JP5868504B2 - 風計測コヒーレントライダ装置 - Google Patents
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Description
従来の風計測用のライダ装置として、例えば、特許文献1に記載の装置が知られている。この装置では、風速場の先見情報を利用し、低SN比での風速測定を高精度で行う。
中に対し送受し、ヘテロダイン検波により得られた受信信号より風速検出を行う風計測コ
ヒーレントライダ装置において、受信信号がない状態での雑音スペクトルを記録する雑音
スペクトル記録手段と、強度レベルのdB領域で前記受信信号のスペクトルと前記雑音スペクトルとの差分をとる雑音スペクトル差分手段と、前記雑音スペクトル差分手段での差分により得られた信号スペクトルに対して、該信号スペクトルの周波数ピーク位置から所定の値離れた周波数の雑音レベルに対するオフセット補正を強度レベルの線形領域で行うオフセット補正手段と、オフセット補正後の信号スペクトルに対して信号処理を行い、周波数シフトを測定する周波数シフト解析手段と、周波数シフト量に基づいて風速検出を行う風速換算手段とを備えたものである。
を記録して、強度レベルのdB領域で受信信号のスペクトルとこの雑音スペクトルとの差分をとり、かつ、この差分により得られた信号スペクトルに対して、周波数ピーク位置から所定の値離れた周波数の雑音レベルに対するオフセット補正を強度レベルの線形領域で行うようにしたので、温度変化や光源のパワー変化などにより雑音スペクトルのレベル変動が生じた場合でも高精度に風速測定を行うことができる。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による風計測コヒーレントライダ装置を示す構成図である。
図1に示す風計測コヒーレントライダ装置において、光源1は光分配器2と接続し、光分配器2はパルス変調器3と光カプラ6に接続する。パルス変調器3は光サーキュレータ4に接続し、光サーキュレータ4は光アンテナ5と光カプラ6に接続する。光カプラ6はさらに光受信機7に接続する。光受信機7はアナログ−ディジタル変換器(以下、A/D変換器という)8に接続し、A/D変換器8は高速フーリエ解析装置(以下、FFT装置という)9に接続する。FFT装置9は雑音スペクトル差分装置10に接続し、雑音スペクトル差分装置10はオフセット補正装置11に接続する。オフセット補正装置11は周波数シフト解析装置12に接続し、周波数シフト解析装置12は風速換算装置13に接続する。
一方、図1中、細線で示しているように、光受信機7とA/D変換器8の間、A/D変換器8とFFT装置9の間、FFT装置9と雑音スペクトル差分装置10の間、雑音スペクトル差分装置10とオフセット補正装置11の間、オフセット補正装置11と周波数シフト解析装置12の間、周波数シフト解析装置12と風速換算装置13の間は電気信号ケーブルのような電気回路で接続する。
光源1から、単一周波数からなる連続波光を送信し、この光信号を光分配器2により分配した後、一方をパルス変調器3に、もう一方を光カプラ6に送信する。パルス変調器3では、入力した光に対して所定の周波数シフトを与え、さらに所定のパルス幅と繰り返し周期からなる変調信号によりパルス化する。このパルス化された光信号を光サーキュレータ4、光アンテナ5を介して大気中に送信する。大気中に送信された光信号は、大気中に浮遊するエアロゾル等の散乱体により散乱され、この散乱光を光アンテナ5により受信光として受信する。この際、エアロゾル等の散乱体が風に乗って移動しているため、受信光には風速に相当するドップラーシフト周波数が生じている。上記受信光を、光アンテナ5、光サーキュレータ4、を介して光カプラ6に送る。光カプラ6において、光分配器2からの連続波光と上記受信光を合波し、光受信機7に送る。
図2における左端の図は、散乱光を受光しないときの受信スペクトル(雑音スペクトル)と散乱光を受光した場合の受信スペクトルの例を示す。また、図2および図3において、(a)は予め記録した雑音スペクトルに対して、受信スペクトルの雑音レベルがほぼ同じレベルである場合、(b)は予め記録した雑音スペクトルに対して、受信スペクトルの雑音レベルが大きい場合、(c)は予め記録した雑音スペクトルに対して、受信スペクトルの雑音レベルが小さい場合の例である。これらの変動は、温度変化や光源のパワー変化により生じる。
で定義される信号スペクトルの1次モーメントより導出する。ここで、fgは重心位置、fは周波数、xは各周波数における振幅である。したがって、信号スペクトルの振幅に対して前記オフセットが大きい場合には、重心位置が正確に導出することができない。つまり、測定する周波数シフト量に誤差が生じ、正確な風速測定ができない。
で定義される2次モーメントより、信号スペクトルの周波数幅を正確に検出することができる。これにより、測定する風速場の乱れを推定することが可能となる。
Claims (3)
- 単一周波数からなるレーザ光を大気中に対し送受し、ヘテロダイン検波により得られた受信信号より風速検出を行う風計測コヒーレントライダ装置において、
前記受信信号がない状態での雑音スペクトルを記録する雑音スペクトル記録手段と、
強度レベルのdB領域で前記受信信号のスペクトルと前記雑音スペクトルとの差分をとる雑音スペクトル差分手段と、
前記雑音スペクトル差分手段での差分により得られた信号スペクトルに対して、該信号スペクトルの周波数ピーク位置から所定の値離れた周波数の雑音レベルに対するオフセット補正を強度レベルの線形領域で行うオフセット補正手段と、
前記オフセット補正後の信号スペクトルに対して信号処理を行い、周波数シフトを測定する周波数シフト解析手段と、
前記周波数シフト量に基づいて風速検出を行う風速換算手段とを備えたことを特徴とする風計測コヒーレントライダ装置。 - 前記周波数シフト解析手段は、強度レベルの線形領域に変換された前記オフセット補正後の信号スペクトルに対して重心演算を行い、前記周波数シフトを測定することを特徴とする請求項1に記載の風計測コヒーレントライダ装置。
- 前記オフセット補正手段は、前記周波数ピーク位置に基づき、前記所定の値離れた周波数を前記周波数ピーク位置の高周波側とするか低周波側とするかを選択する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の風計測コヒーレントライダ装置。
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CN108594256B (zh) * | 2018-04-16 | 2021-10-12 | 夏和娣 | 一种基于脉冲编码技术的相干激光雷达 |
JP6771704B2 (ja) * | 2018-08-01 | 2020-10-21 | 三菱電機株式会社 | レーザレーダ装置 |
CN109342763A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-02-15 | 国家***第海洋研究所 | 一种基于三轴激光的全光纤风速测量*** |
WO2020246269A1 (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-10 | 三菱電機株式会社 | コヒーレントライダ装置 |
US11467265B2 (en) | 2019-08-20 | 2022-10-11 | Luminar, Llc | Coherent pulsed lidar system |
US11556000B1 (en) | 2019-08-22 | 2023-01-17 | Red Creamery Llc | Distally-actuated scanning mirror |
US11119219B1 (en) | 2020-08-10 | 2021-09-14 | Luminar, Llc | Lidar system with input optical element |
CN113176581B (zh) * | 2021-03-15 | 2021-12-31 | 北京华信科创科技有限公司 | 一种多普勒脉冲激光测风装置、方法及*** |
CN115951328B (zh) * | 2023-03-10 | 2023-05-16 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于概率密度约束的测风激光雷达风速估计方法和装置 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61205878A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-12 | Nec Corp | レ−ダ−信号処理装置 |
JPH10171497A (ja) * | 1996-12-12 | 1998-06-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | 背景雑音除去装置 |
JP2001174216A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-06-29 | Ricoh Co Ltd | 走査位置測定装置 |
JP2001208836A (ja) * | 2000-01-28 | 2001-08-03 | Mazda Motor Corp | 物***置検出装置 |
WO2006030502A1 (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 光波レーダ装置 |
JP2006129464A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Samsung Electronics Co Ltd | 複数チャンネルのオーディオ信号のノイズ除去方法及び装置 |
JP2006153878A (ja) * | 2005-11-25 | 2006-06-15 | Omron Corp | 侵入物検知装置および電波反射器 |
JP2008185471A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-08-14 | Denso Corp | レーダ装置 |
JP2009162678A (ja) * | 2008-01-09 | 2009-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | レーザレーダ装置 |
JP2010127918A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光波レーダ装置 |
JP2012026791A (ja) * | 2010-07-21 | 2012-02-09 | Honda Elesys Co Ltd | レーダ装置、位置速度検出方法、及びプログラム |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6577265B2 (en) | 2001-01-10 | 2003-06-10 | University Corporation For Atmospheric Research | Multi-stage processing for efficient and accurate spectral moment estimation |
GB0411097D0 (en) | 2004-05-19 | 2004-06-23 | Qinetiq Ltd | Laser radar device and method |
CN101138507B (zh) | 2006-09-05 | 2010-05-12 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 多普勒血流声音信号的处理方法及装置 |
JP4356758B2 (ja) * | 2007-03-20 | 2009-11-04 | 株式会社デンソー | Fmcwレーダ |
CN102323574B (zh) * | 2011-06-25 | 2013-03-06 | 中国航天科工集团第二研究院二十三所 | 一种风廓线雷达信号处理方法 |
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61205878A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-12 | Nec Corp | レ−ダ−信号処理装置 |
JPH10171497A (ja) * | 1996-12-12 | 1998-06-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | 背景雑音除去装置 |
JP2001174216A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-06-29 | Ricoh Co Ltd | 走査位置測定装置 |
JP2001208836A (ja) * | 2000-01-28 | 2001-08-03 | Mazda Motor Corp | 物***置検出装置 |
WO2006030502A1 (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 光波レーダ装置 |
JP2006129464A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Samsung Electronics Co Ltd | 複数チャンネルのオーディオ信号のノイズ除去方法及び装置 |
JP2006153878A (ja) * | 2005-11-25 | 2006-06-15 | Omron Corp | 侵入物検知装置および電波反射器 |
JP2008185471A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-08-14 | Denso Corp | レーダ装置 |
JP2009162678A (ja) * | 2008-01-09 | 2009-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | レーザレーダ装置 |
JP2010127918A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光波レーダ装置 |
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