[发明专利]雷达装置

说明书

技术领域

本发明涉及例如计测大气中浮游的微小液体或固体粒子(气溶胶)等的速度等的雷达装置。

背景技术

作为计测远处存在的物体的位置的装置，公知有雷达装置。

雷达装置将电磁波或声波等波动放射到空间中，接收由作为观测对象的物体反射回的波动，通过对该波动进行分析，计测从雷达装置到物体的距离和角度。

在雷达装置中，还公知有如下的气象雷达装置：将大气中浮游的微小气溶胶(aerosol)作为观测对象，根据由气溶胶反射的波动的相位旋转量来计测气溶胶的移动速度(风速)。

并且，在气象雷达装置中，特别是在使用光作为电磁波的激光雷达装置中，放射的光束的扩散极小，能够以较高的角度分辨率来观测物体，因此，可以用作风向风速雷达(例如参照非专利文献1)。

在现有的激光雷达装置中，在将激光放射到大气中之后，接收受到伴随大气中的气溶胶的移动速度而产生的多普勒频率偏移的激光，通过进行该激光与本地光的外差检波，检测与风速相当的多普勒信号。

一般情况下，按照时间来划分从各高度的大气中的气溶胶反射的激光(将按照时间划分的激光称作“距离单元(range bin)”)，如图15所示，在各距离单元内进行微小间隔的相干积分。

然后，在实施了距离单元内的傅里叶变换之后，如图16所示，通过进行N次脉冲的不相干积分，实现信噪比(以后称作SNR(Signal to Noise Ratio))的提高。

一般情况下，公知在实施了N次的不相干积分的情况下，该SNR提高√N(例如参照专利文献1、2)。

其结果是，能够得到图17所示的功率包络线。

但是，公知在上述风速的测定中多普勒信号的相干性较弱。即，公知多普勒信号的相干时间较短。

例如，公知在雷达装置的接收光为从大气中的气溶胶反射的散射光的情况下，多普勒信号的相干时间为微秒(μs)的量级。

因此，在现有的激光雷达装置中，如上所述，通过进行N次脉冲的不相干积分，实现SNR的提高。

例如，在专利文献1、2中公开有导出最佳积分次数以便能够进行高精度的风速测定的方法。

该积分处理的结果是，如图17所示，如果气溶胶的密度为高密度，则能够进行高精度的风速测定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-284260号公报(段落编号[0015])

专利文献2：日本特开2002-168948号公报(段落编号[0015])

非专利文献

非专利文献1：「気象と大気のレーダーリモートセンシング」ISBN4-87698-653-3

非专利文献2：Syumpei Kameyama et al.,“Semianalytic pulsed coherent laser radar equation for coaxial and apertured systems using nearest Gaussian approximation,”Appl.Opt.,Vol49,No.27,pp 5169-5174,2010.

发明内容

发明要解决的课题

由于现有的雷达装置如上所述构成，因此，如果气溶胶的密度为高密度，则能够进行高精度的风速测定，但是，存在如下课题：在气溶胶的密度为低密度的情况下，如果不进一步进行积分处理，则无法进行高精度的风速测定。

并且，存在如下课题：如果不能从作为观测对象的大气中的气溶胶得到反射光，则即使进行积分处理，接收SNR也不会提高到检测强度阈值，因此无法得到风速。

并且，存在如下课题：在从用户接收到以较快的数据取得速度得到位于较近距离的观测对象的风速的请求的情况下，能够降低积分次数，但是，由于是通过降低积分次数而使信号强度降低，因此，很难在维持较高信号强度的前提下提高数据取得速度。

进而，存在如下课题：在高速扫描发送接收光束的情况下和进行远方的风速测定的情况下，接收耦合效率降低，无法进行高精度的风速测定。

本发明正是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，得到能够在短时间内高精度地测定位于期望距离的观测对象的速度的雷达装置。

用于解决课题的手段