複合功能雷達裝置的製作方法

2023-06-15 09:46:51

專利名稱：複合功能雷達裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及雷達裝置，尤其涉及具有多種功能的複合功能雷達裝置。
背景技術：
過去已經公知的雷達裝置向目標物體發送被進行頻率調製後的發送信號，根據將其反射波與發送信號進行混合而產生的差拍信號(beat signal)，測定距目標物體的距離 (參照專利文獻1)。並且，具有溫度的所有物體向自然界中放射紅外線，溫度越高的物體放射越強的紅外線。由此，已被公知的紅外線溫度計等接收從目標物體放射的紅外線，並分析所接收到的紅外線的強度，由此測定目標物體的溫度。圖9是一併具有測定距目標物體的距離和目標物體的溫度的功能的過去的測定
直ο過去的測定裝置具有收發天線部901、環形器(circulator)部902、接收信號放大部903、頻率變換部904、差拍信號放大部905、信號處理部906、頻率調製信號產生部908、高頻信號產生部909、高頻信號分支部910、發送信號放大部912、紅外線受光透鏡部914和紅外線溫度計部915。在過去的測定裝置中，從高頻信號產生部909產生的高頻信號，被利用根據信號處理部906的控制而從頻率調製信號產生部908輸出的控制電壓進行頻率調製，並作為發送信號而輸出。圖10是過去的測定裝置利用控制電壓進行的控制的簡要圖，圖10(a)表示頻率調製信號產生部908的控制電壓的概況，圖10(b)表示高頻信號產生部909的頻率的概況。如圖10(a)所示，根據信號處理部906的控制而從頻率調製信號產生部908輸出的控制電壓， 以每個時間Tl為單位反覆在時間Tl期間從電壓Vl變化到V2。並且，在高頻信號產生部 909產生的高頻信號如圖10(b)所示，根據頻率調製信號產生部908的控制電壓的變化，以每個時間Tl為單位反覆在時間Tl期間從頻率Fl變化到F2。這樣，從高頻信號產生部909 連續輸出根據來自頻率調製信號產生部908的控制電壓而被進行頻率調製後的發送信號。返回圖9，從高頻信號產生部909輸出的發送信號在高頻信號分支部910進行分支，在發送信號放大部912進行功率放大，通過環形器部902從收發天線部901朝向目標物體913放射。 通過發送信號的放射，來自目標物體913的反射波被輸入到收發天線部901。來自目標物體913的反射波作為接收信號從收發天線部901輸出，經由環形器部902後在接收信號放大部903進行放大，並輸出給頻率變換部904。在頻率變換部904中將在高頻信號分支部910進行分支得到的發送信號與接收信號進行混合，並輸出差拍信號。所輸出的差拍信號在差拍信號放大部905進行放大，並輸出給信號處理部906。信號處理部906根據差拍信號計算距目標物體的距離。並且，從目標物體913放射的紅外線在紅外線受光透鏡部914被接收，並輸出給紅外線溫度計部915。紅外線溫度計部915對紅外線的強度進行分析，將分析信號輸出給信號處理部906。信號處理部906根據分析信號求出目標物體913的溫度分布，根據其平均值計算目標物體的溫度。現有技術文獻專利文獻專利文獻1日本特開平7-209413號公報發明概要發明要解決的問題在圖9所示的測定裝置中，在想要同時測定距目標物體的距離和目標物體的溫度的情況下，需要使收發天線部901和紅外線受光透鏡部914的方向及焦點都對準目標物體 913。此時，需要對收發天線部901和紅外線受光透鏡部914沿上下左右的方向調整角度用的構造，但根據測定裝置的構造和測定場所不同，存在不能充分調整收發天線部901和紅外線受光透鏡部914的角度的情況。並且，通過調整收發天線部901和紅外線受光透鏡部 914的角度，從收發天線部901放射的發送信號有可能在紅外線受光透鏡部914進行不必要的反射，使得來自目標物體913的紅外線被收發天線部901遮蔽而不能充分輸入到紅外線受光透鏡部914。

發明內容
本發明就是鑑於上述問題而提出的，其目的在於，提供一種複合功能雷達裝置，能夠高精度地同時測定距目標物體的距離和目標物體的溫度。用於解決問題的手段本發明的複合功能雷達裝置具有高頻信號產生單元，輸出頻率調製後的發送信號；天線，向目標物體放射所述發送信號，並且接收與所述目標物體相關的測定信息作為接收信號；頻率變換單元，將所述發送信號和所述接收信號進行混合併生成差拍信號；以及信號處理單元，根據所述差拍信號進行與所述目標物體相關的測定，其特徵在於，所述複合功能雷達裝置具有使所述發送信號的放射間歇地進行的發送信號間歇停止單元，所述天線在放射所述發送信號的期間，接收來自所述目標物體的反射波作為所述測定信息，在不放射所述發送信號的期間，接收來自所述目標物體的輻射波作為所述測定信息，所述信號處理單元在放射所述發送信號的期間，根據所述差拍信號測定距所述目標物體的距離，在不放射所述發送信號的期間，根據所述差拍信號測定所述目標物體的溫度。發明效果根據本發明，能夠高精度地同時測定距目標物體的距離和目標物體的溫度。本發明的其他目的、特徵和優點，根據與附圖相關的下述的本發明的實施例的記載將更加明確。


圖1是表示本發明的第1實施方式的複合功能雷達裝置的功能的結構圖。圖2是本發明的第1實施方式的複合功能雷達裝置利用控制電壓進行的控制的簡要圖，圖2(a)表示頻率調製信號產生部的控制電壓的概況，圖2(b)表示高頻信號產生部的頻率的概況，圖2(c)表示間歇停止信號產生部的控制電壓的概況。圖3是表示本發明的第2實施方式的複合功能雷達裝置的功能的結構圖。圖4是本發明的第2實施方式的複合功能雷達裝置利用控制電壓進行的控制的簡要圖，圖4(a)表示頻率調製信號產生部的控制電壓的概況，圖4(b)表示高頻信號產生部的頻率的概況，圖4(c)表示間歇停止信號產生部的控制電壓的概況，圖4(d)表示增益調整部的增益的概況。圖5是表示本發明的第3實施方式的複合功能雷達裝置的功能的結構圖。圖6是本發明的第3實施方式的複合功能雷達裝置利用控制電壓進行的控制的簡要圖，圖6(a)表示頻率調製信號產生部的控制電壓的概況，圖6(b)表示高頻信號產生部的頻率的概況，圖6 (c)表示間歇停止信號產生部的控制電壓的概況，圖6(d)表示測定噪聲切換信號產生部的控制電壓的概況。圖7是表示本發明的第4實施方式的複合功能雷達裝置的功能的結構圖。圖8是本發明的第4實施方式的複合功能雷達裝置利用控制電壓進行的控制的簡要圖，圖8(a)表示頻率調製信號產生部的控制電壓的概況，圖8(b)表示高頻信號產生部的頻率的概況，圖8 (c)表示間歇停止信號產生部的控制電壓的概況，圖8(d)表示增益調整部的增益的概況，圖8(e)表示測定噪聲切換信號產生部的控制電壓的概況。圖9是一併具有測定距目標物體的距離和目標物體的溫度的功能的過去的測定
直ο圖10是過去的測定裝置利用控制電壓進行的控制的簡要圖，圖10(a)表示頻率調製信號產生部的控制電壓的概況，圖10(b)表示高頻信號產生部的頻率的概況。圖11表示本發明的第5實施方式的複合功能雷達裝置。圖12表示本發明的第6實施方式的複合功能雷達裝置。圖13表示本發明的第7實施方式的複合功能雷達裝置。圖14表示本發明的第8實施方式的複合功能雷達裝置。圖15表示本發明的第9實施方式的複合功能雷達裝置。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。〈第1實施方式〉圖1所示的複合功能雷達裝置具有信號處理部6、頻率調製信號產生部8、高頻信號產生部9、高頻信號分支部10、間歇停止信號產生部7、發送間歇停止開關11、發送信號放大部12、環形器部2、收發天線部1、接收信號放大部3、頻率變換部4、差拍信號放大部5。頻率調製信號產生部8在信號處理部6的控制下，向高頻信號產生部9輸出用於進行頻率調製的控制電壓。高頻信號產生部9生成高頻信號，將利用從頻率調製信號產生部8輸出的控制電壓進行了頻率調製後的高頻信號作為發送信號進行輸出。
從高頻信號產生部9輸出的發送信號在高頻信號分支部10進行分支，並輸出給發送間歇停止開關11和頻率變換部4。來自基於信號處理部6的控制的間歇停止信號產生部7的控制電壓被輸入到發送間歇停止開關11。發送間歇停止開關11根據從間歇停止信號產生部7輸出的控制電壓來切換信號路徑，以便將從高頻信號分支部10輸出的發送信號輸出給發送信號放大部12或者不輸出給發送信號放大部12。結果，被輸入到發送間歇停止開關11的發送信號，根據發送間歇停止開關11的連接狀態被間歇地輸出給發送信號放大部12。被輸入到發送信號放大部12的發送信號在其功率被放大後，經由環形器部2從收發天線部1朝向目標物體13放射。所放射的發送信號在目標物體13進行反射，反射波被輸入到收發天線部1。被輸入到收發天線部1的反射波作為接收信號被輸出給環形器部2，通過環形器部2被輸出給接收信號放大部3，在接收信號放大部3進行放大後輸出給頻率變換部4。頻率變換部4將從高頻信號分支部10輸出的發送信號和從接收信號放大部3輸出的接收信號進行混合，並生成發送信號與接收信號的差信號即差拍信號。所生成的差拍信號在差拍信號放大部5進行放大，然後輸出給信號處理部6。信號處理部6根據從差拍信號放大部5輸出的差拍信號，計算距目標物體13的距
1 O可是，具有熱量的所有物體根據其溫度而放射熱噪聲。因此，在不從收發天線部1 放射發送信號的期間，接收作為來自目標物體13的熱噪聲的輻射波，並測定目標物體13的溫度。收發天線部1在不放射發送信號的期間若接收來自目標物體13的輻射波，則作為接收信號輸出給環形器部2。被輸入到環形器部2的接收信號在接收信號放大部3進行放大後，在頻率變換部4中與從高頻信號分支部10分支的發送信號進行混合。通過在頻率變換部4中將發送信號和接收信號進行混合而產生的差拍信號，在差拍信號放大部5進行放大後被輸出給信號處理部6。信號處理部6根據從差拍信號放大部5輸出的差拍信號，計算目標物體13的溫度。這樣，在本實施方式中，通過間歇停止高頻信號的發送，能夠測定距目標物體13 的距離和目標物體13的溫度雙方。關於本實施方式的頻率調製信號產生部8的控制電壓與高頻信號產生部9的頻率調製與間歇停止信號產生部7的控制電壓的關係，參照圖2進行說明。圖2(a)表示頻率調製信號產生部8的控制電壓。頻率調製信號產生部8的控制電壓反覆以下動作在時間Tl期間從電壓Vl變化到V2，在變化到V2時又恢復為電壓VI， 在下一個時間Tl期間再次從電壓Vl變化到V2。圖2(b)表示高頻信號產生部9的頻率調製。高頻信號產生部9的頻率被利用頻率調製信號產生部8的控制電壓進行頻率調製，因而按照頻率調製信號產生部8的控制電壓從電壓Vl到V2的變化，在時間Tl期間從頻率Fl變化到F2。圖2(c)表示間歇停止信號產生部7的控制電壓。間歇停止信號產生部7的控制電壓在每時間Tl成為「ON」 (開啟)或者「OFF」 (關閉)，在各個時間Tl期間保持「ON」或者「OFF」的狀態。在間歇停止信號產生部7的控制電壓為「ON」時，發送間歇停止開關11的連接狀態被控制，以便將從高頻信號產生部10輸出的發送信號輸出給發送信號放大部12。 另一方面，在間歇停止信號產生部7的控制電壓為「OFF」時，發送間歇停止開關11的連接狀態被控制，以便不將從高頻信號產生部10輸出的發送信號輸出給發送信號放大部12。如以上說明的那樣，根據本實施方式，通過設置使高頻信號的發送間歇停止的單元，能夠在發送高頻信號的期間接收從目標物體13反射的高頻信號，並測定距目標物體13 的距離，在不發送高頻信號的期間接收從目標物體13放射的輻射波，並測定目標物體13的溫度。因此，能夠利用一個收發天線部1測定距目標物體13的距離和目標物體13的溫度雙方，因而在測定目標物體13時電波的幹擾減少，能夠高精度地測定距目標物體13的距離和目標物體13的溫度雙方。本實施方式設置增益調整部300取代第1實施方式中的接收信號放大部3。對具有與第1實施方式相同的功能的結構部件標註相同的標號，並省略說明。圖3所示的增益調整部300在接收到來自目標物體13的反射波的情況下和接收到目標物體13的輻射波的情況下，改變用於將接收信號放大的增益，並輸出給頻率變換部 4。增益調整部300具有第1接收信號切換開關301、第1接收信號放大部302、第2 接收信號放大部303、第2接收信號切換開關304和增益切換信號產生部305。第1接收信號放大部302和第2接收信號放大部303被預先設定為彼此不同的增益，在本實施方式中設定為使第2接收信號放大部303的增益大於第1接收信號放大部302的增益。來自基於信號處理部6的控制的增益切換信號產生部305的控制電壓，被輸入到第1接收信號切換開關301和第2接收信號切換開關304。在放射發送信號的期間，增益切換信號產生部305向第1接收信號切換開關301和第2接收信號切換開關304輸出「0N」 的控制電壓，在不放射發送信號的期間輸出「OFF」的控制電壓。第1接收信號切換開關301在被輸出了 「0N」的控制電壓時與第1接收信號放大部302連接，將來自環形器部2的接收信號輸出給第1接收信號放大部302。並且，第2接收信號切換開關304在被輸出了「0N」的控制電壓時與第1接收信號放大部302連接，將來自第1接收信號放大部302的接收信號輸出給頻率變換部4。另一方面，第1接收信號切換開關301在被輸出了 「OFF」的控制電壓時與第2接收信號放大部303連接，將來自環形器部2的接收信號輸出給第2接收信號放大部303。並且，第2接收信號切換開關304在被輸出了「OFF」的控制電壓時與第2接收信號放大部303 連接，將來自第2接收信號放大部303的接收信號輸出給頻率變換部4。由此，在放射發送信號的期間，由收發天線部1接收並從環形器部2輸出的接收信號，根據來自增益切換信號產生部305的控制電壓，從第1接收信號切換開關301輸出給第 1接收信號放大部302，再在第1接收信號放大部302進行放大後，經由第2接收信號切換開關304輸出給頻率變換部4。另一方面，在不發送發送信號的期間，由收發天線部1接收並從環形器部2輸出的接收信號，根據來自增益切換信號產生部305的控制電壓，從第1接收信號切換開關301輸出給第2接收信號放大部303，再在第2接收信號放大部303進行放大後，經由第2接收信號切換開關304輸出給頻率變換部4。通常，由目標物體13的輻射波構成的接收信號，比由目標物體13的反射波構成的接收信號弱。但是，由目標物體13的輻射波構成的接收信號通過增益調整部300被放大成為大於由目標物體13的反射波構成的接收信號，因此溫度測定用的靈敏度提高。圖4表示本實施方式的頻率調製信號產生部8的控制電壓、與高頻信號產生部9 的頻率調製、與間歇停止信號產生部7的控制電壓、與增益調整部300的增益的關係。圖4(a)表示頻率調製信號產生部8的控制電壓，圖4(b)表示高頻信號產生部9 的頻率調製，圖4(c)表示間歇停止信號產生部7的控制電壓，它們的關係與在第1實施方式中說明的圖2所示的關係相同，所以省略說明。圖4(d)表示增益調整部300的增益的變化。在圖4(c)所示的間歇停止信號產生部7的控制電壓為「ON」的期間、即放射發送信號的期間，在第1接收信號放大部302將接收信號放大，因而增益調整部300的增益變低。另一方面，在間歇停止信號產生部7的控制電壓為「OFF」的期間、即不發送發送信號的期間，在第2接收信號放大部303將接收信號放大，因而增益調整部300的增益變高。如以上說明的那樣，根據本實施方式，通過設置增益調整部300，即使接收信號的電平具有差異，也能夠利用適合於各個接收信號的電平的增益進行放大，從而提高測定靈敏度。本實施方式在第1實施方式中的環形器部2和接收信號放大部3之間設置測定噪聲切換部200。對具有與第1實施方式相同的功能的結構部件標註相同的標號，並省略說明。圖5所示的測定噪聲切換部200在不發送發送信號的期間，切換輸出來自目標物體13的輻射波和複合功能雷達裝置內部的熱噪聲。測定噪聲切換部200具有接收信號切換開關201和測定噪聲切換信號產生部202。 來自基於信號處理部60的控制的測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓，被輸入到接收信號切換開關201。接收信號切換開關201根據來自測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓切換信號路徑，以便在不發送發送信號的期間將從環形器部2輸出的接收信號輸出給接收信號放大部3或者不輸出給接收信號放大部3。接收信號切換開關201在不將從環形器部2輸出的接收信號輸出給接收信號放大部3的情況下，將複合功能雷達裝置內部的熱噪聲作為接收信號輸出給接收信號放大部3。從測定噪聲切換部200輸出的接收信號在信號放大部3進行放大，並在頻率變換部4中與從高頻信號分支部10分支的發送信號進行混合。根據從測定噪聲切換部200輸出的接收信號和在高頻信號分支部10分支的發送信號而產生的差拍信號，在差拍信號放大部5進行放大後輸出給信號處理部60。信號處理部60將基於複合功能雷達裝置內部的熱噪聲的差拍信號和基於目標物體31的輻射波的差拍信號進行比較，計算目標物體13的溫度。複合功能雷達裝置內部的熱噪聲根據「熱噪聲功率(W) = KTB(K 絕對溫度，T 頻帶寬度，B:波爾茲曼常數)」而求出，例如，在設高頻信號的接收頻帶寬度為1GHz、設複合功能雷達裝置的溫度為+23°C時，在複合功能雷達裝置的內部產生的熱噪聲為-84daii。另一方面，在設目標物體13的溫度為_100°C +800°C時，熱噪聲功率為約_86dBm 約_78dBm。S卩，將在利用接收信號切換開關201的電阻終結了接收信號放大部3的輸入時在複合功能雷達裝置的內部產生的熱噪聲作為基準，將來自目標物體13的輻射波和複合功能雷達裝置內部的熱噪聲進行比較，由此提高基於來自目標物體13的輻射波的溫度測定的精度。圖6表示本實施方式的頻率調製信號產生部8的控制電壓、與高頻信號產生部9 的頻率調製、與間歇停止信號產生部7的控制電壓、與測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓的關係。圖6(a)表示頻率調製信號產生部8的控制電壓，圖6 (b)表示高頻信號產生部9 的頻率調製，圖6(c)表示間歇停止信號產生部7的控制電壓，它們的關係與在第1實施方式中說明的圖2所示的關係相同，所以省略說明。圖6(d)表示測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓。在圖6(c)所示的間歇停止信號產生部7的控制電壓為「OFF」的期間，測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓反覆N次地每隔時間T2成為「ON」或者「OFF」，並且在各個時間T2期間保持「ON」或者「OFF」 的狀態。另外，在圖6(c)所示的間歇停止信號產生部7的控制電壓為「0N」的期間，測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓保持「OFF」的狀態。在測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓為「OFF」的情況下，測定噪聲切換部 200將從環形器部2輸出的接收信號輸出給接收信號放大部3，在測定噪聲切換信號產生部 202的控制電壓為「0N」的情況下，測定噪聲切換部200不將從環形器部2輸出的接收信號輸出給接收信號放大部3。因此，在由於間歇停止信號產生部7的控制電壓為「OFF」而不發送發送信號的時間Tl的期間，測定噪聲切換部200根據時間Tl =時間T2*N的關係進行N 次切換，以便將從環形器部2輸出的接收信號或者由複合功能雷達裝置內部的熱噪聲構成的接收信號中任意一種接收信號輸出給接收信號放大部3。如以上說明的那樣，根據本實施方式，通過設置測定噪聲切換部200，能夠將目標物體13的輻射波與複合功能雷達裝置內部的熱噪聲進行比較，因而提高測定目標物體13 的溫度的精度。本實施方式是將上述的第2實施方式和第3實施方式與第1實施方式相結合而形成的。即，本實施方式具有上述的測定噪聲切換部200和增益調整部300。對具有與第1實施方式相同的功能的結構部件標註相同的標號，並省略說明。測定噪聲切換部200與環形器部2連接，根據從測定噪聲切換信號產生部202輸出的控制電壓來切換信號路徑，以便將從環形器部2輸出的接收信號或者複合功能雷達裝置內部的熱噪聲作為接收信號輸出給增益調整部300。增益調整部300根據從增益切換信號產生部305輸出的控制電壓，在第1接收信號放大部302或者第2接收信號放大部303將從測定噪聲切換部200輸出的接收信號進行放大，並輸出給頻率變換部4。在頻率變換部4中將接收信號和在高頻信號分支部10分支的發送信號進行混合， 並生成發送信號與接收信號的差信號即差拍信號。所生成的差拍信號在差拍信號放大部5 中進行放大後被輸出給信號處理部60。
在放射發送信號的期間，信號處理部60根據從差拍信號放大部5輸出的差拍信號，求出距目標物體13的距離，在不發送發送信號的期間，信號處理部60根據從差拍信號放大部5輸出的差拍信號，求出目標物體13的溫度。圖8表示本實施方式的頻率調製信號產生部8的控制電壓、與高頻信號產生部9 的頻率調製、與間歇停止信號產生部7的控制電壓、與增益放大部300的增益、與測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓的關係。圖8(a)表示頻率調製信號產生部8的控制電壓，圖8 (b)表示高頻信號產生部9 的頻率調製，圖8(c)表示間歇停止信號產生部7的控制電壓，它們的關係與在第1實施方式中說明的圖2所示的關係相同，所以省略說明。並且，圖8(d)表示增益調整部300的增益，圖8(e)表示測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓。圖8(d)與圖8(a) (c)的關係和在第2實施方式中說明的圖4所示的關係相同，圖8(e)與圖8(a) (c)的關係和在第3實施方式中說明的圖6所示的關係相同。由於在圖8(c)所示的間歇停止信號產生部7的控制電壓為「ON」的期間發送信號被發送，所以圖8(e)所示的測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓被保持為「OFF」。因此，測定噪聲切換部200將從環形器部2輸出的接收信號輸出給增益調整部300。此時，被輸入到增益調整部300的接收信號按照圖8(d)所示以較低的增益被輸出。另一方面，由於在圖8(c)所示的間歇停止信號產生部7的控制電壓為「OFF」的期間發送信號不被發送，所以圖8(e)所示的測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓被進行 N次的「ON」或者「OFF」的切換，以使Tl = T2*N。由此，測定噪聲切換部200將從環形器部 2輸出的接收信號和由複合功能雷達裝置內部的熱噪聲構成的接收信號交替輸出給增益調整部300。此時，被輸入到增益調整部300的接收信號按照圖8(d)所示以較高的增益被輸出ο如以上說明的那樣，根據本實施方式，由於具有測定噪聲切換部200和增益調整部300，所以通過將目標物體13的輻射波與複合功能雷達裝置內部的熱噪聲進行比較，能夠提高測定目標物體13的溫度的精度，並且，即使被輸入到複合功能雷達裝置的接收信號的電平具有差異，也能夠利用適合於各個接收信號的電平的增益進行放大，因而提高測定靈敏度。另外，在上述第1 第4實施方式中，在圖2、4、6、8的(a) (c)中，各個值按每個時間Tl反覆變化，但是並不特別限定時間的組合。例如，也可以將不放射發送信號的時間設為η*Τ1，將放射發送信號的時間設為m*Tl。並且，在上述第1 第4實施方式中，增益調整部300將在不發送發送信號的期間輸入增益調整部300的接收信號的增益，調整為大於在放射發送信號的期間輸入增益調整部300的接收信號的增益，但也可以根據輸入增益調整部300的接收信號的電平進行適當調整。並且，在上述第3、第4實施方式中，在圖6、8中，在間歇停止信號產生部7的控制電壓為「OFF」的情況下，將測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓切換17次，因而存在時間Tl =時間T2*17的關係。但是，只要至少切換兩次，即可輸出從環形器部2輸出的接收信號或者由複合功能雷達裝置內部的熱噪聲構成的接收信號雙方，因而能夠應用於信號處理部60的比較處理。
並且，在上述第3、第4實施方式中，也可以構成為在間歇停止信號產生部7的控制電壓為「ON」的情況下，即在放射發送信號的期間，與間歇停止信號產生部7的控制電壓為 「ON」的情況相同地切換測定噪聲切換信號產生部202的控制電壓。〈第5實施方式〉圖11表示本發明的第5實施方式。本實施例的複合功能雷達裝置可以基於第1 第4實施方式，也可以基於對該實施方式進行變更的方式。另外，對具有與其它實施方式相同的功能的結構部件標註相同的標號，並省略說明。說明第5實施方式的概況。在航行於海上351的船舶352中，視場不論晝夜都由於濃霧而不好，存在船員不能識別流動的冰等目標物體3M的情況。在這種情況下，通過利用複合功能雷達裝置353同時測定流動的冰等目標物體354的距離和溫度，能夠識別目標物體3M是流動的冰、漂流物、高溫的熔巖片等。對第5實施方式進行詳細說明。在圖11中，設置了複合功能雷達裝置353的船舶 352在海上351航行。在測定目標物體354的距離或溫度的情況下，複合功能雷達裝置353 從複合功能雷達裝置353的收發天線部朝向目標物體3M放射發送信號。所放射的發送信號在目標物體3M進行反射，反射波被輸入到收發天線部。複合功能雷達裝置353根據該輸入的反射波，計算距目標物體354的距離。在不放射發送信號的期間或發送信號間歇停止的期間，收發天線部接收來自目標物體354的輻射波。複合功能雷達裝置353根據接收到的輻射波，計算目標物體354的溫度。在此，可以根據前述的實施例來計算距離和溫度， 也可以根據對前述的實施例進行了變更的示例來計算距離和溫度。並且，通過多次測定目標物體的距離，也能夠知道目標物體的動作。並且，雖然沒有圖示，但作為利用複合功能雷達裝置353識別目標物體邪4的方法之一，也可以形成為與所測定的距離及溫度一起顯示該識別到的物體的類別的結構。為了實現這種結構，可以設置表示所測定到的距離(動作)或溫度與物體的類別的關係的預先存儲的數據表，還設置物體識別部，若複合功能雷達裝置353測定目標物體3M的距離(動作)和溫度，則該物體識別部根據該測定到的距離(動作)或物體的溫度來識別物體的類別。如果能夠識別目標物體的類別，則即使是乘船經驗和物體的知識較少的操作員，也能夠適當地識別物體的類別。根據第5實施方式，例如即使視場不好時，通過同時測定流動的冰等目標物體的距離和溫度，也能夠事前得知處於船舶的行進方向或任意方向的流動的冰等障礙物。另外， 由於也能夠識別流動的冰、漂流物、高溫的熔巖片等物體的類別，因而能夠有助於船舶的安全航行。並且，當船舶在海洋上時，由於船舶自身在搖動，因而設置在船舶中的複合功能雷達裝置的絕對坐標始終不穩定。例如，即使對搖動進行補償，由於測試距離和溫度的天線是分開的，使得計測的精度下降。另一方面，本實施例的複合功能雷達裝置將測試距離和溫度的天線構成為一體，因而與獨立分開地安裝測試距離和溫度的天線的過去的雷達裝置相比，能夠將船舶的搖動的影響抑制在最小限度，並且高精度地測試目標物體。〈第6實施方式〉圖12是適用本發明的複合功能雷達裝置的第6實施方式。本實施例的複合功能雷達裝置可以基於第1 第4實施方式，也可以基於對該實施方式進行變更後的方式。另外，對具有與其它實施方式相同的功能的結構部件標註相同的標號，並省略說明。說明第6實施方式的概況。在冰上311，視場不論晝夜都由於濃霧而不好，存在不能識別背景的物體312和移動的相同顏色的目標物體313的情況。在這種情況下，通過利用複合功能雷達裝置353同時測定目標物體313的距離和溫度，能夠識別利用光學方法判定困難的目標物體313。對第6實施方式進行詳細說明。在圖12中，在冰上311設置了複合功能雷達裝置 353。從複合功能雷達裝置353的收發天線部朝向目標物體313放射發送信號。所放射的發送信號在目標物體313進行反射，反射波被輸入到收發天線部。複合功能雷達裝置353根據該輸入的反射波，計算距目標物體313的距離。在不放射發送信號的期間或者發送信號間歇停止的期間，收發天線部接收來自目標物體313的輻射波。複合功能雷達裝置353根據接收到的輻射波，計算目標物體3M的溫度。在此，可以根據前述的實施例來計算距離及溫度，也可以根據對前述的實施例進行了變更的示例來計算距離及溫度。並且，通過多次測定目標物體的距離，也能夠知道目標物體的動作。並且，(包括本實施例在內的所有實施例的)複合功能雷達裝置353具有預定的解析度，因此不僅能夠得到目標物體3M的信息，也能夠根據其解析度得到物體目標3M的周圍的信息。另外，通過使複合功能雷達裝置353的位置移動、或變動天線的朝向，能夠得知上述之外的信息，例如能夠計算背景的物體312的距離及溫度。由此，能夠得知背景的物體312與目標物體313的相對關係。根據第6實施方式的複合功能雷達裝置，即使在冰上視場不論晝夜都由於濃霧而不好時，通過同時測定背景的物體和移動的相同顏色的目標物體的距離和溫度，能夠識別利用光學方法判定困難的物體的存在。〈第7實施方式〉圖13是適用本發明的複合功能雷達裝置的第7實施方式。本實施例的複合功能雷達裝置可以基於第1 第4實施方式，也可以基於對該實施方式進行變更後的方式。另外，對具有與其它實施方式相同的功能的結構部件標註相同的標號，並省略說明。說明第7實施方式的概況。當存在在諸如高爐321那樣的高溫下在發光亮度高的流動物體322前面移動的目標物體323的情況下，存在不能識別目標物體323的情況。在這種情況下，通過利用複合功能雷達裝置353同時測定移動的目標物體的距離和溫度，能夠識別利用光學方法判定困難的目標物體323的存在。對第7實施方式進行詳細說明。在圖13中，複合功能雷達裝置353被設置在任意場所。複合功能雷達裝置353從複合功能雷達裝置353的收發天線部朝向目標物體323放射發送信號。所放射的發送信號在目標物體323進行反射，反射波被輸入到收發天線部。複合功能雷達裝置353根據該輸入的反射波，計算距目標物體323的距離。在不放射發送信號的期間或者發送信號間歇停止的期間，收發天線部接收來自目標物體323的輻射波。複合功能雷達裝置353根據接收到的輻射波，計算目標物體323的溫度。在此，可以根據前述的實施例來計算距離及溫度，也可以根據對前述的實施例進行了變更的示例來計算距離及溫度。並且，通過多次測定目標物體的距離，也能夠知道目標物體的動作。在圖13中，流動物體322高亮度地發光，因而人的眼睛等很難確認目標物體323。 但是，複合功能雷達裝置353使用與可見光不同的頻率區域的電磁波，因而能夠不受可見光影響地計算目標物體323的距離及溫度。並且，通過改變複合功能雷達裝置353的位置或收發天線部的朝向，也能夠計算高爐321或流動物體322的距離及溫度。由此，也能夠得知目標物體323與高爐321與流動物體322的相對關係。根據第7實施方式的複合功能雷達裝置，當存在在諸如高爐那樣的高溫下在發光亮度高的流動物體前面移動的目標物體的情況下，通過同時測定移動的目標物體的距離和溫度，能夠識別利用光學方法判定困難的目標物體的存在。〈第8實施方式〉圖14是適用本發明的複合功能雷達裝置的第8實施方式。本實施例的複合功能雷達裝置可以基於第1 第4實施方式，也可以基於對該實施方式進行變更後的方式。另外，對具有與其它實施方式相同的功能的結構部件標註相同的標號，並省略說明。說明第8實施方式的概況。存在由於霧、煙、水蒸氣等使得視場不論晝夜都不好， 不能識別處於火山331的火山口處的熔巖等目標物體332的情況。在這種情況下，通過利用複合功能雷達裝置353同時測定目標物體332的距離和溫度，能夠識別利用光學方法判定困難的目標物體332的存在。對第8實施方式進行詳細說明。在圖14中，複合功能雷達裝置353被設置在火山 331的任意位置，複合功能雷達裝置353的收發天線部朝向假定目標物體332所在的方向。複合功能雷達裝置353朝向收發天線部332放射發送信號。所放射的發送信號在目標物體332進行反射，反射波被輸入到收發天線部。複合功能雷達裝置353根據該輸入的反射波，計算距目標物體313的距離。在不放射發送信號的期間或者發送信號間歇停止的期間，收發天線部接收來自目標物體332的輻射波。複合功能雷達裝置353根據接收到的輻射波，計算目標物體332的溫度。在此，可以根據前述的實施例來計算距離及溫度，也可以根據對前述的實施例進行了變更的示例來計算距離及溫度。並且，通過多次測定目標物體的距離，也能夠知道目標物體的動作。並且，複合功能雷達裝置353能夠根據所計算的距離及溫度，識別是否存在目標物體332。如果在判定目標物體332不存在的情況下，使複合功能雷達裝置353的位置移動，或變動收發天線部的朝向，再次放射發送信號。並且，如在前述的實施例中說明的那樣，每一次用於計算距目標物體的距離及溫度的時間比較短。如果擺動天線來進行上述處理，首先能夠容易搜索包括認為目標物體332 所在的場所在內的預定大小的區域整體。因此，也可以採用在大致推測後，使天線朝向被認為目標物體332所在的地點進行詳細搜索的方法。在圖14中，在目標物體332周圍的視場較差的情況下，人的眼睛等很難確認目標物體332。但是，複合功能雷達裝置353能夠避免遮擋視場的霧或煙或水蒸氣等的影響，向目標物體332放射電波，並接收來自目標物體的反射波和輻射波，因而能夠計算目標物體 323的距離及溫度。根據第8實施方式的複合功能雷達裝置，即使視場由於霧、煙、水蒸氣等而不論晝夜都不好時，通過同時測定處於火山的火山口處的熔巖等目標物體的距離和溫度，能夠識別利用光學方法判定困難的目標物體的存在。〈第9實施方式〉圖15是適用本發明的複合功能雷達裝置的第9實施方式。本實施例的複合功能雷達裝置可以基於第1 第4實施方式，也可以基於對該實施方式進行變更後的方式。另外，對具有與其它實施方式相同的功能的結構部件標註相同的標號，並省略說明。說明第9實施方式的概況。存在不能識別視場由於霧、煙等而不論晝夜都不好、或者被隱藏在植物341的後面而不能露出到外面的生物等目標物體342的情況。在這種情況下，通過利用複合功能雷達裝置353同時測定目標物體342的距離和溫度，能夠將目標物體 342與因風雨而搖動的植物341分離並識別。對第9實施方式進行詳細說明。在圖15中，複合功能雷達裝置被設置在任意位置。從複合功能雷達裝置353的收發天線部朝向目標物體342放射發送信號。所放射的發送信號在目標物體342進行反射，反射波被輸入到收發天線部。複合功能雷達裝置353根據該輸入的反射波，計算距目標物體313的距離。在不放射發送信號的期間或者發送信號間歇停止的期間，收發天線部接收來自目標物體342的輻射波。複合功能雷達裝置353根據接收到的輻射波，計算目標物體3M的溫度。在此，可以根據前述的實施例來計算距離及溫度，也可以根據對前述的實施例進行了變更的示例來計算距離及溫度。並且，通過多次測定目標物體的距離，也能夠知道目標物體的動作。並且，通過使複合功能雷達裝置353的位置移動或變動天線部的朝向，複合功能雷達裝置353也能夠得知目標物體342即生物342及其周圍的植物341的距離及溫度。生物等目標物體342和植物341的運動和溫度都明顯不同。例如，通常生物的運動取決於生物自身的意志，並不是周期性的運動，而是不規則的，而植物的運動則受到風等自然界的影響，基本上是周期性的。生物的溫度相對較高，而植物的溫度相對較低。如果考慮這些情況， 則能夠將生物342和植物341分離並識別。根據第9實施方式，通過同時測定視場由於霧、煙等而不論晝夜都不好或者被隱藏在植物的後面而不能露出到外面的生物等目標物體的距離和溫度，能夠與因風雨而搖動的植物進行分離並識別。概括以上的說明，本發明的複合功能雷達裝置具有高頻信號產生單元，輸出頻率調製後的發送信號；天線，向目標物體放射所述發送信號，並且接收與所述目標物體相關的測定信息作為接收信號；頻率變換單元，將所述發送信號和所述接收信號進行混合併生成差拍信號；以及信號處理單元，根據所述差拍信號進行與所述目標物體相關的測定，其特徵在於，所述複合功能雷達裝置具有使所述發送信號的放射間歇地進行的發送信號間歇停止單元，所述天線在放射所述發送信號的期間，接收來自所述目標物體的反射波作為所述測定信息，在不放射所述發送信號的期間，接收來自所述目標物體的輻射波作為所述測定信息，所述信號處理單元在放射所述發送信號的期間，根據所述差拍信號測定距所述目標物體的距離，在不放射所述發送信號的期間，根據所述差拍信號測定所述目標物體的溫度。並且，也可以是，所述複合功能雷達裝置還具有調整所述接收信號的增益的增益調整單元。並且，也可以是，所述增益調整單元在放射所述發送信號的期間以較低的增益輸出所輸入的接收信號，在不放射所述發送信號的期間以較高的增益輸出所輸入的接收信號。並且，也可以是，所述複合功能雷達裝置還具有測定噪聲切換單元，用於輸入所述複合功能雷達裝置的內部的熱噪聲作為所述接收信號，所述信號處理部將在不放射所述發送信號的期間基於來自所述目標物體的輻射波的差拍信號、與基於所述複合功能雷達裝置的內部的熱噪聲的差拍信號進行比較，測定所述目標物體的溫度。本發明不限定於上述的實施方式，當然可以在不脫離本發明宗旨的範圍內進行各種變更。並且，對具有相同功能的結構部件標註相同名稱及相同標號。上述記載是針對實施例而進行的，但本發明不局限於此，能夠在本發明的精神和幅度的權利要求範圍內進行各種變更和修改，對本行業人員來說是顯而易見的。標號說明1、901收發天線部；2、902環形器部；3、903接收信號放大部4、904頻率變換部；5、 905差拍信號放大部；6、60、906信號處理部；7間歇停止信號產生部；8、908頻率調製信號產生部；9、909高頻信號產生部；10、910高頻信號分支部；11發送間歇停止開關；12、912發送信號放大部；13、913目標物體；200測定噪聲切換部；201接收信號切換開關；202測定噪聲切換信號產生部；300增益調整部；301第1接收信號切換開關；302第1接收信號放大部；303第2接收信號放大部；304第2接收信號切換開關；305增益切換信號產生部；351 海上；352船舶；353複合功能雷達裝置；3M目標物體；311冰上；312物體；313目標物體； 321高爐；322流動物體；323目標物體；331火山；332目標物體；342目標物體；341植物； 914紅外線受光透鏡部；915紅外線溫度計部。
權利要求
1.一種複合功能雷達裝置，具有高頻信號產生單元，輸出頻率調製後的發送信號；天線，向目標物體放射所述發送信號，並且接收與所述目標物體相關的測定信息作為接收信號；頻率變換單元，將所述發送信號和所述接收信號進行混合併生成差拍信號；以及信號處理單元，根據所述差拍信號進行與所述目標物體相關的測定，其特徵在於，所述複合功能雷達裝置具有使所述發送信號的放射間歇地進行的發送信號間歇停止單元，所述天線在放射所述發送信號的期間，接收來自所述目標物體的反射波作為所述測定信息，在不放射所述發送信號的期間，接收來自所述目標物體的輻射波作為所述測定信息， 所述信號處理單元在放射所述發送信號的期間，根據所述差拍信號測定距所述目標物體的距離，在不放射所述發送信號的期間，根據所述差拍信號測定所述目標物體的溫度。
2.根據權利要求1所述的複合功能雷達裝置，其特徵在於，在所述天線和所述頻率變換單元之間還設置接收信號放大單元， 所述接收信號放大單元構成為能以不同的增益將所述接收信號放大， 在接收所述輻射波作為所述測定信息時，將所述接收信號放大單元的增益調整為相對較高，在接收所述反射波作為所述測定信息時，將所述接收信號放大單元的增益調整為相對較低。
3.根據權利要求1或2所述的複合功能雷達裝置，其特徵在於，所述複合功能雷達裝置還具有熱噪聲切換單元，該熱噪聲切換單元用於在使所述接收信號的輸入間歇地進行而不接收所述接收信號時，輸入所述複合功能雷達內部的熱噪聲，將基於複合功能雷達裝置的內部的所述熱噪聲的差拍信號、與基於所述輻射波的差拍信號進行比較，測定所述目標物體的溫度。
4.根據權利要求1 3中任意一項所述的複合功能雷達裝置，其特徵在於，所述複合功能雷達裝置還具有熱噪聲切換單元，該熱噪聲切換單元用於向所述頻率變換單元輸入所述複合功能雷達內部的熱噪聲，將基於複合功能雷達裝置的內部的所述熱噪聲的差拍信號、與基於所述反射波的差拍信號進行比較，測定距所述目標物體的距離。
5.根據權利要求3或4所述的複合功能雷達裝置，其特徵在於，所述發送信號間歇停止單元使所述發送信號的放射以第1間歇周期間歇地進行， 在第1間歇周期的信號處於預定的條件下時，熱噪聲切換單元使所述接收信號的輸入以第2間歇周期間歇地進行，所述第2間歇周期比所述第1間歇周期短。
6.一種測定複合功能雷達裝置中的多個物理量的方法，其特徵在於， 該方法包括以下步驟輸出頻率調製後的發送信號的步驟；向目標物體放射所述發送信號，並且接收與所述目標物體相關的測定信息作為接收信號的步驟；將所述發送信號和所述接收信號進行混合，並生成差拍信號進行頻率變換的步驟； 使所述發送信號的放射間歇地進行的步驟；在放射所述發送信號的期間，接收來自所述目標物體的反射波作為所述測定信息的步驟；在不放射所述發送信號的期間，接收來自所述目標物體的輻射波作為所述測定信息的步驟；在放射所述發送信號的期間，根據所述差拍信號測定距所述目標物體的距離的步驟；以及在不放射所述發送信號的期間，根據所述差拍信號測定所述目標物體的溫度的步驟。
7. 一種複合功能雷達裝置的程序，該複合功能雷達裝置具有高頻信號產生單元，輸出頻率調製後的發送信號；天線，向目標物體放射所述發送信號，並且接收與所述目標物體相關的測定信息作為接收信號；頻率變換單元，將所述發送信號和所述接收信號進行混合併生成差拍信號；以及信號處理單元，根據所述差拍信號進行與所述目標物體相關的測定， 其特徵在於，該程序包括以下步驟使所述發送信號的放射間歇地進行的步驟；在放射所述發送信號的期間，接收來自所述目標物體的反射波作為所述測定信息，在不放射所述發送信號的期間，接收來自所述目標物體的輻射波作為所述測定信息的步驟； 以及在放射所述發送信號的期間，根據所述差拍信號測定距所述目標物體的距離，在不放射所述發送信號的期間，根據所述差拍信號測定所述目標物體的溫度的步驟。
全文摘要
本發明提供複合功能雷達裝置，能夠高精度同時測定目標物體的距離和溫度。從高頻信號產生部(8)輸出的發送信號通過發送間歇停止開關(11)被間歇停止的同時，在發送信號放大部(12)被放大，經由環形器部(2)被放射到目標物體(13)。在放射發送信號的期間，來自目標物體(13)的反射波作為接收信號被輸入到收發天線部(2)，在不放射發送信號的期間，來自目標物體(13)的輻射波作為接收信號被輸入到收發天線部(2)。接收信號經由環形器部(2)在接收信號放大部(3)被放大，在頻率變換部(4)中與從高頻信號分支部(10)分支的發送信號混合併產生差拍信號。信號處理部(6)根據在差拍信號放大部(5)放大的差拍信號，求出距目標物體(13)的距離和目標物體(13)的溫度。
文檔編號G01J5/46GK102334043SQ201080008679
公開日2012年1月25日 申請日期2010年1月25日 優先權日2009年3月5日
發明者長谷英一 申請人:株式會社日立國際電氣