JP2638329B2

JP2638329B2 - レーザレーダにおける測距方法

Info

Publication number: JP2638329B2
Application number: JP8521091A
Authority: JP
Inventors: 智之中口; 賢二辰巳
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JPH04318490A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザパルスを送信
し、目標で反射されたレーザパルスを受信して、レーザ
パルスの往復に要した時間から目標までの距離を求める
レーザレーダにおける測距方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は例えば特開平２−４９１８０号公
報に示された従来のレーザレーダ受信機を示す構成図で
あり、図において、１はレーザパルス送信信号発生器、
２は受光回路、３はしきい値処理器、４〜７はバッフ
ァ、８〜１１はアンドゲート、１２はパルス幅測定回
路、１３は補正回路、１４はアップカウンタ、１５はク
ロック発生器である。

【０００３】次に動作について説明する。レーザパルス
送信信号発生器１はレーザパルス送信と同時に送信信号
を発生してアップカウンタ１４に送る。アップカウンタ
１４はレーザパルス送信信号発生器１からの送信信号に
よりクロック発生器１５のクロックのカウントアップを
開始する。受光回路２は目標で反射されたレーザパルス
を受光し電気信号に変換して増幅する。しきい値処理器
３は受光回路２からの信号があらかじめ設定したしきい
値を越えている時間幅に等しい時間幅ｔｗのパルスを出
す。アップカウンタ１４は上記時間幅ｔｗのパルスの立
上りでクロックのカウントをストップする。しかし上記
時間幅ｔｗのパルスの立上り時刻は受光回路２の出力の
大小により変化する。つまり、出力が大きいときは小さ
いときに比べて上記時刻は早くなる。

【０００４】一方、時間幅ｔｗのパルスはバッファ４〜
７を順次通過し、１つのバッファで遅延時間ｔａを受け
る。アンドゲート８へはしきい値処理器３とバッファ４
からの時間幅ｔｗのパルスが入力され、アンドゲート９
〜１１へは同様にしきい値処理器３とそれぞれバッファ
５〜７からの時間幅ｔｗのパルスが入力される。しきい
値処理器３、バッファ４〜７およびアンドゲート８〜１
１の出力は図６に示すような時間的関係となり、パルス
幅測定回路１２はアンドゲート８〜１１の出力のうちパ
ルス出力のあるアンドゲートの数Ｎａを求めｔｗをＮａ
・ｔａと決定する。図６の場合Ｎａ＝３となる。

【０００５】補正回路１３はあらかじめ設定しておいた
基準パルス幅ｔ_wsと上記Ｎａ・ｔａとを比較しｔ_wsとＮ
ａ・ｔａの大小関係に応じて、アップカウンタ１４のカ
ウント数Ｎｕとクロック周期ｔｃから（１）式で求まる
目標までの距離Ｒを補正する。ただし、（１）式のＣは
光速である。Ｒ＝Ｃ・ｔｃ・Ｎｕ／２（１）ここで、上記公報においては補正回路１３における具体
的な補正方法は記載されていないが、図７に示すように
受光回路２の出力として基準パルス幅ｔ_wsを持つ基準パ
ルスと、パルス幅ｔ_w1を持つ上記基準パルスより出力の
大きなパルスとパルス幅ｔ_w2を持つ上記基準パルスより
出力の小さなパルスを考え、それぞれがしきい値を越え
る時刻をｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ とする。例えばパルス波形が
対称な場合ｔ₂ はｔ₂ ＋（ｔ_w1−ｔ_ws）／２（２）ｔ₃ はｔ₃ −（ｔ_ws−ｔ_w2）／２（３）と補正すると、受光回路２の出力の大小すなわちパルス
幅にかかわらず上記しきい値を越える時刻はｔ₁ に等し
くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザレーダ受
信機は以上のように構成されているのでこの発明が有効
であるためには、上記ｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ の測定精度が十
分高くそれぞれを区別できねばならない。ところで、レ
ーザレーダでは受光回路２の出力においてできるだけ高
い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を確保するため、できるだけ
ピークパワーの大きなレーザパルスを出す必要がある。
このためレーザはＱスイッチを用いたパルスレーザが用
いられるがパルス波形の１／２幅は通常１０ｎｓ程度で
ある。一方、クロック発生器１５は水晶発振器などで構
成されクロックの最大周波数はせいぜい１００ＭＨｚ程
度である。このためアップカウンタ１４でカウントする
クロックの周期ｔｃは最小１０ｎｓとなり、上記のしき
い値を越える時刻の測定精度はせいぜい１０ｎｓである
のが現状である。このような測定精度では上記レーザパ
ルス幅と同程度であるため、受信パルスの出力が大幅に
異なるときを除いて上記ｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ は区別できず
同一時刻で求まる。このとき、（２）式および（３）式
を適用するとｔ₂ はｔ₁ より遅い時刻で、ｔ₃ はｔ₁ よ
り早い時刻で求まることになりこの発明の構成では目的
および効果が達成されない。この発明はどのような補正
方法を用いても時刻の測定精度はクロック周期ｔｃで規
定され、したがって距離の測定精度は１０ｎｓのクロッ
ク周期ｔｃで規定され３ｍが限度であり、これ以上の高
精度化は困難であるという問題点があった。

【０００７】一方、大気の視程が悪い場合は良い場合に
比べて、同一距離に存在する目標からの反射光を受信し
ても送信したレ−ザパルスの大気における減衰が大きい
ため受光回路２からの信号のレベルが低下して信号のＳ
／Ｎが低下する。測距レ−トの高いレ−ザレ−ダを構成
する場合、高速変調が可能な半導体レ−ザを励起光源と
して用いたパルス繰り返しの高速な固体レ−ザを用いる
ことができる。上記固体レ−ザは例えば平野らにより文
献レ−ザ学会研究会報告、ＲＴＭ−８９−１４、（１９
８９）に記載されている。ところがこのようなレ−ザは
低繰り返しのレ−ザに比べてピ−クパワ−が低いため同
一の距離を測定すると受光回路２からの信号のレベルが
低下するため信号のＳ／Ｎが低下する。したがって、し
きい値処理器３は受光回路２からの信号を、大気の視程
のよいときや大きなパワ−の低繰り返しのレ−ザを用い
た場合と同一のＦＡＲ（フォ−ルス・アラ−ム・レイ
ト）および検出確率を確保して、しきい値処理すること
ができなくなる問題点があった。この発明は上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、距離測定制
度の向上と受光回路２からの信号のＳ／Ｎを改善し所要
のＦＡＲおよび検出確率を確保して測距できるようにす
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のレーザレーダ
における測距方法においては、レーザパルスの送信およ
び受信手段と、信号処理および制御手段とを備え、レー
ザパルスを送信し、目標で反射された上記レーザパルス
を受信してレーザパルスの往復に要した時間から目標ま
での距離を求めるレーザレーダにおいて、第１のレーザ
パルスを送信し、上記第１のレーザパルスの送信時を基
準とし、目標で反射されて受信された第１のレーザパル
スの受信信号が第１のしきい値としてあらかじめ設定し
た所定の受信レベルに達するまでの時間ｔｒを第１の時
間間隔で求め、次に、第１のレーザパルス送信後に送信
され目標で反射されて受信された第２のレーザパルスの
受信信号を、上記第２のレーザパルスの送信時を基準と
し、上記時間ｔｒ経過した時刻に対し、それ以前に第１
の時間間隔に基づいて設定した時刻から、上記第１の時
間間隔より短い第２の時間間隔でサンプルホールドし、
上記サンプルホールドした値のうちの最大値を与えるサ
ンプルホールド時刻を時間ｔｒと第２の時間間隔に基づ
いて求めるものである。請求項２のレーザレーダにおけ
る測距方法においては、レーザパルスの送信および受信
手段と、信号処理および制御手段とを備え、レーザパル
スを送信し、目標で反射された上記レーザパルスを受信
してレーザパルスの往復に要した時間から目標までの距
離を求めるレーザレーダにおいて、レーザパルスを送信
し、上記レーザパルスの送信時を基準とし、目標で反射
されて受信されたレーザパルスの受信信号が第１のしき
い値としてあらかじめ設定した所定の受信レベルに達す
るまでの時間ｔｒを第１の時間間隔で求め、その後、順
々に複数のレーザパルスを送信し、それぞれのレーザパ
ルスに対する受信信号について、それぞれのレーザパル
スの送信時を基準とし、上記時間ｔｒ経過した時刻に対
し、それ以前に第１の時間間隔に基づいて設定した時刻
から、上記第１の時間間隔より短い第２の時間間隔で上
記それぞれの受信信号をサンプルホールドし、それぞれ
の受信信号についてサンプルホールドした値のうちの最
大値と上記最大値を与えるサンプルホールド時刻をそれ
ぞれのレーザパルスの送信時を基準として求めて、複数
のレーザパルスに対するサンプルホールド値の最大値の
平均値とそれぞれの最大値を与える時刻の平均値を求
め、次に、上記サンプルホールド値の最大値の平均値が
第２のしきい値としてあらかじめ設定された上記第１の
しきい値より高い所定の受信レベルを越えた時に、上記
最大値を与える時刻の平均値に基づいて目標までの距離
を求めるものである。

【０００９】

【作用】請求項１のレーザレーダにおける測距方法にお
いては、第１のレーザパルスを送信し、上記第１のレー
ザパルスの送信時を基準として目標で反射されて受信さ
れた第１のレーザパルスの受信信号が第１のしきい値と
してあらかじめ設定した所定の受信レベルに達するまで
の時間ｔｒを第１の時間間隔で求め、次に、第１のレー
ザパルス送信後に送信され目標で反射されて受信された
第２のレーザパルスの受信信号を、上記第２のレーザパ
ルスの送信時を基準とし、上記時間ｔｒ経過した時刻に
対し、それ以前に第１の時間間隔に基づいて設定した時
刻から、上記第１の時間間隔より短い第２の時間間隔で
サンプルホールドするので、時間の測定精度は第１の時
間間隔より短い第２の時間間隔で規定できる。さらに、
上記サンプルホールドした値のうちの最大値を与えるサ
ンプルホールド時刻を時間ｔｒと第２の時間間隔に基づ
いて求めるので、時間の測定精度が高く、かつ、受信信
号のレベルに依存しない高精度の距離測定を実現する。

【００１０】請求項２のレーザレーダにおける測距方法
においては、順々に複数のレーザパルスを送信し、それ
ぞれのレーザパルスに対する受信信号について、第１の
時間間隔より短い第２の時間間隔で上記それぞれの受信
信号をサンプルホールドし、それぞれの受信信号につい
てサンプルホールドした値のうちの最大値と上記最大値
を与えるサンプルホールド時刻をそれぞれのレーザパル
スの送信時を基準として求めて、複数のレーザパルスに
対するサンプルホールド値の最大値の平均値とそれぞれ
の最大値を与える時刻の平均値を求め、次に、上記サン
プルホールド値の最大値の平均値が第２のしきい値とし
てあらかじめ設定された上記第１のしきい値より高い所
定の受信レベルを越えた時に、上記最大値を与える時刻
の平均値に基づいて目標までの距離を求めるので、１個
のレーザパルスを受光して発生した電気信号が所要のＦ
ＡＲ（フォールス・アラーム・レイト）および検出確率
を確保してしきい値処理するには不十分なＳ／Ｎである
場合に、Ｓ／Ｎを向上させて所要のＦＡＲおよび検出確
率を確保できる。

【００１１】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はレーザパルスの送信および受信手段と、信
号処理および制御手段とを備え、レーザパルスを送信
し、目標で反射された上記レーザパルスを受信してレー
ザパルスの往復に要した時間から目標までの距離を求め
るレーザレーダにおいて使用されるこの発明のレーザレ
ーダにおける測距方法の一実施例を示すフローチャート
であり、図２は図１に示したこの発明のレーザレーダに
おける測距方法を使用するレーザレーダの一実施例を示
す構成図である。図２ではレーザパルスの送信および受
信手段と、信号処理および制御手段などのうち、この発
明の使用を説明するに要する部分を示した。図２におい
て、１はレーザパルス送信信号発生器、２は受光回路、
３はしきい値処理器、１４はアップカウンタ、１５はク
ロック発生器、１６は第１のスイッチ、１７は第２のス
イッチ、１８はコントローラ、１９はダウンカウンタ、
２０は遅延信号発生器、２１は第１のサンプルホールド
器、２２は第２のサンプルホールド器、２３は第３のサ
ンプルホールド器、２４は第４のサンプルホールド器で
ある。

【００１２】次に、図２のレーザレーダにおける図１の
レーザレーダにおける測距方法を使用した動作について
説明する。コントローラ１８は第１のスイッチ１６をし
きい値処理器３の方向に、第２のスイッチ１７をアップ
カウンタ１４の方向に開く。レーザパルス送信信号発生
器１はレーザパルスが送信されると同時に送信信号を発
生し、送信信号は第２のスイッチ１７を介してアップカ
ウンタ１４に入力される。アップカウンタ１４は上記送
信信号が入力されると同時にクロック発生器からのクロ
ックのカウントを開始する。受光回路２は上記送信され
たレーザパルスが目標で反射して戻って来る光を受光し
電気信号に変換して増幅する。上記電気信号は第１のス
イッチを介してしきい値処理器３に入力され、あらかじ
め設定されたしきい値で処理される。このしきい値は上
記電気信号に対して所要のＦＡＲおよび検出確率を確保
できるよう設定され、しきい値処理器３は上記電気信号
が上記しきい値を越えると同時に信号を発生して上記ア
ップカウンタ１４を停止させる。コントローラ１８はア
ップカウンタ１４のカウント数Ｎｕを読取り、クロック
発生器１５のクロック周期ｔｃを用いてレーザパルスが
送信されてから目標で反射された後受光されるまでの時
間ｔｒを（４）式で求める。ｔｒ＝ｔｃ・Ｎｕ（４）次に、コントローラ１８は第１のスイッチ１６を第１〜
第４のサンプルホールド器の方向に、第２のスイッチ１
７をダウンカウンタ１９の方向に開く。さらにコントロ
ーラ１８は、例えばＮｕ−１の数をダウンカウンタ１９
に設定する。新たにレーザパルスが発振されるとレーザ
パルス送信信号発生器１からの送信信号は、第２のスイ
ッチ１７を介してダウンカウンタ１９に入力される。ダ
ウンカウンタ１９は上記送信信号が入力されると同時
に、上記カウントＮｕ−１からクロック発生器のクロッ
クによりカウントダウンを開始する。ダウンカウンタ１
９はカウントが０になると信号０を発し、遅延信号発生
器２０は上記ｔｃより短い時間間隔ｔｓで互いに遅延し
た信号１、信号２、信号３および信号４を発生する。こ
れらの時間的関係を図３に示す。第１のサンプルホール
ド器２１、第２のサンプルホールド器２２、第３のサン
プルホールド器２３および第４のサンプルホールド器２
４はそれぞれ上記信号１、信号２、信号３および信号４
の立上りで受光回路２から第１のスイッチ１６を介して
入力される上記新たに発振されたレーザパルスの受信信
号をサンプルホールドする。

【００１３】コントローラ１８は第１のサンプルホール
ド器２１、第２のサンプルホールド器２２、第３のサン
プルホールド器２３および第４のサンプルホールド器２
４からサンプルホールドした値を読取り最大値Ｐと最大
値を与える時刻ｔを求める。時刻ｔは第Ｍ番目のサンプ
ルホールド器の値が最大ならば（５）式で求まる。ｔ＝ｔｒ−ｔｃ＋（Ｍ−１）・ｔｓ（５）したがって、目標までの距離Ｒは（６）式で求まる。Ｒ＝Ｃ・ｔ／２（６）以上のように、（４）式で求まる距離の精度は第１の時
間間隔であるｔｃで規定され、（６）式で求まる距離の
精度は第１の時間間隔より短い第２の時間間隔であるｔ
ｓで規定されるため、この発明を使用するレーザレーダ
においては測距精度が向上する。例えば、ｔｃは１０ｎ
ｓが最小限度なのに対して、ｔｓは市販の高速サンプル
ホールド器を用いて１ｎｓも可能であり、１ｎｓは０．
３ｍの距離精度に相当する。さらに、この発明を使用す
るレーザレーダにおいてはサンプルホールドした複数の
受信信号の最大値を与える時刻を用いるため、この時刻
は受信信号のレベルに依存せず、求まる距離も受信信号
のレベルに依存しない。従って、この発明によれば、第
１の時間間隔より短い第２の時間間隔で受信信号をサン
プルホールドし、サンプルホールドした値のうちの最大
値を与えるサンプルホールド時刻に基づいて目標までの
距離を求めるため、時間の測定精度が高く、かつ、受信
信号のレベルに依存しない測定ができ、高精度のレーザ
レーダを得られる効果がある。なお、上記はダウンカウ
ンタ１９にカウント数Ｎｕ−１を設定したが、もっと少
ない数を設定するならばサンプルホールドする信号波形
のピーク近傍をサンプルホールドできるようサンプルホ
ールド器の数を増加させればよい。

【００１４】実施例２．図４はレーザパルスの送信およ
び受信手段と、信号処理および制御手段とを備え、レー
ザパルスを送信し、目標で反射された上記レーザパルス
を受信してレーザパルスの往復に要した時間から目標ま
での距離を求めるレーザレーダにおいて使用されるこの
発明のレーザレーダにおける測距方法の他の実施例を示
すフローチャートである。なお、上記図２のレーザレー
ダの一実施例を示す構成図は、信号処理および制御手段
における方法を変更することにより、この発明のレーザ
レーダにおける測距方法を使用できるものである。

【００１５】レーザパルスを送信させて目標からの反射
を受光して発生した電気信号を第１のしきい値で処理す
る。上記電気信号が上記第１のしきい値を越えれば、レ
ーザパルスを発振してから上記第１のしきい値越えるま
での時間ｔｒを第１の時間間隔で求める。このｔｒは例
えば図２のレーザレーダでは（４）式で求まる。上記電
気信号が上記第１のしきい値を越えなければ新たにレー
ザパルスを発振させて第１のしきい値で処理する動作を
ｔｒが求まるまで繰り返す。上記時間ｔｒを求めた後、
新たにｉ＝１番目のレーザパルスを送信し、送信時刻か
ら上記時間ｔｒ経過した時刻に対し、それ以前に第１の
時間間隔に基づいて設定した時刻から、第１の時間間隔
より短い第２の時間間隔ｔｓでサンプルホールドされた
上記電気信号の値のうち最大値Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ）を与
えるサンプルホールド時刻ｔ（ｉ）を求める。さらに、
続けてｉ＝２番目からＮ番目まで複数レーザパルスを送
信させ、それぞれに対して上記のようにＰ（ｉ）とｔ
（ｉ）を求める。次に（７）式および（８）式によりＮ
個のＰ（ｉ）およびｔ（ｉ）の平均値Ｐａｖおよびｔａ
ｖを求める。Ｐａｖ＝ΣＰ（ｉ）／Ｎ（７）ｔａｖ＝Σｔ（ｉ）／Ｎ（８）上記Ｐａｖを上記第１のしきい値より高い第２のしきい
値で処理し、Ｐａｖが上記第２のしきい値を越えれば上
記ｔａｖより目標までの距離Ｒを（９）式により求め
る。Ｒ＝Ｃ・ｔａｖ／２（９）Ｐａｖが上記第２のしきい値を越えなければ、フローチ
ャートの最初に戻りレーザパルスを送信させて第１のし
きい値で処理することからやり直す。

【００１６】ところで、レーザレーダで距離を測定する
場合、ＦＡＲ＝０．００１、検出確率９９．９％を確保
できることが望まれる。このときしきい値処理される信
号のＳ／Ｎとして１００以上必要である。しかし、従来
のように１個のレーザパルスを受光して発生した電気信
号をしきい値処理する方法では、大気の視程が悪かった
り、パワーの小さなレーザを用いたりした場合、受信機
で受光される目標からの反射光量が低下するため上記所
要のＳ／Ｎ＝１００を確保できないことが多い。上記の
測距方法においては、（７）式はＮ個のレーザパルスの
受信信号の最大値の平均をとっている。このとき、雑音
がランダムとすると（７）式のようにＮ個の受信信号を
平均すると雑音が１／Ｎに低減されることはよく知られ
ている。レーザレーダ受信機では雑音はほぼランダムと
考えられるため、１個のレーザパルスを受光して発生し
た電気信号のＳ／ＮをＳ₁ とすると、（７）式によりＳ
／ＮはＮ・Ｓ₁ になりＮ倍向上する。したがって、上記
の測距方法においては１個のレーザパルスを受光して発
生する電気信号のＳ／Ｎは１００／Ｎで足りる。

【００１７】ところが、上記方法では上記電気信号をｔ
ｓ間隔でサンプルホ−ルドするため、上記電気信号の発
生時刻とサンプルホ−ルド時刻のタイミングをいかにと
るかが重要である。そこで上記方法では第一のしきい値
による処理によりサンプルホ−ルド時刻のタイミングを
求め、複数の信号の平均値を求めることによりＳ／Ｎを
向上させた後、この結果に対して、所要のＦＡＲおよび
検出確率を得るための第２のしきい値で処理する方法と
している。

【００１８】上記サンプルホールド時刻のタイミングを
求める方法について詳しく述べる。大気の視程や使用す
るレーザのパワーから上記Ｓ₁ を推定できる。したがっ
て、平均すべき信号の個数はＮ＝１００／Ｓ₁ 個とな
る。Ｓ₁ が同一であっても設定する第１のしきい値によ
り第１のしきい値処理におけるＦＡＲおよび検出確率は
種々の組合わせが存在する。ここでは第１のしきい値
を、１秒間に所要のＦＡＲ＝０．００１、検出確率９
９．９％を確保して測距できる回数Ｎｒが最も多くなる
ように決定する。Ｎｒは式１０で与えられる。Ｎｒ＝［Ｎｐ−ＦＡＲ₁ ×｛（１／Ｐｄ₁ ）＋Ｎ｝］／｛（１／Ｐｄ₁ ）＋Ｎ｝（１０）ここで、Ｎｐは１秒間に発振できるレーザパルスの数、
ＦＡＲ₁ およびＰｄ₁ はそれぞれ第１のしきい値処理に
おけるＦＡＲおよび検出確率である。（１０）式におい
て（１／Ｐｄ₁ ）＋Ｎは所要のＦＡＲおよび検出確率を
確保して測距するのに必要なレーザパルスの数、ＦＡＲ
₁×｛（１／Ｐｄ₁ ）＋Ｎ｝は１秒間に誤って第１のし
きい値を越えたために浪費される平均レーザパルスの数
である。したがって、（１０）式の分子は１秒間に所要
のＦＡＲおよび検出確率を確保して測距するのに利用で
きる平均レーザパルスの数である。

【００１９】（１０）式に種々の第１のしきい値に対応
するＦＡＲ₁ およびＰｄ₁ を代入して、最大のＮｒが得
られる第１のしきい値を決定し、これを用いた第１のし
きい値処理によりレーザパルスを発振してから受光され
るまでの時間ｔｒを求める。ｔｒを求めた後発振させる
Ｎ個のレーザパルスに対しては、発振させた時刻から上
記ｔｒ経過した時刻を基準にサンプルホールドのタイミ
ングを設定する。もし、第１のしきい値による処理によ
り誤ってサンプルホールド時刻のタイミングが求められ
ても、Ｎ個の受信信号の平均は雑音のみの平均となるた
め第２のしきい値を越えて誤りを発生することはまず無
い。この場合フローチャートの最初に戻り第１のしきい
値による処理からやり直す。例えば、レーザパルス幅１
０ｎｓ、レーザパルスの繰り返し１０００パルス／ｓ、
Ｓ₁ ＝３２の場合、この測定方法を用いればＦＡＲ₁ お
よびＰｄ₁ をそれぞれ１０および０．５８としＮ＝４と
することにより、ＦＡＲ＝０．００１、検出確率９９．
９％を確保して１秒間に約１６５回の測距が可能とな
る。以上のように、複数個の信号の平均をとることによ
り、１個のレーザパルスを受光して発生した電気信号が
所要のＦＡＲおよび検出確率を確保してしきい値処理す
るには不十分なＳ／Ｎである場合に、Ｓ／Ｎを向上させ
て所要のＦＡＲおよび検出確率を確保できる効果があ
る。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、第１の時間間
隔より短い第２の時間間隔で受信信号をサンプルホール
ドし、サンプルホールドした値のうちの最大値を与える
サンプルホールド時刻に基づいて目標までの距離を求め
るため、時間の測定精度が高く、かつ、受信信号のレベ
ルに依存しない測定ができ、高精度のレーザレーダを得
られる効果がある。請求項２の発明によれば、複数個の
信号の平均をとることにより、１個のレーザパルスを受
光して発生した電気信号が所要のＦＡＲ（フォールス・
アラーム・レイト）および検出確率を確保してしきい値
処理するには不十分なＳ／Ｎである場合に、Ｓ／Ｎを向
上させて所要のＦＡＲおよび検出確率を確保できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のレーザレーダにおける測距方法の一
実施例を示すフローチャートである。

【図２】この発明のレーザレーダにおける測距方法を使
用するレーザレーダの一実施例を示す構成図である。

【図３】遅延信号発生器から発生される信号の時間的関
係を示す図である。

【図４】この発明のレーザレーダにおける測距方法の他
の実施例を示すフローチャートである。

【図５】従来のレーザレーダ受信機を示す構成図であ
る。

【図６】従来のレーザレーダ受信機におけるしきい値処
理器、バッファおよびアンドゲートの出力の時間的関係
を示す図である。

【図７】従来のレーザレーダ受信機における受光回路の
出力の大小としきい値を横切る時間の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１レーザパルス送信信号発生器２受光回路３しきい値処理器４バッファ５バッファ６バッファ７バッファ８アンドゲート９アンドゲート１０アンドゲート１１アンドゲート１２パルス幅測定回路１３補正回路１４アップカウンタ１５クロック発生器１６第１のスイッチ１７第２のスイッチ１８コントローラ１９ダウンカウンタ２０遅延信号発生器２１第１のサンプルホールド器２２第２のサンプルホールド器２３第３のサンプルホールド器２４第４のサンプルホールド器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザパルスの送信および受信手段と、
信号処理および制御手段とを備え、レーザパルスを送信
し、目標で反射された上記レーザパルスを受信してレー
ザパルスの往復に要した時間から目標までの距離を求め
るレーザレーダにおいて、第１のレーザパルスを送信
し、上記第１のレーザパルスの送信時を基準とし、目標
で反射されて受信された第１のレーザパルスの受信信号
が第１のしきい値としてあらかじめ設定した所定の受信
レベルに達するまでの時間ｔｒを第１の時間間隔で求
め、次に、第１のレーザパルス送信後に送信され目標で
反射されて受信された第２のレーザパルスの受信信号
を、上記第２のレーザパルスの送信時を基準とし、上記
時間ｔｒ経過した時刻に対し、それ以前に第１の時間間
隔に基づいて設定した時刻から、上記第１の時間間隔よ
り短い第２の時間間隔でサンプルホールドし、上記サン
プルホールドした値のうちの最大値を与えるサンプルホ
ールド時刻を時間ｔｒと第２の時間間隔に基づいて求め
ることを特徴とするレーザレーダにおける測距方法。
【請求項２】レーザパルスの送信および受信手段と、
信号処理および制御手段とを備え、レーザパルスを送信
し、目標で反射された上記レーザパルスを受信してレー
ザパルスの往復に要した時間から目標までの距離を求め
るレーザレーダにおいて、レーザパルスを送信し、上記
レーザパルスの送信時を基準とし、目標で反射されて受
信されたレーザパルスの受信信号が第１のしきい値とし
てあらかじめ設定した所定の受信レベルに達するまでの
時間ｔｒを第１の時間間隔で求め、その後、順々に複数
のレーザパルスを送信し、それぞれのレーザパルスに対
する受信信号について、それぞれのレーザパルスの送信
時を基準とし、上記時間ｔｒ経過した時刻に対し、それ
以前に第１の時間間隔に基づいて設定した時刻から、上
記第１の時間間隔より短い第２の時間間隔で上記それぞ
れの受信信号をサンプルホールドし、それぞれの受信信
号についてサンプルホールドした値のうちの最大値と上
記最大値を与えるサンプルホールド時刻をそれぞれのレ
ーザパルスの送信時を基準として求めて、複数のレーザ
パルスに対するサンプルホールド値の最大値の平均値と
それぞれの最大値を与える時刻の平均値を求め、次に、
上記サンプルホールド値の最大値の平均値が第２のしき
い値としてあらかじめ設定された上記第１のしきい値よ
り高い所定の受信レベルを越えた時に、上記最大値を与
える時刻の平均値に基づいて目標までの距離を求めるこ
とを特徴とするレーザレーダにおける測距方法。