JPH03216580A - Laser radar for detecting dynamic relative speed and relative distance - Google Patents

Laser radar for detecting dynamic relative speed and relative distance

Info

Publication number
JPH03216580A
JPH03216580A JP370190A JP370190A JPH03216580A JP H03216580 A JPH03216580 A JP H03216580A JP 370190 A JP370190 A JP 370190A JP 370190 A JP370190 A JP 370190A JP H03216580 A JPH03216580 A JP H03216580A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
laser
reflected
laser radar
moving objects
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.)
Pending
Application number
JP370190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chia Hoa Rin
リン チア ホア
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.)
WAN TON CHYON
Original Assignee
WAN TON CHYON
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 WAN TON CHYON filed Critical WAN TON CHYON
Priority to JP370190A priority Critical patent/JPH03216580A/en
Publication of JPH03216580A publication Critical patent/JPH03216580A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE: To improve measurement precision by branching laser beam(LB) which is poured on an object in an irradiation part, to be assumed as a reference LB, and then mixing the reference LB with a reflection LB from the target and providing multiple means which calculate relative speed by CPU process. CONSTITUTION: A laser drive part 03 drives a laser diode(LD) 04 to generate a laser beam(LB), and the LB is, through the first condenser lens 05, the first prism 06 and the first lenticular lens(LL) 07, poured on a target as LB40. LB of LD04 is reflected on the first and second prisms 06 and 08, and then made incident on a photo-detective element 09, which is used for monitoring LB, and, LB42 which has transmitted through the prism 08 comes in the third prism 12, to be reference LB. LB41 reflected on the target, through the second LL11, the prism 12 and the second condenser lens 13, reaches an LB detecting part 14, and then mixed with the reference LB 42, and, the LB41 and 42 are used for heterodyne interference effect, thus Doppler frequency is obtained for providing a relative speed with the use of a CPU 17. Thus, noise wave is avoided, and measurement precision is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔従来の技術〕 本発明はレーザレーダに関し、特に車のような2つの移
動する物体の相対速度及び相対距離を検知するレーヂレ
ーダに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Prior Art] The present invention relates to a laser radar, and more particularly to a laser radar that detects the relative speed and distance of two moving objects, such as cars.

従来の無線周波レーダ(Radio Frequenc
y Radars)は物体に向けて発する媒体として電
波を使用している。反射された電波は受信され、相対速
度や距離を求めるよう処理される。電波は正確な方向を
維持するのが難しく、雑音電波によって妨害されやすい
ので、このようなレーダの使用範囲は限られている。
Conventional Radio Frequency Radar
y Radars) uses radio waves as a medium to emit toward objects. The reflected radio waves are received and processed to determine relative speed and distance. The range of use of such radars is limited because radio waves are difficult to maintain accurate direction and are easily jammed by radio noise.

そこで距離を測る媒体としてレーザビームを使用する動
きがある。最近レーザドブラ一変位計(Laser D
appler Displacement Meter
以下LDDM)が開発された。これについてはLase
rs & Optronics,1987. 9. p
69−71に紹介されている。LDDMの利点は連続し
た波動周波数を有し、周波数が安定したレーザビームを
用い、光学的フィードバック手段が不用で、システム全
体がコンパクトであることである。レーザビームのレー
ダ装置への応用は活発に行なわれており、その中には小
糸製作所(日本)によって発明された衝突防止装置があ
る。この装置は概略的には同方向へ進行する車の間をレ
ーザビームが進む時間を測定し、この時間を相対距離に
変換する。
Therefore, there is a movement to use laser beams as a medium for measuring distance. Recently, a laser displacement meter (Laser D
appler Displacement Meter
LDDM) was developed. About this
rs & Optronics, 1987. 9. p
It is introduced in 69-71. The advantages of LDDM are that it uses a laser beam with continuous wave frequency and is frequency stable, no optical feedback means are required, and the overall system is compact. The application of laser beams to radar devices is actively being carried out, including a collision prevention device invented by Koito Seisakusho (Japan). The device roughly measures the time a laser beam takes to travel between cars traveling in the same direction and converts this time into relative distance.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

100m離れている車の間をレーザビームが進行する時
間は0.3マイクロセカンドより短いので、どんな測定
誤差も装置の価値をなくす原因になる。
Since the time it takes for a laser beam to travel between cars 100 meters apart is less than 0.3 microseconds, any measurement error will render the device useless.

このようにこの装置は事故を避けるよう運転手に警告信
号を発する動作をするが、信頼性は必ずしも充分ではな
い。これが電波を使用するかレーザビームを使用するか
にかかわらず、従来のレーダの最大の問題点である。
Although this device works to issue a warning signal to the driver to avoid an accident, it is not always reliable. This is the biggest problem with conventional radar, whether it uses radio waves or laser beams.

2つの物体の相対速度及び距離を検知する従来のレーダ
の他の問題点は高精度な測定が難しいことである。この
理由は他の物体からのノイズ波をレーダが捕え、反射波
と混合することによる。これは特に無線電磁波を媒体と
して使用する時に起きる。さらに時には伝搬波が非所望
の物体によって反射されることがあるので警告信号を誤
って発することがある。
Another problem with conventional radars that detect the relative speed and distance of two objects is that highly accurate measurements are difficult. The reason for this is that radar captures noise waves from other objects and mixes them with reflected waves. This especially occurs when using radio electromagnetic waves as the medium. Furthermore, sometimes the propagating waves may be reflected by undesired objects, so that a warning signal may be erroneously emitted.

本発明の主たる目的は2つの移動物体の相対速度及び距
離を検知するレーザレーダを提供することである。この
目的は伝搬された媒体レーザビームと反射された媒体レ
ーザビームとのヘテロダイン干渉効果を利用することで
正確な検知を得ることにより達成される。
The main object of the present invention is to provide a laser radar that detects the relative velocity and distance of two moving objects. This objective is achieved by obtaining accurate sensing by exploiting the heterodyne interference effect between the propagated and reflected media laser beams.

本発明の他の目的はドプラー効果を用いたドプラー周波
数を測定するレーザレーダを提供することである。ドプ
ラー周波数はレーザレーダの中央処理装置によって処理
される相対速度の情報を含んでいる。
Another object of the present invention is to provide a laser radar that measures Doppler frequency using the Doppler effect. The Doppler frequency contains relative velocity information that is processed by the laser radar's central processing unit.

本発明の更に他の目的で本発明の非常に重要な特徴は反
射されたレーザビームを検知すると同時に2つの移動物
体の相対距離の情報を得るためのPINダイオードアレ
イや電荷結合素子(CCO)列のような光検出手段を提
供することである。
Yet another object and very important feature of the invention is a PIN diode array or a charge-coupled device (CCO) array for detecting the reflected laser beam and at the same time obtaining information about the relative distance of two moving objects. The object of the present invention is to provide a photodetection means such as the following.

本発明の更に他の目的で本発明のレーザレーダのきわ立
った特徴は速度測定の精度改良と起り得るすべての雑音
波を避けるタイミングゲート手段を提供することである
。タイミングゲート手段はレーザレーダによって受光さ
れ処理される5p射波に対応する反射レーザビームを抑
制する。
A further object of the present invention is that a distinctive feature of the laser radar of the present invention is to improve the accuracy of velocity measurements and to provide timing gating means to avoid any possible noise waves. The timing gate means suppresses the reflected laser beam corresponding to the 5p radiation received and processed by the laser radar.

〔課題を解決するための手段〕 したがって本発明のレーザレーダは、レーザビーム照射
手段、該照射ビームを受光してこれを参照ビームに変換
する参照ビーム形成手段、該参照ビームと、該参照ビー
ムと混合されるべき反射レーザビームとを受光する受光
手段、混合されたレーザビームを処理して相対速度の情
報に変換し出本発明のレーザレーダはシステム全体のた
めのパルスクロックを生成するクロック発生手段、レー
ザビーム駆動手段、照射レーザビームに対応する反射レ
ーザビームの受光を制御するタイミングゲート手段も有
する。クロック発生手段、レーザ駆動手段、タイミング
ゲート手段はすべて電気回路で作られる。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the laser radar of the present invention includes a laser beam irradiation means, a reference beam forming means for receiving the irradiation beam and converting it into a reference beam, a reference beam, and a reference beam. The laser radar of the present invention includes a light receiving means for receiving the reflected laser beam to be mixed, and a clock generating means for processing the mixed laser beam and converting it into relative velocity information.The laser radar of the present invention includes a clock generating means for generating a pulse clock for the entire system. , a laser beam drive means, and a timing gate means for controlling reception of a reflected laser beam corresponding to the irradiated laser beam. The clock generation means, laser drive means, and timing gate means are all made of electric circuits.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明によるレーザレーダシステムのブロック
図である。本発明は2移動物体、特に同方向へ移動する
2台の車の相対速度と距離を検知しようとするものであ
る。2つの混合した波のへテロダイン干渉効果という現
象は良く知られた技術で、”Differential
 Laser fleterodyrLe Micro
−metrology”という表題で“Optical
 Engineeringmagazine″p926
 −929 No.6 vo1,24,Nov./De
c.1985を参照すると最もよく理解できる。本発明
によるレーザレーダは相対速度情報検出のためにこのヘ
テロダイン干渉法を用いるが、簡明にするためこの点に
関するレーザレーダの動作については詳細は省く。これ
により発明の開示が不充分ということにはならない。ま
た本発明のレーザレーダではドプラー効果を利用する。
FIG. 1 is a block diagram of a laser radar system according to the present invention. The present invention seeks to detect the relative speed and distance of two moving objects, particularly two cars moving in the same direction. The phenomenon of heterodyne interference effect of two mixed waves is a well-known technique, called “Differential
Laser fleterodyrLe Micro
-metrology” with the title “Optical
Engineeringmagazine”p926
-929 No. 6 vo1, 24, Nov. /De
c. This can best be understood with reference to 1985. The laser radar according to the invention uses this heterodyne interferometry to detect relative velocity information, but for the sake of brevity, details regarding the operation of the laser radar in this regard are omitted. This does not mean that the disclosure of the invention is insufficient. Further, the laser radar of the present invention utilizes the Doppler effect.

ドプラー効果は次の式(1),  (2)で表わされる
The Doppler effect is expressed by the following equations (1) and (2).

Fr=Ft ((C−V)/ (C+V))” ・・・
(1)F o = F r  F t        
     ・・・(2)但しFt ;照射電磁波の周波
数 Fr;受信電磁波の周波数 FD;ドブラー周波数 C ;光速 V ;2物体の相対速度 レーザビームの周波数を300,000GHz, 2台
の車の速度差である相対速度をlkm/時から100k
m/時とすると、ドブラー周波数F,は約0.5MHz
から55MHzになる。ドブラー周波数F,は相対速度
の情報を表わすように選択される。第1図にあるように
レーザレーダシステムは制御用クロックパルスを発生す
るクロック手段01、同期高電圧発生手段02、レーザ
ビーム駆動手段03及び光学装置100を含み、光学装
置100は更にレーザビーム照射部101、参照ビーム
検出部102とレーザビーム受光部103を含む、中央
処理装置17はブロック31で表わされる初期設定、ブ
ロック32で表わされる第1の車の速度、ブロック33
で表わされる第1の車のクラッチ又は非クラッチ状態、
及び光学部100からの他の信号の受信情報信号の処理
を行なう。中央処理装置17は表示装置18に表示すべ
き相対速度と距離の信号を送ることができ、スピーカ1
9で通知すべき警告を送ることができ、第1の車の減速
器20を制御することができ、第1の車の前を走る第2
の車の画像を捕えるようカメラ21を制御することがで
きる。これらの制御技術は良く知られており、本発明の
主たる特徴でないので詳細は述べない。再び第1図を参
照して、本発明のレーザレーダでは参照ビーム検出手段
102と中央処理装置l7に接続された第1の増巾器1
0と前置増巾器15と第2増巾器151と中央処理装置
17とレーザビーム受光部1030間に接続されたタイ
ミングゲ一ト部16を具備する。
Fr=Ft ((C-V)/(C+V))"...
(1) F o = F r F t
...(2) However, Ft; Frequency of irradiated electromagnetic waves Fr; Frequency of received electromagnetic waves FD; Dobler frequency C; Speed of light V; Relative speed of two objects The frequency of the laser beam is 300,000 GHz, and the speed difference between the two cars is Change a certain relative speed from lkm/h to 100k
m/hour, Dobler frequency F is approximately 0.5 MHz
It becomes 55MHz. The Dobler frequency F, is selected to represent relative velocity information. As shown in FIG. 1, the laser radar system includes a clock means 01 for generating a control clock pulse, a synchronous high voltage generation means 02, a laser beam driving means 03, and an optical device 100, and the optical device 100 further includes a laser beam irradiation section. 101, the central processing unit 17, which includes a reference beam detector 102 and a laser beam receiver 103, performs initial settings represented by block 31, the speed of the first vehicle represented by block 32, and block 33;
the clutched or unclutched state of the first car, represented by
and other received information signals from the optical section 100. The central processing unit 17 can send signals of relative speed and distance to be displayed on the display device 18, and the speaker 1
9 can send a warning to be notified, can control the decelerator 20 of the first car, and can send a warning to the second car running in front of the first car.
The camera 21 can be controlled to capture images of the car. These control techniques are well known and are not a major feature of the present invention, so they will not be discussed in detail. Referring again to FIG. 1, the laser radar of the present invention includes a reference beam detection means 102 and a first amplifier 1 connected to the central processing unit l7.
0, a preamplifier 15, a second amplifier 151, a central processing unit 17, and a timing gate section 16 connected between the laser beam receiving section 1030.

第2図を参照して,光学部100は車の前面に取付られ
、養モこの部分には一般的にレーザビームを発生するレ
ーザダイオード04と1組の集光レンズ05、第1のプ
リズム06、第1のレンチキコラーレンズ07を含むレ
ーザビーム照射部101を備えている。
Referring to FIG. 2, an optical part 100 is attached to the front of the vehicle, and this part generally includes a laser diode 04 that generates a laser beam, a set of condensing lenses 05, and a first prism 06. , a laser beam irradiation section 101 including a first Lenticular lens 07.

第3図(a)から第3図(C)に示すように、レンチキ
ュラーレンズ07の機能はレーザビーム40を水平方向
は、1.5゜、垂直方向は0.3゛の広がり角を有する
ビームに変えることである。これによりレーザビーム4
0は目的外の物体に照射されることなく前方の移動する
目的物に向うことができる。
As shown in FIGS. 3(a) to 3(C), the function of the lenticular lens 07 is to transform the laser beam 40 into a beam having a spread angle of 1.5° in the horizontal direction and 0.3° in the vertical direction. It is to change it to. As a result, the laser beam 4
0 can be directed toward a moving object in front of the object without being irradiated with objects other than the object.

第2図に示すようにレーザダイオード04からのレーザ
ビームは第1のプリズム06で反射され、参照レーザビ
ーム検出部102内の第2のプリズム08に到達する。
As shown in FIG. 2, the laser beam from the laser diode 04 is reflected by the first prism 06 and reaches the second prism 08 in the reference laser beam detection section 102.

参照レーザビーム検出部102は集光レンズ081と受
光素子09を具備し、ビーム照射装置100が正常に動
作しているか確認するため監視している。さらに第2の
プリズム08を透過したビームが参照用レーヂビームに
なる。光学I 100のレーザビーム受光部103は概
略的には第2のレンチキ二ラーレンズ11、第3のプリ
ズム12、第2の集光レンズ13及びレーザビーム検出
部14を具備する。レーザビーム検出部14はアレイ状
のPINダイオードを形成する複数のPINダイオード
又は複数のCCDである。商業的に実用できるCCDは
1024素子で照射された光ビームを検出できる。
The reference laser beam detection unit 102 includes a condensing lens 081 and a light receiving element 09, and monitors the beam irradiation device 100 to confirm whether it is operating normally. Furthermore, the beam transmitted through the second prism 08 becomes a reference radiation beam. The laser beam receiving section 103 of the optical system I 100 roughly includes a second lenticular lens 11, a third prism 12, a second condensing lens 13, and a laser beam detecting section 14. The laser beam detection unit 14 is a plurality of PIN diodes forming an array of PIN diodes or a plurality of CCDs. A commercially available CCD has 1024 elements and can detect an irradiated light beam.

光学部100の動作を第1図によって説明する。The operation of the optical section 100 will be explained with reference to FIG.

レーザ駆動部03はレーザダイオード04を駆動し、レ
ーザビームを発生させる。発生したレーザは集光レンズ
05、第1プリズム06、第1レンチキュラーレンズ0
7を通り、照射用レーザビーム40になる。
A laser drive section 03 drives a laser diode 04 to generate a laser beam. The generated laser is transmitted through the condensing lens 05, the first prism 06, and the first lenticular lens 0.
7 and becomes a laser beam 40 for irradiation.

反射されたレーザビーム41は受光部103の第2レン
チキュラーレンズ11、第3プリズム12、第2集光レ
ンズ13を通り、レーザビーム検出部l4に至る。
The reflected laser beam 41 passes through the second lenticular lens 11, the third prism 12, and the second condensing lens 13 of the light receiving section 103, and reaches the laser beam detecting section l4.

受光されたレーザビーム41は参照光検出部102より
の参照光42と混合される。この参照光42は照射レー
ザビーム40と光学的に同一の性質を有する。
The received laser beam 41 is mixed with the reference light 42 from the reference light detection section 102. This reference beam 42 has optically the same properties as the irradiating laser beam 40.

レーザビーム41.42はヘテロダイン干渉効果に用い
られる。その結果ドプラー周波数Fdが求められ中央処
理装置17に送られる。これにより第1の車と前方の第
2の車の相対速度が中央処理装置17で求められる。
Laser beams 41,42 are used for heterodyne interference effects. As a result, the Doppler frequency Fd is determined and sent to the central processing unit 17. As a result, the relative speed between the first car and the second car ahead is determined by the central processing unit 17.

第4図にはレーザビーム駆動部03、高電圧発生器02
、クロック発生部Olの回路図が示されている。
Figure 4 shows a laser beam drive unit 03, a high voltage generator 02
, a circuit diagram of the clock generator Ol is shown.

システムの動作電圧は車のバッテリー51より供給され
る。電源50に含まれる電圧安定器52が12VDCの
安定した電圧を供給する。一点鎖線01で示されるクロ
ック部01は商業的に利用可能なIC(ナンバー555
)で実現される発振回路を用いる。同期高電圧発生器0
2は一点鎖線02で表わされる高電圧スイッチング電源
により実現される。レーザダイオード04は一点鎖線0
3で表わされるレーザビーム駆動手段用回路内で接続さ
れる。第4図で示される電気回路は全体でクロック部0
1からの制御クロックに従ってレーザダイオード04か
らレーザビームを発生させる。これらの回路は比較的よ
く知られたものであるからその構成と動作については詳
述しない。
The operating voltage for the system is supplied by the vehicle's battery 51. A voltage stabilizer 52 included in power supply 50 provides a stable voltage of 12VDC. The clock section 01 indicated by the dashed line 01 is a commercially available IC (number 555).
) is used. Synchronous high voltage generator 0
2 is realized by a high voltage switching power supply represented by a dashed line 02. Laser diode 04 is indicated by dashed line 0
It is connected within the circuit for laser beam driving means denoted by 3. The electric circuit shown in Fig. 4 has a clock section 0 as a whole.
A laser beam is generated from the laser diode 04 according to the control clock from 1. Since these circuits are relatively well known, their construction and operation will not be described in detail.

第5図は前置増巾器15の回路図を示す。前置増巾器1
5はレーザビーム受光部103のレーザビーム検知手段
14に接続される。特に回路の具体例ではレーザビーム
検出手段14として複数のPINダイオードを使う。前
置増巾器15はまず光学的周波数増巾器150で構成さ
れる。この前置増巾器回路15の数はPINダイオード
の分だけある。各光学的周波数増巾器150の出力は同
時にアナログ加算器152に送られ、前置増巾器15か
らの出力は合算される。アナログ加算器152の出力は
接続点Bから出力される。
FIG. 5 shows a circuit diagram of the preamplifier 15. Preamplifier 1
5 is connected to the laser beam detection means 14 of the laser beam receiving section 103. In particular, in a specific example of the circuit, a plurality of PIN diodes are used as the laser beam detection means 14. Preamplifier 15 first consists of an optical frequency amplifier 150 . The number of preamplifier circuits 15 is equal to the number of PIN diodes. The output of each optical frequency amplifier 150 is simultaneously sent to an analog summer 152 and the outputs from preamplifiers 15 are summed. The output of analog adder 152 is output from connection point B.

第6図に本発明のレーザレーダで使用される2つの移動
物体の相対速度を検知する回路図を示す。
FIG. 6 shows a circuit diagram for detecting the relative speed of two moving objects used in the laser radar of the present invention.

回路図ではタイミングゲート手段16を具体化した回路
が示されており、以下これについて詳しく説明する。周
波数・電圧変換器は機能ブロック60で表わされる。こ
の変換器60の1つの例は周波数合成器(イ77ル(7
) I C, 182XO) (商標名)、増巾器(ナ
ショナルセミコンダクターのLF356) (商標名)
とマルチプレクサー(アナログコーポレーションのAD
532) (商標名)で構成されるものである。この周
波数・電圧変換器60の機能は、2つの移動物体の相対
速度の情報を示すドブラー周波数を電圧に変化すること
である。周波数・電圧変換器60から得られる電圧信号
は、中央処理装置17(CP[I)が取り込み可能なよ
う電圧を保持するサンプル・ホールド回路6lに送られ
る。このサンプル・ホールド回路61はナショナルセミ
コンダクターのLHO53(商標名) によって作るこ
とが可能である。
The circuit diagram shows a circuit embodying the timing gate means 16, which will be described in detail below. The frequency to voltage converter is represented by functional block 60. One example of this converter 60 is a frequency synthesizer (77).
) IC, 182XO) (trade name), amplifier (LF356 of National Semiconductor) (trade name)
and multiplexer (Analog Corporation's AD
532) (Trade name). The function of this frequency/voltage converter 60 is to convert the Dobler frequency, which represents information on the relative speed of two moving objects, into voltage. The voltage signal obtained from the frequency/voltage converter 60 is sent to a sample/hold circuit 6l that holds the voltage so that it can be taken in by the central processing unit 17 (CP[I). This sample and hold circuit 61 can be made by National Semiconductor's LHO53 (trade name).

照射ビームと受光ビームによるドプラー周波数に対応す
る電圧はさらに中央処理装置17によって相対速度を求
めるよう演算され表示装置18に表示される。
The voltages corresponding to the Doppler frequencies of the irradiating beam and the receiving beam are further calculated by the central processing unit 17 to determine the relative velocity and displayed on the display device 18.

第6図に示される電気回路はタイミングゲート用回路図
である。タイミングゲート部16を具体化したこのタイ
ミングゲート回路の目的と機能は、前方の移動物体によ
って反射された受光レーザビーム4lが照射レーザビー
ム40から実際に発生したことを保証することによって
、できるだけ雑音を除去することにある。レーザビーム
受光部103で受光されたレーザビームは参照波と混合
の後、前置増巾器15によって増巾される。このドプラ
ー周波数を含んだレーザビーム波は接続点Bでタイミン
グゲート回路に入り飽和増巾器161で飽和される。タ
イミングゲート回路にはフリップフロップ162とRC
による遅延回路163が設けられている。
The electrical circuit shown in FIG. 6 is a timing gate circuit diagram. The purpose and function of this timing gate circuit, which embodies the timing gate section 16, is to reduce noise as much as possible by ensuring that the received laser beam 4l reflected by a moving object in front actually originates from the irradiated laser beam 40. It consists in removing. The laser beam received by the laser beam receiver 103 is mixed with a reference wave and then amplified by the preamplifier 15 . The laser beam wave containing this Doppler frequency enters the timing gate circuit at the connection point B and is saturated by the saturation amplifier 161. The timing gate circuit includes a flip-flop 162 and an RC
A delay circuit 163 is provided.

レーザダイオード04が発振を開始し、レーザビームを
出射し始める時、この時間信号は接続点Cを通じてタイ
ミングゲート回路16に供給される。この時間信号はR
C遅延回路163のRC定数によって決定される期間だ
け開始時間を遅らせるようタイミングゲート回路を制御
する。したがって接続点Bからのドプラー周波数を含ん
だレーザビームはある時間遅れの後受け入れられる。そ
の間にクロック01が接続点Aからタイミングゲート回
路に供給されて、単安定発振器164を制御する。レー
ザダイオード04の開始の時間信号は、このタイミング
ゲート回路の開始を確実にするために1組のフリップフ
ロツプ165 , 166からこのタイミングゲート回
路にも供給される。接続点Aからタイミングゲート回路
に供給されるクロックパルスの波形はノードaに示され
る。単安定発振器164の出力はノードbに示されるよ
うになる。ノードbにおける信号のパルス幅はRl,C
IとR2,C2によって決まる定数による。この信号は
アナログスイッチ167に供給される。アナログスイッ
チとしてはDG180(商品名)が利用でき、その結果
ノードCでの波形は図のようになる。このドプラー周波
数情報を含む波形は周波数・電圧変換器60に供給され
、これまで述べたように相対速度が得られる。
When the laser diode 04 starts oscillating and emits a laser beam, this time signal is supplied to the timing gate circuit 16 through the connection point C. This time signal is R
The timing gate circuit is controlled to delay the start time by a period determined by the RC constant of the C delay circuit 163. Therefore, the laser beam containing the Doppler frequency from connection point B is accepted after a certain time delay. Meanwhile, clock 01 is supplied from node A to the timing gate circuit to control monostable oscillator 164. The time signal for the start of laser diode 04 is also provided to this timing gate circuit from a set of flip-flops 165, 166 to ensure the start of this timing gate circuit. The waveform of the clock pulse supplied from connection point A to the timing gate circuit is shown at node a. The output of monostable oscillator 164 becomes shown at node b. The pulse width of the signal at node b is Rl,C
Based on constants determined by I, R2, and C2. This signal is supplied to analog switch 167. DG180 (product name) can be used as an analog switch, and as a result, the waveform at node C is as shown in the figure. This waveform containing Doppler frequency information is supplied to frequency to voltage converter 60 to obtain relative velocity as described above.

本発明によるレーザレーダによる相対距離の検知にはレ
ーザビーム受光部103内の光検知素子を用いる。第7
図に示すように反射レーザビーム41は光検知素子アレ
イl4によって受光される。この光検知素子アレイは一
連のPINダイオードアレイか電荷結合素子(CC[l
l)である。光検知アレイ上には複数のピクセルがある
。ビクセルの位置に反射されたレーザビームは、2つの
移動する物体の相対位置の情報を含むと考えられる。第
7図において第1の車の前の第2の車によって反射され
たレーザビーム41は光検知アレイ14に照射される。
A photodetector element in the laser beam receiver 103 is used to detect the relative distance using the laser radar according to the present invention. 7th
As shown in the figure, the reflected laser beam 41 is received by a photodetector array l4. The photodetector array may be a series of PIN diode arrays or charge-coupled devices (CC[l
l). There are multiple pixels on the light sensing array. The laser beam reflected at the location of the vixel is considered to contain information about the relative positions of the two moving objects. In FIG. 7, a laser beam 41 reflected by a second car in front of the first car illuminates the photodetector array 14. In FIG.

この情報は第8図又は第9図に示される電気回路に入力
される。
This information is input into the electrical circuit shown in FIG. 8 or 9.

第8図に示されるように第5図の接続点Dでの出力には
PINダイオードの中のどの素子に反射されたレーザビ
ームが照射されているかという情報が含まれている。各
素子は異なる抵抗値Rl,R2,R3・・・・・・Rn
を有する個別回路につながっている。よって利得増巾器
152に供給される信号が個別回路で異なることにより
、異なる相対位置の情報が中央処理装置17によって処
理することで得られ、表示装置18に表示される。
As shown in FIG. 8, the output at connection point D in FIG. 5 includes information as to which element in the PIN diode is irradiated with the reflected laser beam. Each element has a different resistance value Rl, R2, R3...Rn
connected to an individual circuit with Therefore, since the signals supplied to the gain amplifier 152 are different for each individual circuit, information on different relative positions is obtained by processing by the central processing unit 17 and displayed on the display device 18.

第9図にはCCDを受光部103に用いて相対速度と位
置を検知する場合を示す。信号は直接中央処理装置に送
り相対距離の情報を得る。相対速度を検知するため第6
図の回路図でBを通じて同様の検知信号が供給される。
FIG. 9 shows a case where a CCD is used as the light receiving section 103 to detect relative velocity and position. The signal is sent directly to the central processing unit to obtain relative distance information. 6th to detect relative speed
A similar sensing signal is provided through B in the circuit diagram shown.

本発明はこれまで説明した好ましい実施例として述べら
れているが、本発明の精神及び範囲から逸脱しない範囲
で種々の変形が可能である。従って特許請求の範囲に記
載された以外の具体的な実施例に限定されるものではな
い。
Although the present invention has been described in terms of the preferred embodiments described above, various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention is not limited to specific embodiments other than those described in the claims.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によればヘテロダイン干渉
効果を利用することで2つの移動物体の相対速度と距離
を正確に検知するレーザレーダが実現できる。
As described above, according to the present invention, a laser radar that accurately detects the relative velocity and distance of two moving objects can be realized by utilizing the heterodyne interference effect.

さらにドプラー周波数を測定することでドブラー効果を
利用した、2つの移動物体の相対速度を正確に検知する
レーザレーダが実現できる。
Furthermore, by measuring the Doppler frequency, it is possible to realize a laser radar that uses the Dobler effect to accurately detect the relative speed of two moving objects.

さらにレーザレーダの受光手段としてPINダイオード
アレイ又は電荷結合素子を用いることで同時に2つの移
動物体の相対距離に関する情報が得られる。
Furthermore, by using a PIN diode array or a charge-coupled device as the light receiving means of the laser radar, information regarding the relative distance between two moving objects can be obtained at the same time.

さらに受光する反射レーザビームが照射レーザビームに
よるものに限定するためにタイミングゲート手段を用い
ることで速度測定の精度向上と起り得るすべての雑音波
を避ることができる。
Further, by using a timing gate means to limit the received reflected laser beam to that of the irradiated laser beam, it is possible to improve the accuracy of speed measurement and to avoid all possible noise waves.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるレーザレーダのシステムブロック
図、第2図は本発明によるレーザレーダで使われる光シ
ステムの概略図、第3図(a)〜第3図(C)は照射レ
ーザビームの概略図、第4図は本発明によるクロック発
生手段、高電圧発生手段、及びレーザビーム駆動手段の
回路図、第5図は本発明によるレーザレーダのレーザビ
ーム受光手段とこれに接続された増巾手段の回路図、第
6図は本発明によるレーザレーダの中央処理装置で採用
される2移動物体の相対速度検出用回路図、第7図は本
発明によるレーザレーダにおける受光素子列を使って移
動物体の相対距離検出の説明図、第8図は本発明による
レーザレーダにおける受光手段としてPINダイオード
アレイを使用して相対距離を検出するための中央処理装
置に採用される電気回路の回路図、第9図は本発明によ
るレーザレーダにおける受光手段として電荷結合素子を
使用して相対距離を検出するだめの、中央処理装置に採
用される電気回路の回路である。 図において、 14・・・光検出部、   16・・・タイミングゲー
ト部、l7・・・中央処理装置、 40・・・照射レー
ザビーム、41・・・反射レーザビーム、 60・・・周波数・電圧変換器、 101・・・レーザビーム照射部、 102・・・レーザビーム受光部、 163・・・遅延回路、   164・・・単安定発振
器。
Fig. 1 is a system block diagram of a laser radar according to the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram of an optical system used in a laser radar according to the present invention, and Figs. A schematic diagram, FIG. 4 is a circuit diagram of a clock generation means, a high voltage generation means, and a laser beam driving means according to the present invention, and FIG. 5 shows a laser beam receiving means of a laser radar according to the present invention and an amplification device connected thereto. 6 is a circuit diagram of the means for detecting the relative speed of two moving objects employed in the central processing unit of the laser radar according to the present invention; FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram of detecting the relative distance of an object, and FIG. FIG. 9 shows an electric circuit employed in a central processing unit for detecting relative distance using a charge-coupled device as a light receiving means in a laser radar according to the present invention. In the figure, 14... Photodetection section, 16... Timing gate section, l7... Central processing unit, 40... Irradiated laser beam, 41... Reflected laser beam, 60... Frequency/voltage. Converter, 101... Laser beam irradiation section, 102... Laser beam reception section, 163... Delay circuit, 164... Monostable oscillator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、レーザビームを発生し照射する手段、 該照射レーザビームが移動物体の1つによって反射され
た反射レーザビームを受光する光検出手段を有する受光
手段、 ヘテロダイン干渉を生じさせるため該照射レーザビーム
と該反射レーザビームを混合して混合レーザビームを得
る手段、及び 該混合レーザビームを処理し、2つの移動物体の相対速
度に変換する中央処理装置を具備する2つの移動物体の
相対速度を検知するレーザレーダ。 2、該反射ビームを受光する該受光手段の開始時間を制
御するゲート手段を更に具備し、それにより該反射レー
ザビームが該照射レーザビームに対応することを確実化
するようにした請求項の1に記載したレーザレーダ。 3、該混合レーザビームの周波数信号を電圧信号に変換
するために、該中央処理装置に接続される周波数・電圧
変換手段を更に具備する請求項の1に記載のレーザレー
ダ。 4、該ゲート手段は更に、2つの移動物体の相対速度を
示す周波数信号を有効に含む該混合レーザビームの波形
を生成するための単安定発振器と遅延回路を更に具備す
る請求項の2に記載したレーザレーダ。 5、該光検知手段はPINダイオード列である請求項の
1に記載のレーザレーダ。 6、該光検知手段は電荷結合素子である請求項の1に記
載のレーザレーダ。 7、レーザビームを発生し照射する手段、 移動する物体のうち1つによって反射された反射レーザ
ビームを検知するために、一連の素子を有する実質的に
光検知列の形式をしており、該素子の各々が相対距離の
異なる情報を示す光検知手段、 及び該光検知手段からの信号を処理し、2つの移動物体
の相対距離に変換する手段を具備する2つの移動物体の
相対距離を検知するレーザレーダ。 8、該光検知手段がPINダイオード列である請求項の
7に記載のレーザレーダ。 9、該光検知手段が電荷結合素子である請求項の7に記
載のレーザレーダ。
[Claims] 1. Means for generating and irradiating a laser beam; Light receiving means having a photodetecting means for receiving a reflected laser beam in which the irradiated laser beam is reflected by one of the moving objects; Producing heterodyne interference; two moving objects, comprising: means for mixing said emitted laser beam and said reflected laser beam to obtain a mixed laser beam; and a central processing unit for processing said mixed laser beam and converting said mixed laser beam into relative velocities of the two moving objects. A laser radar that detects the relative speed of 2. The apparatus further comprises gate means for controlling the start time of the light receiving means for receiving the reflected beam, thereby ensuring that the reflected laser beam corresponds to the irradiating laser beam. Laser radar described in. 3. The laser radar according to claim 1, further comprising frequency/voltage conversion means connected to the central processing unit for converting the frequency signal of the mixed laser beam into a voltage signal. 4. The gating means further comprises a monostable oscillator and a delay circuit for generating a waveform of the mixed laser beam that effectively includes a frequency signal indicative of the relative velocity of the two moving objects. Laser radar. 5. The laser radar according to claim 1, wherein the light detection means is a PIN diode array. 6. The laser radar according to claim 1, wherein the light detection means is a charge coupled device. 7. means for generating and irradiating a laser beam, substantially in the form of a light-sensing array having a series of elements for detecting a reflected laser beam reflected by one of the moving objects; Detecting the relative distance of two moving objects, each of the elements comprising a light detection means indicating different information on the relative distance, and means for processing a signal from the light detection means and converting it into a relative distance of the two moving objects. Laser radar. 8. The laser radar according to claim 7, wherein the light detection means is a PIN diode array. 9. The laser radar according to claim 7, wherein the light detection means is a charge coupled device.
JP370190A 1990-01-12 1990-01-12 Laser radar for detecting dynamic relative speed and relative distance Pending JPH03216580A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP370190A JPH03216580A (en) 1990-01-12 1990-01-12 Laser radar for detecting dynamic relative speed and relative distance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP370190A JPH03216580A (en) 1990-01-12 1990-01-12 Laser radar for detecting dynamic relative speed and relative distance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03216580A true JPH03216580A (en) 1991-09-24

Family

ID=11564674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP370190A Pending JPH03216580A (en) 1990-01-12 1990-01-12 Laser radar for detecting dynamic relative speed and relative distance

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03216580A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014929A (en) * 2006-06-07 2008-01-24 Honda Motor Co Ltd Optical device and moving device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58155379A (en) * 1982-03-12 1983-09-16 Kimio Yamawaki Light doppler radar
JPS5942834A (en) * 1982-09-03 1984-03-09 エーザイ株式会社 Bread dough modifier and method
JPS5958306A (en) * 1982-08-18 1984-04-04 イ−ストマン コダック カンパニ− Range finder
JPS6071974A (en) * 1983-09-29 1985-04-23 Mitsubishi Electric Corp Laser range finder
JPH0197867A (en) * 1987-10-09 1989-04-17 Mitsubishi Electric Corp Laser doppler vibration meter
JP2503114Y2 (en) * 1989-04-04 1996-06-26 株式会社東芝 Calculator for calorific consumption of thermal power plants

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58155379A (en) * 1982-03-12 1983-09-16 Kimio Yamawaki Light doppler radar
JPS5958306A (en) * 1982-08-18 1984-04-04 イ−ストマン コダック カンパニ− Range finder
JPS5942834A (en) * 1982-09-03 1984-03-09 エーザイ株式会社 Bread dough modifier and method
JPS6071974A (en) * 1983-09-29 1985-04-23 Mitsubishi Electric Corp Laser range finder
JPH0197867A (en) * 1987-10-09 1989-04-17 Mitsubishi Electric Corp Laser doppler vibration meter
JP2503114Y2 (en) * 1989-04-04 1996-06-26 株式会社東芝 Calculator for calorific consumption of thermal power plants

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014929A (en) * 2006-06-07 2008-01-24 Honda Motor Co Ltd Optical device and moving device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10000000B2 (en) Coherent LADAR using intra-pixel quadrature detection
US7202942B2 (en) System and method for measuring velocity using frequency modulation of laser output
US7800739B2 (en) Distance measuring method and distance measuring element for detecting the spatial dimension of a target
US8159680B2 (en) Single-transducer, three-dimensional laser imaging system and method
US20160377721A1 (en) Beat signal bandwidth compression method, apparatus, and applications
Palojarvi et al. Integrated time-of-flight laser radar
CN107192380B (en) Laser tracker, method and storage medium for determining industrial coordinate position of target
US7061592B2 (en) System and method for measuring velocity using frequency modulation of laser output
CN101846745B (en) Laser radar based on highly-correlated quantum imaging principle
CN203909297U (en) Laser range finder based on high-speed single-photon detection
JP2006521536A (en) High-precision distance measuring apparatus and method
US11054524B2 (en) Optimizing a lidar system using sub-sweep sampling
US9041918B2 (en) Measuring apparatus and referencing method for a digital laser distance meter, and laser distance meter
JPS6162885A (en) Distance/speed meter
CN109116322A (en) A kind of displacement and the light echo removing method apart from laser radar system
Luo et al. A low-cost high-resolution LiDAR system with nonrepetitive scanning
US20220404498A1 (en) Distance and speed measuring apparatus
Bazin et al. A new laser range-finder based on FMCW-like method
TUDOR et al. LiDAR sensors used for improving safety of electronic-controlled vehicles
JPH03216580A (en) Laser radar for detecting dynamic relative speed and relative distance
KR20170127865A (en) Range Image Sensor comprised of Combined Pixel
JP3236941B2 (en) Distance measurement method for lightwave distance meter
JP3096795B2 (en) Tracking ranging system
JP3651412B2 (en) Distance measuring device and distance measuring method
RU2811331C1 (en) Device for forming image of map of distances to surveyed objects