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明細書 :電波センサ

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第3418594号 (P3418594)
公開番号 特開2001-356167 (P2001-356167A)
登録日 平成15年4月11日(2003.4.11)
発行日 平成15年6月23日(2003.6.23)
公開日 平成13年12月26日(2001.12.26)
発明の名称または考案の名称 電波センサ
国際特許分類 G01S 13/28      
G01S 17/282     
H04J 13/00      
FI G01S 13/28 B
G01S 17/282
H04J 13/00
請求項の数または発明の数 5
全頁数 8
出願番号 特願2000-176857 (P2000-176857)
出願日 平成12年6月13日(2000.6.13)
審査請求日 平成12年6月13日(2000.6.13)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】390014306
【氏名又は名称】防衛庁技術研究本部長
【識別番号】000176730
【氏名又は名称】三菱プレシジョン株式会社
発明者または考案者 【氏名】船田 吉丸
【氏名】日高 慶記
個別代理人の代理人 【識別番号】100077517、【弁理士】、【氏名又は名称】石田 敬 (外4名)
審査官 【審査官】宮川 哲伸
参考文献・文献 特開 平6-104793(JP,A)
特開 平7-333324(JP,A)
特開 平7-35849(JP,A)
特開 平2-165086(JP,A)
特開 平5-93776(JP,A)
特開 平11-237470(JP,A)
特開2000-9833(JP,A)
特開 平11-83991(JP,A)
特開 平11-352217(JP,A)
調査した分野 G01S 7/00 - 7/42
G01S 13/00 - 13/95
H04J 13/00
特許請求の範囲 【請求項1】
搬送波を拡散して被変調波を生成するために必要な第1の系列符号を、複数の系列符号の中から選択して出力する第1の系列符号生成手段を有する送信部と、
前記被変調波を逆拡散して検知信号を生成するために必要な第2の系列符号を、前記第1の系列符号を遅延させて生成する第2の系列符号生成手段を有する受信部と
常時、一定の時間間隔、又は前記電波センサの作動開始後指定回数分だけ、前記検知信号を検知して雑音を検出する雑音検知器と、備え、
前記第1の系列符号生成手段は、前記雑音が大きいほど、前記複数の系列符号の中からより長い符号長を有する前記第1の系列符号を選択して出力することを特徴とする第三者から検知されにくい電波センサ。

【請求項2】
前記第1の系列符号生成手段が出力する前記第1の系列符号は、一定の時間間隔又は任意の時間間隔で切り換わる請求項1に記載の電波センサ。

【請求項3】
前記第1の系列符号生成手段が出力する前記第1の系列符号は、一定の符号周期積算値又は任意の符号周期積算値で切り換わる請求項1又は2に記載の電波センサ。

【請求項4】
前記第1の系列符号生成手段は、前記第1の系列符号を、前記複数の系列符号の中から所定の順序又は任意の順序で選択して出力する請求項1から3のいずれか一項に記載の電波センサ。

【請求項5】
予め決められたクロック周波数及び予め決められたドップラー周波数通過帯域を有する請求項1からのいずれか一項に記載の電波センサであって、前記クロック周波数を前記第1の系列符号の符号長で割ったときの符号周期周波数が前記ドップラー周波数通過帯域の上限値よりも大きいかまたは前記ドップラー周波数通過帯域の下限値よりも小さくなるように、系列符号を予め選択する電波センサ。
発明の詳細な説明 【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、進入防止装置又は速度検知装置に利用する電波センサに関し、特に、第三者が電波センサの存在を検知する可能性の低減に関する。

【0002】

【従来の技術】スペクトラム拡散を用いた通信方式は、秘匿性や妨害波の排除能力が着目され、衛星通信技術あるいは無線LAN等、様々な分野で用いられている。例えば、直接拡散方式によるスペクトラム拡散通信においては、送信側では、PN(疑似雑音)系列符号を使って入力信号を拡散して送信し、受信側では、送信側と同じPN系列符号を使って受信信号を逆拡散して入力信号を復元することで通信を行う。このとき、異なるPN系列符号で拡散された入力信号はほとんど復元されないので、PN系列符号が異なれば相互に干渉することはない。

【0003】
このようなスペクトラム拡散通信方式を用いた例として、進入防止装置あるいは速度検知装置等に用いられる電波センサがある。電波センサは送信部及び受信部からなり、送信部から移動目標に対して電波を送信し、さらに移動目標からの反射波を受信することで速度等を検出する。進入防止装置は、電波センサを中心とした地域の中に、進入してくる移動目標を検知し対処する装置であり、速度検知装置は、電波センサを中心とした地域の中で、移動する目標物の速度を計測し検知する装置である。

【0004】
従来例による電波センサにおいては、搬送波を所定の系列符号で拡散して被変調波を生成し、その被変調波を増幅して移動目標に対して送信し、移動目標から反射して到来した信号に対して同期した系列符号を用いてドップラー成分を抽出する。ドップラー成分は移動目標の相対速度に比例しているので、移動目標の検知あるいは速度の検知等が可能である。スペクトラム拡散通信方式における系列符号の種類としては、M系列(最長系列)、GOLD系列あるいはその他の系列符号等があるが、通常そのうちの1つの符号系列のみが用いられる。

【0005】
図1は、スペクトラム拡散通信方式を用いた電波センサの従来例を示すブロック図である。高周波発振器1は、搬送波101を生成し、送信側の変調器2及び受信側の混合器5へ出力する。符号発生器9は、クロック発生器7から出力されるクロック信号104によりタイミングをとって系列符号102を生成し、変調器2及び遅延器10へ出力する。

【0006】
変調器2は、系列符号102と搬送波101とを混合することにより位相変調し、被変調波103を生成する。被変調波103は電力増幅器3で増幅され、送信波201として送信アンテナ4から、移動目標20へ向けて送信される。移動目標20に反射して到来した反射波202は、環境雑音203と共に受信アンテナ6で受信信号110として受信される。

【0007】
混合器5は、受信信号110と、高周波発振器1によって生成された搬送波101とを混合し、移動目標20に対する反射波202の成分が抽出された低周波の中間周波111を生成する。遅延器10では、送信側と同じ系列符号102に対して、電波センサの検知領域に対応して設定される時間又はビット分だけ遅延させて遅延系列符号112を生成する。

【0008】
中間周波111は増幅器11で増幅され、続いて、復調器12において遅延系列符号112によって復調される。このとき、移動目標20に対する反射波202は、遅延系列符号112と同期しているので、移動目標20のドップラー成分113のみが抽出される。それ以外の信号は、遅延系列符号112とは同期していなので抽出されない。

【0009】
検知/速度表示器13は、反射波202の検知を表示すると共に、ドップラー成分113を換算して速度情報を出力する。

【0010】

【発明が解決しようとする課題】従来例の電波センサにおいては、搬送波101の拡散に用いられる系列符号102は予め決められた1種類のみであり、従って系列符号102は規則的な連続波となる。このため、第三者は系列符号102及びクロック周波数等を短時間で容易に解読できる。また、逆拡散に用いる遅延系列符号112は、電波センサの検知領域に対応した時間分遅延させているだけであるので系列符号102と同期しやすい。従って、一旦同期すると継続して同期することが可能となり、第三者が電波センサの存在を高い検知確率で検知することが可能となる。

【0011】
従って本発明の目的は、上記課題に鑑み、第三者によって存在が検知される可能性を低減した電波センサを提供することにある。

【0012】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するために、本発明によるスペクトラム拡散通信方式を用いた電波センサは、搬送波を拡散して被変調波を生成するために必要な第1の系列符号を、複数の系列符号の中から選択して出力する第1の系列符号生成手段を有する送信部と、この被変調波を逆拡散して検知信号を生成するために必要な第2の系列符号を、第1の系列符号を遅延させて生成する第2の系列符号生成手段を有する受信部とを備える。

【0013】
本発明によれば、拡散に用いる符号系列を複数の符号系列の中から所定の順序あるいは任意の順序で切り換えるので、第三者が電波センサの存在を検知する可能性を低減することができる。

【0014】

【発明の実施の形態】図2は、本発明による第1の実施例の電波センサのブロック図であり、図3は、本実施例による符号発生器及び符合指定器のブロック図である。本実施例においては、第三者が電波センサの存在を短時間で容易に検知することがないよう、拡散に用いる符号系列を複数の符号系列の中から所定の順序あるいは任意の順序で切り換えて出力する。

【0015】
まず、図2を参照して、本発明の第1の実施例による電波センサの構成を説明する。高周波発振器1は、送信側の変調器2及び受信側の混合器5に接続されている。送信側においては、符号発生器9が符号指定器8及び変調器2に接続されており、クロック発生器7が、符号指定器8及び符号発生器9に接続される。変調器2は電力増幅器3を介して送信アンテナ4に接続される。

【0016】
受信側では、受信アンテナ6が混合器5に接続されており、混合器5は増幅器11を介して復調器12に接続される。復調器12は、検知/速度表示器13に接続されており、また、遅延器10を介して符号発生器9に接続されている。次に、図2を参照して、本発明の第1の実施例の動作原理について説明する。高周波発振器1は、搬送波101を生成し、送信側の変調器2及び受信側の混合器5へ出力する。

【0017】
図3に示すように、本発明による符号発生器9は、複数の系列符号の中から、1種類の系列符号102を選択して生成することができるように構成されており、その選択は符号指定器8で生成される系列符号指定信号105に基づく。また、符号発生器9は更に、スタート信号検出ブロック15において系列符号102に関するスタート信号106を検出し、符号指定器8へ出力する。

【0018】
図4は系列符号とスタート信号との関係を示す図である。スタート信号106は、系列信号102の1符号長の先頭を示す信号である。系列符号は1符号長の繰り返しで得られるので、スタート信号106の間隔が1符号長となり、従って、スタート信号106は系列信号102の1符号長毎に常時出力されることになる。

【0019】
符号指定器8は、所望の系列信号102を複数の符号系列の中から選択して出力するよう、符号発生器9に対して指示する系列符号指定信号105を生成する。この符号指定器8では、所望の系列符号102を複数の符号系列の中から所定の順序あるいは任意の順序で切り換えて出力するよう指示可能である。また、符号指定器8は更に、一定の時間間隔又は任意の時間間隔で系列符号指定信号105を出力することも可能である。符号指定器8は、系列符号の切換えが系列符号102の現在の出力の最中に起きることがないように、かつ、系列符号102の出力が途切れることがなく継続するように、系列符号102の1符号長の先頭を示すスタート信号106の同期して、換言すれば、系列符号の1符号長の整数倍の時間を基本として、一定の時間間隔又は任意の時間間隔で系列符号指定信号105を出力する。

【0020】
符号発生器9は、このようにして符号指定器8で生成される系列符号指定信号105に基づいて、一定の時間間隔又は任意の時間間隔で、かつ、複数の種類の符号系列の中から所定の順序又は任意の順序で系列符号を切換えて出力する。上述のように、符号指定器8がスタート信号106に同期して一定の時間間隔又は任意の時間間隔で系列符号指定信号105を用いて符号発生器9に指示を送ることにより、系列符号102が出力されないような空白時間を発生することなく、複数の系列符号を候補として出力される系列符号102の切換えが所定の順序あるいは任意の順序で可能となる。

【0021】
なお、符号指定器8及び符号発生器9は共に、クロック発生器7から出力されるクロック信号104によりタイミングをとる。変調器2は、系列符号102と搬送波101とを混合することにより位相変調し、被変調波103を生成する。被変調波103は電力増幅器3で増幅され、送信アンテナ4を介して送信波201として移動目標20へ向けて送信される。

【0022】
移動目標20に反射して到来した反射波202は、環境雑音203と共に受信アンテナ6を介して受信信号110として受信される。混合器5は、受信信号110と、高周波発振器1によって生成された搬送波101とを混合し、移動目標20に対して反射して到来した反射波202の成分が抽出された低周波の中間周波111を生成する。

【0023】
スペクトラム拡散通信方式を用いた電波センサにおいては、前述のように、移動目標からの反射波に対して同期し、かつ送信の際に用いた系列符号と同じ系列符号を用いることで、ドップラー成分を抽出することができる。このドップラー成分は移動目標の相対速度に比例している。中間周波111は、電波センサの検知領域に対応した時間分だけ遅延させて中間周波111に同期させた系列符号112を用いて復調される。

【0024】
遅延器10では、送信の際に用いた符号系列と同じ系列符号102に対して、電波センサの検知領域に対応して設定される時間又はビット分だけ遅延させて遅延系列符号112を生成する。中間周波111は増幅器11で増幅され、続いて、復調器12において遅延系列符号112によって復調される。このとき、移動目標20に対する反射波202は、遅延系列符号112と同期しているので、反射波202のドップラー成分113のみが抽出される。それ以外の信号は、遅延系列符号112とは同期していないので抽出されない。

【0025】
以上のように、送信の際に用いた符号系列と同じ系列符号102を電波センサの検知領域に対応した時間分だけ遅延させて距離ゲートを構成し、反射波202の復調に用いることで反射波202のドップラー成分113を抽出する。ゲートの幅は符号のクロック周期となる。ドップラー成分113は、電波センサと移動目標との相対速度に比例しており、検知/速度表示器13は、ドップラー成分113が所定のしきい値を越えると、移動目標20からの反射波202を検知したことを表示すると共に、ドップラー成分113を換算して速度情報を出力する。

【0026】
次に、本発明の第2の実施例による符号指定器及び符号発生器について説明する。スペクトラム拡散通信方式で用いられる系列符号は、その種類が限られているので、第1の実施例では、拡散に用いる系列符号を切り換えても同一の系列符号が連続して出力されてしまう可能性もある。そこで、本発明の第2の実施例では、同一の系列符号が連続して出力されるのを防ぐために、系列符号を組み合わせることにより、切換えて出力することができる符号系列の候補を更に増やす。

【0027】
すなわち、本発明の第2の実施例は、第1の実施例における符号指定器8及び符号発生器9において、所望の系列符号を、系列符号の組み合わせも含めて複数の系列符号の中から選択して出力することができる機能を更に備えたものである。本実施例のブロック図は、図2に示された第1の実施例のブロック図と同じであり、符号指定器8及び符号発生器9以外の各要素における機能は同様である。

【0028】
本実施例による符号指定器8は、スタート信号106を積算し、一定の符号周期積算値又は任意の符号周期積算値でタイミングを合わせて系列符号指定信号105を生成する機能を更に備える。従って、符号発生器9は、前述の系列符号指定信号105 によれば、一定の符号周期積算値又は任意の符号周期積算値で、所望の系列符号102に切り換えることができる機能を更に備えることになる。

【0029】
次に、本発明による第3の実施例の電波センサについて説明する。本実施例では、上述の第1又は第2の実施例による電波センサにおいて、環境雑音を検知する雑音検知器を更に備えるものであり、環境雑音の大小に応じて搬送波の拡散に用いる系列符号を切換える。環境雑音が高い場合、搬送波の拡散に用いる系列符号の符号長を長くすれば、周波数スペクトルを拡大することになるので送信電力を増加させずにSN比(信号対雑音比)を改善することができる。従って、移動目標からの反射波と環境雑音との弁別が容易になり、送信電力を増加させずに検知精度を高めることができる。

【0030】
図5は、本発明による第3の実施例の電波センサのブロック図であり、図6は、本実施例による符号発生器、符合指定器及び雑音検知器のブロック図である。図2及び3に示された第1の実施例のブロック図と異なる点は、復調器12と符号指定器8との間に雑音検知器14をさらに備える点である。雑音検知器14は、復調器12から出力されるドップラー成分113を、常時、又は一定の時間間隔で、又は電波センサの作動開始後指定回数分だけ、サンプリングすることにより、移動目標20が接近していないときの環境雑音203を検知する。つまり、設定した距離ゲートの範囲からのドップラー成分を有した信号を検知する。

【0031】
図6に示すように、符号長検出ブロック16は、符号発生器9により出力される系列符号102の符号長を検出し、符号長信号を雑音検知器14へ出力する。本実施例による雑音検知器14は、移動目標20が接近していないときにサンプリングしたドップラー成分113の平均値又は移動平均値が、所定の許容電圧以下である場合、即ち環境雑音203が小さい場合は何もしないが、所定の許容電圧以上である場合、即ち環境雑音203が大きい場合は、符号長信号114に基づいて、現在使用している系列符号102の符号長より長い符号長を選択するように符号指定器8へ符号長変更信号115を送る。

【0032】
なお、符号指定器8は、第1及び第2の実施例と同様に、スタート信号106に同期して系列符号指定信号105を生成する。次に、本発明による第4の実施例について説明する。本実施例では、上述の第1~3の実施例において、符号指定器8が生成する系列符号指定信号105に基づいて符号発生器9が生成する系列符号102が、符号周期周波数がドップラー周期の通過周波数帯外であるものとすることで、電波センサの内部雑音を低減させ、送信電力を低減させる。

【0033】
符号周期周波数は、クロック周波数を符号長で割った周波数である。例えば、電波センサのクロック発生器7のクロック周波数がf0Hzで、距離ゲートの範囲におけるドップラー周期の通過周波数帯域がf0/104Hzからf0/103Hzであると仮定する。このような電波センサにおいて、2000ビットの符号長を有する系列符号102を用いた場合、符号周期周波数はf0Hz/2000となる。この符号周期周波数は、ドップラー周期の通過周波数帯域内に入ることになる。このため、この符号周期周波数を有する信号は、送受信内部における漏れ信号となり、結果として受信側の受信感度を妨げる要因、すなわち内部雑音として作用することになる。内部雑音が大きいと、検知/速度表示器13は、移動目標からのドップラー成分113を検知していないのに検知したことを表示してしまうといったような誤検知が生じる可能性がある。この問題を解決するために、本実施例では、電波センサで使用されるクロック発生器7のクロック信号104及びドップラー周期の通過周波数帯域に対して、符号周期周波数がドップラー周期の通過周波数帯外になるような符号長を有する符号系列102を生成可能な符号発生器9を用いる。

【0034】
例えば、クロック周波数がf0Hzで、距離ゲートの範囲におけるドップラー周期の通過周波数帯域がf0/104Hzからf0/103Hzであると予め決められている電波センサにおいて、符号長が500ビットである系列符号102を用いると、符号周波数はf0Hz/500となるので、ドップラー周期の通過周波数帯域外になる。また、第3の実施例では、環境雑音が大きい場合、符号長の長い系列符号102を用いるが、この場合、例えばその符号長が20000ビットであれば、符号周波数はf0Hz/20000となるのでドップラー周期の通過周波数帯域外となる。

【0035】
本実施例のブロック図は、図2、3、5及び6に示された第1~第3の実施例のブロック図と同じでよい。なお、符号長がドップラー周期の通過周波数帯外にあるような系列符号102を搬送波101の変調に用いても内部雑音を小さくできない場合は、検知/速度表示器13のしきい値を大きくして検知感度を下げ、前述のような誤検知を防ぐ。

【0036】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、スペクトラム拡散通信方式による電波センサにおいて、拡散に用いる符号系列を複数の符号系列の中から所定の順序あるいは任意の順序で切り換えるので、第三者が電波センサの存在を検知する可能性を低減することができる。
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5