JPH0862331A

JPH0862331A - レーザレーダ

Info

Publication number: JPH0862331A
Application number: JP6202274A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Yoshida; 久吉田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、移動体に搭載されて衝突の可能性
や視程障害を示す警報を発するレーザレーダに関し、構
成を簡略化して精度を高めることを目的とする。【構成】覆域にパルスで変調されたレーザ光を照射す
る発光手段１１と、覆域からの反射光を受光し、復調処
理を施してレンジ方向の光量分布を得る受光手段１２
と、その光量分布について、レンジ方向の勾配と集中目
標および分布目標の反射形態に基づいて予め決められた
基準勾配とを比較し、前者が後者を上回る前縁区間を個
別に検出する前縁区間検出手段１３と、個々の前縁区間
について、レンジ方向に後続の後縁に至るパルス幅を求
め、反射形態の相違を示す閾値に対するそのパルス幅に
基づいて目標の識別を行う目標識別手段１４と、その目
標について、検出された前縁区間とパルスの前縁あるい
は後縁とのレンジ方向における差分をとって相対距離を
求める距離算出手段１５とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体に搭載されてそ
の移動体の移動方向に位置する障害物や霧等の目標を検
出し、衝突の可能性や視程障害を示す警報を発するレー
ザレーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車その他の車両には、高度の
エレクトロニクス技術が導入されて運行形態の多様化に
柔軟に対応し、かつ濃霧その他に起因した視程障害に対
して安全性を確保する要求が高まりつつある。

【０００３】このような現状にあって高級乗用車や長時
間に渡って運行される業務用車両には、走行方向につい
て障害物との衝突の可能性を運転者に通知するレーザレ
ーダが提案されている。また、中には、霧等に対する視
程障害を通知する機能を備えたものも提案されている。

【０００４】図７は、従来のレーザレーダの構成例を示
す図である。図において、プロセッサ(ＣＰＵ)７１のバ
スは、パラレル−シリアル変換器７２を介して時間計測
回路７３、立ち上がり時間計測回路７４およびレベル検
出回路７５のバス端子に接続される。プロセッサ７１の
入出力バスは警報表示部７６のバス端子に接続され、時
間計測回路７３および立ち上がり時間計測回路７４のク
ロック端子にはクロックＣＬＫが与えられる。さらに、
制御部７７はプロセッサ７１に併せて機能分散方式によ
り設けられ、その第一の出力、第二の出力および第三の
出力はそれぞれ駆動回路７８₁、７８₂、７８₃の入力に
接続される。これらの駆動回路の出力は、それぞれレー
ザダイオード７９₁、７９₂、７９₃の駆動入力に接続さ
れる。レーザダイオード７９₁、７９₂、７９₃の出射口
は、送信光学系８０を介して光学的に結合される。その
送信光学系８０は、障害物のように単一の反射体や散乱
体からなる集中目標や霧のように複数の散乱源からなる
分布目標が位置し得る覆域の方向に光学的にビームを形
成する。受信光学系８１および光検出器８２はこのよう
な覆域に対してほぼ対称な光学系を形成し、その光検出
器８２の出力は増幅器８３およびＳＴＣ回路８４を介し
てカウンタ８５と、時間計測回路７３、立ち上がり時間
計測回路７４およびレベル検出回路７５の第一の入力と
に接続される。カウンタ８５の出力は制御部７７の入力
と時間計測回路７３および立ち上がり時間計測回路７４
の第二の入力に接続される。制御部７７の第四の出力は
ＳＴＣ回路８４の制御入力に接続され、制御部７７の第
五の出力は時間計測回路７４の第三の入力に接続され
る。制御部７７の第六の出力は立ち上がり時間計測回路
７４の第三の入力に接続され、制御部７７の第七の出力
はレベル検出回路７５の第二の入力に接続される。

【０００５】なお、上述した従来例については、特開平
５−１１９１５３号公報に詳細に開示されているので、
以下では、本願と対比すべき事項のみに着目して説明す
る。このような構成のレーザレーダでは、制御部７７
は、所定の周期（例えば、１００ms）で時間計測回路７
３、立ち上がり時間計測回路７４およびレベル検出回路
７５に起動信号を与え、かつ駆動回路７８₁〜７８₃を
順次に駆動する。これらの駆動回路はそれぞれレーザダ
イオード７９₁〜７９₃に所定のパルス幅の短パルス信
号を与え、これらのレーザダイオードはこのような短パ
ルス信号のパルス幅にわたって所定の波長のレーザ光を
出射する。送信光学系８０は、これらのレーザ光をそれ
ぞれ集光し、かつ所定の光学的な処理を施すことにより
所望の覆域に対して出射する。また、時間計測回路７３
は上述した起動信号の前縁のタイミングを基準としてク
ロックＣＬＫの周期で計時を開始し、制御部７７は上述
した周期で交互にＳＴＣ回路８４の動作モードをアクテ
ィブモードと非アクティブモードに設定しながら同様の
動作を反復する。なお、レベル検出回路７５には、上述
した起動信号は、制御部７７の制御の下でＳＴＣ回路８
４の動作モードが非アクティブモードに設定された期間
のみに与えられる。

【０００６】一方、覆域に位置する目標(例えば、障害
物や霧)によって発生した反射光や散乱光は受信光学系
８１を介して光検出器８２の受光面に到達する。光検出
器８２は、このような受光した反射光や散乱光を光電変
換することにより、時間軸に沿った受光光量を示す電気
信号を生成し、増幅器８３は、このような電気信号を所
定の増幅率で増幅する。ＳＴＣ回路８４は、このように
して増幅器８３から与えられる電気信号を取り込み、制
御部７７によって設定された動作モードが非アクティブ
モードである場合にはその電気信号を一定の利得で増幅
し（あるいは一定の減衰率で減衰させ）、反対にアクテ
ィブモードである場合には、制御部７７によって動作モ
ードが更新された時点に応じて単調増加する利得により
増幅する（あるいは減少する減衰率で減衰させる）。

【０００７】また、時間計測回路７３は上述した動作モ
ード毎にこのようにしてＳＴＣ回路８４を介して与えら
れる電気信号の瞬時値を監視することにより、レンジ方
向に対応した波形の立ち上がりタイミングを個別に求め
て積分し、雑音その他に起因した誤差分を抑圧する。な
お、本願では、「レンジ方向」とは、受光された反射光
の光量分布を与える時間軸の方向を示し、その時間軸が
レーザ光の伝搬速度に応じた目標の相対距離を示すの
で、距離方向を意味する。また、このような相対距離に
ついては、「レンジ方向」との対応を明確化するため
に、「レンジ」と称することとする。

【０００８】立ち上がり時間計測回路７４は、上述した
動作モード毎に同じ電気信号の瞬時値を監視することに
より、同様にレンジ方向に対応した波形の個々の立ち上
がり区間について立ち上がり時間を計測して積分し、雑
音その他に起因した誤差分を抑圧する。カウンタ８５は
このようにしてＳＴＣ回路８４を介して与えられる電気
信号に含まれる目標に対応したパルスの数をリサイクリ
ックにカウントし、その数が所定値Ｍとなる度にその旨
を示す通知を制御部７７、時間計測回路７３および立ち
上がり時間計測回路７４に与える。時間計測回路７３お
よび立ち上がり時間計測回路７４は、このような通知が
与えられる度にその時点で算出された立ち上がりタイミ
ングと立ち上がり時間とをレンジ方向に対応させて蓄積
する。

【０００９】さらに、レベル検出回路７５は、ＳＴＣ回
路８４の動作モードが非アクティブモードである期間
に、ＳＴＣ回路８４を介して与えられる電気信号のレン
ジ方向に対応したレベルを求めて蓄積する。

【００１０】プロセッサ７１は、上述したように時間計
測回路７３、立ち上がり時間計測回路７４およびレベル
検出回路７５に蓄積された立ち上がりタイミング、立ち
上がり時間およびレベルをパラレル−シリアル変換器７
２を介して取り込む。さらに、プロセッサ７１は、障害
物等の集中目標とエアロゾル（浮遊粒子状物質）等の分
布目標との反射形態の相違に応じた電気信号の立ち上が
り時間について予め基準値が与えられ、その基準値と上
述したように取り込んだ立ち上がり時間との大小関係に
基づいてレンジ方向に分布する各目標の種別を識別す
る。

【００１１】また、プロセッサ７１は、レンジ方向に対
応した立ち上がりタイミングに基づいて各目標の相対位
置を算出し、かつ上述した各動作モードに応じて所定の
近いレンジについて得られた立ち上がりタイミングおよ
び立ち上がり時間の差分を監視することにより、視程障
害の有無を判断する。さらに、プロセッサ７１は、該当
する電気信号のピーク値、立ち上がり時間、立ち下がり
時間その他に基づいて所定の演算を行うことにより視程
を算出し、上述した視程障害の有無と共に警報表示部７
６に出力する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のレーザレーダでは、視程障害の有無および視程を精
度よく求めるためにＳＴＣ回路８４が搭載され、かつそ
の動作モードを交互に切り換えるために付加回路が搭載
されたり制御部７７の下で行われる制御動作が複雑とな
っていた。

【００１３】また、特に、濃霧等の分布目標については
その濃度が大きいほど集中目標と類似した反射形態を有
するために、電気信号の立ち上がり時間に基づく目標種
別の識別には必ずしも十分な精度が得られなかった。

【００１４】さらに、光検出器８２から増幅器８３およ
びＳＴＣ回路８４の出力端に至る区間では、ＳＴＣ回路
８４の動作モードが非アクティブモードであるときに
は、反射光のレベルがレンジの４乗に反比例して減少す
るために、十分なダイナミックレンジが得られず、かつ
直線性が確保できない。したがって、分布目標を示す電
気信号の波形がクリップされて見掛け上の立ち上がり時
間が短くなって、視程障害が発生しているにもかかわら
ず発生していないものと誤検出される可能性が高かっ
た。さらに、送信光学系８０および受信光学系８１の視
覚が交差する点の近傍に軽度の視程障害の原因となる分
布目標が位置している場合には、その視程障害が検出さ
れない可能性が高かった。

【００１５】また、上述した誤検出の可能性を抑圧する
ために視野の一部あるいは全てが互いに異なるレーザダ
イオード７９₁〜７９₃が搭載され、ハードウエアの規
模と構成が複雑となってコスト高であった。

【００１６】本発明は、ハードウエアの構成を簡略化し
つつ障害物の存在および視程障害を精度よく把握できる
レーザレーダを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１〜４に
示す発明の原理ブロック図である。請求項１に記載の発
明は、単一の反射体あるいは散乱体からなる集中目標お
よび複数の散乱源からなる分布目標が位置し得る覆域
に、予め決められた変調方式に基づきパルスで変調され
たレーザ光を照射する発光手段１１と、発光手段１１に
よって照射されたレーザ光が集中目標あるいは分布目標
で反射して生じた反射光を受光し、変調方式に適応した
復調処理を施してその反射光のレンジ方向の光量分布を
得る受光手段１２と、受光手段１２によって得られた光
量分布について、レンジ方向の勾配と集中目標および分
布目標の反射形態に基づいて予め決められた基準勾配と
を比較し、前者が後者を上回る前縁区間を個別に検出す
る前縁区間検出手段１３と、前縁区間検出手段１３によ
って検出された個々の前縁区間について、レンジ方向に
沿って後続の後縁に至るパルス幅を求め、反射形態の相
違に基づいて予め設定された閾値に対するそのパルス幅
に基づいて集中目標と分布目標との識別を行う目標識別
手段１４と、目標識別手段１４によって識別された目標
について、前縁区間検出手段１３によって検出された前
縁区間と、パルスの前縁あるいは後縁とのレンジ方向に
おける差分をとって相対距離を求める距離算出手段１５
とを備えたことを特徴とする。

【００１８】請求項２に記載の発明は、単一の反射体あ
るいは散乱体からなる集中目標および複数の散乱源から
なる分布目標が位置し得る覆域に、予め決められた変調
方式に基づきパルスで変調されたレーザ光を照射する発
光手段１１と、発光手段１１によって照射されたレーザ
光が集中目標あるいは分布目標で反射して生じた反射光
を受光し、変調方式に適応した復調処理を施してその反
射光のレンジ方向の光量分布を得る受光手段１２と、受
光手段１２によって得られた光量分布について、レンジ
方向の勾配と集中目標および分布目標の反射形態に基づ
いて予め決められた基準勾配とを比較し、前者が後者を
上回る前縁区間を個別に検出する前縁区間検出手段１３
と、前縁区間検出手段１３によって検出された個々の前
縁区間について、レンジ方向に後続する後縁の勾配を求
め、反射形態の相違に基づいて予め設定された閾値に対
するその勾配に基づいて集中目標と分布目標との識別を
行う目標識別手段２１と、目標識別手段２１によって識
別された目標について、前縁区間検出手段１３によって
検出された前縁区間と、パルスの前縁あるいは後縁との
レンジ方向における差分をとって相対距離を求める距離
算出手段２３とを備えたことを特徴とする。

【００１９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載のレーザレーダにおいて、目標識別手段
によって識別された目標を監視し、その目標が集中目標
であるときに障害物の存在を示す警報を出力する障害物
警報手段３１を備えたことを特徴とする。

【００２０】請求項４に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載のレーザレーダにおいて、目標識別手段
によって識別された目標を監視し、その目標が分布目標
であるときに視程障害の発生を示す警報を出力する視程
障害警報手段４１を備えたことを特徴とする。

【００２１】

【作用】請求項１に記載の発明に対応したレーザレーダ
では、受光手段１２は、発光手段１１が覆域に照射した
レーザ光に応じてその覆域で生じた反射光を受光し、か
つ復調処理を施すことによりその反射光のレンジ方向の
光量分布を得る。前縁区間検出手段１３はこのようにし
て得られた光量分布のレンジ方向の勾配と基準勾配と比
較して前者が後者を上回る個々の区間を前縁区間として
検出し、目標識別手段１４はこれらの個々の前縁区間に
ついて、レンジ方向に後続の後縁に至るパルス幅を求
め、そのパルス幅が閾値を超えた場合には該当する前縁
区間で示される目標が分布目標であると判定し、反対に
下回る場合には集中目標であると判定する。

【００２２】ところで、集中目標では、発光手段１１に
よって出射されるレーザ光の伝搬速度に比べてその集中
目標のレンジ方向の移動速度が十分に小さい場合には、
そのレーザ光のパルス幅に等しい時間における実効的な
反射面はレンジ方向にほぼ一定の点に形成され、そのパ
ルス幅とほぼ等しいパルス幅の反射光が発生する。ま
た、分布目標では、実効的な反射面がレンジ方向に散在
して反射減衰量はレンジ方向の深さに応じて増加する。
したがって、分布目標によって発生した反射光は、この
ような減衰量で重み付けられた反射光のベクトル和とし
て受光手段１２に到達し、上述したパルス幅に比べて大
きなパルス幅を有する。

【００２３】したがって、このような反射形態の相違に
かかわらず集中目標および分布目標で生じ得る反射光の
レンジ方向における光量分布の勾配を上述した基準勾配
として予め設定し、かつその反射形態に基づいて集中目
標および分布目標を識別可能な値に上述した閾値を予め
設定することにより、距離算出手段１５が相対距離を求
めるべき目標の種別が容易にかつ精度よく識別される。

【００２４】請求項２に記載の発明に対応したレーザレ
ーダでは、前縁区間検出手段１３は、請求項１に記載の
発明に対応したレーザレーダと同様にして、受光手段１
２によって得られた反射光の光量分布のレンジ方向にお
ける勾配と基準勾配と比較して前者が後者を上回る個々
の区間を前縁区間として検出する。目標識別手段２１
は、これらの前縁区間について、個別にレンジ方向に後
続する後縁の勾配を求め、その勾配が閾値を超えた場合
には該当する前縁区間で示される目標が分布目標である
と判定し、反対に下回る場合には集中目標であると判定
する。

【００２５】ところで、集中目標では、発光手段１１に
よって出射されるレーザ光の伝搬速度に比べてその集中
目標のレンジ方向の移動速度が十分に小さい場合には、
そのレーザ光のパルス幅に等しい時間における実効的な
反射面がレンジ方向にほぼ一定の点に形成され、そのパ
ルス幅とほぼ等しいパルス幅の反射光が発生する。ま
た、分布目標では、実効的な反射面がレンジ方向に散在
して反射減衰量はレンジ方向の深さに応じて増加し、か
つその深さが所定値を超える領域では発生した反射光が
復路において受光手段１２が受光できないレベルまで減
衰する。したがって、受光手段１２の受光面に到達する
反射光については、分布目標を構成する個々の散乱体に
よって生じた反射光のベクトル和として与えられ、光量
分布の後縁部の勾配は前縁部の勾配に比較して大幅に小
さな値となる。

【００２６】したがって、このような反射形態の相違に
かかわらず集中目標および分布目標で生じ得る反射光の
レンジ方向における光量分布の勾配を上述した基準勾配
として予め設定し、かつその反射形態に基づいて集中目
標および分布目標を識別可能な値に上述した閾値を予め
設定することにより、距離算出手段２３が相対距離を求
めるべき目標の種別が容易にかつ精度よく識別される。

【００２７】請求項３に記載の発明に対応したレーザレ
ーダでは、障害物警報手段３１は、目標識別手段が識別
した個々の目標について、集中目標であるか否か判定し
てその判定の結果が真であるとレンジ方向に障害物が存
在していることを示す警報を出力する。

【００２８】すなわち、目標識別手段が行う目標種別の
識別の下で障害物等の集中目標の存在が把握されるの
で、容易に確度高く警報が得られる。請求項４に記載の
発明に対応したレーザレーダでは、視程障害警報手段４
１は、目標識別手段が識別した個々の目標について、分
布目標であるか否か判定してその判定の結果が真である
とレンジ方向に分布目標が存在していることを示す警報
を出力する。

【００２９】すなわち、目標識別手段が行う目標種別の
識別の下で分布目標の存在が把握されるので、視程障害
の発生が容易に確度高く検出される。

【００３０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図２は、請求項１〜４に記載の発明
に対応した実施例を示す図である。

【００３１】図において、図７に示すものと機能および
構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示
し、ここではその説明を省略する。本実施例と図７に示
す従来例との構成の相違点は、プロセッサ７１、制御部
７７、時間計測回路７３、立ち上がり時間計測回路７
４、レベル検出回路７５およびパラレル−シリアル変換
器７２に代えて演算制御部５１が備えられ、駆動回路７
８₁〜７８₃およびレーザダイオード７９₁〜７９₃に代え
てそれぞれ単一の駆動回路５２および単一のレーザダイ
オード５３が備えられ、増幅器８３およびＳＴＣ回路８
４に代えて縦続接続された対数増幅器５４およびＡ／Ｄ
変換器５５が備えられ、そのＡ／Ｄ変換器５５の出力お
よび演算制御部５１のバス端子はそれぞれメモリ５６の
対応するポートに接続された点にある。なお、Ａ／Ｄ変
換器５５およびメモリ５６のクロック端子にはクロック
発生器５７の出力が接続され、かつクロック発生器５７
については、第一の入力に演算制御部５１の制御出力が
接続され、第二の入力が駆動回路５２の入力と共に演算
制御部５１の該当する出力に接続される。

【００３２】なお、本実施例と図１に示すブロック図と
の対応関係については、演算制御部５１、駆動回路５
２、レーザダイオード５３および送信光学系８０は発光
手段１１に対応し、受信光学系８１、光検出器８２、対
数増幅器５４およびＡ／Ｄ変換器５５は受光手段１２に
対応し、演算制御部５１およびメモリ５６は前縁区間検
出手段１３、目標識別手段１４、２１および距離算出手
段１５、２３に対応し、演算制御部５１および警報表示
部７６は障害物警報手段３１および視程障害警報手段４
１に対応する。

【００３３】図３は、本実施例の動作フローチャート
(1) である。図４は、本実施例の動作フローチャート
(2) である。以下、図２〜図４を参照して請求項１、
３、４に記載の発明に対応した本実施例の動作を説明す
る。

【００３４】演算制御部５１は、所定の周期で駆動回路
５２を駆動し、レーザダイオード５３および送信光学系
８０を介して覆域にレーザ光を出射する。また、このよ
うな覆域に位置する目標（例えば、障害物やエアロゾ
ル）によって発生した反射光や散乱光は、受信光学系８
１および光検出器８２を介して光電変換され、さらに、
対数増幅器５４によってダイナミックレンジが拡大され
た電気信号に変換される。なお、駆動回路５２、レーザ
ダイオード５３、送信光学系８０、受信光学系８１およ
び光検出器８２の動作については、従来例と同様である
から、ここではその説明を省略する。

【００３５】Ａ／Ｄ変換器５５は、クロック発生器５７
から与えられるクロックに同期してこのような電気信号
を取り込み、その振幅値を離散的なレンジに対応して示
すディジタル情報を生成してメモリ５６に順次蓄積す
る。なお、クロック発生回路５７から与えられるクロッ
クの周波数については、観測すべきレンジの幅によって
適宜設定されるが、ここでは簡単のためその説明を省略
する。

【００３６】演算制御部５１は、このようにしてメモリ
５６に蓄積されたディジタル情報を取り込み、スキャン
毎に以下の処理を行う。なお、各スキャンにおけるレン
ジ方向の起点については、演算制御部５１は、駆動回路
５２を駆動するタイミングとして認識する。

【００３７】演算制御部５１は、所望のレンジについて
与えられたディジタル情報を取り込み、そのレンジ方向
について上述した振幅値と上述した電気信号に重畳され
得る雑音に対するマージンを確保して設定された閾値と
を比較する（図３(1))。

【００３８】さらに、演算制御部５１は、前者が後者を
上回るレンジ区間が無い場合には、図５(a) に示すよう
に、レンジ方向に障害物(集中目標)やエアロゾル(分布
目標)が存在しないと判断し、その旨を警報表示部７６
に出力して（図３(2))処理を完結する。しかし、反対に
このようなレンジ区間があった場合には、演算制御部５
１は、そのレンジ区間に含まれるレンジ方向の全ての立
ち上がり区間（振幅値が単調増加する区間）を求め、そ
の立ち上がり区間がｄ₀以下のレンジ値で示されるレン
ジに分布するか否かを判定する（図３(3))。なお、この
ような閾値ｄ₀は、レーザダイオード５３から送信光学
系８０を介して出射されるレーザ光のレベル、レンジ方
向に沿って分布し得るエアロゾルの濃度その他の下で、
光検出器８２が検出できる最小レベルの反射光がその光
検出器に到達し得る値に予め設定される。

【００３９】演算制御部５１は、このような立ち上がり
区間が上述したレンジに分布しない場合には、図５(b)
に示すように、ｄ_0m以上のレンジ値で示されるレンジに
障害物が存在する(し得る)ことを認識し（図３(4))、か
つその障害物のレンジ値（距離）を算出してこのような
認識の結果と共に警報表示器７６に出力して（図３(5))
処理を完結する。しかし、上述したレンジに分布する場
合には、演算制御部５１は、ｄ_0m以上のレンジ値で示さ
れるレンジにある全ての立ち上がり区間についてレンジ
値を算出し（図３(6))、かつｄ_0m以下のレンジにある全
ての立ち上がり区間についてパルス幅を求める（図３
(7))。

【００４０】さらに、演算制御部５１は、このようにし
て求められた各パルス幅とレーザダイオード５３からレ
ーザ光が出射される時間幅（以下、「送信パルス幅」と
いう。）とを比較する（図３(8))。

【００４１】ところで、このようなレーザ光の反射形態
については、障害物等の集中目標では、そのレーザ光の
伝搬速度に対してその集中目標の移動速度が十分に小さ
い場合には、送信パルス幅に等しい時間における実効的
な反射面がレンジ方向にほぼ一定の点に形成されるの
で、反射光を光電変換して得られる電気信号のパルス幅
は上述した送信パルス幅にほぼ等しい値となる。しか
し、エアロゾル等の分布目標では、一般に、上述した実
効的な反射面がレンジ方向に散在して反射減衰量がレン
ジ値に応じて増加し、かつその分布目標のレンジ方向に
深い領域ではレーザ光がほとんど吸収される。したがっ
て、反射光を光電変換して得られた電気信号のパルス幅
は、図５(c),(d) に示すように、送信パルス幅に比較し
て大きな値となる。

【００４２】演算制御部５１は、上述したパルス幅が送
信パルス幅がほぼ等しい場合には、このような目標の種
別に応じた反射形態の相違に基づき図５(b) に示すよう
に、該当する立ち上がり区間が障害物等の集中目標によ
る反射光によって得られたものと判断し、その集中目標
がついて、ｄ_0m以上のレンジ値で示されるレンジに存在
することを認識する（図３(9))と共に、レンジ値（距
離）を算出してこのような認識結果と共に警報表示器７
６に出力する（図３(10)) 。

【００４３】しかし、反対に等しくない場合には、演算
制御部５１は、同様にして該当する立ち上がり区間がエ
アロゾル等の分布目標による反射光によって得られたも
のと判断する。また、演算制御部５１は、ｄ_0m以下のレ
ンジ値で示されるレンジについて得られたディジタル情
報をレンジ方向に微分する（図４(1))ことにより、その
レンジに存在する目標に対応した電気信号のピーク点の
数を求めて「１」であるか否か判定し（図４(2))、その
判定結果が真であると該当するレンジに障害物は存在し
ないが視程障害が発生していると認識する。さらに、演
算制御部５１は、該当するピーク点のピーク値を求め
（図４(3))てそのピーク値に予め決められた処理（ここ
では、簡単のため従来例と同じ処理とする。）を施すこ
とにより、視程を算出し（図４(4))、その視程に併せて
視程障害が発生している旨を示す警報を警報表示部７６
に出力する（図４(5))。

【００４４】また、上述したピーク点の数が複数である
場合には、図６(a),(b) に示すように同じレンジに分布
目標および集中目標が存在している。したがって、この
ような場合には、演算制御部５１は、個々のピークにつ
いて、パルス幅を求め（図４(6))て送信パルス幅と比較
し（図４(7))、前者が後者にほぼ等しいときには、該当
する立ち上がり区間が障害物等の集中目標による反射光
によって得られたものと判断し、その集中目標につい
て、レンジ値（距離）を算出する（図４(8))。

【００４５】しかし、上述したパルス幅が送信パルス幅
に等しくない場合には、演算制御部５１は、同様にして
該当する立ち上がり区間がエアロゾル等の分布目標によ
る反射光によって得られたものと判断して該当するピー
ク点のピーク値を求め（図４(9))、そのピーク値に予め
決められた処理を行うことにより視程を算出する（図４
(10)) 。さらに、演算制御部５１は、図４(7)〜(9)に示
す一連の処理を全ての立ち上がり区間について行った後
に、求められた視程に併せて視程障害が発生し、かつ障
害物が検出されたことを示す警報を警報表示部７６に出
力して（図４(11)) 処理を完結する。

【００４６】このように本実施例によれば、電気信号の
ダイナミックレンジが対数増幅器５４によって拡大さ
れ、かつ目標の反射形態に応じて顕著に異なるその電気
信号のパルス幅に基づいて個々の目標の種別が識別され
るので、従来例に比較してハードウエアの規模を縮小し
つつ濃霧のように集中目標に類似した反射形態を有する
分布目標が精度よく検出され、視程障害を通知する警報
の信頼性が高められる。さらに、波形微分処理に基づい
て分布目標に重畳した集中目標の存在が精度よく検出さ
れ、衝突事故等を確度高く回避することが可能となる。

【００４７】以下、請求項２〜４に記載の発明に対応し
た実施例の動作を説明する。なお、駆動回路５２、レー
ザダイオード５３、送信光学系８０、受信光学系８１、
光検出器８２、対数増幅器５４およびＡ／Ｄ変換器５５
の動作については、請求項１、３、４に記載の発明に対
応した実施例と同様であるから、ここではその説明を省
略する。また、演算制御部５１は、Ａ／Ｄ変換器５５に
よって生成されてメモリ５６に蓄積されたディジタル情
報について図３に示す手順に基づく処理をスキャン毎に
行うが、このような処理の内、図３(7)、(8)、図４
(6)、(7)に示す処理以外のものについては、上述した請
求項１、３、４に記載の発明に対応した実施例と同様で
あるから、ここではその説明を省略する。

【００４８】演算制御部５１は、レンジ値がｄ_0m以下の
値をとるレンジに何らかの立ち上がり区間が存在した場
合には、該当する立ち上がり区間の立ち下がり時間を求
める処理を図３(7)、図４(6)に示す処理に代えて行う。

【００４９】さらに、演算制御部５１は、このような立
ち下がり時間とレーザダイオード５３によって出射され
るレーザ光の立ち下がり時間とを比較する処理を図３
(8) 、図４(7) に示す処理に代えて行う。

【００５０】ところで、エアロゾル等の分布目標におけ
るレーザ光の反射形態については、一般に、実効的な反
射面がレンジ方向に散在して反射減衰量がレンジ値に応
じて増加し、かつその分布目標のレンジ方向に深い領域
ではレーザ光がほとんど吸収される。したがって、光検
出器８２が行う光電変換によって得られた電気信号は上
述した反射光の和として与えられるので、その電気信号
の後縁部の勾配は前縁部の勾配に比較して大幅に小さな
値となる。

【００５１】したがって、演算制御部５１は、このよう
な目標の種別に応じた立ち下がり時間の相違を利用する
ことにより、先行して求められた立ち下がり時間とレー
ザ光の立ち下がり時間とがほぼ同じであれば、該当する
目標が集中目標であると判定し、反対に前者が後者に比
べて大幅に大きい値である場合には分布目標であると判
定し、何れの場合にもこのような判定の結果に適応した
処理を図３に示す手順に基づいて行う。

【００５２】このように本実施例によれば、目標の種別
によって顕著に異なる電気信号の立ち下がり時間に基づ
いて集中目標と分布目標との識別がなされるので、視程
障害の検出精度が高められ、かつ衝突事故等の発生を確
度高く回避することが可能となる。

【００５３】なお、上述した各実施例では、ｄ₀以下の
レンジ値で示されるレンジに障害物やエアロゾルが検出
されたときに警報を発しているが、本発明はこのような
構成に限定されず、例えば、観測すべきレンジが小さい
値に設定されていたり、特定のレンジの近傍を詳細に観
測すべき場合には、パルス幅や立ち下がり時間に基づい
て識別された目標の種別に適応した警報をレンジ値に関
する一切の判断を行わずに発してもよく、搭載された車
両の速度、送信光学系８０から出射されるレーザ光のレ
ベル、想定される分布目標の密度その他に応じて適宜閾
値となるレンジ値ｄ₀を可変してもよい。

【００５４】また、上述した各実施例では、目標の識
別、相対距離その他を算出する信号処理に先行して受光
された反射光が光検出器８２を介して光電変換されてい
るが、本発明はこのような構成に限定されず、演算制御
部５１、メモリ５６、Ａ／Ｄ変換器５５および対数増幅
器５４によって行われる処理の一部あるいは全部を光学
的に施してもよい。

【００５５】さらに、上述した各実施例では、レーザダ
イオード５３から出射されるレーザ光は短パルスによっ
て輝度変調されているが、本発明はこのような変調方式
に限定されず、レンジ方向に所望の分解能が得られ、か
つ目標からの反射光に復調処理を施すことによりその反
射光のレンジ方向における光量分布が確実に得られるな
らば、如何なる変調方式を適用してもよい。

【００５６】また、上述した各実施例では、図３および
図４に示すように、ｄ₀以下およびｄ₀以上のレンジ値
で示されるレンジについて分割して処理が行われ、レン
ジ方向に沿って分布目標に重畳する固定目標について
は、波形微分処理を施すことによりその存在を認識した
後にパルス幅(あるいは立ち下がり時間)が検定されいる
が、本発明はこのようなアルゴリズムに限定されず、例
えば、予め決められた複数の量子化レベルを基準として
電気信号の振幅を並行して２値信号に変換し、これらの
２値信号をメモリ等に蓄積してレンジ方向の個々の立ち
上がり区間を求めると共に、各立ち上がり区間について
パルス幅（あるいは立ち下がり時間）およびレンジ値を
一括して求めてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明では、覆域から受光された反射光の光量分布につい
て、異なる種別の目標に対して得られるレンジ方向の勾
配に基づいて個々の目標を示す前縁区間が求められ、か
つレンジ方向における目標の位置や幅の如何にかかわら
ず反射形態の相違に応じて顕著な差が生じるパルス幅を
個々の前縁区間について検定することにより、該当する
目標が集中目標および分布目標の何れであるか容易にか
つ精度よく識別される。

【００５８】請求項２に記載の発明では、覆域から受光
された反射光の光量分布について、異なる種別の目標に
対して得られるレンジ方向の勾配に基づいて個々の目標
を示す前縁区間が求められ、かつレンジ方向における目
標の位置や幅の如何ににかかわらず反射形態の相違に応
じて顕著な差が生じる後縁部の勾配を個々の前縁区間に
ついて検定することにより、該当する目標が集中目標お
よび分布目標の何れであるか容易にかつ精度よく識別さ
れる。

【００５９】請求項３に記載の発明では、目標識別手段
が行う目標種別の識別の下で障害物等の集中目標の存在
が検出され、その旨を示す警報が容易に確度高く得られ
る。請求項４に記載の発明では、目標識別手段が行う目
標種別の識別の下でエアロゾル等の分布目標の存在が検
出され、その分布目標に起因した視程障害の発生を示す
警報が容易に確度高く得られる。

【００６０】したがって、本発明にかかわるレーザレー
ダが搭載された車両では、反射光を光電変換して得られ
た電気信号の立ち上がり時間に基づき目標の識別が行わ
れていた従来例に比較して、レンジ方向における位置、
幅、反射係数その他が異なる様々な目標に遭遇する運行
環境に柔軟に対応しつつ危険の回避を促す警報が安価に
かつ安定に得られ、運行にかかわる安全性および環境が
大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

【００６１】

【図１】請求項１〜４に記載の発明の原理ブロック図で
ある。

【００６２】

【図２】請求項１〜４に記載の発明に対応に対応した実
施例を示す図である。

【００６３】

【図３】本実施例の動作フローチャート(1)である。

【００６４】

【図４】本実施例の動作フローチャート(2)である。

【００６５】

【図５】電気信号の波形を示す図（１）である。

【００６６】

【図６】電気信号の波形を示す図（２）である。

【００６７】

【図７】従来のレーザレーダの構成例を示す図である。

【００６８】

【符号の説明】

１１発光手段１２受光手段１３前縁区間検出手段１４，２１目標識別手段１５，２３距離算出手段３１障害物警報手段４１視程障害警報手段５１演算制御部５２，７８駆動回路５３，７９レーザダイオード５４対数増幅器５５Ａ／Ｄ変換器５６メモリ５７クロック発生器７１プロセッサ（ＣＰＵ）７２パラレル−シリアル変換器７３時間計測回路７４立ち上がり時間計測回路７５レベル検出回路７６警報表示部７７制御部８０送信光学系８１受信光学系８２光検出器８３増幅器８４ＳＴＣ回路８５カウンタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一の反射体あるいは散乱体からなる集
中目標および複数の散乱源からなる分布目標が位置し得
る覆域に、予め決められた変調方式に基づきパルスで変
調されたレーザ光を照射する発光手段と、前記発光手段によって照射されたレーザ光が前記集中目
標あるいは前記分布目標で反射して生じた反射光を受光
し、前記変調方式に適応した復調処理を施してレンジ方
向におけるその反射光の光量分布を得る受光手段と、前記受光手段によって得られた光量分布について、前記
レンジ方向の勾配と前記集中目標および前記分布目標の
反射形態に基づいて予め決められた基準勾配とを比較
し、前者が後者を上回る前縁区間を個別に検出する前縁
区間検出手段と、前記前縁区間検出手段によって検出された個々の前縁区
間について、前記レンジ方向に沿って後続の後縁に至る
パルス幅を求め、前記反射形態の相違に基づいて予め設
定された閾値に対するそのパルス幅に基づいて前記集中
目標と前記分布目標との識別を行う目標識別手段と、前記目標識別手段によって識別された目標について、前
記前縁区間検出手段によって検出された前縁区間と、前
記パルスの前縁あるいは後縁との前記レンジ方向におけ
る差分をとって相対距離を求める距離算出手段とを備え
たことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項２】単一の反射体あるいは散乱体からなる集
中目標および複数の散乱源からなる分布目標が位置し得
る覆域に、予め決められた変調方式に基づきパルスで変
調されたレーザ光を照射する発光手段と、前記発光手段によって照射されたレーザ光が前記集中目
標あるいは前記分布目標で反射して生じた反射光を受光
し、前記変調方式に適応した復調処理を施してレンジ方
向におけるその反射光の光量分布を得る受光手段と、前記受光手段によって得られた光量分布について、前記
レンジ方向の勾配と前記集中目標および前記分布目標の
反射形態に基づいて予め決められた基準勾配とを比較
し、前者が後者を上回る前縁区間を個別に検出する前縁
区間検出手段と、前記前縁区間検出手段によって検出された個々の前縁区
間について、前記レンジ方向に後続する後縁の勾配を求
め、前記反射形態の相違に基づいて予め設定された閾値
に対するその勾配に基づいて前記集中目標と前記分布目
標との識別を行う目標識別手段と、前記目標識別手段によって識別された目標について、前
記前縁区間検出手段によって検出された前縁区間と、前
記パルスの前縁あるいは後縁との前記レンジ方向におけ
る差分をとって相対距離を求める距離算出手段とを備え
たことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のレーザ
レーダにおいて、目標識別手段によって識別された目標を監視し、その目
標が集中目標であるときに障害物の存在を示す警報を出
力する障害物警報手段を備えたことを特徴とするレーザ
レーダ。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載のレーザ
レーダにおいて、目標識別手段によって識別された目標を監視し、その目
標が分布目標であるときに視程障害の発生を示す警報を
出力する視程障害警報手段を備えたことを特徴とするレ
ーザレーダ。