KR101795113B1 - 텔레메트리 및 고 비트 레이트 통신을 위한 광학 장치 및 방법 - Google Patents

텔레메트리 및 고 비트 레이트 통신을 위한 광학 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 신호를 타겟으로 전송하는 디바이스와 타겟에 의해 수방 산란된 신호들을 수신하는 디바이스를 포함하는 텔레미터와, 광학 신호를 원격 광학 수신 디바이스로 전송하는 디바이스를 포함하는 자유 공간에서 광학 통신을 위한 시스템을 포함하는, 자유 공간에서 텔레메트리 및 통신을 위한 광학 장치에 관한 것이다. 텔레미터의 전송 디바이스와 통신 시스템의 전송 디바이스는, 텔레미터와 통신 시스템에 공통이고, 피크 전력이 50 W 이상이고 형상 인자가 0.01 미만인 펄스들 또는 피크 전력이 10 W 미만이고 형상 인자가 대략 0.5 와 동일한 변조된 연속 신호를 전송할 수 있는 전송 디바이스 (10) 이며, 광학 장치는 2 개의 모드들, 즉 텔레메트리 기능을 보장하기 위한 펄스 모드 또는 따라서 광학 통신 기능을 보장하기 위한 변조된 연속 모드에 따라 공통 전송 디바이스 (10) 를 제어할 수 있는 수퍼바이저 (1) 를 포함한다.

Description

텔레메트리 및 고 비트 레이트 통신을 위한 광학 장치 및 방법{OPTICAL EQUIPMENT AND METHOD FOR TELEMETRY AND FOR HIGH BIT RATE COMMUNICATION}
본 발명의 분야는 자유 공간에서 광학 레인징 및 광학 통신의 기능들을 수행하는 장치 분야이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 공중에서 항공 레인지파인더의 범위가 수십 킬로미터까지 도달할 수 있고, 자유 공간에서 매우 높은 비트 레이트로 대략 수 기가헤르츠의 통신들을 수행하는 장치에 관련된다.
레인지파인더는 타겟으로부터 떨어져 있는 거리를 측정하는데 이용된다. 광학 레인지파인더는 측정 수단으로서 광의 전파를 이용한다. 광학 레인지파인더는 송신기 및 수신기를 포함한다. 레인지파인더는 타겟을 향해 광을 전송하고, 타겟으로부터 리턴된 광의 일부를 검출한다. 거리는 송신기로부터 수신기로의 광의 전후 전파 시간에 기초하여 획득된다. 전송은 시간 변조된다. 전송된 광은 이러한 변조를 타겟으로 이송한다. 광은 외부 경로를 따라 대기에 의해 흡수된다. 그 후에, 광은 타겟에 의해 흡수되고 반사되거나 후방 산란된 후, 리턴 경로에서 대기에 의해 흡수되며; 거리의 제곱에 비례하는 인자에 의해 리턴 경로를 따라 약해진다. 이러한 리턴된 광의 일부는 레인지파인더의 수신기로 변조를 이송한다. 이러한 시간 변조는 펄스의 시작을 식별하고, 수신기에 의한 펄스의 리턴을 식별할 수 있게 한다. 이러한 2 개의 이벤트들 간의 경과된 시간은 매체를 통과하는 광의 전파 속도에 기초하여 레인지파인더와 타겟 사이의 거리를 계산할 수 있게 한다.
거리가 증가할 경우, 검출되는 광의 양이 신속하게 감소한다. 이러한 대기 손실들에도 불구하고 레인징 거리를 증가시키기 위해, 이하 방식들이 가능하다:
● 펄스당 에너지를 증가시키는 것, 그러나 이러한 증가는 시각적인 안전의 제약들 및 펄스당 에너지에 따라 증가하는 송신기의 용적에 의해 제한되고,
● 수신중인 동공 (pupil) 의 크기를 증가시키는 것, 그러나 이는 시스템의 치수들을 증가시키며,
● 마이크로 레이저 또는 광섬유 레이저들을 이용하는 다중 펄스 시스템들로 수신기의 감도를 증가시키는 것. 이는 사후 통합을 이용하는 것을 가능하게 한다. 펄스 당 에너지를 증가시키지 않고 평균 전력 (펄스당 에너지 × 레이트) 이 증가된다.
현재 레이저 레인지파인더들에는 3 개의 주요 카테고리들이 존재한다.
● 변조된 연속적인 전송을 갖는 레인지파인더들
● 다중 펄스 레인지파인더들
● 단일 펄스 레인지파인더들
변조된 연속적인 전송을 갖는 레인지파인더들은 측정 시간이 중요하지 않은 협력적인 타겟들에 이용된다. 협력적인 타겟은 예컨대, 후면 반사기에 적합하고, 따라서 송신기 방향으로 광을 좁은 원뿔형으로 리턴한다. 시스템은 전송 동안 수신이 가능하도록 설계된다.
대략 수십 km 의 장거리에 위치된 비협력적인 타겟들을 위해, 레인지파인더들은 통상적으로 이용 조건들에서 시각적인 안전에 의해 제한된 큰 에너지의 단일 펄스를 이용하며: 1.5 ㎛ 와 1.8 ㎛ 사이의 파장에 대하여 10 초에 걸친 통합된 노출이 10,000 J/㎡ 미만을 유지하여야 한다. 이러한 제한은 그 응용에 의존하여, 수 밀리줄 내지 수십 밀리줄의 펄스당 에너지들을 허용한다. 양호한 거리 정확성을 달성하기 위해, 펄스들은 대략 10 ns 의 매우 짧은 지속기간을 갖는다. 펄스들의 전송 동안 에코들의 검출은 불가능하다.
짧은 거리들 (<10km) 에 대하여, 송신기로서 레이저 다이오드들을 이용하는 것이 가능하다. 펄스당 에너지는 매우 낮다. 검출 및 사후 통합으로, 다중 펄스들에 의한 성능이 획득된다. 대략 10 ns 내지 50 ns 의 펄스 지속기간은 대략 1 ㎲ 내지 50㎲ 인 펄스들 간의 주기와 비교하여 매우 낮다. 전송 동안, 수신은 블라인드 (blind) 된다. (수 미터 내지 수십 미터의) 짧은 거리에 걸쳐 전송된 광의 대기에 의한 확산은 수신을 블라인딩한다. 이후에, 펄스들 간의 주기 동안 검출이 발생한다. 에코의 검출은 에너지의 검출이다.
사후 통합은 소정의 단점들을 갖는다.
구체적으로는:
전송된 펄스에 대하여, 에코에 대한 신호대 잡음비 (S/B) 가 존재한다면, n 개의 전송된 펄스들은 (nS)/(n1 /2B) 또는 (n1 /2S)/B 를 제공하며, 따라서 인자 n1 / 2 의 향상을 제공하는데 유의한다.
그러나, 사후 통합의 경우, 펄스들의 수신 빈도 (또는 레이트) 는, 달성될 수 있는 거리에 대한 불명확성으로 인해 그 거리를 제한한다. 이러한 불명확성은 검출된 펄스가 인접한 타겟에 의해 리턴된 최종 전송된 펄스로부터 발신되거나, 또는 더 이전에 전송되고 떨어진 타겟에 의해 리턴된 펄스로부터 발신될 경우 발생하며, 이는 이러한 2 가지 대안들 사이에서 어떤 타겟이 측정되는지를 결정하는 것을 불가능하게 한다. 더 큰 시간 스케일의 블라인드 수신을 허용함으로써, 각각의 펄스는 펄스 트레인으로 대체될 수 있다.
자유 공간에서 고 비트-레이트 통신을 위한 광학 시스템은 또한 광학 신호에 대한 레이저 전송 디바이스를 포함하며, 통신이 2-방향이라면, 광학 시스템은 또한 다른 통신 시스템에 의해 전송된 광학 신호들을 수신하는 디바이스를 포함한다. 전송된 광학 신호들은 통상적으로 1 ns 와 20 ms 사이의 반복 주기 펄스들의 빠른 연속물이다. 펄스들간의 갭들은 펄스 폭들과 유사한 주기들을 갖는다. 디지털 데이터는 0 들 및 1 들로 이루어진다. 각각의 데이터 비트는 단일 주기와 연관되고, 이러한 단일 주기 동안의 하나의 펄스는 1 을 나타내고, 이러한 주기 동안 펄스가 존재하지 않는 것은 0 을 나타낸다. 데이터 시퀀스들은 또한 보통 펄스들의 연속물들 및 펄스들 간의 주기들에 의해 인코딩된다. 통신 펄스들의 피크 전력은 통신 전송의 평균 전력의 평균 2 배이다. 전송은 2 개 레벨들 0 및 1 에 대한 변조된 연속 타입으로 이루어진다. 설명의 나머지 부분에서, 이러한 방식으로 변조된 펄스들의 연속물은 광학 통신 신호라 불린다. 고 비트-레이트 통신 신호들의 몇몇 예들 (16 개 예들) 은 도 3b 에 도시된다. 처음 10 ns 에 걸쳐, 제 4 채널의 예는 다음의 디지털 시퀀스 : 00100110010 에 대응한다.
그러므로, 레인지파인더의 전송 디바이스와 통신 시스템의 전송 디바이스는 모순된 제약들을 따르며, 그들의 수신 디바이스들도 그러하다. 따라서, 자유 공간에서 장거리 레인징 및 고 비트-레이트 광학 통신의 기능들을 수행하기 위한 2 개의 독립적인 디바이스들의 이용이 요구된다.
그러한 장치는 부피가 크고 무겁다. 본 발명의 목적은 이러한 단점들을 경감시키는 것이다.
본 발명에 따른 솔루션은 2 가지 상이한 모드들, 레인징을 위해 펄스당 에너지를 증진시키는 펄스 모드와 고 비트-레이트 광학 통신들을 위한 선형 변조 연속 모드로 동작할 수 있는 단일 레이저 전송 디바이스의 이용에 기초한다.
더 정확하게는, 본 발명의 주제는 광학 신호를 타겟으로 전송하는 디바이스와 타겟에 의해 후방 산란된 신호들을 수신하는 디바이스를 포함하는 레인지파인더와 광학 신호를 원격 광학 수신 디바이스로 전송하는 디바이스를 포함하는, 자유 공간에서 광학 통신을 위한 시스템을 포함하는 자유 공간에서 레인징 및 통신을 위한 광학 장치이다. 그 광학 장치는, 주로 레인지파인더의 전송 디바이스와 통신 시스템의 전송 디바이스가 레인지파인더 및 통신 시스템에 공통이고, 피크 전력이 50 W 이상이고 형상 인자는 0.01 미만인 펄스들 또는 피크 전력이 10 W 미만이고 형상 인자가 대략 0.5 와 동일한 변조된 연속 신호를 전송할 수 있는 전송 디바이스이며, 그 광학 장치는 2 개의 모드들, 즉 레인징 기능을 수행하기 위한 펄스 모드 또는 광학 통신 기능을 수행하기 위한 변조된 연속 모드에 따라 공통 전송 디바이스를 제어할 수 있는 수퍼바이저 (1) 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 장치는 장거리 레인징 및 단일 장치와의 고 비트-레이트 광학 통신의 양자의 기능들을 수행할 수 있게 한다. 이는 일 모드에서 다른 모드로의 즉각적인 트랜지션을 이용하는데 있어 유연하며, 2 개의 모드들의 인터리빙을 하기에서 설명되는 것과 같이 허용한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 공통의 전송 디바이스는 전원을 포함하는 레이저 다이오드 송신기를 포함하고, 수퍼바이저는 레이저 다이오드 송신기의 전원을 제어하는 수단을 포함한다.
이러한 레이저 다이오드 송신기는 단일-리본 레이저 다이오드 또는 총괄하여 전송할 수 있는 단일-리본 다이오드들의 스택일 수도 있다.
바람직하게, 전송 디바이스는 송신기, 및 송신기의 출력에 접속된 증폭기를 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 그 장치는 자유 공간에서 다른 광학 통신 디바이스에 의해 전송된 신호들을 수신하는 디바이스를 포함하며, 레인지파인더의 수신 디바이스 및 통신 시스템의 이러한 수신 디바이스는 공통의 수신 디바이스이고, 그 장치는 레인징 모드 또는 통신 모드에서 수신 디바이스의 제어를 포함한다.
수퍼바이저는 예컨대, 수신 디바이스의 제어를 포함한다.
전송 디바이스 및 수신 디바이스는 유리하게 다중 파장이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 다중 파장 송신기는 각각 다른 송신기와 상이한 파장에서 전송할 수 있는 몇몇 송신기들을 포함하며, 모든 이러한 송신기들에 접속된 단일 광대역 증폭기를 포함한다.
수신 디바이스가 다중 파장일 경우, 적어도 특정 수신 파장들은 특정 전송 파장들과 동일하다.
본 발명의 추가의 주제는 전술된 것과 같은 레인징 및 통신을 위한 광학 장치에 의한 타겟의 레인징 방법이며, 공통의 전송 디바이스에 의해 레이저 펄스들을 타겟으로 전송하는 단계 및 타겟에 의해 후방 산란된 신호를 수신하는 디바이스에 의해 타겟에 의해 후방 산란된 펄스들을 수신하는 단계를 포함한다. 또한, 그 방법은 공통의 전송 디바이스에 의해 변조된 연속 광학 통신 신호를 이러한 통신 신호를 수신하는 디바이스로 전송하는 단계를 포함하고, 통신 신호를 전송하는 단계는 레인징 전송 및 수신 단계들 없이 실행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 그 방법은 통신 신호를 전송하는 몇몇 단계를 포함하며, 레이저 펄스들을 타겟으로 전송하는 단계, 타겟에 의해 후방 산란된 펄스들을 수신하는 단계 및 통신 신호를 전송하는 이러한 단계들은 인터리빙되어 광학 통신 신호가 2 개의 펄스들 사이에서, 및 타겟에 의해 후방 산란된 펄스들을 수신하는 단계 없이 전송되게 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전송 디바이스는 단일 증폭기를 포함하기 때문에, 2 개의 연속하는 레인징 펄스들 사이 또는 통신 신호의 단부와 연속하는 레인징 펄스 사이의 시간 갭은 증폭기를 포화상태로 펌핑하기 위한 시간보다 크거나 동일하다.
전송 디바이스가 다중 파장이고, 단일 광대역 증폭기만을 포함할 경우, 상이한 파장으로 이루어지고 연속적인 2 개의 레인징 펄스들 사이의 시간 갭은 증폭기를 포화상태로 펌핑하기 위한 시간보다 크거나 동일하고, 통신 신호의 단부와 동일한 파장의 연속하는 레인징 펄스 사이의 시간 갭은 증폭기를 포화상태로 펌핑하기 위한 시간보다 크거나 동일하며, 상이한 파장의 통신 신호들은 동시에 전송된다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 비-제한적인 예로서 첨부된 도면들을 참조하여 기재된 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 명백할 것이다.
도 1 은 증폭기를 갖는 단일 파장 구성에서 레인지파인더 및 통신 시스템에 공통인 전송 디바이스와 수신 디바이스의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 단일 광대역 증폭기를 갖는 다중 파장 구성에서 레인지파인더 및 통신 시스템에 공통인 전송 디바이스와 수신 디바이스의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 3 은 다중 파장 장치에 대하여 레인징 모드 (도 3a), 통신 모드 (도 3b) 및 인터리빙 모드들 (도 3c 및 도 3d) 에서 펄스들의 전송 모멘트들의 예들을 개략적으로 도시한다.
도면마다, 동일한 엘리먼트들은 동일한 도면부호로 표시된다.
레인징 및 통신을 위한 광학 장치는 단일 파장 또는 다중 파장일 수 있다.
먼저, 단일 파장 장치가 고려된다.
도 1 을 참조하면, 레인지파인더와 통신 시스템에 공통인 전송 디바이스 (10) 가 설명될 것이다. 이는 출력에서 광섬유 증폭기와 같은 증폭기 (12) 에 접속될 수 있는 레이저 소스 (11) 를 포함한다.
먼저, 출력에서 증폭기에 접속되지 않는 레이저 다이오드 송신기의 케이스가 고려된다.
레이저 다이오드 송신기는 단일-리본 레이저 다이오드 및 총괄하여 전송하는 단일-리본 다이오드들의 스택일 수도 있다.
펄스 폭은 레이저 다이오드의 전원 또는 그 스택의 전원에 의해 발생된다. 임계치를 초과하여, 전송 전력은 전원 전류에 비례한다.
통신을 위한 사실상 연속적인 동작에서, 최대 전류 및 따라서 평균 전력은 주로 컴포넌트의 열적 거동에 의해 제한된다.
레인징에서, 매우 짧은 펄스들로, 피크 전력은 상당히 클 수 있고, 사실상 연속적인 동작에서 이용된 평균 전력의 대략 30 배에 달할 수 있다. 전술된 것과 같은 열적 제한은 없지만, 레이저 다이오드 컴포넌트들의 페이스들의 광학 플럭스에 대한 저항에 의해 제한이 존재한다.
전송 시간 프로파일은 레인징 및 통신에 대하여 매우 상이하다. 레이저 다이오드의 전기적 제어를 통해, 2 개의 기능들은 요구되는 시간 프로파일 및 가능한 최대 전류에 의존하여 구별된다.
레인징 기능에 대하여, 일 예로서, 간단한 레이저 다이오드를 취함으로써, 수십 와트의 피크 전력과 20 kHz 내지 30 kHz 의 반복 주파수를 가지는 펄스들은 동일한 반복 주파수에서 다이오드의 전류를 0 A 내지 10 A 로 변화하게 함으로써 획득된다. 통신 기능에 대하여, 변조된 광학 신호는 수 MHz 의 주파수에서 대략 100 mW 의 평균 전력을 가지고, 동일 주파수에서 다이오드의 전류를 0 mA 내지 100 mA 로 변화하게 함으로써 획득된다.
레이저 다이오드 송신기 다음의 광학 증폭기가 지금부터 고려된다.
광학 증폭기 (12) 는 레인징 및 통신 성능을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 레인징에 있어서, 이러한 증폭기는 전송된 펄스의 에너지를 증가시키는 것을 가능하게 한다. 통신에 있어서, 증폭기에 의해 주로 증가되는 것은 광학 전력이다.
레인징에 있어서, 2 개의 펄스들 간의 증폭의 펌핑은 각각의 펄스가 필요한 에너지를 가지게 해야 한다. 2 개의 펄스들 간의 시간 갭은 새로운 펄스가 레이저 다이오드에 의해 전송되기 전에 증폭기가 포화 상태로 펌핑될 수 있도록 조정된다. 펄스가 전송될 경우, 펄스는 증폭된다. 이러한 증폭은 증폭기의 입력에서 펄스의 에너지에 의존한다. 레이저 다이오드의 광학 펄스의 에너지가 증폭기에 저장된 에너지 전부가 전송된 펄스에 전달되기에 충분할 경우, 전송된 펄스는 최대치로 증폭된다. 이용된 증폭기는 펄스당 높은 에너지들을 공급하도록 설계된다. 펄스당 에너지는 밀리줄 등급으로 이루어질 수도 있다. 이러한 증폭기들은 Manlight (Luskenn 제품군) 또는 Keopsys (EOLA 제품군) 으로부터 입수가능하다.
통신에 있어서, 레이저 다이오드는 증폭기가 펌핑되는 동안 통신 신호의 펄스 트레인을 전송하며; 이러한 펄스 드레인의 2 개 펄스들 간에, 증폭기는 포화 모드에 도달할 시간이 없다. 레이저 다이오드의 평균 전력 레벨은 디바이스의 효율을 최적화하도록, 즉 통신 신호의 모든 펄스들이 전부 동일한 이득을 갖는 최대치로 증폭될 수 있도록 조정된다.
최적화를 이유로, 증폭기 (12) 가 양자의 기능들, 레인징 및 통신에 공통이기 때문에, 레이저 다이오드 (11) 와 증폭기 (12) 사이에 위치된 회로들이 추가될 수 있고, 이중 하나는 레인징을 위한 것이고, 다른 하나는 통신을 위한 것이다. 레인징을 위한 회로는 통상적으로 펄스의 에너지를 증가시키고, 따라서 증폭기의 에너지의 추출을 증진시키기 위한 전치 증폭기이고; 통신을 위한 회로는 또한 각각의 펄스의 에너지를 미리 결정된 범위에서 조정하는 기능을 갖는 전치 증폭기일 수도 있다. 전술된 것과 같은 사용에 따라 구성된다면 동일한 전치 증폭기가 레인징 및 통신을 위해 이용될 수도 있다.
증폭기를 이용하는 송신기에 대하여, 레인징 및 통신 기능들이 순차적으로 가능하며; 그 기능들은 또한 시간순으로 인터리빙될 수도 있다. 전술된 것과 같이, 레인징에 있어서, 증폭기 (12) 가 각각의 펄스에 대하여 완전한 에너지 용량을 가지는 것이 필요하다. 레인징 펄스의 전송을 위해, 증폭기는 통신 펄스 트레인을 증폭기시기 위한 예상 이득을 가지기 위해 충분한 펌핑 시간을 요구한다. 유사하게, 통신 펄스 트레인의 증폭 이후에, 증폭기가 레인징을 위한 펄스의 증폭을 위해 그 완전한 용량들을 복원하는데 어느 정도의 시간이 필요하다. 이러한 제약은 단일 파장 송신기 또는 다중 파장 송신기에 대하여 동일하다. 추가로, 통신 전송은 레인징 에코에 대한 대기 동안 가능하지 않다.
단일 파장 장치의 수신부가 지금부터 상세히 설명될 것이다. 이는 레인징을 위한 수신 디바이스를 포함하고, 2-방향 통신 시스템의 경우에, 또한 통신을 위한 수신 디바이스를 포함한다. 이러한 수신 디바이스들은 서로 독립적일 수도 있다.
레인징을 위한 수신 디바이스는 개략적으로 타겟으로부터 들어오는 광을 수광하고, 검출기에 포커싱하기 위한 렌즈를 포함한다. 수광 렌즈의 초점과 검출기 사이에 파이버에 의한 전송이 존재할 수도 있다. 전송 및 수신 채널들을 스펙트럼 필터링하고 구분하기 위한 디바이스들이 또한 삽입될 수도 있다. 파장의 광학 증폭 또는 전치가 또한 광검출기 이전의 경로에 존재할 수도 있다. 수신측 광검출기는 PIN 또는 애벌런치 (avalanche) 포토 다이오드일 수도 있다. 이러한 광검출기와 연관된 트랜스임피던스 회로의 전기적 대역폭은 통상적으로 10 ns 내지 50 ns 사이에 있는, 검출될 펄스들의 폭에 적응된다.
레인징의 경우, 펄스의 추출은 타겟이 존재할 있는 거리의 양에 대응하는 주기 동안의 잡음에서 추구된다. 단일 펄스 또는 다중 펄스 동작 모드에 따라 (따라서 사후 통합에 의해), 당업자에게 알려진 아날로그 및 디지털 프로세스들은 거리들을 결정하는데 이용될 수 있다. 프로세스들의 제한은 오경보율, 즉 얼마나 많은 오류 거리들이 테스트 횟수의 함수로서 피드백되는지에 대한 것이다.
성능들을 개선시키는 것은 검출과 연관된 잡음들 전부를 제어함으로써 가장 약한 가능한 신호들을 검출하는 것으로 구성된다. 잡음의 소스들은 광학적이고 전자식이다.
통신을 위한 수신 디바이스는 개략적으로 다른 통신 시스템의 원격 송신기에 의해 직접 전송된 광을 수광하고, 이를 검출기에 포커싱하는 렌즈를 포함한다. 수광 렌즈의 초점과 검출기 간에 파이버에 의한 전송이 발생할 수도 있다. 전송 및 수신 채널들을 스펙트럼 필터링하고 구분하기 위한 디바이스들이 또한 삽입될 수도 있다. 파장의 광학 증폭 또는 전치가 또한 광검출기 이전의 경로에 존재할 수도 있다. 통신을 위한 수신측 광검출기는 PIN 또는 애벌런치 (avalanche) 포토 다이오드일 수도 있다. 이러한 광검출기는 단일 통신 채널을 의미하는 단일 엘리먼트일 수도 있고; 이러한 단일 엘리먼트는 하나 이상의 파장들을 구분없이 검출할 수도 있다.
광검출기와 연관된 트랜스임피던스 회로의 전기적 대역폭은 레인징에서보다 높은 비트 레이트로 적응되며; 이는 100 MHz 이상이다.
통신 성능은 송신기, 수신기가 허용될 수 있는 비트 레이트 및 검출가능한 에너지에 의존한다.
통신의 경우, 각 순간에 프로세싱은 0 또는 1 을 식별해야 한다. 프로세스들의 제한은 에러 레이트이다.
성능들을 개선하는 것은 전송된 정보의 비트 레이트를 증가시키는데 있다. 단일 파장에서의 비트 레이트는 펄스 트레인의 주파수에 따라 증가한다. 통신이 다시 검출되도록 하기 위해, 대역폭은 적절히 유지되도록 증가되어야 한다.
통신의 수신은 원격 송신기에 의해 직접 시작된다. 수신기의 거리, 수신 조건들 및 설계에 의존하여, 비트당 에너지 및 통신 주파수가 제한된다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 레인징을 위한 수신 디바이스는 통신을 위한 수신 시스템의 수신 디바이스와 독립적이지 않다. 예상되는 통신 비트-레이트 성능들에 의존하여, 레인징 검출 및 통신 검출은 필수 엘리먼트들 전부 또는 일부를 공유한다. 장치의 수신 디바이스 (20) 는 레인징 및 2-방향 통신에 공통적일 수도 있다. 광검출기와 연관된 트랜스임피던스 회로는 동일할 수도 있다. 그러나, 레인징에 적응된 하나의 대역폭과 통신에 적응된 다른 하나의 대역폭을 갖는 2 개의 모드들로 검출하는 것이 필수적일 수도 있다. 그 후에, 검출 신호는 그 이용, 즉 레인징 또는 통신에 따라 처리된다.
레인징 및 통신으로부터 발생하는 데이터의 프로세싱들은 매우 상이한 비트 레이트들로 인해 현저히 상이하다. 레인징은 초당 수 개의 수신된 펄스들로 제한된다. 통신은 초당 킬로비트 내지 기가비트의 비트 레이트들을 가질 수도 있다.
이러한 공통 수신 디바이스 (20) 는 레인징 또는 통신시 동작할 수 있다. 이러한 2중 기능은 타겟을 레인징하고, 정보를 타겟으로 전송하는 것을 가능하게 한다.
단일 파장을 갖는 다이오드 송신기에 대하여, 레인지파인더가 레인징 에코들을 대기하고 있는 경우 통신 전송을 가지는 것은 위험하다. 전송된 광의 확산은 레인징 수신을 방해할 수도 있다. 2 가지 기능들이 순차적으로 가능하다.
도 1 은 본 발명에 따른 레인징, 및 단일 파장 통신과 레인징을 위한 장치의 일 실시예를 도시한다. 그 장치는 레인징 전송 및 수신 단계들과 통신 전송 및 옵션의 수신 단계들을 시퀀싱함으로써, 통신 또는 레인징 데이터를 수신하고, 이를 공통 전송 디바이스 (10) 로 전송할 수 있는 수퍼바이저 (1) 를 포함한다. 공통 전송 디바이스 (10) 는 그 출력에서 증폭기 (12) 에 옵션으로 접속된 레이저 다이오드 (11) 를 포함하고, 증폭기 (12) 는 전송된 빔을 형상화하기 위한 광학 디바이스 (13) 에 자체적으로 접속된다. 공통 수신 디바이스 (20) 는 타겟 또는 원격 통신 송신기에 의해 전송된 광을 수광하기 위한 렌즈 (23) 를 포함하며; 이 렌즈 (23) 는 옵션으로, 검출된 신호를 프로세싱 유닛 (24) 으로 전송하는 광검출기 (21) 에 자체 접속된 증폭기 (22) 에 옵션으로 접속되고, 프로세싱 유닛 (24) 은 수퍼바이저 (1) 가 이러한 프로세싱 유닛 (24) 을 레인징 모드에서 제어하는지 또는 통신 모드에서 제어하는지 여부에 의존하여 그 출력에서 타겟들의 거리들 및 통신 데이터를 공급할 수 있다.
유리하게, 본 발명에 따른 장치는 다중 파장이고, 이는 레인징의 범위 및 고 비트-레이트 통신들에 대한 코드들의 수를 증가시키는 것을 가능하게 한다. 이는 도 2 에서 설명된다.
먼저, 레인지파인더 및 통신 시스템에 공통인 전송 디바이스 (10) 가 고려된다.
다중 파장 시스템의 경우, 전송될 파장들만큼 많은 레이저 다이오드들 (111, 112, 113, 114) 이 존재한다. 증폭기 (12) 를 사용하는 경우, 모든 파장들에 공통이다. 증폭기 이전에, 레이저 다이오드들의 전송들은 단일 빔에서 중첩된다. 이는 미러들 또는 파이버 커플링에 의해 실행될 수 있다. 출력은 모든 전송들에 공통이다.
레인징 모드에서, 가장 강한 에너지 콘텐츠를 가지기 위해 각각의 파장은 단독으로 전송된다. 다중 파장의 장점은 거리 불명확성에 대한 문제없이 펄스들의 반복 주파수를 증가시킬 수 있는 가능성이다. 구체적으로, 이는 N 개의 레인지파인더들을 병렬로 가지는 것과 동등하며, 레인지파인더들 각각은 레인징을 위해 의도된 범위에 대하여 상당히 큰 거리 불명확성을 갖는다. 이러한 펄스 모드에서, 펄스들의 반복 주파수는 임계 주파수 미만이다. 따라서, 어떤 송신기도 거리에 대한 불명확성 문제에 부딪히지 않는다. 파장에 따라, 펄스들의 반복 주파수들은 상이하거나 동일할 수도 있다. 상이한 파장들의 레인징 펄스들의 전송의 모멘트들은 바람직하게 공유되는 각각의 펄스에 필요한 에너지로 인해 상이하며; 도 3a 에서, N 개의 파장들 (도면에서, N=16) 은 연속해서 전송되고, 반복 주파수는 파장에 따라 동일하며, 이 경우 60 km 부터의 타겟에 대한 불명확한 거리에서 400㎲ 이다. N 개 펄스들의 트레인들은 사후 통합에 의해 레인지 버짓 (range budget) 을 획득하기 위해 다수 회 반복된다. 따라서, 펄스들의 시퀀스는 λ1, ..., λN, λ1, ..., λN, 등등이다.
증폭기가 파장들 모두에 공통이기 때문에, 상이한 파장의 2 개 펄스들 간의 증폭의 펌핑은 각각의 펄스가 요구되는 에너지를 가지도록 허용해야 한다. 도 3a 의 실시예에서, 상이한 파장의 2 개 펄스들간의 갭은 25 ㎲ 이며; 따라서 펌핑은 최대 25 ㎲ 지속한다.
파장들의 순서는 레인징 범위에 영향을 주지 않는다.
파장들의 순서는 정보를 전달할 수도 있고, 다른 목적, 예컨대 식별을 위해 이용될 수도 있다.
통신시 동작은 이러한 통신이 의도된 원격 수신기의 성능에 의존한다. 이러한 원격 수신기가 단일 검출기를 갖는다면, 오직 하나의 통신 채널만이 셋업될 수 있다. 원격 수신기는 상이한 파장들을 수신할 수도 있다. 전송 디바이스는 원격 수신기에 의해 검출될 수 있는 파장에서 전송해야 한다. 수신 파장이 알려지지 않는다면, 전송은 또한 동일하게 동기적으로 전송하는 몇몇 파장들을 병렬로 활성화시킬 수도 있다.
통신은 또한 특정 파장들을 수신하는 능력을 특징으로 하는 수신기들의 클래스에 지정될 수도 있다. 대부분의 레인지파인더들에 의해 이용되는 것 이상의 파장의 선택에 의해 분별력이 제공될 수도 있다.
통신들을 위해, N 개 파장들은 동시에 이용되고, 독립적인 코드들 (통상적으로, N = 16) 을 전달한다. 그리고, 하나의 코드는 각 파장과 연관된다. 이러한 코드는 예컨대, 도 3b 에 도시될 수 있는 것과 같이 파장에 따라 변화하는 펄스들의 레이트를 변조하는 것으로 이루어진다. 각각의 파장은 다른 파장과 독립적인 정보 채널이다. 전송은 원격 수신기에 의해 검출될 수 있는 각각의 파장을 독립적으로 활성화시킬 것이다. 전송에 대한 증폭은 파장들 모두에 공통적일 수 있다. 이러한 경우, 일반적으로 채널에 따라 상이한 통신 신호들은 통신 신호의 전송동안 어떤 레인징 펄스 전송도 발생하지 않기 때문에 파장들 모두에서 동시에 전송된다. 이는 많은 독립적인 통신 채널들로서 전송하는 것을 가능하게 한다. 통신의 비트 레이트는 채널들의 수와 각 채널의 비트 레이트의 곱이다. 이러한 채널들 중 일부는 독점적으로 레인징에 지정될 수도 있다.
도 3b 는 각각 1 기가헤르츠에서 동시 통신의 16 개 채널들의 동작, 또는 대략 16 기가비트/초의 전체 비트 레이트를 도시한다.
공통 전송 디바이스는 레인징 및 통신에서 동작할 수 있다. 이러한 2중 기능은 타겟을 레인지파인딩하고, 정보를 타겟으로 전송할 수 있게 한다.
다중 파장 장치는 또한 인터리빙된 양자의 모드들에 따라 동작할 수 있다. 이러한 2중 모드는 모든 파장들에 대하여 단일 증폭기를 갖는 전송 디바이스의 구성에 대한 것으로, 도 3c 에 도시된다. 증폭기는 각각의 파장에 대한 펄스를 파장에 따라 쉬프트되는 전송의 모멘트들을 전송하면서 포화 모드를 유지하고, 그 후에 변조된 신호의 각각의 파장에 대한 전송 동안 연속 모드로 스위칭하며, 이러한 전송들은 동시에 발생한다. 증폭기로부터, 도 3c 의 실시예는 도 3d 의 시간 축 상에 시간순으로 투영되며: 증폭기는 상이한 파장의 레인징 펄스들의 2 개의 증폭들 사이 또는 하나의 레인징 펄스의 증폭과 통신 펄스 트레인의 제 1 펄스의 증폭 사이에 대략 25 ㎲ 의 펌핑 시간을 갖는다. 각각의 파장에 대하여, 증폭에서 기인하는 이러한 제약들로 인해, 통신 전송은 이러한 동일한 파장의 레인징 에코들을 대기하는 동안 불가능하다.
도 3c 는 16 개 파장을 이용하는 레인징 및 통신 동작 옵션을 도시한다. 도시된 동작 모드는 통신 전송 동안 레인징 수신기들을 무효화하는데 필수적이다. 시스템은 레인징에서 대략 14 내지 15 개의 파장들의 이용과 동등한 효력을 가질 것이다: 구체적으로, 하나 (또는 2 개) 의 파장(들) 에 대하여, 통신 신호가 대응하는 레인징 에코의 수신 동안 전송되는 것이 가능하다.
통신 및 레인징의 성능 요건들에 의존하여, 많은 다른 레인징 및 통신 시퀀싱들이 파장들의 함수로서 최적화될 수 있다.
다중 파장 장치의 수신부가 지금부터 고려된다.
레인징을 위한 수신 장치는 바람직하게, 매우 약한 신호들에 최소 잡음을 부가하여 그 신호들을 증폭하는 것을 가능하게 하는, 각각의 반사 펄스를 증폭하는 디바이스를 포함하며: 그 목적은 검출 신호대 잡음비를 개선시키는 것이다. 전송에 대하여, 각각의 펄스를 구별 없이 증폭시키는 광대역 증폭 디바이스 및/또는 각각의 펄스를 명확하게 증폭시키는 협대역 증폭 디바이스들을 선택하는 것이 가능하다.
타겟으로부터 입력되는 반사 펄스들의 광학 필터는 검출될 다양한 채널들을 구분하기 위해, 즉 이들을 디멀티플렉싱하기 위해 이용된다. 구분은 스펙트럼으로 이루어진다.
이러한 필터링 이후, 협대역 증폭기에 의해 각각의 채널을 펄스들을 증폭시키는 것이 가능하다.
검출기는 오직 단일 채널과 관련하여 이용될 수 있다. 타겟의 거리가 알려지지 않기 때문에, 검출은 에코들이 예측된다면 능동적이어야 한다. 검출은 몇몇 파장들에 대한 반사 펄스들을 검출하고, 반사 펄스들을 그들의 파장에 따라 구별할 수 있는 검출기에 의해 획득될 수도 있다. 단일 파장 시스템에 비해, 레인지 성능들에 있어 명확한 장점은 존재하지 않는다. 장거리가 탐색될 경우, 전송 파장들보다 많은 검출기들을 가지는 장점이 존재한다.
종래의 누산 디바이스는 검출된 펄스들의 사후 통합을 실행하는데 이용된다.
통신에서의 동작은 수신기의 성능에 의존한다.
통신을 위한 수신 디바이스는 상이한 파장들에서 몇몇 검출기들을 가질 수도 있다. 각각의 파장은 다른 파장들과 독립적인 정보 채널이다.
다중 파장 수신 디바이스는 또한 단일 파장 수신 디바이스의 경우에서와 같이 인터리빙된 양자의 모드들에 따라 동작할 수 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 레인징 및 통신을 위한 다중 파장 장치의 일 실시예를 도시한다. 그 장치는 레인징 전송 및 수신 단계들을 시퀀싱함으로써 통신 데이터 또는 레인징 데이터를 수신하고 이들을 공통 전송 디바이스 (10) 로 전송할 수 있는 수퍼바이저 (1) 를 포함한다. 전송 디바이스는 입력에서 수퍼바이저 (1) 로, 및 출력에서 상이한 파장 λ1, λ2, λ3, λi 의 레이저 다이오드들 (111, 112, 113, 114) 로 접속된 파장 분배기 (14) 를 포함한다. 공통 전송 디바이스는 또한 옵션으로 이러한 다이오드들을 포함하며, 증폭기 (12) 는 그 입력에서 다이오드들 각각으로, 및 출력에서 전송된 빔을 형상화하기 위한 광학 디바이스 (13) 로 접속된다. 공통 수신 디바이스 (20) 는 타겟 또는 원격 통신 송신기에 의해 전송된 광을 수광하기 위한 렌즈 (23) 를 포함하며; 이러한 렌즈는 옵션으로, 각각 상이한 파장 λ1, λ2, λ3, 등에 지정되고 그 검출된 신호를 프로세싱 유닛 (24) 으로 개별적으로 전송하는 광검출기들 (211, 212, 213, 214) 에 자체적으로 접속된 증폭기 (22) 로 접속되며, 프로세싱 유닛 (24) 은 수퍼바이저 (1) 가 이러한 프로세싱 유닛을 레인징 모드에서 제어하는지 또는 통신 모드에서 제어하는지 여부에 의존하여 출력에서 타겟들의 거리들 및 통신 데이터를 제공할 수 있다. 광검출기들은 다른 분배기 (25) 를 통해 수퍼바이저 (1) 에 접속된다.

Claims (13)

  1. 광학 신호를 타겟으로 전송하는 디바이스와 상기 타겟에 의해 후방 산란된 신호들을 수신하는 디바이스를 포함하는 레인지파인더와, 광학 신호를 원격 광학 수신 디바이스로 전송하는 디바이스를 포함하는 자유 공간에서의 광학 통신을 위한 시스템을 포함하는, 자유 공간에서의 레인징 및 통신을 위한 광학 장치로서,
    상기 레인지파인더의 전송 디바이스와 상기 통신 시스템의 전송 디바이스는, 상기 레인지파인더와 상기 통신 시스템에 공통이고 피크 전력이 50 W 이상이고 형상 인자가 0.01 미만인 펄스들 또는 피크 전력이 10 W 미만이고 형상 인자가 0.5 와 동일한 변조된 연속 신호를 전송할 수 있는 전송 디바이스 (10) 이며,
    상기 레인징 및 통신을 위한 광학 장치는 2 개의 모드들, 즉 레인징 기능을 수행하기 위한 펄스 모드 또는 광학 통신 기능을 수행하기 위한 변조된 연속 모드에 따라 공통의 전송 디바이스 (10) 를 제어할 수 있는 수퍼바이저 (1) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 레인징 및 통신을 위한 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통의 전송 디바이스 (10) 는, 전원을 포함하는 레이저 다이오드 송신기 (11) 를 포함하고,
    상기 수퍼바이저 (1) 는 상기 레이저 다이오드 송신기의 상기 전원을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레인징 및 통신을 위한 광학 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드 송신기 (11) 는 단일-리본 레이저 다이오드 또는 신호들을 총괄하여 전송 (transmitting collectively) 할 수 있는 단일-리본 다이오드들의 스택인 것을 특징으로 하는 레인징 및 통신을 위한 광학 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통의 전송 디바이스 (10) 는 송신기, 및 상기 송신기의 출력에 접속된 증폭기 (12) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 레인징 및 통신을 위한 광학 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레인징 및 통신을 위한 광학 장치는 자유 공간에서 다른 광학 통신 디바이스에 의해 전송된 신호들을 수신하는 디바이스를 포함하며, 상기 레인지파인더의 수신 디바이스와 상기 통신 시스템의 수신 디바이스는 공통의 수신 디바이스 (20) 이고,
    상기 레인징 및 통신을 위한 광학 장치는 레인징 모드 또는 통신 모드에서 상기 수신 디바이스의 제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 레인징 및 통신을 위한 광학 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수퍼바이저 (1) 는 상기 공통의 수신 디바이스 (20) 의 제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 레인징 및 통신을 위한 광학 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공통의 전송 디바이스 (10) 와 상기 공통의 수신 디바이스 (20) 는 다중 파장인 것을 특징으로 하는 레인징 및 통신을 위한 광학 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다중 파장의 송신기는, 다른 송신기들과 상이한 파장에서 각각 전송할 수 있는 수개의 송신기들 (111, 112, 113, 114) 을 포함하고,
    상기 다중 파장의 송신기는 상기 송신기들 모두에 접속된 단일 광대역 증폭기 (12) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 레인징 및 통신을 위한 광학 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    공통의 수신 디바이스 (20) 가 다중 파장이고, 적어도 특정 수신 파장들은 특정 전송 파장들과 동일한 것을 특징으로 하는 레인징 및 통신을 위한 광학 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 레인징 및 통신을 위한 광학 장치에 의한 타겟의 레인징 방법으로서,
    상기 공통의 전송 디바이스 (10) 에 의해 레이저 펄스들을 상기 타겟으로 전송하는 단계 및 상기 타겟에 의해 후방 산란된 신호를 수신하는 디바이스에 의해 상기 타겟에 의해 후방 산란된 상기 레이저 펄스들을 수신하는 단계를 포함하며,
    상기 공통의 전송 디바이스 (10) 에 의해, 변조된 연속 광학 통신 신호를, 이러한 통신 신호를 수신하는 디바이스로 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 통신 신호를 전송하는 단계는 레인징 전송 및 수신 단계들 없이 실행되는 것을 특징으로 하는 타겟의 레인징 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 변조된 연속 광학 통신 신호를 전송하는 단계는 반복되고,
    레이저 펄스들을 상기 타겟으로 전송하는 단계, 상기 타겟에 의해 후방 산란된 상기 레이저 펄스들을 수신하는 단계 및 상기 통신 신호를 전송하는 단계는 인터리빙되어 광학 통신 신호가 2 개의 펄스들 사이에서 상기 타겟에 의해 후방 산란된 상기 레이저 펄스들을 수신하는 단계 없이 전송되게 하는 것을 특징으로 하는 타겟의 레인징 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전송 디바이스는 단일 증폭기 (12) 를 포함하며,
    2 개의 연속하는 레인징 펄스들 사이 또는 통신 신호의 단부와 상기 연속하는 레인징 펄스 사이의 시간 갭은 증폭기를 포화상태로 펌핑하기 위한 시간보다 크거나 동일한 것을 특징으로 하는 타겟의 레인징 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 전송 디바이스는 다중 파장이고, 오직 단일 시간 광대역 증폭기 (12) 만을 포함하며,
    상이한 파장으로 이루어지고 연속하는 2 개의 레인징 펄스들 사이의 시간 갭은 증폭기를 포화상태로 펌핑하기 위한 시간보다 크거나 동일하고, 통신 신호의 단부와 동일한 파장의 상기 연속하는 레인징 펄스 사이의 시간 갭은 증폭기를 포화상태로 펌핑하기 위한 시간보다 크거나 동일하며,
    상이한 파장의 통신 신호들은 동시에 전송되는 것을 특징으로 하는 타겟의 레인징 방법.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9926284B2 (en) * 2013-07-18 2018-03-27 Basf Se Substituted N-(1,2,4-triazol-3-yl)Arylcarboxamide compounds and their use as herbicides
US10122449B2 (en) * 2014-12-01 2018-11-06 Infineon Technologies Ag Access control devices and a transceiver device
US10177846B2 (en) 2014-12-01 2019-01-08 Infineon Technologies Ag Transceiver device, access control devices, a transmitter device and a receiver device
JP6493018B2 (ja) * 2015-06-26 2019-04-03 株式会社デンソー レーザ測距装置
EP3185039B1 (en) * 2015-12-23 2021-09-08 STMicroelectronics (Research & Development) Limited Apparatus and method for range detection and communication
JP6863612B2 (ja) 2015-12-30 2021-04-21 アロン シュアファイア エルエルシーＡｒｏｎ Ｓｕｒｅｆｉｒｅ Ｌｌｃ 光ナローキャスティング
US20180196139A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 8 Rivers Capital, Llc System for free-space optical communication and lidar
US9853740B1 (en) 2017-06-06 2017-12-26 Surefire Llc Adaptive communications focal plane array
JP7191399B2 (ja) * 2017-08-25 2022-12-19 バラハ ピーティーワイ リミテッド 環境の空間プロファイルの推定
EP3679666A4 (en) 2017-09-06 2021-05-26 Baraja Pty Ltd OPTICAL BEAM DIRECTOR
US10236986B1 (en) 2018-01-05 2019-03-19 Aron Surefire, Llc Systems and methods for tiling free space optical transmissions
US10250948B1 (en) 2018-01-05 2019-04-02 Aron Surefire, Llc Social media with optical narrowcasting
US10473439B2 (en) 2018-01-05 2019-11-12 Aron Surefire, Llc Gaming systems and methods using optical narrowcasting
US20210356590A1 (en) * 2018-10-17 2021-11-18 Nec Corporation Distance-measurement apparatus and distance-measurement method
WO2020079775A1 (ja) * 2018-10-17 2020-04-23 日本電気株式会社 測距装置及び測距方法
WO2021127854A1 (zh) * 2019-12-23 2021-07-01 华为技术有限公司 用于雷达测距的方法、设备、雷达和车载系统
DE102021002239A1 (de) 2021-04-28 2022-11-03 Leonardo Germany Gmbh Doppler Lidar zur Erfassung von Wind- und/oder Wirbelsituationen
CN113702989A (zh) * 2021-09-03 2021-11-26 四川九洲电器集团有限责任公司 一种激光测距询问一体化目标识别方法和装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100335597B1 (ko) 1994-12-31 2002-11-23 주식회사 현대오토넷 광학식거리측정장치및방법
JP2008506927A (ja) * 2004-06-25 2008-03-06 インストロ プレシジョン リミテッド 交通安全システム

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4350993A (en) * 1980-06-16 1982-09-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Heterojunction and Schottky barrier EBS targets
DE3633681A1 (de) * 1986-10-03 1988-04-14 Messerschmitt Boelkow Blohm Vorrichtung zur bestimmung der entfernung zwischen zwei koerpern
US4926185A (en) * 1988-10-26 1990-05-15 Hughes Aircraft Company Multiple radio frequency single receiver radar operation
FR2681143B1 (fr) * 1991-09-06 1994-03-25 Thomson Csf Procede d'identification iff protege contre les intrusions et systeme de mise en óoeuvre.
JPH0815433A (ja) * 1994-06-27 1996-01-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザ通信兼測距装置
JPH08285942A (ja) * 1995-04-11 1996-11-01 Yazaki Corp 車両用レーザレーダ
US6219596B1 (en) * 1997-09-18 2001-04-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Automated highway tracking and communication system and method
US6229939B1 (en) * 1999-06-03 2001-05-08 Trw Inc. High power fiber ribbon laser and amplifier
US7489865B2 (en) * 2002-02-01 2009-02-10 Cubic Corporation Integrated optical communication and range finding system and applications thereof
US8395484B2 (en) * 2004-08-31 2013-03-12 Cedar Ridge Research Llc System and method for monitoring objects, people, animals or places
US7423575B2 (en) * 2005-01-26 2008-09-09 Sentel Corporation Method and apparatus for protecting personnel and material from RF-based threats using ultra-wideband (UWB) transmission
US7436493B2 (en) * 2005-02-07 2008-10-14 Textron Systems Corporation Laser designator for sensor-fuzed munition and method of operation thereof
CA2567050C (en) * 2005-04-05 2010-06-15 Alcon, Inc. Intraocular lens
US7872794B1 (en) * 2007-01-21 2011-01-18 Lockheed Martin Corporation High-energy eye-safe pulsed fiber amplifiers and sources operating in erbium's L-band
FR2913269B1 (fr) 2007-03-02 2009-04-17 Thales Sa Telemetre multicolore

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100335597B1 (ko) 1994-12-31 2002-11-23 주식회사 현대오토넷 광학식거리측정장치및방법
JP2008506927A (ja) * 2004-06-25 2008-03-06 インストロ プレシジョン リミテッド 交通安全システム

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