本发明专利技术包括：在每一个时间门对接收信号进行高速傅里叶变换来获得每一个该时间门的接收频谱的高速傅里叶分析部(1301)；在每一个时间门判别是否要对由高速傅里叶分析部(1301)获得的接收频谱进行累计的信号累计判别部(1302)；根据信号累计判别部(1302)所得出的判别结果对由高速傅里叶分析部(1303)获得的接收频谱进行累计的频谱累计部(1304)；根据频谱累计部(1304)累计得到的接收频谱计算出相对于光收发部(11)所照射的激光的频移量的频移计算部(1306)；以及根据频移计算部(1306)计算出的频移量来计算光收发部(11)照射激光的方向上的风速的风速运算部(1307)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相干激光雷达装置
本专利技术涉及对大气中的风速进行测量的相干激光雷达装置。
技术介绍
以往，已知有对大气中的风速进行测量的相干激光雷达装置(例如参照专利文献1)。在该相干激光雷达装置中，通过向大气中照射激光，接收对于该激光的来自大气中的散射光并进行外差检波，从而获得接收信号。于是，通过对该接收信号进行傅里叶变换来获得接收频谱。另外，在该接收频谱中除了信号频谱之外还包含有噪声频谱。因此，通过多次进行接收频谱的获取并对它们进行累计来提高接收SN比(信号噪声比)。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开2014/002564号
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题另一方面，在从相干激光雷达装置照射出的激光被遮光的情况下，会无法接收来自大气中的信号，而成为仅包含噪声的数据。然而，在现有的相干激光雷达装置中，无论激光有无未预料到的遮光，在照射了激光时均进行接收频谱的累计。因此，如上述那样在存在激光被遮光的期间的情况下，存在接收SN比恶化的问题。此外，为了确保风速的测量精度，需要获得规定的接收SN比。在将信号频谱的电平设为S、噪声频谱的电平设为N、累计次数设为n的情况下，接收SN比可表示为下式(1)。图16是说明现有的相干激光雷达装置所进行的接收频谱的累计动作的图。图16A示出激光在没有被遮光的情况下照射到大气中时每一时间门的接收频谱、以及累计后的接收频谱。此外，图16B示出在第2、第3(n＝2、3)个获取到的接收频谱所对应的期间激光被遮光时每一时间门的接收频谱、以及累计后的接收频谱。根据该图16可知，关于累计后的接收频谱，噪声频谱相同，但与图16A的情况相比，图16B的情况下的信号频谱更低。即，在图16B的情况下接收SN比恶化。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种相干激光雷达装置，即使在存在激光被遮光的期间的情况下也能够防止接收SN比的恶化。解决技术问题的技术方案本专利技术所涉及的相干激光雷达装置包括：光收发部，该光收发部向大气中照射单一频率的激光，接收针对该激光的来自大气中的散射光并进行外差检波，由此来获得接收信号；A/D转换器，该A/D转换器将由光收发部获得的接收信号转换成数字信号；高速傅里叶分析部，该高速傅里叶分析部在每一个时间门对由A/D转换器转换为数字信号的接收信号进行高速傅里叶变换，从而获得每一个该时间门的接收频谱；信号累计判别部，该信号累计判别部在每一个时间门判别是否要对由高速傅里叶分析部获得的接收频谱进行累计；频谱累计部，该频谱累计部根据由信号累计判别部得出的判别结果，对由高速傅里叶分析部获得的接收频谱进行累计；频移计算部，该频移计算部根据频谱累计部累计得到的接收频谱，计算出相对于光收发部所照射的激光的频移量；以及风速运算部，该风速运算部根据频移计算部计算出的频移量，计算由光收发部照射激光的方向上的风速。专利技术效果根据本专利技术，由于具有上述结构，因此即使在存在激光被遮光的期间的情况下，也能够防止接收SN比的恶化。附图说明图1是表示本专利技术实施方式1所涉及的相干激光雷达装置的结构例的框图。图2是表示本专利技术实施方式1中的信号处理器的功能结构例的框图。图3A是表示本专利技术实施方式1中的信号处理器的动作例的流程图。图3B是表示本专利技术实施方式1中的信号处理器的动作例的流程图。图4中的图4A、图4B是说明本专利技术实施方式1中的信号累计判别部的动作的图，是示出激光在没有被遮光时照射到大气中的情况、以及在刚照射激光后就被遮光的情况的图。图5是说明本专利技术实施方式1中的频谱累计部的动作的图，是表示在存在激光被遮光的期间时每一时间门的接收频谱和累计后的接收频谱的图。图6中的图6A、图6B是说明本专利技术实施方式1中的噪声电平校正部的动作的图，是表示接收频谱和噪声频谱的图、以及表示噪声电平校正后的接收频谱的图。图7A是表示本专利技术实施方式1中的信号处理器的其他动作例的流程图。图7B是表示本专利技术实施方式1中的信号处理器的其他动作例的流程图。图8A是表示本专利技术实施方式1中的信号处理器的其他动作例的流程图。图8B是表示本专利技术实施方式1中的信号处理器的其他动作例的流程图。图9中的图9A～图9C是表示本专利技术实施方式1所涉及的相干激光雷达装置搭载于风力发电机的情况的图，是侧视图、主视图、俯视图。图10中的图10A～图10C是说明图9所示的结构中的信号累计判别部的动作的图，是表示仅接收到来自悬浮微粒的散射光的情况的图、表示接收到来自悬浮微粒的散射光及来自叶片的反射光的情况的图、以及仅接收到来自叶片的反射光的情况的图。图11是表示本专利技术实施方式2中的信号处理器的功能结构例的框图。图12A是表示本专利技术实施方式2中的信号处理器的动作例的流程图。图12B是表示本专利技术实施方式2中的信号处理器的动作例的流程图。图13是表示本专利技术实施方式2所涉及的相干激光雷达装置搭载于风力发电机的情况下的激光的照射图案的一个示例的图。图14中的图14A～图14D是表示图13所示的结构中各时刻下的激光的遮光的一个示例的图。图15是表示图13所示的结构中的累计判别信号的一个示例的图。图16中的图16A、图16B是说明现有的相干激光雷达装置所进行的接收频谱的累计动作的图，是表示激光在没有被遮光的情况下照射到大气中时每一时间门的接收频谱和累计后的接收频谱的图、以及表示在存在激光被遮光的期间的情况下每一时间门的接收频谱和累计后的接收频谱的图。具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。实施方式1.图1是表示本专利技术实施方式1所涉及的相干激光雷达装置1的结构例的框图。实施方式1所涉及的相干激光雷达装置1如图1所示，包括光收发部11、A/D转换器12、信号处理器13、光开关驱动器14及显示器15。另外，图1中，较粗的连接线表示光纤电缆，较细的连接线表示电信号电缆。光收发部11向大气中照射单一频率的激光，接收对于该激光的来自大气中的散射光并进行外差检波，由此来获得接收信号。该光收发部11具有基准光源(光源)16、光分配器17、脉冲调制器18、光放大器19、光循环器20、光开关21、多个光天线22、光耦合器23及光接收机24。基准光源16发出单一频率的连续波即激光。另外，激光的发光频谱的线宽设为数MHz(例如10MHz)以下。该基准光源16例如由半导体激光器、光纤激光器或固体激光器中的任一个或它们的组合构成。由该基准光源16发出的激光被输出到光分配器17。光分配器17对由基准光源16发出的激光进行分割。此时的分割比例如将照射到大气中的信号光用的激光的比例设为9成，将外差检波中使用的参照光用的激光的比例设为1成。该光分配器17例如由分束器构成。由该光分配器17分割得到的一束激光(信号光)被输出至脉冲调制器18，另一束激光(参照光)被输出至光耦合器23。脉冲调制器18对由光分配器17分割得到的一束激光进行脉冲强度调制和频移。此时，脉冲调制器18以使激光的光强度成为高斯形状或矩形的方式进行脉冲强度调制，来使激光脉冲化。此外，脉冲调制器18根据从外部输入的触发信号，使激光频移规定的值(例如20MHz以上且200MHz以下)。该脉冲调制器18例如由声光元件或使用了铌酸锂晶体的调制元件构成。由该脉冲调制器18进行了脉冲强度调制和频移的激光被输出至光放大器19。光放大器19对经本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种相干激光雷达装置，其特征在于，包括：光收发部，该光收发部向大气中照射单一频率的激光，接收针对该激光的来自大气中的散射光并进行外差检波，由此来获得接收信号；A/D转换器，该A/D转换器将由所述光收发部获得的接收信号转换成数字信号；高速傅里叶分析部，该高速傅里叶分析部在每一个时间门对由所述A/D转换器转换为数字信号后的接收信号进行高速傅里叶变换，从而获得每一个该时间门的接收频谱；信号累计判别部，该信号累计判别部在每一个所述时间门判别是否要对由所述高速傅里叶分析部获得的接收频谱进行累计；频谱累计部，该频谱累计部根据由所述信号累计判别部得出的判别结果，对由所述高速傅里叶分析部获得的接收频谱进行累计；频移计算部，该频移计算部根据所述频谱累计部累计得到的接收频谱，计算出相对于所述光收发部所照射的激光的频移量；以及风速运算部，该风速运算部根据所述频移计算部计算出的频移量，计算由所述光收发部照射激光的方向上的风速。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种相干激光雷达装置，其特征在于，包括：光收发部，该光收发部向大气中照射单一频率的激光，接收针对该激光的来自大气中的散射光并进行外差检波，由此来获得接收信号；A/D转换器，该A/D转换器将由所述光收发部获得的接收信号转换成数字信号；高速傅里叶分析部，该高速傅里叶分析部在每一个时间门对由所述A/D转换器转换为数字信号后的接收信号进行高速傅里叶变换，从而获得每一个该时间门的接收频谱；信号累计判别部，该信号累计判别部在每一个所述时间门判别是否要对由所述高速傅里叶分析部获得的接收频谱进行累计；频谱累计部，该频谱累计部根据由所述信号累计判别部得出的判别结果，对由所述高速傅里叶分析部获得的接收频谱进行累计；频移计算部，该频移计算部根据所述频谱累计部累计得到的接收频谱，计算出相对于所述光收发部所照射的激光的频移量；以及风速运算部，该风速运算部根据所述频移计算部计算出的频移量，计算由所述光收发部照射激光的方向上的风速。2.如权利要求1所述的相干激光雷达装置，其特征在于，所述信号累计判别部基于由所述A/D转换器转换成数字信号后的接收信号的每一个所述时间门的振幅，在每一个该时间门判别是否要对由所述高速傅里叶分析部获得的接收频谱进行累计。3.如权利要求1所述的相干激光雷达装置，其特征在于，所述信号累计判别部基于由所述高速傅里叶分析部获得的接收频谱的每一个所述时间门的振幅，在每一个该时间门判别是否要对该接收频谱进行累计。4.如权利要求1所述的相干激光雷达装置，其特征在于，所述信号累计判别部在每一个所述时间门对由所述A/D转换器转换成数字信号后的接收信号进行高速傅里叶变换来获得每...
【专利技术属性】
技术研发人员：今城胜治，小竹论季，龟山俊平，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。