專利名稱：信號(hào)判定裝置以及信號(hào)判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種判定輸入信號(hào)是否有效的信號(hào)判定裝置以及信號(hào)判定方法。
背景技術(shù)：
以往已經(jīng)提出了利用半導(dǎo)體激光器的自混合效應(yīng)的自混合型激光傳感器(參照專利文獻(xiàn)1)。圖9表示了該自混合型激光傳感器的構(gòu)成。圖9的自混合型激光傳感器具有向物體210發(fā)射激光的半導(dǎo)體激光器201 ；將半導(dǎo)體激光器201的光輸出變換成電信號(hào)的光電二極管202 ；透鏡203，所述透鏡203聚焦來自半導(dǎo)體激光器201的光向物體210照射、且聚焦從物體210返回的光使其入射到半導(dǎo)體激光器201 ；激光驅(qū)動(dòng)器204，所述激光驅(qū)動(dòng)器204使半導(dǎo)體激光器201的振蕩波長連續(xù)增大的第1振蕩期間和振蕩波長連續(xù)減小的第2振蕩期間交替反復(fù)；將光電二極管202的輸出電流變換成電壓且進(jìn)行放大的電流-電壓變換放大部205 ；將電流-電壓變換放大205部的輸出電壓進(jìn)行2次微分的信號(hào)提取電路206 ；計(jì)數(shù)裝置207，所述計(jì)數(shù)裝置207計(jì)算信號(hào)提取電路206的輸出電壓中所包含的模跳脈沖(以下稱為MHP)的數(shù)量；運(yùn)算裝置208，所述運(yùn)算裝置208計(jì)算出與物體210之間的距離以及物體210的速度；顯示運(yùn)算裝置208的計(jì)算結(jié)果的顯示裝置209。激光驅(qū)動(dòng)器204將相對(duì)于時(shí)間以一定的變化率反復(fù)增減的三角波驅(qū)動(dòng)電流作為注入電流供給到半導(dǎo)體激光器201。由此，半導(dǎo)體激光器201以如下的狀態(tài)被驅(qū)動(dòng)，即振蕩波長以一定的變化率連續(xù)增加的第1振蕩期間和振蕩波長以一定的變化率連續(xù)減少的第2 振蕩期間交替反復(fù)。圖10是表示半導(dǎo)體激光器201的振蕩波長的時(shí)間變化的圖。圖10中， Pl為第1振蕩期間，P2為第2振蕩期間，λ a為各期間的振蕩波長的最小值，λ b為各期間的振蕩波長的最大值，Tear為三角波的周期。從半導(dǎo)體激光器201出射的激光通過透鏡203被聚焦，入射到物體210上。被物體 210反射的光通過透鏡203被聚焦入射到半導(dǎo)體激光器201中。光電二極管202將半導(dǎo)體激光器201的光輸出變換成電流。電流-電壓變換放大部205將光電二極管202的輸出電流變換成電壓并進(jìn)行放大，信號(hào)提取電路206將電流-電壓變換放大部205的輸出電壓進(jìn)行2次微分。計(jì)數(shù)裝置207針對(duì)第1振蕩期間Pl和第2振蕩期間P2對(duì)信號(hào)提取電路206 的輸出電壓中包含的MHP的數(shù)量分別進(jìn)行計(jì)數(shù)。運(yùn)算裝置208，基于半導(dǎo)體激光器1的最小振蕩波長λ a、最大振蕩波長λ b、第1振蕩期間Pl的MHP的數(shù)量、以及第2振蕩期間P2的 MHP的數(shù)量，算出與物體210之間的距離、物體210的速度等的物理量。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2006-313080號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題自混合型激光傳感器中，當(dāng)半導(dǎo)體激光器的前方不存在物體時(shí)，或者物體位于能檢測的范圍外的遠(yuǎn)處而不能檢測時(shí)，會(huì)將干擾光等的噪聲作為信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而作為在半導(dǎo)體激光器的前方存在物體的情況計(jì)算出物理量，因此必須判定計(jì)數(shù)信號(hào)的有效性。作為自混合信號(hào)的MHP，由于信號(hào)成分會(huì)根據(jù)物體的物理量和信號(hào)質(zhì)量而變化，因此，很難簡單地判定從信號(hào)提取電路輸出的信號(hào)是噪聲還是信號(hào)，簡單地實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲、信號(hào)的判定即輸入信號(hào)是否有效的判定的方法還無從知曉。以往，對(duì)于如自混合型激光傳感器那樣利用干涉原理的傳感器等基于信號(hào)的頻率或者計(jì)數(shù)值算出物理量的傳感器，判定信號(hào)的有效性時(shí)，考慮的是利用FFT(快速傅立葉變換)等的頻率解析的方法。然而，F(xiàn)FT需要進(jìn)行大量計(jì)算，存在處理時(shí)耗費(fèi)時(shí)間的問題。另外，以上所述的問題點(diǎn)并不限于自混合型激光傳感器，其他的裝置中也同樣可能產(chǎn)生這樣的問題。本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行研發(fā)的，其目的在于提供一種能夠簡單地實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)是否有效的判定的信號(hào)判定裝置以及信號(hào)判定方法。用于解決課題的手段本發(fā)明的信號(hào)判定裝置，其特征在于，具有對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化單元；游程長度(Run Length)測量單元，所述游程長度測量單元以所述二值化單元的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定單元，所述判定單元根據(jù)該游程長度測量單元的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，將所求得的分布與根據(jù)所述游程長度測量單元的測量結(jié)果得到的游程長度的分布進(jìn)行比較，由此判定輸入信號(hào)是否有效。另外，本發(fā)明的信號(hào)判定裝置，其特征在于，具有對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化單元；游程長度測量單元，所述游程長度測量單元以所述二值化單元的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度； 判定單元，所述判定單元根據(jù)該游程長度測量單元的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，根據(jù)由所求得的分布得到的噪聲的總頻數(shù)與作為所述判定期間內(nèi)的所述游程長度的數(shù)量的總頻數(shù)之間的比值，判定輸入信號(hào)是否有效。另外，本發(fā)明的信號(hào)判定裝置，其特征在于，具有對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化單元；游程長度測量單元，所述游程長度測量單元以所述二值化單元的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度； 判定單元，所述判定單元根據(jù)該游程長度測量單元的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布分布，根據(jù)由所求得的分布得到的噪聲的總頻數(shù)與信號(hào)的頻數(shù)之間的比值，判定輸入信號(hào)是否有效，所述信號(hào)的頻數(shù)由作為所述判定期間內(nèi)的所述游程長度的數(shù)量的總頻數(shù)以及所述噪聲的總頻數(shù)求得。另外，在本發(fā)明的信號(hào)判定裝置的一構(gòu)成例中，所述判定單元針對(duì)每個(gè)等級(jí)值 (英文=Class Value ；日文階級(jí)值)求出判定期間內(nèi)的游程長度的頻數(shù)與噪聲的頻數(shù)之間的差的絕對(duì)值，將所求得的值的總和作為所述信號(hào)的頻數(shù)。另外，在本發(fā)明的信號(hào)判定裝置的一構(gòu)成例中，所述判定單元僅將判定期間內(nèi)的各等級(jí)值的游程長度的頻數(shù)中比該等級(jí)值的噪聲頻數(shù)大的頻數(shù)的總和作為信號(hào)的頻數(shù)。
另外，在本發(fā)明的信號(hào)判定裝置的一構(gòu)成例中，所述判定單元根據(jù)由所述游程長度測量單元的測量結(jié)果得到的等級(jí)值1的頻數(shù)求出所述噪聲的頻數(shù)分布。另外，本發(fā)明的信號(hào)判定方法，其特征在于，包括以下步驟對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化步驟；游程長度測量步驟，所述游程長度測量步驟以所述二值化步驟的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定步驟，所述判定步驟根據(jù)該游程長度測量步驟的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，將所求得的分布與根據(jù)所述游程長度測量步驟的測量結(jié)果得到的游程長度的分布進(jìn)行比較，由此判定輸入信號(hào)是否有效。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過設(shè)置以下單元能夠簡單地判定輸入信號(hào)是否有效對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化單元；游程長度測量單元，所述游程長度測量單元以二值化單元的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定單元，所述判定單元根據(jù)該游程長度測量單元的測量結(jié)果，求出將判定期間內(nèi)的輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，將所求得的分布與根據(jù)游程長度測量單元的測量結(jié)果得到的游程長度的分布進(jìn)行比較，由此判定輸入信號(hào)是否有效。在本發(fā)明中，由于不使用FFT等頻率解析方法，因此能夠用較少的計(jì)算量以及較短時(shí)間判定輸入信號(hào)是否有效。另外，本發(fā)明中通過設(shè)置以下單元能夠簡單地判定輸入信號(hào)是否有效對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化單元；游程長度測量單元，所述游程長度測量單元以二值化單元的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定單元，所述判定單元根據(jù)該游程長度測量單元的測量結(jié)果，求出將判定期間內(nèi)的輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，根據(jù)由所求得的分布得到的噪聲的總頻數(shù)與作為判定期間內(nèi)的游程長度的數(shù)量的總頻數(shù)之間的比值，判定輸入信號(hào)是否有效。另外，本發(fā)明中通過設(shè)置以下單元能夠簡單地判定輸入信號(hào)是否有效對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化單元；游程長度測量單元，所述游程長度測量單元以二值化單元的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定單元，所述判定單元根據(jù)該游程長度測量單元的測量結(jié)果，求出將判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，根據(jù)由所求得的分布得到的噪聲的總頻數(shù)與信號(hào)的頻數(shù)之間的比值，判定輸入信號(hào)是否有效，所述信號(hào)的頻數(shù)由作為所述判定期間內(nèi)的所述游程長度的數(shù)量的總頻數(shù)以及所述噪聲的總頻數(shù)求得。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)涉及的自混合型激光傳感器的構(gòu)成的框圖。圖2是示意性示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的電流-電壓變換放大部的輸出電壓波形以及濾波器部的輸出電壓波形的波形圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)涉及的自混合型激光傳感器的信號(hào)判定裝置的構(gòu)成的框圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)涉及的自混合型激光傳感器的信號(hào)判定裝置的動(dòng)作的流程圖。圖5是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)涉及的自混合型激光傳感器的二值化部和游程長度測量部的動(dòng)作進(jìn)行說明的圖。圖6是表示無信號(hào)狀態(tài)的游程長度頻數(shù)分布的例子的圖。圖7是對(duì)二值化后的符號(hào)變化幾率和符號(hào)未變化幾率進(jìn)行說明的圖。圖8是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)涉及的自混合型激光傳感器的信號(hào)判定裝置的效果進(jìn)行說明的圖。圖9是表示以往的自混合型激光傳感器的構(gòu)成的框圖。圖10是表示圖9的自混合型激光傳感器的半導(dǎo)體激光器的振蕩波長的時(shí)間變化的-個(gè)例子的圖。符號(hào)說明1半導(dǎo)體激光器2光電二極管3 透鏡4激光驅(qū)動(dòng)器5電流-電壓變換放大部6濾波器部7計(jì)數(shù)部8運(yùn)算部9顯示部10信號(hào)判定裝置11 物體100 二值化部101游程長度測量部102存儲(chǔ)部103幾率計(jì)算部104噪聲頻數(shù)分布計(jì)算部105有效性判定部
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)涉及的自混合型激光傳感器的構(gòu)成的框圖。圖1的自混合型激光傳感器具有向測量對(duì)象物體11發(fā)射激光的半導(dǎo)體激光器 1 ；將半導(dǎo)體激光器1的光輸出變換成電信號(hào)的光電二極管2 ；透鏡3，所述透鏡3聚焦來自半導(dǎo)體激光器1的光并發(fā)射出去，且聚焦從物體11的返回光使其入射到半導(dǎo)體激光器1 中；作為驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長調(diào)制單元的激光驅(qū)動(dòng)器4 ；將光電二極管2的輸出電流變換成電壓并進(jìn)行放大的電流-電壓變換放大部5 ；從電流-電壓變換放大部5的輸出電壓去除載波的濾波器部6 ；計(jì)數(shù)部7，所述計(jì)數(shù)部7計(jì)算作為濾波器部6的輸出電壓所包含的自混合信號(hào)的MHP的數(shù)量；運(yùn)算部8，所述運(yùn)算部8從MHP的數(shù)量計(jì)算出與物體11之間的距離以及物體11的速度；顯示運(yùn)算部8的計(jì)算結(jié)果的顯示部9 ；判定濾波器部6的輸出、輸入信號(hào)是否有效的信號(hào)判定裝置10。以下，為了便于說明，假定半導(dǎo)體激光器1為不具有跳?，F(xiàn)象的類型(VCSEL型、 DFB激光器型)的激光器。激光驅(qū)動(dòng)器4將相對(duì)于時(shí)間以一定的變化率反復(fù)增減的三角波驅(qū)動(dòng)電流作為注入電流供給到半導(dǎo)體激光器1。由此，半導(dǎo)體激光器1以如下的狀態(tài)被驅(qū)動(dòng)，即與注入電流的大小成正比，振蕩波長以一定的變化率連續(xù)增加的第1振蕩期間Pl和振蕩波長以一定的變化率連續(xù)減少的第2振蕩期間P2交替反復(fù)。此時(shí)的半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長的時(shí)間變化如圖10所示。本實(shí)施形態(tài)中，振蕩波長的最大值Xb以及振蕩波長的最小值Xa各自一直保持不變，它們的差Xb-λ a也一直保持不變。從半導(dǎo)體激光器1出射的激光通過透鏡3被聚焦，入射到物體11上。被物體11 反射的光通過透鏡3被聚焦并入射到半導(dǎo)體激光器1中。但是，通過透鏡3的聚焦不是必需的。光電二極管2被配置于半導(dǎo)體激光器1的內(nèi)部或者其附近，將半導(dǎo)體激光器1的光輸出變換成電流。電流-電壓變換放大部5將光電二極管2的輸出電流變換成電壓并進(jìn)行放大。濾波器部6具有從調(diào)制波中提取疊加信號(hào)的功能。圖2 (A)是示意性示出電流-電壓變換放大部5的輸出電壓波形的圖，圖2 (B)是示意性示出濾波器部6的輸出電壓波形的圖。這些圖表示了，從相當(dāng)于光電二極管2的輸出的圖2(A)的波形(調(diào)制波)中，去除圖 10的半導(dǎo)體激光器1的振蕩波形(載波)，從而提取圖2 (B)的MHP波形(干涉波形)的過程。自混合信號(hào)由從半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光與從物體11返回的光之間的自混合效應(yīng)而產(chǎn)生，關(guān)于作為該自混合信號(hào)的MHP，例如在專利文獻(xiàn)1中進(jìn)行了說明，在此省略其詳細(xì)說明。計(jì)數(shù)部7針對(duì)第1振蕩期間Pl和第2振蕩期間P2對(duì)濾波器部6的輸出電壓中包含的MHP的數(shù)量分別進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)部7可以利用由邏輯門構(gòu)成的計(jì)數(shù)器，也可以使用其他手段。運(yùn)算部8，基于半導(dǎo)體激光器1的最小振蕩波長λ a、最大振蕩波長Xb、以及計(jì)數(shù)部7計(jì)算出的MHP的數(shù)量，計(jì)算出與物體11之間的距離以及物體11的速度。關(guān)于計(jì)算出與物體11之間的距離以及物體11的速度的方法，例如專利文獻(xiàn)1中已經(jīng)公開，在此省略其詳細(xì)說明。另外，本發(fā)明并不限定于測量的物理量。例如可以如日本專利特開 2010-78560號(hào)公報(bào)所揭示的那樣，基于MHP的數(shù)量求得物體的振動(dòng)頻率，也可以如日本專利特開2010-78393號(hào)公報(bào)所揭示的那樣，基于MHP的數(shù)量求得物體的振動(dòng)振幅。顯示部9顯示運(yùn)算部8的計(jì)算結(jié)果。接著，信號(hào)判定裝置10判定濾波器部6的輸出、輸入信號(hào)是否有效。圖3是表示信號(hào)判定裝置10的構(gòu)成的框圖。信號(hào)判定裝置10具有二值化部100、游程長度(Rim Length) 測量部101、存儲(chǔ)部102、幾率計(jì)算部103、噪聲頻數(shù)分布計(jì)算部104、以及有效性判定部105。 幾率計(jì)算部103、噪聲頻數(shù)分布計(jì)算部104、以及有效性判定部105構(gòu)成判定單元。圖4是表示信號(hào)判定裝置10的動(dòng)作的流程圖。圖5(A)、圖5(B)是對(duì)二值化部100 和游程長度測量部101的動(dòng)作進(jìn)行說明的圖，圖5(A)是示意性示出濾波器部6的輸出電壓的波形、即MHP的波形的圖，圖5(B)是對(duì)應(yīng)于圖5(A)的表示二值化部100的輸出的圖。首先，信號(hào)判定裝置10的二值化部100判定圖5(A)所示的濾波器部6的輸出電壓為高電平(H)還是低電平(L)，之后輸出圖5(B)那樣的判定結(jié)果。此時(shí)，二值化部100， 當(dāng)濾波器部6的輸出電壓上升到閾值THl以上時(shí)判定為高電平，當(dāng)濾波器部6的輸出電壓下降到閾值TH2(TH2<TH1)以下時(shí)判定為低電平，由此，將濾波器部6的輸出二值化(圖 4步驟Si)。接著，游程長度測量部101測量在判定輸入信號(hào)是否有效的判定期間內(nèi)的MHP的游程長度(圖4步驟S2)。在此，本實(shí)施形態(tài)中，將計(jì)數(shù)部7計(jì)算MHP數(shù)量的第1振蕩期間 Pl和第2振蕩期間P2分別作為判定期間。如圖5(B)所示，游程長度測量部101測量從二值化部100的輸出的上升沿開始至下一個(gè)下降沿為止的時(shí)間tud，且測量從二值化部100的輸出的下降沿開始至下一個(gè)上升沿為止的時(shí)間tdu，由此測量二值化部100的輸出的游程長度(即，MHP的游程長度)。如此，MHP的游程長度為時(shí)間tud或者tdu。游程長度測量部101，在判定期間內(nèi)每當(dāng)檢出二值化部100的輸出的上升沿或者下降沿的某一方時(shí)進(jìn)行以上那樣的測量。另外，游程長度測量部101以抽樣時(shí)鐘的周期作為1個(gè)單位來測量MHP的游程長度。例如MHP的游程長度為兩個(gè)抽樣時(shí)鐘寬度時(shí)，該游程長度的大小為2 [samplings]。抽樣時(shí)鐘的頻率相對(duì)于MHP能取得的最高頻率足夠高。存儲(chǔ)部102存儲(chǔ)游程長度測量部101的測量結(jié)果。接著，幾率計(jì)算部103計(jì)算出二值化后的符號(hào)發(fā)生變化的幾率ρ (圖4步驟S3)。 無MHP的情況(在半導(dǎo)體激光器1的前方不存在物體11的情況、物體11位于能檢測的范圍外的遠(yuǎn)處而無法檢測的情況)下，即在無信號(hào)狀態(tài)的情況下通過游程長度測量部101而測量的游程長度的頻數(shù)分布的例子由圖6表示。由于無信號(hào)狀態(tài)的游程長度頻數(shù)分布遵從于作為離散時(shí)間的隨機(jī)過程的伯努利過程，因此遵從于式(1)的幾何分布Frate(X)15Fedge(X) = ρ · (Ι—ρ)=1—1…⑴對(duì)式(1)進(jìn)行說明。在離散時(shí)間的隨機(jī)過程中，成功/失敗的幾率可以用無時(shí)間依存性的伯努利試驗(yàn)序列來表現(xiàn)。無MHP的情況下，輸出自濾波器部6的信號(hào)可以被認(rèn)為是無時(shí)間依存性的白噪聲。對(duì)該白噪聲進(jìn)行二值化，白噪聲的平均值與閾值TH1、TH2的中間值大致相等時(shí)，如圖7所示，可以設(shè)定二值化后的符號(hào)從低電平向高電平或者從高電平向低電平變化的幾率為P，符號(hào)不變化的幾率為1-P。二值化后的符號(hào)發(fā)生變化的情況稱為成功，符號(hào)未發(fā)生變化的情況稱為失敗。圖7的橫軸為濾波器部6的輸出，70表示白噪聲， 71表示幾率密度，72表示累積幾率。同一符號(hào)持續(xù)χ次的幾率為發(fā)生x-1次失敗和1次成功的幾率，因此可以用上述的式(1)表示。從式(1)的關(guān)系能夠計(jì)算出二值化后的符號(hào)發(fā)生變化的幾率ρ。將等級(jí)值 ![samplings]的頻數(shù)作為Ni、判定期間內(nèi)的總抽樣時(shí)鐘數(shù)作為Nsamp時(shí)，二值化后的符號(hào)變化幾率P可以如下式那樣計(jì)算得出。ρ=/" (Nl/Nsamp) = (Nl/Nsamp) 1/2··· (2)幾率計(jì)算部103，基于存儲(chǔ)部102所存儲(chǔ)的游程長度測量部101的測量結(jié)果求出判定期間內(nèi)的等級(jí)值1 [samplings]的頻數(shù)Ni，利用該頻數(shù)m和判定期間內(nèi)的總抽樣時(shí)鐘數(shù) Nsamp通過式( 可以計(jì)算出二值化后的符號(hào)發(fā)生變化的幾率P。幾率計(jì)算部103的計(jì)算結(jié)果被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部102。接著，噪聲頻數(shù)分布計(jì)算部104計(jì)算噪聲的頻數(shù)分布(圖4步驟S4)。從式(1)的關(guān)系，判定期間內(nèi)的等級(jí)值!![samplings]的噪聲的頻數(shù)N(n)能夠如下式那樣計(jì)算得出。N(n) = Nsamp · ρ2 · (1_ρ廣1... (3)另外，此時(shí)噪聲的總頻數(shù)Σ N(η)為Nsamp · ρ。噪聲頻數(shù)分布計(jì)算部104基于存儲(chǔ)部102所存儲(chǔ)的游程長度測量部101的測量結(jié)果計(jì)算出判定期間內(nèi)的等級(jí)值resamplings]的噪聲的頻數(shù)N(n)。噪聲頻數(shù)分布計(jì)算部 104，針對(duì)從等級(jí)值1至最大等級(jí)值(游程長度測量部101的測量結(jié)果中的最大周期)為止的每個(gè)等級(jí)值進(jìn)行像這樣的頻數(shù)N(n)的計(jì)算。有效性判定部105基于信號(hào)的頻數(shù)與噪聲的頻數(shù)之間的比率R判定輸入信號(hào)是否有效(圖4步驟S5)。具體來說，有效性判定部105如下式那樣計(jì)算出比率R。R= { Σ N- Σ N(η)} / Σ N(η)... (4)式(4)中，Σ N是判定期間內(nèi)的總頻數(shù)(判定期間內(nèi)的游程長度的數(shù)量)。有效性判定部105，在計(jì)算出的比率R為規(guī)定的判定閾值以下時(shí)，判定濾波器部6 的輸出所包含的信號(hào)(MHP)為無效，在比率R大于判定閾值時(shí)，判定濾波器部6的輸出所包含的信號(hào)民(MHP)為有效。信號(hào)判定裝置10在每個(gè)判定期間內(nèi)進(jìn)行以上那樣的處理。顯示部9顯示信號(hào)判定裝置10的判定結(jié)果。如以上那樣，在本實(shí)施形態(tài)中，基于二值化后的符號(hào)發(fā)生變化的幾率ρ，能夠根據(jù)信號(hào)的頻數(shù)與噪聲的頻數(shù)之間的比率R判定輸入信號(hào)是否有效。圖8(A) 圖8(C)是對(duì)本實(shí)施形態(tài)的信號(hào)判定裝置10的效果進(jìn)行說明的圖，是表示由游程長度測量部101測量的游程長度的頻數(shù)分布的例子的圖。圖8(A)表示濾波器部 6的輸出所包含的信號(hào)有效且噪聲較少的情況的頻數(shù)分布80，圖8(B)表示濾波器部6的輸出所包含的信號(hào)有效且噪聲較多的情況的頻數(shù)分布81，圖8(C)表示濾波器部6的輸出為無信號(hào)狀態(tài)的情況的頻數(shù)分布82。通過本實(shí)施形態(tài)的信號(hào)判定裝置10的處理，從游程長度頻數(shù)分布82得到的比率R 為0. 029，從游程長度頻數(shù)分布80得到的比率R為0. 719，從游程長度頻數(shù)分布81得到的比率R為0. 402。因此，可以得知如果在0. 029與0. 402之間設(shè)定判定閾值就能夠區(qū)別無信號(hào)狀態(tài)和信號(hào)有效狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)求得信號(hào)的可靠性來設(shè)定判定閾值。另外，在本實(shí)施形態(tài)中是基于信號(hào)的頻數(shù)與噪聲頻數(shù)之間的比率R來判定輸入信號(hào)是否有效的，然而本發(fā)明并不僅限于此，判定單元也可以基于噪聲的總頻數(shù)Σ N(η)與判定期間內(nèi)的總頻數(shù)Σ N之間的比值Σ N(η) / Σ N來判定輸入信號(hào)是否有效。判定單元在比值Σ N(η)/ Σ N為規(guī)定的判定閾值以上時(shí)判定濾波器部6的輸出所包含的信號(hào)(MHP)為無效，在比值Σ N(η) / Σ N小于判定閾值時(shí)判定濾波器總6的輸出所包含的信號(hào)(MHP)為有效。另外，在本實(shí)施形態(tài)中判定期間內(nèi)的信號(hào)的頻數(shù)是由Σ N- Σ N(η)計(jì)算得出的，然而本發(fā)明并不僅限于此，也可以用其他的方法進(jìn)行計(jì)算。具體來說，有效性判定部105也可以通過Σ (|Ν-Ν(η) I)來計(jì)算出信號(hào)的頻數(shù)。在此，N是等級(jí)值η的游程長度的頻數(shù)。艮口， 可以針對(duì)從等級(jí)值1至最大等級(jí)值為止的每個(gè)等級(jí)值求出游程長度的頻數(shù)N與噪聲的頻數(shù)N(η)之間的差的絕對(duì)值，將求得的值的總和作為信號(hào)的頻數(shù)。另外，有效性判定部105也可以僅將各等級(jí)值的游程長度的頻數(shù)中比該等級(jí)值的噪聲頻數(shù)大的頻數(shù)的總和作為信號(hào)的頻數(shù)。另外，也可以不使用全部的頻數(shù)，而是使用僅限于頻數(shù)分布的一部分的等級(jí)的頻數(shù)的總禾口。另外，在本實(shí)施形態(tài)中，對(duì)將本發(fā)明的信號(hào)判定裝置適用于自混合型激光傳感器的情況進(jìn)行了說明，然而本發(fā)明并不僅限于此，本發(fā)明的信號(hào)判定裝置也可以適用于其他的領(lǐng)域。另外，本實(shí)施形態(tài)中至少運(yùn)算部8和信號(hào)判定裝置10能夠通過具有例如CPU、存儲(chǔ)裝置以及接口的計(jì)算機(jī)，和控制這些硬件資源的程序來實(shí)現(xiàn)。用于使這樣的計(jì)算機(jī)動(dòng)作的程序以被記錄在軟盤、⑶_R0M、DVD-R0M、存儲(chǔ)卡等存儲(chǔ)介質(zhì)中的狀態(tài)被提供。CPU將所讀取的程序?qū)懭氲酱鎯?chǔ)裝置，按照該程序?qū)嵭斜緦?shí)施形態(tài)中說明了的處理。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠適用于判定輸入信號(hào)是否有效的技術(shù)中。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)判定裝置，其特征在于，具有 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化單元；游程長度測量單元，所述游程長度測量單元以所述二值化單元的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定單元，所述判定單元根據(jù)該游程長度測量單元的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，將所求得的分布與根據(jù)所述游程長度測量單元的測量結(jié)果得到的游程長度的分布進(jìn)行比較，由此判定輸入信號(hào)是否有效。
2.一種信號(hào)判定裝置，其特征在于，具有 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化單元；游程長度測量單元，所述游程長度測量單元以所述二值化單元的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定單元，所述判定單元根據(jù)該游程長度測量單元的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，根據(jù)由所求得的分布得到的噪聲的總頻數(shù)與作為所述判定期間內(nèi)的所述游程長度的數(shù)量的總頻數(shù)之間的比值， 判定輸入信號(hào)是否有效。
3.一種信號(hào)判定裝置，其特征在于，具有 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化單元；游程長度測量單元，所述游程長度測量單元以所述二值化單元的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定單元，所述判定單元根據(jù)該游程長度測量單元的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，根據(jù)由所求得的分布得到的噪聲的總頻數(shù)與信號(hào)的頻數(shù)之間的比值，判定輸入信號(hào)是否有效，所述信號(hào)的頻數(shù)由作為所述判定期間內(nèi)的所述游程長度的數(shù)量的總頻數(shù)以及所述噪聲的總頻數(shù)求得。
4.如權(quán)利要求3所述的信號(hào)判定裝置，其特征在于，所述判定單元針對(duì)每個(gè)等級(jí)值求出判定期間內(nèi)的游程長度的頻數(shù)與噪聲的頻數(shù)之間的差的絕對(duì)值，將所求得的值的總和作為所述信號(hào)的頻數(shù)。
5.如權(quán)利要求3所述的信號(hào)判定裝置，其特征在于，所述判定單元僅將判定期間內(nèi)的各等級(jí)值的游程長度的頻數(shù)中比該等級(jí)值的噪聲的頻數(shù)大的頻數(shù)的總和作為所述信號(hào)的頻數(shù)。
6.如權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的信號(hào)判定裝置，其特征在于，所述判定單元，根據(jù)由所述游程長度測量單元的測量結(jié)果得到的等級(jí)值1的頻數(shù)求出所述噪聲的頻數(shù)分布。
7.一種信號(hào)判定方法，其特征在于，包括以下步驟 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化步驟；游程長度測量步驟，所述游程長度測量步驟以所述二值化步驟的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定步驟，所述判定步驟根據(jù)該游程長度測量步驟的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，將所求得的分布與根據(jù)所述游程長度測量步驟的測量結(jié)果得到的游程長度的分布進(jìn)行比較，由此判定輸入信號(hào)是否有效。
8.一種信號(hào)判定方法，其特征在于，包括以下步驟對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化步驟；游程長度測量步驟，所述游程長度測量步驟以所述二值化步驟的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定步驟，所述判定步驟根據(jù)該游程長度測量步驟的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，根據(jù)由所求得的分布得到的噪聲的總頻數(shù)與作為所述判定期間內(nèi)的所述游程長度的數(shù)量的總頻數(shù)之間的比值， 判定輸入信號(hào)是否有效。
9.一種信號(hào)判定方法，其特征在于，包括以下步驟對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化步驟；游程長度測量步驟，所述游程長度測量步驟以所述二值化步驟的輸出作為輸入，每當(dāng)作為判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)的二值化結(jié)果的符號(hào)發(fā)生變化時(shí)測量符號(hào)的游程長度；判定步驟，所述判定步驟根據(jù)該游程長度測量步驟的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)的所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，根據(jù)由所求得的分布得到的噪聲的總頻數(shù)與信號(hào)的頻數(shù)之間的比值，判定輸入信號(hào)是否有效，所述信號(hào)的頻數(shù)由作為所述判定期間內(nèi)的所述游程長度的數(shù)量的總頻數(shù)以及所述噪聲的總頻數(shù)求得。
10.如權(quán)利要求9所述的信號(hào)判定方法，其特征在于，所述判定步驟針對(duì)每個(gè)等級(jí)值求出判定期間內(nèi)的游程長度的頻數(shù)與噪聲的頻數(shù)之間的差的絕對(duì)值，將所求得的值的總和作為所述信號(hào)的頻數(shù)。
11.如權(quán)利要求9所述的信號(hào)判定方法，其特征在于，所述判定步驟僅將判定期間內(nèi)的各等級(jí)值的游程長度的頻數(shù)中比該等級(jí)值的噪聲的頻數(shù)大的頻數(shù)的總和作為所述信號(hào)的頻數(shù)。
12.如權(quán)利要求7至11中的任意一項(xiàng)所述的信號(hào)判定方法，其特征在于，所述判定步驟，根據(jù)由所述游程長度測量步驟的測量結(jié)果得到的等級(jí)值1的頻數(shù)求出所述噪聲的頻數(shù)分布。
全文摘要
本發(fā)明的信號(hào)判定裝置以及信號(hào)判定方法簡單地實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)是否有效的判定。信號(hào)判定裝置(10)，具有對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行二值化的二值化部(100)；游程長度測量部(101)，所述游程長度測量部(101)以所述二值化部(100)的輸出作為輸入，測量判定期間內(nèi)的輸入信號(hào)的游程長度；判定單元(幾率計(jì)算部(103)、噪聲頻數(shù)計(jì)算部(104)、有效性判定部(105))，所述判定單元根據(jù)該游程長度測量部(101)的測量結(jié)果，求出將所述判定期間內(nèi)所述輸入信號(hào)所包含的噪聲的頻數(shù)分布假定為幾何分布的分布，將所求得的分布與根據(jù)所述游程長度測量部(101)的測量結(jié)果得到的游程長度的分布進(jìn)行比較，由此判定輸入信號(hào)是否有效。
文檔編號(hào)G01S17/32GK102375143SQ201110199368
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
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