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JP2000338244A - Coherent laser radar device - Google Patents

Coherent laser radar device

Info

Publication number
JP2000338244A
JP2000338244A JP11149546A JP14954699A JP2000338244A JP 2000338244 A JP2000338244 A JP 2000338244A JP 11149546 A JP11149546 A JP 11149546A JP 14954699 A JP14954699 A JP 14954699A JP 2000338244 A JP2000338244 A JP 2000338244A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
pseudo
signal
laser
modulation signal
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.)
Pending
Application number
JP11149546A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kimio Asaka
公雄 浅香
Yoshihito Hirano
嘉仁 平野
Shuzo Wadaka
修三 和高
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP11149546A priority Critical patent/JP2000338244A/en
Priority to EP00111343A priority patent/EP1055941B1/en
Priority to US09/579,462 priority patent/US6580497B1/en
Publication of JP2000338244A publication Critical patent/JP2000338244A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非相関の複数の空間層の拡散スペクトルの和
の影響を抑制することができるコヒーレントレーザレー
ダ装置を得る。 【解決手段】 光学部品として、CWレーザ、そのレー
ザ光の分岐レーザ光の一方を変調する光変調器、変調レ
ーザ光を送信光として目標に照射し、目標からの散乱光
を受光する光アンテナ、分岐レーザ光の他方を光アンテ
ナからの受信光と混合した混合光を光ヘテロダイン検波
する光検出器を有し、電気部品として、光変調器に変調
信号を送る擬似ランダム変調信号発生器、その変調信号
に時間遅延を与える時間遅延器、光検出器の出力信号と
時間遅延された変調信号を積算するミキサの出力信号と
時間遅延器の遅延時間により、物理情報を得る信号処理
手段を有し、擬似ランダム変調信号発生器は、1系列長
時間相当距離が有効受信距離範囲に比べて十分に長い系
列長を持つ擬似ランダム変調信号を用いた。
(57) Abstract: A coherent laser radar device capable of suppressing the influence of the sum of spread spectra of a plurality of decorrelated spatial layers. SOLUTION: As an optical component, a CW laser, an optical modulator for modulating one of branched laser beams of the laser beam, an optical antenna for irradiating a target with the modulated laser beam as transmission light and receiving scattered light from the target, A pseudo-random modulation signal generator that has a photodetector that optically heterodyne-detects mixed light obtained by mixing the other of the split laser light with the reception light from the optical antenna, and sends a modulation signal to the optical modulator as an electrical component, and its modulation. A time delay unit for giving a time delay to a signal, a signal processing unit for obtaining physical information by an output signal of a mixer for integrating an output signal of the photodetector and a time-delayed modulated signal and a delay time of the time delay unit, The pseudo-random modulation signal generator used a pseudo-random modulation signal in which the long distance equivalent to one sequence has a sequence length sufficiently longer than the effective reception distance range.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、目標の距離、速
度、密度分布、速度分布等の物理情報を測定することを
目的とするレーザレーダ装置に関し、特に、単一波長で
発振するCWレーザ光源を用い送信光を擬似ランダム系
列で変調したコヒーレントレーザレーダ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser radar device for measuring physical information such as a target distance, speed, density distribution, and speed distribution, and more particularly to a CW laser light source that oscillates at a single wavelength. The present invention relates to a coherent laser radar device that modulates a transmission light with a pseudo-random sequence by using a laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】目標の距離、速度、密度分布、速度分布
等の物理情報を測定することを目的とする装置として
は、マイクロ波、ミリ波を用いたパルスドップラーレー
ダと光波(レーザ)を用いたコヒーレントレーザレーダ
装置とがある。両者はその周波数の違いから、前者は広
範囲、長距離の測定が可能であり、後者は高空間分解
能、高速度分解能が得られる特徴がある。
2. Description of the Related Art As an apparatus for measuring physical information such as a target distance, velocity, density distribution, velocity distribution, etc., a pulse Doppler radar using microwaves and millimeter waves and an optical wave (laser) are used. Coherent laser radar device. Due to the difference in frequency between the two, the former has a feature that it can measure a wide range and a long distance, and the latter has a feature that a high spatial resolution and a high speed resolution can be obtained.

【0003】自動車、航空器等、ある程度の大きさを持
ち、反射あるいは散乱面としての境界面を持つ単一の目
標をハードターゲットという。また、ある空間に分布し
た多数の微少な散乱体からの散乱光を合成して受信光と
する場合、その空間分布した目標をソフトターゲットと
いう。
A single target having a certain size, such as an automobile or an aircraft, and having a boundary surface as a reflection or scattering surface is called a hard target. Further, when scattered light from a large number of minute scatterers distributed in a certain space is synthesized and used as received light, the spatially distributed target is called a soft target.

【0004】ソフトターゲットが目標である風速や風速
分布といった測定においては、パルスドップラーレーダ
は主に大気中の雨滴、霧、雲の粒子を散乱体とし、その
エコーのドップラーシフトから風速を得ている。したが
って、大気中に雨滴、霧、雲の粒子のない晴天時では十
分な強度のエコーが得られず、パルスドップラーレーダ
では晴天時の乱気流が測れないという欠点がある。
In the measurement of wind speed and wind speed distribution, which are targets of a soft target, the pulse Doppler radar mainly uses raindrops, fog and cloud particles in the atmosphere as scatterers, and obtains the wind speed from the Doppler shift of the echo. . Therefore, there is a drawback that echoes of sufficient intensity cannot be obtained in fine weather when there are no raindrops, fog, or cloud particles in the atmosphere, and turbulence in fine weather cannot be measured with a pulse Doppler radar.

【0005】レーザ光を用いたコヒーレントレーザレー
ダ装置は、大気中のエアロゾルでも十分な散乱強度が得
られるため、晴天時でも風速や風速分布の測定ができ
る。このため、コヒーレントレーザレーダ装置は空港設
置や航空機搭載の乱気流を含む障害物検知装置として期
待されている。
A coherent laser radar device using a laser beam can obtain a sufficient scattering intensity even with an aerosol in the atmosphere, so that the wind speed and the wind speed distribution can be measured even in fine weather. For this reason, the coherent laser radar device is expected as an obstacle detection device including turbulence installed at an airport or on an aircraft.

【0006】図7は竹内等による特公昭64−2903
号公報に示されたレーザレーダ装置を示し、光源にCW
レーザを用い、送信光を擬似ランダム信号で変調するこ
とによりターゲットの距離情報を得るレーザレーダ装置
である。図7において、1は送信部、2は受信部、3は
送信光学系、4は受信光学系である。送信部1は、CW
光を発振するレーザ発振器5、変調器6、擬似ランダム
信号(例えば、M系列やバーカ系列など)を発生する系
列発生器7よりなる。また、受信部2は、光検出器8、
遅延相関器9、表示記録部10からなる。
FIG. 7 is a Japanese Patent Publication No. 64-2903 by Takeuchi et al.
No. 1993, the laser light source is shown in FIG.
This is a laser radar device that obtains target distance information by modulating transmission light with a pseudo-random signal using a laser. In FIG. 7, 1 is a transmitting unit, 2 is a receiving unit, 3 is a transmitting optical system, and 4 is a receiving optical system. The transmission unit 1 is a CW
A laser oscillator 5 for oscillating light, a modulator 6, and a sequence generator 7 for generating a pseudo-random signal (for example, an M-sequence or a Barker-sequence). The receiving unit 2 includes a photodetector 8,
It comprises a delay correlator 9 and a display recording unit 10.

【0007】次に図示構成の動作について説明する。レ
ーザ発振器5から発振したCW光は、系列発生器7から
発生した擬似ランダム信号(1系列長Mビット,1ビッ
ト当たりの時間幅:τ)で変調を受け、送信光学系3か
ら送信光として大気中に放射される。送信光が受信光学
系4の視野に含まれる割合が0から正に変わる距離をR
mとする。この距離Rmはこのレーザレーダ装置の最小
測定距離であり、Rmより遠方にあるターゲットが測定
可能である。
Next, the operation of the illustrated configuration will be described. The CW light oscillated from the laser oscillator 5 is modulated by a pseudo-random signal (one sequence length M bits, time width per bit: τ) generated from the sequence generator 7, and transmitted from the transmission optical system 3 to the atmosphere as transmission light. Radiated inside. The distance at which the ratio of transmitting light included in the field of view of the receiving optical system 4 changes from 0 to positive is R
m. This distance Rm is the minimum measurement distance of the laser radar device, and a target farther than Rm can be measured.

【0008】ターゲットからの反射光は、受信光学系4
で受光され、光検出器8で検出され、電気信号に変換さ
れる。この受信信号を記録し、系列発生器7からの擬似
ランダム信号に時間遅延tdをかけたものとの相関処理
を遅延相関器9で行う。遅延時間tdを調整することに
より、受信光の往復時間trが遅延時間tdと等しくなる
距離の反射強度の情報を距離分解能cτ/2(c:光
速)で測定することができる。よって、遅延時間td
測定領域で掃引することにより、ハードターゲットを目
標とする場合その位置を、ソフトターゲットを目標とす
る場合その空間分布を測定することができる。
The reflected light from the target is transmitted to the receiving optical system 4
And is detected by the photodetector 8 and converted into an electric signal. The received signal is recorded, and a correlation process with a pseudo-random signal from the sequence generator 7 multiplied by a time delay t d is performed by the delay correlator 9. By adjusting the delay time t d, the information of the reflection intensity of the distance that the round trip time t r of the received light is equal to the delay time t d the distance resolution cτ / 2: can be measured by (c speed of light). Therefore, by sweeping the delay time t d in the measurement region, the position if the target hard target, it is possible to measure the spatial distribution if the target soft targets.

【0009】光源に単一周波数で発振するCWレーザを
用い、受信部でヘテロダイン検波を行うことにより、タ
ーゲットのドップラシフト量を検出し、ターゲットの距
離情報だけでなく速度情報を得ることができる。
By using a CW laser oscillating at a single frequency as a light source and performing heterodyne detection in a receiving section, the amount of Doppler shift of the target can be detected, and not only distance information of the target but also velocity information can be obtained.

【0010】光源にコヒーレントCWレーザを用いたコ
ヒーレントレーザレーダ装置は、上記パルスレーザを用
いたコヒーレントレーザレーダ装置の欠点を回避でき、
また、送信光に変調を行うことにより、任意の距離分解
能と速度分解能を得られる可能性がある。
A coherent laser radar device using a coherent CW laser as a light source can avoid the drawbacks of the coherent laser radar device using a pulse laser.
Further, by modulating the transmission light, there is a possibility that arbitrary distance resolution and velocity resolution can be obtained.

【0011】図8は、平野等により特開平2−2840
87号公報に示されたもので、光源に単一波長で発振す
るCWレーザを用いたコヒーレントCWレーサレーダ装
置である。図8に示す構成において、単一波長で発振す
るCWレーザ発振器31からのレーザ光は、光分配器3
2により2つに分けられる。その一方は系列発生器33
で発生する擬似ランダム変調信号に基づいて変調を行う
光変調器34により変調され、偏光子35、1/4波長
板36を経て、送受光学系37より送信光38としてタ
ーゲット39に向けて照射される。送信光38は、ター
ゲット39により散乱もしくは反射され、その散乱光も
しくは反射光の一部が受信光40として、送受光学系3
7に受光される。受光された受信光40は、1/4波長
板36を経て、偏光子35において送信光38と分離さ
れ、光合波器41に導かれる。
FIG. 8 is disclosed by Hirano et al.
No. 87, which is a coherent CW laser radar device using a CW laser oscillating at a single wavelength as a light source. In the configuration shown in FIG. 8, laser light from a CW laser oscillator 31 oscillating at a single wavelength
It is divided into two by two. One of them is a sequence generator 33
The light is modulated by an optical modulator 34 that modulates based on a pseudo-random modulation signal generated in the above, and is transmitted from a transmission / reception optical system 37 to a target 39 as transmission light 38 via a polarizer 35 and a 1 / wavelength plate 36. You. The transmission light 38 is scattered or reflected by the target 39, and a part of the scattered light or reflected light is used as the reception light 40 as the transmission / reception optical system 3.
7 is received. The received light 40 is separated from the transmission light 38 by the polarizer 35 via the 波長 wavelength plate 36 and guided to the optical multiplexer 41.

【0012】上記光分配器32により分けられたレーザ
発振器31からのレーザ光の他方は、光ヘテロダイン検
波におけるローカル光として用いる。ローカル光は、反
射鏡42を経て周波数シフタ43によりその光周波数を
中間周波数fIFだけシフトされた後、1/2波長板44
により光合波器41において受信光40との偏光面が略
一致するように偏光面を90°回転され、光合波器41
において受信光40と合波される。ローカル光と受信光
40の混合光は光検出器であるPD45において光ヘテ
ロダイン検波される。PD45からの受信信号は増幅器
46で増幅され、帯域透過フィルタ47を経て相関器4
8に至る。
The other of the laser beams from the laser oscillator 31 divided by the optical distributor 32 is used as local light in optical heterodyne detection. The local light passes through a reflecting mirror 42, and its optical frequency is shifted by an intermediate frequency f IF by a frequency shifter 43, and then the half-wave plate 44
, The polarization plane is rotated by 90 ° so that the polarization plane with the reception light 40 substantially coincides with the optical multiplexer 41.
Are multiplexed with the reception light 40. The mixed light of the local light and the reception light 40 is subjected to optical heterodyne detection in the PD 45 as a photodetector. The received signal from the PD 45 is amplified by the amplifier 46 and passes through the band-pass filter 47 to the correlator 4.
To 8.

【0013】相関器48において、受信信号は、可変遅
延回路28により任意の遅延時間t dが与えられた送信
光を変調した擬似ランダム変調信号と積算され相関が取
られる。ターゲット39が十分な反射率を持つハードタ
ーゲットであれば、ターゲット39までの受信光の往復
時間trが遅延時間tdと等しくなったときに電力測定器
49で相関器48の出力電力のピークが得られる。ま
た、ターゲットの移動に伴う受信光のドップラー周波数
をfdとすると、周波数弁別器26では相関器48の出
力周波数としてfIF−fdが得られる。よって、制御装
置27により遅延時間tdを測定領域で掃引することに
より、電力測定器49からターゲットの距離情報、周波
数弁別器26からハードターゲットの速度情報を得るこ
とができる。
In the correlator 48, the received signal is
Arbitrary delay time t dGiven
The signal is integrated with the pseudo-random modulated signal that has modulated the light and the correlation is obtained.
Can be Hard target with sufficient reflectivity for target 39
Target, round trip of received light to target 39
Time trIs the delay time tdPower meter when equal to
At 49, the peak of the output power of the correlator 48 is obtained. Ma
The Doppler frequency of the received light due to the movement of the target
Let fd be the output of correlator 48 in frequency discriminator 26.
F as the force frequencyIF−fdIs obtained. Therefore, the control equipment
Delay time tdIn the measurement area
From the power meter 49, the distance information of the target and the frequency
Obtaining the speed information of the hard target from the number discriminator 26
Can be.

【0014】図9にソフトターゲットを測定する場合の
構成図を示す。図8とは相関器48以降の信号処理部が
異なる。レーザ光の変調、送受信および擬似ランダム変
調信号との相関に至るまでは上記と動作は等しい。相関
器48の出力信号は、受信光の往復時間trが遅延時間
dと等しくなる距離からの受信信号に対し相関が一致
し、周波数fIF−fdに大きなピークを持つ。それ以外
の距離からの受信信号は非相関となり、その周波数スペ
クトルは、スペクトル拡散され、広い周波数範囲に拡が
る。
FIG. 9 shows a configuration diagram for measuring a soft target. 8 differs from FIG. 8 in the signal processing unit after the correlator 48. The operation is the same as described above up to modulation of laser light, transmission and reception, and correlation with a pseudo-random modulation signal. The output signal of the correlator 48, the correlation is consistent round trip time t r of the received light on the received signal from the equal distance and the delay time t d, with significant peaks at the frequency f IF -f d. Received signals from other distances become uncorrelated, and their frequency spectrum is spread and spread over a wide frequency range.

【0015】図9の信号処理部では、相関器48の出力
信号をAD変換器101によりデジタル信号に変換し、
FFT回路102により周波数スペクトルを求め、信号
抽出回路103により周波数fIF−fdとなるピークを
検出する。ピークの周波数と強度から受信光の往復時間
rが遅延時間tdと等しくなる距離における目標の速
度、分布密度等が得られる。
In the signal processing unit of FIG. 9, the output signal of the correlator 48 is converted into a digital signal by the AD converter 101,
A frequency spectrum is obtained by the FFT circuit 102, and a peak having a frequency f IF −f d is detected by the signal extraction circuit 103. Target speed at a distance round trip time t r of the received light from the frequency and intensity of the peak is equal to the delay time t d, the distribution density and the like is obtained.

【0016】ソフトターゲットを目標とするコヒーレン
トCWレーザレーダ装置の受信信号は次式(1)で表さ
れる。
A received signal of a coherent CW laser radar device targeting a soft target is represented by the following equation (1).

【0017】[0017]

【数1】 (Equation 1)

【0018】ここで、PCW:送信光出力、β(R):目
標(ソフトターゲット)の後方散乱係数、Dr:受信光
学系開口径、T(R):大気透過率、Tt:送信光学系
透過率、Tr:受信光学系透過率、SRF(R):信号
減衰係数、R:距離
Here, P CW : transmission light output, β (R): backscattering coefficient of target (soft target), Dr: aperture of receiving optical system, T (R): atmospheric transmittance, T t : transmission optical System transmittance, Tr : reception optical system transmittance, SRF (R): signal attenuation coefficient, R: distance

【0019】また、大気透過率T(R)と信号減衰係数
SRF(R)は次式(2)〜(4)で表される。
The atmospheric transmittance T (R) and the signal attenuation coefficient SRF (R) are represented by the following equations (2) to (4).

【0020】[0020]

【数2】 (Equation 2)

【0021】ここで、α(R’):大気減衰係数、F:
受信光学系集光点距離、k=2π/λ、H=2.914
383、C2 n(R):大気構造定数
Here, α (R ′): atmospheric attenuation coefficient, F:
Receiving optical system focal point distance, k = 2π / λ, H = 2.914
383, C 2 n (R): atmospheric structure constant

【0022】大気のような空間に分布したソフトターゲ
ットをCWレーザ光で測定する場合、図10に示すよう
に空間を送信光の光軸に沿った厚さがΔRである薄い層
の連なりと考える。ここで、ΔRは距離分解能で次式
(5)で表される。
When a soft target distributed in a space such as the atmosphere is measured with a CW laser beam, the space is considered as a series of thin layers whose thickness along the optical axis of the transmitted light is ΔR as shown in FIG. . Here, ΔR is a distance resolution and is represented by the following equation (5).

【0023】[0023]

【数3】 (Equation 3)

【0024】ここで、τ:擬似ランダム変調信号の1ビ
ット(要素)当たりの時間幅
Here, τ is a time width per bit (element) of the pseudo-random modulation signal.

【0025】各層毎にその層の目標(ソフトーターゲッ
ト)が持つ反射率と同じ反射率を持つ反射体があると仮
定すると、式(1)は以下のようになる。
Assuming that each layer has a reflector having the same reflectance as that of the target (soft target) of the layer, equation (1) becomes as follows.

【0026】[0026]

【数4】 (Equation 4)

【0027】擬似ランダム変調CWコヒーレントライダ
においては、相関処理により単一の大気層の受信信号を
信号成分としている。k番目の層からの受信信号は以下
のように表される。
In the pseudo-random modulation CW coherent rider, a single atmospheric layer received signal is used as a signal component by a correlation process. The received signal from the k-th layer is represented as follows.

【0028】[0028]

【数5】 (Equation 5)

【0029】一般に、S/N比は信号強度とショット雑
音および熱雑音といった受信系のシステム雑音の比で表
される。S/N比は次式で現される。
Generally, the S / N ratio is represented by the ratio of the signal strength to the system noise of the receiving system such as shot noise and thermal noise. The S / N ratio is expressed by the following equation.

【0030】[0030]

【数6】 (Equation 6)

【0031】ここで、ηf:電気フィルタ効率、B:受
信帯域幅である。
Here, η f : electric filter efficiency, B: reception bandwidth.

【0032】受信帯域幅は、相関操作を行うのに必要な
時間、即ち、擬似ランダム変調信号の1系列長に相当す
る時間(1系列長時間)に反比例する。よって、必要な
S/N比を得るための1系列長時間は式(8)より求ま
る。
The reception bandwidth is inversely proportional to the time required for performing the correlation operation, that is, the time corresponding to the length of one sequence of the pseudo-random modulated signal (one long sequence). Therefore, the long time for one series for obtaining the required S / N ratio is obtained from equation (8).

【0033】[0033]

【発明が解決しようとする課題】ハードターゲットの場
合と異なり、ソフトターゲットでは式(6)にあるよう
に同時に複数の空間層からの散乱光を受光する。擬似ラ
ンダム変調を行うことにより、注目していない非相関の
空間層の受信信号はそれぞれスペクトル拡散させてい
る。しかし、複数の空間層の拡散スペクトルの和を考え
たときに、注目している相関の一致した空間層からの受
信信号に対して十分にその強度の最大値が抑えられてい
ることが必要である。
Unlike a hard target, a soft target simultaneously receives scattered light from a plurality of spatial layers as shown in equation (6). By performing pseudo-random modulation, the received signals of the uncorrelated spatial layer that are not noticed are spread spectrum. However, when considering the sum of the spread spectrum of a plurality of spatial layers, it is necessary that the maximum value of the intensity is sufficiently suppressed with respect to the received signal from the spatial layer of which the correlation is of interest. is there.

【0034】図11に式(7)を用いて求めたコヒーレ
ントCWレーザレーダ装置の受信強度の距離依存性の例
を示す。ピークの位置や大きさは、受信光学系集光点距
離Fや受信光学系開口径Drにより決まる。図より、有
効な受信強度が得られる有効受信距離範囲が存在するこ
とが分る。したがって、有効受信距離範囲内にある空間
層からの受信信号を考えればよい。
FIG. 11 shows an example of the distance dependence of the reception intensity of the coherent CW laser radar device obtained by using the equation (7). The position and size of the peak are determined by the receiving optical system focal point distance F and the receiving optical system aperture diameter Dr. From the figure, it can be seen that there is an effective reception distance range where an effective reception intensity can be obtained. Therefore, it is sufficient to consider a received signal from a spatial layer within the effective receiving distance range.

【0035】図12に示す条件において、FFT回路1
02で得られる受信信号の周波数スペクトルを求める。
有効受信距離範囲を擬似ランダム変調信号の9ビットに
相当する9×ΔRとし、式(8)から求まる擬似ランダ
ム変調信号の1系列長を31ビットとしている。よっ
て、1系列長時間相当距離(1系列長の時間で往復でき
る距離と定義する。)は31×ΔRである。擬似ランダ
ム変調信号に用いる擬似ランダム系列を31ビットのM
系列とし、有効受信距離範囲にある1つの空間層に相関
が一致するように遅延時間を設定する。ドップラーシフ
トは、相関を一致させた空間層のみに存在する。
Under the conditions shown in FIG. 12, the FFT circuit 1
02, a frequency spectrum of the received signal is obtained.
The effective reception distance range is set to 9 × ΔR corresponding to 9 bits of the pseudo-random modulation signal, and the one-sequence length of the pseudo-random modulation signal obtained from Expression (8) is set to 31 bits. Therefore, the distance equivalent to one series long time (defined as the distance that can be reciprocated in the time of one series long) is 31 × ΔR. The pseudo-random sequence used for the pseudo-random modulation signal is M of 31 bits.
The delay time is set so that the correlation is matched with one spatial layer in the effective reception distance range. The Doppler shift exists only in the spatial layer whose correlation is matched.

【0036】この条件のもとで、FFT回路102で得
られる受信信号の周波数スペクトルを求めた結果を図1
3に示す。図13の横軸は、中間周波数fIFを基準とし
た周波数である。非相関の複数の空間層の拡散スペクト
ルの和はパルス幅τの方形波が持つスペクトル波形を包
絡線とする広い周波数域に拡がった信号となっている。
(図中、fB=1/τである。)ただし、図からも明ら
かなように、擬似ランダム変調信号の種類、系列長、時
間幅等により、大きな値を持つピークが幾つか存在す
る。これらのピーク値が注目している相関の一致した空
間層からの受信信号のスペクトルが持つピーク値と同程
度もしくはそれ以上の値となれば、注目している相関の
一致した空間層の情報を得ることができない。図13に
おいて、相関の一致した空間層からの受信信号のスペク
トルは周波数−fdに単一の鋭いピークを持つが、非相
関の複数の空間層の拡散スペクトルの和に隠されてい
る。
Under these conditions, the result of obtaining the frequency spectrum of the received signal obtained by the FFT circuit 102 is shown in FIG.
3 is shown. The horizontal axis in FIG. 13 is the frequency based on the intermediate frequency fIF . The sum of the spread spectra of a plurality of uncorrelated spatial layers is a signal that is spread over a wide frequency range with the envelope of a spectrum waveform of a square wave having a pulse width τ.
(In the figure, f B = 1 / τ.) However, as is clear from the figure, there are some peaks having large values depending on the type, sequence length, time width, and the like of the pseudo-random modulation signal. If these peak values are approximately the same or higher than the peak values of the spectrum of the received signal from the spatial layer with the coincident correlation of interest, the information of the spatial layer with the coincident correlation of interest is obtained. I can't get it. In FIG. 13, the spectrum of the received signal from the spatial layer with matching correlation has a single sharp peak at frequency −f d , but is hidden by the sum of the spread spectra of a plurality of uncorrelated spatial layers.

【0037】このように非相関の複数の空間層の拡散ス
ペクトルの和の影響により、コヒーレントCWレーザレ
ーダ装置を用いてソフトターゲットの測定を十分な精度
で行なえないという欠点がある。
As described above, due to the influence of the sum of the spread spectra of a plurality of decorrelated spatial layers, there is a disadvantage that the measurement of the soft target cannot be performed with sufficient accuracy using the coherent CW laser radar device.

【0038】この発明は上述した従来例に係る問題点を
解消するためになされたもので、信号強度とショット雑
音および熱雑音といった受信系のシステム雑音の比で表
されるS/N比を高くするとともに、非相関の複数の空
間層の拡散スペクトルの和の影響を抑制することができ
るコヒーレントレーザレーダ装置を得ることを目的とす
るものである。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and has a high S / N ratio represented by the ratio of signal strength to system noise of a receiving system such as shot noise and thermal noise. It is another object of the present invention to provide a coherent laser radar device capable of suppressing the influence of the sum of spread spectra of a plurality of uncorrelated spatial layers.

【0039】[0039]

【課題を解決するための手段】この発明に係るコヒーレ
ントレーザレーダ装置は、光学部品として、単一波長で
発振するCWレーザと、上記CWレーザからのレーザ光
を分岐する分岐手段と、上記分岐手段により分岐された
レーザ光の一方を変調する光変調器と、上記変調された
レーザ光を送信光として目標に向けて照射し、目標から
の散乱光を受光する光アンテナと、上記分岐手段により
分岐されたレーザ光の他方をローカル光として上記光ア
ンテナからの受信光と混合する混合手段と、上記混合さ
れた光を光ヘテロダイン検波する光検出器とを有し、電
気部品として、上記光変調器に変調信号を送る擬似ラン
ダム変調信号発生器と、上記擬似ランダム変調信号発生
器の変調信号の一部に時間遅延を与える時間遅延器と、
上記光検出器の出力信号と上記時間遅延器からの時間遅
延された変調信号との積算を取る相関器と、上記相関器
の出力信号の強度および周波数と上記時間遅延器におけ
る遅延時間により、目標の距離、速度等の物理情報を得
る信号処理手段とを有し、上記擬似ランダム変調信号発
生器は、擬似ランダム変調信号として、1系列長分に要
する時間が上記光アンテナに十分な強度の受信光が得ら
れる距離範囲を光が往復するのに要する時間より十分に
大きい擬似ランダム系列を用いたことを特徴とするもの
である。
A coherent laser radar apparatus according to the present invention comprises, as optical components, a CW laser oscillating at a single wavelength, a branching means for branching laser light from the CW laser, and a branching means. An optical modulator that modulates one of the laser lights branched by the above, an optical antenna that irradiates the modulated laser light as transmission light toward a target, and receives scattered light from the target, and is branched by the branching unit. A mixing unit that mixes the other of the divided laser beams as local light with the received light from the optical antenna, and a photodetector that performs optical heterodyne detection of the mixed light, and the optical modulator includes: A pseudo-random modulation signal generator that sends a modulation signal to a time delay unit that provides a time delay to a part of the modulation signal of the pseudo-random modulation signal generator;
A correlator that integrates the output signal of the photodetector and the time-delayed modulated signal from the time delay device; and a target and the intensity and frequency of the output signal of the correlator and the delay time in the time delay device. Signal processing means for obtaining physical information such as distance, speed, etc., and the pseudo-random modulation signal generator has a pseudo-random modulation signal having a time required for one sequence length and having sufficient intensity for the optical antenna. It is characterized in that a pseudo-random sequence that is sufficiently longer than the time required for light to reciprocate in the distance range where light can be obtained is used.

【0040】また、上記擬似ランダム変調信号発生器
は、上記擬似ランダム変調信号を1系列長分に要する時
間が上記光アンテナに十分な強度の受信光が得られる距
離範囲を光が往復するのに要する時間の30倍より大き
くしたことを特徴とするものである。
Further, the pseudorandom modulation signal generator is capable of taking the time required for the pseudorandom modulation signal for one sequence length to cause the light to reciprocate within a distance range in which the optical antenna can receive the received light of sufficient intensity. It is characterized in that the time required is longer than 30 times.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1に係るコヒーレントレーザレーダ装置を示
す構成図である。図1に示す構成において、単一波長f
0で発振するCWレーザ51からのレーザ光は光ファイ
バに結合されており、光ファイバに結合されたレーザ光
は、第1のファイバ型の光カプラ52により2つに分け
られる。2つに分けられたレーザ光の一方は、送信光と
して、他方は、光ヘテロダイン検波におけるローカル光
として用いる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a configuration diagram showing a coherent laser radar device according to Embodiment 1 of the present invention. In the configuration shown in FIG.
The laser light from the CW laser 51 oscillating at 0 is coupled to an optical fiber, and the laser light coupled to the optical fiber is split into two by a first fiber type optical coupler 52. One of the two divided laser beams is used as transmission light, and the other is used as local light in optical heterodyne detection.

【0042】送信光は、光ファイバの光路中に置かれた
光変調器53および高出力光ファイバ増幅器54を経
て、送受分離光アンテナ55に至る。光変調器53は、
擬似ランダム信号発生装置56からの擬似ランダム系列
(例えば、M系列)に対応した擬似ランダム変調信号に
より送信光を変調する。変調は、強度変調、周波数変
調、位相変調の何れでも構わないが、ここでは、擬似ラ
ンダム系列にM系列(系列数N、1ビットの時間幅τ)
を変調に位相変調を用いた例を示す。
The transmission light passes through an optical modulator 53 and a high-output optical fiber amplifier 54 placed in the optical path of the optical fiber, and reaches a transmission / reception separation optical antenna 55. The optical modulator 53 is
The transmission light is modulated by a pseudo random modulation signal corresponding to a pseudo random sequence (for example, M sequence) from the pseudo random signal generator 56. The modulation may be any of intensity modulation, frequency modulation, and phase modulation. Here, an M sequence (the number of sequences N and a time width τ of 1 bit) is used as a pseudo random sequence.
The following shows an example in which phase modulation is used for modulation.

【0043】図2に送信光の変調例を示す。擬似ランダ
ム信号発生装置56は時間τごとに擬似ランダム系列の
値[1,0]に応じて[1,−1]の電圧を出力する擬
似ランダム変調信号を繰返し連続に発生する。光変調器
53では擬似ランダム変調信号の値[1,−1]に応じ
て送信光に[0,−π]の2値の位相変調を行う。
FIG. 2 shows an example of modulation of transmission light. The pseudo-random signal generator 56 repeatedly and continuously generates a pseudo-random modulation signal that outputs a voltage of [1, -1] according to the value [1, 0] of the pseudo-random sequence at every time τ. The optical modulator 53 performs binary phase modulation of [0, -π] on the transmission light according to the value [1, -1] of the pseudo random modulation signal.

【0044】送受分離光アンテナ55は、光ファイバか
らの送信光をビーム径Drと波面の曲率半径Fを持つレ
ーザビームに変換し、それをターゲット(目標)57に
向けて照射する第1の機能と、ターゲット(目標)57
における上記レーザビームの散乱光または反射光の一部
を受光し光ヘテロダイン検波を行う光検出器58に至る
光ファイバに結合する第2の機能を持つ。ターゲット
(目標)57がレーザレーダ装置に対して移動していれ
ば、受信光は、その移動速度に応じたドップラーシフト
を受けるので受信光の周波数はf0+fdとなる。(ドッ
プラー周波数をf dとする。)
The transmission / reception separation optical antenna 55 is an optical fiber.
The transmitted light beam diameter DrAnd the radius of curvature F of the wavefront
And convert it to a target beam 57
A first function of irradiating the target and a target 57
Of the scattered or reflected light of the laser beam at
To the photodetector 58 for optical heterodyne detection
It has a second function of coupling to an optical fiber. target
(Target) 57 is moving with respect to the laser radar device
If the received light is Doppler shifted according to its moving speed
The frequency of the received light is f0+ FdBecomes (Dot
Puller frequency is f dAnd )

【0045】上述のローカル光に用いる第1のファイバ
型の光カプラ52により2つに分けられた他方のレーザ
光は、光ファイバの光路中に置かれた周波数シフタ59
を経て、第2のファイバ型の光カプラ61により送受分
離光アンテナ55からの受信光と混合された後、光検出
器58に至る。周波数シフタ59において、ローカル光
は、中間周波数fIF分の周波数シフトを受け、その周波
数はf0+fIFとなる。
The other laser light divided into two by the first fiber type optical coupler 52 used for the local light is a frequency shifter 59 placed in the optical path of the optical fiber.
After that, the light is mixed with the reception light from the transmission / reception separation optical antenna 55 by the second fiber type optical coupler 61 and reaches the photodetector 58. In the frequency shifter 59, the local light undergoes a frequency shift corresponding to the intermediate frequency f IF , and the frequency becomes f 0 + f IF .

【0046】混合された受信光とローカル光は、光検出
器58において自乗検波されることにより光ヘテロダイ
ン検波される。これにより、受信光とローカル光のビー
ト信号が出力される。受信光とローカル光のビート信号
は、可変遅延器63により任意の遅延時間tdの時間遅
延を受けた擬似ランダム信号発生装置56からの擬似ラ
ンダム変調信号と相関器62において積算されることに
より、相関が取られる。信号処理装置64において、相
関器62からの相関信号の信号強度、周波数解析を行
い、ターゲット(目標)検出、ドップラー周波数の検出
を行う。
The mixed received light and local light are subjected to square detection in the photodetector 58 to be subjected to optical heterodyne detection. As a result, beat signals of the received light and the local light are output. The beat signals of the received light and the local light are integrated by the correlator 62 with the pseudo-random modulated signal from the pseudo-random signal generator 56 that has undergone a time delay of an arbitrary delay time t d by the variable delay 63, The correlation is taken. The signal processor 64 analyzes the signal strength and frequency of the correlation signal from the correlator 62, and detects a target (target) and a Doppler frequency.

【0047】ここでは、擬似ランダム変調信号が擬似ラ
ンダム信号発生装置56で発生してから光変調器53が
送信光を変調するまでに要する時間、可変遅延器63で
与えられる遅延時間tdを除いて擬似ランダム変調信号
が擬似ランダム信号発生装置56で発生してから相関器
62に至る時間および受信光とローカル光のビート信号
が光検出器58から相関器62に至る時間を無視できる
ものとする。ターゲット(目標)がソフトターゲットで
ある場合の相関器62からの出力信号の周波数スペクト
ルは基本的にコヒーレントCWレーザレーダの従来例に
等しい。
Here, the time required from the generation of the pseudo-random modulated signal by the pseudo-random signal generator 56 to the modulation of the transmission light by the optical modulator 53 and the delay time t d given by the variable delay 63 are excluded. The time required for the pseudo-random modulated signal to be generated by the pseudo-random signal generator 56 and then to the correlator 62 and the time required for the received light and the beat signal of the local light to reach the correlator 62 from the photodetector 58 are negligible. . When the target is a soft target, the frequency spectrum of the output signal from the correlator 62 is basically equal to that of the conventional example of the coherent CW laser radar.

【0048】この実施の形態1においては、信号強度と
ショット雑音および熱雑音といった受信系のシステム雑
音の比で表されるS/N比を高くするとともに、非相関
の複数の空間層の拡散スペクトルの和の影響を抑制する
ために、擬似ランダム信号発生装置56で発生させる擬
似ランダム変調信号に、1系列長時間相当距離が有効受
信距離範囲に比べて十分に長い系列長を持つ擬似ランダ
ム変調信号を用いたことを特徴とする。
In the first embodiment, the S / N ratio represented by the ratio of the signal intensity to the system noise of the receiving system such as shot noise and thermal noise is increased, and the spread spectrum of a plurality of uncorrelated spatial layers is increased. In order to suppress the influence of the sum of the pseudo random modulation signals generated by the pseudo random signal generator 56, the pseudo random modulation signal having a sequence length corresponding to a long time corresponding to one long sequence is sufficiently longer than the effective reception distance range. Is used.

【0049】これにより、有効受信距離範囲にある非相
関の空間層の数が全体の系列数に占める割合いを小さく
することで、非相関の複数の空間層の拡散スペクトルの
和の強度を抑制することができる。
Thus, by reducing the ratio of the number of uncorrelated spatial layers in the effective reception distance range to the total number of sequences, the intensity of the sum of the spread spectrum of the plurality of uncorrelated spatial layers is suppressed. can do.

【0050】相関器62からの出力信号の周波数スペク
トルを求める。有効受信距離範囲は、受信光学系集光点
距離Fや受信光学系開口径Drにより決まる。図3に示
すように、有効受信距離範囲を擬似ランダム変調信号の
9ビットに相当する9×ΔRとする(図3(a)参
照)。用いた擬似ランダム変調信号は擬似ランダム系列
が127ビットのM系列とし、有効受信距離範囲にある
1つの空間層に相関が一致するように遅延時間を設定す
る(図3(b)参照)。有効受信距離範囲と1系列長時
間相当距離がほぼ1:14となる関係である。
The frequency spectrum of the output signal from the correlator 62 is obtained. Effective receiving distance range is determined by the receiving optical system focal point distance F and the reception optical system aperture diameter D r. As shown in FIG. 3, the effective reception distance range is set to 9 × ΔR corresponding to 9 bits of the pseudo random modulation signal (see FIG. 3A). The pseudo-random modulation signal used is an M-sequence in which the pseudo-random sequence is 127 bits, and the delay time is set so that the correlation matches one spatial layer within the effective reception distance range (see FIG. 3B). The relationship is such that the effective reception distance range and the long distance equivalent to one series are approximately 1:14.

【0051】図4に、このときの出力信号の周波数スペ
クトルを示す。図13に示す従来例に比べ、明らかに非
相関の複数の空間層の拡散スペクトルの和の強度を抑制
され、相関の一致した空間層からの受信信号のスペクト
ルは、単一の鋭いピークが周波数−fdに現れている。
FIG. 4 shows the frequency spectrum of the output signal at this time. Compared with the conventional example shown in FIG. 13, the intensity of the sum of the spread spectrums of a plurality of spatial layers that are clearly uncorrelated is suppressed, and the spectrum of the received signal from the spatial layer with a correlated coincidence has a single sharp peak at the frequency. -F appears in d .

【0052】さらに、図5(a),(b)に示すよう
に、有効受信距離範囲と1系列長時間相当距離の比を大
きくした条件での出力信号の周波数スペクトルを図6に
示す。このときの有効受信距離範囲と1系列長時間相当
距離の比はほぼ1:57である。用いた擬似ランダム変
調信号は、擬似ランダム系列が511ビットのM系列で
ある。図4に比べ、さらに非相関の複数の空間層の拡散
スペクトルの和の強度は抑制され、周波数 に現れる相
関の一致した空間層からの受信信号のスペクトルとの強
度比は最大値の比較で12dB以上となっている。
Further, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), FIG. 6 shows the frequency spectrum of the output signal under the condition that the ratio between the effective reception distance range and the long distance equivalent to one series is increased. At this time, the ratio between the effective reception distance range and the long distance corresponding to one series is approximately 1:57. The pseudo-random modulation signal used is an M-sequence in which the pseudo-random sequence is 511 bits. Compared to FIG. 4, the intensity of the sum of the spread spectra of a plurality of uncorrelated spatial layers is further suppressed, and the intensity ratio with the spectrum of the received signal from the spatial layer whose correlation appears in frequency is 12 dB as compared with the maximum value. That is all.

【0053】周波数−fdに現れる相関の一致した空間
層からの受信信号のスペクトルのピーク値と非相関の複
数の空間層の拡散スペクトルの和の最大強度との比を1
0dB以上とするための条件は、1系列長時間相当距離
を有効受信距離範囲の30倍以上とすることである。
The ratio between the peak value of the spectrum of the received signal from the spatial layer having a coincidence appearing at the frequency −f d and the maximum intensity of the sum of the spread spectra of a plurality of uncorrelated spatial layers is 1
The condition for setting it to 0 dB or more is that the distance equivalent to one series long time is set to 30 times or more the effective reception distance range.

【0054】以上のように、上記実施の形態に係るコヒ
ーレントCWレーザレーダ装置では、1系列長時間相当
距離が有効受信距離範囲に比べて十分に長い系列長を持
つ擬似ランダム変調信号を用いることにより、ソフトタ
ーゲットの測定においても、非相関の複数の空間層の拡
散スペクトルの和の影響を抑制することができ、精度の
高い測定を行うことができる効果がある。また、1系列
長時間相当距離を有効受信距離範囲の30倍以上とする
ことで相関の一致した空間層からの受信信号のスペクト
ルのピーク値と非相関の複数の空間層の拡散スペクトル
の和の最大強度との比を10dB以上とすることができ
る効果がある。さらに、1系列長時間の長い擬似ランダ
ム変調信号を使うことから、高いS/N比が得られる効
果がある。
As described above, in the coherent CW laser radar device according to the above-described embodiment, by using a pseudo-random modulated signal in which the long distance equivalent to one sequence has a sequence length sufficiently longer than the effective reception distance range. Also in the measurement of the soft target, the effect of the sum of the spread spectra of a plurality of uncorrelated spatial layers can be suppressed, and there is an effect that highly accurate measurement can be performed. Further, by setting the long distance equivalent to one series to be at least 30 times the effective reception distance range, the sum of the peak value of the spectrum of the received signal from the spatial layer having correlation and the spread spectrum of a plurality of uncorrelated spatial layers is obtained. There is an effect that the ratio to the maximum intensity can be 10 dB or more. Furthermore, since a long pseudo-random modulation signal having a long sequence is used, a high S / N ratio can be obtained.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、光学
部品として、単一波長で発振するCWレーザと、上記C
Wレーザからのレーザ光を分岐する分岐手段と、上記分
岐手段により分岐されたレーザ光の一方を変調する光変
調器と、上記変調されたレーザ光を送信光として目標に
向けて照射し、目標からの散乱光を受光する光アンテナ
と、上記分岐手段により分岐されたレーザ光の他方をロ
ーカル光として上記光アンテナからの受信光と混合する
混合手段と、上記混合された光を光ヘテロダイン検波す
る光検出器とを有し、電気部品として、上記光変調器に
変調信号を送る擬似ランダム変調信号発生器と、上記擬
似ランダム変調信号発生器の変調信号の一部に時間遅延
を与える時間遅延器と、上記光検出器の出力信号と上記
時間遅延器からの時間遅延された変調信号との積算を取
る相関器と、上記相関器の出力信号の強度および周波数
と上記時間遅延器における遅延時間により、目標の距
離、速度等の物理情報を得る信号処理手段とを有し、上
記擬似ランダム変調信号発生器は、擬似ランダム変調信
号として、1系列長分に要する時間が上記光アンテナに
十分な強度の受信光が得られる距離範囲を光が往復する
のに要する時間より十分に大きい擬似ランダム系列を用
いるようにしたので、ソフトターゲットの測定において
も、非相関の複数の空間層の拡散スペクトルの和の影響
を抑制することができ、精度の高い測定を行うことがで
きると共に、1系列長時間の長い擬似ランダム変調信号
を使うことから、高いS/N比が得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, as an optical component, a CW laser oscillating at a single wavelength,
A branching unit that branches the laser light from the W laser, an optical modulator that modulates one of the laser lights branched by the branching unit, and irradiates the modulated laser light as a transmission light toward a target. An optical antenna for receiving the scattered light from the optical antenna; a mixing means for mixing the other of the laser light branched by the branching means with the received light from the optical antenna as local light; and optical heterodyne detection of the mixed light. A pseudo-random modulation signal generator that has a photodetector and sends a modulation signal to the optical modulator as an electrical component, and a time delay unit that provides a time delay to a part of the modulation signal of the pseudo-random modulation signal generator A correlator for integrating an output signal of the photodetector and a time-delayed modulated signal from the time delay device; an intensity and frequency of an output signal of the correlator; and the time delay device Signal processing means for obtaining physical information such as a target distance and a speed based on a delay time in the optical antenna, wherein the pseudorandom modulation signal generator takes a time required for one series length as a pseudorandom modulation signal. Since a pseudo-random sequence that is sufficiently larger than the time required for light to reciprocate in a distance range in which received light with sufficient intensity is obtained is used, even in the measurement of a soft target, a plurality of uncorrelated spatial layers are used. The effect of the sum of the spread spectrum can be suppressed, high-precision measurement can be performed, and a high S / N ratio can be obtained since a pseudorandom modulation signal having one long sequence is used. .

【0056】また、上記擬似ランダム変調信号発生器
は、上記擬似ランダム変調信号を1系列長分に要する時
間が上記光アンテナに十分な強度の受信光が得られる距
離範囲を光が往復するのに要する時間の30倍より大き
くすることにより、相関の一致した空間層からの受信信
号のスペクトルのピーク値と非相関の複数の空間層の拡
散スペクトルの和の最大強度との比を10dB以上とす
ることができる効果がある。
The pseudo-random modulation signal generator may be configured such that the time required for the pseudo-random modulation signal for one series length is such that the light reciprocates within a distance range in which received light of sufficient intensity can be obtained at the optical antenna. By making the required time longer than 30 times, the ratio between the peak value of the spectrum of the received signal from the spatial layer having the matched correlation and the maximum intensity of the sum of the spread spectrums of the plurality of uncorrelated spatial layers is 10 dB or more. There is an effect that can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1に係るコヒーレント
レーザレーダ装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a coherent laser radar device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1における送信光の変
調例を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of modulation of transmission light according to Embodiment 1 of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態1に係る信号強度と擬
似ランダム変調信号の系列長の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a signal strength and a sequence length of a pseudo-random modulation signal according to Embodiment 1 of the present invention.

【図4】 図3に示す条件での受信信号の周波数スペク
トルを示す説明図である。
4 is an explanatory diagram showing a frequency spectrum of a received signal under the conditions shown in FIG.

【図5】 有効受信距離範囲と1系列長時間相当距離の
比を大きくした場合の信号強度と擬似ランダム変調信号
の系列長の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the signal strength and the sequence length of the pseudo-random modulation signal when the ratio between the effective reception distance range and the one-line long-time equivalent distance is increased.

【図6】 図5に示す条件での受信信号の周波数スペク
トルを示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a frequency spectrum of a received signal under the conditions shown in FIG.

【図7】 特公昭64−2903号公報に示されたレー
ザレーダ装置を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a laser radar device disclosed in Japanese Patent Publication No. 64-2903.

【図8】 特開平2−284087号公報に示されたコ
ヒーレントCWレーサレーダ装置の構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a coherent CW racer radar device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-284087.

【図9】 ソフトターゲットを測定する場合の従来の構
成図である。
FIG. 9 is a conventional configuration diagram when measuring a soft target.

【図10】 大気のような空間に分布したソフトターゲ
ットをCWレーザ光で測定する場合の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram in a case where a soft target distributed in a space such as the atmosphere is measured by a CW laser beam.

【図11】 式(7)を用いて求めたコヒーレントCW
レーザレーダ装置の受信強度の距離依存性の例を示す説
明図である。
FIG. 11 shows a coherent CW obtained using equation (7).
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of distance dependence of reception intensity of a laser radar device.

【図12】 従来例における信号強度と擬似ランダム変
調信号の系列長の説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of signal strength and sequence length of a pseudo-random modulation signal in a conventional example.

【図13】 図12に示す条件において、FFT回路1
02で得られる受信信号の周波数スペクトルを示す説明
図である。
13 shows an FFT circuit 1 under the conditions shown in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a frequency spectrum of a reception signal obtained in 02.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51 CWレーザ、52 光カプラ、53 光変調器、
54 高出力光ファイバ増幅器、55 送受分離光アン
テナ、56 疑似ランダム信号発生装置、57 ターゲ
ット、58 光検出器、59 周波数シフタ、60 位
相差補償装置、61 光カプラ、62 相関器、63
可変遅延器、64 信号処理装置。
51 CW laser, 52 optical coupler, 53 optical modulator,
54 High-output optical fiber amplifier, 55 Transmission / reception separation optical antenna, 56 pseudo-random signal generator, 57 target, 58 photodetector, 59 frequency shifter, 60 phase difference compensator, 61 optical coupler, 62 correlator, 63
Variable delay unit, 64 signal processing unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和高 修三 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5J084 AA02 AA05 AA07 AB08 AD04 BA03 BA04 BA32 BA45 BA51 BB31 CA04 CA07 CA08 CA09 CA42 CA64 CA68 EA04  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shuzo Wakadaka 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term within Mitsubishi Electric Corporation (reference) 5J084 AA02 AA05 AA07 AB08 AD04 BA03 BA04 BA32 BA45 BA51 BB31 CA04 CA07 CA08 CA09 CA42 CA64 CA68 EA04

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光学部品として、 単一波長で発振するCWレーザと、 上記CWレーザからのレーザ光を分岐する分岐手段と、 上記分岐手段により分岐されたレーザ光の一方を変調す
る光変調器と、 上記変調されたレーザ光を送信光として目標に向けて照
射し、目標からの散乱光を受光する光アンテナと、 上記分岐手段により分岐されたレーザ光の他方をローカ
ル光として上記光アンテナからの受信光と混合する混合
手段と、 上記混合された光を光ヘテロダイン検波する光検出器と
を有し、 電気部品として、 上記光変調器に変調信号を送る擬似ランダム変調信号発
生器と、 上記擬似ランダム変調信号発生器の変調信号の一部に時
間遅延を与える時間遅延器と、 上記光検出器の出力信号と上記時間遅延器からの時間遅
延された変調信号との積算を取る相関器と、 上記相関器の出力信号の強度および周波数と上記時間遅
延器における遅延時間により、目標の距離、速度等の物
理情報を得る信号処理手段とを有し、 上記擬似ランダム変調信号発生器は、擬似ランダム変調
信号として、1系列長分に要する時間が上記光アンテナ
に十分な強度の受信光が得られる距離範囲を光が往復す
るのに要する時間より十分に大きい擬似ランダム系列を
用いたことを特徴とするコヒーレントレーザレーダ装
置。
1. An optical component comprising: a CW laser oscillating at a single wavelength; a branching unit for branching a laser beam from the CW laser; and an optical modulator for modulating one of the laser beams branched by the branching unit. And an optical antenna that irradiates the modulated laser light as transmission light toward a target and receives scattered light from the target; and the other of the laser light branched by the branching unit as local light from the optical antenna. Mixing means for mixing with the received light, and a photodetector for optically heterodyne-detecting the mixed light; as an electrical component, a pseudo-random modulation signal generator for sending a modulation signal to the optical modulator; A time delay unit for providing a time delay to a part of the modulation signal of the pseudo-random modulation signal generator, and a time delay unit that outputs the output signal of the photodetector and the time-delayed modulation signal from the time delay unit And a signal processing means for obtaining physical information such as a target distance and a speed based on the intensity and frequency of the output signal of the correlator and the delay time in the time delay unit. The signal generator generates a pseudo-random modulated signal as a pseudo-random modulated signal, the time required for one sequence length being sufficiently larger than the time required for the light to reciprocate in the distance range in which the received light of sufficient intensity is obtained by the optical antenna. A coherent laser radar device characterized by using:
【請求項2】 上記擬似ランダム変調信号発生器は、上
記擬似ランダム変調信号を1系列長分に要する時間が上
記光アンテナに十分な強度の受信光が得られる距離範囲
を光が往復するのに要する時間の30倍より大きくした
ことを特徴とする請求項1に記載のコヒーレントレーザ
レーダ装置。
2. The method according to claim 1, wherein the pseudo-random modulation signal generator takes a time required for the pseudo-random modulation signal for one sequence length so that the light reciprocates within a distance range in which received light of sufficient intensity can be obtained at the optical antenna. 2. The coherent laser radar device according to claim 1, wherein the time required is longer than 30 times.
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