JPH09281238A - 速度計測装置 - Google Patents
速度計測装置Info
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- JPH09281238A JPH09281238A JP8822396A JP8822396A JPH09281238A JP H09281238 A JPH09281238 A JP H09281238A JP 8822396 A JP8822396 A JP 8822396A JP 8822396 A JP8822396 A JP 8822396A JP H09281238 A JPH09281238 A JP H09281238A
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- laser light
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、高精度な速度計測を実現したうえ
で、移動停止状態を正確に計測し得るようにすることに
ある。 【解決手段】光学系１０を鉄道車両１１に地面方向に光
軸を向けて搭載して、この光学系１０を介して光波帯域
の変調周波数で振幅変調したレーザ光を地面に送信し
て、その反射レーザ光を光学系１０で受信して光電変換
し、その検出信号を変調周波数に基づいて同期検波する
ことにより、ドプラ周波数成分を抽出し、そのドプラ周
波数成分の値に基づいて鉄道車両１１の移動速度を算出
するように構成したものである。
で、移動停止状態を正確に計測し得るようにすることに
ある。 【解決手段】光学系１０を鉄道車両１１に地面方向に光
軸を向けて搭載して、この光学系１０を介して光波帯域
の変調周波数で振幅変調したレーザ光を地面に送信し
て、その反射レーザ光を光学系１０で受信して光電変換
し、その検出信号を変調周波数に基づいて同期検波する
ことにより、ドプラ周波数成分を抽出し、そのドプラ周
波数成分の値に基づいて鉄道車両１１の移動速度を算出
するように構成したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車及
び鉄道車両の地上走行車両や航空機等の移動体の移動速
度を測定するのに用いられる速度計測装置に関する。
び鉄道車両の地上走行車両や航空機等の移動体の移動速
度を測定するのに用いられる速度計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、移動体の移動速度を測定する速
度計測装置としては、例えば地面を走行する車の車軸の
小形の発電機を組付けて、この発電機で車軸の回転数に
応じた発電電圧を測定して速度を計測したり、車軸に歯
車を連結して、この歯車を介して車軸の回転数を機械的
に計測する方式のものが知られている。
度計測装置としては、例えば地面を走行する車の車軸の
小形の発電機を組付けて、この発電機で車軸の回転数に
応じた発電電圧を測定して速度を計測したり、車軸に歯
車を連結して、この歯車を介して車軸の回転数を機械的
に計測する方式のものが知られている。
【０００３】ところが、上記速度計測装置では、両方式
とも、例えば鉄道車両に適用した場合、車軸が制動され
て回転が停止されると、計測速度が零となるが、その計
測速度が零となった状態において、鉄道車両が速度を持
って滑り走行してしまうために、鉄道車両の走行（移
動）停止の正確な判定が困難であるという問題を有す
る。
とも、例えば鉄道車両に適用した場合、車軸が制動され
て回転が停止されると、計測速度が零となるが、その計
測速度が零となった状態において、鉄道車両が速度を持
って滑り走行してしまうために、鉄道車両の走行（移
動）停止の正確な判定が困難であるという問題を有す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の速度計測装置では、移動停止状態の正確な計測が困
難であるという問題を有する。この発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、構成簡易にして、高精度な速度
計測を実現したうえで、移動停止状態を正確に計測し得
るようにした速度計測装置を提供することを目的とす
る。
来の速度計測装置では、移動停止状態の正確な計測が困
難であるという問題を有する。この発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、構成簡易にして、高精度な速度
計測を実現したうえで、移動停止状態を正確に計測し得
るようにした速度計測装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、レーザ光を
発振するレーザ光発振手段と、所定周波数の信号を発振
する周波数発振手段と、この周波数発振手段で発振され
た信号を光波帯域の変調周波数に変換する周波数逓倍変
換手段と、前記レーザ発振手段で発振されたレーザ光を
前記変調周波数に基づいて振幅変調する振幅変調手段
と、移動体に搭載され、前記振幅変調手段で振幅変調し
たレーザ光を地面に向けて送信し、前記地面で反射した
反射レーザ光を受信する光学系と、この光学系で受信し
た反射レーザ光を光電変換する光検出手段と、この光検
出手段で検出した検出信号を前記変調周波数に基づいて
検波してドプラ周波数成分を抽出する検波手段と、この
検波手段で抽出したドプラ周波数成分の値を計測するド
プラ周波数計測手段と、このドプラ周波数計測手段で計
測したドプラ周波数成分の値に基づいて前記移動体の移
動速度を算出する演算処理手段とを備えて速度計測装置
を構成したものである。
発振するレーザ光発振手段と、所定周波数の信号を発振
する周波数発振手段と、この周波数発振手段で発振され
た信号を光波帯域の変調周波数に変換する周波数逓倍変
換手段と、前記レーザ発振手段で発振されたレーザ光を
前記変調周波数に基づいて振幅変調する振幅変調手段
と、移動体に搭載され、前記振幅変調手段で振幅変調し
たレーザ光を地面に向けて送信し、前記地面で反射した
反射レーザ光を受信する光学系と、この光学系で受信し
た反射レーザ光を光電変換する光検出手段と、この光検
出手段で検出した検出信号を前記変調周波数に基づいて
検波してドプラ周波数成分を抽出する検波手段と、この
検波手段で抽出したドプラ周波数成分の値を計測するド
プラ周波数計測手段と、このドプラ周波数計測手段で計
測したドプラ周波数成分の値に基づいて前記移動体の移
動速度を算出する演算処理手段とを備えて速度計測装置
を構成したものである。
【０００６】上記構成によれば、光波帯域の変調周波数
で振幅変調したレーザ光を地面に照射して、その反射レ
ーザ光を受信し、その反射レーザ光を光電変換して上記
変調周波数に基づいて同期検波することにより、ドプラ
周波数成分を抽出し、そのドプラ周波数成分の値に基づ
いて移動体の移動速度が算出される。これにより、アン
テナパターンのサイドローブが、略主ローブ幅に収束さ
れてドプラ周波数成分の高精度な抽出が可能となり、移
動速度の高精度な計測と共に、移動速度の零状態と移動
停止状態の正確な判定が可能となる。
で振幅変調したレーザ光を地面に照射して、その反射レ
ーザ光を受信し、その反射レーザ光を光電変換して上記
変調周波数に基づいて同期検波することにより、ドプラ
周波数成分を抽出し、そのドプラ周波数成分の値に基づ
いて移動体の移動速度が算出される。これにより、アン
テナパターンのサイドローブが、略主ローブ幅に収束さ
れてドプラ周波数成分の高精度な抽出が可能となり、移
動速度の高精度な計測と共に、移動速度の零状態と移動
停止状態の正確な判定が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発
明の一実施の形態に係る速度計測装置を示したもので、
光学系１０は、移動体、例えば鉄道車両１１（図２参
照）に、その光軸を地面方向に向けて搭載される。この
光学系１０は、送信光学部３０及び受信光学部３１が同
軸的に組合わされて配置される。
いて、図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発
明の一実施の形態に係る速度計測装置を示したもので、
光学系１０は、移動体、例えば鉄道車両１１（図２参
照）に、その光軸を地面方向に向けて搭載される。この
光学系１０は、送信光学部３０及び受信光学部３１が同
軸的に組合わされて配置される。
【０００８】このうち送信光学部３０は、送信ビーム反
射鏡３０ａが地面に対向配置され、この送信ビーム反射
鏡３０ａの入路上には、集光レンズ３０ｂが組合わせ配
置される。そして、送信光学部３０の集光レンズ３０ｂ
の入力側には、レーザ光振幅変調器１２の出力端が対向
配置される。
射鏡３０ａが地面に対向配置され、この送信ビーム反射
鏡３０ａの入路上には、集光レンズ３０ｂが組合わせ配
置される。そして、送信光学部３０の集光レンズ３０ｂ
の入力側には、レーザ光振幅変調器１２の出力端が対向
配置される。
【０００９】レーザ光振幅変調器１２は、その一方の入
力端に半導体レーザ発振器１３が接続され、その他方の
入力端には、逓倍増幅器１４の出力端が接続される。逓
倍増幅器１４には、水晶発振器１５の出力端が接続さ
れ、この水晶発振器１５で発信される所定の周波数の信
号を光波帯域、例えば１０ＧＨz の変調周波数に変調し
て上記レーザ光振幅変調器１２に出力する。レーザ光振
幅変調器１２は、半導体レーザ発振器１３からのレーザ
光を、例えば変調周波数（１０ＧＨz ）の正弦波で振幅
変調して送信光学系１０に出力し、振幅変調したレーザ
光を送信光学部３０を介して地面方向に送信する。
力端に半導体レーザ発振器１３が接続され、その他方の
入力端には、逓倍増幅器１４の出力端が接続される。逓
倍増幅器１４には、水晶発振器１５の出力端が接続さ
れ、この水晶発振器１５で発信される所定の周波数の信
号を光波帯域、例えば１０ＧＨz の変調周波数に変調し
て上記レーザ光振幅変調器１２に出力する。レーザ光振
幅変調器１２は、半導体レーザ発振器１３からのレーザ
光を、例えば変調周波数（１０ＧＨz ）の正弦波で振幅
変調して送信光学系１０に出力し、振幅変調したレーザ
光を送信光学部３０を介して地面方向に送信する。
【００１０】他方、上記受信光学部３１は、上記送信光
学部３０の送信ビーム反射鏡３０ａの出力路と同軸的に
配設される第１及び第２の反射鏡３１ａ，３１ｂで構成
され、上記地面に向けて送信したレーザ光の反射レーザ
光を受信して光電変換器１６に出力する。光電変換器１
６は、例えばＧa Ａs 素材等で形成され、その出力端に
同期（ホモダイン）検波器１７の一方の入力端が接続さ
れる。そして、この光電変換器１６は、受信光学部２１
から入力した反射レーザ光を光電変換して、その検出信
号を同期検波器１７に出力する。
学部３０の送信ビーム反射鏡３０ａの出力路と同軸的に
配設される第１及び第２の反射鏡３１ａ，３１ｂで構成
され、上記地面に向けて送信したレーザ光の反射レーザ
光を受信して光電変換器１６に出力する。光電変換器１
６は、例えばＧa Ａs 素材等で形成され、その出力端に
同期（ホモダイン）検波器１７の一方の入力端が接続さ
れる。そして、この光電変換器１６は、受信光学部２１
から入力した反射レーザ光を光電変換して、その検出信
号を同期検波器１７に出力する。
【００１１】同期検波器１７は、その他方の入力端に減
衰器１８が接続され、この減衰器１８には、上記逓倍増
幅器１４の出力端が接続される。この減衰器１８は、逓
倍増幅器１４で生成した変調周波数（１０ＧＨz ）を最
適入力電力に設定して同期検波器１７に出力する。
衰器１８が接続され、この減衰器１８には、上記逓倍増
幅器１４の出力端が接続される。この減衰器１８は、逓
倍増幅器１４で生成した変調周波数（１０ＧＨz ）を最
適入力電力に設定して同期検波器１７に出力する。
【００１２】ここで、同期検波器１７は、その出力端に
ＦＦＴ（フーリエ変換器）又はフィルタバンク等で形成
されるドプラ周波数計測部１９が接続され、上記検出信
号を変調周波数に基づいて同期検波して検出信号に含ま
れるドプラ周波数成分を抽出し、ドプラ周波数計測部１
９に出力する。
ＦＦＴ（フーリエ変換器）又はフィルタバンク等で形成
されるドプラ周波数計測部１９が接続され、上記検出信
号を変調周波数に基づいて同期検波して検出信号に含ま
れるドプラ周波数成分を抽出し、ドプラ周波数計測部１
９に出力する。
【００１３】ドプラ周波数計測部１９は、その出力端に
演算処理部２０が接続され、入力したドプラ周波数成分
の値を検出して演算処理部２０に出力する。演算処理部
２０は、鉄道車両１１の移動速度Ｖを、レーザ光の周波
数をλ、レーザ光が地面に対して向く角度（俯角）をΦ
（図２参照）、ドプラ周波数成分をｆd として、 ｆd ＝（２Ｖ／λ）×ｃｏｓΦ の演算を実行して算出する。
演算処理部２０が接続され、入力したドプラ周波数成分
の値を検出して演算処理部２０に出力する。演算処理部
２０は、鉄道車両１１の移動速度Ｖを、レーザ光の周波
数をλ、レーザ光が地面に対して向く角度（俯角）をΦ
（図２参照）、ドプラ周波数成分をｆd として、 ｆd ＝（２Ｖ／λ）×ｃｏｓΦ の演算を実行して算出する。
【００１４】すなわち、上記レーザ光は、その波長λで
決定される主ビーム（ビーム幅）θが、光学系１０の開
口径をＤとすると、ほぼ ２．４×（λ／Ｄ）（ｒａｄ） の式で表され、図２に示すように主ビームθの外側にサ
イドローブと称する副ビームが多く発生する。この主ビ
ームθの俯角Φより大きい角度が後方サイドローブと称
し、小さい角度を前方サイドローブと称する。これらサ
イドローブは、主ビームのビーム利得に対して、−１８
ｄＢ、−２４ｄＢ、−２８ｄＢと小さくなるが、サイド
ローブの俯角Φn によるサイドローブが得る距離Ｒn が
小さくなり、俯角Φによって有効レーダ散乱断面積が変
化することにより、図３に示すようにレーザ光の主ビー
ムθと同等なレベルで、後方サイドローブによる反射信
号が得られる。
決定される主ビーム（ビーム幅）θが、光学系１０の開
口径をＤとすると、ほぼ ２．４×（λ／Ｄ）（ｒａｄ） の式で表され、図２に示すように主ビームθの外側にサ
イドローブと称する副ビームが多く発生する。この主ビ
ームθの俯角Φより大きい角度が後方サイドローブと称
し、小さい角度を前方サイドローブと称する。これらサ
イドローブは、主ビームのビーム利得に対して、−１８
ｄＢ、−２４ｄＢ、−２８ｄＢと小さくなるが、サイド
ローブの俯角Φn によるサイドローブが得る距離Ｒn が
小さくなり、俯角Φによって有効レーダ散乱断面積が変
化することにより、図３に示すようにレーザ光の主ビー
ムθと同等なレベルで、後方サイドローブによる反射信
号が得られる。
【００１５】具体的には、ビーム幅θと距離Ｒで得られ
る円形面積｛π（（１／２）θ・Ｒ｝2 に、俯角Φによ
る地面上での広がり分（１／ｓｉｎΦ）を乗じて面積を
求めて、この面積に対して比レーダ散乱断面積σ0 （ｍ
2 ／ｍ2 ）を乗じたものがレーダ反射面積となり、その
部分に放射された電力が散乱して光学系１０の受信光学
部３１に受信される。このσ0 の値は、ビームの俯角Φ
に応じて変化し、該俯角Φが大きいほど大きくなる傾向
を有する。
る円形面積｛π（（１／２）θ・Ｒ｝2 に、俯角Φによ
る地面上での広がり分（１／ｓｉｎΦ）を乗じて面積を
求めて、この面積に対して比レーダ散乱断面積σ0 （ｍ
2 ／ｍ2 ）を乗じたものがレーダ反射面積となり、その
部分に放射された電力が散乱して光学系１０の受信光学
部３１に受信される。このσ0 の値は、ビームの俯角Φ
に応じて変化し、該俯角Φが大きいほど大きくなる傾向
を有する。
【００１６】例えば、レーザ光にあっては、その波長を
２〜０．８μｍ近辺に設定すると、主ビームθとサイド
ローブ幅の関係が図４に示すように、ほとんど主ビーム
θ1に対応するまでの波長比に縮小され、図５に示す電
波による計測許容誤差範囲（主ビームθ2 ）に設定され
る。
２〜０．８μｍ近辺に設定すると、主ビームθとサイド
ローブ幅の関係が図４に示すように、ほとんど主ビーム
θ1に対応するまでの波長比に縮小され、図５に示す電
波による計測許容誤差範囲（主ビームθ2 ）に設定され
る。
【００１７】そして、１００ＧＨz （波長３ｍｍ）の電
波を使用した場合の、主ビームθ2（図５参照）と、図
４に示すレーザ光を使用した場合とを比較すると、その
波長比が３．３×１０-3となり、レーザ光を用いること
により、ドプラ周波数成分の高精度な抽出が可能となる
ことが確認される。
波を使用した場合の、主ビームθ2（図５参照）と、図
４に示すレーザ光を使用した場合とを比較すると、その
波長比が３．３×１０-3となり、レーザ光を用いること
により、ドプラ周波数成分の高精度な抽出が可能となる
ことが確認される。
【００１８】即ち、主ビーム（ビーム幅）θ及び、サイ
ドローブ幅は、図６に示すようにそれぞれ開口径Ｄ、波
長λにより ｘ＝λ／Ｄ の式で一義的に決定される。主ビームθは、２．４４ｘ
（ｒａｄ）、両サイドに１．０１ｘ、１．０１ｘ、１．
０１ｘ（ｒａｄ）の幅のサイドローブが広がり、その電
力比は、主ビームを０ｄＢとすると、サイドローブが−
１７．６、−２３．８、ー２８．０ｄＢと徐々に小さく
なる。
ドローブ幅は、図６に示すようにそれぞれ開口径Ｄ、波
長λにより ｘ＝λ／Ｄ の式で一義的に決定される。主ビームθは、２．４４ｘ
（ｒａｄ）、両サイドに１．０１ｘ、１．０１ｘ、１．
０１ｘ（ｒａｄ）の幅のサイドローブが広がり、その電
力比は、主ビームを０ｄＢとすると、サイドローブが−
１７．６、−２３．８、ー２８．０ｄＢと徐々に小さく
なる。
【００１９】ここで、例えば光学系１０の開口径Ｄを５
０ｍｍとして、光波帯域のレーザ光の波長を１μｍと
し、ミリ波の波長を３ｍｍ（１００ＧＨz ）として比較
すると、レーザ光の主ビーム幅は、０．０４８８ｍ（ｒ
ａｄ）、第４サイドローブまでの片側幅は、０．１０５
ｍ（ｒａｄ）となる。
０ｍｍとして、光波帯域のレーザ光の波長を１μｍと
し、ミリ波の波長を３ｍｍ（１００ＧＨz ）として比較
すると、レーザ光の主ビーム幅は、０．０４８８ｍ（ｒ
ａｄ）、第４サイドローブまでの片側幅は、０．１０５
ｍ（ｒａｄ）となる。
【００２０】他方、ミリ波の主ビーム幅は、１４６．４
ｍ（ｒａｄ）（約８．６°）、第４サイドローブ片側幅
は、３１５．６ｍ（ｒａｄ）（約１８．５６°）とな
る。このように主ビーム幅が狭く、サイドローブの広が
りが抑制されることが確認される。
ｍ（ｒａｄ）（約８．６°）、第４サイドローブ片側幅
は、３１５．６ｍ（ｒａｄ）（約１８．５６°）とな
る。このように主ビーム幅が狭く、サイドローブの広が
りが抑制されることが確認される。
【００２１】上記構成において、レーザ光振幅変調器１
２は、半導体レーザ発振器１３からのレーザ光を逓倍増
幅器１４で生成された光波帯域の１０ＧＨz の変調周波
数で振幅変調して光学系１０の送信光学部３０の集光レ
ンズ３０ｂに出力する。すると、レーザ光は、集光レン
ズ３０ｂで集光されて送信ビーム反射鏡３０ａを介して
地面に向けて送信され、その反射レーザ光が光学系１０
の受信光学部３１に受信される。
２は、半導体レーザ発振器１３からのレーザ光を逓倍増
幅器１４で生成された光波帯域の１０ＧＨz の変調周波
数で振幅変調して光学系１０の送信光学部３０の集光レ
ンズ３０ｂに出力する。すると、レーザ光は、集光レン
ズ３０ｂで集光されて送信ビーム反射鏡３０ａを介して
地面に向けて送信され、その反射レーザ光が光学系１０
の受信光学部３１に受信される。
【００２２】受信光学部３１で受信した反射レーザ光
は、光電変換器１６に導かれて光電変換され、その検出
信号が同期検波器１７に入力される。同期検波器１７
は、入力した検出信号を減衰器１８を介して入力され上
記変調周波数に基づいて同期検波してドプラ周波数成分
を抽出し、ドプラ周波数計測部１９に出力する。
は、光電変換器１６に導かれて光電変換され、その検出
信号が同期検波器１７に入力される。同期検波器１７
は、入力した検出信号を減衰器１８を介して入力され上
記変調周波数に基づいて同期検波してドプラ周波数成分
を抽出し、ドプラ周波数計測部１９に出力する。
【００２３】ドプラ周波数計測部１９は、ドプラ周波数
成分の値を計測して演算処理部２０に出力する。演算処
理部２０は、入力したドプラ周波数成分の値ｆd に基づ
いて上記ｆd ＝（２Ｖ／λ）×ｃｏｓΦの演算を実行し
て速度Ｖを算出する。
成分の値を計測して演算処理部２０に出力する。演算処
理部２０は、入力したドプラ周波数成分の値ｆd に基づ
いて上記ｆd ＝（２Ｖ／λ）×ｃｏｓΦの演算を実行し
て速度Ｖを算出する。
【００２４】このように、上記速度計測装置は、光学系
１０を鉄道車両１１に地面方向に光軸を向けて搭載し
て、この光学系１０を介して光波帯域の変調周波数で振
幅変調したレーザ光を地面に送信して、その反射レーザ
光を光学系１０で受信して光電変換し、その検出信号を
変調周波数に基づいて同期検波することにより、ドプラ
周波数成分を抽出し、そのドプラ周波数成分の値に基づ
いて鉄道車両１１の移動速度を算出するように構成し
た。
１０を鉄道車両１１に地面方向に光軸を向けて搭載し
て、この光学系１０を介して光波帯域の変調周波数で振
幅変調したレーザ光を地面に送信して、その反射レーザ
光を光学系１０で受信して光電変換し、その検出信号を
変調周波数に基づいて同期検波することにより、ドプラ
周波数成分を抽出し、そのドプラ周波数成分の値に基づ
いて鉄道車両１１の移動速度を算出するように構成し
た。
【００２５】これによれば、地面に照射したレーザ光の
アンテナパターンのサイドローブが、ほぼ主ローブ幅に
略収束されてドプラ周波数成分の高精度な抽出が実現さ
れ、鉄道車両１１の移動速度の零状態と移動停止状態の
正確な判定が実現されると共に、移動速度の高精度な計
測が実現され、信頼性の高い速度計測が実現される。
アンテナパターンのサイドローブが、ほぼ主ローブ幅に
略収束されてドプラ周波数成分の高精度な抽出が実現さ
れ、鉄道車両１１の移動速度の零状態と移動停止状態の
正確な判定が実現されると共に、移動速度の高精度な計
測が実現され、信頼性の高い速度計測が実現される。
【００２６】これは、例えば４０ｋｍ／ｈ〜３００ｋｍ
／ｈ（７．４ｍ／ｓ〜８３．３ｍ／ｓ）の速度を、１０
０ＧＨz のミリ波の電波を送信して、その反射波を受信
して計測した場合、ｃｏｓΦ×（７．４ＫＨz 〜５５．
５３ＫＨz ）のドプラ周波数で置換されるが、１０ＧＨ
z のレーザ光を送信して、その反射レーザ光を受信して
計測すると、ｃｏｓΦ×（０．７４ＫＨz 〜５．５５３
ＫＨz ）のドプラ周波数となる。したがって、レーザ光
を用いてドプラ周波数成分を計測することにより、ミリ
波の電波を用いて計測した場合に比して、約１０倍の分
解能が得られ、信頼性の高い高精度な速度計測が実現さ
れる。
／ｈ（７．４ｍ／ｓ〜８３．３ｍ／ｓ）の速度を、１０
０ＧＨz のミリ波の電波を送信して、その反射波を受信
して計測した場合、ｃｏｓΦ×（７．４ＫＨz 〜５５．
５３ＫＨz ）のドプラ周波数で置換されるが、１０ＧＨ
z のレーザ光を送信して、その反射レーザ光を受信して
計測すると、ｃｏｓΦ×（０．７４ＫＨz 〜５．５５３
ＫＨz ）のドプラ周波数となる。したがって、レーザ光
を用いてドプラ周波数成分を計測することにより、ミリ
波の電波を用いて計測した場合に比して、約１０倍の分
解能が得られ、信頼性の高い高精度な速度計測が実現さ
れる。
【００２７】そして、これによれは、主ビーム幅が狭
く、サイドローブの広がりが抑制されることにより、レ
ーザ光を送受する光学系１０の開口径も最小限に押さえ
ることができることにより、その光学系１０を含む小形
化が確保される。
く、サイドローブの広がりが抑制されることにより、レ
ーザ光を送受する光学系１０の開口径も最小限に押さえ
ることができることにより、その光学系１０を含む小形
化が確保される。
【００２８】なお、上記実施の形態では、光波帯域の変
調周波数として、１０ＧＨz を用いて構成した場合で説
明したが、これに限ることなく、１０Ｇ〜２０ＧＨz 、
あるいはそれ以外の光波帯域の変調周波数を用いて構成
してもよい。
調周波数として、１０ＧＨz を用いて構成した場合で説
明したが、これに限ることなく、１０Ｇ〜２０ＧＨz 、
あるいはそれ以外の光波帯域の変調周波数を用いて構成
してもよい。
【００２９】また、上記実施の形態では、光学系１０の
送信光学部３０と受信光学部３１の光軸を同軸的に配設
するように構成した場合で説明したが、これに限ること
なく、光軸方向を同軸上に配置しないで構成することも
可能である。
送信光学部３０と受信光学部３１の光軸を同軸的に配設
するように構成した場合で説明したが、これに限ること
なく、光軸方向を同軸上に配置しないで構成することも
可能である。
【００３０】さらに、上記実施の形態では、移動体とし
て、鉄道車両１１に適用した場合で説明したが、これに
限ることなく、例えば地上を走行する自動車や航空機等
の移動体の移動速度を計測するように構成することも可
能である。よって、この発明は、上記実施の形態に限る
ことなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
て、鉄道車両１１に適用した場合で説明したが、これに
限ることなく、例えば地上を走行する自動車や航空機等
の移動体の移動速度を計測するように構成することも可
能である。よって、この発明は、上記実施の形態に限る
ことなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、高精度な速度計測を実現したうえ
で、移動停止状態を正確に計測し得るようにした速度計
測装置を提供することができる。
ば、構成簡易にして、高精度な速度計測を実現したうえ
で、移動停止状態を正確に計測し得るようにした速度計
測装置を提供することができる。
【図１】この発明の一実施の形態に係る速度計測装置を
示した図。
示した図。
【図２】図１の光学系から送信されるレーザ光の主ビー
ムとサイドローブとの関係を説明するために示した図。
ムとサイドローブとの関係を説明するために示した図。
【図３】図２の主ビームとサイドローブとの関係を説明
するために示した図。
するために示した図。
【図４】レーザ光の主ビームとサイドビームとの関係を
示した図。
示した図。
【図５】ミリ波の電波の主ビームとサイドローブとの関
係を示した図。
係を示した図。
【図６】円形開口を有する振動重み付け面を一様にした
場合のサイドローブの状態を示した図。
場合のサイドローブの状態を示した図。
１０…光学系。 １１…鉄道車両。 １２…レーザ光振幅変調器。 １３…半導体レーザ発振器。 １４…逓倍増幅器。 １５…水晶発振器。 １６…光変換器。 １７…同期検波器。 １８…減衰器。 １９…ドプラ周波数計測器。 ２０…演算処理部。 ３０…送信光学部。 ３０ａ…送信ビーム反射鏡。 ３０ｂ…集光レンズ。 ３１…受信光学部。 ３１ａ，３１ｂ…送信光学部。
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザ光を発振するレーザ光発振手段
と、 所定周波数の信号を発振する周波数発振手段と、 この周波数発振手段で発振された信号を光波帯域の変調
周波数に変換する周波数逓倍変換手段と、 前記レーザ発振手段で発振されたレーザ光を前記変調周
波数に基づいて振幅変調する振幅変調手段と、 移動体に搭載され、前記振幅変調手段で振幅変調したレ
ーザ光を地面に向けて送信し、前記地面で反射した反射
レーザ光を受信する光学系と、 この光学系で受信した反射レーザ光を光電変換する光検
出手段と、 この光検出手段で検出した検出信号を前記変調周波数に
基づいて検波してドプラ周波数成分を抽出する検波手段
と、 この検波手段で抽出したドプラ周波数成分の値を計測す
るドプラ周波数計測手段と、 このドプラ周波数計測手段で計測したドプラ周波数成分
の値に基づいて前記移動体の移動速度を算出する演算処
理手段とを具備した速度計測装置。 - 【請求項２】 前記光学系は、送信光学部の光軸と受信
光学部の光軸が同軸に配設されることを特徴とする請求
項１記載の速度計測装置。 - 【請求項３】 周波数発振手段は、水晶発振器であるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の速度計測装置。 - 【請求項４】 前記変調周波数は、１０ＧＨz 〜２０Ｇ
Ｈz の光波帯域であることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の速度計測装置。 - 【請求項５】 前記移動体は、地上走行車両であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の速度計
測装置。 - 【請求項６】 前記地上走行車両は、鉄道車両であるこ
とを特徴とする請求項５記載の速度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8822396A JPH09281238A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 速度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8822396A JPH09281238A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 速度計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09281238A true JPH09281238A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=13936883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8822396A Pending JPH09281238A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 速度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09281238A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001264440A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Toshiba Corp | ヘリコプタ検出装置とこの装置を用いた誘導飛翔体 |
| WO2004061476A1 (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | レーザーレーダ装置 |
| KR101019127B1 (ko) * | 2008-12-18 | 2011-03-07 | 현대로템 주식회사 | 차량 속도 측정 장치 및 그 방법 |
| JP2012154863A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Tohoku Univ | レーザレーダ装置およびレーザ合成開口レーダ装置 |
| JP2014006161A (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-16 | Act Denshi Kk | 鉄道車両速度計測方法及びその計測装置 |
| JP2017083467A (ja) * | 2016-12-27 | 2017-05-18 | アクト電子株式会社 | 鉄道車両速度計測方法及びその計測装置 |
-
1996
- 1996-04-10 JP JP8822396A patent/JPH09281238A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7209222B2 (en) | 2002-12-27 | 2007-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser radar apparatus |
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