JP6233606B2 - Target identification laser observation system - Google Patents

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本発明は、飛行する物体を観測するレーザ観測システムに関する。   The present invention relates to a laser observation system for observing a flying object.

昨今、様々な用途にレーザ光を利用している。代表的なレーザ観測システムには、レーザ測距システムがある。例えば、リフレクタを搭載した人工衛星を観測するレーザ観測システムは、SLR(Satellite Laser Ranging)と呼ばれている。   Nowadays, laser light is used for various purposes. A typical laser observation system is a laser ranging system. For example, a laser observation system for observing an artificial satellite equipped with a reflector is called SLR (Satellite Laser Ranging).

SLRでは、レーザ光の発射地点から人工衛星(リフレクタ)までの正確な距離測定が行える。多くの地点で人工衛星の正確な位置を観測することで、観測システムはこの衛星の正確な軌道が導出できる。その結果、様々なシステムでこの人工衛星を軌道上の3角点として利用できるようになる。   In SLR, it is possible to accurately measure the distance from a laser beam launch point to an artificial satellite (reflector). By observing the exact position of the satellite at many points, the observation system can derive the precise orbit of the satellite. As a result, this artificial satellite can be used as a triangular point in orbit in various systems.

レーザ観測システムの例は、例えば特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載されたレーザ観測システム(移動体位置測定装置)は、目標にレーザパルス光を連続して照射して 目標で反射された反射レーザ光をそれぞれ受光するレーザ装置(光学系装置)を具備する。このレーダ観測システムでは、連続して送出したレーザパルス光それぞれで目標を測距すると共に、それぞれの反射レーザパルス光をアレイセンサで検出して、その検出位置の差から移動方向を導出する。また、この文献では、レーザパルス光を送出する方向を自動的に目標に合わせる仕組みも開示している。
An example of a laser observation system is described in Patent Document 1, for example.
The laser observation system (moving body position measuring device) described in Patent Document 1 is a laser device (optical device) that continuously irradiates a target with laser pulse light and receives reflected laser light reflected by the target. It comprises. In this radar observation system, the target is measured by each of the continuously transmitted laser pulse lights, and each reflected laser pulse light is detected by the array sensor, and the moving direction is derived from the difference between the detection positions. This document also discloses a mechanism for automatically matching the direction in which the laser pulse light is transmitted to the target.

自動追尾技術は、例えば特許文献2に記載したレーダ観測システムが参考になる。特許文献2では、ロケットやデブリなどの高速に飛翔する目標を高精度に自動追尾する手法を開示している。特許文献2では、レーダ観測技術を説明しているものの、アンテナ方向を望遠鏡方向と読み直せば、レーダ観測の自動追尾手法の一つとして組み入れることができる。   For the automatic tracking technique, for example, a radar observation system described in Patent Document 2 is a reference. Patent Document 2 discloses a method for automatically tracking a target flying at high speed, such as a rocket or debris, with high accuracy. Although Patent Document 2 describes a radar observation technique, it can be incorporated as one of automatic tracking techniques for radar observation by re-reading the antenna direction as the telescope direction.

また、特許文献3、特許文献4及び特許文献5には、レーダ画像もしくは静止画から目標物体を識別する手法が説明されている。また、特許文献6には、モデルパターンを用いて目標物体を絞り込む装置が記載されている。また、特許文献7には、目標をネットワークで接続された複数の装置間で連携して追従する情報処理装置(群)が開示されている。   Patent Document 3, Patent Document 4 and Patent Document 5 describe a method for identifying a target object from a radar image or a still image. Patent Document 6 describes an apparatus for narrowing down a target object using a model pattern. Patent Document 7 discloses an information processing apparatus (group) that tracks a target in cooperation between a plurality of apparatuses connected via a network.

特開2009−244192号公報JP 2009-244192 A 特開2011−112494号公報JP 2011-112494 A 特開2000−275338号公報JP 2000-275338 A 特開2004−093166号公報JP 2004-093166 A 特開2007−207180号公報JP 2007-207180 A 特開2010−210212号公報JP 2010-210212 A 特開2015−068545号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-068545

レーザ観測システムは、様々な用途に使用できる。例えば、特許文献1に記載したレーザ観測技術は、飛翔体、ロケット、宇宙空間を飛ぶスペースデブリ(以下デブリ)などの多くの観測用途に利用できる。   The laser observation system can be used for various applications. For example, the laser observation technique described in Patent Document 1 can be used for many observation applications such as flying objects, rockets, and space debris (hereinafter referred to as debris) flying in outer space.

飛翔体の観測手法には、カメラを使用した光学観測手法や、電波を利用したレーダ観測手法もある。   The flying object observation method includes an optical observation method using a camera and a radar observation method using radio waves.

デブリ観測を例に これら飛翔体の観測手法の問題点を説明する。
デブリ観測では、最終的にデブリ除去に利用するため、デブリの形状や回転運動などの状況を正確に観測したい。
前者の光学観測は多くの場合、太陽光の反射光を観測するため、太陽光が当たらない状態では観測できない問題がある。また、光学観測では、カメラの画角のみの観測となり距離を算定できない。結果、デブリの軌道が決定できない。更に、光学観測では、地上から高高度を飛翔するデブリを精確に識別することに、望遠鏡(光学系)の規模から限界がある。
後者のレーダ観測は、目標対象物を識別する分解能が光学観測やレーザ観測に比べて劣る。結果的にレーダ観測のみでは求める精度の正確な軌道決定や物体識別も難しい。
Debris observation will be used as an example to explain the problems of these flight observation techniques.
In debris observation, we would like to observe the state of debris shape, rotational motion, etc. accurately in order to finally use it for debris removal.
Since the former optical observation often observes reflected sunlight, there is a problem that it cannot be observed in the state where sunlight does not strike. In optical observation, only the angle of view of the camera is observed, and the distance cannot be calculated. As a result, the debris trajectory cannot be determined. Furthermore, in optical observation, there is a limit to the size of the telescope (optical system) to accurately identify debris flying at a high altitude from the ground.
The latter radar observation is inferior in resolution for identifying a target object compared to optical observation and laser observation. As a result, accurate orbit determination and object identification with the required accuracy are difficult only by radar observation.

特許文献1で開示したレーザ観測技術にも幾つか課題を設定でき、目標の捕捉能力や目標の識別能力の改善を検討できる。より具体的には、特許文献1で開示したレーザ観測技術では、目標から反射レーザパルス光が所定値よりも高いレベルで返ってくることが求められる。また、目標から反射レーザパルス光がその波形が崩れずにパルス形状のままで返ってくることが求められる。このことは、良好な反射面を維持する目標(例えば、リフレクタを搭載した人工衛星)や安定姿勢で飛翔している物体、表面が良好な反射面の物体などに対しては問題となり難いものの、全ての目標がこのような特性ではない。例えば、常時回転しているデブリや、反射面で強い散乱が生じる物体、特定波長を反射しにくい表面を有する物体などに、不向きな側面を有する。   Several problems can also be set for the laser observation technique disclosed in Patent Document 1, and improvement of target capturing ability and target identifying ability can be studied. More specifically, in the laser observation technique disclosed in Patent Document 1, it is required that the reflected laser pulse light returns from the target at a level higher than a predetermined value. Further, it is required that the reflected laser pulse light returns from the target in the form of a pulse without breaking the waveform. This is unlikely to be a problem for targets that maintain a good reflective surface (for example, an artificial satellite equipped with a reflector), an object flying in a stable posture, an object with a good reflective surface, etc. Not all goals are such characteristics. For example, it has unsuitable side surfaces such as debris that is constantly rotating, an object that causes strong scattering on the reflecting surface, and an object that has a surface that hardly reflects a specific wavelength.

また、特許文献1で開示したレーザ観測技術では、目標物体の位置と距離を求めることを目的としており、その目標自体を識別することを行っていない。特許文献2から特許文献7に記載された技術は、レーザ観測技術ではない。   Further, the laser observation technique disclosed in Patent Document 1 aims at obtaining the position and distance of the target object, and does not identify the target itself. The techniques described in Patent Documents 2 to 7 are not laser observation techniques.

本発明は、上記課題の幾つかを解決するために成されたものであり、目標対象物をレーザ光で良好に識別する目標識別レーザ観測システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve some of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a target identification laser observation system that satisfactorily identifies a target object with laser light.

本発明の別の目的は、目標対象物を良好に追尾可能とする目標識別レーザ観測システムを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a target identification laser observation system that can satisfactorily track a target object.

本発明に係る一実施形態の目標識別レーザ観測システムは、初期捕捉された目標物体に向けられる望遠鏡と、前記望遠鏡を介して目標物体で散乱して変形したパルスレーザ光を受光するレーザ装置と、前記変形したパルスレーザ光の波形形状及び該波形形状の変化量を取得する波形取得部と、前記変形したパルスレーザ光の受光波形形状及び該波形形状の変化に基づいて少なくとも前記目標物体の表面形状を推定処理して、該推定結果を反映させた物体識別を実行する判定部と、を備えることを特徴とする。 A target identification laser observation system according to an embodiment of the present invention includes a telescope that is directed to an initially captured target object, a laser device that receives pulsed laser light that is scattered and deformed by the target object via the telescope, A waveform acquisition unit that acquires the waveform shape of the deformed pulse laser beam and the amount of change in the waveform shape, and at least the surface of the target object based on the light-receiving waveform shape of the deformed pulse laser beam and the amount of change in the waveform shape And a determination unit that performs an object identification that reflects the estimation result by performing a shape estimation process.

本発明に係る一実施形態のライダーシステムによるレーザ目標識別方法は、初期捕捉した目標物体に1若しくは複数波長のレーザパルス光を照射するレーザ発射工程と、初期捕捉された目標物体に向けられた望遠鏡を介して目標物体で散乱して変形した1若しくは複数波長のパルスレーザ光を1若しくは複数の観測点で集光するレーザ受光工程と、前記レーザ受光工程で集光したパルスレーザ光の波形形状及び該波形形状の変化量を取得する波形取得工程と、前記波形取得工程で取得した受光波形形状及び該波形形状の変化に基づいて推定処理した前記目標物体の表面形状 又は 前記目標物体の表面形状及び過去の観測結果 に基づいて、推定結果を反映させた物体識別を実行する目標識別工程と、を含むことを特徴とする。 A laser target identification method using a lidar system according to an embodiment of the present invention includes a laser emitting step of irradiating an initially captured target object with laser pulse light of one or a plurality of wavelengths, and a telescope directed to the initially captured target object. A laser light receiving step for condensing one or a plurality of pulsed laser beams having been scattered and deformed by a target object via one or more observation points, a waveform shape of the pulse laser light condensed in the laser light receiving step, and A waveform acquisition step for acquiring a change amount of the waveform shape, and a received light waveform shape acquired in the waveform acquisition step and a surface shape of the target object estimated based on the change amount of the waveform shape, or a surface shape of the target object And a target identification step of performing object identification reflecting the estimation result based on the past observation result.

本発明によれば、目標対象物をレーザ光で良好に識別する目標識別レーザ観測システムを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the target identification laser observation system which identifies a target object favorably with a laser beam can be provided.

同じく、本発明によれば、目標対象物を良好に追尾可能とする目標識別レーザ観測システムを提供できる。   Similarly, according to the present invention, it is possible to provide a target identification laser observation system that can satisfactorily track a target object.

本発明に係る第1の実施形態のレーザ観測システムを示すブロック図である。1 is a block diagram showing a laser observation system according to a first embodiment of the present invention. デブリ観測を例に第1の実施形態のレーザ観測システムの運用態様を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the operation | movement aspect of the laser observation system of 1st Embodiment for the example of debris observation. 第1の実施形態のレーザ観測システムで複数波長を用いる運用態様を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the operation | use aspect which uses multiple wavelengths with the laser observation system of 1st Embodiment. 単一周波のレーザパルス光を用いた複数測定点で目標対象物の反射波を受信したときの受信パルス幅の変化を模式化した説明図である。It is explanatory drawing which modeled the change of the receiving pulse width when the reflected wave of a target object is received in the several measurement point using the laser pulse light of single frequency. 図4の目標対象物の角度が変化した状態のレーザパルス光を用いた複数測定点で目標対象物の反射波を受信したときの受信パルス幅の変化を模式化した説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram schematically illustrating a change in a reception pulse width when a reflected wave of a target object is received at a plurality of measurement points using laser pulse light in a state where the angle of the target object in FIG. 4 is changed. 照射パルス波と集光パルス波の関係を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the relationship between an irradiation pulse wave and a condensing pulse wave. 本発明に係る第2の実施形態のレーザ観測システム2の構成及び運用態様を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure and the operation | movement aspect of the laser observation system 2 of 2nd Embodiment which concern on this invention. レーザ装置10の内部構造を例示したブロック図である。2 is a block diagram illustrating an internal structure of a laser device 10. FIG. ヘテロダイン方式を組み入れたレーザ装置10の内部構造を例示したブロック図である。It is the block diagram which illustrated the internal structure of the laser apparatus 10 incorporating the heterodyne system.

本発明の複数の実施形態を図面を参照しながら説明する。
実施形態を用いて説明するレーザ観測システムは、既存のレーザ測距システムと同様にレーザパルス光を目標に向けて送出し、その反射波たる反射レーザ光を受光する仕組みを具備する。目標対象物の初期捕捉は、目標対象物の軌道が予め記録されたデータベースを参照してもよいし、目標対象物が現れる座標を常時的に捕捉することとしても構わない。また、レーダ観測手法、光学観測手法の一方若しくは両方を用いて初期捕捉を実施することとしてもかまわない。
A plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The laser observation system described using the embodiment includes a mechanism for transmitting laser pulse light toward a target and receiving reflected laser light as a reflected wave, similarly to the existing laser ranging system. The initial capture of the target object may be performed by referring to a database in which the trajectory of the target object is recorded in advance, or by constantly capturing the coordinates at which the target object appears. Further, the initial acquisition may be performed using one or both of the radar observation method and the optical observation method.

以下の説明では、実施形態間で同様な部分の説明を簡略化もしくは省略する。また、以下の説明では、パルスレーザ光の送出タイミングと受光タイミングの差(時間)による測距手法について簡略化もしくは省略する。各レーザ観測システムは、無論 目標までの距離を測距可能に構成することが望ましい。   In the following description, descriptions of similar parts between the embodiments are simplified or omitted. Further, in the following description, a ranging method based on a difference (time) between the transmission timing of the pulse laser beam and the light reception timing is simplified or omitted. Of course, each laser observation system should be configured so that the distance to the target can be measured.

図1は、第1の実施形態にかかるレーザ観測システム1を示すブロック図である。
図2は、デブリ観測を例にレーザ観測システム1の運用態様を示した説明図である。図2(a)では観測対象デブリに照準を合わせた状態を示し、図2(b)ではレーザパルスの受信波形変化例を模式的に示している。
FIG. 1 is a block diagram showing a laser observation system 1 according to the first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation mode of the laser observation system 1 taking debris observation as an example. FIG. 2A shows a state where the observation target debris is aimed, and FIG. 2B schematically shows an example of a received waveform change of the laser pulse.

図3は、複数波長を用いる運用態様のレーザパルスの受信波形変化例を模式的に示している。   FIG. 3 schematically shows an example of a received waveform change of a laser pulse in an operation mode using a plurality of wavelengths.

レーザ観測システム1は、図示するように、レーザ装置10、制御部20(波形取得部21、判定部22)、及び望遠鏡30を含み構成される。   As shown in the figure, the laser observation system 1 includes a laser device 10, a control unit 20 (a waveform acquisition unit 21, a determination unit 22), and a telescope 30.

レーザ装置10は、パルスレーザ光を生成して目標に送出する仕組みと、目標で散乱した反射レーザ光を集光する仕組みを具備する。レーザ装置10は、送出するパルスレーザ光を極短時間あけて連続して送出可能に構成されることが望ましい。また、レーザ装置10は、パルスレーザ光の波長を可変可能に構成されることが望ましい。波長の可変は、生成するレーザ媒体自体を変更して行ってもよいし、波長変換素子等で変更しても構わない。なお、後述する説明のように、全ての観測点(受光地点)でパルスレーザ光を目標に送出する必要は必ずしもなく、観測(受光)のみを行うレーザ観測システムとして構成してもよい。   The laser device 10 includes a mechanism for generating pulsed laser light and sending it to a target, and a mechanism for condensing reflected laser light scattered by the target. The laser device 10 is preferably configured so that the pulsed laser light to be transmitted can be continuously transmitted with an extremely short time interval. Further, the laser device 10 is preferably configured to be capable of changing the wavelength of the pulsed laser light. The wavelength can be changed by changing the laser medium itself to be generated, or may be changed by a wavelength conversion element or the like. As will be described later, it is not always necessary to send the pulsed laser beam to the target at all observation points (light receiving points), and it may be configured as a laser observation system that performs only observation (light reception).

レーザ装置10は、内部構成を例示すれば、レーザ制御器、レーザ発振器、光学系経路、受光センサ(光検知器)を具備する。また必要に応じた分光器やフィルタ、光増幅器、電気信号増幅器、測距用カウンタなどを具備すればよい。レーザ装置10は、制御部20からのレーザ制御信号をレーザ制御器が受けつけて、レーザ制御器がレーザ発振器を稼働させ、光学系経路から望遠鏡30に送出レーザ光(パルスレーザ光)を送る。その直後、レーザ装置10は、望遠鏡30から送られた反射レーザ光(変形したパルスレーザ光)を光学系経路を介して受光センサで信号化する。この波形信号は、波形取得部21に伝達される。測距を実施する場合、レーザ装置10は、送出レーザ光の送出から反射レーザ光の受光までの時間(時間情報)も制御部20に通知する。波形信号は、デジタル化してデジタル信号として制御部20に通知してもよいし、アナログ信号で通知することとしても構わない。   For example, the laser apparatus 10 includes a laser controller, a laser oscillator, an optical system path, and a light receiving sensor (light detector). Further, a spectroscope, a filter, an optical amplifier, an electric signal amplifier, a distance measuring counter, etc. may be provided as necessary. In the laser apparatus 10, the laser controller receives a laser control signal from the control unit 20, the laser controller operates a laser oscillator, and sends a transmission laser beam (pulse laser beam) from the optical system path to the telescope 30. Immediately thereafter, the laser device 10 converts the reflected laser light (deformed pulse laser light) sent from the telescope 30 into a signal by the light receiving sensor via the optical system path. This waveform signal is transmitted to the waveform acquisition unit 21. When performing distance measurement, the laser device 10 also notifies the control unit 20 of the time (time information) from the transmission of the transmitted laser light to the reception of the reflected laser light. The waveform signal may be digitized and notified to the control unit 20 as a digital signal, or may be notified as an analog signal.

制御部20は、レーザ観測システム1の全体動作を統括的に管理する。例えば、時間管理や、送出パルスレーザ光の生成タイミング、望遠鏡30の角度等の調整、測距、他のシステムとの通信などを管理する。また、制御部20は、波形取得部21と判定部22を含み構成されている。なお、測距部や通信部などは、必要に応じて設ければよい。通信部は、有線/無線を問わず、適宜必要な通信インタフェースで通信相手と通信すればよい。   The control unit 20 manages the overall operation of the laser observation system 1 in an integrated manner. For example, time management, generation timing of the transmitted pulse laser beam, adjustment of the angle of the telescope 30, distance measurement, communication with other systems, and the like are managed. The control unit 20 includes a waveform acquisition unit 21 and a determination unit 22. A distance measuring unit, a communication unit, and the like may be provided as necessary. The communication unit may communicate with the communication partner through a necessary communication interface, regardless of wired / wireless.

制御部20は、所望する目標対処物の物体識別処理(軌道決定や形状識別など)に応じて、レーザ装置10から波形信号や時間情報を取得し、必要に応じて過去の観測データや予測軌道、目標対処物の特徴を記録したデータベース等を用いて、目標対処物及びその状態を精度よく判別する。   The control unit 20 acquires a waveform signal and time information from the laser device 10 in accordance with object identification processing (such as trajectory determination and shape identification) of a desired target countermeasure object, and past observation data and predicted trajectory as necessary. Then, the target coping object and its state are accurately discriminated using a database or the like that records the characteristics of the target coping object.

また、自動追尾機能を設ける場合、制御部20は、軌道情報(位置,速度など)の入力を受け付けて 望遠鏡30の角度を自動制御するプログラム追尾と、レーザ装置10内でアレイセンサ等による反射波の受光結果から目標移動方向を自動計算して追尾する自律追尾とを設けることが望ましい。   When the automatic tracking function is provided, the control unit 20 receives the input of orbit information (position, velocity, etc.) and automatically controls the angle of the telescope 30 and the reflected wave by the array sensor or the like in the laser device 10. It is desirable to provide autonomous tracking that automatically calculates and tracks the target moving direction from the received light results.

波形取得部21は、反射レーザ光の波形を取得する。ここでは、反射レーザ光がレーザ装置10内で電気信号に変換されることを前提に説明する。なお、レーザ装置10から光信号の状態で受け付けて反射レーザ光の波形を取得するように構成することとしてもよい。   The waveform acquisition unit 21 acquires the waveform of the reflected laser beam. Here, the description will be made on the assumption that the reflected laser light is converted into an electric signal in the laser device 10. In addition, it is good also as a structure which receives in the state of an optical signal from the laser apparatus 10, and acquires the waveform of reflected laser light.

また、波形取得部21は、反射レーザ光の波形を取得する際に、レーザ光の波長ごとに分けて反射レーザ光の波形を取得可能に構成することが望ましい。多くの物体は、その表面状態により波長毎の反射特性に異なる特徴を表す。この波長毎の反射特性の違いを、波長ごとに分けた波形を観測することで、物体識別の弁別に使用する。   Further, it is desirable that the waveform acquisition unit 21 is configured to acquire the waveform of the reflected laser light separately for each wavelength of the laser light when acquiring the waveform of the reflected laser light. Many objects exhibit different characteristics in reflection characteristics for each wavelength depending on the surface state. This difference in reflection characteristics for each wavelength is used for discrimination of object identification by observing a waveform divided for each wavelength.

また、波形取得部21では、反射光(集光した散乱光)の波形形状と共にその変化を数値化する仕組みを具備することが望ましい。反射光波形の時間変化は、反射面の物理的な奥行(形状)を表す。また、反射光強度の相対変化は、表面状態の反射特性や反射面の面積を表す。これらの変化は、一群の反射光内での変化量と、送出レーザ波形と反射レーザ波形の変化量の両方を数値化できることが望ましい。   Moreover, it is desirable that the waveform acquisition unit 21 includes a mechanism for digitizing the change along with the waveform shape of the reflected light (condensed scattered light). The time change of the reflected light waveform represents the physical depth (shape) of the reflecting surface. The relative change in the reflected light intensity represents the reflection characteristics of the surface state and the area of the reflecting surface. It is desirable that these changes be able to quantify both the amount of change in a group of reflected light and the amount of change in the transmitted laser waveform and reflected laser waveform.

また、波形取得部21では、反射レーザ光と共に送出レーザ光(パルスレーザ光)の波形形状と共にその変化を数値化する仕組みを具備することが望ましい。送出レーザ光は、波長毎にその波形形状を取得可能で且つ合成波の形状も取得可能に構成することが望ましい。   Further, it is desirable that the waveform acquisition unit 21 includes a mechanism for quantifying the change in the waveform shape of the transmitted laser beam (pulse laser beam) together with the reflected laser beam. It is desirable that the transmitted laser light be configured so that the waveform shape can be acquired for each wavelength and the shape of the synthesized wave can also be acquired.

判定部22は、反射レーザ光の受光波形形状から物体識別を実行する。物体識別は、波形変化率を用いて目標の表面状態(素材推定)や、パターンマッチング手法による一般物体認識、特定候補内での物体照合などを適宜組み合わせて実施すればよい。例えば、レーザ装置から見て線対称の物体が、線を中心に回転した場合(ターゲットが傾いた場合)を想定する。回転中心から最も離れた両端にはレーザ装置10(望遠鏡30)から見て前後に光路差ができ、両端からの反射光に到達時間差ができる。形状と共に表面の反射特性も線対称と仮定した場合、得られる反射光の形状は時間的に線対称になる(図6参照)。   The determination unit 22 performs object identification from the light receiving waveform shape of the reflected laser light. Object identification may be performed by appropriately combining a target surface state (material estimation) using a waveform change rate, general object recognition by a pattern matching method, object matching within a specific candidate, and the like. For example, it is assumed that an object that is line-symmetric when viewed from the laser device rotates around the line (when the target is tilted). At both ends farthest from the center of rotation, there is an optical path difference before and after viewing from the laser device 10 (telescope 30), and there is a difference in arrival time between reflected light from both ends. Assuming that the reflection characteristics of the surface as well as the shape are axisymmetric, the shape of the reflected light obtained is axisymmetric in time (see FIG. 6).

また、パターンマッチングに用いるデータベースは、制御部20内に設けてもよいし、通信回線を介して遠隔地に配置されたデータベースを参照するようにしてもよい。また、両方のデータベースを適宜使用できるように構成されることが望ましい。このデータベースには、散乱光(反射レーザ光)の受光波形形状と識別対象物体候補とを関連付けたデータを保持したり、識別対象物体の大きさ、反射特性、現在の推定姿勢などを適宜記録すればよい。   A database used for pattern matching may be provided in the control unit 20 or may be referred to a database located at a remote location via a communication line. It is desirable that both databases be configured so that they can be used as appropriate. In this database, data that correlates the received light waveform shape of scattered light (reflected laser light) and identification target object candidates are stored, and the size, reflection characteristics, current estimated posture, etc. of the identification target object are appropriately recorded. That's fine.

望遠鏡30は、光学系経路を具備して、レーザ装置10の光学系経路と光学的に接続されて、目標物体に少なくとも集光光路を向けるために使用される。望遠鏡30は、焦点調整機構や、駆動機構を具備することが望ましい。焦点調整機構や駆動機構は、制御部20の指示に従って動作する。駆動機構としては、目標位置のLOS(Line of Sight)角にレーザ光軸を向けるために2軸若しくは3軸の駆動機構を用いることが望ましい。   The telescope 30 has an optical system path, is optically connected to the optical system path of the laser device 10, and is used to direct at least a focused light path to a target object. The telescope 30 preferably includes a focus adjustment mechanism and a drive mechanism. The focus adjustment mechanism and the drive mechanism operate according to instructions from the control unit 20. As the drive mechanism, it is desirable to use a biaxial or triaxial drive mechanism in order to direct the laser optical axis to the LOS (Line of Sight) angle of the target position.

このような構成を有するレーザ観測システム1は以下の順序で動作させて物体識別を実行する。ここでは、図2を参照して、レーザ目標識別方法の順序を簡単に説明する。   The laser observation system 1 having such a configuration is operated in the following order to execute object identification. Here, the order of the laser target identification method will be briefly described with reference to FIG.

1.レーザ発射工程:図2のレーザパルス光(A)を目標に向けて照射
2.レーザ受光工程:図2の変形したレーザパルス光(B)を集光
3.波形取得工程 :レーザパルス光(B)の波形取得
4.物体識別工程 :レーザパルス光(B)の波形取得に基づいて物体識別
必要に応じて1.から4.の工程を適宜繰り返し、識別精度を向上させる。またこの際に、異なる波長のレーザ光に逐次的に切り替えたり、レーザ光の強度を逐次的に切り替えてもよい。また、反射波を用いた測距工程を同時進行で実施してもよい。また、レーザ発射工程とレーザ受光工程を別々の地点で実施するようにしてもよい。また、自システムでレーザ発射工程を行わずに、レーザ受光工程以後を1ないし複数の観測点で実施するようにしてもよい。また、図3に示したように、複数波長のパルスレーザ光を同時的に用いて観測してもよい。なお、図3では、2波長のパルスレーザ光を連続して送出する例を示している。複数波長のパルスレーザ光の送受信は、この例に限定されず、3波長以上のパルスレーザ光を連続して用いたり、波長の異なるパルスレーザ光を重ねて(同時タイミングで)送出するようにしてもよい。また、異なる地点から送出された波長の異なる複数のパルスレーザ光を1ないし複数の観測点で観測するようにしてもよい。
1. Laser emission process: Irradiate laser pulse light (A) in Fig. 2 toward the target
2. Laser receiving process: Condensing the deformed laser pulse light (B) in FIG.
3. Waveform acquisition process: Waveform acquisition of laser pulse light (B)
4). Object identification process: Object identification based on waveform acquisition of laser pulse light (B) The steps 1 to 4 are repeated as necessary to improve the identification accuracy. At this time, it is also possible to sequentially switch to laser beams having different wavelengths or to sequentially switch the intensity of the laser beams. Further, the ranging process using the reflected wave may be performed simultaneously. Further, the laser emission process and the laser light reception process may be performed at different points. In addition, the laser emission process may be performed at one or more observation points without performing the laser emission process in the own system. Further, as shown in FIG. 3, observation may be performed using pulsed laser beams having a plurality of wavelengths simultaneously. FIG. 3 shows an example in which two-wavelength pulsed laser light is continuously transmitted. Transmission / reception of pulse laser beams of a plurality of wavelengths is not limited to this example, and pulse laser beams of three or more wavelengths are continuously used, or pulse laser beams having different wavelengths are superimposed and transmitted (at the same timing). Also good. A plurality of pulsed laser beams having different wavelengths transmitted from different points may be observed at one or a plurality of observation points.

このように、波長を異ならせることで、集光波に 波長毎の目標物体の有する散乱特徴が反映され、またそれぞれの波長帯の反射波が同時的に望遠鏡に到達したとしても、容易に分離が可能になる。例えば、波長の異なる集光波毎のパターンマッチングと、幾つかの波長の集光波を合わせた合成波のパターンマッチングと、をそれぞれ分けて実施することも可能になる。結果的に、物体識別に有益な特徴情報をより得られうる可能性が高まり、識別能力の向上が図れる。   In this way, by making the wavelength different, the scattering characteristics of the target object for each wavelength are reflected in the focused wave, and even if the reflected waves in each wavelength band reach the telescope at the same time, they can be easily separated. It becomes possible. For example, it is also possible to separately perform pattern matching for each collected wave having different wavelengths and pattern matching for a synthesized wave obtained by combining collected waves having several wavelengths. As a result, the possibility that more characteristic information useful for object identification can be obtained increases, and the identification ability can be improved.

また、測距距離、前観測結果、予測値などを用いて目標対象物の軌道を算出して、その軌道予測に従って望遠鏡30を調整し、常に最適な方向で自動追尾させてもよい。   Further, the trajectory of the target object may be calculated using the distance measurement distance, the previous observation result, the predicted value, etc., and the telescope 30 may be adjusted according to the trajectory prediction to always automatically track in the optimum direction.

このような順序で目標対象物をレーザ光で識別することで、パルスレーザ光を用いた目標観測手法として、目標対象物に関する既存手法で取得していなかった特徴情報を取得可能になる。   By identifying the target object with the laser beam in this order, it is possible to acquire feature information that has not been acquired by the existing method related to the target object as the target observation method using the pulse laser beam.

例えば、目標対象物をデブリとした場合に、これらのデブリから取得した受光波形について、予め構築されたデータベースに照合することで、デブリの形状や素材、回転状態などをより高精度に識別することが可能になる。また、測距距離と合わせてデブリの大きさの識別や、既知の目標対象物候補との全体マッチングや部分マッチングも可能になる。結果、レーザ光から目標対象物の素材、運動、物体認識まで識別可能に成り得る。   For example, when the target object is debris, the shape, material, rotation state, etc. of the debris can be identified with higher accuracy by comparing the received light waveform acquired from these debris with a pre-built database. Is possible. In addition, it is possible to identify the size of debris together with the distance measurement, and to perform overall matching or partial matching with known target object candidates. As a result, it is possible to distinguish from the laser beam to the material, motion, and object recognition of the target object.

ここで、物体状態(大きさや形状など)を識別する観測手法を模式的な波形を例示して説明する。   Here, an observation method for identifying an object state (size, shape, etc.) will be described with a schematic waveform as an example.

図4は、単一周波のパルスレーザ光を用いた複数観測点で受信したときの受信パルス幅の変化を模式化して記載している。なお、波形形状の変化を説明するために観測点1から送出された単一周波のパルスレーザ光を十分に距離が離れた観測点2(別の地点)で観測した場合を説明する。   FIG. 4 schematically shows changes in the received pulse width when receiving at a plurality of observation points using single-frequency pulsed laser light. In order to explain the change in waveform shape, a case will be described in which a single-frequency pulse laser beam transmitted from observation point 1 is observed at observation point 2 (another point) that is sufficiently far away.

以下の手法では、パルス長の変化から目標対象物の大きさを識別する。本説明では、目標としてロケットエンジンを図示しているものの、説明上、単一素材で平面板が相対的に静止した関係を維持するとした際に、観測点2の望遠鏡でどのように波形が変化するかを説明する。   In the following method, the size of the target object is identified from the change in the pulse length. In this explanation, the rocket engine is shown as a target. However, for the purpose of explanation, when the plane plate is kept relatively stationary with a single material, how the waveform changes with the telescope at observation point 2 Explain what to do.

図中の各変数は以下の通りである。
D:ターゲットデブリの投影幅(未知の値)
t1:観測点1の照射レーザ光のパルス幅(受光レーザ光のパルス幅)
t2:観測点2の集光レーザ光のパルス幅
θ:観測点1、ターゲット、測定点2のなす角
L1:観測点2から見たときのターゲット反射面内で発生する散乱光の光路差
c:光速
図示した関係から数学的に判別できるように、集光レーザ光のパルス幅t2と、照射レーザ光のパルス幅t1の関係は次式で表せる。
t2 ≒ t1+(L1/c) = t1+(D・sinθ)/c ・・・(1)
この関係式から理解できるように、観測点2の集光レーザ光のパルス幅t2と、目標対象物を基準にした観測点1と観測点2のなす角θとを用いることで、観測点2の散乱光の観測結果から、未知の目標対象物の幅Dが推定できる。目標対象物の幅Dは、観測点1の観測結果でも同様に推定できる。
Each variable in the figure is as follows.
D: Projection width of target debris (unknown value)
t1: Pulse width of irradiated laser beam at observation point 1 (pulse width of received laser beam)
t2: Pulse width of focused laser beam at observation point 2 θ: Angle formed by observation point 1, target, and measurement point 2
L1: Optical path difference of scattered light generated in the target reflecting surface when viewed from observation point 2
c: speed of light
As can be mathematically determined from the illustrated relationship, the relationship between the pulse width t2 of the focused laser beam and the pulse width t1 of the irradiation laser beam can be expressed by the following equation.
t2 ≒ t1 + (L1 / c) = t1 + (D · sinθ) / c (1)
As can be understood from this relational expression, the observation point 2 is obtained by using the pulse width t2 of the focused laser beam at the observation point 2 and the angle θ between the observation point 1 and the observation point 2 with respect to the target object. The width D of the unknown target object can be estimated from the observation result of the scattered light. The width D of the target object can be similarly estimated from the observation result at the observation point 1.

この関係は、更に別の観測点を設けても同様に成り立つ。この目標対象物の幅Dの推定値を重畳して推定に用いることで、確度の高い値Dを求めることが可能になる。   This relationship holds true even if another observation point is provided. By superimposing the estimated value of the width D of the target object and using it for estimation, a value D with high accuracy can be obtained.

この送出パルス幅に対する集光パルス幅の変化の関係は、図5のように、目標対象物の角度が変化しても同様である。なお、目標対象物の角度変化は、集光レーザ光の波高や波形形状(波の形状)に変化を与える。   The relationship of the change of the focused pulse width with respect to the transmission pulse width is the same even when the angle of the target object changes as shown in FIG. Note that the change in the angle of the target object changes the wave height and waveform shape (wave shape) of the focused laser beam.

この説明では、ある1つのパルス光について その散乱光と観測点間の角度について目標対象物の特徴情報を取得する手法を説明した。より高精度に目標対象物を観測するために、照射パルス光を連続したパルス光に変更し、また異なる波長のパルス光を用いて複数測定点で目標対象物を連続的に観測することが望ましい。   In this description, the method of acquiring the feature information of the target object with respect to the angle between the scattered light and the observation point for one pulsed light has been described. In order to observe the target object with higher accuracy, it is desirable to change the irradiation pulse light to continuous pulse light and continuously observe the target object at multiple measurement points using pulse light of different wavelengths. .

また、上記説明は十分に距離が離れた観測点間の送受レーザ光に現れる関係を説明したが、例えば双眼鏡や複数の望遠鏡をアレイ化して、近傍に複数の観測点を設けるようにレーザ観測システムを構成することとしてもよい。   In addition, the above explanation has explained the relationship that appears in the transmitted and received laser light between observation points that are sufficiently distant from each other. It is good also as comprising.

照射パルスレーザ光の拡張幅はデブリ反射面まではほぼ一定に保たれるが、デブリ反射面が傾いていたり、凸凹していた場合、一つの照射パルス内での到達時間が変わり反射光のパルス波形が照射パルス波形と異なる波形になる。このため、ターゲットが大きく3つ部位に別れて線対称に配置している場合であって、ターゲット両端の2つの部位と中心の部位でそれぞれ第1波長と第1波長の反射率が相反していた場合、デブリの姿勢に応じて図6に模式的に示すような反射光を得られる。   The extended width of the irradiation pulse laser beam is kept almost constant up to the debris reflection surface, but if the debris reflection surface is tilted or uneven, the arrival time within one irradiation pulse changes and the reflected light pulse The waveform is different from the irradiation pulse waveform. Therefore, the target is largely divided into three parts and arranged symmetrically, and the reflectances of the first wavelength and the first wavelength are opposite to each other at the two parts at the both ends of the target and the central part. In this case, the reflected light as schematically shown in FIG. 6 can be obtained according to the attitude of the debris.

図6(a)では単一周波、図6(b)では複数周波の照射パルス波と集光パルス波の関係を模式的に示している。図6(b)に示すように、第1波長と第2波長の受信波形の形状は、それぞれ時間的に線対称になることは共通であるが、両端と中心の波形の強度が反射率に応じて相反する波形になる。   FIG. 6A schematically shows a relationship between a single-frequency irradiation pulse wave and a multi-frequency irradiation pulse wave and a focused pulse wave in FIG. 6B. As shown in FIG. 6 (b), the shapes of the received waveforms of the first wavelength and the second wavelength are common to be symmetrical with respect to time, but the intensity of the waveform at both ends and the center is reflected in the reflectance. Corresponding waveforms are produced accordingly.

このように、必要に応じて複数観測地点で散乱光の集光及びそれぞれの波長への分離を行うことで、目標対象物の特徴情報を含む反射波から波形情報を取得する。この波形情報から、目標対象物の特徴情報を取り出す。   As described above, the waveform information is acquired from the reflected wave including the characteristic information of the target object by collecting the scattered light and separating it into the respective wavelengths as necessary. Feature information of the target object is extracted from this waveform information.

また、多くのデブリは姿勢が固定されていないため、回転してレーザ光が照射される反射面が時間経過と共に異なる形状(大きさ)になる。   Further, since the posture of many debris is not fixed, the reflecting surface on which the laser beam is rotated and becomes different in shape (size) with time.

これらのデブリからの反射レーザ光の集光波形について、予めデータベースを保持することで、目標対象物の形状を正確に識別することが可能になる。既知の衛星部品やロケットであれば、全体形状や素材の反射率をも地上で準備できる。また、未知の物体であっても、観測を重ねることで、形状の特定を逐次的に明瞭化できる。   It is possible to accurately identify the shape of the target object by holding a database in advance with respect to the condensed waveform of the reflected laser light from these debris. With known satellite parts and rockets, the overall shape and reflectivity of the material can be prepared on the ground. Moreover, even if it is an unknown object, the shape specification can be clarified sequentially by repeated observations.

また、異なる波長のレーザ光を使用することで、波長ごとの強度分布の変化を各観測点で観測できる。この際、目標対象物の現在の状態を反映したデータベースで逐次的に物体識別の推考を進めることで、より確度の高い識別結果を得られる。   In addition, by using laser beams having different wavelengths, changes in the intensity distribution for each wavelength can be observed at each observation point. At this time, the identification result with higher accuracy can be obtained by sequentially proceeding with the object identification in the database reflecting the current state of the target object.

このように、パルスレーザ光の照射地点とは異なる測定点でレーザ観測システムで目標表面で生じた散乱光を集光してその波形形状を観測する。   In this way, the scattered light generated on the target surface is collected by the laser observation system at a measurement point different from the irradiation point of the pulsed laser light, and the waveform shape is observed.

また、複数の測定点から同一デブリ(目標)に対して1ないし複数のパルスレーザ光を照射することで、入射角の異なる複数送信パルスから、それぞれの測定点で複数の受信パルスを得ることで、デブリの回転方向などをより精確に抽出可能になる。   Further, by irradiating one or a plurality of pulsed laser beams to the same debris (target) from a plurality of measurement points, a plurality of reception pulses are obtained at each measurement point from a plurality of transmission pulses having different incident angles. The direction of rotation of debris can be extracted more accurately.

更に、使用するレーザ波長を変えた複数のレーザ装置により同時観測することで、それぞれの装置で他のレーザ装置から照射されたパルスレーザ光の散乱光を集光し、複数の受信波形の情報から目標形状を高精度に導出できる。   Furthermore, by simultaneously observing with a plurality of laser devices with different laser wavelengths to be used, the scattered light of pulsed laser light emitted from other laser devices is collected by each device, and information from a plurality of received waveforms is collected. The target shape can be derived with high accuracy.

また、上記散乱光を集光する複数の観測点/連続観測の観測結果から、目標対象物の高精度な速度検出が可能になる。   In addition, it is possible to detect the speed of the target object with high accuracy from the observation results of a plurality of observation points / continuous observations that collect the scattered light.

この検出結果から目標対象物の伝搬方向を計算することで、不明な軌道を伝搬するデブリに対してもその軌道を正確に推定できる。結果、自動追尾を行う仕組みに的確な情報を入力でき、その追尾性能を向上させ得る。   By calculating the propagation direction of the target object from this detection result, the trajectory can be accurately estimated even for debris propagating through an unknown trajectory. As a result, accurate information can be input to the mechanism for automatic tracking, and the tracking performance can be improved.

このように、目標対象物について、パルスレーザ光の散乱光の変化を観測することで、レーザ光が照射された目標対象物の特徴(反射面の形状、運動、物体特定)を確度よく推定可能になる。   In this way, by observing the change in the scattered light of the pulse laser beam for the target object, it is possible to accurately estimate the characteristics of the target object irradiated with the laser beam (reflecting surface shape, motion, object identification). become.

次に、第2の実施形態を説明する。   Next, a second embodiment will be described.

図7は、第2の実施形態にかかるレーザ観測システム2の構成及び運用態様を示した説明図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration and operation mode of the laser observation system 2 according to the second embodiment.

レーザ観測システム2は、複数のレーザ装置10及び望遠鏡30を含む構成である。制御部20は、複数のレーザ装置10と通信回線を介して接続されている。また、通信回線を介して他の観測システムと観測結果や識別対象物体候補を共有する。図中では、2組のレーザ装置10及び望遠鏡30を示しているが、所望数の組み合わせで運用すればよい。   The laser observation system 2 includes a plurality of laser devices 10 and a telescope 30. The control unit 20 is connected to a plurality of laser devices 10 via communication lines. Also, observation results and identification target object candidates are shared with other observation systems via a communication line. In the figure, two sets of laser devices 10 and telescopes 30 are shown, but a desired number of combinations may be used.

レーザ装置10群は、システム全体として複数の波長のパルスレーザ光を目標対象物に照射する。制御部20たるシステム制御コンピュータは、各レーザ装置10で集光された反射レーザ光の受光波形形状から物体識別を実行する。システム制御コンピュータは、複数レーザ装置10からの測定結果を受け付けるほか、必要に応じてそれぞれのレーザ測距機能も制御する。この際、他の観測システムで取得された観測結果を反映して物体識別を実行する。   The laser apparatus 10 group irradiates a target object with pulsed laser beams having a plurality of wavelengths as a whole system. The system control computer that is the control unit 20 executes object identification from the light receiving waveform shape of the reflected laser light collected by each laser device 10. The system control computer receives the measurement results from the plurality of laser apparatuses 10 and also controls the respective laser ranging functions as necessary. At this time, the object identification is executed by reflecting the observation result obtained by another observation system.

使用するレーザ光に縦シングルモードレーザを用いると、波長のドップラーシフトをヘテロダインによって検出でき、ターゲットの移動速度や方向が測定できる。ヘテロダイン検波は単一素子の光検知器があれば可能である。また、ヘテロダイン検波は必要な受信エネルギーを最小限に低減することに役立つ。   When a longitudinal single mode laser is used as the laser beam to be used, the wavelength Doppler shift can be detected by heterodyne, and the moving speed and direction of the target can be measured. Heterodyne detection is possible with a single-element photodetector. Heterodyne detection also helps to reduce the required received energy to a minimum.

目標対象物の伝搬方向(軌道)が精確に識別できると、システム制御コンピュータは、その情報を基に各望遠鏡30のLOS角を制御して、常に最適な方向で目標対象物の追尾が維持できる。   When the propagation direction (trajectory) of the target object can be accurately identified, the system control computer controls the LOS angle of each telescope 30 based on the information, and can always keep track of the target object in the optimum direction. .

結果、レーザ観測システム2として、目標対象物を良好に追尾可能になる。   As a result, the target object can be tracked favorably as the laser observation system 2.

図8(a)には、複数波長のレーザ光を使用したときの各波長の波形信号に分ける周波数弁別方式の回路構成例を示す。この構成例では、2つのレーザ波長をダイクロックミラーで波長毎に弁別する方式を示している。   FIG. 8A shows a circuit configuration example of a frequency discrimination system that divides into waveform signals of each wavelength when using laser beams of a plurality of wavelengths. This configuration example shows a method of discriminating two laser wavelengths for each wavelength by a dichroic mirror.

光学系回路の構造は、この他にも時間的に受信タイミングをシフトさせる手法で複数の波長を取り扱えるようにしてもよい。時間のシフトで信号を弁別する場合、観測点から目標対象物までの距離によって複数の反射波が重ならないよう、制御部20は、各観測点からのパルスレーザの送信タイミングを制御するようにすればよい。   In addition to this, the structure of the optical system circuit may be configured to handle a plurality of wavelengths by a method of shifting the reception timing with time. When discriminating signals by shifting the time, the control unit 20 controls the transmission timing of the pulse laser from each observation point so that a plurality of reflected waves do not overlap depending on the distance from the observation point to the target object. That's fine.

図8(b)は軌道情報が不明な目標対象物に対する自律追尾方式の回路構成例である。自律追尾では、目標対象物のLOS角の変化を常に検出するため、受信信号の一部をCCD(Charge Coupled Device)カメラや4分割検知器などのアレイセンサで受信し、LOS角変化量を算出し望遠鏡30の角度を制御する。   FIG. 8B is a circuit configuration example of an autonomous tracking method for a target object whose trajectory information is unknown. In autonomous tracking, in order to constantly detect changes in the LOS angle of the target object, a part of the received signal is received by an array sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) camera or quadrant detector, and the amount of LOS angle change is calculated. The angle of the telescope 30 is controlled.

ここで、アレイセンサを用いた場合、LOS角変化量を得るために必要な受信光量が大きくなってしまう問題が発生する。より少ない受信エネルギーでターゲットの伝搬を検出する方式として、ヘテロダインにより目標対象物の速度検出を実施する方式を検討する。   Here, when the array sensor is used, there arises a problem that the amount of received light necessary to obtain the LOS angle change amount increases. As a method for detecting target propagation with less received energy, a method for detecting the speed of a target object by heterodyne is considered.

目標対象物の移動速度を検出することで、LOS角変化量を計算して自律追尾を実施する。   By detecting the moving speed of the target object, the LOS angle change amount is calculated and autonomous tracking is performed.

図9にはヘテロダインを実施するためのレーザ装置10の構成例を示す。   FIG. 9 shows a configuration example of a laser apparatus 10 for performing heterodyne.

図9内の受信系の光学経路は、受信光の一部を分岐するパーシャルミラー1と縦シングルモードレーザ発振器から送られてくる参照光を混合するミキサーと、混合された光信号のビート波形を検出するビート信号検知器を具備する。ビート信号検知器で光電変換されたビート信号は、制御部20で光周波数のドップラーシフト量の測定に使用される。   The optical path of the receiving system in FIG. 9 includes a partial mirror 1 that branches a part of the received light, a mixer that mixes the reference light transmitted from the longitudinal single mode laser oscillator, and the beat waveform of the mixed optical signal. A beat signal detector is provided. The beat signal photoelectrically converted by the beat signal detector is used by the controller 20 to measure the Doppler shift amount of the optical frequency.

制御部20は、ビート信号から得られたドップラーシフト量を、測距データや望遠鏡30のLOS角と共に計算に使用して、観測点と目標対象物の相対速度を算出する。   The control unit 20 uses the Doppler shift amount obtained from the beat signal together with the distance measurement data and the LOS angle of the telescope 30 to calculate the relative speed between the observation point and the target object.

ここで、1つの観測点でのドップラーシフト量のみでは3次元の移動を測定できない。この対策は、3ヵ所以上の測定点での情報を取得し、三次元方程式によりターゲットの移動方向と移動速度を計算で導出するようにすればよい。   Here, the three-dimensional movement cannot be measured only by the Doppler shift amount at one observation point. For this measure, information at three or more measurement points may be acquired, and the moving direction and moving speed of the target may be derived by calculation using a three-dimensional equation.

この計算は、図6に示したシステム制御コンピュータ(制御部20)で実行すればよい。システム制御コンピュータは、導出した目標対象物の軌道伝搬情報に従い各レーザ装置10及び望遠鏡30を逐次制御して、目標対象物の自律追尾を実行する。   This calculation may be executed by the system control computer (control unit 20) shown in FIG. The system control computer sequentially controls each laser device 10 and the telescope 30 according to the derived trajectory propagation information of the target object, and executes autonomous tracking of the target object.

以上説明したように、本発明を適用した目標識別レーザ観測システムは、目標対象物をレーザ光で良好に識別できる。また、本発明を適用した目標識別レーザ観測システムは、目標対象物を良好に追尾可能になる。   As described above, the target identification laser observation system to which the present invention is applied can satisfactorily identify a target object with laser light. In addition, the target identification laser observation system to which the present invention is applied can successfully track the target object.

また、目標識別レーザ観測システムは、レーダ観測システムに対しても様々な利点がある。例えば、昼夜を問わず観測が可能である。また、レーザ観測を利用することで、その観測レンジを高高度若しくは遠方に設定できる。結果、高高度若しくは遠方に存在する目標対象物の軌道を高精度に識別可能になる。   The target identification laser observation system has various advantages over the radar observation system. For example, observation is possible day and night. In addition, by using laser observation, the observation range can be set at a high altitude or far away. As a result, the trajectory of the target object existing at a high altitude or far away can be identified with high accuracy.

また、目標対象物の形状認識が1ないし複数の受信波形から識別することが可能になる。物体を特定できない場合でも大きさや形状、運動、素材などの推定が可能になり、物体識別の推考に利用できる。   Further, the shape recognition of the target object can be identified from one or a plurality of received waveforms. Even when an object cannot be identified, it is possible to estimate size, shape, motion, material, etc., which can be used for object identification.

尚、レーザ観測システムの制御部は、コンピュータシステムのハードウェアとソフトウェアの組み合わせを用いて実現すればよい。また、このコンピュータシステムの制御部は、上記メモリーにレーザ波形観測用プログラムが展開され、このプログラムに基づいて1ないし複数のプロセッサー等のハードウェアを動作させることによって実現すればよい。この際、必要に応じて、このプログラムは、オペーレティングシステムや、マイクロプログラム、ドライバなどのソフトウェアが提供する機能と協働して、所望機能を実現することとしてもよい。   Note that the control unit of the laser observation system may be realized using a combination of hardware and software of a computer system. The control unit of the computer system may be realized by developing a laser waveform observation program in the memory and operating hardware such as one or more processors based on the program. At this time, if necessary, this program may realize a desired function in cooperation with a function provided by software such as an operating system, a microprogram, or a driver.

また、このコンピュータシステムは、必ずしも一つの装置として構築される必要はなく、複数のサーバ/コンピュータ/仮想マシンなどが組み合わさって構築されてもよい。また、コンピュータシステムの一部/全ての各部をハードウェアやファームウェア(例えば、一ないし複数のLSI:Large-Scale Integration,FPGA:Field Programmable Gate Array,電子素子の組み合わせ)で置換することとしてもよい。同様に、各部の一部のみをハードウェアやファームウェアで置換することとしてもよい。   In addition, this computer system is not necessarily constructed as a single device, and may be constructed by combining a plurality of servers / computers / virtual machines. Further, a part / all of the computer system may be replaced with hardware or firmware (for example, one or a plurality of LSI: Large-Scale Integration, FPGA: Field Programmable Gate Array, a combination of electronic elements). Similarly, only a part of each part may be replaced with hardware or firmware.

また、このプログラムは、記録媒体に非一時的に記録されて頒布されても良い。当該記録媒体に記録されたプログラムは、有線、無線、又は記録媒体そのものを介してメモリーに読込まれ、プロセッサー等を動作させる。   Further, this program may be recorded non-temporarily on a recording medium and distributed. The program recorded on the recording medium is read into the memory via wired, wireless, or the recording medium itself, and operates a processor or the like.

なお、実施形態及び/又は実施例を例示して本発明を説明した。しかし、本発明の具体的な構成は前述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があってもこの発明に含まれる。例えば、上述した実施形態及び/又は構成例のブロック構成の分離併合、手順の入れ替えなどの変更は本発明の趣旨および説明される機能を満たせば自由であり、上記説明が本発明を限定するものではない。   The present invention has been described by exemplifying embodiments and / or examples. However, the specific configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications within a range not departing from the gist of the present invention are included in the present invention. For example, changes such as separation and merging of block configurations and replacement of procedures in the embodiment and / or configuration example described above are free as long as they satisfy the gist of the present invention and the functions described, and the above description limits the present invention. is not.

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載されうる。尚、以下の付記は本発明をなんら限定するものではない。
[付記1]
目標物体に向けられる望遠鏡と、
前記望遠鏡を介して目標で散乱した反射レーザ光を受光するレーザ装置と、
前記反射レーザ光の波形を取得する波形取得部と、
前記反射レーザ光の受光波形形状から物体識別を実行する判定部と、
を備えることを特徴とする目標識別レーザ観測システム。
In addition, a part or all of the above-described embodiments can be described as follows. Note that the following supplementary notes do not limit the present invention.
[Appendix 1]
A telescope aimed at the target object;
A laser device for receiving reflected laser light scattered at a target via the telescope;
A waveform acquisition unit for acquiring a waveform of the reflected laser light;
A determination unit for performing object identification from a light-receiving waveform shape of the reflected laser light;
A target identification laser observation system comprising:

[付記2]
前記レーザ装置で生成して照射したパルスレーザ光と目標に当たって返ってきた反射レーザ光との送受信タイミングから目標までの距離を演算する測距部を含むことを特徴とする上記付記記載の目標識別レーザ観測システム。
[Appendix 2]
The target identification laser according to the above-mentioned supplementary note, further comprising a distance measuring unit that calculates a distance from the transmission / reception timing of the pulsed laser light generated and irradiated by the laser device and the reflected laser light returned to the target to the target. Observation system.

[付記3]
前記判定部で用いる、前記反射レーザ光の受光波形形状と識別対象物体候補とを関連付けたデータを保持したデータベースを更に含むことを特徴とする上記付記記載の目標識別レーザ観測システム。
[Appendix 3]
The target identification laser observation system according to the above supplementary note, further including a database that holds data in which the received light waveform shape of the reflected laser beam and the identification target object candidate are associated with each other, which is used in the determination unit.

[付記4]
前記レーザ装置は、複数波長の同一目標で散乱した反射レーザ光を受光し、
前記波形取得部は、前記複数波長の反射レーザ光の波形をそれぞれ取得し、
前記判定部は、複数波長の反射レーザ光の受光波形形状から物体形状を導出処理する
ことを特徴とする上記付記記載の目標識別レーザ観測システム。
[Appendix 4]
The laser device receives reflected laser light scattered by the same target having a plurality of wavelengths,
The waveform acquisition unit acquires the waveforms of the reflected laser beams of the plurality of wavelengths,
The target identifying laser observation system as set forth in the above supplementary note, wherein the determination unit derives an object shape from a light-receiving waveform shape of reflected laser light having a plurality of wavelengths.

[付記5]
前記波形取得部は、複数の観測点で取得された同一目標で散乱した反射レーザ光の波形をそれぞれ取得し、
前記判定部は、複数の反射レーザ光の受光波形形状から物体形状を導出処理する
ことを特徴とする上記付記記載の目標識別レーザ観測システム。
[Appendix 5]
The waveform acquisition unit acquires the waveform of the reflected laser light scattered at the same target acquired at a plurality of observation points,
The target identifying laser observation system as set forth in the above supplementary note, wherein the determination unit derives an object shape from received light waveform shapes of a plurality of reflected laser beams.

[付記6]
前記レーザ装置は、集光した任意の反射レーザ光を 波長の異なる複数のレーザ光に分光した後に、分光したそれぞれの反射レーザ光をそれぞれ波形信号に変換することを特徴とする上記付記記載の目標識別レーザ観測システム。
[Appendix 6]
The laser device, wherein the focused reflected laser light is split into a plurality of laser beams having different wavelengths, and then each reflected laser beam is converted into a waveform signal. Identification laser observation system.

[付記7]
前記レーザ装置は、目標で反射した反射レーザ光を捉えるアレイセンサを含み、
該目標識別レーザ観測システムは、
前記アレイセンサの分解能で出力されたセンサ出力に基づいて、目標の移動方向及び/又は移動速度を導出処理して、前記望遠鏡の向きを調整する自律追跡部を更に含む、
ことを特徴とする上記付記記載の目標識別レーザ観測システム。
[Appendix 7]
The laser device includes an array sensor that captures reflected laser light reflected by a target,
The target identification laser observation system includes:
An autonomous tracking unit that adjusts the direction of the telescope by deriving a target moving direction and / or moving speed based on the sensor output output at the resolution of the array sensor;
A target identification laser observation system as described in the above supplementary note.

[付記8]
前記レーザ装置は、
目標に照射するパルスレーザ光に縦シングルモードレーザを採用し、
照射するパルスレーザ光から参照光を分岐すると共に、
集光した反射レーザ光を 前記参照光を用いてヘテロダイン方式で混合した光信号のビート波形を検知し、
該目標識別レーザ観測システムは、
前記ビート波形の変化に基づいて、観測点と目標との相対速度を導出処理する速度検出部を更に含む、
ことを特徴とする上記付記記載の目標識別レーザ観測システム。
[Appendix 8]
The laser device is
Adopting a vertical single mode laser for the pulsed laser light to irradiate the target,
While branching the reference light from the pulsed laser light to irradiate,
The beat waveform of the optical signal obtained by mixing the collected reflected laser light by the heterodyne method using the reference light is detected,
The target identification laser observation system includes:
Based on the change of the beat waveform, further includes a speed detection unit for deriving a relative speed between the observation point and the target,
A target identification laser observation system as described in the above supplementary note.

[付記9]
複数の観測点で、パルスレーザ光に縦シングルモードレーザを採用して前記参照光を生成し、集光した反射レーザ光と前記参照光を混合した光信号のビート波形を取得し、
複数の観測点で取得された前記ビート波形の変化に基づいて、目標との現在位置を導出処理する
ことを特徴とする上記付記記載の目標識別レーザ観測システム。
[Appendix 9]
At a plurality of observation points, a vertical single mode laser is used as pulse laser light to generate the reference light, and a beat waveform of an optical signal obtained by mixing the collected reflected laser light and the reference light is obtained.
The target identification laser observation system according to the above supplementary note, wherein a current position with respect to the target is derived based on the change in the beat waveform acquired at a plurality of observation points.

[付記10]
前記レーザ装置による波長の異なる複数のパルスレーザ光の発射 及び/又は 散乱光の集光を 連続的に複数の観測点で実施して、複数の観測点で得られた異なるタイミングの異なる波長の受光波形形状及び目標物体との距離から物体識別の推考を進めることを特徴とする上記付記記載の目標識別レーザ観測システム。
[Appendix 10]
The laser apparatus emits a plurality of pulsed laser beams having different wavelengths and / or collects scattered light continuously at a plurality of observation points, and receives light of different wavelengths at different timings obtained at the plurality of observation points. The target identification laser observation system according to the above supplementary note, wherein the object identification is advanced from the waveform shape and the distance from the target object.

[付記11]
目標物体にレーザパルス光を照射するレーザ発射工程と、
目標物体に向けられた望遠鏡を介して目標で散乱した反射レーザ光を集光するレーザ受光工程と、
前記反射レーザ光の波形を取得する波形取得工程と、
前記反射レーザ光の受光波形形状から物体識別を実行する目標識別工程と、
を含むことを特徴とするレーザ目標識別方法。
[Appendix 11]
A laser emission step of irradiating a target object with laser pulse light;
A laser receiving process for condensing the reflected laser light scattered by the target through a telescope directed at the target object;
A waveform acquisition step of acquiring a waveform of the reflected laser light;
A target identification step of performing object identification from the light-receiving waveform shape of the reflected laser light;
A method of identifying a laser target.

[付記12]
レーザ発射工程で照射したレーザ光と目標に当たって返ってきた反射レーザ光との送受信タイミングから目標までの距離を演算するレーザ測距工程を更に含むことを特徴とする上記付記記載のレーザ目標識別方法。
[Appendix 12]
The laser target identification method according to the above supplementary note, further comprising a laser ranging step of calculating a distance from the transmission / reception timing of the laser beam irradiated in the laser emitting step and the reflected laser beam returned upon hitting the target to the target.

[付記13]
前記目標識別工程では、前記反射レーザ光の受光波形形状と識別対象物体候補とを関連付けたデータを保持したデータベースを参照することを特徴とする上記付記記載のレーザ目標識別方法。
[Appendix 13]
The laser target identification method according to the above supplementary note, wherein in the target identification step, a database holding data in which a received light waveform shape of the reflected laser light is associated with an identification target object candidate is referred to.

[付記14]
前記レーザ受光工程では、複数波長の同一目標で散乱した反射レーザ光を受光し、
前記波形取得工程では、前記複数波長の反射レーザ光の波形をそれぞれ取得し、
前記目標識別工程では、複数波長の反射レーザ光の受光波形形状から物体形状を導出処理する
ことを特徴とする上記付記記載のレーザ目標識別方法。
[Appendix 14]
In the laser light receiving step, reflected laser light scattered by the same target having a plurality of wavelengths is received,
In the waveform acquisition step, each of the reflected laser light waveforms of the plurality of wavelengths is acquired,
In the target identification step, the object shape is derived from the light-receiving waveform shape of the reflected laser light having a plurality of wavelengths.

[付記15]
前記波形取得工程では、複数の観測点で取得された同一目標で散乱した反射レーザ光の波形をそれぞれ取得し、
前記目標識別工程では、複数の反射レーザ光の受光波形形状から物体形状を導出処理する
ことを特徴とする上記付記記載のレーザ目標識別方法。
[Appendix 15]
In the waveform acquisition step, each of the reflected laser light waveforms scattered by the same target acquired at a plurality of observation points, respectively,
In the target identification step, the object shape is derived from the light-receiving waveform shapes of a plurality of reflected laser beams.

[付記16]
前記レーザ受光工程では、集光した任意の反射レーザ光を 波長の異なる複数のレーザ光に分光した後に、分光したそれぞれの反射レーザ光をそれぞれ波形信号に変換することを特徴とする上記付記記載のレーザ目標識別方法。
[Appendix 16]
In the laser light receiving step, after the reflected arbitrary reflected laser light is split into a plurality of laser lights having different wavelengths, the reflected laser lights are converted into waveform signals, respectively. Laser target identification method.

[付記17]
前記レーザ受光工程では、目標で反射した反射レーザ光を捉えるアレイセンサを用い、
前記目標識別工程では、該アレイセンサの分解能で出力されたセンサ出力に基づいて、目標の移動方向及び/又は移動速度を導出処理して、前記望遠鏡の向きを調整することを特徴とする上記付記記載のレーザ目標識別方法。
[Appendix 17]
In the laser receiving step, an array sensor that captures reflected laser light reflected by the target is used.
In the target identifying step, the direction of the telescope is adjusted by deriving a target moving direction and / or moving speed based on the sensor output output at the resolution of the array sensor. The laser target identification method as described.

[付記18]
前記レーザ発射工程では、目標に縦シングルモードパルスレーザ光を照射すると共に、照射するパルスレーザ光から参照光を分岐し、
前記レーザ受光工程では、集光した反射レーザ光を 前記参照光を用いてヘテロダイン方式で混合した光信号のビート波形を検知し、
前記目標識別工程では、前記ビート波形の変化に基づいて、観測点と目標との相対速度を導出処理する
ことを特徴とする上記付記記載のレーザ目標識別方法。
[Appendix 18]
In the laser emission step, the target is irradiated with the longitudinal single mode pulse laser light, and the reference light is branched from the pulse laser light to be irradiated,
In the laser light receiving step, a beat waveform of an optical signal obtained by mixing the collected reflected laser light by the heterodyne method using the reference light is detected,
In the target identification step, the relative speed between the observation point and the target is derived based on the change in the beat waveform, and the laser target identification method as described in the above supplementary note,

[付記19]
前記レーザ発射工程及び前記レーザ受光工程では、複数の観測点で、パルスレーザ光に縦シングルモードレーザを照射すると共に前記参照光を生成し、集光した反射レーザ光と前記参照光を混合した光信号のビート波形を取得し、
前記目標識別工程では、複数の観測点で取得された前記ビート波形の変化に基づいて、目標との現在位置を導出処理する
ことを特徴とする上記付記記載のレーザ目標識別方法。
[Appendix 19]
In the laser emission step and the laser light receiving step, light that is obtained by irradiating a pulse laser beam with a longitudinal single mode laser at a plurality of observation points and generating the reference beam, and mixing the reflected laser beam and the reference beam. Get the beat waveform of the signal,
In the target identification step, a current position with respect to a target is derived based on changes in the beat waveform acquired at a plurality of observation points.

[付記20]
前記レーザ発射工程及び前記レーザ受光工程では、レーザ装置による波長の異なる複数のパルスレーザ光の発射 及び/又は 散乱光の集光を 連続的に複数の観測点で実施し、
前記目標識別工程では、複数の観測点で得られた異なるタイミングの異なる波長の受光波形形状及び目標物体との距離から物体識別の推考を進める
ことを特徴とする上記付記記載のレーザ目標識別方法。
[Appendix 20]
In the laser emitting step and the laser receiving step, a laser device emits a plurality of pulsed laser beams having different wavelengths and / or collects scattered light continuously at a plurality of observation points,
The laser identification method according to the above supplementary note, wherein in the target identification step, inference of object identification is advanced from the received light waveform shapes of different wavelengths obtained at a plurality of observation points and different distances from the target object.

本発明は、宇宙空間にあるデブリの軌道決定やデブリの形状や運動の状態を確度よくデータベース化するミッションに利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for missions that determine the orbit of debris in outer space and make a database of debris shape and motion state with high accuracy.

また、本発明は、大気圏内で高速に飛行する飛翔体の識別や、大気圏内で飛行する比較的小さな飛翔体の識別にも使用できる。   The present invention can also be used for identifying flying objects that fly at high speed in the atmosphere and for identifying relatively small flying objects that fly in the atmosphere.

また、本発明のレーザ観測システムは、移動体(船や飛翔体など)に搭載して、可搬性を持たせた構成とすることも可能である。また、複数のレーザ/レーダ観測システムが相互に観測データ(識別した目標名称や波形データ、測距データ、座標データ等)を交換するように構築することも可能である。   In addition, the laser observation system of the present invention can be mounted on a moving body (such as a ship or a flying body) so as to be portable. It is also possible to construct a plurality of laser / radar observation systems to exchange observation data (identified target names, waveform data, distance measurement data, coordinate data, etc.) with each other.

1,2 レーザ観測システム
10 レーザ装置
20 制御部
21 波形取得部
22 判定部
30 望遠鏡
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Laser observation system 10 Laser apparatus 20 Control part 21 Waveform acquisition part 22 Determination part 30 Telescope

Claims (10)

初期捕捉された目標物体に向けられる望遠鏡と、
前記望遠鏡を介して目標物体で散乱して変形したパルスレーザ光を受光するレーザ装置と、
前記変形したパルスレーザ光の波形形状及び該波形形状の変化量を取得する波形取得部と、
前記変形したパルスレーザ光の受光波形形状及び該波形形状の変化に基づいて少なくとも前記目標物体の表面形状をパターンマッチングによらずに推定処理して、該推定結果を反映させた物体識別を実行する判定部と、
を備えることを特徴とする目標識別レーザ観測システム。
なお、前記目標物体にはCCRが搭載されていない物体や未知の形状の物体をも含む。
A telescope aimed at the initially captured target object;
A laser device that receives pulsed laser light that has been scattered and deformed by a target object via the telescope; and
A waveform acquisition unit for acquiring the waveform shape of the deformed pulsed laser beam and the amount of change in the waveform shape;
Based on the received light waveform shape of the deformed pulse laser beam and the amount of change in the waveform shape, at least the surface shape of the target object is estimated without using pattern matching , and object identification that reflects the estimation result is executed. A determination unit to
A target identification laser observation system comprising:
Note that the target object includes an object having no CCR and an object having an unknown shape.
前記判定部は、目標物体までの距離参照して物体識別処理を継続進行することを特徴とする請求項1記載の目標識別レーザ観測システム。 The target identification laser observation system according to claim 1, wherein the determination unit continues the object identification process with reference to a distance to the target object . 前記判定部で用いる、前記変形したパルスレーザ光の受光波形形状と識別対象物体候補とを関連付けたデータを保持したデータベースを更に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の目標識別レーザ観測システム。   3. The target identification laser observation according to claim 1, further comprising a database holding data in which the received light waveform shape of the deformed pulsed laser light and the identification target object candidate are associated and used in the determination unit. system. 前記レーザ装置は、複数波長の同一目標物体で散乱して変形したパルスレーザ光を受光し、
前記波形取得部は、前記複数波長の散乱で変形したパルスレーザ光の波形形状及び該波形形状の変化量をそれぞれ取得し、
前記判定部は、複数波長の散乱で変形したパルスレーザ光の受光波形形状及び該波形形状の変化に基づいて目標物体の物体形状を導出処理する
ことを特徴とする請求項1ないし3の何れか一項に記載の目標識別レーザ観測システム。
The laser device receives a pulsed laser beam scattered and deformed by the same target object having a plurality of wavelengths,
The waveform acquisition unit acquires the waveform shape of the pulse laser light deformed by the scattering of the plurality of wavelengths and the amount of change in the waveform shape,
The determination unit performs derivation processing of an object shape of a target object based on a received light waveform shape of pulsed laser light deformed by scattering of a plurality of wavelengths and a change amount of the waveform shape. The target identification laser observation system according to claim 1.
前記波形取得部は、複数の観測点で取得された同一目標物体で同一パルスレーザ光が散乱して変形したパルスレーザ光の観測点毎の波形形状及び該波形形状の変化量をそれぞれ取得し、
前記判定部は、複数の観測点毎の散乱で変形したパルスレーザ光の受光波形形状及び該波形形状の変化に基づいて目標物体の物体形状を導出処理する
ことを特徴とする請求項1ないし4の何れか一項に記載の目標識別レーザ観測システム。
The waveform acquisition unit acquires the waveform shape for each observation point of the pulse laser light and the amount of change in the waveform shape, which is the same pulse laser light scattered and deformed by the same target object acquired at a plurality of observation points,
The determination unit performs derivation processing of an object shape of a target object based on a received light waveform shape of pulsed laser light deformed by scattering at each of a plurality of observation points and a change amount of the waveform shape. 5. The target identification laser observation system according to any one of 4 above.
前記レーザ装置は、集光した任意の反射レーザ光を 波長の異なる複数のレーザ光に分光した後に、分光したそれぞれの波長の目標物体で散乱して変形したパルスレーザ光をそれぞれ波形信号に変換し、
前記波形取得部は、少なくとも何れかの波長の波形信号を参照して、前記変形したパルスレーザ光の波形形状及び該波形形状の変化量を取得する
ことを特徴とする請求項1ないし5の何れか一項に記載の目標識別レーザ観測システム。
The laser device divides a focused arbitrary reflected laser beam into a plurality of laser beams having different wavelengths, and then converts each pulsed laser beam that has been scattered and deformed by a target object having a different wavelength into a waveform signal. ,
6. The waveform acquisition unit according to claim 1, wherein the waveform acquisition unit acquires a waveform shape of the deformed pulse laser beam and a change amount of the waveform shape with reference to a waveform signal of at least one of the wavelengths. The target identification laser observation system according to claim 1.
前記レーザ装置は、目標物体で反射した反射レーザ光を捉えるアレイセンサを含み、
該目標識別レーザ観測システムは、捕捉した目標物体のプログラム追尾と共に、前記アレイセンサの分解能で出力されたセンサ出力に基づいて、目標物体の移動方向及び/又は移動速度を導出処理して、前記望遠鏡の向きを目標物体に調整する自律追跡部を更に含む、
ことを特徴とする請求項1ないし6の何れか一項に記載の目標識別レーザ観測システム。
The laser device includes an array sensor that captures reflected laser light reflected by a target object,
The target identification laser observation system derives the moving direction and / or moving speed of the target object based on the sensor output output at the resolution of the array sensor together with the program tracking of the captured target object, and the telescope An autonomous tracking unit that adjusts the orientation of the target to the target object;
The target identification laser observation system according to any one of claims 1 to 6.
前記レーザ装置は、
目標物体に照射するパルスレーザ光に縦シングルモードレーザを採用し、
照射するパルスレーザ光から参照光を分岐すると共に、
集光した反射レーザ光を 前記参照光を用いてヘテロダイン方式で混合した光信号のビート波形を検知し、
該目標識別レーザ観測システムは、
前記ビート波形の変化に基づいて、観測点と目標物体との相対速度を導出処理する速度検出部を更に含む、
ことを特徴とする請求項1ないし6の何れか一項に記載の目標識別レーザ観測システム。
The laser device is
A vertical single mode laser is used for the pulsed laser light to irradiate the target object.
While branching the reference light from the pulsed laser light to irradiate,
The beat waveform of the optical signal obtained by mixing the collected reflected laser light by the heterodyne method using the reference light is detected,
The target identification laser observation system includes:
Based on the change of the beat waveform, further includes a speed detection unit for deriving a relative speed between the observation point and the target object,
The target identification laser observation system according to any one of claims 1 to 6.
前記レーダ装置による波長の異なる複数のパルスレーザ光の発射 及び/又は 散乱光の集光を複数の観測点で連続実施して、複数の観測点で得られた異なるタイミングの異なる波長の受光波形形状及び目標物体との距離を参照して物体識別処理を継続進行することを特徴とする請求項1ないし8の何れか一項に記載の目標識別レーザ観測システム。   A plurality of pulsed laser beams with different wavelengths emitted by the radar device and / or condensing scattered light is continuously performed at a plurality of observation points, and received light waveform shapes of different wavelengths at different timings obtained at the plurality of observation points. The target identification laser observation system according to any one of claims 1 to 8, wherein the object identification process is continuously performed with reference to the distance to the target object. 初期捕捉した目標物体に1若しくは複数波長のレーザパルス光を照射するレーザ発射工程と、
初期捕捉された目標物体に向けられた望遠鏡を介して目標物体で散乱して変形した1若しくは複数波長のパルスレーザ光を1若しくは複数の観測点で集光するレーザ受光工程と、
前記レーザ受光工程で集光したパルスレーザ光の波形形状及び該波形形状の変化量を取得する波形取得工程と、
前記波形取得工程で取得した受光波形形状及び該波形形状の変化に基づいてパターンマッチングによらずに推定処理した前記目標物体の表面形状 又は 前記目標物体の表面形状及び過去の観測結果 に基づいて、推定結果を反映させた物体識別を実行する目標識別工程と、
を含むことを特徴とするライダーシステムによるレーザ目標識別方法。
なお、前記目標物体にはCCRが搭載されていない物体や未知の形状の物体をも含む。
A laser emission step of irradiating the initially captured target object with laser pulse light of one or a plurality of wavelengths;
A laser receiving step for condensing one or a plurality of pulse laser beams of one or a plurality of wavelengths, which are scattered and deformed by the target object via a telescope directed to the initially captured target object, at one or a plurality of observation points;
A waveform acquisition step of acquiring a waveform shape of the pulsed laser light condensed in the laser light receiving step and a change amount of the waveform shape;
Based on the surface shape of the target object estimated based on the received light waveform shape acquired in the waveform acquisition step and the amount of change of the waveform shape without using pattern matching, or based on the surface shape of the target object and past observation results A target identification step for performing object identification reflecting the estimation result ;
A laser target identification method using a lidar system, comprising:
Note that the target object includes an object having no CCR and an object having an unknown shape.
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