JPH04318490A - レーザレーダにおける測距方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザパルスを送信し
、目標で反射されたレーザパルスを受信して、レーザパ
ルスの往復に要した時間から目標までの距離を求めるレ
ーザレーダにおける測距方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は例えば特開平２−４９１８０号公
報に示された従来のレーザレーダ受信機を示す構成図で
あり、図において、１はレーザパルス送信信号発生器、
２は受光回路、３はしきい値処理器、４〜７はバッファ
、８〜１１はアンドゲート、１２はパルス幅測定回路、
１３は補正回路、１４はアップカウンタ、１５はクロッ
ク発生器である。

【０００３】次に動作について説明する。レーザパルス
送信信号発生器１はレーザパルス送信と同時に送信信号
を発生してアップカウンタ１４に送る。アップカウンタ
１４はレーザパルス送信信号発生器１からの送信信号に
よりクロック発生器１５のクロックのカウントアップを
開始する。受光回路２は目標で反射されたレーザパルス
を受光し電気信号に変換して増幅する。しきい値処理器
３は受光回路２からの信号があらかじめ設定したしきい
値を越えている時間幅に等しい時間幅ｔｗのパルスを出
す。アップカウンタ１４は上記時間幅ｔｗのパルスの立
上りでクロックのカウントをストップする。しかし上記
時間幅ｔｗのパルスの立上り時刻は受光回路２の出力の
大小により変化する。つまり、出力が大きいときは小さ
いときに比べて上記時刻は早くなる。

【０００４】一方、時間幅ｔｗのパルスはバッファ４〜
７を順次通過し、１つのバッファで遅延時間ｔａを受け
る。アンドゲート８へはしきい値処理器３とバッファ４
からの時間幅ｔｗのパルスが入力され、アンドゲート９
〜１１へは同様にしきい値処理器３とそれぞれバッファ
５〜７からの時間幅ｔｗのパルスが入力される。しきい
値処理器３、バッファ４〜７およびアンドゲート８〜１
１の出力は図６に示すような時間的関係となり、パルス
幅測定回路１２はアンドゲート８〜１１の出力のうちパ
ルス出力のあるアンドゲートの数Ｎａを求めｔｗをＮａ
・ｔａと決定する。図６の場合Ｎａ＝３となる。

【０００５】補正回路１３はあらかじめ設定しておいた
基準パルス幅ｔｗｓと上記Ｎａ・ｔａとを比較しｔｗｓ
とＮａ・ｔａの大小関係に応じて、アップカウンタ１４
のカウント数Ｎｕとクロック周期ｔｃから（１）式で求
まる目標までの距離Ｒを補正する。ただし、（１）式の
Ｃは光速である。 　　　　Ｒ＝Ｃ・ｔｃ・Ｎｕ／２　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
１）ここで、上記公報においては補正回路１３における
具体的な補正方法は記載されていないが、図７に示すよ
うに受光回路２の出力として基準パルス幅ｔｗｓを持つ
基準パルスと、パルス幅ｔｗ１を持つ上記基準パルスよ
り出力の大きなパルスとパルス幅ｔｗ２を持つ上記基準
パルスより出力の小さなパルスを考え、それぞれがしき
い値を越える時刻をｔ１　、ｔ２　、ｔ３　とする。例
えばパルス波形が対称な場合 ｔ２　は 　　　　ｔ２　＋（ｔｗ１−ｔｗｓ）／２　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（２）ｔ３　は 　　　　ｔ３　−（ｔｗｓ−ｔｗ２）／２　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（３）と補正すると、受光回路２の出力の大小すな
わちパルス幅にかかわらず上記しきい値を越える時刻は
ｔ１　に等しくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザレーダ受
信機は以上のように構成されているのでこの発明が有効
であるためには、上記ｔ１　、ｔ２　、ｔ３　の測定精
度が十分高くそれぞれを区別できねばならない。ところ
で、レーザレーダでは受光回路２の出力においてできる
だけ高い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を確保するため、でき
るだけピークパワーの大きなレーザパルスを出す必要が
ある。 このためレーザはＱスイッチを用いたパルスレーザが用
いられるがパルス波形の１／２幅は通常１０ｎｓ程度で
ある。一方、クロック発生器１５は水晶発振器などで構
成されクロックの最大周波数はせいぜい１００ＭＨｚ程
度である。このためアップカウンタ１４でカウントする
クロックの周期ｔｃは最小１０ｎｓとなり、上記のしき
い値を越える時刻の測定精度はせいぜい１０ｎｓである
のが現状である。このような測定精度では上記レーザパ
ルス幅と同程度であるため、受信パルスの出力が大幅に
異なるときを除いて上記ｔ１　、ｔ２　、ｔ３　は区別
できず同一時刻で求まる。このとき、（２）式および（
３）式を適用するとｔ２　はｔ１　より遅い時刻で、ｔ
３　はｔ１　より早い時刻で求まることになりこの発明
の構成では目的および効果が達成されない。この発明は
どのような補正方法を用いても時刻の測定精度はクロッ
ク周期ｔｃで規定され、したがって距離の測定精度は１
０ｎｓのクロック周期ｔｃで規定され３ｍが限度であり
、これ以上の高精度化は困難であるという問題点があっ
た。

【０００７】一方、大気の視程が悪い場合は良い場合に
比べて、同一距離に存在する目標からの反射光を受信し
ても送信したレーザパルスの大気における減衰が大きい
ため受光回路２からの信号のレベルが低下して信号のＳ
／Ｎが低下する。測距レートの高いレーザレーダを構成
する場合、高速変調が可能な半導体レーザを励起光源と
して用いたパルス繰り返しの高速な固体レーザを用いる
ことができる。上記固体レーザは例えば平野らにより文
献レーザー学会研究会報告、ＲＴＭ−８９−１４、（１
９８９）に記載されている。ところがこのようなレーザ
は低繰り返しのレーザに比べてピークパワーが低いため
同一の距離を測定すると受光回路２からの信号のレベル
が低下するため信号のＳ／Ｎが低下する。したがって、
しきい値処理器３は受光回路２からの信号を、大気の視
程のよいときや大きなパワーの低繰り返しのレーザを用
いた場合と同一のＦＡＲ（フォールス・アラーム・レイ
ト）および検出確率を確保して、測距することができな
くなる問題点があった。この発明は上記のような問題点
を解決するためになされたもので、距離測定精度の向上
と受光回路２からの信号のＳ／Ｎを改善し所要のＦＡＲ
および検出確率を確保して測距できるようにすることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のレーザレーダ
における測距方法においては、レーザパルスの送信およ
び受信手段と、信号処理および制御手段とを備え、レー
ザパルスを送信し、目標で反射された上記レーザパルス
を受信してレーザパルスの往復に要した時間から目標ま
での距離を求めるレーザレーダにおいて、第１のレーザ
パルスを送信し、上記第１のレーザパルスの送信時を基
準とし、目標で反射されて受信された第１のレーザパル
スの受信信号が第１のしきい値としてあらかじめ設定し
た所定の受信レベルに達するまでの時間ｔｒを第１の時
間間隔で求め、次に、第１のレーザパルス送信後に送信
され目標で反射されて受信された第２のレーザパルスの
受信信号を、上記第２のレーザパルスの送信時を基準と
し、上記時間ｔｒ経過した時刻に対し、それ以前に第１
の時間間隔に基づいて設定した時刻から、上記第１の時
間間隔より短い第２の時間間隔でサンプルホールドし、
上記サンプルホールドした値のうちの最大値を与えるサ
ンプルホールド時刻を時間ｔｒと第２の時間間隔に基づ
いて求めるものである。請求項２のレーザレーダにおけ
る測距方法においては、レーザパルスの送信および受信
手段と、信号処理および制御手段とを備え、レーザパル
スを送信し、目標で反射された上記レーザパルスを受信
してレーザパルスの往復に要した時間から目標までの距
離を求めるレーザレーダにおいて、レーザパルスを送信
し、上記レーザパルスの送信時を基準とし、目標で反射
されて受信されたレーザパルスの受信信号が第１のしき
い値としてあらかじめ設定した所定の受信レベルに達す
るまでの時間ｔｒを第１の時間間隔で求め、その後、順
々に複数のレーザパルスを送信し、それぞれのレーザパ
ルスに対する受信信号について、それぞれのレーザパル
スの送信時を基準とし、上記時間ｔｒ経過した時刻に対
し、それ以前に第１の時間間隔に基づいて設定した時刻
から、上記第１の時間間隔より短い第２の時間間隔で上
記それぞれの受信信号をサンプルホールドし、それぞれ
の受信信号についてサンプルホールドした値のうちの最
大値と上記最大値を与えるサンプルホールド時刻をそれ
ぞれのレーザパルスの送信時を基準として求めて、複数
のレーザパルスに対するサンプルホールド値の最大値の
平均値とそれぞれの最大値を与える時刻の平均値を求め
、次に、上記サンプルホールド値の最大値の平均値が第
２のしきい値としてあらかじめ設定された上記第１のし
きい値より高い所定の受信レベルを越えた時に、上記最
大値を与える時刻の平均値に基づいて目標までの距離を
求めるものである。

【０００９】

【作用】請求項１のレーザレーダにおける測距方法にお
いては、第１のレーザパルスを送信し、上記第１のレー
ザパルスの送信時を基準として目標で反射されて受信さ
れた第１のレーザパルスの受信信号が第１のしきい値と
してあらかじめ設定した所定の受信レベルに達するまで
の時間ｔｒを第１の時間間隔で求め、次に、第１のレー
ザパルス送信後に送信され目標で反射されて受信された
第２のレーザパルスの受信信号を、上記第２のレーザパ
ルスの送信時を基準とし、上記時間ｔｒ経過した時刻に
対し、それ以前に第１の時間間隔に基づいて設定した時
刻から、上記第１の時間間隔より短い第２の時間間隔で
サンプルホールドするので、時間の測定精度は第１の時
間間隔より短い第２の時間間隔で規定できる。さらに、
上記サンプルホールドした値のうちの最大値を与えるサ
ンプルホールド時刻を時間ｔｒと第２の時間間隔に基づ
いて求めるので、時間の測定精度が高く、かつ、受信信
号のレベルに依存しない高精度の距離測定を実現する。

【００１０】請求項２のレーザレーダにおける測距方法
においては、順々に複数のレーザパルスを送信し、それ
ぞれのレーザパルスに対する受信信号について、第１の
時間間隔より短い第２の時間間隔で上記それぞれの受信
信号をサンプルホールドし、それぞれの受信信号につい
てサンプルホールドした値のうちの最大値と上記最大値
を与えるサンプルホールド時刻をそれぞれのレーザパル
スの送信時を基準として求めて、複数のレーザパルスに
対するサンプルホールド値の最大値の平均値とそれぞれ
の最大値を与える時刻の平均値を求め、次に、上記サン
プルホールド値の最大値の平均値が第２のしきい値とし
てあらかじめ設定された上記第１のしきい値より高い所
定の受信レベルを越えた時に、上記最大値を与える時刻
の平均値に基づいて目標までの距離を求めるので、１個
のレーザパルスを受光して発生した電気信号が所要のＦ
ＡＲ（フォールス・アラーム・レイト）および検出確率
を確保してしきい値処理するには不十分なＳ／Ｎである
場合に、Ｓ／Ｎを向上させて所要のＦＡＲおよび検出確
率を確保できる。

【００１１】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はレーザパルスの送信および受信手段と、信
号処理および制御手段とを備え、レーザパルスを送信し
、目標で反射された上記レーザパルスを受信してレーザ
パルスの往復に要した時間から目標までの距離を求める
レーザレーダにおいて使用されるこの発明のレーザレー
ダにおける測距方法の一実施例を示すフローチャートで
あり、図２は図１に示したこの発明のレーザレーダにお
ける測距方法を使用するレーザレーダの一実施例を示す
構成図である。図２ではレーザパルスの送信および受信
手段と、信号処理および制御手段などのうち、この発明
の使用を説明するに要する部分を示した。図２において
、１はレーザパルス送信信号発生器、２は受光回路、３
はしきい値処理器、１４はアップカウンタ、１５はクロ
ック発生器、１６は第１のスイッチ、１７は第２のスイ
ッチ、１８はコントローラ、１９はダウンカウンタ、２
０は遅延信号発生器、２１は第１のサンプルホールド器
、２２は第２のサンプルホールド器、２３は第３のサン
プルホールド器、２４は第４のサンプルホールド器であ
る。

【００１２】次に、図２のレーザレーダにおける図１の
レーザレーダにおける測距方法を使用した動作について
説明する。コントローラ１８は第１のスイッチ１６をし
きい値処理器３の方向に、第２のスイッチ１７をアップ
カウンタ１４の方向に開く。レーザパルス送信信号発生
器１はレーザパルスが送信されると同時に送信信号を発
生し、送信信号は第２のスイッチ１７を介してアップカ
ウンタ１４に入力される。アップカウンタ１４は上記送
信信号が入力されると同時にクロック発生器からのクロ
ックのカウントを開始する。受光回路２は上記送信され
たレーザパルスが目標で反射して戻って来る光を受光し
電気信号に変換して増幅する。上記電気信号は第１のス
イッチを介してしきい値処理器３に入力され、あらかじ
め設定されたしきい値で処理される。このしきい値は上
記電気信号に対して所要のＦＡＲおよび検出確率を確保
できるよう設定され、しきい値処理器３は上記電気信号
が上記しきい値を越えると同時に信号を発生して上記ア
ップカウンタ１４を停止させる。コントローラ１８はア
ップカウンタ１４のカウント数Ｎｕを読取り、クロック
発生器１５のクロック周期ｔｃを用いてレーザパルスが
送信されてから目標で反射された後受光されるまでの時
間ｔｒを（４）式で求める。 　　　　ｔｒ＝ｔｃ・Ｎｕ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（４）次に、コントローラ１８は第１のスイッチ１
６を第１〜第４のサンプルホールド器の方向に、第２の
スイッチ１７をダウンカウンタ１９の方向に開く。さら
にコントローラ１８は、例えばＮｕ−１の数をダウンカ
ウンタ１９に設定する。新たにレーザパルスが発振され
るとレーザパルス送信信号発生器１からの送信信号は、
第２のスイッチ１７を介してダウンカウンタ１９に入力
される。ダウンカウンタ１９は上記送信信号が入力され
ると同時に、上記カウントＮｕ−１からクロック発生器
のクロックによりカウントダウンを開始する。ダウンカ
ウンタ１９はカウントが０になると信号０を発し、遅延
信号発生器２０は上記ｔｃより短い時間間隔ｔｓで互い
に遅延した信号１、信号２、信号３および信号４を発生
する。これらの時間的関係を図３に示す。第１のサンプ
ルホールド器２１、第２のサンプルホールド器２２、第
３のサンプルホールド器２３および第４のサンプルホー
ルド器２４はそれぞれ上記信号１、信号２、信号３およ
び信号４の立上りで受光回路２から第１のスイッチ１６
を介して入力される上記新たに発振されたレーザパルス
の受信信号をサンプルホールドする。

【００１３】コントローラ１８は第１のサンプルホール
ド器２１、第２のサンプルホールド器２２、第３のサン
プルホールド器２３および第４のサンプルホールド器２
４からサンプルホールドした値を読取り最大値Ｐと最大
値を与える時刻ｔを求める。時刻ｔは第Ｍ番目のサンプ
ルホールド器の値が最大ならば（５）式で求まる。 　　　　ｔ＝ｔｒ−ｔｃ＋（Ｍ−１）・ｔｓ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）したがって
、目標までの距離Ｒは（６）式で求まる。 　　　　Ｒ＝Ｃ・ｔ／２　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（６）以上のように、（４）式で求まる距離の精度は
第１の時間間隔であるｔｃで規定され、（６）式で求ま
る距離の精度は第１の時間間隔より短い第２の時間間隔
であるｔｓで規定されるため、この発明を使用するレー
ザレーダにおいては測距精度が向上する。例えば、ｔｃ
は１０ｎｓが最小限度なのに対して、ｔｓは市販の高速
サンプルホールド器を用いて１ｎｓも可能であり、１ｎ
ｓは０．３ｍの距離精度に相当する。さらに、この発明
を使用するレーザレーダにおいてはサンプルホールドし
た複数の受信信号の最大値を与える時刻を用いるため、
この時刻は受信信号のレベルに依存せず、求まる距離も
受信信号のレベルに依存しない。従って、この発明によ
れば、第１の時間間隔より短い第２の時間間隔で受信信
号をサンプルホールドし、サンプルホールドした値のう
ちの最大値を与えるサンプルホールド時刻に基づいて目
標までの距離を求めるため、時間の測定精度が高く、か
つ、受信信号のレベルに依存しない測定ができ、高精度
のレーザレーダを得られる効果がある。なお、上記はダ
ウンカウンタ１９にカウント数Ｎｕ−１を設定したが、
もっと少ない数を設定するならばサンプルホールドする
信号波形のピーク近傍をサンプルホールドできるようサ
ンプルホールド器の数を増加させればよい。

【００１４】実施例２．図４はレーザパルスの送信およ
び受信手段と、信号処理および制御手段とを備え、レー
ザパルスを送信し、目標で反射された上記レーザパルス
を受信してレーザパルスの往復に要した時間から目標ま
での距離を求めるレーザレーダにおいて使用されるこの
発明のレーザレーダにおける測距方法の他の実施例を示
すフローチャートである。なお、上記図２のレーザレー
ダの一実施例を示す構成図は、信号処理および制御手段
における方法を変更することにより、この発明のレーザ
レーダにおける測距方法を使用できるものである。

【００１５】レーザパルスを送信させて目標からの反射
を受光して発生した電気信号を第１のしきい値で処理す
る。上記電気信号が上記第１のしきい値を越えれば、レ
ーザパルスを発振してから上記第１のしきい値越えるま
での時間ｔｒを第１の時間間隔で求める。このｔｒは例
えば図２のレーザレーダでは（４）式で求まる。上記電
気信号が上記第１のしきい値を越えなければ新たにレー
ザパルスを発振させて第１のしきい値で処理する動作を
ｔｒが求まるまで繰り返す。上記時間ｔｒを求めた後、
新たにｉ＝１番目のレーザパルスを送信し、送信時刻か
ら上記時間ｔｒ経過した時刻に対し、それ以前に第１の
時間間隔に基づいて設定した時刻から、第１の時間間隔
より短い第２の時間間隔ｔｓでサンプルホールドされた
上記電気信号の値のうち最大値Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ）を与
えるサンプルホールド時刻ｔ（ｉ）を求める。さらに、
続けてｉ＝２番目からＮ番目まで複数レーザパルスを送
信させ、それぞれに対して上記のようにＰ（ｉ）とｔ（
ｉ）を求める。次に（７）式および（８）式によりＮ個
のＰ（ｉ）およびｔ（ｉ）の平均値Ｐａｖおよびｔａｖ
を求める。 　　　　Ｐａｖ＝ΣＰ（ｉ）／Ｎ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
７）　　　　ｔａｖ＝Σｔ（ｉ）／Ｎ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（８）上記Ｐａｖを上記第１のしきい値より高い第２
のしきい値で処理し、Ｐａｖが上記第２のしきい値を越
えれば上記ｔａｖより目標までの距離Ｒを（９）式によ
り求める。 　　　　Ｒ＝Ｃ・ｔａｖ／２　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（９）Ｐａｖが上記第２のしきい値を越えなければ、
フローチャートの最初に戻りレーザパルスを送信させて
第１のしきい値で処理することからやり直す。

【００１６】ところで、レーザレーダで距離を測定する
場合、ＦＡＲ＝０．００１、検出確率９９．９％を確保
できることが望まれる。このときしきい値処理される信
号のＳ／Ｎとして１００以上必要である。しかし、従来
のように１個のレーザパルスを受光して発生した電気信
号をしきい値処理する方法では、大気の視程が悪かった
り、パワーの小さなレーザを用いたりした場合、受信機
で受光される目標からの反射光量が低下するため上記所
要のＳ／Ｎ＝１００を確保できないことが多い。上記の
測距方法においては、（７）式はＮ個のレーザパルスの
受信信号の最大値の平均をとっている。このとき、雑音
がランダムとすると（７）式のようにＮ個の受信信号を
平均すると雑音が１／Ｎに低減されることはよく知られ
ている。レーザレーダ受信機では雑音はほぼランダムと
考えられるため、１個のレーザパルスを受光して発生し
た電気信号のＳ／ＮをＳ１　とすると、（７）式により
Ｓ／ＮはＮ・Ｓ１　になりＮ倍向上する。したがって、
上記の測距方法においては１個のレーザパルスを受光し
て発生する電気信号のＳ／Ｎは１００／Ｎで足りる。

【００１７】ところが、上記方法では上記電気信号をｔ
ｓ間隔でサンプルホールドするため、上記電気信号の発
生時刻とサンプルホールド時刻のタイミングをいかにと
るかが重要である。そこで上記方法では第１のしきい値
による処理によりサンプルホールド時刻のタイミングを
求め、複数の信号の平均値を求めることによりＳ／Ｎを
向上させた後、この結果に対して、所要のＦＡＲおよび
検出確率が得るための第２のしきい値で処理する方法と
している。

【００１８】上記サンプルホールド時刻のタイミングを
求める方法について詳しく述べる。大気の視程や使用す
るレーザのパワーから上記Ｓ１　を推定できる。したが
って、平均すべき信号の個数はＮ＝１００／Ｓ１　個と
なる。Ｓ１　が同一であっても設定する第１のしきい値
により第１のしきい値処理におけるＦＡＲおよび検出確
率は種々の組合わせが存在する。ここでは第１のしきい
値を、１秒間に所要のＦＡＲ＝０．００１、検出確率９
９．９％を確保して測距できる回数Ｎｒが最も多くなる
ように決定する。Ｎｒは式１０で与えられる。 　　　　Ｎｒ＝［Ｎｐ−ＦＡＲ１　×｛（１／Ｐｄ１　
）＋Ｎ｝］／　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　｛（１／Ｐｄ１　
）＋Ｎ｝　　（１０）ここで、Ｎｐは１秒間に発振でき
るレーザパルスの数、ＦＡＲ１　およびＰｄ１　はそれ
ぞれ第１のしきい値処理におけるＦＡＲおよび検出確率
である。（１０）式において（１／Ｐｄ１　）＋Ｎは所
要のＦＡＲおよび検出確率を確保して測距するのに必要
なレーザパルスの数、ＦＡＲ１×｛（１／Ｐｄ１　）＋
Ｎ｝は１秒間に誤って第１のしきい値を越えたために浪
費される平均レーザパルスの数である。したがって、（
１０）式の分子は１秒間に所要のＦＡＲおよび検出確率
を確保して測距するのに利用できる平均レーザパルスの
数である。

【００１９】（１０）式に種々の第１のしきい値に対応
するＦＡＲ１　およびＰｄ１　を代入して、最大のＮｒ
が得られる第１のしきい値を決定し、これを用いた第１
のしきい値処理によりレーザパルスを発振してから受光
されるまでの時間ｔｒを求める。ｔｒを求めた後発振さ
せるＮ個のレーザパルスに対しては、発振させた時刻か
ら上記ｔｒ経過した時刻を基準にサンプルホールドのタ
イミングを設定する。もし、第１のしきい値による処理
により誤ってサンプルホールド時刻のタイミングが求め
られても、Ｎ個の受信信号の平均は雑音のみの平均とな
るため第２のしきい値を越えて誤りを発生することはま
ず無い。この場合フローチャートの最初に戻り第１のし
きい値による処理からやり直す。例えば、レーザパルス
幅１０ｎｓ、レーザパルスの繰り返し１０００パルス／
ｓ、Ｓ１　＝３２の場合、この測定方法を用いればＦＡ
Ｒ１　およびＰｄ１　をそれぞれ１０および０．５８と
しＮ＝４とすることにより、ＦＡＲ＝０．００１、検出
確率９９．９％を確保して１秒間に約１６５回の測距が
可能となる。以上のように、複数個の信号の平均をとる
ことにより、１個のレーザパルスを受光して発生した電
気信号が所要のＦＡＲおよび検出確率を確保してしきい
値処理するには不十分なＳ／Ｎである場合に、Ｓ／Ｎを
向上させて所要のＦＡＲおよび検出確率を確保できる効
果がある。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、第１の時間間
隔より短い第２の時間間隔で受信信号をサンプルホール
ドし、サンプルホールドした値のうちの最大値を与える
サンプルホールド時刻に基づいて目標までの距離を求め
るため、時間の測定精度が高く、かつ、受信信号のレベ
ルに依存しない測定ができ、高精度のレーザレーダを得
られる効果がある。請求項２の発明によれば、複数個の
信号の平均をとることにより、１個のレーザパルスを受
光して発生した電気信号が所要のＦＡＲ（フォールス・
アラーム・レイト）および検出確率を確保してしきい値
処理するには不十分なＳ／Ｎである場合に、Ｓ／Ｎを向
上させて所要のＦＡＲおよび検出確率を確保できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のレーザレーダにおける測距方法の一
実施例を示すフローチャートである。

【図２】この発明のレーザレーダにおける測距方法を使
用するレーザレーダの一実施例を示す構成図である。

【図３】遅延信号発生器から発生される信号の時間的関
係を示す図である。

【図４】この発明のレーザレーダにおける測距方法の他
の実施例を示すフローチャートである。

【図５】従来のレーザレーダ受信機を示す構成図である
。

【図６】従来のレーザレーダ受信機におけるしきい値処
理器、バッファおよびアンドゲートの出力の時間的関係
を示す図である。

【図７】従来のレーザレーダ受信機における受光回路の
出力の大小としきい値を横切る時間の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１　　レーザパルス送信信号発生器 ２　　受光回路 ３　　しきい値処理器 ４　　バッファ ５　　バッファ ６　　バッファ ７　　バッファ ８　　アンドゲート ９　　アンドゲート １０　　アンドゲート １１　　アンドゲート １２　　パルス幅測定回路 １３　　補正回路 １４　　アップカウンタ １５　　クロック発生器 １６　　第１のスイッチ １７　　第２のスイッチ １８　　コントローラ １９　　ダウンカウンタ ２０　　遅延信号発生器 ２１　　第１のサンプルホールド器 ２２　　第２のサンプルホールド器 ２３　　第３のサンプルホールド器 ２４　　第４のサンプルホールド器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザパルスの送信および受信手段と
   、信号処理および制御手段とを備え、レーザパルスを送
   信し、目標で反射された上記レーザパルスを受信してレ
   ーザパルスの往復に要した時間から目標までの距離を求
   めるレーザレーダにおいて、第１のレーザパルスを送信
   し、上記第１のレーザパルスの送信時を基準とし、目標
   で反射されて受信された第１のレーザパルスの受信信号
   が第１のしきい値としてあらかじめ設定した所定の受信
   レベルに達するまでの時間ｔｒを第１の時間間隔で求め
   、次に、第１のレーザパルス送信後に送信され目標で反
   射されて受信された第２のレーザパルスの受信信号を、
   上記第２のレーザパルスの送信時を基準とし、上記時間
   ｔｒ経過した時刻に対し、それ以前に第１の時間間隔に
   基づいて設定した時刻から、上記第１の時間間隔より短
   い第２の時間間隔でサンプルホールドし、上記サンプル
   ホールドした値のうちの最大値を与えるサンプルホール
   ド時刻を時間ｔｒと第２の時間間隔に基づいて求めるこ
   とを特徴とするレーザレーダにおける測距方法。
2. 【請求項２】　　レーザパルスの送信および受信手段と
   、信号処理および制御手段とを備え、レーザパルスを送
   信し、目標で反射された上記レーザパルスを受信してレ
   ーザパルスの往復に要した時間から目標までの距離を求
   めるレーザレーダにおいて、レーザパルスを送信し、上
   記レーザパルスの送信時を基準とし、目標で反射されて
   受信されたレーザパルスの受信信号が第１のしきい値と
   してあらかじめ設定した所定の受信レベルに達するまで
   の時間ｔｒを第１の時間間隔で求め、その後、順々に複
   数のレーザパルスを送信し、それぞれのレーザパルスに
   対する受信信号について、それぞれのレーザパルスの送
   信時を基準とし、上記時間ｔｒ経過した時刻に対し、そ
   れ以前に第１の時間間隔に基づいて設定した時刻から、
   上記第１の時間間隔より短い第２の時間間隔で上記それ
   ぞれの受信信号をサンプルホールドし、それぞれの受信
   信号についてサンプルホールドした値のうちの最大値と
   上記最大値を与えるサンプルホールド時刻をそれぞれの
   レーザパルスの送信時を基準として求めて、複数のレー
   ザパルスに対するサンプルホールド値の最大値の平均値
   とそれぞれの最大値を与える時刻の平均値を求め、次に
   、上記サンプルホールド値の最大値の平均値が第２のし
   きい値としてあらかじめ設定された上記第１のしきい値
   より高い所定の受信レベルを越えた時に、上記最大値を
   与える時刻の平均値に基づいて目標までの距離を求める
   ことを特徴とするレーザレーダにおける測距方法。