JPH0778533B2 - レーザレーダ - Google Patents

レーザレーダ

Info

Publication number
JPH0778533B2
JPH0778533B2 JP63109764A JP10976488A JPH0778533B2 JP H0778533 B2 JPH0778533 B2 JP H0778533B2 JP 63109764 A JP63109764 A JP 63109764A JP 10976488 A JP10976488 A JP 10976488A JP H0778533 B2 JPH0778533 B2 JP H0778533B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
beam angle
laser
radar
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63109764A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH01280272A (ja
Inventor
祐治 一ノ瀬
文信 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP63109764A priority Critical patent/JPH0778533B2/ja
Priority to US07/346,228 priority patent/US4950075A/en
Publication of JPH01280272A publication Critical patent/JPH01280272A/ja
Publication of JPH0778533B2 publication Critical patent/JPH0778533B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G01N21/538Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke for determining atmospheric attenuation and visibility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空間中に存在する物体の形状、方位、距離を探
知するレーザレーダに係わり、特に気象条件の変化に係
わらず常に一定の探知距離を得るのに好適なレーザレー
ダに関する。
〔従来の技術〕
従来のレーザレーダは、特開昭50−137762号に記載のよ
うに、レーザビームは目標捕捉中は平行なペンシルビー
ムで送信し、レーザビームが目標からはずれたときは垂
直方向に拡がったファンビームで送信し、目標物が再捕
捉されると再びペンシルビームに戻すようにしていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、レーザビームの拡がり角の異なる2種
類のビームを使用しているが、目標物の捕捉のみに着目
してレーザビームの拡がり角を変えるものであり、レー
ザ光の大気中での減衰の点については配慮されていなか
った。そこで、気象条件により大気中でのレーザ光の減
衰率が変動することから、同一のビーム角で目標物を探
知した際、レーザビームで探知できる距離即ち探知距離
が異なるという問題があった。
本発明の目的は、大気中でのレーザ光の減衰率が変動し
ても常に一定の探知距離が得られるレーザレーダ及びそ
のレーザレーダの走査方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するため、視程を計測する手
段と、該手段より得られる視程から大気中でのレーザ光
の減衰率を求め、この求められた減衰率と探知する最小
の目標物形状及び最長の探知距離を入力しレーダ方程式
を用いてレーザビーム角を決定する手段と、該手段より
得られるレーザビーム角となるようにレーザビーム角を
可変する手段とを設けたことを特徴とするレーザレーダ
を提供する。
前記レーザビーム角を決定する手段は、好ましくはさら
に、目標物を探索する領域を設定し、レーザビームの集
光限界を計算し、前記決定されたレーザビーム角が該目
標値を探索する領域より広いときは、レーザビーム角を
該目標物を探索する領域と一致させ、前記レーザビーム
角が前記レーザビームの集光限界より小さいときは、該
レーザビーム角を該レーザビーム角の集光限界と一致さ
せるようにしている。
また本発明は、目標物を検索する前あるいは探索中のあ
る一定期間中に、レーザレーダから特定の距離に置かれ
た構造物にレーザビームを送信しその反射波から大気中
でのレーザ光の減衰率を求め、この求められた減衰率と
探知する最小の目標物形状及び最長の探知距離を入力し
レーダ方程式を用いてレーザビーム角を決定する手段
と、該手段より得られるレーザビーム角となるようにレ
ーザビーム角を可変する手段とを設けたことを特徴とす
るレーザレーダを提供する。
本発明はさらに、気温、湿度、気圧及び雨量を計測する
手段と、該手段より得られた気温、湿度、気圧及び雨量
から大気中でのレーザ光の減衰率を求め、この求められ
た減衰率と探知する最小の目標物形状及び最長の探知距
離を入力しレーダ方程式を用いてレーザビーム角を決定
する手段と、該手段より得られるレーザビーム角となる
ようにレーザビーム角を可変する手段とを設けたことを
特徴とするレーザレーダを提供する。
また本発明は、上記目的を達成するため、探索領域内を
レーザビームによる走査が終了する毎に、大気中でのレ
ーザ光の減衰率、探知する最小の目標物形状及び最長の
探知距離からレーダ方程式を用いてレーザビーム角を決
定し、この得られたレーザビーム角となるようレーザビ
ーム角を可変し、次の走査を繰り返すことを特徴とする
レーザレーダの走査方法を提供する。
〔作用〕
探知距離R、レーザビーム角θtとの関係は、一般的に
知られている次式のレーダ方程式から得られる。
但し、(θtR)2π>Atの場合である。なお、上記
(1)式において、 Po:レーザ出力 Kt:送信系効率 Kr:受信系効率 Ar:受信系開口面積 At:目標断面積 D:送信系開口径 σ:反射係数 Pr:受信電力 (1)式は通常、D<<θtRのため次式で近似できる。
ここでT(R)=e-αtR:減衰率 [1/km] αt:減衰定数[1/km] T(R)は大気中でのレーザ光の減衰率を表わし、レー
ザ波長、気象条件により異なるαt及び探知距離Rによ
り表わされる。
受光検出器の最小感度をPsとすれば、(2)式より得ら
れる受信電力Prが、Psより大きい場合には目標物を検知
できる。レーザレーダで制御できる量はレーザ出力P0
レーザビーム角θtである。減衰率T(R)が大きくな
り、Ps>Prとなり目標物を検知できない場合、(2)式
から分かるようにPoを大きくするか、θtを小さくすれ
ば良い。
ところで、探索領域角をθsとすればθs≦θtの場合
は、レーザビーム走査する必要はない。しかしθs>θ
tのときは、走査が必要となるため、θtは可能な限り
大きい方が良い。
そこで(2)式よりθtを決定すれば、一定探知距離の
レーザレーダが得られる。
即ち、上記(2)式からθtについて解くと次式とな
る。
この(3)式において、探知距離Rに必要な最長探知距
離Rmaxを代入し、At・δの代りに必要な最小探知形状Am
inを代入すれば、減衰率T(R)の変動に係わらず最長
探知距離Rmaxを一定探知距離とするレーザビーム角θt
が得られる。但し、大気中でのレーザ光の減衰率T
(R)は未知数である。
そこで本発明では、レーザ光の減衰率T(R)を推定
し、レーザ出力Po、最長探知距離Rmax、最小目標断面積
Amin及び減衰率T(R)を入力し、(3)式によりレー
ザビーム角θtを決定する手段と、これにより得られた
θtにレーザビームを成形する手段とを設け、これによ
り、気象条件により大気中での減衰率T(R)が変動し
ても、常に所望の最長探知距離Rmaxを得ることができ
る。
レーザ光の減衰率の推定は、視程を計測して、この視程
から減衰率を求めることにより行なう。また、目標物を
探知する途中で、レーザレーダから特定の距離に置かれ
た構造物にレーザビームを送信しその反射波から減衰率
を求めることもでき、さらに、気温、湿度、気圧及び雨
量を計測し、この気温、湿度、気圧及び雨量から大気中
でのレーザ光の減衰率を求めるもできる。
また本発明では、決定されたレーザビーム角が目標値の
探索領域より広いときは該探索領域と一致させることに
より、目標物からの反射波の強度を高くすることがで
き、決定されたレーザビーム角がレーザビームの集光限
界より小さいときは該集光限界と一致させることによ
り、レーザビーム角が集光限界以下になることを防止
し、目標物を確実に探査することができる。
また本発明では、レーザレーダの走査方法において、探
索領域内をレーザビームによる走査が終了する毎にレー
ザビーム角を決定し、レーザビーム角を可変して次の走
査を繰り返すことにより、直線走査の途中でレーザビー
ム角が変わることがないので、探索領域の全域を確実に
ラスタ走査することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
本発明の一実施例を示す第1図において、レーザレーダ
は、送信レーザビーム用のレーザ源1、ビームスプリッ
ター2、レーザビーム整形器3、レーザビームを探索領
域中で走査するための走査鏡4、目標物からの反射光を
検出する光検出器5、光検出器5の出力と走査鏡4の走
査角から目標物の方位、距離を測定する回路6、視程セ
ンサ7、視程センサ7の出力Vと目標物最長探知距離Rm
ax及び最少探知形状Aminからビーム角θtを決定する回
路8からなっている。
レーザ源1から出力されたレーザ光は、ビームスプリッ
タ2を介し、レーザビーム整形器3に入力される。整形
器3では、ビーム角決定回路8で求めたレーザビーム角
θtとなるようなレーザビームを整形する。レーザビー
ム整形器3から出力された送信レーザビーム9は、走査
鏡4により探索領域中を走査される。目標物に送信レー
ザビーム9が当り、その反射光10は、走査鏡4、レーザ
ビーム整形器3を介し、ビームスプリッター2より光検
出器5へ導かれる。光検出器5の出力と走査角度により
目標物の方位が検知でき、レーザ光を送信してから反射
波を受信するまでの伝播時間を測定することにより距離
を測定できる。
ビーム角決定回路8においてはレーザビーム角θtは次
のようにして決定される。
「作用」の項で述べたように、θtは以下の(3)式か
ら求まる。
この(3)式において、探知距離Rに必要な最長探知距
離Rmaxを代入し、At・δの代りに必要な最小探知形状Am
inを代入すれば、減衰率T(R)の変動に係わらず最長
探知距離Rmaxを一定探知距離とするレーザビーム角θt
が得られる。ここで大気中でのレーザ光の減衰率T
(R)は未知数であり、この減衰率T(R)は次の式で
与えられる。
T(R)=e−αtR (4) αt:減衰定数 αtが既知であれば上式よりT(R)を求めることがで
きるが、αtは直接測定できない。そこで、大気の減衰
率T(R)と視程Vの間には、次式の関係が成立するこ
とから、視程センサ8によりVを測定すれば、T(R)
を求めることができる。
T(R)=exp{−3.91R/V(0.55/λ)P} …(5) ここでλ:レーザ波長 P:1.3 V≧6km 0.585V1/3 V<6km このように本実施例によれば、レーザ光の減衰率が変化
しても、最長探知距離及び最長探知形状が常に一定の性
能を有するレーザレーダを構成できる。
次に本発明の第2の実施例について説明する。本実施例
は、上記実施例のビーム角決定回路8に以下に述べる機
能を付加したものである。
第2図に示すように、本実施例のレーザレーダ11におい
てレーザビーム角θtを決定し、探索領域角θsの範囲
で目標物13を探索する場合、θt<θsのときは第2図
に示す走査経路12でθs中を走査する。ここで、θtが
θs≦θtの場合にはレーザ光を走査する必要はない。
そこで、ビーム角決定回路8Aでは、(3)式により求め
たθtとθsを比較し、θs≦θtの場合にはθt=θ
sとする。このようにすれば、走査時間を無くすと共
に、θs以上にθtを広げることがないので、目標物13
からの反射波10の強度がθt>θsの場合より高くでき
る。
一方、レーザビーム角θtは、レーザビーム整形器3の
開口Dや大気の状態により最小の集光限界がある。説明
の簡単なため、強度分布が半径方向にガウス分布をする
ガウスビームを考える。このときの集光限界θlimitは
次式で与えられる。
ここでλ:波長 D:開口径 Cn:屈折率構造関数 このθlimitよりレーザビーム角θtは小さくできない
ので、ビーム角決定回路8Aで(3)式により求めたθt
とθlimitを比較し、θt<θlimitであればθt=θli
mitとする。
以上説明したビーム角決定開口8Aで行われる制御内容の
フローチャートを第3図に示す。ステップ100,101,102
において上述した方法でレーザビーム角θtを決定す
る。ステップ103で、θt≧θsを判断し、YESの場合は
ステップ104でθt=θsと置く。次いでステップ105で
θt<θlimitを判断し、YESの場合はステップ106でθ
t=θlimitと置く。ステップ107では、このようにして
決定されたθtをレーザビーム整形器3へ出力する。
このようにすることにより、目標物からの反射波の強度
を高くすることができると共に、レーザビーム角が集光
限界以下になることを防止し、目標物を確実に探査する
ことができる。
次に大気中の減衰率T(R)を推定し、レーザビーム角
θtを決定する本発明の他の実施例について、第4図を
もとに説明する。図中第1図に示す部材と同等の部材に
は同じ符号を付している。
本実施例のレーザレーダにおいては、探索する前、ある
いは探索中のある一定期間中に、第4図に示す距離R、
形状At・δの既知の擬似距離14を用いて大気中の減衰率
を測定する。
以下その動作について述べる。まずビーム角決定回路8B
からレーザビーム角θt=θ1の指令値をレーザビーム
整形器3に入力し、擬似目標物14に向けてレーザビーム
9を送信する。擬似目標物14からの反射波10を、走査鏡
4、レーザビーム整形器3、ビームスプリッター2を介
して光検出器5で受信する。この光検出器5では、反射
波10の受信電力Prを測定し、ビーム角決定回路8BにPrを
出力する。ビーム角決定回路8では、(2)式を用いて
次式よりT(R)を計算する。
これによりT(R)が既知となるから、(3)式よりθ
tが次式のように決定できる。
このように本実施例によれば、レーザレーダ固有の機能
のみでθtを決定できる。
次に大気中の減衰率T(R)を気温、湿度、気圧等から
推定する本発明の一実施例について説明する。レーザ光
の大気中での減衰の原因は、大気中の粒子による吸収と
散乱である。ここで大気中の粒子とは、空気の分子、微
粒子(aersol)、水滴(霧滴、雨滴)等をいう。減衰の
要因の一つである吸収は、主として水蒸気H2Oと炭酸ガ
スCO2によって赤外の波長帯で生ずる。CO2の濃度は大気
中では天候に係わらずほぼ一定である。一方、H2Oによ
る吸収は、大気の湿度と温度とから得られる擬縮水量に
よって決まる。
一方、粒子による散乱は、粒子の大きさと波長との関係
によってレイリー散乱とミー散乱がある。レイリー散乱
は、粒子の大きさが波長に比べて小さい場合の散乱であ
る。ミー散乱は粒子の大きさが大きい場合であり、粒子
の大きさが波長より大きい場合には、散乱量の波長依存
性は無くなる。
以上説明したように大気中での減衰は、大気中の粒子に
よる吸収と散乱により起こる。そこで大気中の粒子の量
を計測できれば、大気中での減衰率T(R)は計算でき
る。
ところで、粒子の量は、波長、湿度、雨量、気温、気圧
によって変わる。また上述のパラメータによる大気の減
衰率T(R)も既知であり、多くの文献で公開されてい
る。下記に代表的文献をあげる。
(1)E.A.Barnhardt & J.L.Street:'A Method for Pr
editing Atmospneric Aersol Scattering Coefficients
in the Infrared'Appl:Opt.9,1337(1970). (2)D.B.Rench & R.K.Long:'Comparative Studies o
f Extinction and Backscattering by Aerosels,Fog an
d Rain at 10.6μ and 0.63μ'Appl,Opt.9,7,1563(197
0). (3)T.S.Chu & D.C.Hogg:Effects of Prediction at
0.63,3.5 and 10.6 Microns'Bell Sys.Tech.J.,47,723
(May-June,1968) (4)A.P.Medica & H.Kleiman:'Statistics of Globa
l IR Atmospheric Transmission':MIT,AD-A024311(197
6). 第5図に気温20℃、伝搬距離1kmにおける大気中の透過
率(=1−減衰率)の計算結果を示す。このように、気
温、湿度、雨量、気圧が分かれば大気の減衰率T(R)
は計算により求めることができる。
上記原理により減衰率を求める本発明の実施例を第6図
を用いて説明する。図に示すように、気温センサ14,湿
度整形器15,雨量センサ16,気圧センサ17を設け、これら
の測定結果をビーム角決定回路8Cに入力することによ
り、上述したような第5図の透過率より減衰率を計算
し、ビーム角決定回路8Cでθtを決定しレーザビーム整
形器3に出力する。
このように本実施例によれば、大気中での減衰率T
(R)が変化してもレーザレーダの探知距離、探知形状
を一定値以上に維持できる。上述の実施例では、気圧、
気温、湿度、雨量の各センサ1個の場合について述べた
が、各センサを複数個、異なる場所に設置し、各測定値
の平均を、θtを決定するのに用いることは容易に類推
できる。
次に第7図を用いて本発明の他の実施例を説明する。気
温、湿度等の気象データは、気象庁測候所18及び気象衛
星19により定期的に観測されている。そこで、気象庁測
候所18のデータは、電話機20により受け取りビーム角決
定回路8Dへ入力する。また気象衛星19からのデータは、
直接マイクロ波で地球上へ送信されていることから、受
信機21により受信し、ビーム角決定回路8Dへ入力する。
この実施例によれば、気圧センサ14等の局地的なデータ
だけでなく、広範囲の気象データが得られることから、
大気中での減衰率T(R)の推定精度が向上する。
レーザレーダは原理的に気温、湿度、気圧を測定するこ
とができる。そこで次に目標物13を探索する過程で、各
気象データを計測しθtを可変する本発明の実施例につ
いて説明する。
レーザレーダによる各気象データの測定は差分吸収法に
より行うことができる。第8図及び第9図を用いてその
原理を説明する。波長λo,λwの2種類のレーザ光を発
生できる波長可変レーザ25からまず波長λoのレーザ光
を大気中へ送信する。その反射光を受信機22で受信し、
その強度を計測する。次に波長λwのレーザ光で同様の
ことをする。このときλwを、気温、湿度、気圧のそれ
ぞれに対し、レーザ光の吸収係数の変化率が大きいもの
を選択し、λ0をλwに近い、吸収係数の変化率が異な
る波長のものを選択する。λwの反射光の強度より各量
が分かり、λ0の反射光の強度はバックグラウンドの吸
収や散乱を差引き校正するために用いる。第9図に気温
T1、T2時のλ0、λwの受信強度を示す。気温計測に
は、λ0=7700A、λw=7690A、 気圧計測には、λo=7593A λw=7602A 湿度計測には、λo=7400A λw=7243A が適している。
次に上述した原理を用いた本発明の一実施例について、
第10図を参照して説明する。図中第1図及び第6図に示
す部材と同等の部材には同じ符号を付している。23はレ
ーザ波長を7100A〜8100Aの範囲で可変できるアレキサン
ドライトレーザ、24はアレキサンドライトレーザ光とレ
ーザ源1のレーザ光を切換える光スイッチである。ま
ず、気温、湿度、気圧を測定するため、アレキサンドラ
イトレーザ23から各量を測定するためのλ0、λw波長
のレーザ光を発生させ、波長毎の受信強度を光検出器5
で測定し、ビーム角決定回路8Eへ出力する。各量に対応
する受信強度からビーム角決定回路8Eでは、気温、湿
度、気圧を求めて雨量センサ16からの雨量を入力し、こ
れらのデータより大気の減衰率T(R)を求め、θtを
決定する。その後、方位、距離測定回路5の指令により
光スイッチ24を切換え、レーザ源1からのレーザ光によ
りレーザレーダの動作を行う。
このように本実施例によれば、特別なセンサを用いなく
も気温、湿度、気圧を計測することができ、これら計測
値と雨量センサから減衰率を求めることにより、減衰率
に応じθtを可変するレーザレーダを構成でき、常に一
定以上の探知性能を維持できる。
次に、送信レーザビーム角θtを可変するタイミングを
考慮した本発明の一実施例によるレーザレーダの走査方
法について第11図を用いて説明する。上述の実施例にお
いて、大気中の減衰率T(R)からθtを決定する手段
について説明した。第11図(a),(b),(c)はθ
tをθ1〜θ3(θ1<θ2<θ3)と変えた場合の走
査経路12を示す。探索領域27の直線経路をレーザビーム
(θt=θ1)が走査中に、ビーム角決定回路8〜8Eか
ら異なるレーザビーム角θt=θ2の指令があり、レー
ザビーム角が変化した場合には、走査経路12は探索領域
27の全領域を探索するためには直線でなく屈曲した走査
経路となる。そこで、探査領域27の全領域の走査が終了
するまでは、大気中の減衰率T(R)が変化しても、θ
tを変化させず、常に走査終了時点でθtを可変する。
このようにすることにより、第11図のラスタ走査をする
ことにより探索領域27の全領域を確実に探索できる。
次にレーザビーム整形器3の実施例について第12図を参
照して説明する。第12図において、レーザビーム整形器
3は、同一光軸上に配置された凹面対物鏡3a及び凸面対
物鏡3bと、ビーム角制御機構3cとを有している。レーザ
ビームは凹面対物鏡3aの中心に設けた穴を通り、凸面対
物鏡3bで反射し、凹面対物鏡3aへ向い、凹面対物鏡3aで
さらに反射し大気中へ送信される。ここで凹面対物鏡3a
と凸面対物鏡3bとの距離xを変えることにより、レーザ
ビーム角θtを可変することができる。ビーム角制御機
能3cは凸面対物鏡3bに作動的に接続され、指令角度θt
に見合った距離xとするため凸面対物鏡3bを凹面対物鏡
3cに対して軸線方向に移動させる。このようにすること
により、凹面対物鏡3aと凸面対物鏡3bの距離xが変わ
り、ビーム角θtを制御できる。
なお上述の説明で凸面対物鏡3bの位置を変えることにつ
いて述べたが、凹面対物鏡3aの位置を変えても実現でき
ることは言うまでもない。レーザビーム角を変える手段
としては公知のカメラのズーム系等があるが、本実施例
の構成は反射鏡を用いるため、レンズに比べ耐エネルギ
ー性が高く、高エネルギーレーザにも対応できるという
利点がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、気象条件により変化する大気中でのレ
ーザ光の減衰率を計測し、この減衰率により、設定した
探知距離及び目標物形状の探知性能を達成するレーザビ
ーム角を決定するので、気象条件によりレーザレーダの
探知性能が劣化することがない。探知距離で比較する
と、レーザビーム角一定の場合は、冬の乾燥した大気と
夏の湿度が高い大気では、探知距離は2倍以上異なる。
本発明では、これを一定とすることができる。
また、レーザビーム角を目標値の探索領域とレーザビー
ムの集光限界をも考慮して決定するので、目標物からの
反射波の強度を高くできると共に、レーザビーム角が集
光限界以下になることを防止し、目標物を確実に探査す
ることができる。
また、探索領域内をレーザビームによる走査が終了する
毎にレーザビーム角を可変して次の走査を繰り返すの
で、探索領域の全域を確実にラスタ走査することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるレーザレーダの概略図
であり、第2図は本発明の他の実施例を説明するため
の、レーザレーダと送信レーザビーム角と探索領域角と
の関係を示す図であり、第3図はその実施例によるレー
ザレーダのレーザ角決定回路の動作を説明するためのフ
ローチャートであり、第4図は本発明のさらに他の実施
例によるレーザレーダの概略図であり、第5図は本発明
のさらに他の実施例を説明するための、大気の透過率と
波長との関係を気象条件をパラメータとして計算したグ
ラフであり、第6図はその実施例によるレーザレーダの
気象センサーとビーム角決定回路を示す概略図であり、
第7図は本発明のさらに他の実施例によるレーザレーダ
の要部概略図であり、第8図及び第9図は本発明のさら
に他の実施例を説明するための、差分吸収法の原理を示
す図であり、第10図はその実施例によるレーザレーダの
概略図であり、第11図(a)〜(c)は本発明の一実施
例によるレーザレーダの走査方法を示す図であり、第12
図は本発明の一実施例によるレーザビーム整形器の概略
構成図である。 符号の説明 3…レーザビーム整形器(レーザビーム角を可変する手
段) 7…視程センサ 8,8A〜8E…ビーム角決定回路 12…走査経路、14…気温センサ 15…湿度センサ、16…雨量センサ 17…気圧センサ、27…探査領域 3a…凹面対物鏡、3b…凸面対物鏡 3c…ビーム角制御機構

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザビームを所定の領域内で走査するこ
    とによって目標物を探知するレーザレーダにおいて、視
    程を計測する手段と、この計測された視程から大気中で
    のレーザ光の減衰率を求め、この求められた減衰率と探
    知する最小の目標物形状及び最長の探知距離を入力しレ
    ーダ方程式を用いてレーザビーム角を決定する手段と、
    該手段より得られるレーザビーム角となるようにレーザ
    ビーム角を可変する手段とを設けたことを特徴とするレ
    ーザレーダ。
  2. 【請求項2】前記レーザビーム角を決定する手段は、さ
    らに、目標物を探索する領域を設定し、レーザビームの
    集光限界を計算し、前記決定されたレーザビーム角が該
    目標値を探索する領域より広いときは、レーザビーム角
    を該目標物を探索する領域と一致させ、前記レーザビー
    ム角が前記レーザビームの集光限界より小さいときは、
    該レーザビーム角を該レーザビーム角の集光限界と一致
    させることを特徴とする請求項1記載のレーザレーダ。
  3. 【請求項3】レーザビームを所定の領域内で走査するこ
    とによって目標物を探知するレーザレーダにおいて、目
    標物を探索する前あるは探索中のある一定期間中に、レ
    ーザレーダから特定の距離に置かれた構造物にレーザビ
    ームを送信しその反射波から大気中でのレーザ光の減衰
    率を求め、この求められた減衰率と探知する最小の目標
    物形状及び最長の探知距離を入力しレーダ方程式を用い
    てレーザビーム角を決定する手段と、該手段より得られ
    るレーザビーム角となるようにレーザビーム角を可変す
    る手段とを設けたことを特徴とするレーザレーダ。
  4. 【請求項4】レーザビームを所定の領域内で走査するこ
    とによって目標物を探知するレーザレーダにおいて、気
    温、湿度、気圧及び雨量を計測する手段と、該手段より
    得られた気温、湿度、気圧及び雨量から大気中でのレー
    ザ光の減衰率を求め、この求められた減衰率と探知する
    最小の目標物形状及び最長の探知距離を入力しレーダ方
    程式を用いてレーザビーム角を決定する手段と、該手段
    より得られるレーザビーム角となるようにレーザビーム
    角を可変する手段とを設けたことを特徴とするレーザレ
    ーダ。
  5. 【請求項5】レーザビームを所定の領域内で走査するこ
    とによって目標物を探知するレーザレーダの走査方法に
    おいて、探索領域内をレーザビームによる走査が終了す
    る毎に、大気中でのレーザ光の減衰率、探知する最小の
    目標物形状及び最長の探知距離からレーダ方程式を用い
    てレーザビーム角を決定し、この得られたレーザビーム
    角となるようレーザビーム角を可変し、次の走査を繰り
    返すことを特徴とするレーザレーダの走査方法。
JP63109764A 1988-05-02 1988-05-02 レーザレーダ Expired - Lifetime JPH0778533B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63109764A JPH0778533B2 (ja) 1988-05-02 1988-05-02 レーザレーダ
US07/346,228 US4950075A (en) 1988-05-02 1989-05-02 Method of detecting an object by use of laser light and laser radar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63109764A JPH0778533B2 (ja) 1988-05-02 1988-05-02 レーザレーダ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01280272A JPH01280272A (ja) 1989-11-10
JPH0778533B2 true JPH0778533B2 (ja) 1995-08-23

Family

ID=14518637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63109764A Expired - Lifetime JPH0778533B2 (ja) 1988-05-02 1988-05-02 レーザレーダ

Country Status (2)

Country Link
US (1) US4950075A (ja)
JP (1) JPH0778533B2 (ja)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5202742A (en) * 1990-10-03 1993-04-13 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Laser radar for a vehicle lateral guidance system
US5200793A (en) * 1990-10-24 1993-04-06 Kaman Aerospace Corporation Range finding array camera
US5225882A (en) * 1991-04-23 1993-07-06 Nec Corporation Moving body measuring apparatus
US5257085A (en) * 1991-04-24 1993-10-26 Kaman Aerospace Corporation Spectrally dispersive imaging lidar system
US5164733A (en) * 1992-01-29 1992-11-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Phase shift detection for use in laser radar ranging systems
US5530651A (en) * 1992-08-03 1996-06-25 Mazda Motor Corporation Running-safety system for an automotive vehicle
US5455669A (en) * 1992-12-08 1995-10-03 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik Laser range finding apparatus
US5428438A (en) * 1993-08-30 1995-06-27 Northrop Grumman Corporation Laser ranging and detection system employing a geometric coherent/incoherent beam separator
US5831719A (en) * 1996-04-12 1998-11-03 Holometrics, Inc. Laser scanning system
JP3731021B2 (ja) * 1997-01-31 2006-01-05 株式会社トプコン 位置検出測量機
JP3335544B2 (ja) * 1997-02-13 2002-10-21 三菱電機株式会社 レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法
US5852410A (en) * 1997-03-04 1998-12-22 Maxtec International Corporation Laser optical path degradation detecting device
JPH1194946A (ja) * 1997-07-23 1999-04-09 Denso Corp 車両用障害物認識装置
JP3521796B2 (ja) * 1999-03-25 2004-04-19 三菱電機株式会社 レーザレーダ装置
JP3639190B2 (ja) * 2000-07-10 2005-04-20 株式会社デンソー 物体認識装置、記録媒体
WO2002061402A1 (fr) * 2001-01-30 2002-08-08 Anritsu Corporation Detecteur de gaz du type a diffraction spectrale a absorption laser, et procede de detection de gaz par diffraction spectrale a absorption laser
DE10129650A1 (de) * 2001-06-15 2003-01-02 Asclepion Meditec Ag Verfahren und Anordnung zum Materialabtrag
CN1198150C (zh) * 2001-06-20 2005-04-20 香港城市大学 具有微光学波面整形器的共轴微脉冲激光雷达系统
AT412032B (de) * 2001-12-19 2004-08-26 Riegl Laser Measurement Sys Verfahren zur aufnahme eines objektraumes
JP3757936B2 (ja) * 2002-11-29 2006-03-22 株式会社デンソー 車両用障害物認識装置
JP3823965B2 (ja) * 2003-10-17 2006-09-20 三菱電機株式会社 レーザレーダ装置
JP6250080B2 (ja) * 2016-02-25 2017-12-20 三菱重工業株式会社 レーザレーダ装置及び走行体
WO2020042006A1 (zh) * 2018-08-29 2020-03-05 深圳市大疆创新科技有限公司 激光雷达的控制方法、装置、激光雷达和存储介质
JP7207648B2 (ja) * 2018-11-13 2023-01-18 三菱重工業株式会社 光学システムおよび光学補正方法
CN111578327B (zh) * 2020-05-06 2022-11-04 广东美的厨房电器制造有限公司 家用电器
JPWO2022201504A1 (ja) * 2021-03-26 2022-09-29
CN113552552B (zh) * 2021-05-18 2025-04-18 桂林理工大学 一种机载LiDAR水下最大测量深度预测方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3510225A (en) * 1966-05-31 1970-05-05 Stanford Research Inst Visibility indicating system
GB1286455A (en) * 1968-09-13 1972-08-23 Thorn Elect Components Ltd Measurement of visual range in fog
US3768908A (en) * 1971-01-04 1973-10-30 S Zaromb Remote sensing apparatus and methods
DE3002791C2 (de) * 1980-01-26 1983-04-28 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln Verfahren zur Messung der Sichtweite, Schrägsichtweite und Wolkenhöhe
JPS58195799A (ja) * 1982-05-12 1983-11-15 株式会社日立製作所 高速移動物体の破壊方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01280272A (ja) 1989-11-10
US4950075A (en) 1990-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0778533B2 (ja) レーザレーダ
US6750453B1 (en) Methods of and apparatus for detecting low concentrations of target gases in the free atmosphere
US9804265B2 (en) Radar device
US7064817B1 (en) Method to determine and adjust the alignment of the transmitter and receiver fields of view of a LIDAR system
CN108414469B (zh) 基于tdlas扫描收发一体式机动车尾气遥感测量装置及方法
AU2002311703A1 (en) Lidar system controlled by computer for smoke identification applied, in particular, to early stage forest fire detection
US5214484A (en) Apparatus for measuring meteorological parameters
US6222618B1 (en) Passive ranging to source of known spectral emission
Bobrovnikov et al. A multi-aperture transceiver system of a lidar with narrow field of view and minimal dead zone
CN112904308B (zh) 探测云相态及云水含量的激光雷达系统及方法
JPH0220933B2 (ja)
US6373558B1 (en) Passive ranging to a target reflecting solar radiation
Bellecci et al. CO2 Dial for monitoring atmospheric pollutants at the University of Calabria
Phillips Effects of the wavenumber spectrum of a sea surface on laser beam reflection
Dho et al. Application of geometrical form factor in differential absorption lidar measurement
AU2001286870A1 (en) Passive ranging to a target reflecting solar radiation
GB2613870A (en) Lidar measurement
JP2765291B2 (ja) レーザレーダ装置
AU2008200979A1 (en) Lidar system controlled by computer for smoke identification applied, in particular, to early stage forest fire detection
Hagard et al. Infrared transmission measurement in the atmosphere
WO2007017641A1 (en) Apparatus and method for focussing an optical beam
Wang et al. Optical architecture comparison and performance analysis of circular-scanning LiDAR for UAV detection
JP2627600B2 (ja) レーザービームの伝搬特性測定装置
Taylor et al. High precision non-contacting optical level gauge
WO1988008546A1 (en) Monitoring of objects in an optically dense atmosphere