JP6211857B2 - 天気判別システム - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1〜図3を参照しながら説明する。
図1に示すように、天気判別システム1は、レーザレーダ装置2および天気判別装置3を備えている。
(1)レーザレーダ装置2のレーザビームの照射方向に壁面6が存在する。
(2)レーザレーダ装置2および壁面6の間には、レーザレーダ装置2から照射されるレーザビームを遮る固定物(移動しない物体)が存在しない。
なお、壁面6(基準物に相当)は、壁面4と同様、地面5に対してほぼ垂直となるように設けられている。また、壁面6は、その全域にわたって、レーザビームの反射率がほぼ一定となるように構成されている。
上記構成において、レーザレーダ装置2から照射されたレーザビームは、距離測定の対象物だけでなく、壁面6によっても反射される。そのため、レーザレーダ装置2は、対象物からの反射光だけでなく、壁面6からの反射光をも受光する。全域にわたって反射率が均一である壁面6からの反射光のレベル(光量)は、レーザビームが通過する経路に、それを減衰させる要因となる物体が存在するか否かにより大きく変化する。そして、このような減衰の要因が存在するか否かは、天気に大きく依存する。
一般に、レーザレーダ装置2の受光部は、その受光性能にも依存するが、照射部から照射されたレーザビームの反射光だけを完全に切り分けて受光することは困難であり、太陽光など、装置の周囲に存在する他の光も受光している。そのため、受光部から出力される受光信号は、このような他の光、特に太陽光の影響により、所定の直流オフセットを含むことになる。
降水有りの天気である雨、霧および雪については、それぞれ次のような特徴がある。すなわち、雨は、同一の水分量の霧に比べると、各粒同士の隙間が大きいと考えられる。そのため、照射されたレーザビームが雨に当たる可能性は、比較的低い。また、雨は、その粒子の径(粒径D)が比較的大きい(例えば0.5〜3mm程度)。従って、雨の場合、粒径Dおよびレーザビームの波長λ(例えば905nm程度)から求められる粒径パラメータα(=π×D÷λ)が大きくなる。粒径パラメータαが大きいほど、散乱強度が小さくなり、ほぼ前方散乱になる。そのため、雨の場合、レーザビームが当たったとしても、そのレーザビームのほとんどは前方(受光部とは反対側)へと散乱する(透過したような現象となる)。従って、レーザビームが雨により反射されてレーザレーダ装置2に戻ってくる可能性は低く、雨からの反射光は極めて少ないと考えられる。そのため、図2の(c)に示すように、受光信号の中に対象物および壁面6とは異なる物体である雨からの反射光による成分が含まれることは、ほとんどない。
天気判別処理では、レーザビームが所定の設定角度に照射された際に得られる受光波形データの取得が複数回(この場合、10回)行われ、それら取得した10回分の受光波形データを用いて、第1〜第3判別処理が行われるようになっている。なお、上記設定角度は、レーザビームが壁面6に照射される角度のうち任意の角度に設定されている。
以下、第1の実施形態に対して天気判別処理の具体的な内容を変更した本発明の第2の実施形態について図4を参照しながら説明する。
図1に示した第1の実施形態の天気判別処理では、第1判別処理(S5)の実行結果に応じて、第2判別処理(S6)または第3判別処理(S7)が実行されるようになっていた。これに対し、図4に示す本実施形態の天気判別処理では、第2判別処理(S6)の実行結果に応じて第1判別処理(S5)が実行され、さらに、その第1判別処理(S5)の実行結果に応じて第3判別処理(S7)が実行されるようになっている。
以下、第1の実施形態に対して天気判別処理の具体的な内容を変更した本発明の第3の実施形態について図5を参照しながら説明する。
図1に示した第1の実施形態の天気判別処理では、第1判別処理(S5)の実行結果に応じて、第2判別処理(S6)または第3判別処理(S7)が実行されるようになっていた。これに対し、図5に示す本実施形態の天気判別処理では、第3判別処理(S7)の実行結果に応じて第1判別処理(S5)が実行され、さらに、その第1判別処理(S5)の実行結果に応じて第2判別処理(S6)が実行されるようになっている。
以下、本発明の第4の実施形態について図6を参照しながら説明する。
本実施形態では、上記各実施形態における天気判別処理のうちいずれかの処理を複数回(例えば本実施形態では2回)実行し、それら複数回の判別結果が一致したことを条件として天気判別結果を確定する。
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
上記各実施形態では、天気判別処理は、第1〜第3判別処理の全てを含むものであったが、これに限らずともよい。すなわち、天気判別処理は、第1〜第3判別処理のうちいずれか1つまたは2つの処理を含むものでもよい。例えば、図3に示した天気判別処理については、ステップS6、S7のうち一方または双方を省くことができる。また、図4に示した天気判別処理については、ステップS5、S7のうち一方または双方を省くことができる。また、図5に示した天気判別処理については、ステップS5、S6のうち一方または双方を省くことができる。ただし、上述したように処理を省略した場合、それに合わせて、天気の判別結果を記憶するステップS8〜S12を変更または削除する必要がある。
Claims (9)
- レーザビームを照射する発光部と、その照射されたレーザビームの反射光を受光する受光部と、前記受光部から出力される受光信号から求められる前記レーザビームの照射時点から前記反射光の受光時点までの時間に基づいてレーザビームを反射した対象物までの距離を測定する測定部と、を備えたレーザレーダ装置と、
前記レーザレーダ装置から与えられる前記距離を測定するための各種情報に基づいて天気を判別する天気判別装置と、
を備え、
前記レーザレーダ装置は、前記発光部からの距離が既知の物体である基準物が前記レーザビームの照射方向に存在する箇所に設置されており、
前記天気判別装置は、
前記受光信号の中から、前記基準物からの反射光による受光信号を抽出し、
前記抽出した受光信号のレベルと、天気が晴れまたは曇りであるときにおける前記基準物からの反射光による受光信号のレベルに基づいて定められる降水無し時基準レベルとを比較し、
前記抽出した受光信号のレベルが前記降水無し時基準レベル以上である場合、天気が晴れまたは曇りであると判別し、
前記抽出した受光信号のレベルが前記降水無し時基準レベル未満である場合、天気が雨、霧または雪であると判別することを特徴とする天気判別システム。 - 前記天気判別装置は、
前記基準物からの反射光による受光信号のレベルが前記降水無し時基準レベル以上である場合、前記受光信号の直流オフセットレベルを検出し、
前記検出した直流オフセットレベルと、天気が晴れであるときにおける前記受光信号の直流オフセットレベルに基づいて定められる晴れ時基準レベルとを比較し、
前記直流オフセットレベルが前記晴れ時基準レベル以上である場合、天気が晴れであると判別し、
前記直流オフセットレベルが前記晴れ時基準レベル未満である場合、天気が曇りであると判別することを特徴とする請求項1に記載の天気判別システム。 - 前記天気判別装置は、
前記基準物からの反射光による受光信号のレベルが前記降水無し時基準レベル未満である場合、前記対象物および前記基準物とは異なる物体からの反射光の有無を確認し、
前記異なる物体からの反射光が有ることが確認されなかった場合、天気が雨であると判別し、
前記異なる物体からの反射光が無いことが確認されなかった場合、天気が霧であると判別し、
前記異なる物体からの反射光が有ることおよび無いことの双方が確認された場合、天気が雪であると判別することを特徴とする請求項1または2に記載の天気判別システム。 - レーザビームを照射する発光部と、その照射されたレーザビームの反射光を受光する受光部と、前記受光部から出力される受光信号から求められる前記レーザビームの照射時点から前記反射光の受光時点までの時間に基づいてレーザビームを反射した対象物までの距離を測定する測定部と、を備えたレーザレーダ装置と、
前記レーザレーダ装置から与えられる前記距離を測定するための各種情報に基づいて天気を判別する天気判別装置と、
を備え、
前記レーザレーダ装置は、前記発光部からの距離が既知の物体である基準物が前記レーザビームの照射方向に存在する箇所に設置されており、
前記天気判別装置は、
前記受光信号の直流オフセットレベルを検出し、
前記検出した直流オフセットレベルと、天気が晴れであるときにおける前記受光信号の直流オフセットレベルに基づいて定められる晴れ時基準レベルとを比較し、
前記直流オフセットレベルが前記晴れ時基準レベル以上である場合、天気が晴れであると判別し、
前記直流オフセットレベルが前記晴れ時基準レベル未満である場合、天気が曇り、雨、霧または雪であると判別することを特徴とする天気判別システム。 - 前記天気判別装置は、
前記直流オフセットレベルが前記晴れ時基準レベル未満である場合、前記受光信号の中から前記基準物からの反射光による受光信号を抽出し、
前記抽出した受光信号のレベルと、天気が晴れまたは曇りであるときにおける前記基準物からの反射光による受光信号のレベルに基づいて定められる降水無し時基準レベルとを比較し、
前記抽出した受光信号のレベルが前記降水無し時基準レベル以上である場合、天気が曇りであると判別し、
前記抽出した受光信号のレベルが前記降水無し時基準レベル未満である場合、天気が雨、霧または雪であると判別することを特徴とする請求項4に記載の天気判別システム。 - 前記天気判別装置は、
前記直流オフセットレベルが前記晴れ時基準レベル未満である場合、前記対象物および前記基準物とは異なる物体からの反射光の有無を確認し、
前記異なる物体からの反射光が有ることが確認されなかった場合、天気が曇りまたは雨であると判別し、
前記異なる物体からの反射光が無いことが確認されなかった場合、天気が霧であると判別し、
前記異なる物体からの反射光が有ることおよび無いことの双方が確認された場合、天気が雪であると判別することを特徴とする請求項4または5に記載の天気判別システム。 - レーザビームを照射する発光部と、その照射されたレーザビームの反射光を受光する受光部と、前記受光部から出力される受光信号から求められる前記レーザビームの照射時点から前記反射光の受光時点までの時間に基づいてレーザビームを反射した対象物までの距離を測定する測定部と、を備えたレーザレーダ装置と、
前記レーザレーダ装置から与えられる前記距離を測定するための各種情報に基づいて天気を判別する天気判別装置と、
を備え、
前記レーザレーダ装置は、前記発光部からの距離が既知の物体である基準物が前記レーザビームの照射方向に存在する箇所に設置されており、
前記天気判別装置は、
前記対象物および前記基準物とは異なる物体からの反射光の有無を確認し、
前記異なる物体からの反射光が有ることが確認されなかった場合、天気が晴れ、曇りまたは雨であると判別し、
前記異なる物体からの反射光が無いことが確認されなかった場合、天気が霧であると判別し、
前記異なる物体からの反射光が有ることおよび無いことの双方が確認された場合、天気が雪であると判別することを特徴とする天気判別システム。 - 前記天気判別装置は、
前記異なる物体からの反射光が有ることが確認されなかった場合、前記受光信号の中から前記基準物からの反射光による受光信号を抽出し、
前記抽出した受光信号のレベルと、天気が晴れまたは曇りであるときにおける前記基準物からの反射光による受光信号のレベルに基づいて定められる降水無し時基準レベルとを比較し、
前記抽出した受光信号のレベルが前記降水無し時基準レベル以上である場合、天気が晴れまたは曇りであると判別し、
前記抽出した受光信号のレベルが前記降水無し時基準レベル未満である場合、天気が雨であると判別することを特徴とする請求項7に記載の天気判別システム。 - 前記天気判別装置は、
前記異なる物体からの反射光が有ることが確認されなかった場合、前記受光信号の直流オフセットレベルを検出し、
前記検出した直流オフセットレベルと、天気が晴れであるときにおける前記受光信号の直流オフセットレベルに基づいて定められる晴れ時基準レベルとを比較し、
前記直流オフセットレベルが前記晴れ時基準レベル以上である場合、天気が晴れであると判別し、
前記直流オフセットレベルが前記晴れ時基準レベル未満である場合、天気が曇りまたは雨であると判別することを特徴とする請求項7または8に記載の天気判別システム。
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