[发明专利]激光雷达装置

说明书

现有的激光雷达装置存在不对时间门的宽度进行变更则无法提高风速测定精度这样的课题。本发明的激光雷达装置具有：光振荡器，其对激光进行振荡；光调制器，其对光振荡器振荡出的激光进行调制；光天线，其向大气辐射光调制器调制后的激光，接收来自被辐射物的散射光作为接收光；光接收器，其对光天线接收到的接收光进行外差检波；以及信号处理器，其计算光接收器进行外差检波而得到的接收信号的光谱，使用信噪比对光谱进行分割，根据分割后的光谱计算被辐射物的速度。

技术领域

本发明涉及激光雷达装置。

背景技术

公知有如下的激光雷达装置：向空气中射出激光，接收在大气中浮游的微小液体或固体的粒子(气溶胶)反射后的散射光，由此能够得知风的速度。在该激光雷达装置的使用用途中，存在针对风况调查或风车评价等的使用。通过高分辨率、高精度地测定风车面内的风速值，能够进行详细的针对风车设计的反馈、风车的异常检测。在专利文献1所示的现有的激光雷达装置中，按照每个时间门(time gate)对来自大气中气溶胶的散射光进行傅里叶变换，求出每个时间的散射光的频谱。然后，对每个时间的频谱进行积分，根据积分后的频谱的峰值求出视线方向的风速值。然后，改变视线来汇集根据积分后的频谱求出的风速值，然后计算风向量。

现有技术文献

专利文献

日本特开2009-300133号公报

发明内容

发明要解决的课题

现有的激光雷达装置设时间门宽度固定，因此，在时间门内包含多种风速值的信号。

图11是使用现有的雷达装置的风车评价的结构图。在进行图11所示的风车评价的情况下，风车面内的风速值根据高度而变化。但是，存在如下课题：仅输出各距离库(时间门)的风速值的平均或最频的风速值，各距离库中得到的频谱较宽，风速测定精度没有改善。为了提高风速值的测定精度，需要缩窄空间上的测定范围、即缩窄时间门，但是，该情况下，所得到的信号量减少，相对于噪声的峰值(信噪比)即SNR(Signal to Noise Ratio)劣化，观测距离缩短。因此，在时间门宽度与风速测定精度之间存在相反关系，很难同时实现。

用于解决课题的手段

本发明的激光雷达装置具有：光振荡器，其对激光进行振荡；光调制器，其对光振荡器振荡出的激光进行调制；光天线，其向大气辐射光调制器调制后的激光，接收来自被辐射物的散射光作为接收光；光接收器，其对光天线接收到的接收光进行外差检波；以及信号处理器，其计算光接收器进行外差检波而得到的接收信号的光谱，使用信噪比对光谱进行分割，根据分割后的光谱计算被辐射物的速度，信号处理器具有：距离库分割器，其以所设定的时间门宽度对接收信号进行分割；傅里叶变换处理器，其对距离库分割器分割后的接收信号进行傅里叶变换，计算每个时间门宽度的接收信号的光谱；积分器，其按照每个时间门宽度对傅里叶变换处理器计算出的光谱进行积分；SNR计算器，其根据积分器进行积分后的光谱求出针对距离的信噪比；分割数设定器，其设定积分器进行积分后的光谱的分割数；光谱分割器，其使用分割数设定器设定的分割数和SNR计算器计算出的信噪比，对积分器进行积分后的光谱进行分割；以及风速计算器，其根据光谱分割器分割后的光谱计算被辐射物的风速。

发明效果

根据本发明，不对时间门的宽度进行变更，也能够提高激光雷达装置的风速测定精度。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的激光雷达装置的一个结构例的结构图。

图2是示出本发明的实施方式1的信号处理器10的一个结构例的结构图。

图3是示出本发明的实施方式1的激光雷达装置中的观测距离与接收时间之间的关系的图。

图4是示出本发明的实施方式1的积分器103的积分处理的概念图。