特表 2024-543445 信号処理システム及び端末デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-21

(54)【発明の名称】信号処理システム及び端末デバイス

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/34 20200101AFI20241114BHJP

【ＦＩ】

G01S17/34

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024527723

(86)(22)【出願日】2021-11-10

(85)【翻訳文提出日】2024-06-11

(86)【国際出願番号】 CN2021129751

(87)【国際公開番号】W WO2023082085

(87)【国際公開日】2023-05-19

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】503433420

【氏名又は名称】華為技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｕａｗｅｉ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｂａｎｔｉａｎ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８１２９， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100229448

【弁理士】

【氏名又は名称】中槇 利明

(72)【発明者】

【氏名】シュイ，ジョーンヤーン

(72)【発明者】

【氏名】パン，シーローン

(72)【発明者】

【氏名】リウ，トーンホゥイ

(72)【発明者】

【氏名】ユイ，フオンシイ

(72)【発明者】

【氏名】リー，ムオンリン

(72)【発明者】

【氏名】ウー，ホーンイーン

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AA07

5J084AC02

5J084AC03

5J084AC04

5J084AC05

5J084BA03

5J084BA43

5J084BA45

5J084CA05

5J084CA09

5J084CA27

(57)【要約】

本願は、信号処理システム及び端末デバイスを開示し、ＬｉＤＡＲ技術の分野に関係がある。信号処理システムは変調ユニット及び送信ユニットを含む。変調ユニットは、第２サブキャリア信号を取得するために、第１サブキャリア信号に対して少なくとも第１変調処理を実行するよう構成される。変調ユニットは、伝送信号光を取得するために、第２サブキャリア信号及び第１信号光に対して少なくとも第２変調処理を実行するよう更に構成される。伝送信号光は、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含み、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とは完全には重なり合わない。送信ユニットは、伝送信号光を送信するよう構成される。信号処理システムは、変調処理後に取得される光側波帯信号及び残差光搬送波との間の周波数帯域の重複の問題を解決して、光側波帯信号及び残差光搬送波信号が分離されることを可能にすることができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

変調ユニット及び送信ユニットを有し、
前記変調ユニットは、第２サブキャリア信号を取得するために、第１サブキャリア信号に対して少なくとも第１変調処理を実行するよう構成され、
前記変調ユニットは、伝送信号光を取得するために、前記第２サブキャリア信号及び第１信号光に対して少なくとも第２変調処理を実行するよう更に構成され、前記伝送信号光は、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含み、前記単周波数光搬送波信号の周波数帯域と前記光側波帯信号の周波数帯域とは完全には重なり合わず、
前記送信ユニットは、前記伝送信号光を送信するよう構成される、
信号処理システム。

【請求項2】

前記変調ユニットは、前記第２サブキャリア信号を取得するために、位相符号化信号を使用することによって前記第１サブキャリア信号に対して位相変調を行うよう構成される、
請求項１に記載の信号処理システム。

【請求項3】

前記変調ユニットは、前記単周波数光搬送波信号及び前記光側波帯信号を含む前記伝送信号光を取得するために、前記第２サブキャリア信号を使用することによって前記第１信号光に対して変調を実行するよう構成される、
請求項１又は２に記載の信号処理システム。

【請求項4】

前記単周波数光搬送波信号の周波数帯域と前記光側波帯信号の周波数帯域とは重なり合わない、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の信号処理システム。

【請求項5】

前記変調ユニットは、周波数ミキサ及び変調器を有し、
前記周波数ミキサは、少なくとも前記第１変調処理を実行するよう構成され、
前記変調器は、少なくとも前記第２変調処理を実行するよう構成される、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の信号処理システム。

【請求項6】

前記信号処理システムは、ビート周波数ユニット及び処理ユニットを更に有し、
前記ビート周波数ユニットは、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を出力するために、第２信号光及び反射信号光に対して少なくともビート周波数処理を実行するよう構成され、前記第２信号光及び前記第１信号光は、ビーム分割処理がレーザからの信号光の１チャネルに対して実行された後に取得される信号光の２チャネルであり、前記反射信号光は、前記伝送信号光に対応する反射された信号光であり、前記ドップラー周波数シフト信号及び前記第３サブキャリア信号の周波数帯域は重なり合わず、
前記処理ユニットは、第４サブキャリア信号又は少なくとも１つのターゲットの検出情報を出力するために、前記ドップラー周波数シフト信号及び前記第３サブキャリア信号を処理するよう構成される、
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の信号処理システム。

【請求項7】

前記ビート周波数ユニットは、検出器及びフィルタユニットを有し、
前記検出器は、前記ビート周波数処理を実行するよう構成され、
前記フィルタユニットは、前記ドップラー周波数シフト信号及び前記第３サブキャリア信号を出力するために、フィルタリング処理を実行するよう構成される、
請求項６に記載の信号処理システム。

【請求項8】

前記ドップラー周波数シフト信号は、前記第２信号光と、前記反射信号光内の前記単周波数光搬送波信号とに基づき、取得され、前記第３サブキャリア信号は、前記第２信号光と、前記反射信号光内の前記光側波帯信号とに基づき、取得される、
請求項６又は７に記載の信号処理システム。

【請求項9】

前記フィルタユニットは、第１フィルタ及び第２フィルタを有し、
前記第１フィルタは、前記ドップラー周波数シフト信号を出力するために、フィルタリング処理を実行するよう構成され、
前記第２フィルタは、前記第３サブキャリア信号を出力するために、フィルタリング処理を実行するよう構成される、
請求項７に記載の信号処理システム。

【請求項10】

前記フィルタユニットは、電力分配器を更に有し、
前記電力分配器は、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタに対して信号入力を供給するよう構成される、
請求項９に記載の信号処理システム。

【請求項11】

請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の信号処理システムを有する端末デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、ＬｉＤＡＲ技術の分野に、特に、信号処理システム及び端末デバイスに関係がある。

【背景技術】

【0002】

位相符号化信号は、典型的なパルス圧縮信号である。時間幅と帯域幅との積が小さい場合、位相符号化信号のピークサイドローブ比は大きく、圧縮性能は優れており、従って、位相符号化信号は、レーダーの動作距離及び分解能の間の衝突を有効に解消でき、最新のレーダーで広く使用されている。

【0003】

現在、光搬送波に対して変調処理を実行して、残差光搬送波及び位相符号化光側波帯信号によって形成された伝送信号を得るために、通常、位相符号化が使用されており、次いで、ターゲットを通じて伝送信号によって反射された信号と、局所発振器光信号とに基づき、ドップラー周波数シフト信号及び位相符号化信号が取得され、ドップラー周波数シフト信号及び位相符号化信号に基づき、ターゲットとレーダーシステムとの間の相対運動速度及び相対距離が測定される。

【0004】

しかし、上記の変調処理方法で取得された残差光搬送波及び位相符号化光側波帯信号の周波数帯域は重なり合い、残差光搬送波信号及び位相符号化光側波帯信号は分離できない。その結果、ドップラー周波数シフト信号及び位相符号化信号の正確さは不十分であり、距離測定及び速度測定の精度は低い。

【発明の概要】

【0005】

本願の実施形態は、変調処理の後に取得される位相符号化光側波帯信号及び残差光搬送波との間の周波数帯域の重複の問題を解決するように、信号処理システム及び端末デバイスを提供する。

【0006】

第１の態様に従って、本願の実施形態は信号処理システムを提供する。信号処理システムは変調ユニット及び送信ユニットを含む。

【0007】

変調ユニットは、第２サブキャリア信号を取得するために、第１サブキャリア信号に対して少なくとも第１変調処理を実行するよう構成される。

【0008】

変調ユニットは、伝送信号光を取得するために、第２サブキャリア信号及び第１信号光に対して少なくとも第２変調処理を実行するよう更に構成される。伝送信号光は、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含み、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とは完全には重なり合わない。

【0009】

送信ユニットは、伝送信号光を送信するよう構成される。

【0010】

本願のこの実施形態では、信号処理システムの変調ユニットは、第１サブキャリア信号に対して少なくとも第１変調処理を実行して、第２サブキャリア信号を取得し、入力された第１信号光及び第２サブキャリア信号に対して少なくとも第２変調処理を実行して、伝送信号光を取得するよう構成される。伝送信号光は、少なくとも１つのターゲットを検出するために使用され、伝送信号光の成分は、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を主に含む。上記の変調処理により取得される、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全には重なり合わない。従って、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号は分離され得、分離効果は良好である。

【0011】

可能な実施において、変調ユニットが第１変調処理を実行するよう構成されることは、
第２サブキャリア信号を取得するために、位相符号化信号を使用することによって第１サブキャリア信号に対して位相変調を行うことを含む。

【0012】

本願のこの実施形態において、第１変調処理のとり得る具体的な実施が提供される。具体的に、変調ユニットは、位相符号化信号を使用することによって第１サブキャリア信号に対して位相変調を実行して、第２サブキャリア信号を取得する。取得された第２サブキャリア信号の位相は、第１サブキャリア信号の位相とは相違し、ある程度、位相シフトが存在する。そのため、第２サブキャリア信号を使用することによって第１信号光に対して変調をその後に実行することによって取得される、単一周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全に重なり合わないようにできる。更に、本願のこの実施形態は、第２サブキャリア信号を取得するために位相符号化信号を使用することによって第１サブキャリア信号に対して位相変調を実行することに限定されず、他の位相圧縮信号、例えば、線形周波数変調信号又は非線形周波数変調信号を使用することによって第１サブキャリア信号に対して位相変調を実行してもよい。位相変調は、第１サブキャリア信号に対する第２サブキャリア信号の位相シフトを可能にする信号を使用することによって、第１サブキャリア信号に対して実行され得る。

【0013】

可能な実施において、変調ユニットが第２変調処理を実行するよう構成されることは、
単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む伝送信号光を取得するために、第２サブキャリア信号を使用することによって第１信号光に対して変調を実行することを含む。

【0014】

本願のこの実施形態において、第２変調処理のとり得る具体的な実施が提供される。具体的に、変調ユニットは、第２サブキャリア信号を使用することによって第１信号光に対して変調を実行して、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む伝送信号光を取得する。第１信号光はレーザの信号光に由来し、第１信号光に対する変調の実行は、具体的に、強度変調の実行であってよく、伝送信号光は少なくとも１つのターゲットを検出するために使用され、伝送信号光に含まれている、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全には重なり合わず、それにより、良好な分離効果が実現できる。

【0015】

可能な実施において、第２キャリア信号を使用することによって第１信号光に対して変調を実行することは、
第２サブキャリア信号を使用することによって第１信号光に対して強度変調を実行することを含む。

【0016】

本願のこの実施形態において、第２変調処理のとり得る具体的な実施が提供される。具体的に、第２サブキャリア信号を使用することによる第１信号光に対する変調の実行は、具体的に、取得される、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とが完全には重なり合わないように、第１信号光に対して強度変調を実行することであってよい。

【0017】

可能な実施において、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とは重なり合わない。

【0018】

本願のこの実施形態において、第１変調処理により取得された第２サブキャリア信号の位相シフトが十分に大きい場合、第２変調処理により取得された伝送信号光に含まれている単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の間の周波数帯域間隔も十分に大きく、それにより、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とは重なり合わない。この場合、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とが完全には重なり合わない場合と比較して、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の分離効果はより良い。

【0019】

可能な実施において、単周波数光搬送波信号と光側波帯信号との間の周波数帯域間隔は、光側波帯信号の周波数帯域の帯域幅よりも大きいか、又はそれに等しい。

【0020】

本願のこの実施形態において、単周波数光搬送波信号と光側波帯信号との間の周波数帯域間隔が光側波帯信号の周波数帯域の帯域幅よりも大きいか又はそれに等しい場合に、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とが重なり合わないことを実現できるので、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号は分離され、分離効果は良好である。

【0021】

可能な実施において、変調ユニットは、周波数ミキサ及び変調器を含む。

【0022】

周波数ミキサは、少なくとも第１変調処理を実行するよう構成される。

【0023】

変調器は、少なくとも第２変調処理を実行するよう構成される。

【0024】

本願のこの実施形態において、変調ユニットのとり得る具体的な実施が提供される。具体的に言えば、変調ユニットは、具体的に、周波数ミキサ及び変調器を含んでもよい。周波数ミキサは、少なくとも第１変調処理を実行するよう構成され、変調器は、少なくとも第２変調処理を実行するよう構成される。周波数ミキサ及び変調器を使用することによって、変調処理後に取得される残差光搬送波及び光側波帯信号の間の周波数帯域の重複の問題は解決でき、それにより、残差光搬送波信号及び光側波帯信号は分離され、分離効果は良好である。

【0025】

可能な実施において、周波数ミキサはアクティブ周波数ミキサ又はパッシブ周波数ミキサを含み、１つの周波数範囲から他の周波数範囲に信号を移して、ヘテロダイン信号を生成するよう構成され、変調器は電気光学変調器又は熱光学変調器を含み、光信号の振幅、位相、などに対して変調を実行するよう構成される。

【0026】

可能な実施において、信号処理システムは、ビート周波数ユニット及び処理ユニットを更に含む。

【0027】

ビート周波数ユニットは、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を出力するために、第２信号光及び反射信号光に対して少なくともビート周波数処理を実行するよう構成される。第２信号光及び第１信号光は、ビーム分割処理がレーザからの信号光の１チャネルに対して実行された後に取得される信号光の２チャネルであり、反射信号光は、伝送信号光に対応する反射された信号光であり、ドップラー周波数シフト信号の周波数帯域と第３サブキャリア信号の周波数帯域とは重なり合わない。

【0028】

処理ユニットは、第４サブキャリア信号又は少なくとも１つのターゲットの検出情報を出力するために、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を処理するよう構成される。

【0029】

本願のこの実施形態において、信号処理システムはビート周波数ユニット及び処理ユニットを更に含む。具体的に、ビート周波数ユニットは、第２信号光及び反射信号光に対して少なくともビート処理を実行した後、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を出力するよう構成される。処理ユニットは、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を処理して、第４サブキャリア信号又は少なくとも１つのターゲットの検出信号を出力するよう構成される。第２信号光及び第１信号光は、ビート分割処理がレーザからの信号光の１チャネルに対して実行された後に取得される信号光の２チャネルであり、信号光の少なくとも２チャネルは、ビーム分割処理がレーザからの信号光の１チャネルに対して実行された後に取得されるべきである。任意に、信号光の２よりも多いチャネルが取得されることがある。反射信号光は、伝送信号光に対応する反射された信号光である。従って、反射信号光も、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む。単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の周波数帯域は重なり合わず、ビート周波数処理により取得されるドップラー周波数シフト信号の周波数帯域及び第３サブキャリア信号の周波数帯域も重なり合わないので、分離により取得されるドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の精度は高く、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号に基づいた、ターゲットと信号処理システムとの間の相対運動速度及び相対距離の測定の実施精度も高い。ドップラー周波数シフト信号は、ターゲットと信号処理システムとの間の相対運動速度を取得するために使用され、第３サブキャリア信号は、ターゲットと信号処理システムとの間の相対距離情報を取得するために使用され、ターゲットの検出情報には、ターゲットと信号処理システムとの間の相対速度情報及び相対距離情報が含まれるが、これらに限られない。ターゲットと信号処理システムとの間の相対運動によって引き起こされるドップラー効果により、第３サブキャリア信号は更に、特定のドップラー周波数シフトを有しており、第３サブキャリア信号を使用することによる距離測定は十分には正確ではない。従って、ドップラー補償が、ドップラー周波数シフト信号を使用することによって第３サブキャリア信号に対して実行され、第４サブキャリア信号が取得される。第３サブキャリア信号と比較して、第４サブキャリア信号は、ドップラー効果によって引き起こされたドップラー周波数シフトを除去しており、第４サブキャリア信号を使用するによる距離測定の精度は大幅に向上することができる。

【0030】

可能な実施において、ドップラー周波数シフト信号と第３サブキャリア信号との間の周波数帯域間隔は、第３サブキャリア信号の周波数帯域の帯域幅よりも大きいか、又はそれに等しい。

【0031】

本願のこの実施形態において、ドップラー周波数シフト信号と第３サブキャリア信号との間の周波数帯域間隔が第３サブキャリア信号の周波数帯域の帯域幅よりも大きいか、又はそれに等しい場合に、ドップラー周波数シフト信号の周波数帯域と第３サブキャリア信号の周波数帯域とが重なり合わないことを実現できるので、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号は分離され、分離効果は良好である。

【0032】

可能な実施において、ビート周波数ユニットは、検出器及びフィルタユニットを含む。

【0033】

検出器は、ビート周波数処理を実行するよう構成される。

【0034】

フィルタユニットは、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を出力するために、フィルタリング処理を実行するよう構成される。

【0035】

本願のこの実施形態において、ビート周波数ユニットのとり得る具体的な実施が提供される。すなわち、ビート周波数ユニットは、具体的に、検出器及びフィルタユニットを含んでもよい。検出器は、ビート処理を実行して、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を含む信号を取得するよう構成される。フィルタユニットは、その信号に対してフィルタリング処理を実行して、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を分離して出力する。検出器及びフィルタユニットを使用することによって、ビート周波数処理の後に取得されるドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の間に存在する可能性がある周波数帯域の重複の問題は解決できるので、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号は分離され、分離効果は良好である。

【0036】

可能な実施において、ドップラー周波数シフト信号は、第２信号光と、反射信号光内の単周波数光搬送波信号とに基づき、取得され、第３サブキャリア信号は、第２信号光と、反射信号光内の光側波帯信号とに基づき、取得される。

【0037】

本願のこの実施形態において、ビート周波数処理が少なくとも第２信号光及び反射信号光に対して実行された後、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号が出力される。具体的に、ドップラー周波数シフト信号は、第２信号光と、反射信号光内の単周波数光搬送波信号とに基づき取得され、第３サブキャリア信号は、第２信号光と、反射信号光内の光側波帯信号とに基づき取得される。

【0038】

可能な実施において、フィルタユニットは、第１フィルタ及び第２フィルタを含む。

【0039】

第１フィルタは、ドップラー周波数シフト信号を出力するために、フィルタリング処理を実行するよう構成される。

【0040】

第２フィルタは、第３サブキャリア信号を出力するために、フィルタリング処理を実行するよう構成される。

【0041】

本願のこの実施形態において、フィルタユニットのとり得る具体的な実施が提供される。フィルタユニットは、具体的に、第１フィルタ及び第２フィルタを含んでもよい。第１フィルタは、フィルタリング処理を実行して、低周波数のドップラー周波数シフト信号を出力するよう構成され、第２フィルタは、フィルタリング処理を実行して、高周波数の第３サブキャリア信号を出力するよう構成される。第１フィルタ及び第２フィルタを使用することによって、ビート周波数処理の後に取得されるドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の間に存在する可能性がある周波数帯域の重複の問題、それにより、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号は分離され、分離効果は良好である。

【0042】

可能な実施において、第１フィルタはローパスフィルタ又はバンドパスフィルタであり、第２フィルタはハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタである。

【0043】

本願のこの実施形態において、第１フィルタはローパスフィルタ又はバンドパスフィルタであってよく、低周波数のドップラー周波数シフト信号を分離するよう構成され、第２フィルタは、ハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタであってよく、高周波数の第３サブキャリア信号を分離するよう構成される。

【0044】

可能な実施において、フィルタユニットは、電力分配器を更に含む。

【0045】

電力分配器は、第１フィルタ及び第２フィルタに対して信号入力を供給するよう構成される。

【0046】

本願のこの実施形態において、フィルタユニットは、ビート周波数処理がビート周波数ユニットによって実行された後に取得される１つの信号を比率に基づき２つの信号に分割するよう構成される電力分配器を更に含む。１つの信号とは、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を含む信号であり、２つの信号は、第１フィルタ及び第２フィルタの信号入力として夫々使用され、夫々、低周波数のドップラー周波数シフト信号及び高周波数の第３サブキャリア信号をその後に分離するために夫々使用される。

【0047】

第２の態様に従って、本願の実施形態はＬｉＤＡＲシステムを提供する。ＬｉＤＡＲシステムは、第１の態様又は第１の態様のとり得る実施のうちのいずれか１つに従う信号処理システムを含む。なお、センサと一体化された複数のインテリジェントセンサが存在してもよい。インテリジェントセンサがレーザ検出機能を含む場合、インテリジェントセンサはＬｉＤＡＲシステムとも呼ばれ得る。

【0048】

第３の態様に従って、本願の実施形態は端末デバイスを提供する。端末デバイスは、第１の態様又は第１の態様のとり得る実施のうちのいずれか１つに従う信号処理システムを含むか、あるいは、第２の態様に従うＬｉＤＡＲシステムを含む。

【0049】

本願のこの実施形態において、第２サブキャリア信号を取得するために、第１サブキャリア信号に基づき変調が実行され、第２サブキャリア信号を使用することによって、第１信号光に対して変調が実行され、それにより、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む伝送信号光が取得され得る。上記の変調処理により取得される、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全には重なり合わないので、変調処理後に取得される残差光搬送波及び光側波帯信号の間の周波数帯域の重複の問題はうまく解決でき、残差光搬送波信号及び光側波帯信号は分離できる。

【0050】

本願の実施形態における技術的解決法についてより明りょうに記載するために、以下は、実施形態を記載するための添付の図面について簡潔に説明するものである。以下の説明中の添付の図面は、本願の一部の実施形態を示しているに過ぎず、当業者であれば、創造的な労力なしで、これらの添付の図面から他の図面を考え付くことができる、ことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0051】

【図1】本願の実施形態に従う信号処理システムの構造の模式図である。

【図2】本願の実施形態に従う他の信号処理システムの構造の模式図である。

【図3】本願の実施形態に従う他の信号処理システムの構造の模式図である。

【図4】本願の実施形態に従う他の信号処理システムの構造の模式図である。

【図5】本願の実施形態に従う他の信号処理システムの構造の模式図である。

【図6A】本願の実施形態に従う信号の角周波数－振幅の模式図である。

【図6B】本願の実施形態に従う信号の角周波数－振幅の模式図である。

【図6C】本願の実施形態に従う信号の角周波数－振幅の模式図である。

【図6D】本願の実施形態に従う信号の角周波数－振幅の模式図である。

【図6E】本願の実施形態に従う信号の角周波数－振幅の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0052】

本願の目的、技術的解決法、及び利点をより明らかにするために、以下は、本願の実施形態における添付の図面を参照して、本願の実施形態について記載する。

【0053】

本願の明細書、特許請求の範囲、及び添付の図面において、「第１」、「第２」などの用語は、異なるオブジェクトを区別するよう意図されたものであり、特定の順序を示すものではない。更に、「含む」や「持つ」という用語、又はそれらの任意の他の変形は、非包括的な包含をカバーする意図されたものである。例えば、一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、製品、又はデバイスは、挙げられているステップ又はユニットに限定されず、任意に、挙げられていないステップ又はユニットを更に含み、あるいは、任意に、プロセス、方法、製品、又はデバイスに固有の他のステップ又はユニットを更に含む。

【0054】

本明細書中で述べられている「実施形態」は、この実施形態を参照して記載されている特定の特徴、構造、又は特性が本願の少なくとも１つの実施形態に含まれる可能性があることを意味する。本明細書中の様々な箇所に示されている当該語句は、必ずしも同じ実施形態に言及してない場合があり、他の実施形態から排他的な独立した又は任意の実施形態ではない。本明細書中で記載される実施形態が他の実施形態と組み合わされてもよいことは、当業者によって明示的及び暗黙的に理解される。

【0055】

本願において、「少なくとも１つの（アイテム）」は、１つ以上を意味し、「複数の～」は２つ以上を意味し、「少なくとも２つの（アイテム）」は、２つ、３つ又はそれ以上を意味し、「及び／又は」は、関連するオブジェクトの間の関連付け関係について記載するために使用され、３つの関係が存在する可能性があることを示す、ことが理解されるべきである。例えば、「Ａ及び／又はＢ」は、Ａのみ存在、Ｂのみ存在、及びＡとＢの両方が存在を意味し、ここで、Ａ及びＢは単数であっても複数であってもよい。「／」の文字は、一般に、関連するオブジェクトの間の“論理和”関係を示す。「次のアイテム（片）のうちの少なくとも１つ」又はそれの類似の表現は、単一のアイテム（片）又は複数のアイテム（片）の任意の組み合わせを含む、これらのアイテムの任意の組み合わせを指す。例えば、ａ、ｂ、又はｃのうちの少なくとも１つは、ａ、ｂ、ｃ、ａとｂ、ａとｃ、ｂとｃ、又はａとｂとｃを示す可能性があり、ここで、ａ、ｂ、及びｃは単数であっても複数であってもよい。

【0056】

背景で記載されたように、現在、残差光搬送波と光側波帯信号との間の周波数帯域の重複の問題をどのように解決すべきかを検討する必要がある。本願は、光搬送波信号と光側波帯信号との間の周波数帯域の重複の問題を有効に解決するために、信号処理システム及び端末デバイスを提供し、ＬｉＤＡＲ技術の分野に関係がある。

【0057】

本願の解決法についてより明りょうに記載するために、以下は、最初に、ＬｉＤＡＲに関するいくつかの知識について説明する。

【0058】

サブキャリア：サブキャリアは、電子通信信号の搬送波であり、他の搬送波の上端で運ばれ、それにより、２つの信号が同時に送信され得る。サブキャリア光ファイバ通信では、伝送対象の信号が最初に、無線周波数（超短波からマイクロ波までの周波数）波を変調するために使用され、次いで、無線周波数波は、伝送光源を変調するために使用される。受信ポイントでは、光検出器が無線周波数波を信号に戻し、次いで、無線周波数検出器が伝送対象の信号を原信号に戻す。

【0059】

単周波数光搬送波：光搬送波（optical carrier，ＯＣ）は、信号を伝送するよう変調される光信号である。一般に、光搬送波の周波数は、変調信号のそれよりもはるかに高い。光搬送波を使用することによる伝送中、情報伝送を実装するために、データの信号を搬送波の信号に乗せることができ、受信器は搬送波の周波数に基づきデータの信号を受信する。単周波数光搬送波は、一般に、単一周波数又は単一周波数範囲を持った光搬送波を指す。

【0060】

光側波帯：光側波帯は、光信号の側波帯として理解され得る。一般に、光信号は変調される。光側波帯は単側波帯及び両側波帯に分類される。両側波帯は、光信号の中心周波数の各側の側波帯である。中心搬送波周波数よりも大きい側波帯は上側波帯であり、中心搬送波周波数よりも小さい側波帯は下側波帯である。単側波帯は、一般に、光信号の上側波帯又は下側波帯を指す。

【0061】

検出技術の急速な発展とともに、レーダーには、動作距離、分解能、及び測定精度など、より高い性能が求められている。レーダーの検出能力を向上させるために、レーダーは、大きい時間幅、帯域幅、及びエネルギ積を有するよう求められる。しかし、レーダーの送信デバイスのピーク電力が限られている場合、大きい信号エネルギは、信号の時間幅を増大させることによってしか取得され得ない。レーダーの動作距離を延ばすことはできるが、分解能は悪化する、つまり、分解能と動作距離との間には衝突が存在する。

【0062】

パルス圧縮は、最新のレーダーの重要なシステムであり、レーダーの動作距離及び分解能の間の衝突を効果的に解消することができ、最新のレーダーで広く使用されている。３つの典型的なタイプのパルス圧縮信号、つまり、線形周波数変調信号、非線形周波数変調信号、及び位相符号化信号、が存在する。時間幅と帯域幅との積が小さい場合、位相符号化信号のピークサイドローブ比は大きく、圧縮性能は良好であり、そのため、位相符号化信号は広く使用されている。

【0063】

現在、光搬送波に対して変調処理を実行して、残差光搬送波及び位相符号化光側波帯信号によって形成された伝送信号を得るために、通常、位相符号化が使用されており、次いで、ターゲットを通じて伝送信号によって反射された信号と、局所発振器光信号とに基づき、ドップラー周波数シフト信号及び位相符号化信号が取得され、ドップラー周波数シフト信号及び位相符号化信号に基づき、ターゲットとレーダーシステムとの間の相対運動速度及び相対距離が測定される。

【0064】

しかし、上記の変調処理方法で取得された残差光搬送波及び位相符号化光側波帯信号の周波数帯域は重なり合い、残差光搬送波信号及び位相符号化光側波帯信号は分離できない。その結果、ドップラー周波数シフト信号及び位相符号化信号の正確さは不十分であり、距離測定及び速度測定の精度は低い。

【0065】

更に、位相符号化信号を使用することによってターゲットのエコー信号に対してパルス圧縮を実行する過程で、ターゲットとレーダーが搭載されているプラットフォームとが相対運動を有し、レーダー信号のラウンドトリップタイム内にシードレーザ搬送波周波数が変化するために、エコー信号はドップラー効果により変調される。ドップラー効果により、ターゲットとレーダーが搭載されているプラットフォームとの間の相対距離情報は、パルス圧縮を通じて位相符号化信号によって取得され得ない。これは、距離測定の性能に深刻な影響を及ぼす。

【0066】

具体的に、ドップラー効果は、波源及びターゲットが相対運動を有する場合に、ターゲットが波を受信する周波数が、波源が波を送信する周波数とは異なる現象を指す。具体的に、波源がターゲットの方に移動するとき、ターゲットによって受信される波の周波数は高くなり、あるいは、波源がターゲットから遠ざかるとき、ターゲットによって受信される波の周波数は低くなる。ターゲットが移動するとき、同じ結論が得られる。ターゲットと波源との間の相対運動速度及び相対距離は、ドップラー効果を使用することによって、ドップラー周波数シフト信号及び位相符号化信号に基づき測定され得る。

【0067】

現在の変調方法で取得される残差光搬送波及び位相符号化光側波帯信号の間の周波数帯域の重複の技術的問題に基づき、本願は新しい信号処理システムを提案する。信号処理システムは、第１サブキャリア信号に対して変調を実行して第２サブキャリア信号を取得し、第２サブキャリア信号を使用することによって第１信号光に対して変調を実行し、それにより、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む伝送信号光が取得され得る。上記の変調処理により取得される、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全には重なり合わないので、変調処理後に取得される残差光搬送及び光側波帯信号の間の周波数帯域の重複の問題は解決でき、残差光搬送波信号及び光側波帯信号は分離できる。

【0068】

以下は、本願の実施形態における添付の図面を参照して、本願の実施形態で提供される信号処理システムについて説明する。

【0069】

図１を参照されたい。図１は、本願の実施形態に従う信号処理システムの構造の模式図である。

【0070】

図１に示されるように、信号処理システムは、変調ユニット１０及び送信ユニット２０を含む。

【0071】

いくつかの可能な実施形態で、変調ユニット１０及び送信ユニット２０の機能は次の通りである。

【0072】

変調ユニット１０は、第１サブキャリア信号に対して少なくとも第１変調処理を実行して、第２サブキャリア信号を取得し、入力された第１信号光及び第２サブキャリア信号に対して少なくとも第２変調処理を実行して、伝送信号光を取得する。

【0073】

送信ユニット２０は、伝送信号光を送信するよう構成される。

【0074】

伝送信号光は、少なくとも１つのターゲットを検出するために使用され、伝送信号光の成分には、主に、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号が含まれる。変調ユニット１０によって実行された変調処理により取得される、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全には重なり合わない。単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とは完全には重なり合わないので、２つ信号は分離され得る。従って、現在の変調処理方法で変調処理後に取得される残差光搬送波及び光側波帯信号の間の周波数帯域の重複の問題は解決できるので、残差光搬送波信号及び光側波帯信号波分離され、分離効果は良好である。

【0075】

いくつかの可能な実施形態で、変調ユニット１０が第１サブキャリア信号に対して少なくとも第１変調処理を実行することは、具体的に：第２サブキャリア信号を取得するために、位相符号化信号を使用することによって第１サブキャリア信号に対して位相変調を行うことであってよい。取得された第２サブキャリア信号の位相は、第１サブキャリア信号の位相とは相違し、ある程度、位相シフトが存在する。そのため、第２サブキャリア信号を使用することによって第１信号光に対して変調をその後に実行することによって取得される、単一周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全に重なり合わない。

【0076】

更に、本願のこの実施形態は、第２サブキャリア信号を取得するために位相符号化信号を使用することによって第１サブキャリア信号に対して位相変調を実行することに限定されず、他の位相圧縮信号、例えば、線形周波数変調信号又は非線形周波数変調信号を使用することによって第１サブキャリア信号に対して位相変調を実行してもよい。位相変調は、第１サブキャリア信号に対する第２サブキャリア信号の位相シフトを可能にする信号を使用することによって、第１サブキャリア信号に対して実行され得る。

【0077】

いくつかの可能な実施形態で、変調ユニット１０が、入力された第１信号光及び第２サブキャリア信号に対して少なくとも第２変調処理を実行することは、具体的に：単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む伝送信号光を取得するために、第２サブキャリア信号を使用することによって第１信号光に対して変調を実行することであってよい。

【0078】

第１信号光はレーザからの信号光であってよく、第１信号光に対する変調の実行は、具体的に、強度変調の実行であってよい。ここでの強度変調は、第１信号光の強さ（光強さ）が変調信号（第２サブキャリア信号）により規則的に変化するレーザ発振を指す。レーザ変調は、一般に、強度変調形式を採用する。これは、受信器が、一般に、受信器が受けた光の強さの変化に直接反応するからである。伝送信号光は少なくとも１つのターゲットを検出するために使用され、伝送信号光に含まれている、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全には重なり合わず、それにより、良好な分離効果が実現できる。

【0079】

いくつかの可能な実施形態で、変調ユニット１０によって実行された変調処理の後、取得される、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、重なり合わない。これは、具体的に、次のいくつかのとり得る場合に分類され得る。

【0080】

場合１
第１変調処理により取得された第２サブキャリア信号の位相がシフトする場合に、第２変調処理により取得された伝送信号光に含まれる単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の間の周波数帯域の間にも特定の間隔が存在し、それにより、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の周波数帯域は完全には重なり合わなくなる。しかし、第１変調処理により取得された第２サブキャリア信号の位相シフトは限られているので、単周波数光搬送波信号と光側波帯信号との間の周波数帯域間隔も限られており、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の周波数帯域は更に部分的に重なり合う可能性がある。

【0081】

場合２
第１変調処理により取得された第２サブキャリア信号の位相シフトが十分に大きい場合、第２変調処理により取得された伝送信号光に含まれている単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の間の周波数帯域間隔も十分に大きく、それにより、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の周波数帯域は完全に全く重なり合わない。単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とが上記の場合１で完全には重なり合わない場合と比較して、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の分離効果はより良い。

【0082】

場合３
単周波数光搬送波信号と光側波帯信号との間の周波数帯域間隔が光側波帯信号の周波数帯域の帯域幅よりも大きいか又はそれに等しい場合に、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とが重なり合わないことを実現できるので、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号は分離され、分離効果は良好である。この場合に、上記の場合２で過度に大きい位相シフトによって引き起こされた単周波数光搬送波信号と光側波帯信号との間の過度に大きい周波数帯域間隔によって引き起こされたリソース浪費の問題は回避でき、つまり、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の周波数帯域は、単周波数光搬送波信号と光側波帯信号との間の周波数帯域間隔が光側波帯信号の周波数帯域の帯域幅よりも大きいか又はそれに等しい限りは全く重なり合うことなく、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の良好な分離効果を達成することができる。

【0083】

本願のこの実施形態において、第２サブキャリア信号を取得するために、第１サブキャリア信号に基づき変調が実行され、第２サブキャリア信号を使用することによって、第１信号光に対して変調が実行され、それにより、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む伝送信号光が取得され得る。上記の変調処理により取得される、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全には重なり合わないので、変調処理後に取得される残差光搬送波及び光側波帯信号の間の周波数帯域の重複の問題はうまく解決でき、残差光搬送波信号及び光側波帯信号は分離できる。

【0084】

以下は、添付の図面を参照して変調ユニット１０のとり得る構造について説明する。

【0085】

図２を参照されたい。図２は、本願の実施形態に従う他の信号処理システムの構造の模式図である。

【0086】

図２に示されるように、変調ユニット１０は、周波数ミキサ１０１及び変調器１０２を含む。

【0087】

いくつかの可能な実施形態で、周波数ミキサ１０１及び変調器１０２の機能は次の通りである。

【0088】

周波数ミキサ１０１は、少なくとも第１変調処理を実行するよう、つまり、第１サブキャリア信号に対して少なくとも第１変調処理を実行して、第２サブキャリア信号を取得するよう構成される。具体的に、第２サブキャリア信号を取得するよう、位相符号化信号を使用することによって第１サブキャリア信号に対して位相変調が実行される。取得された第２サブキャリア信号の位相は、第１サブキャリア信号の位相とは相違し、ある程度、位相シフトが存在する。そのため、第２サブキャリア信号を使用することによって第１信号光に対して変調をその後に実行することによって取得される、単一周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全に重なり合わない。

【0089】

ここで、それは、第２サブキャリア信号を取得するために位相符号化信号を使用することによって第１サブキャリア信号に対して位相変調を実行することに限定されず、位相変調は、他のパルス圧縮信号、例えば、線形周波数変調信号又は非線形周波数変調信号を使用することによっても第１サブキャリア信号に対して実行されてよい。位相変調は、第１サブキャリア信号に対する第２サブキャリア信号の位相シフトを可能にする信号を使用することによって、第１サブキャリア信号に対して実行され得る。

【0090】

変調器１０２は、少なくとも第２変調処理を実行するよう、つまり、入力された第１信号光及び第２サブキャリア信号に対して少なくとも第２変調処理を実行して、伝送信号光を取得するよう構成される。具体的に、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む伝送信号光を取得するために、第２サブキャリア信号を使用することによって第１信号光に対して変調が実行される。

【0091】

ここで、第１信号光に対する変調の実行は、具体的に、強度変調の実行であってよい。強度変調は、第１信号光の強さ（光強さ）が変調信号（第２サブキャリア信号）により規則的に変化するレーザ発振を指す。レーザ変調は、一般に、強度変調形式を採用する。これは、受信器が、一般に、受信器が受けた光の強さの変化に直接反応するからである。

【0092】

いくつかの可能な実施形態で、周波数ミキサ１０１はアクティブ周波数ミキサ又はパッシブ周波数ミキサなどであってよく、１つの周波数範囲から他の周波数範囲に信号を移して、ヘテロダイン信号を生成するよう構成され、変調器１０２は電気光学変調器又は熱光学変調器であってよく、光信号の振幅、位相、などに対して変調を実行するよう構成される。

【0093】

周波数ミキサ１０１及び変調器１０２が変調処理を実行した後、取得された単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とは重なり合わない。具体的な場合は、変調ユニット１０によって実行された変調処理の後に取得された上記の場合に一致し、詳細はここで再び記載されない。

【0094】

以下は、添付の図面を参照して信号処理システムの他のとり得る構造について説明する。

【0095】

図３を参照されたい。図３は、本願の実施形態に従う他の信号処理システムの構造の模式図である。

【0096】

図３に示されるように、信号処理システムは、ビート周波数ユニット３０及び処理ユニット４０を更に含む。

【0097】

いくつかの可能な実施形態で、ビート周波数ユニット３０及び処理ユニット４０の機能は次の通りである。

【0098】

ビート周波数ユニット３０は、第２信号光及び反射信号光に対して少なくともビート処理を実行した後、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を取得するよう構成される。

【0099】

処理ユニット４０は、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を処理して、第４サブキャリア信号又は少なくとも１つのターゲットの検出信号を出力するよう構成される。

【0100】

第２信号光及び第１信号光は、ビート分割処理がレーザからの信号光の１チャネルに対して実行された後に取得される信号光の２チャネルであり、信号光の少なくとも２チャネルは、ビーム分割処理がレーザからの信号光の１チャネルに対して実行された後に取得されるべきである。ビーム分割処理は、具体的に、ファイバビームスプリッタを使用することによって実装されてもよい。任意に、ビーム分割処理の後、信号光の２よりも多いチャネルが取得されて、ビート周波数ユニット３０及び変調ユニット１０（変調器１０２）に対する信号入力を別々に供給してもよい。反射信号光は、伝送信号光に対応する反射された信号光であり、具体的に、少なくとも１つのターゲットを通じて伝送信号光によって反射された信号光であり、受信ユニットは反射信号光を受信し得る。従って、反射信号光の成分は伝送信号光の成分に類似しており、やはり単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む。

【0101】

いくつかの可能な実施形態で、ビート周波数ユニット３０によって実行されたビート周波数処理の後、取得されたドップラー周波数シフト信号の周波数帯域と第３サブキャリア信号の周波数帯域とは重なり合わない。これは、具体的に、次のいくつかのとり得る場合に分類され得る。

【0102】

場合１
反射信号光に含まれている単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の間の周波数帯域間隔が十分に大きく、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と光側波帯信号の周波数帯域とが全く重なり合わない場合、ドップラー周波数シフト信号は、第２信号光と、反射信号光内の単周波数光搬送波信号とに基づき取得され、第３サブキャリア信号は、第２信号光と、反射信号光内の光側波帯信号とに基づき取得される。この場合に、取得されたドップラー周波数シフト信号の周波数帯域と第３サブキャリア信号の周波数帯域とは全く重なり合わない。ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の周波数帯域が完全には重なり合わない場合と比較して、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の分離効果はより良い。

【0103】

場合２
反射信号光に含まれている単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の間の周波数帯域間隔が、光側波帯信号の周波数帯域の帯域幅よりも大きいか又はそれに等しい場合、ドップラー周波数シフト信号は、第２信号光と、反射信号光内の単周波数光搬送波信号とに基づき取得され、第３サブキャリア信号は、第２信号光と、反射信号光内の光側波帯信号とに基づき取得される。この場合に、取得されたドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の間の周波数帯域間隔は、第３サブキャリア信号の周波数帯域の帯域幅よりも大きいか又はそれに等しく、ドップラー周波数シフト信号の周波数帯域と第３サブキャリア信号の周波数帯域とが重なり合わないことが実現できるので、ドップラー周波数シフト信号と第３サブキャリア信号とは分離され、分離効果は良好である。この場合に、上記の場合１で単周波数光搬送波信号と光側波帯信号との間の過度に大きい周波数帯域幅間隔によって引き起こされたドップラー周波数シフト信号と第３サブキャリア信号との間の過度に大きい周波数帯域間隔によって引き起こされたリソース浪費の問題は回避でき、つまり、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の周波数帯域は、ドップラー周波数シフト信号と第３サブキャリア信号との間の周波数帯域間隔が第３サブキャリア信号の周波数帯域の帯域幅よりも大きいか又はそれに等しい限りは全く重なり合うことなく、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の良好な分離効果が達成される。

【0104】

ビート周波数処理の実行を通じてビート周波数ユニット３０によって取得されるドップラー周波数シフト信号の周波数帯域及び第３サブキャリア信号の周波数帯域は重なり合わないので、分離により取得されたドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の精度は高く、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号に基づいた、ターゲットと信号処理システムとの間の相対運動速度及び相対距離の測定の実施精度も高い。ドップラー周波数シフト信号は、ターゲットと信号処理システムとの間の相対運動速度を取得するために使用され、第３サブキャリア信号は、ターゲットと信号処理システムとの間の相対距離情報を取得するために使用され、ターゲットの検出情報には、ターゲットと信号処理システムとの間の相対速度情報及び相対距離情報が含まれるが、これらに限られない。更に、ターゲットと信号処理システムとの間の相対運動によって引き起こされるドップラー効果により、第３サブキャリア信号は更に、特定のドップラー周波数シフトを有しており、第３サブキャリア信号を使用することによる距離測定は十分には正確ではない。従って、ドップラー補償が、ドップラー周波数シフト信号を使用することによって第３サブキャリア信号に対して実行され、第４サブキャリア信号が取得される。第３サブキャリア信号と比較して、第４サブキャリア信号は、ドップラー効果によって引き起こされたドップラー周波数シフトを除去しており、第４サブキャリア信号を使用するによる距離測定の精度は大幅に向上することができる。

【0105】

いくつかの可能な実施形態で、処理ユニット４０がドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を処理することは、具体的に：ドップラー周波数シフト信号を使用することによって第３サブキャリア信号に対してドップラー補償を実行して、第４サブキャリア信号を取得し、第４サブキャリア信号を取得することであってよい。代替的に、第４サブキャリア信号が取得された後、ターゲットと信号処理システムとの間の相対距離情報が、第４サブキャリア信号を使用することによって取得され、ターゲットと信号処理システムとの間の相対運動速度が、ドップラー周波数シフト信号を使用することによって取得され、ターゲットと信号処理システムとの間の相対速度情報及び相対距離情報を含むがこれらに限定されないターゲットの距離情報が出力される。

【0106】

本願のこの実施形態において、上記の変調処理により取得される単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号の周波数帯域が完全には重なり合わないことに基づき、取得されたドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の周波数帯域は、第２信号光と、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む反射信号光とに対してビート処理を実行することによって、重なり合わず、それによって、ビート処理後に取得される信号の周波数帯域が重なり合う可能性があるという問題を解決する。更に、ドップラー周波数シフト信号を使用することによって第３サブキャリア信号に対してドップラー補償を実行して第４サブキャリア信号を取得し、第４サブキャリア信号を使用することによってターゲットと信号処理システムとの間の相対距離情報を取得し、ドップラー周波数シフト信号を使用することによってターゲットと信号処理システムとの間の相対運動速度を取得し、それによって、ターゲットの距離測定及び速度測定の精度を大幅に向上させる。

【0107】

以下は、添付の図面を参照して、ビート周波数ユニット３０のとり得る構造について説明する。

【0108】

図４を参照されたい。図４は、本願の実施形態に従う他の信号処理システムの構造の模式図である。

【0109】

図４に示されるように、ビート周波数ユニット３０は、検出器３０１及びフィルタユニット３０２を含む。

【0110】

いくつかの可能な実施形態で、検出器３０１及びフィルタユニット３０２の機能は次の通りである。

【0111】

検出器３０１は、少なくともビート処理を実行するよう、つまり、第２信号光及び反射信号光に対して少なくともビート処理を実行して、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を含む信号を取得するよう構成される。具体的に、ドップラー周波数シフト信号は、第２信号光と、反射信号光内の単周波数光搬送波信号とに基づき、取得され、第３サブキャリア信号は、第２信号光と、反射信号光内の光側波帯信号とに基づき、取得される。

【0112】

フィルタユニット３０２は、ドップラー周波数シフト信号と第３サブキャリア信号との間の分離を実装するために、検出器３０１によって取得された信号に対してフィルタリング処理を実行して、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を分離して出力するよう構成される。

【0113】

検出器３０１のビート周波数処理の後、取得されたドップラー周波数シフト信号の周波数帯域と第３サブキャリア信号の周波数帯域とは重なり合わない、ことが理解され得る。その具体的な状況は、ビート周波数ユニット３０のビート周波数処理の後に取得される状況と一致し、詳細はここで再び記載されない。

【0114】

以下は、添付の図面を参照して、フィルタユニット３０２のとり得る構造について説明する。

【0115】

図５を参照されたい。図５は、本願の実施形態に従う他の信号処理システムの構造の模式図である。

【0116】

図５に示されるように、フィルタユニット３０２は、第１フィルタ３０２１及び第２フィルタ３０２２を含む。

【0117】

いくつかの可能な実施形態で、第１フィルタ３０２１及び第２フィルタ３０２２の機能は次の通りである。

【0118】

第１フィルタ３０２１は、低周波数のドップラー周波数シフト信号を出力するために、フィルタリング処理を実行するよう構成される。

【0119】

第２フィルタ３０２２は、高周波数の第３サブキャリア信号を出力するために、フィルタリング処理を実行するよう構成される。

【0120】

本願のこの実施形態において、第１フィルタ３０２１及び第２フィルタ３０２２を使用することによって、ビート周波数処理の後に取得されるドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号は分離され得、分離効果は良好である。

【0121】

いくつかの可能な実施形態で、第１フィルタ３０２１はローパスフィルタ又はバンドパスフィルタであってよく、低周波数のドップラー周波数シフト信号を分離するよう構成され、第２フィルタ３０２２は、ハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタであってよく、高周波数の第３サブキャリア信号を分離するよう構成される。

【0122】

いくつかの可能な実施形態で、フィルタユニット３０２は電力分配器３０２３を更に含み、電力分配器３０２３の機能は次の通りである。

【0123】

電力分配器３０２３は、ビート周波数処理が実行された後に取得される１つの信号を比率に基づき２つの信号に分割するよう構成される。１つの信号とは、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を含む信号であり、２つの信号は、第１フィルタ３０２１及び第２フィルタ３０２２の信号入力として夫々使用され、夫々、低周波数のドップラー周波数シフト信号及び高周波数の第３サブキャリア信号をその後に分離するために夫々使用される。

【0124】

いくつかの可能な実施形態で、信号処理システムは光ファイバカプラを更に含み、光ファイバカプラの機能は次の通りである。

【0125】

光ファイバカプラは、入力された第２信号光及び反射信号光を結合し、次いで、その後のビート処理を実行するために、第２信号光及び反射信号光を検出器３０１へ送信するよう構成される。

【0126】

以上は、本願の実施形態における信号処理システムのとり得る構造について詳細に記載してきた。以下は、図６Ａ～図６Ｅを参照して、信号処理システムによって実行される信号処理プロセスについて説明する。

【0127】

理解を容易にするために、図５に示されている上記の信号処理システムが、説明のための例として使用される。

【0128】

図６Ａを参照されたい。図６Ａは、本願の実施形態に従う信号の角周波数－振幅の模式図である。図６Ａに示される信号の角周波数－振幅は、図５の点Ａに対応するレーザによって取得された第１信号光の角周波数－振幅であり、次のように表すことができる：

Ｅ_ｉｎ（ｔ）＝Ｅ_０ｅｘｐ（ｉω_Ｃｔ）

【0129】

ここで、Ｅ_ｉｎ（ｔ）は第１信号光を表し、ω_Ｃは、第１信号光の角周波数を表す。

【0130】

第１信号光が変調器１０２によって変調された後、図６Ｂに示されている信号の角周波数－振幅の模式図が得られる。図６Ｂを参照されたい。図６Ｂに示されている信号の角周波数－振幅は、図５の点Ｂに対応する変調器１０２によって取得された伝送信号光の角周波数－振幅であり、次のように表すことができる：

【数1】

【0131】

ここで、Ｅ_ＭＺＭ（ｔ）は伝送信号光を表し、ω_ＲＦは、第２サブキャリア信号の角周波数を表し、θ_ｎ（ｔ）は位相符号化信号を表し、θ_ｎ（ｔ）の値は０又はπであり、Ｖ_πは、変調器１０２の半波電圧を表し、Ｖ_ＲＦは交流駆動電圧振幅を表し、Ｖ_ｂは直流バイアス電圧を表し、β＝（π／２）・（Ｖ_ＲＦ／Ｖ_π）は変調係数を表し、φ＝（π／２）・（Ｖ_ｂ／Ｖ_π）は、変調器１０２の位相を表す。

【0132】

伝送信号光は、送信ユニットを使用することによって送信され、少なくとも１つのターゲットにより反射される。伝送信号光に対応する反射信号、つまり、図６Ｃに示されている信号の角周波数－振幅の模式図は、受信ユニットを使用することによって取得され得る。図６Ｃを参照されたい。図６Ｃに示されている信号の角周波数－振幅は、図５の点Ｃに対応する受信ユニットによって受信された反射信号光の角周波数－振幅であり、次のように表すことができる：

【数2】

【0133】

ここで、Ｅ_τ（ｔ－τ）は反射信号光を表し、τは、反射信号光の遅延時間を表し、ｋは、反射信号光の伝送プロセスにおける電力減衰係数を表し、ω_ｄはドップラー周波数シフトを表す。

【0134】

反射信号光及びレーザによって伝送される第２信号光は、ビート周波数処理を実行するよう、光ファイバカプラによって結合された後に検出器３０１に入る。ここでの第２信号光は、局所発振器光信号とも呼ばれ、次のように表すことができる：

Ｅ_Ｌ０（ｔ）Ｅ_Ｌ０ｅｘｐ（ｉω_Ｃｔ）

【0135】

第２信号光及び反射信号光に対してビート周波数処理を実行した後、検出器３０１は電気信号、つまり、図６Ｄに示されている信号の角周波数－振幅の模式図を取得し得る。図６Ｄを参照されたい。図６Ｄに示されている信号の角周波数－振幅は、図６の点Ｄに対応する検出器３０１によって出力された電気信号の角周波数－振幅であり、次のように表すことができる：

【数3】

【0136】

ここで、ｉ_ＢＰＤ（ｔ）は、ビート周波数処理が第２信号光及び反射信号光に対して実行された後に取得される電気信号を表し、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号を含む。

【0137】

２相コードが説明のための例として使用される。スモール信号変調の場合、上記の信号ｉ_ＢＰＤ（ｔ）が第１フィルタ３０２１及び第２フィルタ３０２２によってフィルタ処理された後、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号が夫々取得され、次のように表すことができる：

【数4】

【0138】

ここで、低周波数信号ｉ_ｌｏｗ（ｔ）はドップラー周波数シフト信号を表し、高周波数信号ｉ_ｈｉｇｈ（ｔ）は第３サブキャリア信号を表す。

【0139】

変調器１０２のバイアス電圧を調整することによって、低周波数電流信号の強さ及び高周波数電流信号の強さは調整され得る。第３サブキャリア信号がワイドバンド信号であるから、高い信号電力が必要とされるときにのみ、高い信号対雑音比が、一般に、取得され得る。そのため、実際の信号処理システムでは、φは、通常、π／２に近い値を使用する。ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号は周波数領域でうまく分離できるので、低い強度を有するドップラー周波数シフト信号が依然として測定され得る。更に、ドップラー周波数シフト信号の影響は、高周波数信号から取り除かれる。これは、距離測定のより良い精度を得るのに役立つ。

【0140】

距離測定中、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号は処理ユニット４０に入力され、処理ユニット４０は、第４サブキャリア信号、つまり、図６Ｅに示されている信号の角周波数－振幅の模式図を取得するために、ドップラー周波数シフト信号を使用することによって第３サブキャリア信号に対してドップラー補償を実行する。図６Ｅを参照されたい。図６Ｅに示されている信号の角周波数－振幅は、図５の点Ｅに対応する処理ユニット４０によって出力された第４サブキャリア信号の角周波数－振幅であり、次のように表すことができる：

【数5】

【0141】

パルス圧縮は、ターゲットと信号処理システムとの間の相対距離情報及び対応する遅延情報を取得するために、第４サブキャリア信号及び元の電流信号ｖ（ｔ）＝Ｖ_ＲＦｃｏｓ［ω_ＲＦｔ＋θ_ｎｔ］に対して実行される。

【0142】

まとめると、本願で提供される信号処理システムによれば、第２サブキャリア信号を取得するために、第１サブキャリア信号に対して変調が実行され、第２サブキャリア信号を使用することによって、第１信号光に対して変調が実行され、それにより、単周波数光搬送波信号及び光側波帯信号を含む伝送信号光が取得され得る。上記の変調処理により取得される、単周波数光搬送波信号の周波数帯域と、光側波帯信号の周波数帯域とは、完全には重なり合わないので、変調処理後に取得される残差光搬送波及び光側波帯信号の間の周波数帯域の重複の問題は解決でき、残差光搬送波信号及び光側波帯信号は分離できる。

【0143】

本願は、端末デバイスを提供する。端末デバイスは、本願で提供される信号処理システムを含む。例えば、端末デバイスは、輸送手段、例えば、自動車、トラック、航空機、無人航空機、低速輸送車両、宇宙船、船舶、又はあらゆる用途で使用される他の輸送手段であってもよく、あるいは、測量及び地図作成装置など、レーザ検出装置を搭載した任意の装置であってもよい。本願で提供される１つ以上の信号処理システムが端末デバイス上に展開される。

【0144】

上記の説明は、本願の具体的な実施にすぎず、本願の保護範囲は、それらに限定されない。本願で開示されている技術的範囲内で当業者が容易に想到する如何なる変形又は置換も、本願の保護範囲内に入るべきである。従って、本願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-11

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0041】

本願のこの実施形態において、フィルタユニットのとり得る具体的な実施が提供される。フィルタユニットは、具体的に、第１フィルタ及び第２フィルタを含んでもよい。第１フィルタは、フィルタリング処理を実行して、低周波数のドップラー周波数シフト信号を出力するよう構成され、第２フィルタは、フィルタリング処理を実行して、高周波数の第３サブキャリア信号を出力するよう構成される。第１フィルタ及び第２フィルタを使用することによって、ビート周波数処理の後に取得されるドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号の間に存在する可能性がある周波数帯域の重複の問題は解決でき、それにより、ドップラー周波数シフト信号及び第３サブキャリア信号は分離され、分離効果は良好である。

【国際調査報告】