JP6903743B2 - コヒーレントライダーから生じる信号を処理する方法および関連するライダーシステム - Google Patents
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Description
− ビート信号は、局部発振器周波数を有する、局部発振器と称される光信号と、ライダーによって照射された目標によって後方散乱された光信号との間の干渉から光検知器によって生成され、前記ビート信号は、デジタル化され、
− 局部発振器周波数は、平均値と、その源を変調することによって生成される変調周波数との和からなり、変調周波数は、変調周期で周期的であり、各周期は、それぞれn個の周波数勾配を有するn個の線形部分を含み、nは、2以上であり、
方法は、
− 変調信号を取得するために、変調周波数でビート信号を複素変調するステップと、
− n個の復調信号を取得するために、変調周波数の各周波数勾配に等しい単一の勾配をそれぞれ有するn個の復調周波数で変調信号を複素復調するステップと、
− n個の復調信号のn個のスペクトル密度を決定するステップと、
− n個のスペクトル密度の最大値にそれぞれ対応するn個の特性周波数を決定するステップと、
− 前記n個の特性周波数から目標の速度に関する情報および目標の距離に関する情報を決定するステップと
を含む、方法である。
− 変調周期よりも短いかまたはそれと等しい複数の時間区間について複数の基本スペクトル密度を決定するサブステップと、
− 複数の基本スペクトル密度の和から前記スペクトル密度を決定するサブステップと
を含む。
α1=−α0およびα3=−α2
である。
− 周波数において周期的に変調されるコヒーレント源と、
− コヒーレント源によって生成された光信号を放出する装置およびライダーによって照射される目標によって後方散乱された信号を受信する装置と、
− 局部発振器周波数を有する、局部発振器と称される光信号と、後方散乱光信号との間の干渉からビート信号を生成するように構成された光検知器であって、局部発振器周波数は、平均値と、その源を変調することによって生成される変調周波数との和からなり、変調周波数は、変調周期で周期的であり、各周期は、それぞれn個の周波数勾配を有するn個の線形部分を含み、nは、2以上である、光検知器と、
− 処理ユニットであって、
*ビート信号をデジタル化すること、
*変調信号を取得するために、変調周波数でビート信号を複素変調すること、
*n個の復調信号を取得するために、変調周波数の各周波数勾配に等しい単一の勾配をそれぞれ有するn個の復調周波数で変調信号を複素復調すること、
*n個の復調信号のn個のスペクトル密度を決定すること、
*n個のスペクトル密度の最大値にそれぞれ対応するn個の特性周波数を決定すること、
*前記n個の特性周波数から目標の速度に関する情報および目標の距離に関する情報を決定すること
を行うように構成された処理ユニットと
を含むコヒーレントライダーシステムにも関する。
FOL(t)=f0+fmod(t)
fs−fOL+(fOL−f0)=fs−f0
fOL−fs+(fOL−f0)=2fOL−f0−fs
に対応する。
tdi=i/n*TFO
に等しい。
Smod(t)=C*Sb(t)
であり、
f0:変調されないレーザーの周波数
fOL:局部発振器の周波数
である。
− 変調周期TFOよりも短いかまたはそれと等しい複数の時間区間δtについて複数の基本スペクトル密度を決定するサブステップと、
− 複数の基本スペクトル密度の和から添え字iの各スペクトル密度SP(i)を決定するサブステップと
を含む。
− 短距離では、更なるノイズが生じて信号対ノイズ比(SNR)が低下する。しかし、短い距離ではSNRが高いため、この減少は重要でない。一実施形態によれば、この減少を避けることが望ましい場合、最大SNRを保証するために周波数平坦部に至る時間範囲を探すステップが追加される。
− 長距離(より低いSNRの場合)では、新たなノイズは、検知ノイズ(特に局部発振器の光子ノイズ)より小さいままであるが、信号が存在する瞬間のみについて蓄積時間を短縮することにより、検知ノイズを減少させることができる。
α0=0.2MHz/μs
α1=−0.2MHz/μs
α2=0.3MHz/μs
α3=−0.3MHz/μs
− 周波数において周期的に変調されるコヒーレント源Lと、
− コヒーレント源によって生成された光信号を放出する装置DEおよびライダーによって照射された目標Tによって後方散乱された信号を受信する装置DRと、
− 局部発振器周波数fOL(t)を有する、局部発振器と称される光信号と、後方散乱光信号との間の干渉からビート信号Sbを生成するように構成された光検知器Dであって、局部発振器周波数fOL(t)は、平均値f0と、その源を変調することによって生成される変調周波数fmod(t)との和からなり、変調周波数は、変調周期TFOで周期的であり、各周期は、それぞれn個の周波数勾配αiを有するn個の線形部分を含み、nは、2以上であり、iは、0〜n−1で変化する、光検知器Dと、
− 処理ユニットUTであって、
*ビート信号をデジタル化すること、
*変調信号Smodを取得するために、変調周波数fmodでビート信号Sbを複素変調すること、
*n個の復調信号Sdemod(i)を取得するために、変調周波数の各周波数勾配αiに等しい単一の勾配をそれぞれ有するn個の復調周波数fdemod(i)で変調信号Smodを複素復調すること、
*n個の復調信号のn個のスペクトル密度SP(i)を決定すること、
*n個のスペクトル密度SP(i)の最大値にそれぞれ対応するn個の特性周波数ναiを決定すること、
*前記n個の特性周波数ναiから目標Tの速度vに関する情報および目標Tの距離dに関する情報を決定すること
を行うように構成された処理ユニットUTと
を含むコヒーレントライダーシステムにも関する。
Claims (11)
- 周波数において周期的に変調されるコヒーレント源(L)を含むコヒーレントライダーによって生成された信号を処理する方法(50)であって、
− ビート信号(Sb)は、局部発振器周波数(fOL(t))を有する、局部発振器と称される光信号と、前記ライダーによって照射された目標(T)によって後方散乱された光信号との間の干渉から光検知器(D)によって生成され、前記ビート信号は、デジタル化され、
− 前記局部発振器周波数(fOL(t))は、平均値(f0)と、前記源を変調することによって生成される変調周波数(fmod(t))との和からなり、前記変調周波数は、変調周期(TFO)で周期的であり、各周期は、それぞれn個の周波数勾配(αi)を有するn個の線形部分を含み、nは、2以上であり、
前記方法は、
− 変調信号(Smod)を取得するために、前記変調周波数(fmod)で前記ビート信号(Sb)を複素変調するステップ(501)と、
− n個の復調信号(Sdemod(i))を取得するために、前記変調周波数(fmod)の前記各周波数勾配(αi)に等しい単一の勾配をそれぞれ有するn個の復調周波数(fdemod(i))で前記変調信号(Smod)を複素復調するステップ(502)と、
− 前記n個の復調信号(Sdemod(i))のn個のスペクトル密度(SP(i))を決定するステップ(503)と、
− 前記n個のスペクトル密度(SP(i))の最大値にそれぞれ対応するn個の特性周波数(ναi)を決定するステップ(504)と、
− 前記n個の特性周波数(ναi)から前記目標(T)の速度(v)に関する情報および前記目標(T)の距離(d)に関する情報を決定するステップ(505)と
を含む、方法(50)。 - 各スペクトル密度を決定する前記ステップは、
− 前記変調周期(TFO)よりも短いかまたはそれと等しい複数の時間区間について複数の基本スペクトル密度を決定するサブステップと、
− 前記複数の基本スペクトル密度の和から前記スペクトル密度(SP(i))を決定するサブステップと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 各基本スペクトル密度は、高速フーリエ変換(FFT)によって決定され、前記スペクトル密度は、前記基本スペクトル密度の平均に等しい、請求項2に記載の方法。
- 各復調周波数(fdemod(i))は、前記変調周期(TFO)で周期的である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記周波数勾配(αi)は、0〜n−1で変化する添え字iを付与され、添え字iの勾配を有する各復調周波数(fdemod(i))は、前記変調周波数(fmod)に対して、i、nおよび前記変調周期(TFO)に依存する偏移時間(tdi)だけ時間的に偏移される、請求項4に記載の方法。
- 波形は、4個の勾配α0、α1、α2、α3を含み、
α1=−α0およびα3=−α2
である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 - コヒーレントライダーシステムであって、
− 周波数において周期的に変調されるコヒーレント源(L)と、
− 前記コヒーレント源によって生成された光信号を放出する装置(DE)および前記ライダーによって照射される目標(T)によって後方散乱された信号を受信する装置(DR)と、
− 局部発振器周波数(fOL(t))を有する、局部発振器と称される光信号と、前記後方散乱光信号との間の干渉からビート信号(Sb)を生成するように構成された光検知器(D)であって、前記局部発振器周波数(fOL(t))は、平均値(f0)と、前記源を変調することによって生成される変調周波数(fmod(t))との和からなり、前記変調周波数は、変調周期(TFO)で周期的であり、各周期は、それぞれn個の周波数勾配(αi)を有するn個の線形部分を含み、nは、2以上である、光検知器(D)と、
− 処理ユニット(UT)であって、
*前記ビート信号をデジタル化すること、
*変調信号(Smod)を取得するために、前記変調周波数(fmod)で前記ビート信号(Sb)を複素変調すること、
*n個の復調信号(Sdemod(i))を取得するために、前記変調周波数の前記各周波数勾配(αi)に等しい単一の勾配をそれぞれ有するn個の復調周波数(fdemod(i))で前記変調信号(Smod)を複素復調すること、
*前記n個の復調信号のn個のスペクトル密度(SP(i))を決定すること、
*前記n個のスペクトル密度(SP(i))の最大値にそれぞれ対応するn個の特性周波数(ναi)を決定すること、
*前記n個の特性周波数(ναi)から前記目標(T)の速度(v)に関する情報および前記目標(T)の距離(d)に関する情報を決定すること
を行うように構成された処理ユニット(UT)と
を含むコヒーレントライダーシステム。 - 前記処理ユニット(UT)は、各スペクトル密度について、前記変調周期(TFO)よりも短いかまたはそれと等しい複数の時間区間について複数の基本スペクトル密度を決定するように更に構成され、前記スペクトル密度(SP(i)))は、前記複数の基本スペクトル密度の和から決定される、請求項7に記載のライダーシステム。
- 各基本スペクトル密度は、高速フーリエ変換(FFT)によって決定され、前記スペクトル密度は、前記基本スペクトル密度の平均に等しい、請求項8に記載のライダーシステム。
- 前記処理ユニット(UT)は、1勾配毎に1個のチャネルでn個のチャネルを含み、各チャネルは、他のチャネルと並列に動作し、かつ関連する周波数を決定するように構成される、請求項7〜9のいずれか一項に記載のライダーシステム。
- コンピュータプログラム製品であって、コンピュータプログラムは、請求項1〜6のいずれか一項に記載の処理方法のステップが実行されることを可能にするコード命令を含む、コンピュータプログラム製品。
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