JP7336134B2 - 遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラム - Google Patents

遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP7336134B2
JP7336134B2 JP2019146735A JP2019146735A JP7336134B2 JP 7336134 B2 JP7336134 B2 JP 7336134B2 JP 2019146735 A JP2019146735 A JP 2019146735A JP 2019146735 A JP2019146735 A JP 2019146735A JP 7336134 B2 JP7336134 B2 JP 7336134B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
received signal
light
observation device
range bin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019146735A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021025976A (ja
Inventor
浜木 井之口
論季 小竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Original Assignee
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Aerospace Exploration Agency JAXA filed Critical Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority to JP2019146735A priority Critical patent/JP7336134B2/ja
Priority to EP20849690.1A priority patent/EP3985417A4/en
Priority to PCT/JP2020/027858 priority patent/WO2021024759A1/ja
Priority to US17/597,566 priority patent/US20220155460A1/en
Publication of JP2021025976A publication Critical patent/JP2021025976A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7336134B2 publication Critical patent/JP7336134B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/26—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting optical wave
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/487—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection
    • G01S7/4876—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection by removing unwanted signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • G01W2001/003—Clear air turbulence detection or forecasting, e.g. for aircrafts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Description

本発明は、例えば航空機が着陸進入中に使用する遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラムに関する。本発明は、例えば地上からの観測時における厚い雲、鳥・飛行機などの飛翔物に対しても適用可能な遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラムに関する。
航空機事故の主要因として近年乱気流が注目されており、航空機に搭載して乱気流を事前に検出する遠隔気流計測装置として、レーザー光を利用したドップラーライダーなどの遠隔気流観測装置に関する技術が研究開発されている（例えば、非特許文献１を参照。）。
ドップラーライダーは大気中の塵（エアロゾル）に対しレーザーを照射し、その散乱光のドップラーシフト成分を抽出する。これにより、各距離の対象の速度を検出することができる。
ドップラーライダーを航空機の乱気流事故防止用として使用するには、例えば特許文献１に示すように飛行方向前方の乱気流情報をパイロットに伝達し、パイロットが回避飛行やシートベルトサイン点灯などにより対処する方法があり、特に低高度ではドップラーライダーから送信されるレーザー光を散乱するエアロゾル粒子の濃度が高いため、着陸進入中の乱気流、ウインドシア、突風（以下、乱気流等という）は遠方から検出できる可能性が高い。
上記に加えて、着陸進入中は航空機の飛行速度が低いという点と、管制官の許可なくパイロットが独自に着陸復行の判断ができるという点で、高高度巡航中と比較すると、現状の技術であってもドップラーライダーの有用性が高い。
本発明者らは、前記ドップラーライダーの性能を向上させる手法として特許文献２に提唱し、不要なノイズを低減する手法として特許文献３に提唱し、気流ベクトルを精度良く求める手法として特許文献４に提唱し、誤検出を除去する手法として特許文献５に提唱した。
特許第５６１８３１３号 特許第５２５２６９６号 特許第５８８１０９９号 特願２０１５－１９５８９５ 特願２０１７－２３４１６５
H.Inokuchi, H.Tanaka, and T.Ando, "Development of an Onboard Doppler LIDAR for Flight Safety," Journal of Aircraft,Vo1.46, No.4, PP.1411-1415, AIAA, July-August, 2009.
これまでのドップラーライダーでは、例えば着陸進入中の地面からの反射による誤検出については考慮していなかった。図２８は航空機に搭載されるドップラーライダーの着陸進入時のＳ／Ｎの変化例をあらわしている。約１１ｋｍ先の大きな信号が地面からの反射信号であり、約１０ｋｍ地点の信号に対し、約２５ｄＢ倍程度大きい信号が得られていることがわかる。
本発明者らは、受信光としての大気中のエアロゾル粒子による散乱光が地面や何らかの物体から影響を受け、ドップラーライダーによる気流観測の信頼性を低下させる、という新たな知見を得た。例えば、着陸進入中にドップラーライダーを利用した場合、飛行方向前方には滑走路が存在する。したがって、ドップラーライダーは、飛行方向前方の大気中のエアロゾル粒子と地面からの散乱光を同時に受信することになる。エアロゾル粒子は非常に軽いため気流とともに運動するのに対して、地面は静止している。定常的な気流は何の危険性もなく、重要なのは気流の変化であるが、ドップラーライダーは、危険性のない定常風と静止した地面との速度差から、大きな気流変化があると誤認することがあった。地面反射の強度は、空気中のエアロゾル粒子による反射よりもはるかに高いため、もし機体が安定していてレーザー光が同一方向を照射するならば、特許文献１に示すように遠方で受信強度が急増する部分の計測値を無視するアルゴリズムを採用すればよいわけであるが、航空機は経路角－３度程度の浅い角度で滑走路に進入し、しかも気流が乱れていると航空機の姿勢角が激しく変化するため、レーザー光が地面を照射するレンジが大きく変化する。このとき、受信光をパルス積分して風速を求めているために、複数のレンジビンの中で、大気中のエアロゾル粒子からの散乱光と地面からの散乱光とが混在することになる。したがって、受信光のパルス積分後では、気流データと地面反射による不要データとの判別が困難であることが実証試験により判明した。
以上の事情に鑑み、本発明の目的は、地面や何らかの物体からの散乱波の影響を除去し、気流観測の信頼性を向上させることができる遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラムを提供することにある。
本発明に係る遠隔気流観測装置は、パルス状のレーザー光からなる送信光を放射し、前記放射した送信光の反射光を受信光として受信し、前記送信光及び前記受信光に基づき風速値を算出するための受信信号を出力する計測部と、前記受信信号を時分割することにより前記受信信号をレンジビンに振り分けると共に、前記受信信号から、ハードターゲットに由来する信号を除去するための処理を行う信号処理器とを具備する。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記信号処理器は、前記放射した送信光が前記ハードターゲットに反射した場合に前記受信光の強度が増加する現象又は前記受信信号の周波数変動が極小となる現象に基づき、前記受信信号から、前記ハードターゲットに由来する信号が含まれたレンジビンを検出し、各前記レンジビンの前記受信信号に応じたデジタル信号のスペクトルを積分する際に、前記ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定されたレンジビン及び前記レンジビン以遠のレンジビンを前記スペクトルの積分から除外する。
本発明では、地面などのハードターゲット照射時に発生する固有の特徴である、強度値の急峻な上昇や取得スペクトル幅の狭小化の空間変化情報を基に、各パルス、各距離に相当するデータに対しハードターゲットの検出し、検出結果をハードターゲットに由来する信号を除去するため用いることで、地面や何らかの物体からの散乱波の影響を除去し、気流観測の信頼性を向上させることができる。また、本発明では、地面などからの受信信号、さらに地面以降の雑音しかない信号の積算による精度劣化を回避し、精度・データ信頼性の向上を図ることができる。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記信号処理器は、各前記レンジビンの前記受信信号の平均と標準偏差の和を指標と定義し、前記レーザー光１パルスごとに得られる前記受信信号に対し遠方の前記レンジビンから前記指標が所定の閾値を超えるか否かの判定を行い、前記指標が前記所定の閾値以上となった最初の前記レンジビンの受信信号は前記ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定する。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記レーザー光１パルスごとの受信信号のＳＮ比において、近距離からｎ番目のレンジビンの受信信号のＳＮ比が遠方に隣接するｎ－１番目のレンジビンの受信信号のＳＮ比の所定の閾値を超えたとき、前記ｎ番目のレンジビンの受信信号は前記ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定する。ここで、前記所定の閾値とは、例えば、
ＴＨｒａｔｉｏ＝（ＲＨＴ／π）／β
ＲＨＴ：ハードターゲットの反射率、
β：後方散乱係数
で示されるＴＨｒａｔｉｏである。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記信号処理器は、前記レーザー光１パルスごとの受信信号の時間波形において、所定時間幅の検出用のウィンドウを時間軸方向に近傍側より走査し、前記ウィンドウ内の前記受信信号に係る所定の指標が所定の閾値よりも大きくなったときに、当該ウィンドウが含まれる前記レンジビンの受信信号は前記ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定する。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記指標は、前記ウィンドウ内の前記受信信号の時間波形に対しヒルベルト変換を行って位相値を導出後、アンラップ処理を施した位相値変動波形に対し最小二乗近似による一次直線関数との残差のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）である。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記信号処理器は、最初に前記ウィンドウ内の前記受信信号に係る所定の指標が前記所定の閾値よりも大きくなった時点の前記受信信号の強度を、前記最初以降の前記時点の受信信号の強度として埋め込み、前記受信信号の強度を用いて前記時点に対応する前記レンジビンを積算処理に用い、それより後ろの前記レンジビンを積算から除外する。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記信号処理器は、前記レーザー光１パルスごとに各前記レンジビンの前記受信信号に応じたデジタル信号のスペクトルを算出し、前記レーザー光１パルスごとの各前記レンジビンのスペクトルの線幅が所定の閾値以下の場合に、当該レンジビンは前記ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定する。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記信号処理器は、当該遠隔気流観測装置が搭載される航空機の地上高度を含む情報に基づき前記送信光が前記ハードターゲットである地面にあたるレンジビンを算出し、各前記レンジビンの前記受信信号に応じたデジタル信号のスペクトルを積分する際に、前記地面に由来する信号を含んでいると判定されたレンジビン及び前記レンジビン以遠のレンジビンの前記スペクトルの積分を除外する。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記計測部は、前記航空機の真なる進行方向の情報を取得し、現在の姿勢と前記送信光との相対角度差を補正する可動式の光学ミラー又はプリズムを有する。これにより、地面等の照射の影響を除去し、かつ、パルス間で同領域の風速測定を可能とする。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記信号処理器は、前記レーザー光１パルスごとの前記レンジビンごとに、前記レンジビンの受信信号から算出される風速値の絶対値が所定の閾値以下であるかを判定し、所定の閾値以下の場合には、当該レンジビンの受信信号は前記ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定する。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記信号処理器は、前記レーザー光１パルスごとに、当該遠隔気流観測装置が搭載される航空機の速度値をフィードバックして前記速度値を中心としたバンドパスフィルタを形成し、前記レンジビンに分割する前の前記受信信号に対し前記バンドパスフィルタによるフィルタ処理を行う。これにより、ハードターゲットからの強い反射信号を抑圧することができ、Ａ／Ｄ変換器の飽和を抑圧できる効果を有する。
本発明に係る遠隔気流観測装置では、前記信号処理器は、前記ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定されたレンジビンのスペクトルの第一ピークと前記第一ピークの前後の所定の周波数領域の信号値を０にした後の前記受信信号のスペクトルに基づき前記風速値を算出する。これにより、地上等からの反射光を削除すると共に大気エコーが含まれるスペクトル信号を積算することが可能となり、フレームレートを落とすことなく、観測が可能となる。
本発明に係る遠隔気流観測方法は、パルス状のレーザー光からなる送信光を放射し、前記放射した送信光の反射光を受信光として受信し、前記送信光及び前記受信光に基づき風速値を算出するための受信信号を出力し、前記受信信号を時分割することにより前記受信信号をレンジビンに振り分け、前記受信信号から、ハードターゲットに由来する信号を除去する。
本発明に係るプログラムは、パルス状のレーザー光からなる送信光を放射し、前記放射した送信光の反射光を受信光として受信し、前記送信光及び前記受信光に基づき風速値を算出するための受信信号を出力する計測部を具備する遠隔気流観測装置に用いられるプログラムであって、前記受信信号を時分割することにより前記受信信号をレンジビンに振り分けるステップと、前記受信信号から、ハードターゲットに由来する信号を除去するステップとをコンピュータに実行させる。
本発明によれば、地面や何らかの物体からの散乱波の影響を除去し、気流観測の信頼性を向上させることができる。
本発明の第１の実施形態に係るドップラーライダーの構成を示すブロック図である。 ドップラーライダーによる測定原理を説明するための図であり、ドップラーライダーがエアロゾルに送信光を放射して反射光である受信光を受光する様子を示した図である。 ドップラーライダーによる測定原理の説明するための図であり、送信光及び受信光の時間軸上の信号強度を示したグラフである。 ドップラーライダーにおいてＮ回積分によるＳＮ比の改善を説明するための図であり、受信信号の周波数と信号強度との関係を示したグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る信号処理器の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る信号処理器の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る信号処理器において遮光時に得られる受信信号と検出例の模擬図である。 本発明の第１の実施形態に係る信号処理器において観測時に得られる受信信号と検出例の模擬図である。 本発明の第２の実施形態に係る信号処理器の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る信号処理器において観測時に得られる受信信号と検出例の模擬図である。 本発明の第３の実施形態に係る信号処理器の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る信号処理器において観測時に得られる受信信号と検出例の模擬図である。 本発明の第３の実施形態に係る信号処理器において地面の反射信号がレンジビンをまたいだ場合の検出例の模擬図である。 本発明の第３の実施形態の変形例に係る信号処理器の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の変形例に係る信号処理器において観測時に得られる受信信号と検出例の模擬図である。 本発明の第３の実施形態の変形例に係る信号処理器において観測時に得られる大気、地面の受信信号と検出例の模擬図である。 本発明の第４の実施形態に係る信号処理器の動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る信号処理器において観測時に得られる受信信号と検出例の模擬図である。 本発明の第４の実施形態に係る信号処理器において地面の反射信号がレンジビンをまたいだ場合の検出例の模擬図と本発明に第３の実施形態に係る検出例との比較を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る信号処理器の動作を示すフローチャートである。 本発明の第６の実施形態に係る信号処理器の動作を示すフローチャートである。 本発明の第６の実施形態に係る信号処理器に用いる数式記号の説明図である。 本発明の第６の実施形態の変形例に係るドップラーライダーの構成を示すブロックである。 本発明の第６の実施形態の変形例に係る信号検出器に用いる数式記号の説明図である。 本発明の第７の実施形態に係る信号処理器の動作を示すフローチャートである。 本発明の第７の実施形態に係る信号処理器のフィルタ特性を説明する図である。 本発明の第８の実施形態に係る信号処理器の処理内容を示す模擬図である。 航空機に搭載されるドップラーライダーの着陸進入時のＳ／Ｎの変化の計測結果を示すグラフである。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るドップラーライダーの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、ドップラーライダー１００は、計測部１１０と、信号処理器８と、航空機情報取得装置９と、表示器１０とを有する。
計測部１１０は、図２に示すように、パルス状のレーザー光からなる送信光を大気に放射し、放射したレーザー光のエアロゾル（風により移動）からの反射光である散乱光を受信光として受信し、受信光を用いて風速値を算出するための受信信号を出力する。
信号処理器８は、図３に示すように、受信信号の時間軸波形に対し、時間ゲートを設け、そのゲート内でのスペクトル演算を行うことで風速値を算出する。当該ゲートをレンジビンと呼ぶ。エアロゾルからの散乱光は非常に小さく、当該反射率は１０－６オーダーのため、図４に示すように、上記スペクトルを複数回インコヒーレント積算することによってＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を向上させ、検出を行うことができる。なお、ライダーに関する技術は、インコヒーレント積分する点で、コヒーレント積分するレーダーに関する技術と明らかに区別される。
図１に示した計測部１１０は、光発振器１と、光カプラ２と、光変調器３と、光サーキュレータ４と、光学系５と、光カプラ６と、光受信器７とを有する。
光発振器１はレーザー光を発振する光発振器であり、光カプラ２に接続され、発振したレーザー光を光カプラ２に出力する。例えば、光発振器１には半導体レーザー、固体レーザーなどが用いられる。
光カプラ２は光発振器１により発振されたレーザー光を送信光とローカル光に分配して、その送信光を光変調器３に出力するとともに、そのローカル光を光受信器７に出力する。 ローカル光とは、光カプラ２を介して光受信器７につながる経路を通る光を表し、送信光とは、光カプラ２から光変調器３を介して光学系５につながる経路を通る光を表す。光カプラ２は、光発振器１、光変調器３及び光カプラ６に接続され、ローカル光を光カプラ６に出力し、送信光を光変調器３に出力する。例えば、光カプラ２には、溶融ファイバカプラ、誘電体多層膜フィルタを用いたフィルタ型カプラなどが用いられる。
光変調器３は光カプラ２が出力した送信光の周波数をシフトさせる変調器である。送信光に対し位相変調または周波数変調を行うと共に、パルス化を行う。光変調器３は、光カプラ２および光サーキュレータ４に接続される。光変調器３は、例えばＡＯＭ（Ａｃｏｕｓｔｏ－Ｏｐｔｉｃ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）などの光学変調器で構成されており、光カプラ２から出力された送信光をパルス変調することで、パルスを出力する。
光サーキュレータ４は光変調器３から出力されたパルスを光学系５に出力する一方、光学系５により受信されたパルスの反射光である受信光を光カプラ６に出力する。例えば、光サーキュレータ４には、波長板とビームスプリッタを用いて構成されるサーキュレータなどで、空間伝搬型、ファイバ結合型のものが用いられる。
光学系５は光サーキュレータ４から出力されたパルスを大気に放射した後、観測対象であるエアロゾルに反射されて戻ってきたパルスの反射光を受信する。光学系５は、光サーキュレータ４、信号処理器８に接続される。光学系５は光を遮光するシャッター機構（図示を省略）を有し、信号処理器８は光学系５のレンズに対しシャッターを切るための電気信号を送信する。例えば、光学系５には光学望遠鏡、カメラレンズが用いられ、また、シャッターにはメカニカルシャッターやエレクトロニックシャッターが用いられる。ここでは光学系に対するシャッター機能と示したが、センサ前面に光を遮光する機構がある構成としてもよい。
光カプラ６は、光カプラ２から出力されたローカル光と光サーキュレータ４から出力された受信光を合波し、光信号を光受信器７に出力する。例えば、光カプラ６には、溶融ファイバカプラ、誘電体多層膜フィルタを用いたフィルタ型カプラなどが用いられる。
光受信器７は光カプラ２から出力されたローカル光と光サーキュレータ４から出力された受信光をカプラにて合波し、そのローカル光の周波数と受信光の周波数とを足し合わせた周波数を有する合波光を電気信号に変換する。当該電気信号変換には例えばバランスドレシーバにより構成され、上記カプラから出力された合波光を電気信号に変換し、その電気信号を信号処理器８に出力する。
信号処理器８は航空機情報取得装置９より入力された航空機速度に相当する電気信号と光受信器７から出力された受信電気信号を解析することで、エアロゾルの移動速度である風速を算出する。
図５は第１の実施形態に係るドップラーライダー１００の信号処理器８の構成を示すブロック図である。
図５に示すように、信号処理器８は、Ａ／Ｄ変換器１０１と、地面検出器１０２及びスペクトル積算処理器１０３と、風速算出処理器１０４とを有する。
Ａ／Ｄ変換器１０１は光受信器７から出力された受信電気信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器である。Ａ／Ｄ変換器１０１はデジタル変換された信号を地面検出器１０２に出力する。
地面検出器１０２は、得られたデジタル信号の時系列データを時分割し、レンジビンごとのデータに分けた後、それぞれに対しＦＦＴ処理を施すことによってスペクトルを得、最遠方のレンジビンより所定の閾値以上となるレンジビンを捜索し、レンジビンごとに積分対象か、除外するかを判定する「積分フラグ」に相当する電気信号をスペクトル積算処理器１０３に出力すると共に、算出した各レンジビンのスペクトルをスペクトル積算処理器１０３に出力する。
スペクトル積算処理器１０３は、地面検出器１０２より得られた積分フラグに従い、スペクトルを積分する、もしくは除外し、規定回数積分されたスペクトルに相当する電気信号を風速算出処理器１０４に出力する。
風速算出処理器１０４は、スペクトル積算処理器１０３より出力されたスペクトル信号と航空機情報取得装置９より出力される対地速度情報を入力とし、スペクトルのピークより、速度に相当するドップラーシフト量を導出し、航空機速度を減算することによって得られる風速値を表示器１０に出力する。本実施形態では各部を専用のハードウェアにより構成することができる。専用のハードウェアとしては、例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどが考えられる。ただし、信号処理器８はコンピュータにインストールされたソフトウェアにより構成してもよい。
図１及び図５に示す航空機情報取得装置９はジャイロセンサや加速度センサで構成されるＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）、電波情報を取得可能なＧＰＳ受信器などの電波高度計、気圧より高度を推定する気圧高度計により構成され、航空機速度、高度、航空機の姿勢（ロール、ピッチ、ヨー）に相当する電気信号を信号処理器８に出力する。
図１及び図５に示す表示器１０は、信号処理器８が算出した視線方向風速値を表示する表示器である。表示器１０は、信号処理器８に接続される。表示器１０は、信号処理器８が算出したデータ、例えば、視線方向風速値、そのＳＮＲを表示する。例えば、表示器１０には、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどが用いられる。表示器１０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）またはハードディスクなどの記憶装置を有し、時間に対して、視線方向風速値、そのＳＮＲを記憶するようにしてもよい。
次に、第１の実施形態に係るドップラーライダー１００の動作を説明する。
まず、光発振器１はレーザー光を発振し、光カプラ２は対応する光を２つに分配する。この光カプラ２により分配された一方の光は対応する光変調器３に出力され、他方の光は光カプラ６に出力される。
次いで、光変調器３は、対応する光カプラ２からのレーザー光に対し、変調周波数を変更してパルス変調を行う。
変調されたレーザー光は光サーキュレータ４、光学系５を介して大気中に放出され、大気中のエアロゾル（塵）より散乱された散乱光であるレーザー光は光学系５、光サーキュレータ４を介して受信される。
受信されたレーザー光は光カプラ６においてローカル光と合波され、光受信器７にてヘテロダイン検波され、電気信号へと変換される。この光受信器７により検出されたビート信号は信号処理器８に出力される。
次いで、信号処理器８は、航空機情報取得装置９より得られる自機速度と光受信器７からのビート信号から視線方向の風速値を算出し、表示器１０へ出力する。
以下、信号処理器８の動作について説明する。
信号処理器８のＡ／Ｄ変換器１０１は光受信器７から電気信号を受けると、その電気信号をデジタル信号に変換する。
地面検出器１０２の処理内容を図６のフローチャートに示す。同時に、その際の模式的な信号を図７に示す。
図６において、ＳＴ０１は、閾値算出フラグがＯＦＦである場合、後述の積分フラグを導出するフローＳＴ０７に移行し、閾値算出フラグがＯＮである場合、以降の処理を行う。ここで、地面検出器１０２では、信号をインコヒーレント積算するか否かを判定するための積算フラグの閾値ＴＨｖａｒを所定の値に設定可能であり、閾値算出フラグとは、その閾値設定処理を実行するか（ＯＮ）、否か（ＯＦＦ）を決めるフラグである。
ＳＴ０２は、遮光するための電気信号を光学系５に送信し、遮光を行った後、遮光状態で再度Ａ／Ｄ変換器１０１においてデジタル信号を得る。得られた電気信号を時分割し、複数のレンジビンに分ける（ＳＴ０３、図７（ａ））。
スペクトル算出処理ＳＴ０４では、レンジビンに分割された電気信号に対し、事前に設定されたデータ数になるよう０の値を付与（０パッド）した後にＦＦＴ処理し、それぞれのレンジビンについてスペクトル（ＳＰＣ（１）～ＳＰＣ（Ｎ））に変換する（図７（ｂ））。得られた各スペクトルに対し、ピーク検出を行い、当該ピーク値をそれぞれＳＮＲ（Ｎ）として定義する。Ｎはレンジビン番号を表す。これを試行回数Ｍ回繰り返し、遮光時のスペクトルピーク値ＳＮＲ（Ｎ、Ｍ）のデータを得る（図７（ｃ））。Ｎはレンジビン最大値であり、Ｍは自然数である。最後に、閾値ＴＨｖａｒの算出を行う。閾値ＴＨｖａｒは例えば以下式により求められ、オフセットと標準偏差を組み合わせたものとして定義する。
ＴＨｖａｒ＝ｍｅａｎ（ＳＮＲ）＋Ａ×ｓｔｄ（ＳＮＲ） （１）
式（１）のＳＮＲは全てのレンジビンのＳＮＲの値、ｍｅａｎは平均、ｓｔｄは標準偏差を表す。Ａは検出確率を表す係数であり、９９％以上の検出確率を達成したい場合、３．３などの値を入力する。平均によってノイズのオフセット、標準偏差によってそのばらつきを評価する指標とすることで、信号飽和等によるオフセット変動と、熱などによる機械雑音の増加をも検出可能としている。ゆえに、地面を検出すると共に、機器の異常状態、ひいては信号の信頼性をも評価可能とできる利点がある。当該処理の後、閾値算出フラグをＯＦＦし、遮光をやめるための電気信号を光学系５に送信して遮光をやめさせ、Ａ／Ｄ変換器１０１の処理へと戻る。閾値算出フラグはユーザによる動的な設定値としてもよいし、例えばタイマー等によって３時間に１度取得する方式としてもよい。
ＳＴ０１において閾値算出フラグがＯＦＦである場合、ＳＴ０７の処理へ移行する。レンジビン分割処理ＳＴ０７は上述のＳＴ０３、スペクトル算出処理ＳＴ０８はＳＴ０４、ピーク値ＳＮＲ算出処理ＳＴ０９はＳＴ０５と同じ処理を行う。
ＳＴ０７の処理以降で得られた各レンジビンのＳＮＲに対し、閾値ＴＨｖａｒを用いて判定を行う（ＳＴ１１）。その際の模式的な信号を図８に示す。図８（ａ）は得られたＳＮＲの時間（距離）特性を表し、任意距離から地面等のＨ／Ｔ（ハードターゲット）からの反射があった場合を模擬している。これに対し、上記判定を行った結果を図８（ｂ）に示す。大気からの受信信号は環境に依存し、時として閾値以上となる。同図はこの状況を模擬している（例えば図８（ｂ）左側の「ＯＮ」）。ＳＴ１１の判定は図８（ｂ）における矢印の如く最遠レンジビンＮ、つまり最遠方より判定を行っていき、最初に積算フラグがＯＮ（１）となる箇所（図８（ｂ）の星印）を捜索する。この箇所がＨ／Ｔからの反射であると判定する。
これは、Ｈ／Ｔ以降では光は透過せず、さらに遠いレンジビンにおいては雑音信号のみしか得られない特徴を用いている。最遠方から当該判定を行わせることによって、誤検出を低減する効果がある。
次に、ＳＴ１２では、検出されたＨ／Ｔが存在するレンジビン以遠の積算フラグをＯＦＦ（０）として当該処理を終了する。図８（ｃ）にその際の模擬的な信号を示す。
一方、すべてのレンジビンにおいて積算フラグがすべてＯＦＦ（０）となっていた場合は、地面への照射がなかったとして各レンジビンの積算フラグをＯＮ（１）として出力する（ＳＴ１３）。
スペクトル積算処理器１０３は上記積算フラグがＯＮの場合スペクトル信号を積算し、ＯＦＦの場合は地面からの信号もしくは信号成分が存在しない雑音信号であるとし、積算処理を行わない。規定数の観測を実施した後に、スペクトル積算処理器１０３は、積算した個数で除算し正規化する。これは各レンジビンに対して行うため、レンジビンによって除算する値が異なる。地面のみのレンジビンを除去するだけでなく、信号成分が存在しないレンジビンも積算処理を行わないことで、ＳＮＲの向上効果を確保している。これは、上述の通り、信号、雑音の量が一定の場合、積算することによってＳＮＲの向上効果が得られる。しかし、信号が混入していない雑音のみを積算した場合は、逆にＳＮＲが低下する問題がある。本処理を行うことによって、当該問題を低減することが可能となるメリットがある。
風速算出処理器１０４では、積算されたスペクトルのピークスペクトルビン番号をｐ、サンプリング周波数をｆｓ、波長をλ、ＦＦＴ処理に用いたデータ点数をＮＦＦＴ、を用いて以下式によりｎ番目のレンジビンの視線方向風速値Ｖｌｏｓを算出する。
Ｖｌｏｓ（ｎ）＝λ×｛（ｐ（ｎ）－１）×ｆｓ／ＮＦＦＴ－ＩＦ）｝／２－Ｖｖｅｈｉｃｌｅ
（２）
ＩＦは中心周波数、Ｖｖｅｈｉｃｌｅは航空機の速度であり、当該情報は航空機情報取得装置９より得られた速度情報を用いる。
表示器１０５では、得られた各距離の視線方向風速値Ｖｌｏｓや、ＳＴ０９などで得られたスペクトルピーク値の強度値を表示する。
本発明の第１の実施形態に係るドップラーライダー１００は、事前に取得されたスペクトル強度の平均値と標準偏差を用いた指標（閾値ＴＨｖａｒ）を用い、最遠方から当該指標を用いたＨ／Ｔ検出判定を行うことによって、誤検出を低減しつつ、信号積算の効率向上を可能とし、航空機におけるロバストな風計測を果たすレーザーレーダ装置に適している。
上述した実施形態では、ＦＦＴを行った後、スペクトルピークを用いた検出としていた。これを時間信号の振幅値を代替として用いてもよい。その場合、判定にＦＦＴ処理を行う必要がなく、計算機コストの低減が可能となるメリットがある。
＜第２の実施形態＞
上記の第１の実施形態では、信号処理器８における地面検出器１０２においてスペクトル強度値に対する閾値判定を行い、その後、判定結果に対する距離変動から地上の検出を行っていた。第２の実施形態では、隣接するスペクトル強度の比を用いることによって地面検出を行う。
本発明の第２の実施形態に係る信号処理器８における地面検出器１０２の処理内容を図９のフローチャートに示す。また、その概念図を図１０に示す。
第２の実施形態に係る信号処理器８では、上記の第１の実施形態と同様に、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対し、レンジビン分割処理ＳＴ０３により時分割し、時系列波形をレンジビンに区切る。スペクトル算出処理ＳＴ０４では、各レンジビンに対しＦＦＴ処理を行い、ピーク値ＳＮＲ算出処理ＳＴ０５では、当該スペクトルピーク値をＳＮＲ（ｎ）として抽出する。
次に、信号処理器８における地面検出器１０２では、隣接するレンジビンのピーク値との比（ＳＮＲ（ｎ）／ＳＮＲ（ｎ－１））をＳＴ０５においてとり、これに対し閾値処理を行う（ＳＴ２０１）。すなわち、ＳＴ２０１では、ＳＮＲ（ｎ）／ＳＮＲ（ｎ－１）≦閾値ＴＨｒａｔｉｏかどうかを判定する。
当該閾値ＴＨｒａｔｉｏは、式（３）の通り、理論的に決定されるＨ／Ｔからの反射率と後方散乱係数の比率で決定してもよい。ＲＨＴはターゲットの反射率を表し、例えば黒いアスファルトでは０．１％などの値を用い、後方散乱係数βには、平均的なその土地の後方散乱係数を入力し、閾値としてもよいし、天候等に合わせ随時当該後方散乱係数を変更してもよく、これに限るものではない。
ＴＨｒａｔｉｏ＝（ＲＨＴ／π）／β （３）
図１０に示すように、Ｈ／Ｔからの受信信号が得られた場合、大気に対し大幅な変動が得られる（図１０（ａ）参照）。上記ピーク比が閾値以下の場合は大気の変動であるとし、積算フラグをＯＮ（１）とする。一方、当該閾値以下とはならない場合は任意点から強い信号が得られた、すなわち、地上からの反射があったとして積算フラグをＯＦＦ（０）とし、当該レンジビンを含む以降のレンジビンの積算フラグをＯＦＦとする（図１０（ｂ）参照）。図１０（ｂ）に示すように、Ｈ／Ｔからの受信信号が得られたレンジビンの星印以降の積分フラグをＯＦＦとする（ＳＴ２０２）。
以降、上記の第１の実施形態と同様に、上記の積分フラグを用いて積分処理を行う。
なお、第２の実施形態では、遮光すなわちシャッター機構は不要であるが、精度の高い検出を行うためには、得られたスペクトルから遮光時のスペクトルを減算することで、有色雑音に影響を受けない地面検出が可能となる。
＜第３の実施形態＞
上記の第１の実施形態では、時系列受信信号をレンジビンに分割後、各レンジビンに対し積算を行うか否かの判定を行っていた。第３の実施形態では、レンジビンとは異なる探知用ウィンドウを形成し、当該ウィンドウ内において判定を行った後、Ｈ／Ｔが混入した時系列データのみを削除し、大気信号のみの時系列データに形成後、ＦＦＴ処理を行わせ積算を行う。これにより、有用なデータを破棄することなくデータレートやＳＮＲを比較的均一化させることができる。
第３の実施形態における信号処理器８の地面検出器１０２の動作について以下に示す。図１１はその処理内容を示すフローチャートであり、図１２はその処理内容を示す模擬図である。
まず、地面検出器１０２は、Ａ／Ｄ変換器１０１より取得されたデジタル信号に対し、探知用ウィンドウを設定する。ウィンドウの幅は、得られるデジタル波形の波の個数が1以上となるように設定する。例えば、検出したい速度に相当するドップラー周波数ｆｄ／ｆｓが1以上なるように設定する。一方、安定した検出を行うためにレンジビン相当としてもよく、これに限るものではない。
ＳＴ３０１では、設定した探知用ウィンドウにおいて、デジタル信号データ番号をｊ＝１・・・Ｊ、ウィンドウサイズをＷｗｉｎとすると、データ番号１・・・Ｗｗｉｎのデジタル信号Ｖに対し、以下を算出し、閾値ＴＨＲＦとする。
（４）
αＲＦは係数であり、２．０等の値を入力する。ここでは指標をＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）としたが、最大値や、標準偏差としてもよく、これに限るものではない。また、最初のデータを閾値作成に用いたが、任意位置を基準としてもよく、これに限るものではない。一般的に、レーザーレーダの距離特性は光学系の集光位置が無限遠である場合、距離に対し二乗で受信強度値が減少するためである。一方、光学系が無限遠でないケースを鑑み、当該閾値作成に光学系の集光位置を設定してもよい。
次に、データ点数２～（Ｗｗｉｎ＋１）、すなわち、ウィンドウをずらしながら検出を行っていく。
ＳＴ３０２では、ずらされたウィンドウ（図１２（ａ）参照）に対し、以下式を用いて各データ番号のＨ／Ｔ検出用の指標ＲＦ＿ｖａｒを計算する。
（５）
ＳＴ３０３では、指標ＲＦ＿ｖａｒと閾値ＴＨＲＦとを比較し、各データ番号に対し判定を行う。指標ＲＦ＿ｖａｒが閾値ＴＨＲＦよりも大きい場合はＨ／Ｔであるとみなし、ＨＴフラグをＯＮ（１）とし、そうでない場合はＨＴフラグをＯＦＦ（０）とする。結果、各データに対しＨＴフラグが生成される（図１２（ｂ）参照）。
当該処理終了後、上述のレンジビン分割処理ＳＴ０３を同様に行い、データを時分割した後、各レンジビン内のデータに対しＳＴ３０４においてＯＮ（１）のＨＴフラグが閾値個数ＴＨ＿ｎｕｍ以上あるかどうかの判定を行う。
これは、急峻な変動を抑圧し、安定した検出を可能とするためである。なお、ここでは個数としたが、パーセンテージ等の指標としてもよい。ＯＮ（１）のＨＴフラグが閾値個数ＴＨ＿ｎｕｍ以上存在する場合は、積分フラグをＯＮとし、そうでない場合は、現在判定しているレンジビンを含む以降のレンジビン全てＨ／ＴもしくはＨ／Ｔ以後の雑音信号しか含まれていないものとして積算フラグをＯＦＦとする（図１２（ｃ）参照）。
図１３は、Ｈ／Ｔからの受信信号がレンジビンをまたいだ場合の影響を模擬した図を示している。またいでいる個数が閾値以上の場合、積分フラグはＯＦＦとなる。大気以外の信号を用いた風速推定は、推定精度を劣化させる要因となるため、風速測定精度向上のメリットがある。以降、上記の第１、第２の実施形態と同様に、スペクトル積算処理器、風速算出処理器、表示器による処理を行う。なお、上述ではウィンドウを１データ点づつずらす手法について述べたが、計算機コスト低減のためにウィンドウ幅づつずらしてもよく、これに限るものではない。
この形態の変形例として、ＳＴ３０１の閾値ＴＨＲＦ算出処理、ＳＴ３０２のウィンドウ内の指標ＲＦ＿ｖａｒ算出処理において、指標を以下のようにしてもよい。以下のように瞬時位相値を用いることによって、周波数のゆらぎと信号強度を含んだ指標を作成し、地上検出の精度を向上する。
図１４はこの変形例におけるＳＴ３０１の処理内容のフローチャートである。
上記の実施形態と同様にして、探知用ウィンドウを設け、そのウィンドウ内の受信信号に対しｈｉｌｂｅｒｔ変換を行い（ＳＴ３０６）、下式のように瞬時位相を導出する(図１５（ａ）参照)。
ｐｈａｓｅ（ｊ）＝ａｎｇｌｅ（ｈｉｌｂｅｒｔ（Ｖ（ｊ））） （６）
次に、位相の回転を滑らかにするために、位相をつなげるｕｎｗｒａｐ処理を行う(ＳＴ３０７、図１５（ｂ）参照)。
ｐｈａｓｅ'（ｊ）＝ｕｎｗｒａｐ（ｐｈａｓｅ（ｊ）） （７）
ｕｎｗｒａｐされた点群ｐｈａｓｅ'（ｊ）らに対し、最小二乗近似を行い（ＳＴ３０８）、一次近似直線ｆ（ｔ）＝ａｘ＋ｂを導出する（図１５（ｂ）参照）。得られた近似直線の傾きは受信信号の周波数（∝ドップラー速度）に相当し、以下式で求められる。ｆｓはサンプリング周波数を表す。
ｆｒ＝ａ×ｆｓ／２π
ここで、最小二乗近似直線に対する各データ点の差をｆｅｒｒｏｒとして、ＲＭＳＥ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を用いて、以下式のように指標ＲＦｖａｒを算出する。
（８）
また、上述同様に、最近傍のウィンドウのＲＦｖａｒのαＲＦ倍を閾値ＴＨＲＦとして設定する。
Ｈ／Ｔからの反射光の場合、単一初期位相での受信信号が得られ、また、その信号強度が高いことから、得られる瞬時位相値の確度は高く、上記ＲＦｖａｒの値は小さくなる（図１６（ａ）参照）。一方、大気散乱の場合、様々な初期位相値の受信信号であることや、受信信号強度が弱いことにより白色雑音の成分が混入し、その分散は大きくなり、上記ＲＦｖａｒの値は大きくなる（図１６（ｂ）参照）。以上から、ＲＦｖａｒに対する閾値判定処理を行うことによって、ゲート内の受信信号がＨ／Ｔからの信号かどうかを判定することが可能となる。上記の実施形態では強度のみを用いた判定であったが、第３の実施形態では、強度のみならず周波数変動に伴う風速変動も単一の指標として組み込み、判定を行わせることにより、検出精度の向上が可能になるというメリットがある。
以上の実施形態では、最近傍は大気のＨ／Ｔからの反射光ではなく、大気からのエコーであるという前提を用いていた。一方、当該状況以外にもなりうる場合、遮光等により閾値を事前に取得してもよい。
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、最初にウィンドウ内の受信信号に係る所定の指標が所定の閾値よりも大きくなった時点ｊの受信信号の強度を、最初以降の時点ｊの受信信号の強度として埋め込み、受信信号の強度を用いて時点ｊに対応するレンジビンを積算処理に用い、それより後ろのレンジビンを積算から除外するものである。
第３の実施形態では、ＨＴフラグＯＮとなっているデータが規定数以上存在した場合でもスペクトル積算を許可する構成としていた。これは、データの取得率を確保するためである。航空機搭載の目的を鑑みると、データの取得率も非常に重要な要素である。第４の実施形態は、Ｈ／Ｔからの反射光を含む不要なデータのみを削除し、残ったデータを使ってスペクトル積算に用いることでデータ取得率の向上を図るものである。
図１７はその処理内容のフローチャートであり、図１８はその処理内容の概念図である。第３の実施形態と同様に、ＳＴ３０１、ＳＴ３０２、ＳＴ３０３の処理を介しＨ／Ｔの検出を行う。その後、ＨＴフラグが初めて１となった場合、データ番号ｊの値の受信強度値を一定値として埋め込む（ＳＴ４０１、図１８（ａ）参照）。以降、得られた受信信号を上記と同様にレンジビンに分割し（ＳＴ０３）、各レンジビンにおいてＨＴフラグがＴＨ＿ｎｕｍ以上存在するかどうかを判定する（ＳＴ３０４）。ＴＨ＿ｎｕｍ以上のＨＴフラグが存在する場合、次のレンジビン番号より積算フラグをＯＦＦ（０）とし、そうでない場合は、大気を観測できているとして積算フラグをＯＮ（１）とする。
上述のように、得られた信号は図１８（ａ）のように途中までとなり、これに対し後段のスペクトル算出処理を行うと、図１８（ｂ）のようにデータの削除を行っていない場合と比較して広がったスペクトルとなる。しかし、スペクトルのピークの場所は変わらないことから、積算効果によるＳＮＲ向上効果が発生し、データを無駄にすることなく観測を継続することが可能となる。
図１９に、第３の実施形態と第４の実施形態の積分フラグの比較を示す。Ｈ／Ｔがレンジビンをまたいでいた場合（図１９（ａ）、（ｂ）参照）、第３の実施形態ではＨ／Ｔが存在する２つのレンジビンに対し積算しないこととし、大気からの反射光が混入しているレンジビンも切り捨てていた（図１９（ｃ）参照）。これに対し、第４の実施形態では有効に扱うことが可能となる（図１９（ｄ）参照）。
＜第５の実施形態＞
大気条件や、搭載されているドップラーライダーの望遠鏡の集光距離特性によっては、大気からの受信信号強度と地面からの受信信号強度が同等となる可能性がある。第５の本実施形態では、これに対しスペクトル幅を用いた検出を行う。第５の実施形態の地面検出器１０２の処理内容を示すフローチャートを図２０に示す。
受信信号の線幅Ｗｒ＿ｔｈｅｏｒｙは、理論的に光源線幅ＷＬ、送信パルス帯域Ｗｐ、風速変動の標準偏差Ｗｗを用いて以下の式で表される。
（９）
一方、受信されたスペクトル幅はスペクトルＳＰＣの２次モーメントより演算可能である。添え字ｎはレンジビン番号を表す。ＳＴ５０１では、以下の式を用いてスペクトル幅を導出する。
（１０）

ＳＴ５０２では、得られたスペクトル幅に対し、閾値ＷＴＨを用いて判定、Ｗｒ＞ＷＴＨを行う。ｘは周波数ビンの番号を表す。Ｈ／Ｔの場合、静止物体のため、標準偏差Ｗｗは0となる。ゆえに、閾値ＷＴＨを以下のように事前に設定しておく。
（１１）

αｗは閾値の尤度のための係数であり、例えば１．５などの値を入力する。上記では理論値を用いた閾値としたが、遮光し実測値に基づいて閾値を設定してもよい。
もしくは、以下のように、最近傍の風速幅を基準としてもよいが、本実施形態はこれに限るものではない。
Ｗｒ＜α×Ｗｒ（１） （１２）
以降は上記の各実施形態と同様に、ＳＴ５０２での判定に応じて積算フラグをＯＮ／ＯＦＦし、積算処理を行う。
＜第６の実施形態＞
第６の実施形態は、航空機の姿勢・高度情報より得られる地面までの高度を用いて地面のデータが混入するレンジビンを算出し、当該レンジビン以降はスペクトル積算から除外することにより、地面からの信号を判断可能とする。
図２１は第６の実施形態の処理内容を示すフローチャートであり、図２２はその処理内容を示す概念図である。第６の実施形態に係るドップラーライダーは例えば図１に示したものと同様に構成することができる。
第６の実施形態に係る信号処理器８は、航空機情報取得装置９より得られる航空機の高度情報と角度情報から地面に対応するレンジビンＲＧを算出する（ＳＴ６０１）。以下、本実施形態における説明では、簡易化のためにピッチのみの姿勢角を用いて示す。
（１３）
Ｒｒｅｓは分解能、右辺を囲む括弧は切り下げ、θｐｉｔｃｈ 、θｂｅａｍはそれぞれ俯角、ビーム照射角度、ｈは航空機の地上高度を表す。ここでは観測するオフセットの距離を０と仮定して定式化をしているが、オフセットを設けてもよい。ＳＴ６０２では、上式によって得られるＲＧが処理を行っているレンジビンｎ未満の場合、地上ではなく大気を観測しているとして積分フラグをＯＮ（１）とし、そうでない場合、地上、もしくはそれ以降を測定しているとして積分フラグをＯＦＦ（０）とする（ＳＴ２０２）。
本実施形態の変形例を図２３に示す。上式ではθｐｉｔｃｈを式に加え、視線ごとに異なる方向にレーザー光が照射されることを許容した構成となっているが、図２３に示すように、光学系から出力されるレーザー光の軌道を光学ミラー１１２によって変更可能な光学系１２と、理想的な航路を取得する航路取得装置１１とを備える構成としてもよい。図２４に示すように、信号処理器８は航空機情報取得装置９より取得される現在の姿勢角（φ、θ、ψ）、（φ：ロール、θ：ピッチ、ψ：ヨー）の値と航路取得装置１１より取得される本来とるべき真の値（進行すべき方向の値）である（φＴ、θＴ、ψＴ）との差を以下より算出する。
Θｃｏｍ＝（φＴ、θＴ、ψＴ）－（φ、θ、ψ）
上記角度配列Θｃｏｍを補正値として光学系１２に対しビーム角度を制御する電気信号を送信する。光学系１２が具備する光学ミラー１１２には典型的にはガルバノミラーなどの平面ミラーがある。光学ミラー１１２以外にもプリズムを用いることができる。また、電気信号によってレーザー光射出角を調整可能な電気光学レンズを備えた望遠鏡としてもよく、これに限るものではない。その際、Θｃｏｍを用いて上記ＲＧを算出し、地上検出を行う。これにより、同一空間を観測しつつ、地上の検出を行わせることが可能となり、風速測定精度の向上が可能となる。
＜第７の実施形態＞
第７の実施形態は、レーザー光１パルスごとのレンジビンごとに、レンジビンの受信信号から算出される風速値の絶対値が所定の閾値以下であるかを判定し、所定の閾値以下の場合には、当該レンジビンの受信信号はハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定し、各レンジビンの受信信号に応じたデジタル信号のスペクトルを積分する際に、ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定されたレンジビン及びレンジビン以遠のレンジビンのスペクトルの積分を除外するものである。
例えば、第６の実施形態では、地面のデータが混入するレンジビンの検出に航空機の姿勢・高度情報を用いたが、第７の実施形態では、レーザー光１パルスごとに、航空機の速度値をフィードバックして速度値に対応する周波数帯域の信号を中心としたバンドパスフィルタを形成し、レンジビンに分割する前の受信信号に対しバンドパスフィルタによるフィルタ処理を行う。つまり、本実施形態では、航空機速度０に対応する周波数帯域の信号を除去するフィードバック系とすることで地面からの反射信号を抑圧し風速測定精度を向上することができる。
図２５は第７の実施形態の処理内容を示すフローチャートであり、図２６はその処理内容を示す概念図である。第７の実施形態に係るドップラーライダーは例えば図１に示したものと同様に構成することができる。
第７の実施形態に係る信号処理器８の地面検出器１０２は、航空機情報取得装置９より得られた航空機の進行速度を用い、以下の式により航空機速度に対応する周波数ｆｖｅｈｉｃｌｅを算出する。ｖは航空機速度、λはレーザー光源の波長を表す。
ｆｖｅｈｉｃｌｅ＝２ｖ／λ （１４）
フィルタ処理ＳＴ７０１では、ｆｖｅｈｉｃｌｅを中心とした帯域幅ｆＢＰのデジタルフィルタを形成する（図２６参照）。当該フィルタには、例えばバタワースフィルタ等が用いることができるが、これに限るものではない。
目的として、０に近い風速値やＨ／Ｔ信号(ドップラー０)に対する感度を要しないため、風速値０、すなわち航空機速度周波数近傍をカットするようなフィルタ処理を施す。
本実施形態では、ソフトウェア（図２５のＳＴ７０１）による構成としたが、ハードウェアによるフィルタ構成としてもよい。その場合、Ａ／Ｄ変換器が有するべきダイナミックレンジを低減することにも寄与できる。主だって地面からの反射光は非常に高いため、信号が飽和することが多い。そのため広いＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを必要とするが、本構成により緩和が可能となる。
以下、空機速度周波数近傍をカットした受信信号に対し、レンジビン分割処理ＳＴ０３により時分割し、スペクトル算出処理ＳＴ０４では、各レンジビンに対しＦＦＴ処理を行い、風速算出を行う。
＜第８の実施形態＞
第８の実施形態では、ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定されたレンジビンのスペクトルの第一ピークと第一ピークの前後の所定の周波数領域の信号値を０にした後の受信信号のスペクトルに基づき風速値を算出するものである。
図２７は第８の実施形態の処理内容を示す図である。第８の実施形態に係るドップラーライダーは例えば図１に示したものと同様に構成することができる。
第８の実施形態では、レーザー光１パルスごとの処理で、上記の第７の実施形態において地上と判定された周波数帯域の信号を第一ピークとし（図２７（ａ）参照）、第一ピークとその前後任意の周波数帯域の信号を０とする（図２７（ｂ）参照）。第一ピークとその前後任意の周波数帯域の信号を０とした後の信号を使ってピーク検出とともに風速推定を行う。これにより、地上からの反射光を削除すると共に大気エコーが含まれるスペクトル信号を積算することが可能となり、フレームレートを落とすことなく、観測が可能となる。
例えば、信号処理器８の地面検出器１０２において、航空機情報取得装置９より進行方向の航空機速度を取得し、後段の風速算出処理器１０４におけるスペクトルピーク算出において積分フラグが初めて０になった、すなわち、上記の各実施形態における各判定処理（例えば、たとえばＳＴ１１、ＳＴ２０１、ＳＴ３０４）にて積分フラグが０となったレンジビンに対しては積分フラグを１とする。その後、スペクトルに対して第一ピーク±Ｍｇの周波数ビンを０とした後、再度ピーク検出を行い、その後、上記の第１の実施形態等に記載の風速算出を行う。
＜第９の実施形態＞
第９の実施形態では、上記の第１～第７の実施形態に記載の地面検出器を並列に組み合わせ、各処理から出力された積分フラグをＯＲ（論理和）回路に接続し、この出力を用いてスペクトル積算を行うものである。例えば、第１の実施形態では遠方から周回計算を行い、地上検出を実施している一方、第２の実施形態では近距離側から地上検出を行っている。地上からの反射がレンジビンをまたいでいる場合、もしくはパルス幅よりもレンジビンが非常に小さい場合等、複数のレンジビンをまたいでいる場合、様々な検出手法による結果の和をとることで、検出漏れを抑圧し、その精度を向上させることが可能となる。風速値が一様であればスペクトル幅が細くなり、スペクトル幅のみでは弁別困難な場合や、大気密度が濃い、ならびにＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジが小さい場合、飽和により強度値を用いた弁別が困難となる場合、機器故障等により航空機情報が取得できない環境となった場合、いずれにも対応が可能となり、安定した地上検出が可能となるメリットがある。
なお、本実施形態では、論理積をとり、上記測定精度を向上させてもよく、これに限るものではない。
＜その他＞
遠隔気流観測装置は晴天時でも遠隔気流が観測できるという特長があり、航空機の着陸進入中の乱気流等情報提供の実現が期待されている。本発明の適用により、地面反射の影響による誤警報を低減することが可能で、乱気流等による事故防止用として旅客機への適用が可能となる。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々に変形して実施することが可能であり、その実施の範囲も本発明の技術的思想の範囲に属するものである。例えば、本発明は、その発明の範囲内において、各実施形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施形態において任意の構成要素の省略が可能である。
１ ：光発振器
２ ：光カプラ
３ ：光変調器
４ ：光サーキュレータ
５ ：光学系
６ ：光カプラ
７ ：光受信器
８ ：信号処理器
９ ：航空機情報取得装置
１０ ：表示器
１１ ：航路取得装置
１２ ：光学系
１００ ：ドップラーライダー（遠隔気流観測装置）
１０１ ：Ａ／Ｄ変換器
１０２ ：地面検出器
１０３ ：スペクトル積算処理器
１０４ ：風速算出処理器
１０５ ：表示器
１１０ ：計測部
１１２ ：光学ミラー

Claims (16)

  1. パルス状のレーザー光からなる送信光を放射し、前記放射した送信光の反射光を受信光として受信し、前記送信光及び前記受信光に基づき風速値を算出するための受信信号を出力する計測部と、
    前記受信信号を時分割することにより前記受信信号をレンジビンに振り分けると共に、前記受信信号から、ハードターゲットに由来する信号を除去するための処理を行う信号処理器と
    を具備し、
    前記信号処理器は、前記レンジビンに振り分けられた受信信号に基づき前記送信光が前記ハードターゲットである地面にあたるレンジビンを捜索し、各前記レンジビンの前記受信信号に応じたデジタル信号のスペクトルを積分する際に、前記地面にあたると捜索されたレンジビン及び前記レンジビン以遠のレンジビンの前記スペクトルの積分を除外する
    遠隔気流観測装置。
  2. 請求項１に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記信号処理器は、前記放射した送信光が前記ハードターゲットに反射した場合に前記受信光の強度が増加する現象又は前記受信信号の周波数変動が極小となる現象に基づき、前記レンジビンに振り分けられた受信信号から、前記送信光が前記ハードターゲットである地面にあたるレンジビンを捜索する
    遠隔気流観測装置。
  3. 請求項２に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記信号処理器は、前記受信信号に対し遠方の前記レンジビンから所定の閾値を超えるか否かの判定を行い、所定の閾値以上となった最初の前記レンジビンの受信信号は前記ハードターゲットである地面にあたる信号を含んでいると判定する
    遠隔気流観測装置。
  4. 請求項２に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記信号処理器は、前記受信信号に対し遠方の前記レンジビンから、前記レンジビンの受信信号のピーク値（ＳＮＲ（ｎ））と近距離側に隣接する前記レンジビンの受信信号のピーク値（ＳＮＲ（ｎ－１））との比（ＳＮＲ（ｎ）／ＳＮＲ（ｎ－１））が所定の閾値を超えたとき、前記ｎ番目のレンジビンの受信信号は前記ハードターゲットである地面にあたる信号を含んでいると判定する
    遠隔気流観測装置。
  5. 請求項４に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記所定の閾値とは、
    ＴＨｒａｔｉｏ＝（ＲＨＴ／π）／β
    ＲＨＴ：ハードターゲットの反射率、
    β：後方散乱係数
    で示されるＴＨｒａｔｉｏである
    遠隔気流観測装置。
  6. 請求項２に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記信号処理器は、前記レーザー光１パルスごとの受信信号の時間波形において、所定時間幅の検出用のウィンドウを時間軸方向に近傍側より走査し、前記ウィンドウ内の前記受信信号に係る所定の指標が所定の閾値よりも大きくなったときに、当該ウィンドウが含まれる前記レンジビンの受信信号は前記ハードターゲットである地面にあたる信号を含んでいると判定する
    遠隔気流観測装置。
  7. 請求項６に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記指標は、前記ウィンドウ内の前記受信信号の時間波形に対しヒルベルト変換を行って位相値を導出後、アンラップ処理を施した位相値変動波形に対し最小二乗近似による一次直線関数との残差のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）である
    遠隔気流観測装置。
  8. 請求項６又は７に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記信号処理器は、最初に前記ウィンドウ内の前記受信信号に係る所定の指標が前記所定の閾値よりも大きくなった時点の前記受信信号の強度を、前記最初以降の前記時点の受信信号の強度として埋め込み、前記受信信号の強度を用いて前記時点に対応する前記レンジビンを積算処理に用い、それより後ろの前記レンジビンを積算から除外する
    遠隔気流観測装置。
  9. 請求項２に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記信号処理器は、前記レーザー光１パルスごとに各前記レンジビンの前記受信信号に応じたデジタル信号のスペクトルを算出し、前記レーザー光１パルスごとの各前記レンジビンのスペクトルの線幅が所定の閾値以下の場合に、当該レンジビンは前記ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定する
    遠隔気流観測装置。
  10. パルス状のレーザー光からなる送信光を放射し、前記放射した送信光の反射光を受信光として受信し、前記送信光及び前記受信光に基づき風速値を算出するための受信信号を出力する計測部と、
    前記受信信号を時分割することにより前記受信信号をレンジビンに振り分けると共に、前記受信信号から、ハードターゲットに由来する信号を除去するための処理を行う信号処理器とを有する遠隔気流観測装置であって、
    前記信号処理器は、当該遠隔気流観測装置が搭載される航空機の地上高度を含む情報に基づき前記送信光が前記ハードターゲットである地面にあたるレンジビンを算出し、各前記レンジビンの前記受信信号に応じたデジタル信号のスペクトルを積分する際に、前記地面に由来する信号を含んでいると判定されたレンジビン及び前記レンジビン以遠のレンジビンの前記スペクトルの積分を除外する
    遠隔気流観測装置。
  11. 請求項１０に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記計測部は、前記航空機の真なる進行方向の情報を取得し、現在の姿勢と前記送信光との相対角度差を補正する可動式の光学ミラー又はプリズムを有する
    遠隔気流観測装置。
  12. パルス状のレーザー光からなる送信光を放射し、前記放射した送信光の反射光を受信光として受信し、前記送信光及び前記受信光に基づき風速値を算出するための受信信号を出力する計測部と、
    前記受信信号を時分割することにより前記受信信号をレンジビンに振り分けると共に、前記受信信号から、ハードターゲットに由来する信号を除去するための処理を行う信号処理器とを有する遠隔気流観測装置であって、
    前記信号処理器は、前記レーザー光１パルスごとの前記レンジビンごとに、前記レンジビンの受信信号から算出される風速値の絶対値が所定の閾値以下であるかを判定し、所定の閾値以下の場合には、当該レンジビンの受信信号は前記ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定する
    遠隔気流観測装置。
  13. 請求項１２に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記信号処理器は、前記レーザー光１パルスごとに、当該遠隔気流観測装置が搭載される航空機の速度値をフィードバックして前記速度値を中心としたバンドパスフィルタを形成し、前記レンジビンに分割する前の前記受信信号に対し前記バンドパスフィルタによるフィルタ処理を行う
    遠隔気流観測装置。
  14. 請求項１２又は１３に記載の遠隔気流観測装置であって、
    前記信号処理器は、前記ハードターゲットに由来する信号を含んでいると判定されたレンジビンのスペクトルの第一ピークと前記第一ピークの前後の所定の周波数領域の信号値を０にした後の前記受信信号のスペクトルに基づき前記風速値を算出する
    遠隔気流観測装置。
  15. パルス状のレーザー光からなる送信光を放射し、
    前記放射した送信光の反射光を受信光として受信し、前記送信光及び前記受信光に基づき風速値を算出するための受信信号を出力し、
    コンピュータにより、前記受信信号を時分割することにより前記受信信号をレンジビンに振り分け、
    コンピュータにより、前記受信信号から、ハードターゲットに由来する信号を除去する
    遠隔気流観測方法であって、
    コンピュータにより、前記レンジビンに振り分けられた受信信号に基づき前記送信光が前記ハードターゲットである地面にあたるレンジビンを捜索し、
    コンピュータにより、各前記レンジビンの前記受信信号に応じたデジタル信号のスペクトルを積分する際に、前記地面にあたると捜索されたレンジビン及び前記レンジビン以遠のレンジビンの前記スペクトルの積分を除外する
    遠隔気流観測方法。
  16. パルス状のレーザー光からなる送信光を放射し、前記放射した送信光の反射光を受信光として受信し、前記送信光及び前記受信光に基づき風速値を算出するための受信信号を出力する計測部を具備する遠隔気流観測装置に用いられるプログラムであって、
    前記受信信号を時分割することにより前記受信信号をレンジビンに振り分けるステップと、
    前記受信信号から、ハードターゲットに由来する信号を除去するステップと
    をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記レンジビンに振り分けられた受信信号に基づき前記送信光が前記ハードターゲットである地面にあたるレンジビンを捜索するステップと、
    各前記レンジビンの前記受信信号に応じたデジタル信号のスペクトルを積分する際に、前記地面にあたると捜索されたレンジビン及び前記レンジビン以遠のレンジビンの前記スペクトルの積分を除外するステップと
    をコンピュータに実行させるプログラム。
JP2019146735A 2019-08-08 2019-08-08 遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラム Active JP7336134B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019146735A JP7336134B2 (ja) 2019-08-08 2019-08-08 遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラム
EP20849690.1A EP3985417A4 (en) 2019-08-08 2020-07-17 REMOTE AIRFLOW OBSERVATION DEVICE, REMOTE AIRFLOW OBSERVATION METHOD AND PROGRAM
PCT/JP2020/027858 WO2021024759A1 (ja) 2019-08-08 2020-07-17 遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラム
US17/597,566 US20220155460A1 (en) 2019-08-08 2020-07-17 Remote airflow observation device, remote airflow observation method, and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019146735A JP7336134B2 (ja) 2019-08-08 2019-08-08 遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021025976A JP2021025976A (ja) 2021-02-22
JP7336134B2 true JP7336134B2 (ja) 2023-08-31

Family

ID=74503785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019146735A Active JP7336134B2 (ja) 2019-08-08 2019-08-08 遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220155460A1 (ja)
EP (1) EP3985417A4 (ja)
JP (1) JP7336134B2 (ja)
WO (1) WO2021024759A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7278521B1 (ja) 2022-12-07 2023-05-19 三菱電機株式会社 レーザレーダ装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002196075A (ja) 2000-12-26 2002-07-10 Inc Engineering Co Ltd レーザレーダ監視方法及び装置
JP2009162678A (ja) 2008-01-09 2009-07-23 Mitsubishi Electric Corp レーザレーダ装置
JP2009300133A (ja) 2008-06-11 2009-12-24 Japan Aerospace Exploration Agency 航空機搭載用光学式遠隔気流計測装置
JP2013083467A (ja) 2011-10-06 2013-05-09 Japan Aerospace Exploration Agency 光学式遠隔気流計測装置の有色ノイズ低減方法とその装置
JP2015108557A (ja) 2013-12-05 2015-06-11 三菱電機株式会社 レーザレーダ装置
WO2017130315A1 (ja) 2016-01-27 2017-08-03 三菱電機株式会社 コヒーレントライダー装置
CN108387909A (zh) 2018-01-23 2018-08-10 国耀量子雷达科技有限公司 基于激光雷达网的区域环境监测系统
JP2019100943A (ja) 2017-12-06 2019-06-24 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 信号処理装置及び信号処理方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5252843A (en) 1975-10-27 1977-04-28 Toyota Motor Co Ltd Method and device for controlling welding current in spot welding
JP6097719B2 (ja) 2014-03-31 2017-03-15 株式会社ニューギン 遊技機
JP6562583B2 (ja) * 2016-05-31 2019-08-21 メトロウェザー株式会社 ドップラーシフト解析装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002196075A (ja) 2000-12-26 2002-07-10 Inc Engineering Co Ltd レーザレーダ監視方法及び装置
JP2009162678A (ja) 2008-01-09 2009-07-23 Mitsubishi Electric Corp レーザレーダ装置
JP2009300133A (ja) 2008-06-11 2009-12-24 Japan Aerospace Exploration Agency 航空機搭載用光学式遠隔気流計測装置
JP2013083467A (ja) 2011-10-06 2013-05-09 Japan Aerospace Exploration Agency 光学式遠隔気流計測装置の有色ノイズ低減方法とその装置
JP2015108557A (ja) 2013-12-05 2015-06-11 三菱電機株式会社 レーザレーダ装置
WO2017130315A1 (ja) 2016-01-27 2017-08-03 三菱電機株式会社 コヒーレントライダー装置
JP2019100943A (ja) 2017-12-06 2019-06-24 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 信号処理装置及び信号処理方法
CN108387909A (zh) 2018-01-23 2018-08-10 国耀量子雷达科技有限公司 基于激光雷达网的区域环境监测系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021025976A (ja) 2021-02-22
WO2021024759A1 (ja) 2021-02-11
EP3985417A4 (en) 2023-07-05
US20220155460A1 (en) 2022-05-19
EP3985417A1 (en) 2022-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8508721B2 (en) Multifunction aircraft LIDAR
Targ et al. Coherent lidar airborne windshear sensor: performance evaluation
JP7460057B2 (ja) コヒーレントｌｉｄａｒのピッチ－キャッチスキャニングのための方法およびシステム
US9778362B2 (en) Relative speed measuring doppler LiDAR
EP2656104B1 (fr) Procede et dispositif de suivi de variation de terrain
EP3428685B1 (en) Laser radar device
US11474256B2 (en) Data processing device, laser radar device, and wind measurement system
US9019481B2 (en) Colored noise reduction method and device for optical remote airflow measurement apparatus
Feneyrou et al. Frequency-modulated multifunction lidar for anemometry, range finding, and velocimetry–1. Theory and signal processing
CA3034765A1 (en) Method for processing a signal arising from coherent lidar and associated lidar system
KR102019844B1 (ko) 라이다 신호 처리 장치 및 처리 방법
EP3074786B1 (fr) Radar anticollision, notamment pour un aéronef au roulage, et système anticollision
JP2012103050A (ja) 遠隔乱気流検知方法及びそれを実施する装置
FR2917508A1 (fr) Procede de caracterisation d'une turbulence atmospherique par des parametres representatifs mesures par un radar
JP7336134B2 (ja) 遠隔気流観測装置、遠隔気流観測方法及びプログラム
EP2270518B1 (fr) Procédé de mesure de vitesse d'un aéronef, par anémométrie laser doppler
EP2645112B1 (fr) Système et procédé d'anémométrie laser
Rieger et al. Resolving range ambiguities in high-repetition rate airborne lidar applications
Boyraz et al. Multi Tone Continuous Wave Lidar
CN110261874B (zh) 基于相干激光的实时晴空颠簸探测方法及系统
US20230367014A1 (en) Beam steering techniques for correcting scan line compression in lidar devices
US20240004043A1 (en) Frequency-modulated coherent lidar
RU2568293C1 (ru) Способ измерения высоты полета летательного аппарата на малых и сверхмалых высотах при заходе на посадку
CN117331084A (zh) 基于fmcw激光雷达的目标运动参数测量方法和系统
Nd A mobile incoherent Mie-Rayleigh Doppler wind lidar with a single frequency and tunable operation of an injection

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220613

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20220613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230322

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230511

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230801

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230814

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7336134

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150