多普勒频移解析装置制造方法及图纸

解析装置(3)中具有：取得激光被大气中的气溶胶反射后的反射光数据的数据取得单元(22)；以及解析所述反射光数据的多普勒频移的控制单元(21)，所述控制单元(21)具有排除所述反射光中的源自障碍物的峰值部分(51)的结果的平滑单元(43)。而且，源自障碍物的峰值部分(51)在从所述激光的发射频率开始的规定范围的频率内、且有接收强度的变化为规定量以上的陡峭的变化时，判定为源自障碍物的峰值部分。由此，高精度地解析多普勒频移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多普勒频移解析装置
本专利技术涉及例如为了风况的观测而解析多普勒频移的多普勒频移解析装置、多普勒频移解析方法、以及多普勒频移解析程序。
技术介绍
以往，提出了对大气照射激光，通过用望远镜得到来自大气中的灰尘(气溶胶(aerosol))的散射，得到风速和气溶胶量的相干多普勒激光雷达(CDL：CoherentDopplerLidar)(参照专利文献1)。在这样的CDL中，在求风速时，利用了在进行了傅里叶变换后，将频谱功率密度最高的频率设为多普勒频移的峰值搜索法。而且，还利用在峰值周边进行矩量(moment)运算，由一次矩量得到多普勒频移的矩量法。这里，作为CDL利用的散射体即气溶胶，由于湍流而在进行涡旋运动。由于其影响，通过上述望远镜观测到的数据的频谱，具有在视线方向风速值有峰值的正规分布的形状。进而，在该频谱中，还重叠有以基于大气分子的冲突的0m/s(发射频率)为中心的正规分布。因此，在上述的方法中，存在不能避免将风速的绝对值估计得较小的缺点的问题点。而且，在仅基于上述的峰值搜索的方法，或者，在峰值搜索后求其周边的矩量的方法，存在SN比低的远距离中的估计值的可靠性大幅降低的问题点。因此，到目前为止的CDL，观测范围被限于10km左右的短距离。进而，为了确保人身安全，CDL的激光输出事实上被限于1M级。因此，不允许增强激光输出而将观测范围长距离化。由这样的状况，希望更长距离或者高精度的检测。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2008－124389号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题鉴于上述的问题，本专利技术的目的是通过可以高精度地解析多普勒频移的装置。用于解决课题的手段本专利技术的特征是，包括：取得激光被大气中的气溶胶反射后的反射光数据的数据取得单元；以及解析所述反射光数据的多普勒频移的运算单元，所述运算单元包括排除所述反射光的源自障碍物的峰值部分的源自障碍物峰值排除单元的多普勒频移解析装置、以及其多普勒频移解析。专利技术效果通过本专利技术，可以高精度地解析多普勒频移。附图说明图1是表示风况解析系统的结构的方框图。图2是表示各种数据的结构的说明图。图3是表示通过解析程序执行的功能的功能方框图。图4是排除源自障碍物的峰值的处理的流程图。图5是说明反射光数据的说明图。具体实施方式以下，与附图一起说明本专利技术的一个实施方式。实施例1图1是表示风况解析系统1的结构的方框图。风况解析系统1由多普勒激光雷达2和解析装置3构成。多普勒激光雷达2包括：执行各种控制的控制单元11；发射激光的激光发射单元12；接收所述激光在气溶胶反射后的反射光的反射光接收单元13；以及输出数据的数据输出单元14。激光发射单元12按照主激光的注入同步，将狭频带化振荡波长后的脉冲激光向大气发射。该发射在水平方向上向360℃全周发射，并且在垂直方向上改变发射角度而向上方发射。即，发射脉冲激光，以便包罗以激光发射单元12为中心的上半球状的区域。反射光接收单元13接收被气溶胶散射、受到多普勒频移的反射光，将该反射光和来自所述激光发射单元12的主激光在混频器中合成。反射光接收单元13用IF放大器(I.F.Amp.)放大合成的信号成分中的低频的拍频(beat)信号，将放大后的信号通过模拟/数字变换器进行A/D变换而成为数字信号。数据输出单元14将通过所述反射光接收单元13成为数字信号的反射光数据发送到解析装置3。解析装置3包括：执行各种运算以及控制的控制单元21(运算单元)；取得反射光数据等的数据的数据取得单元22；键盘和鼠标等操作输入单元23；液晶显示器或者CRT等显示单元24；硬盘或者非易失性存储器等构成的存储单元25；以及执行对CD－ROM等记录介质29的数据的读写的介质处理单元26。在存储单元25中，存储解析程序25a(多普勒频移解析程序)等各种程序、和频谱FIFO数据库(bank)25b，参数FIFO数据库25c，以及有效数据数FIFO数据库25d等各种数据。这里的解析程序25a是记录在记录介质29中的程序，通过介质处理单元26读入，被安装在存储单元25中。图2是表示各种数据的结构的说明图，图2(A)表示频谱FIFO数据库25b的结构图，图2(B)表示参数FIFO数据库25c的结构图，图2(C)表示有效数据数FIFO数据库25d的结构图。如图2(A)所示，频谱FIFO数据库25b按照光束方向，存储NS个高度和频率的信息。该频谱FIFO数据库25b追加新取得的数据，若超过NS个，则从旧的数据开始删除。因此，在频谱FIFO数据库25b中，始终存储着新的NS个频谱数据。如图2(B)所示，参数FIFO数据库25c按照光束方向，分别存储NP个高度和峰值功率、高度和多普勒频移、高度和频谱宽度、以及高度和SQSUM的数据。该参数FIFO数据库25c也追加新取得的数据，若超过NP个，从旧的数据开始删除。因此，在参数FIFO数据库25c中，始终存储着新的NP个参数数据。如图2(C)所示，有效数据数FIFO数据库25d按照光束号，存储过去取得的数据是否有效。该有效数据数FIFO数据库25d从前1个、前2个这样最近的数据开始顺序存储是否有效，若有新的数据则随时追加。因此，在有效数据数FIFO数据库25d中，始终按照光束号从新的一方开始存储着多个数据的有效性。图3是表示解析装置3的控制单元21通过解析程序25a执行的功能的功能方框图，图4是表示解析中的数据处理的说明图。而且，图3所示的功能块的处理，以方向和距离决定的范围单位执行，对全部范围反复执行。数据整理单元31从反射光数据取得频谱数据并整理。即，若反射光数据为有效的数据，数据整理单元31则仍旧继续处理而可以数据保存，在缺测多于预先决定的规定量的反射光数据、以及数据不存在的情况下，则不在频谱FIFO数据库25b、参数FIFO数据库25c、以及有效数据数FIFO数据库25d中存储数据。而且，数据整理单元31若反射光数据的频谱数据中没有问题，则处理进至有效参数数据计算单元34，否则，处理进至噪声水平估计单元32。噪声水平估计单元32估计反射光数据的频谱数据中存在的噪声的水平。该噪声水平的估计基于预先决定的规定值估计，或者将峰值数多至规定数以上的区域估计为噪声水平等，可以通过适当的方法进行估计。平均频谱强度估计单元33从取得的反射光数据的频谱估计平均频谱强度。该估计从过去的数据进行预先估计，或者，从本次的数据取得频谱强度的平均值进行估计等，可以通过适当的方法进行估计。有效参数数据计算单元34从反射光数据的频谱数据计算有效的参数。该参数可以设为高度和峰值功率、高度和多普勒频移、高度和频谱宽度、以及高度和SQUS等适当的参数。这样，计算出参数的有效参数数据计算单元34将处理转到估计拟合(fitting)初始值的拟合初始值估计单元35。拟合初始值估计单元35包括：估计法决定单元36；从频谱的初始值估计单元37(频谱初始值估计处理)；从参数的初始值估计单元38(参数初始值估计处理)；以及再估计需要与否决定单元39(重新拟合决定单元)。估计法决定单元36决定从频谱和参数的哪一个决定初始值较好。具体地说，若频谱FIFO数据库25b中存储的前次的观测数据(或者多个观测数据的平均数据)的频谱中的峰值为预先设定的规定数以下(例如1个以下)，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多普勒频移解析装置，包括：数据取得单元，取得激光被大气中的气溶胶反射后的反射光数据；以及运算单元，解析所述反射光数据的多普勒频移，所述运算单元包括：源自障碍物峰值排除单元，排除所述反射光中的源自障碍物的峰值部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.多普勒频移解析装置，包括：数据取得单元，取得激光被大气中的气溶胶反射后的反射光数据；以及运算单元，解析所述反射光数据的多普勒频移，所述运算单元包括：源自障碍物峰值排除单元，排除所述反射光中的源自障碍物的峰值部分。2.如权利要求1所述的多普勒频移解析装置，所述源自障碍物峰值排除单元包括：源自障碍物峰值判定单元，将接收强度的变化具有规定量以上的陡峭的变化的峰值判定为源自障碍物的峰值部分。3.如权利要求2所述的多普勒频移解析装置，所述源自障碍物峰值判定单元在具有所述陡峭的变化的峰值存在于与发射频率一致的频率，或者，在接近的时刻中的规定范围的近旁的范围内也存在具有规定量以上的陡峭的变化的峰值的情况下，判定为源自障碍物的峰值部分。4.如权利要求2或3所述的多普勒频移解析装置，包括拟合所述反射光的频谱的拟合处理单元，在基于所述拟合处理单元的拟合之后，进行基于所述源自障碍物峰值判定单元的判定。5.如权利要求4所述的多普勒频移解析装置，所述源自障碍物峰值排除单元，通过将所述源自障碍物的峰值部分中所述信号强度的变化成为...

【专利技术属性】
技术研发人员：古本淳一，
申请(专利权)人：都市气象株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP