JPS62182683A - パルスレ−ダ装置 - 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】 且１も辷訪 本発明は、レーザ光を用いたパルスレーダ装置に関する
。

史米孜豊 最近、自動車にレーダ装置を搭載して前方走行車両など
の障害物を検知して自動ブレーキ装置などを作動させる
システムなどが開発されているが、この種のレーダ装置
としてパルスレーダを用いた場合、パルス発振周波数が
変動すると検知物体との間の測定距離の検出精度が低下
してしまうものとなっている。

１１堕領 本発明は以上の点を考慮してなされたもので。

パルス発振周波数が変動しても常に安定した所定の周波
数成分をもった物体検知信号を受イ３して。

その検知物体との間の距離を精度良く測定することがで
きるようにしたパルスレーダ装置を提供するものである
。

−Ｍ週。

本発明はその目的達成のため、自動周波数制御系を設け
て送信パルスの周波数と局部発振周波数との差を常に一
定に保持させるコヒーレント検出方式をとるようにして
いる。

以ド、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

本発明によるパルスレーダ装置にあっては、第１図に示
すように、その発信側の基本構成が、同期信号発生器１
から出されるｆＰをもった同期信号５ＹＮＣにしたがっ
てパルス変調器２を介してレーザ発振器３が駆動されて
パルス変調されたパルスレーザ光ＬＢＩが出力され、そ
のパルスレーザ光ＬＢＬが送光光学系５を通して監視空
間に発射されるようになっている。

またその受信側の基本構成が、物体○によって反射され
たパルスレーザ光ＬＢＩ’が受光光学系６を通して受光
され、その受光されたパルスレーザ光ＬＢ　１’　とＣ
Ｗレーザ発振器１３から発せられる局部発振周波数ｆｃ
をもったＣＷレーザ光ＬＢ２とが混合器７において光合
成され、その光合成されたレーザ光ＬＨ３が受光器８に
おいて光電変換され、その光電変換された電気信号が帯
域ろ減増幅器９に与えられてノイズ除去および信号増幅
の処理がなされ、その処理信号が検波器１０に与えられ
て包絡線検波され、その検波された信号が時間計４１１
１器１１に与えられてそこで同期信号発生器ｌから送ら
れてくる同期信号５ＹＮＣのパルスとの時間差すなわち
パルスレーザ光ＬＢＩが発射されてから物体Ｏからの反
射パルスレーザ光Ｌ８１’　が受光されるまでの時間が
計測され、その計測データが距離算出回路１２に与えら
れて所定の演ｔ１処理によって検知物体Ｏまでの距離が
算出されるようになっている。

このような基本構成によるものにあって１本発明では監
視空間に発射されるパルスレーザ光ＬＢ１の発振周波数
ｆｐと局部発振によるＣＷレーザ光ＬＢ２の周波数ｆｃ
との差を常に一定に保持させる自動周波数制御系統を設
けたことを特徴としている。

その自動周波数制御系統としては、ＣＷレーザ発振器１
３から発せられた局部発振周波数ｆｃをもったＣＷレー
ザ光ＬＢ２を分配器１４を介して混合器１５に与えると
ともに、レーザ発振器３から発せられる発振周波数ｆｐ
をもったパルスレーザ光ＬＢＩを分配器４を介して混合
器１５に与え。

その混合器１５において光合成されたレーザ光ＬＢ４が
受光器１６において光電変換され、その光電変換された
電気信号が帯域ろ減増幅器１７に与えられてノイズ除去
および信号増幅の処理がなされ、その処理信号が周波数
弁別器１８に与えられて予め設定された基準周波数ｆｓ
とレーザ光ＬＨ・１の周波数ｆｍとの差に応じた電圧が
生じ、その電圧出力がピークホールド回路１９に与えら
れて最大電圧１直が保持され、その保持電圧がアナログ
演算器２０に与えられてそこでＣＷレーザ発振器１３の
周波数制御に適した電圧値に変換され、ＣＷレーザ発振
器１３においてアナログ演算器２０から与えられる電圧
値に応じた局部発振周波数ｆＣのＣＷレーザ光ＬＢ２を
発するようにしている。

ここで−ｆｐ＞ｆｃに設定されており、受光器１６から
出力される電気信号の周波数ｆｍは。

ｆｍ＝ｆ　ｐ−ｆ　ｃ　　　　−（１）となる。

なお、ピークホールド回路１９は同期信号発生器１から
送られてくる同期信号５ＹＮＣによってトリガされる。

またレーザ発振器３から発せられるパルスレーザ光ＬＢ
Ｉはパルス状なので周波数弁別器１８の出力電圧もパル
ス状となり、したがってその周波数弁別器１８の出力電
圧に応じてＣＷレーザ発振器１３から発せられるＣＷレ
ーザ光ＬＢ２の周波数制御を行なわせることができるよ
うに周波数弁別器１８の出力電圧のピークホールドを行
なわせるようにしている。

しかしてこのように構成された自動周波数制御系統では
、レーザ光ＬＭ４の周波数ｆｍを一定し二制御するため
のネガティブフィードバックループを形成し、レーザ発
振器３から発せられるパルスレーザ光ＬＢＩの周波数ｆ
ｐまたはＣＷレーザ発振器１３から発せられるＣＷレー
ザ光ＬＢ２の周波数ｆｃの何れかが変動してもレーザ光
ＬＭ４の周波数ｆｍが常に基準周波数ｆｓに等しくなる
ようにしている。

すなわち、　　ｆ　ｍ＞ｆ　ｓの場合には、アナログ演
算器２０はＣＷレーザ光ＬＢ２の周波数ｆｃを高くする
方向にＣＷレーザ発振器１３の局部発振周波数を制御し
、その局部発振周波数ｆｃを高くすることで混合器１５
により光合成されるレーザ光ＬＢ４の周波数ｆｍを基準
周波数ｆｓに近づけて。

ｆｍ＝ｆｓとなるような局部発振周波数ｆｃをもったＣ
Ｗレーザ光ＬＢ２を発射させる。

またｆｍ＜ｆｓの場合には、アナログ演算器２０はＣＷ
レーザ光ＬＨ２の周波数ｆｃを低くする方向にＣＷレー
ザ発振器１３の局部発振周波数を制御し、ｆｍ＝ｆｓと
なるような局部発振周波数ｆｃをもったＣＷレーザ光Ｌ
Ｂ２を発射させる。

このように本発明によるパルスレーザ装置にあっては、
送光光学系５から周波数ｆＰをもったパルスレーザ光Ｌ
ＢＩが監視空間に発射されて、物体０により反射された
パルスレーザ光ＬＢ　１’　が受光光学系６により受光
され、混合器７において局部発振周波数ｆｃをもったＣ
Ｗレーザ光ＬＢ２と光合成され、その光合成されたレー
ザ光の周波数が（ｆｐ−ｆｃ）となって、受光器８によ
り光電変換される電気信号の周波数が前述した自動周波
数制御系統の制御下でｆｍ＝ｆｐ−ｆｃとなってそれが
基準周波数Ｉｓと等しくなる。

ただしその際、物体Ｏとの相対速度Ｖｓにしたがってパ
ルスレーザ光ＬＢＩが物体０により反射されるときのド
プラ効果を考慮に入れると、物体０によって反射される
パルスレーザ光ＬＢ　ｌ’に次式によって与えられるド
プラ周波数シフトｆｄが生ずることになる。

ｆ　ｄ＝２Ｖｓ−ｆ　ｐ／ｅ　　　（ｃ　：光速）−（
２）したがってこの場合、受光器８から出力されろ電圧
信号の周波数をｆｉとすると、 ｆ　ｉ＝ｆ　ｓ＋ｆ　ｄ　　　−（３）となる。

物体０が接近状態にあるとき、Ｖｓの最大値をＶｓｍと
すると、ｆｉの最大値ｆｉｍａｘは。

ｆ　ｉｍａｘ＝ｆ　ｓ＋（２Ｖｓｍ−ｆ　ｐ／ｃＬ＝　
（４）となる。

また物体○が離遠状態にあるとき、Ｖｓの最小値を−Ｖ
ｓｍとすると、ｆｉの最小値ｆｔｍ１ｎは、ｆ　１ｍ１
ｒ＋：　ｆ　ｓ−（２Ｖｓｍ−ｆ　ｐ）／ｅ−（５）と
なる。

この場合、次段の帯域ろ減増幅器９としては所定の信号
のみを通過させるべく、その通過周波数帯域をｆ　ｉ　
ｍａｘ＝　ｆ　ｔ　ｗｉｎに設定するようにすればよい
。

このように本発明によるパルスレーダ装置では、自動周
波数制御系統を組み込んだコヒーシンｌ−検出方式をと
ることにより、監視空間に発射されるパルスレーザ光Ｌ
ＢＩの周波数ｆｐと局部発振されたＣＷレーザ光ＬＢ２
の周波数ｆｃとの差が基市周波数ｆｓに保持されるよう
に制御されるため、パルスレーザ光ＬＢＩの周波数ｆｐ
またはＣＷレーザ光ＬＢ２の周波数ｆｃが変動しても、
常に安定した基準周波数ｆｓをもった物体検知信号を得
ることができるようになり、またインコヒーレント検出
に比べて外来ノイズの除去能力が高く、高い検知能力を
発輝することができろようになる。

なお距離検出回路１２では１時間計測器１１から与えら
れる計測時間Ｔから予めセットされた本装置内での信号
伝達に要する時間ｔを差し引いて実際にパルスレーザ光
が本装置と物体０との間を往復した時間をわり出し、そ
のわり出された時間にしたがって次式にしたがって本装
置と物体０との間の距離りを求めるようになっている。

Ｌ＝　（Ｔ−ｔ）Ｘｃ／２　−　（６）第２図は本発明
によるパルスレーザ装置の具体的な構成例を示すもので
、ここではレーザ発振器３として赤外レーザダイオード
を、またＣＷレーザ発振器１３として赤外ＣＷレーザダ
イオードをそれぞれ使用するようにしている。また各分
配器４．１４としてそれぞれハーフミラ−ＨＭＩ、８Ｍ
２を用い、混合器７，１５としてそれぞれハーフミラ−
８Ｍ３，８Ｍ４を用い、送光光学系５および受光光学系
６としてそれぞれレンズＱ１．Ｑ２の組み合せたものを
用いるようにしている。また各受光器８，１６として、
それぞれＰｒＮＱのフォトダイオードを用いるようにし
ている。さらに、パルス変調器２としてラインタイプの
ものを使用するとともに、アナログ演算器２０として演
算増幅器形のものを使用するようにしている。また検波
器１０としてダイオード形のものを使用し、時間計測器
１１としてデジタルカウンタを用い。

周波数弁別器１８にダイオード形のＦＭ検波器を使用す
るようにしている。また距離算出回路１２にマイクロコ
ンピュータを用いている。

このようなものにあって、赤外レーザダイオード３の発
振周波数ｆｐを３．３３３Ｘ１０　　Ｈｚ（λｐ＝８９
９．５　ｎｍ）に設定するとともに。

赤外ＣＷレーザダイオード３の発振周波数ｆｃを３．３
３０Ｘ１０　　Ｈｚ　（λｃ　＝９００．３　ｎｍ）に
設定すると、物体０との最大相対速度Ｖｓｍを５０ｍ／
ｓとしたとき、帯域ろ減増幅器９の通過周波数帯域を１
．８９Ｘ１０　　Ｈｚ　〜４．１１Ｘ１０　　Ｈｚに設
定すれば、物体０によって反射されるパルスレーザ光Ｌ
Ｂ　１’　の周波数範囲を充分カバーすることができる
。なおこの場合、帯域ろ減増幅器１７の通過周波数帯域
を（３，００±０．３）ＸＩＯＨｚに設定するようにす
る。

軌釆 以上、本発明によるパルスレーダ装置にあっては、パル
スレーダ装置本体に自動周波数制御系を設けて送信パル
スの周波数と局部発振周波数との差を一定に保持させる
コヒーシン１−検出方式をとるようにしているため、パ
ルス発振周波数が変動しても常に安定した所定の周波数
をもった物体検知信号を受信してその検知物体との間の
距離を精度良く測定することができるという優れた利点
を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパルスレーダ装置の一実施例を示
すブロック構成図、第２図は同実施例の具体的な構成例
を示すブロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周波数ｆｐをもったパルスレーザ光を監視空間に発射さ
   せる手段と、物体からの反射パルスレーザ光を受光して
   局部発振された周波数ｆｃをもったＣＷレーザ光と光合
   成する手段と、その光合成された信号に基いて、パルス
   レーザ光が発射されてから物体からの反射パルスレーザ
   光が受光されるまでの時間を計測して物体との距離を算
   出する手段と、前記パルスレーザ光とＣＷレーザ光とを
   光合成する手段と、その光合成された信号に基いて、そ
   の光合成された信号の周波数ｆｍが予め設定された基準
   周波数ｆｓと等しくなるようにＣＷレーザ光の周波数ｆ
   ｃを制御する手段とによって構成されたパルスレーダ装
   置。