JP2004037474A - Laser radar device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、降雨状況下において雑音による影響を抑圧し、目標物の探知性能の劣化を防止するレーザレーダ装置に関する。 The present invention relates to a laser radar device that suppresses the influence of noise under rainfall conditions and prevents the detection performance of a target from deteriorating.
近年、レーザを用いて目標物の探知を行うレーザレーダ装置の研究が盛んに行われており、例えば、特開昭50−137762号公報には、拡がり角の異なる2種類のビームを使用し、目標物の捕捉に着目してレーザビームの拡がり角を変更するレーザレーダ装置が記載され、また、特開平1−280272号公報には、さらにビーム光の大気中での減衰率を考慮し、気象条件によって変化するビーム光の大気減衰率に応じてレーザビームのレーザビーム角を決定するようにしたレーザレーダが記載されている。 In recent years, laser radar devices that detect a target using a laser have been actively researched. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 50-137762 discloses that two types of beams having different divergence angles are used. A laser radar device that changes the divergence angle of a laser beam by focusing on capturing a target is described. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-280272 discloses a weather radar that further considers an attenuation rate of a beam light in the atmosphere. A laser radar is described in which a laser beam angle of a laser beam is determined according to an atmospheric attenuation rate of a light beam that changes depending on conditions.
また、特開平1−280272号公報記載のレーザレーダ装置によれば、大気中でのレーザ光の減衰率が変動しても常に一定の探知距離が得られ、気象条件の変化によるレーザレーダの探知性能の劣化を防止することが可能である旨記載されている。 Further, according to the laser radar device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-280272, a constant detection distance is always obtained even if the attenuation rate of laser light in the atmosphere fluctuates, and laser radar detection due to changes in weather conditions. It states that the performance can be prevented from deteriorating.
しかし、従来のレーザレーダ装置は、以上のように構成されているので、いずれにしてもレーザビーム角の可変機構等が必要であり、装置構成の小型化が困難であるなどの問題があった。例えば、航空機などに搭載されるレーザレーダ装置においては、搭載範囲が大幅に制限されること等から、その小型化が強く要請されている。 However, since the conventional laser radar device is configured as described above, in any case, there is a problem that a variable mechanism of a laser beam angle is required, and it is difficult to reduce the size of the device configuration. . For example, in a laser radar device to be mounted on an aircraft or the like, the mounting range is greatly limited, and thus there is a strong demand for downsizing.
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、気象条件が変化しても雑音による影響などを抑圧して目標物の探知性能を一定以上に維持することができ、かつ、レーザビーム角の可変機構等が不要であり小型化に適した新規な構成のレーザレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can suppress the influence of noise even when weather conditions change, thereby maintaining the target object detection performance at a certain level or more, and It is another object of the present invention to obtain a laser radar device having a novel configuration which does not require a laser beam angle changing mechanism and is suitable for miniaturization.
この発明に係るレーザレーダ装置は、レーザ光源と、このレーザ光源より生成されたレーザ光のレーザビームを走査する走査手段と、この走査手段より走査されたレーザビームの反射光を検知して受信信号に変換する光検出器と、基準目標より反射され前記光検出器から出力されたレーザビームの反射光による受信信号から大気減衰率を算出する大気減衰率算出回路と、その算出された大気減衰率に対応した積分処理回数を指示する積分回数指示回路と、目標物から反射され前記光検出器から出力されたレーザビームの反射光による受信信号を前記積分回数指示回路より指示された積分処理回数で積分処理する積分処理回路と、その積分処理後のデータと前記走査手段より検知した前記レーザビームの走査角度とから前記目標物までの距離を測定する方位・距離測定回路と、前記目標物に走査されたレーザビームの走査角度と前記大気減衰率算出手段より算出された前記レーザービームの反射光による大気減衰率と大気減衰率を視程距離又は雨量に変換する変換テーブルとから視程距離又は雨量を求める変換回路とを備えたものである。 A laser radar device according to the present invention includes a laser light source, scanning means for scanning a laser beam of laser light generated by the laser light source, and a reflected signal of the laser beam scanned by the scanning means for detecting a received signal. A photodetector for converting to a reference target, an atmospheric attenuation rate calculating circuit for calculating an atmospheric attenuation rate from a reception signal by a reflected light of the laser beam reflected from the reference target and output from the photodetector, and the calculated atmospheric attenuation rate An integration number instruction circuit for instructing the number of integration processing times corresponding to (i), and a reception signal by the reflected light of the laser beam reflected from the target object and output from the photodetector at the integration processing number instruction from the integration number instruction circuit. An integration processing circuit for performing integration processing, a distance from the data after the integration processing and a scanning angle of the laser beam detected by the scanning unit to the target object; The azimuth / distance measuring circuit to be measured, and the scanning angle of the laser beam scanned on the target and the atmospheric attenuation rate and the atmospheric attenuation rate by the reflected light of the laser beam calculated by the atmospheric attenuation rate calculating means, which are the visibility distance or And a conversion circuit for obtaining the visibility distance or the rainfall from the conversion table for converting the rainfall.
また、他の発明に係るレーザレーダ装置は、レーザ光源と、このレーザ光源より生成されたレーザ光のレーザビームを走査する走査手段と、この走査手段より走査された前記レーザビームの反射光を検知して受信信号に変換する光検出器と、基準目標より反射され前記光検出器から出力されたレーザビームの反射光による受信信号から大気減衰率を算出する大気減衰率算出回路と、その算出された大気減衰率に対応した積分処理回数を指示する積分回数指示回路と、目標物から反射され前記光検出器から出力されたレーザビームの反射光による受信信号を前記積分回数指示回路より指示された積分処理回数で積分処理する積分処理回路と、その積分処理後のデータの周波数の変化量と前記走査手段より検知した前記レーザビームの走査角度とから前記目標物の方位の風速を測定する方位・風速測定回路と、前記目標物に走査されたレーザビームの走査角度と前記大気減衰率算出手段より算出された前記レーザービームの反射光による大気減衰率と大気減衰率を視程距離又は雨量に変換する変換テーブルとから視程距離又は雨量を求める変換回路とを備えたものである。 According to another aspect of the present invention, there is provided a laser radar device, comprising: a laser light source; a scanning unit that scans a laser beam of a laser beam generated by the laser light source; and a reflected light of the laser beam scanned by the scanning unit. A photodetector that converts the received light into a received signal; an atmospheric attenuation rate calculation circuit that calculates an atmospheric attenuation rate from a received signal that is reflected by a laser beam reflected from a reference target and output from the photodetector; An integration number instruction circuit for instructing the number of integration processes corresponding to the atmospheric attenuation rate, and a reception signal by the reflected light of the laser beam reflected from the target object and output from the photodetector, from the integration number instruction circuit. An integration circuit for performing integration by the number of integration processes, a change amount of a frequency of data after the integration process, and a scanning angle of the laser beam detected by the scanning unit; An azimuth / wind speed measurement circuit for measuring the wind speed of the azimuth of the target object from the target, and the atmospheric attenuation by the reflected light of the laser beam calculated by the scanning angle of the laser beam scanned on the target object and the atmospheric decay rate calculating means. A conversion circuit for obtaining the visibility distance or the rainfall from a conversion table for converting the rate and the atmospheric attenuation rate into the visibility distance or the rainfall is provided.
以上のように、この発明によれば、前記大気減衰率算出手段により算出された大気減衰率と前記走査手段より検知した前記レーザビームの走査角度と前記変換テーブルとから視程距離又は雨量を求める変換回路を設けたので、レーザレーダ装置から目標物までの距離を測定する機能に加え、さらに当該レーザレーダ装置付近の視程距離又は雨量のいずれかをも計測する機能を併せもつより小型化したレーザレーダ装置を得ることができる。 As described above, according to the present invention, conversion for determining a visibility distance or rainfall from the atmospheric attenuation rate calculated by the atmospheric attenuation rate calculating means, the scanning angle of the laser beam detected by the scanning means, and the conversion table. Since the circuit is provided, in addition to the function of measuring the distance from the laser radar device to the target, a more compact laser radar having a function of measuring either the visibility distance or the rainfall near the laser radar device. A device can be obtained.
また、他の発明によれば、レーザレーダ装置から目標物の方位における風速を測定する機能に加え、さらに当該レーザレーダ装置付近の視程距離又は雨量のいずれかをも計測する機能を併せもつより小型化したレーザレーダ装置を得ることができる。 Further, according to another invention, in addition to the function of measuring the wind speed in the direction of the target from the laser radar device, a smaller size having a function of measuring either the visibility distance or the rainfall near the laser radar device is further combined. Thus, a laser radar device having a simplified structure can be obtained.
この発明に係る変換回路は、大気減衰率算出手段により算出された大気減衰率と走査手段より検知したレーザビームの走査角度と大気減衰率を視程距離又は雨量に変換する変換テーブルとから視程距離又は雨量を求める。 The conversion circuit according to the present invention is configured to convert the atmospheric attenuation rate calculated by the atmospheric attenuation rate calculating means, the scanning angle of the laser beam detected by the scanning means, and the atmospheric attenuation rate into a visibility distance or a rainfall amount from a conversion table. Find rainfall.
以下、この発明の実施例1について図を用いて説明する。図1はこの発明の一実施の形態によるレーザレーダ装置を示すブロック構成図である。図1において、1はレーザビーム用のレーザ光源、2はビームスプリッタ、3はレーザービームの送信方向を走査する走査鏡、4はビームスプリッタ2により導かれた目標物からの反射光を電気信号に変換し受信信号として出力する光検出器、5は光検出器4の出力と走査鏡3の走査角とに基づいて目標物の方位ないし距離を測定する方位・距離測定回路である。
Hereinafter,
また、6は走査鏡3により走査された送信レーザビーム(以下、単にレーザビームという。)、7は目標物などにより反射されたレーザビーム6の反射光、8は基準目標から反射された反射光により大気中の大気減衰率を算出する大気減衰率算出手段である大気減衰率算出回路、9は大気減衰率算出回路により算出された大気中の大気減衰率に基づき後述する積分処理回路に指示する積分処理回数を算出する積分回数指示回路、10は光検出器回路4から出力された受信信号を積分回数指示回路9により指示された積分回数で積分処理する積分処理回路である。なお、大気減衰率算出回路8と積分回数指示回路9とは後述する視程積分回数指示回路のように一つの回路にて構成するようにしてもよい。
次に動作について説明する。レーザ光源1により生成されたレーザ光は、ビームスプリッタ2を介して走査鏡3に出力され、走査鏡3によりレーザビーム6として走査領域内を走査される。本実施の形態によるレーザレーダ装置においては、まず、このレーザビーム6を基準目標の方向に送信させ、この基準目標からの反射光7を走査鏡3、ビームスプリッタ2を介して光検出器4にて検出する。光検出器4は基準目標からの反射光を電気信号に変換し受信信号として大気減衰率算出回路8及び積分回路10へそれぞれ出力する。
Next, the operation will be described. The laser light generated by the
大気減衰率算出回路8は、方位・距離測定回路5から走査鏡3に指示された走査方位信号からレーザビーム6が基準目標に対して走査されていることを検知し、基準目標に対して送信されたレーザビーム6の反射光から大気中の大気減衰率を算出する。
この大気減衰率は、以下のレーザレーダ方程式(1)から求めることができる。なお、レーザレーダ方程式(1)において、Prはレーザレーダの受信信号の強度、P0はレーザ出力、Kは光学系の効率、Arは受信光学系の有効面積、Yは幾何学的効率、Tは大気減衰率、S0は目標散乱係数、Rは目標までの距離をそれぞれ示す。
The atmospheric attenuation
This atmospheric attenuation rate can be obtained from the following laser radar equation (1). In the laser radar equation (1), Pr is the intensity of the signal received by the laser radar, P 0 is the laser output, K is the efficiency of the optical system, Ar is the effective area of the receiving optical system, Y is the geometric efficiency, T Indicates the atmospheric attenuation rate, S 0 indicates the target scattering coefficient, and R indicates the distance to the target.
また、レーザレーダ方程式(1)から、大気減衰率は以下に示すような算出式(2)となる。なお、上記P0、K、Ar、Y、S0及びRは、降雨等の気象条件が変化しても一定である。 Further, from the laser radar equation (1), the atmospheric attenuation rate is calculated by the following equation (2). Note that P 0 , K, Ar, Y, S 0, and R are constant even when weather conditions such as rainfall change.
積分回数指示回路9は、大気減衰率算出回路8で算出された大気減衰率が入力されており、この入力された大気減衰率と晴天時の大気減衰率と比較することにより積分処理回路10に指示する積分処理回数が算出される。そして積分処理回路10には積分回数指示回路9により算出された積分処理回数が指示され、この指示された積分処理回数に応じて、以後、目標物から反射された反射光についての積分処理を行う。
The integration number instructing circuit 9 receives the atmospheric attenuation rate calculated by the atmospheric attenuation
具体的には、上述したように基準目標からの反射光により算出された大気中の大気減衰率に応じた積分処理回数が10回あれば、積分処理回路10は目標物から反射された反射光、即ち光検出器4により変換された受信信号を10回積分処理して方位・距離測定回路に出力する。
Specifically, as described above, if the number of integration processes corresponding to the atmospheric attenuation rate in the atmosphere calculated from the reflected light from the reference target is ten, the
そして、方位・距離測定回路5は、走査方位信号を作成すると共に走査角度により目標物の角度を検知しており、この検知された目標物の角度と積分処理回路10から出力された積分処理後のデータとから、当該レーザレーダ装置から目標物までの距離を測定する。
The azimuth /
ここで、積分処理の効果について述べる。降雨等でレーザ光の大気減衰が大ききなると、目標物からの受信信号と目標物以外からの受信信号中に含まれる雑音の比は小さくなる。そこで、上述したような積分処理を行うと、受信信号中に含まれる雑音はその積分回数に応じて抑圧され、目標物からの受信信号と目標物以外からの受信信号中に含まれる雑音比が大幅に改善される。 効果 Here, the effect of the integration process will be described. When the atmospheric attenuation of the laser light increases due to rainfall or the like, the ratio of the noise included in the received signal from the target to the received signal from the other than the target decreases. Therefore, when the above-described integration processing is performed, noise included in the received signal is suppressed in accordance with the number of times of integration, and the noise ratio included in the received signal from the target and the received signal from a signal other than the target is reduced. It is greatly improved.
例えば、積分処理回数をM回行うと1/√Mに受信信号中に含まれる雑音雑音が抑圧され、降雨等のノイズが多い受信信号の中から目標を検出するのが比較的容易となる。 For example, if the number of integration processes is M, noise noise included in a received signal is suppressed to 1 / √M, and it becomes relatively easy to detect a target from a received signal having much noise such as rainfall.
図2は、本実施の形態によるレーザレーダ装置の運用説明図であり、本装置の運用では、まず基準目標11に対してレーザビーム6を送信し、積分処理回路10に指示する積分処理回数を算出する。そして、積分処理回数が決定された後に希望する目標物に対してレーザビーム6を送信し、上記算出された積分処理回数により積分処理を行うことにより目標物の距離を測定する。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the laser radar device according to the present embodiment. In the operation of the present device, first, the
なお、希望する目標物の方向の気象条件、例えば降雨の状況と基準目標の方向の気象条件とが異なる場合には、大気中の大気減衰率も異なるので、基準目標を選択する場合には希望する目標物の方向と同様な気象条件にある建造物等を選択することが望ましい。 If the weather condition in the direction of the desired target is different, for example, if the rainfall condition is different from the weather condition in the direction of the reference target, the atmospheric attenuation rate in the atmosphere will be different. It is desirable to select a building or the like under the same weather conditions as the direction of the target to be performed.
以上のように、本実施例1によるレーザレーダ装置によれば、気象条件に応じた積分回数で目標物からの受信信号を積分処理することにより、受信信号中に含まれる雑音を抑圧することができ、レーザビームのレーザビーム角を調整することなく目標物の探知性能を一定以上に維持することができる。 As described above, according to the laser radar device of the first embodiment, the noise included in the received signal can be suppressed by integrating the received signal from the target with the integration number according to the weather condition. Thus, the target object detection performance can be maintained at a certain level or more without adjusting the laser beam angle of the laser beam.
また、大気減衰率算出回路8、積分回数指示回路9及び積分処理回路10は、パソコン又はワークステーション等の端末装置を用いて構成、かつ、処理することができるので、航空機などに搭載するような小型化に適したレーザレーダ装置を容易に得ることをできる。
The atmospheric attenuation
次に本発明の実施例2について説明する。上記実施例1によるレーザレーダ装置は、基準目標からの反射光により算出した大気減衰率から必要な積分処理回数を求めこの積分処理回数により積分処理を行うことにより当該レーザレーダ装置から目標物までの距離を測定するものであったが、上記大気減衰率は視程センサーからの視程情報を用いて算出してもよく、本実施の形態によるレーザレーダ装置は、視程情報に基づく大気減衰率から必要な積分処理の回数を求めこの積分処理回数により積分処理を行うものである。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. The laser radar device according to the first embodiment obtains the required number of integration processes from the atmospheric attenuation rate calculated from the reflected light from the reference target and performs the integration process based on the number of integration processes to thereby perform the integration process from the laser radar device to the target. Although the distance was measured, the atmospheric attenuation rate may be calculated using visibility information from a visibility sensor, and the laser radar device according to the present embodiment requires the atmospheric attenuation rate based on the visibility information based on the visibility information. The number of integration processes is determined, and the integration process is performed based on the number of integration processes.
図3はこの発明の実施例2によるレーザレーダ装置を示すブロック構成図であり、図3において、12は希望する目標物周辺の視程を計測する視程計測手段、13は視程情報と大気減衰率との関係を示すデータテーブルを有し、視程計測手段12により計測された視程情報を上記データテーブルを用いて大気減衰率に変換すると共に、この変換された大気減衰率を晴天時の大気減衰率と比較して積分処理回路10の積分回数を算出する視程積分回数指示回路である。また、視程積分回数指示回路9は、上記実施の形態.1に示すように大気減衰率を算出回路と積分処理回数を算出する回路とに分けて構成するようにしてもよい。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。
FIG. 3 is a block diagram showing a laser radar apparatus according to
次に動作について説明する。レーザ光源1により生成されたレーザ光は、ビームスプリッタ2を介して走査鏡3に出力され、走査鏡3によりレーザビーム6として走査領域内を走査される。ここで、本実施の形態によるレーザレーダ装置では、基準目標から大気中の大気減衰率を算出する必要がなく、レーザ光源1から出力されたレーザ光は走査鏡3を介して目標物の方向に対して走査される。
目標物からの反射光7は、走査鏡3、ビームスプリッタ2を介して光検出器4に導かれ、光検出器4により電気信号に変換された後、積分処理回路10へ受信信号として出力される。
Next, the operation will be described. The laser light generated by the
The reflected light 7 from the target is guided to the
一方、視程積分回数指示回路13は、視程計測手段12により計測された視程情報が入力されており、視程積分回数指示回路13では、まず入力された視程情報を図4に示す変換テーブルを用いて大気減衰率に変換し、次にこの変換された大気減衰率と晴天時の大気減衰率とを比較して積分処理回路10の積分処理回数が算出される。このように本実施の形態によるレーザレーダ装置では、視程計測手段12の計測結果と図4に示すような変換テーブルとを用いて大気中の大気減衰率が求められる。
On the other hand, the visibility integration
図4は視程情報と大気減衰率との関係を示すデータテーブルであって、図3に示すような視程積分回数指示回路13に設けられた変換テーブルの例を示す変換テーブル説明図である。
FIG. 4 is a data table showing the relationship between visibility information and the atmospheric attenuation rate, and is a conversion table explanatory diagram showing an example of a conversion table provided in the visibility integration
そして、積分処理回路10は、光検出器4から出力された目標物からの受信信号を視程積分回数指示回路13から指示された積分処理回数によって積分処理を行い、その積分処理結果を方位・距離測定回路に出力する。方位・距離測定回路5は、走査方位信号を作成すると共に走査角度により目標物の角度を検知しており、この検知された目標物の角度と積分処理回路10から出力された積分処理後のデータとから、当該レーザレーダ装置から目標物までの距離を測定する。
Then, the
以上のように、本実施の形態によるレーザレーダ装置によれば、気象条件に応じた積分回数で目標物からの受信信号を積分処理することにより、受信信号中に含まれる雑音を抑圧することができ、レーザビームのレーザビーム角を調整することなく目標物の探知性能を一定以上に維持することができる。 As described above, according to the laser radar device of the present embodiment, noise included in the received signal can be suppressed by integrating the received signal from the target with the number of integrations according to the weather conditions. Thus, the target object detection performance can be maintained at a certain level or more without adjusting the laser beam angle of the laser beam.
また、視程積分回数指示回路13及び積分処理回路10は、パソコン又はワークステーション等の端末装置を用いて構成、かつ、処理することができるので、航空機などに搭載するような小型化に適したレーザレーダ装置を容易に得ることをできる。
Further, since the visibility integration
次に本発明の他の実施の形態について説明する。上記実施の形態.2によるレーザレーダ装置においては、視程計測手段12から入手された視程情報と図4に示すような変換テーブルとにより大気減衰率を求めていたが、雨量計測手段からの雨量情報を用いて大気減衰率を求めてもよく、本実施の形態によるレーザレーダ装置は、雨量情報に基づく大気減衰率から必要な積分処理の回数を求めこの積分処理回数により積分処理を行うものである。 Next, another embodiment of the present invention will be described. Embodiment above. 2, the atmospheric attenuation rate is obtained from the visibility information obtained from the visibility measuring means 12 and the conversion table shown in FIG. 4, but the atmospheric attenuation rate is obtained using the rainfall information from the rainfall measuring means. The rate may be obtained, and the laser radar device according to the present embodiment obtains the number of necessary integration processes from the atmospheric attenuation rate based on the rainfall information and performs the integration process based on the number of integration processes.
図5はこの発明の他の実施の形態によるレーザレーダ装置を示すブロック構成図であり、図5において、14は希望する目標物周辺の雨量を計測する雨量計測手段、15は雨量情報と大気減衰率との関係を示すデータテーブルを有し、雨量計測手段14により計測された雨量情報を上記データテーブルを用いて大気減衰率に変換すると共に、この変換された大気減衰率を晴天時の大気減衰率と比較して積分処理回路10の積分回数を算出する雨量積分回数指示回路である。また、雨量積分回数指示回路15は、上記実施の形態.2に示す視程積分回数指示回路13と同様に大気減衰率を算出回路と積分処理回数を算出する回路とに分けて構成するようにしてもよい。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。
FIG. 5 is a block diagram showing a laser radar apparatus according to another embodiment of the present invention. In FIG. 5,
雨量積分回数指示回路15は、雨量計測手段14により計測された雨量情報が入力されており、まず入力された雨量情報を図6に示す変換テーブルを用いて大気減衰率に変換し、次にこの変換された大気減衰率と晴天時の大気減衰率とを比較して積分処理回路10の積分処理回数が算出される。このように本実施の形態によるレーザレーダ装置では、雨量計測手段14の計測結果と図6に示すような変換テーブルとを用いて大気中の大気減衰率が求められる。
The rainfall integration
図6は雨量情報と大気減衰率との関係を示すデータテーブルであって、図5に示すような雨量積分回数指示回路15に設けられた変換テーブルの例を示す変換テーブル説明図である。
FIG. 6 is a data table showing the relationship between rainfall information and atmospheric decay rate, and is a conversion table explanatory diagram showing an example of a conversion table provided in the rainfall integration
そして、上記実施の形態.2に示すレーザレーダ装置と同様に、積分処理回路10は、光検出器4から出力された目標物からの受信信号を雨量積分回数指示回路15から指示された積分処理回数によって積分処理を行い、その積分処理結果を方位・距離測定回路に出力する。方位・距離測定回路5は、走査方位信号を作成すると共に走査角度により目標物の角度を検知しており、この検知された目標物の角度と積分処理回路10から出力された積分処理後のデータとから、当該レーザレーダ装置から目標物までの距離を測定する。
{And the above embodiment. Similarly to the laser radar device shown in FIG. 2, the
以上のように、本実施の形態によるレーザレーダ装置によれば、気象条件に応じた積分回数で目標物からの受信信号を積分処理することにより、受信信号中に含まれる雑音を抑圧することができ、レーザビームのレーザビーム角を調整することなく目標物の探知性能を一定以上に維持することができる。 As described above, according to the laser radar device of the present embodiment, noise included in the received signal can be suppressed by integrating the received signal from the target with the number of integrations according to the weather conditions. Thus, the target object detection performance can be maintained at a certain level or more without adjusting the laser beam angle of the laser beam.
また、雨量積分回数指示回路13及び積分処理回路10は、パソコン又はワークステーション等の端末装置を用いて構成、かつ、処理することができるので、航空機などに搭載するような小型化に適したレーザレーダ装置を容易に得ることをできる。
In addition, since the rainfall integration
次に本発明の他の実施の形態について説明する。上記実施の形態.1によるレーザレーダ装置は、目標物の距離を測定する前に、基準目標からの反射光により大気減衰率を算出し、この大気減衰率に基づく積分処理回数により積分処理を行うというものであったが、上記算出された大気減衰率からさらに視程距離又は雨量を求めるようにしてもよい。本実施の形態によるレーザレーダ装置は、基準目標からの反射光により算出した大気減衰率から積分処理回路10の積分処理回数を算出するだけでなく、この算出された大気減衰率を用いてさらに視程距離又は雨量をも求めるものである。
Next, another embodiment of the present invention will be described. Embodiment above. Prior to measuring the distance to a target, the laser radar apparatus according to No. 1 calculates an atmospheric attenuation rate based on reflected light from a reference target, and performs integration processing based on the number of integration processes based on the atmospheric attenuation rate. However, the visibility distance or the rainfall may be obtained from the calculated atmospheric attenuation rate. The laser radar device according to the present embodiment not only calculates the number of integration processes of the
図7はこの発明の他の実施の形態であって、さらに視程距離をも求めることができるレーザレーダ装置を示すブロック構成図である。図7において、16は視程情報と大気減衰率との関係を示すデータテーブルを有し、大気減衰率算出回路8により算出された大気減衰率を上記データテーブルを用いて視程距離に変換する視程距離変換回路であり、上記データテーブルとしては、例えば図4に示すような変換テーブルを使用する。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。
FIG. 7 is a block diagram showing a laser radar apparatus according to another embodiment of the present invention, which is capable of obtaining a visibility distance. In FIG. 7,
図7に示すように、本実施の形態によるレーザレーダ装置によれば、大気減衰率算出回路8により算出された大気減衰率を視程距離変換回路16に入力し、例えば図4に示すような変換テーブルを用いて大気減衰率から視程距離を求めるようにしたので、当該レーザレーダ装置から目標物までの距離を測定する機能に加え、当該レーザレーダ装置付近の視程距離をも計測する機能を併せもつレーザレーダ装置を得ることができる。なお、上記変換テーブルは予め視程距離変換回路16に設定され、また変換された視程距離は外部へ出力される。
As shown in FIG. 7, according to the laser radar device of the present embodiment, the atmospheric attenuation rate calculated by the atmospheric attenuation
また、図8はこの発明の他の実施の形態であって、さらに視程距離をも求めることができるレーザレーダ装置を示すブロック構成図である。図8において、17は雨量情報と大気減衰率との関係を示すデータテーブルを有し、大気減衰率算出回路8により算出された大気減衰率を上記データテーブルを用いて雨量値に変換する雨量変換回路であり、上記データテーブルとしては、例えば図6に示すような変換テーブルを使用する。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。
FIG. 8 is a block diagram showing a laser radar device according to another embodiment of the present invention, which is capable of obtaining a visibility distance. In FIG. 8,
図8に示すように、本実施の形態によるレーザレーダ装置によれば、大気減衰率算出回路8により算出された大気減衰率を雨量変換回路17に入力し、例えば図6に示すような変換テーブルを用いて大気減衰率から雨量値を求めるようにしたので、当該レーザレーダ装置から目標物までの距離を測定する機能に加え、当該レーザレーダ装置付近の雨量値をも計測する機能を併せもつレーザレーダ装置を得ることができる。なお、上記変換テーブルは予め雨量変換回路17に設定され、また変換された雨量値は外部へ出力される。
As shown in FIG. 8, according to the laser radar device of the present embodiment, the atmospheric attenuation rate calculated by the atmospheric attenuation
次に本発明の他の実施の形態について説明する。上記実施の形態.4によるレーザレーダ装置は、大気減衰率算出回路8により算出された大気減衰率を用いて視程距離又は雨量を求めるというものであったが、本実施の形態によるレーザレーダ装置は、大気減衰率から視程距離と雨量との両方を求めるというものである。図9はこの発明の他の実施の形態によるレーザレーダ装置を示すブロック構成図であり、図9に示すように、本実施の形態によるレーザレーダ装置では、視程情報と大気減衰率との関係を示すデータテーブルを有した視程変換回路と雨量情報と大気減衰率との関係を示すデータテーブルを有した雨量変換回路とがそれぞれ設けられている。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。また、積分回数指示回路9、積分処理回路10及び方位・距離測定回路5については便宜上その図示を省略している。
Next, another embodiment of the present invention will be described. Embodiment above. The laser radar device according to the fourth embodiment calculates the visibility distance or the rainfall using the atmospheric attenuation ratio calculated by the atmospheric attenuation
図9に示すように、本実施の形態によるレーザレーダ装置によれば、大気減衰率算出回路8により算出された大気減衰率を視程距離変換回路16及び雨量変換回路17にそれぞれ入力し、例えば図4及び図6に示すような変換テーブルを用いて大気減衰率から視程距離及び雨量値をそれぞれ求めるようにしたので、当該レーザレーダ装置から目標物までの距離を測定する機能に加え、当該レーザレーダ装置付近の視程距離及び雨量値をも計測する機能を併せもつレーザレーダ装置を得ることができる。なお、上記各変換テーブルは予め視程距離変換回路16及び雨量変換回路18にそれぞれ設定され、また変換された視程距離及び雨量値は外部へ出力される。
As shown in FIG. 9, according to the laser radar device of the present embodiment, the atmospheric attenuation rate calculated by the atmospheric attenuation
次に本発明の他の実施の形態について説明する。上記実施の形態によるレーザレーダ装置は、いずれも大気減衰率により算出された積分処理回数により積分処理を行うことにより当該レーザレーダ装置から目標物までの距離を測定するというものであったが、上記大気減衰率から降雨時の風速の測定性能を確保するために必要な積分処理の回数を算出し、算出した回数の積分処理により当該レーザレーダ装置付近の風速を測定するようにしてもよい。本実施の形態によるレーザレーダ装置は大気減衰率により算出された積分処理回数により積分処理を行い当該レーザレーダ装置付近の風速を測定するものである。 Next, another embodiment of the present invention will be described. The laser radar device according to the above embodiment measures the distance from the laser radar device to the target by performing integration processing based on the number of integration processes calculated based on the atmospheric attenuation rate. It is also possible to calculate the number of integration processes required to secure the wind speed measurement performance during rainfall from the atmospheric attenuation rate, and measure the wind speed near the laser radar device by the calculated number of integration processes. The laser radar device according to the present embodiment measures the wind speed near the laser radar device by performing the integration process based on the number of integration processes calculated from the atmospheric attenuation rate.
図10はこの発明の他の実施の形態によるレーザレーダ装置を示すブロック構成図であり、図10において、18は走査角度により風の方位を検知し、レーザビーム6の送信レーザ周波数と光検知器4により変換された受信信号の周波数の変化量(いわゆるドップラーシフト量)から風速値を検出する方位・風速測定回路である。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。
FIG. 10 is a block diagram showing a laser radar device according to another embodiment of the present invention. In FIG. 10,
次に動作について説明する。図10において、大気減衰率算出回路8は、上記実施の形態.1と同様に基準目標にレーザビーム6を送信したしたときの大気減衰率を算出する。算出方法は、前記実施の形態.1と同様である。積分回数指示回路9は、大気減衰量算出回路8で求めた大気減衰率を晴天時の大気減衰率と比較して降雨時の風速の測定性能を確保するために必要な積分処理回数を算出する。そして、積分処理回路10は光検出器4から入力する目標物からの受信信号を積分回数指示回路9から指示された積分処理回数により積分処理を行い、方位・風速測定回路18は走査角度により風の方位を検知し、レーザビーム6の送信レーザ周波数と光検知器4により変換された受信信号の周波数の変化量(いわゆるドップラーシフト量)から風速値を検出する。
Next, the operation will be described. In FIG. 10, the atmospheric attenuation
以上のように、本実施の形態によるレーザレーダ装置によれば、降雨時の風速の測定性能を確保するために必要な積分処理の回数を算出し、算出された積分処理回数により受信信号を積分処理することにより、気象条件に応じた積分回数で風速についての受信信号を積分処理することが可能となり、受信信号中に含まれる雑音が抑圧され、レーザビームのレーザビーム角を調整することなく風速値の探知性能を一定以上に維持することができる。 As described above, according to the laser radar device of the present embodiment, the number of integration processes required to secure the wind speed measurement performance during rainfall is calculated, and the received signal is integrated by the calculated integration process times. By processing, it is possible to integrate the received signal about the wind speed with the number of integrations according to the weather conditions, suppress the noise included in the received signal, and adjust the wind speed without adjusting the laser beam angle of the laser beam. The value detection performance can be maintained at or above a certain level.
また、大気減衰率算出回路8、積分回数指示回路9及び積分処理回路10は、パソコン又はワークステーション等の端末装置を用いて構成、かつ、処理することができるので、航空機などに搭載するような小型化に適したレーザレーダ装置を容易に得ることをできる。
The atmospheric attenuation
1 レーザ光源、2 ビームスプリッタ、3 走査鏡、4 光検出器、
5 方位・距離測定回路、6 レーザビーム、7 反射光、
8 大気減衰率算出回路、9 積分回数指示回路、10 積分処理回路、
11 基準目標、12 視程計測手段、13 視程積分回数指示回路、
14 雨量計測手段、15 雨量積分回数指示回路、
16 視程距離変換回路、17 雨量変換回路、18 方位・風速測定回路。
1 laser light source, 2 beam splitter, 3 scanning mirror, 4 photodetector,
5 azimuth / distance measurement circuit, 6 laser beam, 7 reflected light,
8 atmospheric attenuation rate calculation circuit, 9 integration number instruction circuit, 10 integration processing circuit,
11 reference target, 12 visibility measurement means, 13 visibility integration number instruction circuit,
14 rainfall measuring means, 15 rainfall integration number indication circuit,
16 Visibility distance conversion circuit, 17 Rainfall conversion circuit, 18 Direction / wind speed measurement circuit.
Claims (3)
3. The laser radar device according to claim 1, wherein the conversion tables for converting the atmospheric attenuation rate into one of a visibility distance and a rainfall amount are provided, and both the visibility distance and the rainfall amount are obtained. .
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