JPH0774828B2 - レーザレーダ - Google Patents
レーザレーダInfo
- Publication number
- JPH0774828B2 JPH0774828B2 JP63211872A JP21187288A JPH0774828B2 JP H0774828 B2 JPH0774828 B2 JP H0774828B2 JP 63211872 A JP63211872 A JP 63211872A JP 21187288 A JP21187288 A JP 21187288A JP H0774828 B2 JPH0774828 B2 JP H0774828B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- angle
- viewing angle
- light
- aircraft
- 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
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザレーダに関し、特に航空機に搭載し、運
行の妨げとなる進路上の障害物の探知に利用するレーザ
レーダに関する。
行の妨げとなる進路上の障害物の探知に利用するレーザ
レーダに関する。
従来、この種のレーザレーダは、航空機の速度にかかわ
らず、監視すべき領域の最大探知距離と監視視野角がそ
れぞれ独立的に設定されていた。
らず、監視すべき領域の最大探知距離と監視視野角がそ
れぞれ独立的に設定されていた。
一般に、航空機の進路を変更しようとするとき、慣性に
より機体の速度ｖが大きい程、一定時間Δｔ後の進路変
更可能最大角度ψは小さくなる。
より機体の速度ｖが大きい程、一定時間Δｔ後の進路変
更可能最大角度ψは小さくなる。
第３図は機体速度と進路変更可能な最大角度との関係を
示す説明図、第４図は機体速度と飛行可能領域との関係
を示す説明図である。
示す説明図、第４図は機体速度と飛行可能領域との関係
を示す説明図である。
第３図において、Δｔはパイロットが障害物を視認して
から安全に機体を退避させるためにとる操縦動作までの
時間である。
から安全に機体を退避させるためにとる操縦動作までの
時間である。
航空機の一定時間Δｔ内の飛行可能な領域は機体の速度
に依存し、第４図に示すごとくなる。したがって、第４
図の点線で示す従来方式による監視領域103の外にある
×印で示す障害物104は検知できないという欠点があっ
た。
に依存し、第４図に示すごとくなる。したがって、第４
図の点線で示す従来方式による監視領域103の外にある
×印で示す障害物104は検知できないという欠点があっ
た。
また、これら障害物104を検知するためには、第３図の
一点破線で示す領域を監視する必要があり、このことは
より高い出力のレーザ送信部を必要とし、レーザレーダ
がより大型化するという欠点があった。
一点破線で示す領域を監視する必要があり、このことは
より高い出力のレーザ送信部を必要とし、レーザレーダ
がより大型化するという欠点があった。
更に、点線で示す従来方式による監視領域103内の障害
物104aを検知しても、この障害物に対しては、第３図に
示す機体速度如何によっては、これら障害物が飛行可能
領域の外側に存在することになって、これら障害物が航
空機の妨げとなることはなく、無駄な監視をしているこ
とになるという欠点がある。
物104aを検知しても、この障害物に対しては、第３図に
示す機体速度如何によっては、これら障害物が飛行可能
領域の外側に存在することになって、これら障害物が航
空機の妨げとなることはなく、無駄な監視をしているこ
とになるという欠点がある。
これらの欠点はいずれも、監視すべき領域が航空機の飛
行可能な領域、即ち機体の速度に無関係に定めているこ
とに起因している。
行可能な領域、即ち機体の速度に無関係に定めているこ
とに起因している。
本発明の目的は上述した欠点を除去し、監視すべき領域
と航空機の飛行可能な領域とを合致させて効果的に航空
機の進路上の障害物を探知できるレーザレーダを提供す
ることにある。
と航空機の飛行可能な領域とを合致させて効果的に航空
機の進路上の障害物を探知できるレーザレーダを提供す
ることにある。
本発明のレーザレーダは、一定の繰り返し周波数でレー
ザ光を発射するレーザ送信手段と、このレーザ送信手段
が出力するレーザ光のビーム拡がり角および受光したレ
ーザ光の受光瞬時視野角を制御するビーム角制御手段
と、このビーム角制御手段によってビームの拡がり角が
制御されたレーザ光を監視視野角内で走査して送出する
と共に障害物で反射したレーザ光を受光する走査制御手
段と、前記ビーム角制御手段によって受光瞬時視野角が
制御された受光レーザ光を受けて信号処理を行う受光処
理手段とを備え、前記ビーム角制御手段は航空機の速度
に反比例して前記レーザ光のビーム拡がり角および前記
受光瞬時視野角を制御し、前記走査制御手段は航空機の
速度に反比例して前記監視視野角を制御するように構成
される。
ザ光を発射するレーザ送信手段と、このレーザ送信手段
が出力するレーザ光のビーム拡がり角および受光したレ
ーザ光の受光瞬時視野角を制御するビーム角制御手段
と、このビーム角制御手段によってビームの拡がり角が
制御されたレーザ光を監視視野角内で走査して送出する
と共に障害物で反射したレーザ光を受光する走査制御手
段と、前記ビーム角制御手段によって受光瞬時視野角が
制御された受光レーザ光を受けて信号処理を行う受光処
理手段とを備え、前記ビーム角制御手段は航空機の速度
に反比例して前記レーザ光のビーム拡がり角および前記
受光瞬時視野角を制御し、前記走査制御手段は航空機の
速度に反比例して前記監視視野角を制御するように構成
される。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成図であり、本実施例の
レーザレーダは、レーザ送信部１、受光信号処理部２、
ビームエキスパンダ３、走査光学系４および光学系制御
部５、ミラー６、ハーフミラー７を備えて構成され、他
に速度計８を併記して示す。
レーザレーダは、レーザ送信部１、受光信号処理部２、
ビームエキスパンダ３、走査光学系４および光学系制御
部５、ミラー６、ハーフミラー７を備えて構成され、他
に速度計８を併記して示す。
レーザ光は、レーザ送信部１からハーフミラー７を介し
てビームエキスパンダ３に入射し、所定のビーム拡がり
角を付与されて走査光学系４に入射する。走査光学系４
は、入射するレーザ光を立体角Φの監視視野角で走査し
て送出する。
てビームエキスパンダ３に入射し、所定のビーム拡がり
角を付与されて走査光学系４に入射する。走査光学系４
は、入射するレーザ光を立体角Φの監視視野角で走査し
て送出する。
また、障害物から反射してきた受光レーザ光は、送出レ
ーザ光とは逆方向に進行し、走査光学系４を経てビーム
エキスパンダ３に入射し、ビームエキスパンダ３によっ
て受光レーザ光の瞬時の視野角が制御され、ハーフミラ
ー７およびミラー６を介して受光信号処理部２に入射し
て信号処理される。
ーザ光とは逆方向に進行し、走査光学系４を経てビーム
エキスパンダ３に入射し、ビームエキスパンダ３によっ
て受光レーザ光の瞬時の視野角が制御され、ハーフミラ
ー７およびミラー６を介して受光信号処理部２に入射し
て信号処理される。
航空機用のレーザレーダは広い監視視野角（数十度程
度）の範囲で微小な障害物を検出しなければならないの
で、ビーム拡がり角および受光瞬時視野角は出来るだけ
角度（数分程度）に設定し、それぞれ独立に制御する。
一般に受光瞬時視野角、ビーム拡がり角と同程度ないし
数倍程度に設定するが、本実施例では簡単にするため
に、受光瞬時視野角はビーム拡がり角と同じにする。
度）の範囲で微小な障害物を検出しなければならないの
で、ビーム拡がり角および受光瞬時視野角は出来るだけ
角度（数分程度）に設定し、それぞれ独立に制御する。
一般に受光瞬時視野角、ビーム拡がり角と同程度ないし
数倍程度に設定するが、本実施例では簡単にするため
に、受光瞬時視野角はビーム拡がり角と同じにする。
光学系制御部５は速度計から機体速度データを受信し、
監視すべき最大の探知距離を計算した後必要なビーム拡
がり角と監視視野角を計算し、ビームエキスパンダ３と
走査光学系をこの計算値に設定制御する。
監視すべき最大の探知距離を計算した後必要なビーム拡
がり角と監視視野角を計算し、ビームエキスパンダ３と
走査光学系をこの計算値に設定制御する。
次に、本実施例における光学系制御部５のビーム拡がり
角・受光瞬時視野角θと監視視野角Φの設定方法に関
し、一例をあげて説明する。
角・受光瞬時視野角θと監視視野角Φの設定方法に関
し、一例をあげて説明する。
先に、第４図で説明しように、航空機の飛行可能な領域
は機体速度によって異なる。今、監視すべき領域をこの
飛行可能な領域と一致させ、これよりビーム拡がり角・
受光瞬時視野角θと監視視野角Φを求めてみる。
は機体速度によって異なる。今、監視すべき領域をこの
飛行可能な領域と一致させ、これよりビーム拡がり角・
受光瞬時視野角θと監視視野角Φを求めてみる。
第２図は第１図の実施例における監視視野角とビーム拡
がり角の関係を示す説明図である。
がり角の関係を示す説明図である。
先ず、機体の進路変更可能最大角度ψは、速度ｖに反比
例するので、監視視野角Φは次の（１）式で定まる。
例するので、監視視野角Φは次の（１）式で定まる。
Φ＝２ψ∝1/v …（１） 一方、最大探知距離は、機体速度ｖに比例するから、
監視すべき面積S1は次の（２）式で示すとおり機体の速
度ｖにかかわらず一定となる。
監視すべき面積S1は次の（２）式で示すとおり機体の速
度ｖにかかわらず一定となる。
S1∝（・Φ）2∝(v・1/v)2＝一定 …（２） ビーム拡がり角・受光瞬時視野角をθとすると、最大探
知距離におけるレーザビーム断面積S2は次の（３）式
で計算できる。
知距離におけるレーザビーム断面積S2は次の（３）式
で計算できる。
S2＝π（θ/2）2 …（３） レーザ送信部１の繰り返し周波数ｆは（２）式を（３）
式で除算して（４）式のように定まる。
式で除算して（４）式のように定まる。
ｆ＝S1／S2＝S1／π（θ/2）２ …（４） ここで、レーザ送信部１の繰り返し周波数ｆは一定、ま
た（２）式からS1も一定であるので、（４）式からθ
が一定となる。
た（２）式からS1も一定であるので、（４）式からθ
が一定となる。
故に、ビーム拡がり角・受光瞬時視野角θは次の（５）
式のように求まる。
式のように求まる。
θ∝1/∝1/v …（５） したがって監視視野角Φとビーム拡がり角・受光瞬時視
野角θは（１）式および（５）式に示すように機体の速
度に反比例させれば良く、光学系制御部５によってこの
ような光学系制御を実行する。
野角θは（１）式および（５）式に示すように機体の速
度に反比例させれば良く、光学系制御部５によってこの
ような光学系制御を実行する。
以上説明したように本発明は、一定の繰返し周波数で発
射されるレーザ光のビーム拡がり角および受光したレー
ザ光の受光瞬時視野角を航空機の速度に反比例して制御
すると共に、レーザビームを走査する監視視野角を航空
機の速度に反比例して制御することによって、航空機の
飛行可能領域と監視領域（監視視野角および監視距離に
より設定される領域）とを一致させることができ、その
結果、機体速度が速くなるにつれて、レーザ光のビーム
拡がり角および受光瞬時視野角は細く絞られるのでより
遠方まで監視でき、また、機体速度が速くなるにつれて
監視視野角は狭くなるので、最大探知距離における監視
面積とレーザ光のビーム断面積との比は一定になり、監
視面積を走査に要するレーザ光のビームパルス数（繰り
返し周波数）は一定にでき、従って、平均出力の小さな
レーザ送信部を使用して効果的に航空機の進路上の障害
物を探知でき、装置の軽量簡素化が実現できる。
射されるレーザ光のビーム拡がり角および受光したレー
ザ光の受光瞬時視野角を航空機の速度に反比例して制御
すると共に、レーザビームを走査する監視視野角を航空
機の速度に反比例して制御することによって、航空機の
飛行可能領域と監視領域（監視視野角および監視距離に
より設定される領域）とを一致させることができ、その
結果、機体速度が速くなるにつれて、レーザ光のビーム
拡がり角および受光瞬時視野角は細く絞られるのでより
遠方まで監視でき、また、機体速度が速くなるにつれて
監視視野角は狭くなるので、最大探知距離における監視
面積とレーザ光のビーム断面積との比は一定になり、監
視面積を走査に要するレーザ光のビームパルス数（繰り
返し周波数）は一定にでき、従って、平均出力の小さな
レーザ送信部を使用して効果的に航空機の進路上の障害
物を探知でき、装置の軽量簡素化が実現できる。
第１図は本発明によるレーザレーダの一実施例の構成
図、第２図は第１図の実施例における監視視野角とビー
ム拡がり角・受光瞬時視野角の関係を示す説明図、第３
図は機体速度と進路変更可能最大角との関係を示す説明
図。第４図は機体速度と飛行可能な領域との関係を示す
説明図である。 １……レーザ送信部、２……受光信号処理部、３……ビ
ームエキスパンダ、４……走査光学系、５……光学系制
御部、８……速度計。
図、第２図は第１図の実施例における監視視野角とビー
ム拡がり角・受光瞬時視野角の関係を示す説明図、第３
図は機体速度と進路変更可能最大角との関係を示す説明
図。第４図は機体速度と飛行可能な領域との関係を示す
説明図である。 １……レーザ送信部、２……受光信号処理部、３……ビ
ームエキスパンダ、４……走査光学系、５……光学系制
御部、８……速度計。
Claims (1)
- 【請求項１】一定の繰り返し周波数でレーザ光を発射す
るレーザ送信手段と、このレーザ送信手段が出力するレ
ーザ光のビーム拡がり角および受光したレーザ光の受光
瞬時視野角を制御するビーム角制御手段と、このビーム
角制御手段によってビームの拡がり角が制御されたレー
ザ光を監視視野角内で走査して送出すると共に障害物で
反射したレーザ光を受光する走査制御手段と、前記ビー
ム角制御手段によって受光瞬時視野角が制御された受光
レーザ光を受けて信号処理を行う受光処理手段とを備
え、前記ビーム角制御手段は航空機の速度に反比例して
前記レーザ光のビーム拡がり角および前記受光瞬時視野
角を制御し、前記走査制御手段は航空機の速度に反比例
して前記監視視野角を制御することを特徴とするレーザ
レーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63211872A JPH0774828B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | レーザレーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63211872A JPH0774828B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | レーザレーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0259692A JPH0259692A (ja) | 1990-02-28 |
| JPH0774828B2 true JPH0774828B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=16613014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63211872A Expired - Lifetime JPH0774828B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | レーザレーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774828B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6556282B2 (en) * | 2001-09-04 | 2003-04-29 | Rosemount Aerospace, Inc. | Combined LOAS and LIDAR system |
| JP4096823B2 (ja) * | 2003-06-18 | 2008-06-04 | 三菱電機株式会社 | レーザ装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62195579A (ja) * | 1986-02-24 | 1987-08-28 | Hitachi Ltd | 車両用障害物検知装置 |
-
1988
- 1988-08-25 JP JP63211872A patent/JPH0774828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62195579A (ja) * | 1986-02-24 | 1987-08-28 | Hitachi Ltd | 車両用障害物検知装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0259692A (ja) | 1990-02-28 |
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