave sensor, radio wave sensing method and radio wave sensing program - Google Patents
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Abstract
【課題】他の無線システムの使用帯域との重複度合いが高く、連続性の低い帯域しか確保できない場合でも、当該他の無線システムとの干渉を回避しつつ、高い対象物の検出精度や対象物との距離の検出精度を実現する。
【解決手段】送信部10が周波数を離散的に変更しつつ電波W1を発射し、受信部20が電波W1の反射波W2を受信する。これら送信部10の送信周波数と受信部20の受信周波数は、制御部30によって次のように制御されている。すなわち、送信部10が発射する電波W1の周波数は、互いに離散的であり、少なくとも、対象物Tの検出に必要な距離分解能に応じた周波数範囲Rにおける最大周波数fmax及び最小周波数fminを含むように制御される。そして、対象物検出部40が、反射波W2に基づいて対象物Tを検出するための演算処理を行う。
【選択図】図2[PROBLEMS] To avoid interference with other wireless systems and to detect objects with high accuracy even when the degree of overlap with the band used by other wireless systems is high and only a band with low continuity can be secured. The distance detection accuracy is realized.
A transmitting unit emits a radio wave W1 while discretely changing a frequency, and a receiving unit 20 receives a reflected wave W2 of the radio wave W1. The transmission frequency of the transmission unit 10 and the reception frequency of the reception unit 20 are controlled by the control unit 30 as follows. That is, the frequencies of the radio waves W1 emitted by the transmission unit 10 are discrete from each other, and include at least the maximum frequency fmax and the minimum frequency fmin in the frequency range R corresponding to the distance resolution necessary for detecting the target T. Be controlled. And the target object detection part 40 performs the arithmetic processing for detecting the target object T based on the reflected wave W2.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、電波を用いて物体を検知するための電波センサ、電波センシング方法及び電波センシングプログラムに関する。 The present invention relates to a radio wave sensor, a radio wave sensing method, and a radio wave sensing program for detecting an object using radio waves.
近年、高速無線通信や高距離分解能電波センサ(レーダー)の普及、スマートフォンに代表される無線通信システムの広帯域化により、距離や人の動きを感知する電波センサのための周波数帯域の確保が難しくなっている。このため、既存の電波利用サービスとの干渉を回避しつつ必要な周波数帯域を確保する技術の開発が待ち望まれている。 In recent years, with the spread of high-speed wireless communication and high-range resolution radio sensors (radars) and the widening of wireless communication systems such as smartphones, it has become difficult to secure frequency bands for radio sensors that sense distance and human movement. ing. For this reason, development of a technique for securing a necessary frequency band while avoiding interference with existing radio wave use services is awaited.
ここで、特許文献1には、マルチキャリア又はステップドFM(Frequency Modulation)方式による広帯域無線伝送又は広帯域電波センサにおいて、他の無線システムが使用している周波数帯域をスペクトルホール(不使用の帯域)とし、後段の信号処理によりスペクトルホールを補間することにより、他の無線システムとの干渉を防止しつつ、目標物の検出精度や目標物までの距離の検出精度を向上する技術が開示されている。
Here, in
しかしながら、上述した特許文献1の技術は、短距離型の電波センサがある程度連続的な帯域を使用できることを前提としており、他の無線システムの使用帯域との重複度合いが高い場合のように連続性の低い帯域しか確保できない状況を前提とした技術ではなかった。
However, the technique of
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、他の無線システムの使用帯域との重複度合いが高く、連続性の低い帯域しか確保できない場合でも、当該他の無線システムとの干渉を回避しつつ、対象物の検出精度や対象物との距離の検出精度が高い電波センサ、電波センシング方法及び電波センシングプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and avoids interference with other wireless systems even when only a band with a low degree of continuity can be secured with a high degree of overlap with the bands used by other wireless systems. On the other hand, an object of the present invention is to provide a radio wave sensor, a radio wave sensing method, and a radio wave sensing program that have high object detection accuracy and high distance detection accuracy.
本発明の態様の1つは、周波数を離散的に変更しつつ探知波を発射する送信部と、前記探知波の反射波を受信する受信部と、前記反射波に基づいて対象物を検出する対象物検出部と、を備え、少なくとも、前記対象物の検出に必要な距離分解能に応じた所定の周波数範囲における最大周波数及び最小周波数を含むことを特徴とする電波センサである。 One aspect of the present invention is a transmitter that emits a detection wave while discretely changing the frequency, a receiver that receives a reflected wave of the detection wave, and an object that is detected based on the reflected wave. A radio wave sensor comprising a maximum frequency and a minimum frequency in a predetermined frequency range corresponding to a distance resolution necessary for detecting the target object.
このような電波センサは、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、本発明は前記電波センサを備える電波センシングシステム、上述した装置の構成に対応した工程を有する電波センシング方法、上述した装置の構成に対応した機能をコンピュータに実現させるプログラム、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、等としても実現可能である。 Such a radio wave sensor includes various modes such as being implemented in a state of being incorporated in another device or being implemented together with another method. The present invention also relates to a radio wave sensing system including the radio wave sensor, a radio wave sensing method having a process corresponding to the configuration of the above-described device, a program for causing a computer to realize a function corresponding to the configuration of the above-described device, and the program recorded therein. It can also be realized as a computer-readable recording medium.
本発明によれば、他の無線システムの使用帯域との重複度合いが高く、連続性の低い帯域しか確保できない場合でも、当該他の無線システムとの干渉を回避しつつ、対象物の検出や対象物との距離を高精度に検出することができる。 According to the present invention, even when the overlapping band with the band used by another wireless system is high and only a band with low continuity can be secured, it is possible to detect an object or target while avoiding interference with the other wireless system. The distance from the object can be detected with high accuracy.
以下、下記の順序に従って本発明を説明する。
(1)第1の実施形態:
(2)第2の実施形態:
(3)第3の実施形態:
(4)まとめ:
Hereinafter, the present invention will be described in the following order.
(1) First embodiment:
(2) Second embodiment:
(3) Third embodiment:
(4) Summary:
(1)第1の実施形態:
図1は、本実施形態に係る電波センサの構成を示すブロック図である。同図に示す電波センサ100は、概略、送信部10、受信部20、制御部30及び対象物検出部40を備えている。対象物検出部40にて検出された対象物Tとの距離に関するデータは、必要に応じて表示装置200に出力され、表示装置の表示部に表示される。
(1) First embodiment:
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the radio wave sensor according to the present embodiment. The
送信部10は、制御部30の制御に従って、探知波としての電波W1を、アンテナAt1を介して発射する。受信部20は、対象物Tによって反射された電波W1(以下、反射波W2と記載する。)を、アンテナAt2を介して受信する。なお、送信部10のアンテナAt1と受信部20のアンテナAt2は、サーキュレータ等を用いて共通化してもよい。制御部30は、送信部10の送信周波数及び出力持続時間、受信部20の受信周波数及び受信持続時間、及び受信部20が反射波W2を受信するタイミングの制御を行う。対象物検出部40は、受信部20が受信する反射波W2に基づいて、対象物Tとの距離を検出する。なお、指向性の切り替えが可能なアンテナAt1,At2を用いれば対象物Tの方向も検出可能であり、対象物検出部40は対象物Tの位置を検出することができる。
The
以下、電波センサ100の各部について、信号処理の流れに沿ってより具体的に説明していく。
Hereinafter, each part of the
送信部10は、例えば、制御信号に応じた周波数のベースバンド信号を生成する局部発振器11を用いて実現することができる。このとき、制御部30は、制御信号を局部発振器11に入力することにより送信部10の発射する電波W1の周波数を制御し、送信部10はベースバンド信号に応じた周波数の電波W1を探知波として出力する。
The
なお、送信部10は、ダイレクトコンバージョン方式の場合、ベースバンド信号と同じ周波数の電波W1を発信し、スーパーへテロダイン方式の場合、所定のコヒーレントな周波数信号を別途に生成してベースバンド信号と混合した周波数の電波W1を発信する。
The
制御部30は、電波W1の周波数の変更順を示す制御データDを記憶するメモリ31を備えている。制御データDは、例えば、適宜の順番で組み合わせた複数の周波数制御データD1〜Dm(mは、2以上の整数。不図示)にて構成される。周波数制御データD1〜Dmは、それぞれ中心周波数と出力持続時間を表すデータを含んで構成される。
The
制御部30は周波数制御データD1〜Dmに基づいて順次に送信部10を制御することにより、送信部10が発射する電波W1の周波数を順次に変更する。なお、局部発振器11を用いて送信部10を実現した場合、周波数制御データD1〜Dmは各々が局部発振器11への制御信号の1つに対応することになる。
The
周波数制御データD1〜Dmは、互いに離散的な複数の候補周波数f1〜fk(kはm以上の整数。不図示)の何れかに対応している。すなわち、電波W1は、候補周波数f1〜fkの何れかの周波数で発信される。なお、周波数制御データD1〜Dmの全てが候補周波数f1〜fkの中の同一の値に対応づけられることは無いが、周波数制御データD1〜Dmの2以上が候補周波数f1〜fkの中の同一の値に対応づけられても構わない。 The frequency control data D1 to Dm correspond to any of a plurality of candidate frequencies f1 to fk that are discrete from each other (k is an integer equal to or greater than m, not shown). That is, the radio wave W1 is transmitted at any one of the candidate frequencies f1 to fk. Although not all of the frequency control data D1 to Dm are associated with the same value in the candidate frequencies f1 to fk, two or more of the frequency control data D1 to Dm are the same in the candidate frequencies f1 to fk. It may be associated with the value of.
次に、図2を参照して、メモリ31に記憶されている制御データDにおける周波数制御データD1〜Dmに実際に対応付けられている周波数f1〜fn(nは2以上の整数)の分布範囲について説明する。
Next, with reference to FIG. 2, the distribution range of frequencies f1 to fn (n is an integer of 2 or more) actually associated with the frequency control data D1 to Dm in the control data D stored in the
図2は、離散的な周波数f1〜fnの分布範囲を説明する図である。同図に示すように、周波数f1〜fnは、周波数範囲Rの中に離散的に分布しており、周波数f1〜fnが周波数範囲Rの全域をカバーするように設定されている。すなわち、周波数f1〜fnの最小値fminと最大値fmaxの差分としての周波数幅Δfが周波数範囲Rと略一致するように周波数f1〜fnは設定されており、所望の距離分解能が得られるように決定されている。この距離分解能については後述する。なお、周波数範囲Rは本実施形態において第1の周波数範囲を構成する。 FIG. 2 is a diagram for explaining the distribution range of discrete frequencies f1 to fn. As shown in the figure, the frequencies f1 to fn are discretely distributed in the frequency range R, and the frequencies f1 to fn are set so as to cover the entire range of the frequency range R. That is, the frequencies f1 to fn are set such that the frequency width Δf as the difference between the minimum value fmin and the maximum value fmax of the frequencies f1 to fn is substantially coincident with the frequency range R, so that a desired distance resolution can be obtained. It has been decided. This distance resolution will be described later. The frequency range R constitutes the first frequency range in the present embodiment.
なお、離散的な複数の周波数とは、単に中心周波数が不連続であるだけでなく、中心周波数の両側において一定以上の出力強度を有する周波数方向の広がりの裾野も含めて、隣り合う周波数の電波W1が一定以上の出力レベルを有する範囲が、周波数空間において互いに重複しないことを意味する。 Note that a plurality of discrete frequencies are not only the center frequency is discontinuous, but also the radio waves of adjacent frequencies including the base of the spread in the frequency direction having a certain level of output intensity on both sides of the center frequency. It means that the ranges in which W1 has a certain output level or higher do not overlap each other in the frequency space.
図3は、本実施形態においてメモリ31に記憶される複数の周波数の間の関係について説明する図である。同図には、別機体の2つの電波センサ(以下、電波センサ100a,100b)が、各々の電波センサのメモリ31に記憶された制御データDに基づいてそれぞれ順次に発信する電波W1の周波数の一例を示してある。丸付き数字は、電波W1の周波数の変更順を示す。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a plurality of frequencies stored in the
同図に示すように、電波センサ100aは、f2,f5,f1,f3,fn−1,fn−2,fn,・・・の順で電波W1の周波数を変更して発射し、電波センサ100bは、f3,fn−2,fn−1,f5,f3,f1,f4,・・・の順で電波W1の周波数を変更して発射する。 As shown in the figure, the radio wave sensor 100a emits by changing the frequency of the radio wave W1 in the order of f2, f5, f1, f3, fn-1, fn-2, fn,. , Changes the frequency of the radio wave W1 in the order of f3, fn-2, fn-1, f5, f3, f1, f4,.
すなわち、本実施形態では、制御データDを構成する周波数制御データD1〜Dmには、周波数の大小関係とは無関係の順番で周波数f1〜fnのいずれかが対応付けられている。従って、送信部10が出力する電波W1の周波数は、周波数制御データD1〜Dmに対応づけられた周波数に順次に変化する。結果として、送信部10が出力する電波W1の周波数は、周波数の大小関係とは無関係の順番で変化することになる。むろん、周波数制御データD1〜Dmにそれぞれ対応付けられる周波数f1〜fnは、周波数の値に基づいて定められる規則的な順番(昇順や降順等)で設定してもよく、この場合、送信部10が出力する電波W1の周波数は、周波数の値に基づいて定められる規則的な順番(昇順や降順等)で変化することになる。以下では、電波センサ100aが出力する電波W1の周波数の変化順番を第1の周波数系列、電波センサ100bが出力する電波W1の周波数の変化順番を第2の周波数系列、と記載することにする。
In other words, in the present embodiment, the frequency control data D1 to Dm constituting the control data D are associated with any of the frequencies f1 to fn in an order irrelevant to the magnitude relationship of the frequencies. Therefore, the frequency of the radio wave W1 output from the
第1の周波数系列は電波センサ100aに固有であり、第2の周波数系列は電波センサ100bに固有である。すなわち、各機体に設定される周波数系列は、各機体に固有の順番になっている。 The first frequency series is specific to the radio wave sensor 100a, and the second frequency series is specific to the radio wave sensor 100b. That is, the frequency series set for each aircraft is in an order unique to each aircraft.
このため、各々の電波センサからの電波W1の出力開始タイミングを一致させた場合に、各機体の出力する電波W1の周波数が重複せず、電波W1の出力開始タイミングを所定量だけずらした場合でも、各機体の出力する電波W1の周波数が重複する確率は極めて低くなるようになっている。 For this reason, even when the output start timing of the radio wave W1 from each radio wave sensor is matched, the frequency of the radio wave W1 output by each aircraft does not overlap, and the output start timing of the radio wave W1 is shifted by a predetermined amount. The probability that the frequency of the radio wave W1 output from each aircraft overlaps is extremely low.
このように、電波センサ100の機体毎に異なる周波数系列にしてあるため、互いの電波が到達し合う近距離に複数の電波センサ100を配置した場合にも、各電波センサが発射する電波W1が互いに干渉し合う確率は極めて低く、検出精度の低下が可及的に防止される。
Thus, since the frequency series is different for each body of the
また、図3において、電波センサ100bの出力する電波W1では、1番目と5番目の周波数がf3で重複している。すなわち、候補周波数f1〜fkの中の同じ周波数が、周波数f1〜fnの中で重複して使用されてもよい。 In FIG. 3, in the radio wave W1 output from the radio wave sensor 100b, the first and fifth frequencies overlap at f3. That is, the same frequency among the candidate frequencies f1 to fk may be used redundantly in the frequencies f1 to fn.
また、周波数f1〜fnは、これらを昇順または降順に整列させたときに、一定の間隔で設定されている必要は無く、本実施形態においては不等間隔で設定されている。これは、周波数f1〜fnの選択元である候補周波数f1〜fkについても同様である。このように周波数f1〜fnを不等間隔で設定できるため、不規則に残存する複数の狭帯域さえ存在すれば、本実施形態に係る電波センサ100は対象物の検出を高精度に行う事が出来る。
Further, the frequencies f1 to fn do not need to be set at regular intervals when they are arranged in ascending or descending order, and are set at unequal intervals in the present embodiment. The same applies to the candidate frequencies f1 to fk that are the selection sources of the frequencies f1 to fn. Since the frequencies f1 to fn can be set at unequal intervals in this manner, the
例えば、既存の機器が使用する使用帯域の隙間に残存する不使用の狭帯域を利用して、周波数f1〜fnをそれぞれ設定することができる。これにより、電波センサ100が専用に使用する広い周波数帯域を確保しなくても、後発組の電波センサ100が、他の既存の機器との干渉を回避しつつ高い距離分解能を実現できる。
For example, the frequencies f1 to fn can be set using the unused narrow band remaining in the gap between the used bands used by the existing devices. As a result, even if a wide frequency band dedicated to the
このような不使用帯域の具体例としては、例えば、図4に示すようなガードバンドGB1,GB2,GB3,・・・や、ホワイトスペースがある。図4は、ガードバンドと当該ガードバンドに設定される周波数を説明する図である。ガードバンドは、隣接チャンネル間の電波干渉を防止する干渉防止用にチャンネルの間に設定される不使用の狭帯域であり、ホワイトスペースは、特定の電波利用サービスを目的に特定周波数帯の利用免許が与えられているにもかかわらず、チャンネル間の有害な混信を防ぐために設けられた、能動的に使用されていない周波数領域である。例えば、テレビ放送の周波数帯では、一般に、隣接地域間の混信を防止するために地域単位で設定される。 Specific examples of such unused bands include guard bands GB1, GB2, GB3,... As shown in FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a guard band and frequencies set in the guard band. A guard band is an unused narrow band set between channels to prevent radio interference between adjacent channels. White space is a license for a specific frequency band for the purpose of a specific radio service. Is a frequency region that is not actively used to prevent harmful interference between channels. For example, in the frequency band of television broadcasting, generally, it is set in units of regions in order to prevent interference between adjacent regions.
すなわち、既に他の機器やサービスに割り当て済みの既占有周波数帯であっても、実際に積極的に使用する使用帯域と、実際には使用しない不使用帯域とを含んでいる。このような不使用帯域は、消極的な使用目的で確保されているため、当該他の機器やサービスの占有帯域であるものの当該他の機器によって使用されることはなく、当該他の機器やサービスとの干渉さえ回避できれば当該他の機器以外の電波センサ100等で使用しても構わない。
That is, even in the already occupied frequency band that has already been allocated to other devices and services, it includes a use band that is actually actively used and a non-use band that is not actually used. Such a non-use band is reserved for a passive use purpose, and is not occupied by the other device, although it is occupied by the other device or service. As long as the interference with the
図4に示すTV放送周波数帯の中に設定されるガードバンドは、その帯域幅が428kHzである。このため、ガードバンド帯域内で電波W1を発信する場合は、隣接チャンネル(使用帯域)へのスプリアス放射を考慮して、ガードバンドの帯域内で電波W1が使用する周波数は、ガードバンド帯域の略中心に設定されることが望ましい。 The guard band set in the TV broadcast frequency band shown in FIG. 4 has a bandwidth of 428 kHz. For this reason, when the radio wave W1 is transmitted within the guard band, the frequency used by the radio wave W1 within the band of the guard band is an abbreviation of the guard band in consideration of spurious radiation to the adjacent channel (band used). It is desirable to set it at the center.
また、ガードバンド帯域内で電波W1が使用する周波数の帯域幅は、ガードバンド帯域幅の約10%以下であることが望ましい。例えば、ガードバンド帯域内の周波数を使用して発射される電波W1の帯域幅を10kHzとすれば、ガードバンド帯域幅の約2.3%であり、隣接チャンネルへのスプリアス放射を0.05%以下に抑えることができる。従って、電波センサ100の送信電力を1mWと仮定すると隣接チャンネルへのスプリアス放射は0.5μWとなり無線設備での許容値である25μW以下となる。
In addition, the bandwidth of the frequency used by the radio wave W1 within the guard band is desirably about 10% or less of the guard band bandwidth. For example, if the bandwidth of the radio wave W1 emitted using a frequency in the guard band is 10 kHz, it is about 2.3% of the guard band bandwidth, and the spurious radiation to the adjacent channel is 0.05%. The following can be suppressed. Therefore, assuming that the transmission power of the
図5は、周波数毎の電波W1の帯域幅の決定方法を説明する図である。同図には、ある周波数において、出力持続時間がt1の場合とt2(<t1)の場合の周波数広がりを示してある。出力持続時間がt1の場合の周波数広がりΔ1(図中では半値幅で示してある)は、出力持続時間t2の場合の周波数広がりΔ2に比べて狭くなる。これは、周波数広がり(Δf(Δ1,Δ2等))と出力持続時間(T(t1,t2等))の一般的な関係に基づく(Δf=1/T)。 FIG. 5 is a diagram illustrating a method for determining the bandwidth of the radio wave W1 for each frequency. In the figure, the frequency spread is shown for a certain frequency when the output duration is t1 and when t2 (<t1). The frequency spread Δ1 (indicated by the half width in the figure) when the output duration is t1 is narrower than the frequency spread Δ2 when the output duration is t2. This is based on the general relationship between the frequency spread (Δf (Δ1, Δ2, etc.)) and the output duration (T (t1, t2, etc.)) (Δf = 1 / T).
すなわち、各周波数における電波W1の出力持続時間を制御することにより、電波W1の周波数広がりを制御可能であり、例えば、電波W1の周波数を含む帯域の帯域幅に応じて当該周波数での電波W1の出力持続時間を適切に決定すれば、このような帯域に隣接する使用帯域との干渉を防止することができる。 That is, by controlling the output duration of the radio wave W1 at each frequency, the frequency spread of the radio wave W1 can be controlled. For example, according to the bandwidth of the band including the frequency of the radio wave W1, the radio wave W1 at that frequency can be controlled. By appropriately determining the output duration, it is possible to prevent interference with the use band adjacent to such a band.
より具体的には、電波W1の周波数を含む帯域の帯域幅が狭くなれば当該周波数における電波W1の出力持続時間を長くして周波数広がりを抑制することにより隣接する使用帯域との干渉を防止し、電波W1の周波数を含む帯域の帯域幅が広くなれば当該周波数における電波W1の出力持続時間を短くすることにより対象物の検知にかかる時間を短縮することができる。 More specifically, if the bandwidth of the band including the frequency of the radio wave W1 is narrowed, the output duration of the radio wave W1 at that frequency is lengthened to suppress the frequency spread, thereby preventing interference with adjacent use bands. If the bandwidth of the band including the frequency of the radio wave W1 is widened, the time required for detecting the object can be shortened by shortening the output duration of the radio wave W1 at the frequency.
さらに具体的な一例を挙げると、電波W1の周波数を含む帯域の帯域幅(fw)と、当該周波数における電波W1の出力持続時間(tc)とが、fw=1/tc、のように反比例の関係となるように電波W1の出力持続時間が決められる。 As a more specific example, the bandwidth (fw) of the band including the frequency of the radio wave W1 and the output duration (tc) of the radio wave W1 at the frequency are inversely proportional such that fw = 1 / tc. The output duration of the radio wave W1 is determined so as to be related.
また、図6に示すように、割り当てられた周波数帯を超えて複数の周波数f1〜fn(図6では、f1,f2,・・・、fp、fp+1,・・・)を設定することもできる。例えば、ガードバンドが間隔d1で設定されている既占有周波数帯域R1と、ガードバンドが間隔d2で設定されている既占有周波数帯域R2と、を用いて周波数f1〜fnを設定することができる。 Further, as shown in FIG. 6, a plurality of frequencies f1 to fn (in FIG. 6, f1, f2,..., Fp, fp + 1,...) Can be set beyond the assigned frequency band. . For example, the frequencies f1 to fn can be set using the already occupied frequency band R1 in which the guard band is set at the interval d1 and the already occupied frequency band R2 in which the guard band is set at the interval d2.
また、図7に示すように、ガードバンドとホワイトスペースの双方を用いて複数の周波数f1〜fnを設定することもできる。このとき、例えば、ガードバンドが設定されている既占有周波数帯域R3では、各ガードバンドに周波数f1〜fnのいずれか1つの周波数を設定し、ホワイトスペースが設定されている既占有周波数帯域R4では、周波数f1〜fnの中の複数の周波数をガードバンドの場合に比べてその設定間隔を狭めたり、設定間隔を等間隔にしたりして設定することができる。 Also, as shown in FIG. 7, a plurality of frequencies f1 to fn can be set using both the guard band and the white space. At this time, for example, in the occupied frequency band R3 in which the guard band is set, any one of the frequencies f1 to fn is set in each guard band, and in the already occupied frequency band R4 in which the white space is set. It is possible to set a plurality of frequencies among the frequencies f1 to fn by narrowing the setting interval as compared to the case of the guard band or by setting the setting intervals to be equal intervals.
すなわち、既占有周波数帯域R3に設定される周波数f1〜fnの設定間隔はガードバンドの間隔に応じて設定し、既占有周波数帯域R4のホワイトスペースに設定される周波数f1〜fnの設定間隔については自由に設定することができる。 That is, the setting interval of the frequencies f1 to fn set in the already occupied frequency band R3 is set according to the interval of the guard band, and the setting interval of the frequencies f1 to fn set in the white space of the already occupied frequency band R4 is set. It can be set freely.
このように、既占有周波数帯の不使用帯域を利用したり、複数種類の機器の既占有周波数帯域を利用したりすることにより、広範な周波数を利用することが可能となり、断片的な周波数帯域しか使用できない場合であっても、後述する対象物の検出における検出精度を飛躍的に高めることができる。 In this way, it is possible to use a wide range of frequencies by using the unused band of the already occupied frequency band or by using the already occupied frequency band of multiple types of devices. Even if it can only be used, the detection accuracy in the detection of an object to be described later can be dramatically increased.
また、周波数f1〜fnの設定間隔に制限の無いホワイトスペースを使用すれば、このホワイトスペースを利用した周波数範囲では、後述のデータ補間を行わずに済む。むろん、その他、非占有周波数帯、ガードバンド及びホワイトスペースを、適宜の組み合わせで使用してもよい。 Further, if a white space with no restriction on the setting interval of the frequencies f1 to fn is used, it is not necessary to perform data interpolation described later in the frequency range using this white space. Of course, other non-occupied frequency bands, guard bands, and white spaces may be used in appropriate combinations.
以上説明した制御データDは、予め生成してメモリ31に記憶しておいてもよいが、制御部30の演算処理により、電波センサ100の各機体に付与される固有情報に基づいて発生させたり、乱数を用いて発生させたりする等、各種の手法で生成させることが出来る。また、後述する第2の実施形態のように、DAA処理の結果に基づいて制御部30が制御データDを生成してメモリ31に記憶させてもよい。
The control data D described above may be generated in advance and stored in the
<受信部>
次に、受信部20は、例えば、局部発振器21と位相検波器22を用いて実現される。局部発振器21は、アンテナAt2を介して受信した反射波W2から、位相検波により、送信部10が発射した電波W1と同相のI位相信号SI及び位相がπ/2だけ異なるQ位相信号SQをそれぞれ検波する。これらI位相信号SI及びQ位相信号SQは、対象物検出部40に出力される。
<Receiver>
Next, the receiving
なお、受信部20の局部発振器21は、送信部10の局部発振器11と共通化することが一般的である。また、受信部20の受信持続時間は、送信部10の出力持続時間に合わせて決められる。すなわち、送信部10の出力持続時間を長くして周波数広がりを抑制した場合は、受信部20の受信持続時間もこれにあわせて長くする。
Note that the
<対象物検出部>
対象物検出部40は、受信部20から入力される反射波W2の位相信号(I位相信号SI、Q位相信号SQ、又は、I位相信号とQ位相信号のそれぞれ)に基づき、電波W1を反射した対象物Tとの距離を特定する。なお、送信部10は制御データDに基づいて電波W1の周波数を変更して出力しているため、受信部20が受信する反射波W2の周波数も電波W1の周波数に応じて変化する。すなわち、送信部10が出力する電波W1の周波数も受信部20が受信する反射波W2の周波数も、制御データDを構成する周波数制御データD1〜Dmに対応する周波数f1〜fnと同様の順番で変化する。結果として、電波W1の周波数も受信部20が受信する反射波W2の周波数も変化することになる。そこで、対象物検出部40は、制御部30の制御データDに基づいて、受信部20から入力される反射波W2の位相信号を、周波数の順番に整序させてメモリ等に記憶する。
<Object detection unit>
The
その後、対象物検出部40は、I位相信号SI及びQ位相信号SQに基づいて、対象物Tとの距離を特定するための演算処理を実行することになるが、このとき、反射波W2が離散的なステップ周波数毎に得られる点が問題となる。
Thereafter, the
そこで、本実施形態では、尤度関数としてのピリオドグラムの統計量を用いて反射波W2の欠落部分を補間する手法を採用した。これにより、離散的な周波数でそれぞれ受信した反射波W2を用いて、連続的な周波数で受信する反射波の電力スペクトルに相当する疑似反射波データを演算により生成することができる。 Therefore, in the present embodiment, a method of interpolating a missing portion of the reflected wave W2 using a periodogram statistic as a likelihood function is employed. As a result, it is possible to generate pseudo reflected wave data corresponding to the power spectrum of the reflected wave received at the continuous frequency using the reflected wave W2 received at the discrete frequency.
図8は、対象物検出に係る処理の流れを示すフローチャートであり、図9は、疑似反射波データの生成について説明する図である。図8,9に示す疑似反射波データの生成に係る処理では、離散的に得られる反射波W2の位相信号に対して、電力スペクトルを用いた補間演算の一種であるLomb−Scargleピリオドグラム法を適用することにより、電波W1を連続波又は等間隔で発射した場合に得られる反射波W2と略同等のスペクトルを算出している。むろん、尤度関数を用いた補間演算はLomb−Scargleピリオドグラム法に限るものではなく、スプライン補間や多項式補間を用いることができる。 FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing related to object detection, and FIG. 9 is a diagram for explaining generation of pseudo reflected wave data. In the processing relating to the generation of the pseudo reflected wave data shown in FIGS. 8 and 9, the Lomb-Scale periodogram method which is a kind of interpolation calculation using the power spectrum is performed on the phase signal of the reflected wave W2 obtained discretely. By applying, a spectrum substantially equivalent to the reflected wave W2 obtained when the radio wave W1 is emitted in a continuous wave or at equal intervals is calculated. Of course, the interpolation calculation using the likelihood function is not limited to the Lomb-Scale periodogram method, and spline interpolation or polynomial interpolation can be used.
図8に示す処理では、まず図9(a)に示すように、離散的に得られる反射波W2の位相信号を検波により取得する(S10)。ここで得られる反射波W2の位相信号は、本実施形態のように不規則に残存する複数の挟帯域を用いて電波W1を送信している場合、不等間隔な信号となる。 In the process shown in FIG. 8, first, as shown in FIG. 9A, the phase signal of the reflected wave W2 obtained discretely is obtained by detection (S10). The phase signal of the reflected wave W2 obtained here becomes an unequally spaced signal when the radio wave W1 is transmitted using a plurality of narrow bands remaining irregularly as in the present embodiment.
次に、図9(b)に示すように、不等間隔な反射波W2の位相信号から電力スペクトルを算出するLomb−Scargleピリオドグラム法を用いて、反射波W2の電力スペクトルを算出する(S20)。以下に示す式(1)は、Lomb−Scargleピリオドグラム法の一例としてのLomb normalized periodgramの式である。本実施形態では、下記式(1)のyiに反射波W2の位相信号を代入する。下記式(1)によれば、時系列で受信(サンプリング)される位相信号を角周波数毎に積分(集合平均)した電力スペクトルPN(ω)が算出される。 Next, as shown in FIG. 9B, the power spectrum of the reflected wave W2 is calculated by using the Lomb-Scalgle periodogram method for calculating the power spectrum from the phase signal of the reflected wave W2 with uneven spacing (S20). ). Equation (1) shown below is an equation of Lomb normalized periodogram as an example of the Lomb-Scalgle periodogram method. In this embodiment, the phase signal of the reflected wave W2 is substituted for y i in the following formula (1). According to the following equation (1), a power spectrum P N (ω) obtained by integrating (aggregate average) phase signals received (sampled) in time series for each angular frequency is calculated.
なお、上記式(1)において、PN(ω)は電力スペクトル、ωは角周波数、nはyi(i=1,2,・・・,n)のサンプリング数、aは下記式(2)により表されるパラメータ、bは下記式(3)により表されるパラメータである。また、下記式(2)や式(3)において、ti(i=1,2,・・・,n)は各yiのサンプリングタイミングを表し、taveは((t1+tn)/2)であり、τは下記式(4)により定義される。 In the above equation (1), P N (ω) is the power spectrum, ω is the angular frequency, n is the number of samples of y i (i = 1, 2,..., N), and a is the following equation (2) ), And b is a parameter represented by the following formula (3). In the following formulas (2) and (3), t i (i = 1, 2,..., N) represents the sampling timing of each y i , and t ave is ((t 1+ t n ) / 2), and τ is defined by the following equation (4).
次に、この電力スペクトルPN(ω)の中から支配的な周波数成分(主要スペクトル成分)を抽出する(S30)。主要スペクトル成分の抽出は、例えば、閾値判定により、ある一定強度以上の周波数成分を抽出することにより行う。このようにして抽出された主要スペクトル成分のみを用いて下記の位相信号の推定を行う事により、電力スペクトルPN(ω)に含まれていた不要信号成分やノイズ成分をカットすることができる。 Next, a dominant frequency component (main spectrum component) is extracted from the power spectrum P N (ω) (S30). The main spectrum component is extracted by, for example, extracting a frequency component having a certain intensity or higher by threshold determination. By estimating the following phase signal using only the extracted main spectrum components in this way, unnecessary signal components and noise components included in the power spectrum P N (ω) can be cut.
次に、図9(c)に示すように、電力スペクトルPN(ω)の主要スペクトル成分から、反射波W2の位相信号を推定する。この推定は、下記式(5)を用いて行う。下記式(5)において、yf(ti)は電力スペクトルPN(ω)の主要スペクトル成分から推定される位相信号(以下、推定信号)であり、A(ω)は下記式(6)により表される。 Next, as shown in FIG. 9C, the phase signal of the reflected wave W2 is estimated from the main spectrum component of the power spectrum P N (ω). This estimation is performed using the following equation (5). In the following formula (5), y f (t i ) is a phase signal (hereinafter, estimated signal) estimated from the main spectral components of the power spectrum P N (ω), and A (ω) is the following formula (6). It is represented by
上記式(5)により求められる推定信号yf(ti)は、周波数に欠落部もなく等間隔に得られる。そこで、図9(c)に示す推定信号yf(ti)を、図9(a)に示す元の位相信号としてのyiの不等間隔部分や欠落部分に埋め込む補間を行う(図9(d)参照)。これにより、図9(a)に示す元の位相信号としてのyiの欠落部分や不等間隔部分が補間された等間隔位相信号yi’が得られる(S35)。 The estimated signals y f (t i ) obtained by the above equation (5) are obtained at equal intervals without missing portions in the frequency. Therefore, interpolation is performed to embed the estimated signal y f (t i ) shown in FIG. 9C in the unequal interval portion or missing portion of y i as the original phase signal shown in FIG. 9A (FIG. 9). (See (d)). As a result, the equally-spaced phase signal y i ′ obtained by interpolating the missing or unequal-interval portions of y i as the original phase signal shown in FIG. 9A is obtained (S35).
その後、等間隔位相信号yi’を、逆フーリエ変換で、周波数空間から時間空間に変換することにより、図9(e)に示すように、送信周波数が連続波又は等間隔であった場合に受信する反射波の電力スペクトルに相当する疑似反射波データPN(ω)’が算出される(S40)。 Thereafter, by transforming the equally-spaced phase signal y i ′ from frequency space to time space by inverse Fourier transform, as shown in FIG. 9E, when the transmission frequency is a continuous wave or at regular intervals, The pseudo reflected wave data P N (ω) ′ corresponding to the power spectrum of the received reflected wave is calculated (S40).
次に、対象物検出部40が、対象物Tとの距離を推定する。具体的には、上述した疑似反射波データPN(ω)’のスペクトルには、対象物Tによって反射された受信波を示す鋭いピークが現れるので、まず、このピークの位相φpeakをピーク検出処理等によって特定する。そして、このφpeakと、周波数f1〜fnの最小値fminと最大値fmaxとの差分である周波数幅Δfと、を用いて次式(7)により距離dを推定する。なお、図9(e)に示す例では、疑似反射波データPN(ω)’のスペクトルが複数のピークを有することから、複数の異なる距離にある対象物Tで電波W1が反射されていることが分かる。
Next, the
なお、前記式(7)より、電波センサ100の距離分解能ΔRは、下記式(8)にて表される。cは光速を表す。下記式(8)から、Δfが大きくなるほど距離分解能ΔRが高くなる(小さくなる)ことが分かる。すなわち、一定以上の周波数幅Δfを確保すれば、一定以上の距離分解能ΔRが実現されるため、一定以上の精度で対象物Tとの距離を検出できることが分かる、
From the above equation (7), the distance resolution ΔR of the
(2)第2の実施形態:
次に、第2の実施形態に係る電波センサについて説明する。第2の実施形態に係る電波センサは、送信部10から電波W1を発射する前に、周波数f1〜fnにおける干渉波の有無を確認し、その帯域を回避する干渉波検出・回避処理(以下、DAA(Detect And Avoid)処理と記載する。)を行う点で、第1の実施形態に係る電波センサ100と異なる。
(2) Second embodiment:
Next, the radio wave sensor according to the second embodiment will be described. The radio wave sensor according to the second embodiment confirms the presence / absence of interference waves in the frequencies f1 to fn before emitting the radio wave W1 from the
図10は、DAA処理を説明する図である。なお、本実施形態に係る電波センサの構成は、上述した第1実施形態に係る電波センサ100と同様であるため説明を省略し、以下では、第1の実施形態と同一の符号を用いて説明を行う。
FIG. 10 is a diagram for explaining DAA processing. Note that the configuration of the radio wave sensor according to the present embodiment is the same as that of the
DAA処理では、まず、干渉波検出部としての制御部30が、送信部10による電波W1の出力を停止しつつ、図10(a)に示すように、周波数範囲Rの全域に亘って所定の周波数間隔d1で周波数を離散的に順次に変更しつつ、受信部20に受信動作を行わせる。以下では、この受信動作を第1の干渉波検出動作を呼ぶことにする。この第1の干渉波検出動作を行う事により、周波数範囲Rの全域に亘って、大まかに干渉波の存在の有無をチェックできる。図10(b)に示す例では周波数f13を中心とするd1の範囲内にピークを有する干渉波が検出されている。
In the DAA process, first, the
なお、DAA処理においては、周波数範囲Rの最小周波数fminや最大周波数fmaxに干渉波が検出される可能性もある。このとき、後述するように干渉波の検出された最小周波数fminや最大周波数fmaxを避けて送信部10の送信周波数の制御や受信部20の受信周波数の制御を行うと、所望の距離分解能以上の距離分解能ΔRを確保できなくなる可能性がある。そこで、最小周波数fminにおいて干渉波が検出された場合、最小周波数fminよりも低周波数側に範囲を広げてDAA処理を行って最小周波数fminよりも低周波側において干渉波が検出されない周波数fmin’を特定し、周波数制御データD1〜Dmに対応付けられた周波数f1〜fnが周波数fmin’を含むように、制御データDを修正又は生成する。また、最大周波数fmaxにおいて干渉波が検出された場合、最大周波数fmaxよりも高周波数側に範囲を広げてDAA処理を行って最大周波数fmaxよりも高周波側において干渉波が検出されない周波数fmax’を特定し、周波数制御データD1〜Dmに対応付けられた周波数f1〜fnが周波数fmax’を含むように、制御データDを修正又は生成する。これにより、周波数制御データD1〜Dmに対応付けられた周波数f1〜fnの最大値と最小値の差分であるΔfが周波数範囲R以上となり、所望の距離分解能以上の距離分解能ΔRを確保することができる。
In the DAA process, an interference wave may be detected at the minimum frequency fmin or the maximum frequency fmax in the frequency range R. At this time, if the control of the transmission frequency of the
次に、第1の干渉波検出動作において一定以上の受信強度が観測された周波数f13を含む周波数範囲Rよりも狭い周波数範囲R’で、図10(c)に示すように、所定の周波数間隔d2(d2<d1)で周波数を離散的に順次に変更しつつ受信動作を行う。以下では、この受信動作を第2の干渉波検出動作と呼ぶことにする。この第2の干渉波検出動作を行うことにより、図10(d)に示すように、干渉波の存在する周波数をより精密に特定することができる。なお、周波数範囲R’は本実施形態において第2の周波数範囲を構成する。 Next, in the frequency range R ′ narrower than the frequency range R including the frequency f13 in which the reception intensity of a certain level or more is observed in the first interference wave detection operation, as shown in FIG. The reception operation is performed while changing the frequency discretely and sequentially at d2 (d2 <d1). Hereinafter, this reception operation is referred to as a second interference wave detection operation. By performing this second interference wave detection operation, as shown in FIG. 10D, the frequency at which the interference wave exists can be specified more precisely. The frequency range R ′ constitutes the second frequency range in the present embodiment.
そして、必要に応じて、第2の干渉波検出動作において一定以上の受信強度が観測された周波数の近辺で、さらに狭い周波数間隔で周波数を離散的に順次に変更しつつ受信動作を行ってもよい。このように、徐々に受信範囲と周波数間隔を狭めつつ受信動作を行う事により、干渉波の存在する周波数を短時間且つ精密に特定することが出来る。 If necessary, the reception operation may be performed while changing the frequency discretely and sequentially at a narrower frequency interval in the vicinity of the frequency at which reception intensity of a certain level or more is observed in the second interference wave detection operation. Good. In this way, by performing the reception operation while gradually narrowing the reception range and the frequency interval, it is possible to specify the frequency where the interference wave exists in a short time and precisely.
具体例を挙げると、例えば、周波数範囲Rが1GHzの場合、この1GHzの範囲を100等分して10MHzステップで受信動作を行う第1の干渉波検出動作を行う。次に、第1の干渉波検出動作において一定以上の受信強度のあった周波数を中心とする10MHzの範囲を100等分して100kHzステップで受信動作を行う第2の干渉波検出動作を行う。そして、必要に応じて、第2の干渉波検出動作において行って以上の受信強度を観測した周波数を中心として、更に細かいステップで受信動作を行う。 As a specific example, for example, when the frequency range R is 1 GHz, a first interference wave detection operation is performed in which the 1 GHz range is equally divided into 100 and a reception operation is performed in 10 MHz steps. Next, a second interference wave detection operation is performed in which a 10 MHz range centered on a frequency having a reception intensity of a certain level or more in the first interference wave detection operation is equally divided into 100, and the reception operation is performed in 100 kHz steps. Then, if necessary, the reception operation is performed in finer steps, centering on the frequency at which the reception intensity is observed in the second interference wave detection operation.
ここで、各周波数における受信持続時間は、必要な周波数分解能に応じて決定する。すなわち、上述した出力持続時間と周波数広がりと同様の関係は、受信持続時間と周波数広がりにも成立するため、大雑把な周波数ステップ毎に干渉波の信号強度を特定したい場合は各周波数ステップでの受信持続時間を短くし、より細かい周波数ステップ毎に干渉波の信号強度を特定したい場合は各周波数ステップでの受信持続時間を長くする。 Here, the reception duration at each frequency is determined according to the required frequency resolution. In other words, the same relationship between the output duration and the frequency spread described above also holds for the reception duration and the frequency spread. Therefore, if you want to specify the signal strength of the interference wave for each rough frequency step, receive at each frequency step. When it is desired to shorten the duration and specify the signal strength of the interference wave for each finer frequency step, the reception duration at each frequency step is increased.
例えば、上述した第1の干渉波検出動作と第2の干渉波検出動作であれば、第1の周波数間隔d1が第2の周波数間隔d2よりも広いため、第1の干渉波検出動作における受信持続時間を第2の干渉波検出動作における受信持続時間よりも短くする。 For example, in the first interference wave detection operation and the second interference wave detection operation described above, since the first frequency interval d1 is wider than the second frequency interval d2, reception in the first interference wave detection operation is performed. The duration is made shorter than the reception duration in the second interference wave detection operation.
また、各周波数における受信持続時間は、干渉波検出動作における周波数間隔よりも広い周波数広がりとなるように決定する。図10(a)に示す第1の干渉波検出動作を例にとると、制御部30は、各周波数f11,f12,f13,f14・・・での受信動作における周波数広がりがd1以上になるように受信持続時間を制御する。このとき、例えば、周波数f11での受信動作で受信される周波数範囲(周波数広がり)と、周波数f12での受信動作で受信される周波数範囲(周波数広がり)とで、例えば、その周波数広がりの裾野部分が重複することになる。すなわち、周波数f11と周波数f12の間に干渉波検出動作を行わない非検出範囲が発生しない。これにより、それぞれの干渉波検出動作において、干渉波の検出を行うべき周波数範囲Rや周波数範囲R’の全体を、漏れなく網羅的に探索することができる。
In addition, the reception duration at each frequency is determined so as to have a wider frequency range than the frequency interval in the interference wave detection operation. Taking the first interference wave detection operation shown in FIG. 10A as an example, the
なお、上述したように、既占有周波数帯域でDAA処理を行う際は、ガードバンド等の不使用帯域について干渉波の検出を行うようにしてもよく、使用帯域については干渉波の検出を行わなくてもよい。例えば、不使用帯域の中でも、候補周波数f1〜fkの周辺のみでDAA処理を行うようにしてもよい。すなわち、ガードバンドの中心に周波数f1〜fnが設定されるのであれば、その周波数f1〜fnを含む一定の範囲内(例えば、ガードバンドの10%程度)における干渉波の有無を検出すればよい。 As described above, when DAA processing is performed in the already occupied frequency band, interference waves may be detected in an unused band such as a guard band, and interference waves are not detected in a used band. May be. For example, the DAA process may be performed only around the candidate frequencies f1 to fk in the unused band. That is, if the frequencies f1 to fn are set at the center of the guard band, the presence or absence of interference waves within a certain range including the frequencies f1 to fn (for example, about 10% of the guard band) may be detected. .
以上のようにしてDAA処理を行って干渉波を検出すると、制御部30は、制御データDの複数の周波数制御データD1〜Dmのうち、干渉のおそれがある周波数に対応する周波数制御データを避けて、送信部10の送信周波数の制御や受信部20の受信周波数の制御を行う。これにより、他の機器との衝突を回避できるため、別途にDAA回路を設けずに他の無線システムとの共存が可能となる。
When the DAA process is performed as described above to detect the interference wave, the
また、DAA処理の結果に応じて、制御部30は、新たに制御データDを生成したり既存の制御データDを修正したりしてメモリ31に記憶させてもよい。
Further, according to the result of the DAA process, the
これは、DAA処理で検出される実際の不使用帯域は、実際の使用状況に応じて、既占有周波数帯を割り当てられた機器やサービスにおける使用規定/使用取り決め/使用計画上の不使用帯域からずれる可能性があるためである。例えば、移動体の無線通信に利用する周波数帯域では、移動体の移動速度に応じたドップラーシフトが発生するため、観測者側から見ると、使用規定/使用取り決め/使用計画とは異なる範囲や幅でガードバンドが現れる場合がある。 This is because the actual unused band detected in the DAA process is determined from the unused band in the usage rule / usage agreement / usage plan in the equipment or service to which the already occupied frequency band is assigned according to the actual usage situation. This is because there is a possibility of deviation. For example, in a frequency band used for mobile wireless communication, a Doppler shift is generated according to the moving speed of the mobile body. Therefore, when viewed from the observer side, the range and width are different from the usage rules / arrangements / usage plans. A guard band may appear.
このような場合、DAA処理で実際に検出された各不使用帯域に応じた適切な位置に中心周波数を設定するとともに、実際に検出された不使用帯域幅に応じた適切な周波数広がりを持つ出力持続時間を設定した制御データDを生成してメモリ31に記憶させることが望ましい。このように、DAA処理の結果に応じた制御データDとすることにより、電波センサ100は、実際の使用状況に即した最適な中心周波数と出力持続時間で対象物の検出動作を行うこととなり、既占有周波数帯域を割り当てられた機器やサービスとの妨害、干渉、混信などの不具合を確実に回避することができる。
In such a case, the center frequency is set at an appropriate position according to each unused band actually detected by the DAA process, and an output having an appropriate frequency spread according to the actually detected unused bandwidth. It is desirable to generate the control data D in which the duration is set and store it in the
なお、実際の使用状況は、通常、経時的に変化するため、不使用帯域の範囲や幅の変動も経時的に変化する。従って、制御データDの生成や修正は、一定時間以上継続的に繰り返し行ったDAA処理の結果を統計して作成した確率的な周波数使用状況に基づいて行う事が望ましい。 Since the actual usage status usually changes with time, the range and width of the unused band also change with time. Therefore, it is desirable that the generation and correction of the control data D is performed based on the probabilistic frequency usage situation created by statistically analyzing the result of the DAA process repeatedly performed for a certain period of time.
(3)第3の実施形態:
次に第3の実施形態に係る電波センサについて説明する。第3の実施形態に係る電波センサは、電波W1の回り込みの影響を回避するために、位相検波時に時間ゲート処理(レンジゲート処理)を行う点で、上述した第1の実施形態や第2の実施形態と異なる。なお、本実施形態に係る電波センサの構成は、上述した第1実施形態に係る電波センサ100と同様であるため説明を省略し、以下では、第1実施形態と同一の符号を用いて説明を行う。
(3) Third embodiment:
Next, a radio wave sensor according to a third embodiment will be described. The radio wave sensor according to the third embodiment performs the time gate process (range gate process) at the time of phase detection in order to avoid the influence of the wraparound of the radio wave W1. Different from the embodiment. Note that the configuration of the radio wave sensor according to the present embodiment is the same as that of the
図11は、本実施形態に係るレンジゲート処理を説明する図である。図11(a)に示すように、反射波W2は、送信部10が電波W1を発射してから対象物Tまでの距離に応じた時間Δtだけ遅れて受信部20に受信される。すなわち、送信部10が周波数をf1,f2,f3,f4・・・と順次に変更しつつ発射した電波W1は、対象物Tまでの距離に応じた時間Δtのタイムラグで、受信部20にそれぞれ受信される。このとき、対象物T以外の対象物からも電波W1が反射されて受信部20に到達する可能性が有る。
FIG. 11 is a diagram for explaining range gate processing according to the present embodiment. As shown in FIG. 11A, the reflected wave W2 is received by the receiving
そこで、本実施形態では、対象物Tとの距離に応じて決まる時間内だけ各周波数の反射波W2の受信を行うべく、受信時間範囲を制限するレンジゲートG1,G2,G3,G4,・・・を設定している。レンジゲートG1,G2,G3,G4,・・・は、次のようなコンセプトで設定してある。 Therefore, in the present embodiment, the range gates G1, G2, G3, G4,... That limit the reception time range so as to receive the reflected wave W2 of each frequency only within a time determined according to the distance from the object T. • is set. The range gates G1, G2, G3, G4,... Are set according to the following concept.
図11(b)に示すように、距離10cmの対象物からの反射波は送信部10の発射から時間Δt1だけ遅れて時間W10に受信され、距離20cmの対象物からの反射波は送信部10の発射から時間Δt2だけ遅れて時間範囲W20に受信され、距離30cmの対象物からの反射波は送信部10の発射から時間Δt3だけ遅れて時間範囲W30に受信され、距離40cmの対象物からの反射波は送信部10の発射から時間Δt4だけ遅れて時間範囲W40に受信され、距離50cmの対象物からの反射波は送信部10の発射から時間Δt5だけ遅れて時間範囲W50に受信され、距離60cmの対象物からの反射波は送信部10の発射から時間Δt6だけ遅れて時間範囲W60に受信され、距離70cmの対象物からの反射波は送信部10の発射から時間Δt7だけ遅れて時間範囲W70に受信される。各時間範囲W10,W20,・・・は、送信部10における各周波数の電波の出力持続時間に等しい。すなわち、あるタイミングで送信部10が発射した電波W1の反射波W2は、電波センサ100と対象物の距離に応じて、受信部20に到達する時間が変動する。
As shown in FIG. 11B, the reflected wave from the object with a distance of 10 cm is received at time W10 with a delay of time Δt1 from the launch of the
ここで、検出したい対象物Tが、電波センサ100から約30cm〜50cmの間で移動する場合、周波数f1の反射波W2については、図11(b)に示す設定可能範囲Rg1の範囲内でレンジゲートG1を設定できるようにする。この設定可能範囲Rgは、出荷時に設定しても良いし、電波センサ100のユーザが設定できるようにしてもよい。
Here, when the target T to be detected moves between about 30 cm to 50 cm from the
制御部30は、先に対象物Tを検出した距離の履歴を記憶するメモリを備えており、この履歴に基づいて対象物Tの移動先を予測する。例えば、直近の履歴において、対象物Tが、・・・、30cm、32cm、34cm、の順で検出されていれば、次に検出される距離は36cmと予測して、図11(b)に示すように、距離36cmの対象物からの反射波を受信する時間範囲W36にレンジゲートG1を設定する。なお、動き予測の手法については、このような手法に限らず、公知の各種手法を適宜に用いればよい。
The
このように、本実施形態に係る電波センサによれば、レンジゲートの設定可能範囲Rg1を設定しつつ、対象物Tの動き予測に基づいてレンジゲートの設定範囲(図11(b)ではレンジゲートG1の範囲)を設定可能範囲Rg1の中で適宜に変更することにより、対象物Tの近くにある什器等からの反射波による影響を防止し、対象物Tの検出精度を向上することができる。 As described above, according to the radio wave sensor according to the present embodiment, the range gate setting range Rg1 is set, and the range gate setting range (range gate in FIG. 11B) is based on the motion prediction of the target T. By appropriately changing the range (G1) within the settable range Rg1, it is possible to prevent the influence of the reflected wave from a fixture or the like near the object T and to improve the detection accuracy of the object T. .
10…送信部、11…局部発振器、20…受信部、21…局部発振器、22…位相検波器、30…制御部、31…メモリ、40…対象物検出部、100…電波センサ、100a…電波センサ、100b…電波センサ、200…表示装置、R…周波数範囲、R’…周波数範囲、T…対象物、Δf…周波数幅、At1…アンテナ、At2…アンテナ、D…制御データ、D1〜Dm…周波数制御データ、GB1…ガードバンド、GB2…ガードバンド、GB3…ガードバンド、R1…既占有周波数帯域、R2…既占有周波数帯域、R3…既占有周波数帯域、R4…既占有周波数帯域、Sp1…スペクトル、Sp2…スペクトル、Sp3…スペクトル、Sp4…スペクトル、W1…電波、W2…反射波、f1〜fk…候補周波数、f1〜fn…周波数
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記探知波の反射波を受信する受信部と、
前記反射波に基づいて対象物を検出する対象物検出部と、
を備え、
前記送信部が発射する探知波の周波数は、少なくとも、前記対象物の検出に必要な距離分解能に応じた第1の周波数範囲における最大周波数及び最小周波数を含むことを特徴とする電波センサ。 A transmitter that emits detection waves while discretely changing the frequency;
A receiver for receiving the reflected wave of the detection wave;
An object detection unit for detecting an object based on the reflected wave;
With
The radio wave sensor according to claim 1, wherein the frequency of the detection wave emitted by the transmitter includes at least a maximum frequency and a minimum frequency in a first frequency range corresponding to a distance resolution necessary for detecting the object.
前記送信部は、前記既占有周波数帯における不使用帯域を用いて前記探知波を発射する請求項1に記載の電波センサ。 The first frequency range includes at least one occupied frequency band that has already been allocated,
The radio wave sensor according to claim 1, wherein the transmission unit emits the detection wave using an unused band in the already occupied frequency band.
前記送信部は、前記既占有周波数帯のガードバンドを用いて前記探知波を発信することにより、前記第1の周波数範囲の全域に離散的に前記探知波を発信する請求項1又は請求項2に記載の電波センサ。 The first frequency range includes at least one occupied frequency band that has already been allocated,
The said transmission part transmits the said detection wave discretely to the whole area of the said 1st frequency range by transmitting the said detection wave using the guard band of the said occupied frequency band. The radio wave sensor described in 1.
前記送信部は、前記既占有周波数帯のホワイトスペースを用いて前記探知波を発信することにより、前記第1の周波数範囲の全域に離散的に前記探知波を発信する請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の電波センサ。 The first frequency range includes at least one occupied frequency band that has already been allocated,
The said transmission part transmits the said detection wave discretely throughout the said 1st frequency range by transmitting the said detection wave using the white space of the said occupied frequency band. The radio wave sensor according to any one of the above.
前記干渉波検出部は、前記送信部による前記探知波の出力を停止させ、前記第1の周波数範囲で第1の周波数間隔で前記受信部に電波を受信させ、受信強度が一定以上であった周波数を含む前記第1の周波数範囲よりも狭い第2の周波数範囲で前記第1の周波数間隔よりも狭い第2の周波数間隔で前記受信部に電波を受信させることにより干渉波の中心周波数を特定し、
前記送信部は、当該干渉波の存在する周波数を避けて前記探知波を発射する請求項1〜請求項11の何れか1項に記載の電波センサ。 An interference wave detector for detecting the interference wave;
The interference wave detection unit stops output of the detection wave by the transmission unit, causes the reception unit to receive a radio wave at a first frequency interval in the first frequency range, and a reception intensity is equal to or higher than a certain level. A center frequency of an interference wave is specified by causing the receiver to receive a radio wave at a second frequency interval narrower than the first frequency interval in a second frequency range narrower than the first frequency range including the frequency. And
The radio wave sensor according to any one of claims 1 to 11, wherein the transmission unit emits the detection wave while avoiding a frequency in which the interference wave exists.
前記探知波の反射波を受信する受信工程と、
前記反射波に基づいて対象物を検出する対象物検出工程と、
を含み、
前記送信工程において発射する探知波の周波数は、少なくとも、前記対象物の検出に必要な距離分解能に応じた第1の周波数範囲における最大周波数及び最小周波数を含むことを特徴とする電波センシング方法。 A transmission step of emitting detection waves while discretely changing the frequency;
Receiving a reflected wave of the detection wave;
An object detection step of detecting an object based on the reflected wave;
Including
The radio wave sensing method, wherein the frequency of the detection wave emitted in the transmission step includes at least a maximum frequency and a minimum frequency in a first frequency range corresponding to a distance resolution necessary for detection of the object.
前記探知波の反射波を受信する受信機能と、
前記反射波に基づいて対象物を検出する対象物検出機能と、
を備え、
前記送信機能によって発射する探知波の周波数は、少なくとも、前記対象物の検出に必要な距離分解能に応じた第1の周波数範囲における最大周波数及び最小周波数を含むことを特徴とする電波センシングプログラム。 A transmission function that emits detection waves while discretely changing the frequency;
A receiving function for receiving the reflected wave of the detection wave;
An object detection function for detecting an object based on the reflected wave;
With
A radio wave sensing program characterized in that a frequency of a detection wave emitted by the transmission function includes at least a maximum frequency and a minimum frequency in a first frequency range corresponding to a distance resolution necessary for detecting the object.
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