专利名称：复合功能雷达装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及雷达装置，尤其涉及具有多种功能的复合功能雷达装置。
背景技术：
过去已经公知的雷达装置向目标物体发送被进行频率调制后的发送信号，根据将其反射波与发送信号进行混合而产生的差拍信号(beat signal)，测定距目标物体的距离 (参照专利文献1)。并且，具有温度的所有物体向自然界中放射红外线，温度越高的物体放射越强的红外线。由此，已被公知的红外线温度计等接收从目标物体放射的红外线，并分析所接收到的红外线的强度，由此测定目标物体的温度。图9是一并具有测定距目标物体的距离和目标物体的温度的功能的过去的测定
直ο过去的测定装置具有收发天线部901、环形器(circulator)部902、接收信号放大部903、频率变换部904、差拍信号放大部905、信号处理部906、频率调制信号产生部908、高频信号产生部909、高频信号分支部910、发送信号放大部912、红外线受光透镜部914和红外线温度计部915。在过去的测定装置中，从高频信号产生部909产生的高频信号，被利用根据信号处理部906的控制而从频率调制信号产生部908输出的控制电压进行频率调制，并作为发送信号而输出。图10是过去的测定装置利用控制电压进行的控制的简要图，图10(a)表示频率调制信号产生部908的控制电压的概况，图10(b)表示高频信号产生部909的频率的概况。如图10(a)所示，根据信号处理部906的控制而从频率调制信号产生部908输出的控制电压， 以每个时间Tl为单位反复在时间Tl期间从电压Vl变化到V2。并且，在高频信号产生部 909产生的高频信号如图10(b)所示，根据频率调制信号产生部908的控制电压的变化，以每个时间Tl为单位反复在时间Tl期间从频率Fl变化到F2。这样，从高频信号产生部909 连续输出根据来自频率调制信号产生部908的控制电压而被进行频率调制后的发送信号。返回图9，从高频信号产生部909输出的发送信号在高频信号分支部910进行分支，在发送信号放大部912进行功率放大，通过环形器部902从收发天线部901朝向目标物体913放射。 通过发送信号的放射，来自目标物体913的反射波被输入到收发天线部901。来自目标物体913的反射波作为接收信号从收发天线部901输出，经由环形器部902后在接收信号放大部903进行放大，并输出给频率变换部904。在频率变换部904中将在高频信号分支部910进行分支得到的发送信号与接收信号进行混合，并输出差拍信号。所输出的差拍信号在差拍信号放大部905进行放大，并输出给信号处理部906。信号处理部906根据差拍信号计算距目标物体的距离。并且，从目标物体913放射的红外线在红外线受光透镜部914被接收，并输出给红外线温度计部915。红外线温度计部915对红外线的强度进行分析，将分析信号输出给信号处理部906。信号处理部906根据分析信号求出目标物体913的温度分布，根据其平均值计算目标物体的温度。现有技术文献专利文献专利文献1日本特开平7-209413号公报发明概要发明要解决的问题在图9所示的测定装置中，在想要同时测定距目标物体的距离和目标物体的温度的情况下，需要使收发天线部901和红外线受光透镜部914的方向及焦点都对准目标物体 913。此时，需要对收发天线部901和红外线受光透镜部914沿上下左右的方向调整角度用的构造，但根据测定装置的构造和测定场所不同，存在不能充分调整收发天线部901和红外线受光透镜部914的角度的情况。并且，通过调整收发天线部901和红外线受光透镜部 914的角度，从收发天线部901放射的发送信号有可能在红外线受光透镜部914进行不必要的反射，使得来自目标物体913的红外线被收发天线部901遮蔽而不能充分输入到红外线受光透镜部914。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种复合功能雷达装置，能够高精度地同时测定距目标物体的距离和目标物体的温度。用于解决问题的手段本发明的复合功能雷达装置具有高频信号产生单元，输出频率调制后的发送信号；天线，向目标物体放射所述发送信号，并且接收与所述目标物体相关的测定信息作为接收信号；频率变换单元，将所述发送信号和所述接收信号进行混合并生成差拍信号；以及信号处理单元，根据所述差拍信号进行与所述目标物体相关的测定，其特征在于，所述复合功能雷达装置具有使所述发送信号的放射间歇地进行的发送信号间歇停止单元，所述天线在放射所述发送信号的期间，接收来自所述目标物体的反射波作为所述测定信息，在不放射所述发送信号的期间，接收来自所述目标物体的辐射波作为所述测定信息，所述信号处理单元在放射所述发送信号的期间，根据所述差拍信号测定距所述目标物体的距离，在不放射所述发送信号的期间，根据所述差拍信号测定所述目标物体的温度。发明效果根据本发明，能够高精度地同时测定距目标物体的距离和目标物体的温度。本发明的其他目的、特征和优点，根据与附图相关的下述的本发明的实施例的记载将更加明确。
图1是表示本发明的第1实施方式的复合功能雷达装置的功能的结构图。图2是本发明的第1实施方式的复合功能雷达装置利用控制电压进行的控制的简要图，图2(a)表示频率调制信号产生部的控制电压的概况，图2(b)表示高频信号产生部的频率的概况，图2(c)表示间歇停止信号产生部的控制电压的概况。图3是表示本发明的第2实施方式的复合功能雷达装置的功能的结构图。图4是本发明的第2实施方式的复合功能雷达装置利用控制电压进行的控制的简要图，图4(a)表示频率调制信号产生部的控制电压的概况，图4(b)表示高频信号产生部的频率的概况，图4(c)表示间歇停止信号产生部的控制电压的概况，图4(d)表示增益调整部的增益的概况。图5是表示本发明的第3实施方式的复合功能雷达装置的功能的结构图。图6是本发明的第3实施方式的复合功能雷达装置利用控制电压进行的控制的简要图，图6(a)表示频率调制信号产生部的控制电压的概况，图6(b)表示高频信号产生部的频率的概况，图6 (c)表示间歇停止信号产生部的控制电压的概况，图6(d)表示测定噪声切换信号产生部的控制电压的概况。图7是表示本发明的第4实施方式的复合功能雷达装置的功能的结构图。图8是本发明的第4实施方式的复合功能雷达装置利用控制电压进行的控制的简要图，图8(a)表示频率调制信号产生部的控制电压的概况，图8(b)表示高频信号产生部的频率的概况，图8 (c)表示间歇停止信号产生部的控制电压的概况，图8(d)表示增益调整部的增益的概况，图8(e)表示测定噪声切换信号产生部的控制电压的概况。图9是一并具有测定距目标物体的距离和目标物体的温度的功能的过去的测定
直ο图10是过去的测定装置利用控制电压进行的控制的简要图，图10(a)表示频率调制信号产生部的控制电压的概况，图10(b)表示高频信号产生部的频率的概况。图11表示本发明的第5实施方式的复合功能雷达装置。图12表示本发明的第6实施方式的复合功能雷达装置。图13表示本发明的第7实施方式的复合功能雷达装置。图14表示本发明的第8实施方式的复合功能雷达装置。图15表示本发明的第9实施方式的复合功能雷达装置。
具体实施例方式下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。〈第1实施方式〉图1所示的复合功能雷达装置具有信号处理部6、频率调制信号产生部8、高频信号产生部9、高频信号分支部10、间歇停止信号产生部7、发送间歇停止开关11、发送信号放大部12、环形器部2、收发天线部1、接收信号放大部3、频率变换部4、差拍信号放大部5。频率调制信号产生部8在信号处理部6的控制下，向高频信号产生部9输出用于进行频率调制的控制电压。高频信号产生部9生成高频信号，将利用从频率调制信号产生部8输出的控制电压进行了频率调制后的高频信号作为发送信号进行输出。
从高频信号产生部9输出的发送信号在高频信号分支部10进行分支，并输出给发送间歇停止开关11和频率变换部4。来自基于信号处理部6的控制的间歇停止信号产生部7的控制电压被输入到发送间歇停止开关11。发送间歇停止开关11根据从间歇停止信号产生部7输出的控制电压来切换信号路径，以便将从高频信号分支部10输出的发送信号输出给发送信号放大部12或者不输出给发送信号放大部12。结果，被输入到发送间歇停止开关11的发送信号，根据发送间歇停止开关11的连接状态被间歇地输出给发送信号放大部12。被输入到发送信号放大部12的发送信号在其功率被放大后，经由环形器部2从收发天线部1朝向目标物体13放射。所放射的发送信号在目标物体13进行反射，反射波被输入到收发天线部1。被输入到收发天线部1的反射波作为接收信号被输出给环形器部2，通过环形器部2被输出给接收信号放大部3，在接收信号放大部3进行放大后输出给频率变换部4。频率变换部4将从高频信号分支部10输出的发送信号和从接收信号放大部3输出的接收信号进行混合，并生成发送信号与接收信号的差信号即差拍信号。所生成的差拍信号在差拍信号放大部5进行放大，然后输出给信号处理部6。信号处理部6根据从差拍信号放大部5输出的差拍信号，计算距目标物体13的距
1 O可是，具有热量的所有物体根据其温度而放射热噪声。因此，在不从收发天线部1 放射发送信号的期间，接收作为来自目标物体13的热噪声的辐射波，并测定目标物体13的温度。收发天线部1在不放射发送信号的期间若接收来自目标物体13的辐射波，则作为接收信号输出给环形器部2。被输入到环形器部2的接收信号在接收信号放大部3进行放大后，在频率变换部4中与从高频信号分支部10分支的发送信号进行混合。通过在频率变换部4中将发送信号和接收信号进行混合而产生的差拍信号，在差拍信号放大部5进行放大后被输出给信号处理部6。信号处理部6根据从差拍信号放大部5输出的差拍信号，计算目标物体13的温度。这样，在本实施方式中，通过间歇停止高频信号的发送，能够测定距目标物体13 的距离和目标物体13的温度双方。关于本实施方式的频率调制信号产生部8的控制电压与高频信号产生部9的频率调制与间歇停止信号产生部7的控制电压的关系，参照图2进行说明。图2(a)表示频率调制信号产生部8的控制电压。频率调制信号产生部8的控制电压反复以下动作在时间Tl期间从电压Vl变化到V2，在变化到V2时又恢复为电压VI， 在下一个时间Tl期间再次从电压Vl变化到V2。图2(b)表示高频信号产生部9的频率调制。高频信号产生部9的频率被利用频率调制信号产生部8的控制电压进行频率调制，因而按照频率调制信号产生部8的控制电压从电压Vl到V2的变化，在时间Tl期间从频率Fl变化到F2。图2(c)表示间歇停止信号产生部7的控制电压。间歇停止信号产生部7的控制电压在每时间Tl成为“ON” (开启)或者“OFF” (关闭)，在各个时间Tl期间保持“ON”或者“OFF”的状态。在间歇停止信号产生部7的控制电压为“ON”时，发送间歇停止开关11的连接状态被控制，以便将从高频信号产生部10输出的发送信号输出给发送信号放大部12。 另一方面，在间歇停止信号产生部7的控制电压为“OFF”时，发送间歇停止开关11的连接状态被控制，以便不将从高频信号产生部10输出的发送信号输出给发送信号放大部12。如以上说明的那样，根据本实施方式，通过设置使高频信号的发送间歇停止的单元，能够在发送高频信号的期间接收从目标物体13反射的高频信号，并测定距目标物体13 的距离，在不发送高频信号的期间接收从目标物体13放射的辐射波，并测定目标物体13的温度。因此，能够利用一个收发天线部1测定距目标物体13的距离和目标物体13的温度双方，因而在测定目标物体13时电波的干扰减少，能够高精度地测定距目标物体13的距离和目标物体13的温度双方。<第2实施方式>本实施方式设置增益调整部300取代第1实施方式中的接收信号放大部3。对具有与第1实施方式相同的功能的结构部件标注相同的标号，并省略说明。图3所示的增益调整部300在接收到来自目标物体13的反射波的情况下和接收到目标物体13的辐射波的情况下，改变用于将接收信号放大的增益，并输出给频率变换部 4。增益调整部300具有第1接收信号切换开关301、第1接收信号放大部302、第2 接收信号放大部303、第2接收信号切换开关304和增益切换信号产生部305。第1接收信号放大部302和第2接收信号放大部303被预先设定为彼此不同的增益，在本实施方式中设定为使第2接收信号放大部303的增益大于第1接收信号放大部302的增益。来自基于信号处理部6的控制的增益切换信号产生部305的控制电压，被输入到第1接收信号切换开关301和第2接收信号切换开关304。在放射发送信号的期间，增益切换信号产生部305向第1接收信号切换开关301和第2接收信号切换开关304输出“0N” 的控制电压，在不放射发送信号的期间输出“OFF”的控制电压。第1接收信号切换开关301在被输出了 “0N”的控制电压时与第1接收信号放大部302连接，将来自环形器部2的接收信号输出给第1接收信号放大部302。并且，第2接收信号切换开关304在被输出了“0N”的控制电压时与第1接收信号放大部302连接，将来自第1接收信号放大部302的接收信号输出给频率变换部4。另一方面，第1接收信号切换开关301在被输出了 “OFF”的控制电压时与第2接收信号放大部303连接，将来自环形器部2的接收信号输出给第2接收信号放大部303。并且，第2接收信号切换开关304在被输出了“OFF”的控制电压时与第2接收信号放大部303 连接，将来自第2接收信号放大部303的接收信号输出给频率变换部4。由此，在放射发送信号的期间，由收发天线部1接收并从环形器部2输出的接收信号，根据来自增益切换信号产生部305的控制电压，从第1接收信号切换开关301输出给第 1接收信号放大部302，再在第1接收信号放大部302进行放大后，经由第2接收信号切换开关304输出给频率变换部4。另一方面，在不发送发送信号的期间，由收发天线部1接收并从环形器部2输出的接收信号，根据来自增益切换信号产生部305的控制电压，从第1接收信号切换开关301输出给第2接收信号放大部303，再在第2接收信号放大部303进行放大后，经由第2接收信号切换开关304输出给频率变换部4。通常，由目标物体13的辐射波构成的接收信号，比由目标物体13的反射波构成的接收信号弱。但是，由目标物体13的辐射波构成的接收信号通过增益调整部300被放大成为大于由目标物体13的反射波构成的接收信号，因此温度测定用的灵敏度提高。图4表示本实施方式的频率调制信号产生部8的控制电压、与高频信号产生部9 的频率调制、与间歇停止信号产生部7的控制电压、与增益调整部300的增益的关系。图4(a)表示频率调制信号产生部8的控制电压，图4(b)表示高频信号产生部9 的频率调制，图4(c)表示间歇停止信号产生部7的控制电压，它们的关系与在第1实施方式中说明的图2所示的关系相同，所以省略说明。图4(d)表示增益调整部300的增益的变化。在图4(c)所示的间歇停止信号产生部7的控制电压为“ON”的期间、即放射发送信号的期间，在第1接收信号放大部302将接收信号放大，因而增益调整部300的增益变低。另一方面，在间歇停止信号产生部7的控制电压为“OFF”的期间、即不发送发送信号的期间，在第2接收信号放大部303将接收信号放大，因而增益调整部300的增益变高。如以上说明的那样，根据本实施方式，通过设置增益调整部300，即使接收信号的电平具有差异，也能够利用适合于各个接收信号的电平的增益进行放大，从而提高测定灵敏度。<第3实施方式>本实施方式在第1实施方式中的环形器部2和接收信号放大部3之间设置测定噪声切换部200。对具有与第1实施方式相同的功能的结构部件标注相同的标号，并省略说明。图5所示的测定噪声切换部200在不发送发送信号的期间，切换输出来自目标物体13的辐射波和复合功能雷达装置内部的热噪声。测定噪声切换部200具有接收信号切换开关201和测定噪声切换信号产生部202。 来自基于信号处理部60的控制的测定噪声切换信号产生部202的控制电压，被输入到接收信号切换开关201。接收信号切换开关201根据来自测定噪声切换信号产生部202的控制电压切换信号路径，以便在不发送发送信号的期间将从环形器部2输出的接收信号输出给接收信号放大部3或者不输出给接收信号放大部3。接收信号切换开关201在不将从环形器部2输出的接收信号输出给接收信号放大部3的情况下，将复合功能雷达装置内部的热噪声作为接收信号输出给接收信号放大部3。从测定噪声切换部200输出的接收信号在信号放大部3进行放大，并在频率变换部4中与从高频信号分支部10分支的发送信号进行混合。根据从测定噪声切换部200输出的接收信号和在高频信号分支部10分支的发送信号而产生的差拍信号，在差拍信号放大部5进行放大后输出给信号处理部60。信号处理部60将基于复合功能雷达装置内部的热噪声的差拍信号和基于目标物体31的辐射波的差拍信号进行比较，计算目标物体13的温度。复合功能雷达装置内部的热噪声根据“热噪声功率(W) = KTB(K 绝对温度，T 频带宽度，B:波尔兹曼常数)”而求出，例如，在设高频信号的接收频带宽度为1GHz、设复合功能雷达装置的温度为+23°C时，在复合功能雷达装置的内部产生的热噪声为-84daii。另一方面，在设目标物体13的温度为_100°C +800°C时，热噪声功率为约_86dBm 约_78dBm。S卩，将在利用接收信号切换开关201的电阻终结了接收信号放大部3的输入时在复合功能雷达装置的内部产生的热噪声作为基准，将来自目标物体13的辐射波和复合功能雷达装置内部的热噪声进行比较，由此提高基于来自目标物体13的辐射波的温度测定的精度。图6表示本实施方式的频率调制信号产生部8的控制电压、与高频信号产生部9 的频率调制、与间歇停止信号产生部7的控制电压、与测定噪声切换信号产生部202的控制电压的关系。图6(a)表示频率调制信号产生部8的控制电压，图6 (b)表示高频信号产生部9 的频率调制，图6(c)表示间歇停止信号产生部7的控制电压，它们的关系与在第1实施方式中说明的图2所示的关系相同，所以省略说明。图6(d)表示测定噪声切换信号产生部202的控制电压。在图6(c)所示的间歇停止信号产生部7的控制电压为“OFF”的期间，测定噪声切换信号产生部202的控制电压反复N次地每隔时间T2成为“ON”或者“OFF”，并且在各个时间T2期间保持“ON”或者“OFF” 的状态。另外，在图6(c)所示的间歇停止信号产生部7的控制电压为“0N”的期间，测定噪声切换信号产生部202的控制电压保持“OFF”的状态。在测定噪声切换信号产生部202的控制电压为“OFF”的情况下，测定噪声切换部 200将从环形器部2输出的接收信号输出给接收信号放大部3，在测定噪声切换信号产生部 202的控制电压为“0N”的情况下，测定噪声切换部200不将从环形器部2输出的接收信号输出给接收信号放大部3。因此，在由于间歇停止信号产生部7的控制电压为“OFF”而不发送发送信号的时间Tl的期间，测定噪声切换部200根据时间Tl =时间T2*N的关系进行N 次切换，以便将从环形器部2输出的接收信号或者由复合功能雷达装置内部的热噪声构成的接收信号中任意一种接收信号输出给接收信号放大部3。如以上说明的那样，根据本实施方式，通过设置测定噪声切换部200，能够将目标物体13的辐射波与复合功能雷达装置内部的热噪声进行比较，因而提高测定目标物体13 的温度的精度。<第4实施方式>本实施方式是将上述的第2实施方式和第3实施方式与第1实施方式相结合而形成的。即，本实施方式具有上述的测定噪声切换部200和增益调整部300。对具有与第1实施方式相同的功能的结构部件标注相同的标号，并省略说明。测定噪声切换部200与环形器部2连接，根据从测定噪声切换信号产生部202输出的控制电压来切换信号路径，以便将从环形器部2输出的接收信号或者复合功能雷达装置内部的热噪声作为接收信号输出给增益调整部300。增益调整部300根据从增益切换信号产生部305输出的控制电压，在第1接收信号放大部302或者第2接收信号放大部303将从测定噪声切换部200输出的接收信号进行放大，并输出给频率变换部4。在频率变换部4中将接收信号和在高频信号分支部10分支的发送信号进行混合， 并生成发送信号与接收信号的差信号即差拍信号。所生成的差拍信号在差拍信号放大部5 中进行放大后被输出给信号处理部60。
在放射发送信号的期间，信号处理部60根据从差拍信号放大部5输出的差拍信号，求出距目标物体13的距离，在不发送发送信号的期间，信号处理部60根据从差拍信号放大部5输出的差拍信号，求出目标物体13的温度。图8表示本实施方式的频率调制信号产生部8的控制电压、与高频信号产生部9 的频率调制、与间歇停止信号产生部7的控制电压、与增益放大部300的增益、与测定噪声切换信号产生部202的控制电压的关系。图8(a)表示频率调制信号产生部8的控制电压，图8 (b)表示高频信号产生部9 的频率调制，图8(c)表示间歇停止信号产生部7的控制电压，它们的关系与在第1实施方式中说明的图2所示的关系相同，所以省略说明。并且，图8(d)表示增益调整部300的增益，图8(e)表示测定噪声切换信号产生部202的控制电压。图8(d)与图8(a) (c)的关系和在第2实施方式中说明的图4所示的关系相同，图8(e)与图8(a) (c)的关系和在第3实施方式中说明的图6所示的关系相同。由于在图8(c)所示的间歇停止信号产生部7的控制电压为“ON”的期间发送信号被发送，所以图8(e)所示的测定噪声切换信号产生部202的控制电压被保持为“OFF”。因此，测定噪声切换部200将从环形器部2输出的接收信号输出给增益调整部300。此时，被输入到增益调整部300的接收信号按照图8(d)所示以较低的增益被输出。另一方面，由于在图8(c)所示的间歇停止信号产生部7的控制电压为“OFF”的期间发送信号不被发送，所以图8(e)所示的测定噪声切换信号产生部202的控制电压被进行 N次的“ON”或者“OFF”的切换，以使Tl = T2*N。由此，测定噪声切换部200将从环形器部 2输出的接收信号和由复合功能雷达装置内部的热噪声构成的接收信号交替输出给增益调整部300。此时，被输入到增益调整部300的接收信号按照图8(d)所示以较高的增益被输出ο如以上说明的那样，根据本实施方式，由于具有测定噪声切换部200和增益调整部300，所以通过将目标物体13的辐射波与复合功能雷达装置内部的热噪声进行比较，能够提高测定目标物体13的温度的精度，并且，即使被输入到复合功能雷达装置的接收信号的电平具有差异，也能够利用适合于各个接收信号的电平的增益进行放大，因而提高测定灵敏度。另外，在上述第1 第4实施方式中，在图2、4、6、8的(a) (c)中，各个值按每个时间Tl反复变化，但是并不特别限定时间的组合。例如，也可以将不放射发送信号的时间设为η*Τ1，将放射发送信号的时间设为m*Tl。并且，在上述第1 第4实施方式中，增益调整部300将在不发送发送信号的期间输入增益调整部300的接收信号的增益，调整为大于在放射发送信号的期间输入增益调整部300的接收信号的增益，但也可以根据输入增益调整部300的接收信号的电平进行适当调整。并且，在上述第3、第4实施方式中，在图6、8中，在间歇停止信号产生部7的控制电压为“OFF”的情况下，将测定噪声切换信号产生部202的控制电压切换17次，因而存在时间Tl =时间T2*17的关系。但是，只要至少切换两次，即可输出从环形器部2输出的接收信号或者由复合功能雷达装置内部的热噪声构成的接收信号双方，因而能够应用于信号处理部60的比较处理。
并且，在上述第3、第4实施方式中，也可以构成为在间歇停止信号产生部7的控制电压为“ON”的情况下，即在放射发送信号的期间，与间歇停止信号产生部7的控制电压为 “ON”的情况相同地切换测定噪声切换信号产生部202的控制电压。〈第5实施方式〉图11表示本发明的第5实施方式。本实施例的复合功能雷达装置可以基于第1 第4实施方式，也可以基于对该实施方式进行变更的方式。另外，对具有与其它实施方式相同的功能的结构部件标注相同的标号，并省略说明。说明第5实施方式的概况。在航行于海上351的船舶352中，视场不论昼夜都由于浓雾而不好，存在船员不能识别流动的冰等目标物体3M的情况。在这种情况下，通过利用复合功能雷达装置353同时测定流动的冰等目标物体354的距离和温度，能够识别目标物体3M是流动的冰、漂流物、高温的熔岩片等。对第5实施方式进行详细说明。在图11中，设置了复合功能雷达装置353的船舶 352在海上351航行。在测定目标物体354的距离或温度的情况下，复合功能雷达装置353 从复合功能雷达装置353的收发天线部朝向目标物体3M放射发送信号。所放射的发送信号在目标物体3M进行反射，反射波被输入到收发天线部。复合功能雷达装置353根据该输入的反射波，计算距目标物体354的距离。在不放射发送信号的期间或发送信号间歇停止的期间，收发天线部接收来自目标物体354的辐射波。复合功能雷达装置353根据接收到的辐射波，计算目标物体354的温度。在此，可以根据前述的实施例来计算距离和温度， 也可以根据对前述的实施例进行了变更的示例来计算距离和温度。并且，通过多次测定目标物体的距离，也能够知道目标物体的动作。并且，虽然没有图示，但作为利用复合功能雷达装置353识别目标物体邪4的方法之一，也可以形成为与所测定的距离及温度一起显示该识别到的物体的类别的结构。为了实现这种结构，可以设置表示所测定到的距离(动作)或温度与物体的类别的关系的预先存储的数据表，还设置物体识别部，若复合功能雷达装置353测定目标物体3M的距离(动作)和温度，则该物体识别部根据该测定到的距离(动作)或物体的温度来识别物体的类别。如果能够识别目标物体的类别，则即使是乘船经验和物体的知识较少的操作员，也能够适当地识别物体的类别。根据第5实施方式，例如即使视场不好时，通过同时测定流动的冰等目标物体的距离和温度，也能够事前得知处于船舶的行进方向或任意方向的流动的冰等障碍物。另外， 由于也能够识别流动的冰、漂流物、高温的熔岩片等物体的类别，因而能够有助于船舶的安全航行。并且，当船舶在海洋上时，由于船舶自身在摇动，因而设置在船舶中的复合功能雷达装置的绝对坐标始终不稳定。例如，即使对摇动进行补偿，由于测试距离和温度的天线是分开的，使得计测的精度下降。另一方面，本实施例的复合功能雷达装置将测试距离和温度的天线构成为一体，因而与独立分开地安装测试距离和温度的天线的过去的雷达装置相比，能够将船舶的摇动的影响抑制在最小限度，并且高精度地测试目标物体。〈第6实施方式〉图12是适用本发明的复合功能雷达装置的第6实施方式。本实施例的复合功能雷达装置可以基于第1 第4实施方式，也可以基于对该实施方式进行变更后的方式。另外，对具有与其它实施方式相同的功能的结构部件标注相同的标号，并省略说明。说明第6实施方式的概况。在冰上311，视场不论昼夜都由于浓雾而不好，存在不能识别背景的物体312和移动的相同颜色的目标物体313的情况。在这种情况下，通过利用复合功能雷达装置353同时测定目标物体313的距离和温度，能够识别利用光学方法判定困难的目标物体313。对第6实施方式进行详细说明。在图12中，在冰上311设置了复合功能雷达装置 353。从复合功能雷达装置353的收发天线部朝向目标物体313放射发送信号。所放射的发送信号在目标物体313进行反射，反射波被输入到收发天线部。复合功能雷达装置353根据该输入的反射波，计算距目标物体313的距离。在不放射发送信号的期间或者发送信号间歇停止的期间，收发天线部接收来自目标物体313的辐射波。复合功能雷达装置353根据接收到的辐射波，计算目标物体3M的温度。在此，可以根据前述的实施例来计算距离及温度，也可以根据对前述的实施例进行了变更的示例来计算距离及温度。并且，通过多次测定目标物体的距离，也能够知道目标物体的动作。并且，(包括本实施例在内的所有实施例的)复合功能雷达装置353具有预定的分辨率，因此不仅能够得到目标物体3M的信息，也能够根据其分辨率得到物体目标3M的周围的信息。另外，通过使复合功能雷达装置353的位置移动、或变动天线的朝向，能够得知上述之外的信息，例如能够计算背景的物体312的距离及温度。由此，能够得知背景的物体312与目标物体313的相对关系。根据第6实施方式的复合功能雷达装置，即使在冰上视场不论昼夜都由于浓雾而不好时，通过同时测定背景的物体和移动的相同颜色的目标物体的距离和温度，能够识别利用光学方法判定困难的物体的存在。〈第7实施方式〉图13是适用本发明的复合功能雷达装置的第7实施方式。本实施例的复合功能雷达装置可以基于第1 第4实施方式，也可以基于对该实施方式进行变更后的方式。另外，对具有与其它实施方式相同的功能的结构部件标注相同的标号，并省略说明。说明第7实施方式的概况。当存在在诸如高炉321那样的高温下在发光亮度高的流动物体322前面移动的目标物体323的情况下，存在不能识别目标物体323的情况。在这种情况下，通过利用复合功能雷达装置353同时测定移动的目标物体的距离和温度，能够识别利用光学方法判定困难的目标物体323的存在。对第7实施方式进行详细说明。在图13中，复合功能雷达装置353被设置在任意场所。复合功能雷达装置353从复合功能雷达装置353的收发天线部朝向目标物体323放射发送信号。所放射的发送信号在目标物体323进行反射，反射波被输入到收发天线部。复合功能雷达装置353根据该输入的反射波，计算距目标物体323的距离。在不放射发送信号的期间或者发送信号间歇停止的期间，收发天线部接收来自目标物体323的辐射波。复合功能雷达装置353根据接收到的辐射波，计算目标物体323的温度。在此，可以根据前述的实施例来计算距离及温度，也可以根据对前述的实施例进行了变更的示例来计算距离及温度。并且，通过多次测定目标物体的距离，也能够知道目标物体的动作。在图13中，流动物体322高亮度地发光，因而人的眼睛等很难确认目标物体323。 但是，复合功能雷达装置353使用与可见光不同的频率区域的电磁波，因而能够不受可见光影响地计算目标物体323的距离及温度。并且，通过改变复合功能雷达装置353的位置或收发天线部的朝向，也能够计算高炉321或流动物体322的距离及温度。由此，也能够得知目标物体323与高炉321与流动物体322的相对关系。根据第7实施方式的复合功能雷达装置，当存在在诸如高炉那样的高温下在发光亮度高的流动物体前面移动的目标物体的情况下，通过同时测定移动的目标物体的距离和温度，能够识别利用光学方法判定困难的目标物体的存在。〈第8实施方式〉图14是适用本发明的复合功能雷达装置的第8实施方式。本实施例的复合功能雷达装置可以基于第1 第4实施方式，也可以基于对该实施方式进行变更后的方式。另外，对具有与其它实施方式相同的功能的结构部件标注相同的标号，并省略说明。说明第8实施方式的概况。存在由于雾、烟、水蒸气等使得视场不论昼夜都不好， 不能识别处于火山331的火山口处的熔岩等目标物体332的情况。在这种情况下，通过利用复合功能雷达装置353同时测定目标物体332的距离和温度，能够识别利用光学方法判定困难的目标物体332的存在。对第8实施方式进行详细说明。在图14中，复合功能雷达装置353被设置在火山 331的任意位置，复合功能雷达装置353的收发天线部朝向假定目标物体332所在的方向。复合功能雷达装置353朝向收发天线部332放射发送信号。所放射的发送信号在目标物体332进行反射，反射波被输入到收发天线部。复合功能雷达装置353根据该输入的反射波，计算距目标物体313的距离。在不放射发送信号的期间或者发送信号间歇停止的期间，收发天线部接收来自目标物体332的辐射波。复合功能雷达装置353根据接收到的辐射波，计算目标物体332的温度。在此，可以根据前述的实施例来计算距离及温度，也可以根据对前述的实施例进行了变更的示例来计算距离及温度。并且，通过多次测定目标物体的距离，也能够知道目标物体的动作。并且，复合功能雷达装置353能够根据所计算的距离及温度，识别是否存在目标物体332。如果在判定目标物体332不存在的情况下，使复合功能雷达装置353的位置移动，或变动收发天线部的朝向，再次放射发送信号。并且，如在前述的实施例中说明的那样，每一次用于计算距目标物体的距离及温度的时间比较短。如果摆动天线来进行上述处理，首先能够容易搜索包括认为目标物体332 所在的场所在内的预定大小的区域整体。因此，也可以采用在大致推测后，使天线朝向被认为目标物体332所在的地点进行详细搜索的方法。在图14中，在目标物体332周围的视场较差的情况下，人的眼睛等很难确认目标物体332。但是，复合功能雷达装置353能够避免遮挡视场的雾或烟或水蒸气等的影响，向目标物体332放射电波，并接收来自目标物体的反射波和辐射波，因而能够计算目标物体 323的距离及温度。根据第8实施方式的复合功能雷达装置，即使视场由于雾、烟、水蒸气等而不论昼夜都不好时，通过同时测定处于火山的火山口处的熔岩等目标物体的距离和温度，能够识别利用光学方法判定困难的目标物体的存在。〈第9实施方式〉图15是适用本发明的复合功能雷达装置的第9实施方式。本实施例的复合功能雷达装置可以基于第1 第4实施方式，也可以基于对该实施方式进行变更后的方式。另外，对具有与其它实施方式相同的功能的结构部件标注相同的标号，并省略说明。说明第9实施方式的概况。存在不能识别视场由于雾、烟等而不论昼夜都不好、或者被隐藏在植物341的后面而不能露出到外面的生物等目标物体342的情况。在这种情况下，通过利用复合功能雷达装置353同时测定目标物体342的距离和温度，能够将目标物体 342与因风雨而摇动的植物341分离并识别。对第9实施方式进行详细说明。在图15中，复合功能雷达装置被设置在任意位置。从复合功能雷达装置353的收发天线部朝向目标物体342放射发送信号。所放射的发送信号在目标物体342进行反射，反射波被输入到收发天线部。复合功能雷达装置353根据该输入的反射波，计算距目标物体313的距离。在不放射发送信号的期间或者发送信号间歇停止的期间，收发天线部接收来自目标物体342的辐射波。复合功能雷达装置353根据接收到的辐射波，计算目标物体3M的温度。在此，可以根据前述的实施例来计算距离及温度，也可以根据对前述的实施例进行了变更的示例来计算距离及温度。并且，通过多次测定目标物体的距离，也能够知道目标物体的动作。并且，通过使复合功能雷达装置353的位置移动或变动天线部的朝向，复合功能雷达装置353也能够得知目标物体342即生物342及其周围的植物341的距离及温度。生物等目标物体342和植物341的运动和温度都明显不同。例如，通常生物的运动取决于生物自身的意志，并不是周期性的运动，而是不规则的，而植物的运动则受到风等自然界的影响，基本上是周期性的。生物的温度相对较高，而植物的温度相对较低。如果考虑这些情况， 则能够将生物342和植物341分离并识别。根据第9实施方式，通过同时测定视场由于雾、烟等而不论昼夜都不好或者被隐藏在植物的后面而不能露出到外面的生物等目标物体的距离和温度，能够与因风雨而摇动的植物进行分离并识别。概括以上的说明，本发明的复合功能雷达装置具有高频信号产生单元，输出频率调制后的发送信号；天线，向目标物体放射所述发送信号，并且接收与所述目标物体相关的测定信息作为接收信号；频率变换单元，将所述发送信号和所述接收信号进行混合并生成差拍信号；以及信号处理单元，根据所述差拍信号进行与所述目标物体相关的测定，其特征在于，所述复合功能雷达装置具有使所述发送信号的放射间歇地进行的发送信号间歇停止单元，所述天线在放射所述发送信号的期间，接收来自所述目标物体的反射波作为所述测定信息，在不放射所述发送信号的期间，接收来自所述目标物体的辐射波作为所述测定信息，所述信号处理单元在放射所述发送信号的期间，根据所述差拍信号测定距所述目标物体的距离，在不放射所述发送信号的期间，根据所述差拍信号测定所述目标物体的温度。并且，也可以是，所述复合功能雷达装置还具有调整所述接收信号的增益的增益调整单元。并且，也可以是，所述增益调整单元在放射所述发送信号的期间以较低的增益输出所输入的接收信号，在不放射所述发送信号的期间以较高的增益输出所输入的接收信号。并且，也可以是，所述复合功能雷达装置还具有测定噪声切换单元，用于输入所述复合功能雷达装置的内部的热噪声作为所述接收信号，所述信号处理部将在不放射所述发送信号的期间基于来自所述目标物体的辐射波的差拍信号、与基于所述复合功能雷达装置的内部的热噪声的差拍信号进行比较，测定所述目标物体的温度。本发明不限定于上述的实施方式，当然可以在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变更。并且，对具有相同功能的结构部件标注相同名称及相同标号。上述记载是针对实施例而进行的，但本发明不局限于此，能够在本发明的精神和幅度的权利要求范围内进行各种变更和修改，对本行业人员来说是显而易见的。标号说明1、901收发天线部；2、902环形器部；3、903接收信号放大部4、904频率变换部；5、 905差拍信号放大部；6、60、906信号处理部；7间歇停止信号产生部；8、908频率调制信号产生部；9、909高频信号产生部；10、910高频信号分支部；11发送间歇停止开关；12、912发送信号放大部；13、913目标物体；200测定噪声切换部；201接收信号切换开关；202测定噪声切换信号产生部；300增益调整部；301第1接收信号切换开关；302第1接收信号放大部；303第2接收信号放大部；304第2接收信号切换开关；305增益切换信号产生部；351 海上；352船舶；353复合功能雷达装置；3M目标物体；311冰上；312物体；313目标物体； 321高炉；322流动物体；323目标物体；331火山；332目标物体；342目标物体；341植物； 914红外线受光透镜部；915红外线温度计部。
权利要求
1.一种复合功能雷达装置，具有高频信号产生单元，输出频率调制后的发送信号；天线，向目标物体放射所述发送信号，并且接收与所述目标物体相关的测定信息作为接收信号；频率变换单元，将所述发送信号和所述接收信号进行混合并生成差拍信号；以及信号处理单元，根据所述差拍信号进行与所述目标物体相关的测定，其特征在于，所述复合功能雷达装置具有使所述发送信号的放射间歇地进行的发送信号间歇停止单元，所述天线在放射所述发送信号的期间，接收来自所述目标物体的反射波作为所述测定信息，在不放射所述发送信号的期间，接收来自所述目标物体的辐射波作为所述测定信息， 所述信号处理单元在放射所述发送信号的期间，根据所述差拍信号测定距所述目标物体的距离，在不放射所述发送信号的期间，根据所述差拍信号测定所述目标物体的温度。
2.根据权利要求1所述的复合功能雷达装置，其特征在于，在所述天线和所述频率变换单元之间还设置接收信号放大单元， 所述接收信号放大单元构成为能以不同的增益将所述接收信号放大， 在接收所述辐射波作为所述测定信息时，将所述接收信号放大单元的增益调整为相对较高，在接收所述反射波作为所述测定信息时，将所述接收信号放大单元的增益调整为相对较低。
3.根据权利要求1或2所述的复合功能雷达装置，其特征在于，所述复合功能雷达装置还具有热噪声切换单元，该热噪声切换单元用于在使所述接收信号的输入间歇地进行而不接收所述接收信号时，输入所述复合功能雷达内部的热噪声，将基于复合功能雷达装置的内部的所述热噪声的差拍信号、与基于所述辐射波的差拍信号进行比较，测定所述目标物体的温度。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的复合功能雷达装置，其特征在于，所述复合功能雷达装置还具有热噪声切换单元，该热噪声切换单元用于向所述频率变换单元输入所述复合功能雷达内部的热噪声，将基于复合功能雷达装置的内部的所述热噪声的差拍信号、与基于所述反射波的差拍信号进行比较，测定距所述目标物体的距离。
5.根据权利要求3或4所述的复合功能雷达装置，其特征在于，所述发送信号间歇停止单元使所述发送信号的放射以第1间歇周期间歇地进行， 在第1间歇周期的信号处于预定的条件下时，热噪声切换单元使所述接收信号的输入以第2间歇周期间歇地进行，所述第2间歇周期比所述第1间歇周期短。
6.一种测定复合功能雷达装置中的多个物理量的方法，其特征在于， 该方法包括以下步骤输出频率调制后的发送信号的步骤；向目标物体放射所述发送信号，并且接收与所述目标物体相关的测定信息作为接收信号的步骤；将所述发送信号和所述接收信号进行混合，并生成差拍信号进行频率变换的步骤； 使所述发送信号的放射间歇地进行的步骤；在放射所述发送信号的期间，接收来自所述目标物体的反射波作为所述测定信息的步骤；在不放射所述发送信号的期间，接收来自所述目标物体的辐射波作为所述测定信息的步骤；在放射所述发送信号的期间，根据所述差拍信号测定距所述目标物体的距离的步骤；以及在不放射所述发送信号的期间，根据所述差拍信号测定所述目标物体的温度的步骤。
7. 一种复合功能雷达装置的程序，该复合功能雷达装置具有高频信号产生单元，输出频率调制后的发送信号；天线，向目标物体放射所述发送信号，并且接收与所述目标物体相关的测定信息作为接收信号；频率变换单元，将所述发送信号和所述接收信号进行混合并生成差拍信号；以及信号处理单元，根据所述差拍信号进行与所述目标物体相关的测定， 其特征在于，该程序包括以下步骤使所述发送信号的放射间歇地进行的步骤；在放射所述发送信号的期间，接收来自所述目标物体的反射波作为所述测定信息，在不放射所述发送信号的期间，接收来自所述目标物体的辐射波作为所述测定信息的步骤； 以及在放射所述发送信号的期间，根据所述差拍信号测定距所述目标物体的距离，在不放射所述发送信号的期间，根据所述差拍信号测定所述目标物体的温度的步骤。
全文摘要
本发明提供复合功能雷达装置，能够高精度同时测定目标物体的距离和温度。从高频信号产生部(8)输出的发送信号通过发送间歇停止开关(11)被间歇停止的同时，在发送信号放大部(12)被放大，经由环形器部(2)被放射到目标物体(13)。在放射发送信号的期间，来自目标物体(13)的反射波作为接收信号被输入到收发天线部(2)，在不放射发送信号的期间，来自目标物体(13)的辐射波作为接收信号被输入到收发天线部(2)。接收信号经由环形器部(2)在接收信号放大部(3)被放大，在频率变换部(4)中与从高频信号分支部(10)分支的发送信号混合并产生差拍信号。信号处理部(6)根据在差拍信号放大部(5)放大的差拍信号，求出距目标物体(13)的距离和目标物体(13)的温度。
文档编号G01J5/46GK102334043SQ201080008679
公开日2012年1月25日 申请日期2010年1月25日 优先权日2009年3月5日
发明者长谷英一 申请人:株式会社日立国际电气