本發(fā)明涉及對觀測區(qū)域中的風速值進行計測的激光雷達裝置。

背景技術(shù)：

已知有對位于遠處的觀測區(qū)域中的物體的位置進行計測的雷達裝置。雷達裝置向觀測區(qū)域放射電磁波或聲波等波動，并接收被作為對象的物體反射后的波動。并且，通過對接收到的信號進行分析，由此計測從雷達裝置到物體的距離和角度。

在雷達裝置中已知有如下的氣象雷達裝置，其以懸浮于大氣中的微小的液體或者固體的粒子(懸浮微粒，aerosol)為對象，根據(jù)所反射的波動的相位旋轉(zhuǎn)量得知懸浮微粒移動的速度(即風的速度)。在氣象雷達裝置中，使用光作為電磁波的激光雷達裝置因放射的光束的擴展極小，能夠以較高的角度分辨率觀測物體，因此被用作風向風速雷達裝置。

在以往的多普勒光探測與測距裝置(dopplerlidar(lightdetectionandranging(光探測與測距)：lidar))中，通過向大氣照射單一波長的激光，并對接收信號進行外差檢波，能夠得到激光指向方向的風速值。并且，能夠使用通過掃描激光得到的多方向的風速值和矢量運算，得到水平方向的風速值。

以往的激光雷達裝置在向大氣中發(fā)送激光后，接收受到了因大氣中的懸浮微粒的移動速度而導(dǎo)致的多普勒頻移的激光。于是，進行該激光和本地光的外差檢波，由此檢測與風速相當?shù)亩嗥绽招盘枴４藭r，通常將按照時間對來自大氣中的各高度位置處的懸浮微粒的反射光進行劃分而得到的反射光稱為距離單元(rangebin)(參照圖11)。另外，在圖11中，標號101表示從激光雷達裝置發(fā)送的激光，標號102表示來自懸浮微粒的反射光。并且，在該距離單元內(nèi)進行微小間隔下的相干累計(coherentintegration)。

在進行了距離單元內(nèi)的傅里葉變換后，如圖12所示進行n次的脈沖的非相干累計(incoherentintegration)。由此，實現(xiàn)信號對噪聲比(以后，稱為snr(signaltonoiseratio，信噪比))的提高。以上是得到任意一個方向的視線方向的風速值的手法，通過掃描激光得到多個方向的視線方向的風速值，使用矢量運算和vad(velocityazimuthdisplay：速度方位顯示)法(例如參照非專利文獻1)等，計算水平方向的風速值。但是，該方法包含的前提條件是在一周的掃描的期間中的風向及風速是同樣的。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2013/063692號

專利文獻2：國際公開第2013/055825號

專利文獻3：日本特開2008－39640號公報

非專利文獻

非專利文獻1：browningandwexler,j.appl.meteor.,4,727-740,1968

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

但是，實際上往往產(chǎn)生如圖13所示的湍流303，因而不能確保作為上述前提條件的風的同樣性。另外，在圖13中，標號301表示激光雷達裝置，標號302表示從激光雷達裝置發(fā)送的激光。并且，掃描速度和觀測方向數(shù)存在以下的關(guān)系。

(1)風速測定所花費的時間^-1∝風速測定精度

通常，一次的風速測定所花費的時間與風速測定精度具有相關(guān)性，特別是在湍流計測中存在該時間越短則其風速測定精度越高的傾向。

(2)風速測定所花費的時間＝一個方向的數(shù)據(jù)取得所花費的時間×m(m：視線方向數(shù))

雖然存在基于光楔(wedge)等進行的機械驅(qū)動的掃描和使用光開關(guān)的掃描等多種方法，但是由于進行方向切換，所觀測的視線方向增加，因此導(dǎo)致掃描一周的時間也同時增加。

(3)視線方向數(shù)∝風速測定精度

在風速運算的原理上，視線方向數(shù)和風速測定精度存在比例關(guān)系。尤其是上述vad法利用統(tǒng)計量，因而這種關(guān)系性較強。

(4)視線方向數(shù)∝風速測定所花費的時間^-1

在以往的結(jié)構(gòu)中，視線方向數(shù)和風速測定所花費的時間存在反比例的關(guān)系。

由于這些關(guān)系，在通常對每一條視線的觀測進行多方向測定而進行風速計算的方式中，存在湍流場的風速測定精度惡化的問題。

本發(fā)明正是為了解決如上所述的問題而完成的，其目的在于，提供一種即使是湍流場也能夠降低風速測定精度的惡化的激光雷達裝置。

用于解決問題的手段

本發(fā)明的激光雷達裝置具有：多波長光振蕩部，其振蕩出波長彼此不同的多條光；多個調(diào)制部，其對由多波長光振蕩部振蕩出的對應(yīng)的光，根據(jù)射出的視線方向變更調(diào)制頻率進行調(diào)制；發(fā)送接收部，其使各條由調(diào)制部調(diào)制后的光向?qū)?yīng)的視線方向射出，并接收反射后的光；光接收器，其使用由多波長光振蕩部振蕩出的光和由發(fā)送接收部接收到的對應(yīng)的光進行外差檢波，檢測針對各視線方向的差拍信號；以及信號分析部，其根據(jù)由光接收器檢測出的各個差拍信號計算各視線方向的多普勒風速值，使用該多普勒風速值計算三維風速值。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，由于是按照以上所述構(gòu)成的，因而即使是湍流場也能夠降低風速測定精度的惡化。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的實施方式1的激光雷達裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖2是示出本發(fā)明的實施方式1的調(diào)制部的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖3是示出本發(fā)明的實施方式1的信號分析部的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖4是示出本發(fā)明的實施方式1的激光雷達裝置的動作的流程圖。

圖5是示出本發(fā)明的實施方式1的激光雷達裝置的每個視線方向的光的中心頻率的圖。

圖6是示出本發(fā)明的實施方式2的激光雷達裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖7是示出本發(fā)明的實施方式2的信號分析部的動作的流程圖。

圖8是對比現(xiàn)有方式來說明本發(fā)明的實施方式2的激光雷達裝置的掃描方式的圖。

圖9是說明現(xiàn)有的激光雷達裝置的掃描方式的問題的圖。

圖10是說明本發(fā)明的實施方式2的激光雷達裝置的掃描方式的效果的圖。

圖11是說明現(xiàn)有的激光雷達裝置的距離單元的圖。

圖12是說明現(xiàn)有的激光雷達裝置的非相干累計的圖。

圖13是說明在現(xiàn)有的激光雷達裝置中風速測定精度容易惡化的環(huán)境的圖。

具體實施方式

下面，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。

實施方式1

圖1是示出本發(fā)明的實施方式1的激光雷達裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。

如圖1所示，激光雷達裝置由多波長光振蕩部1、多個光耦合器2、多個調(diào)制部3、合波部4、光放大部5、環(huán)形器(circulator)6、分波合波器7、發(fā)送接收光學系統(tǒng)(發(fā)送接收部)8、合波部9、合波耦合器10、光接收器11、信號分析部12及保存顯示部13構(gòu)成。

多波長光振蕩部1振蕩出波長彼此不同的多條光(激光)。另外，在圖1的例子中，將由多波長光振蕩部1振蕩出的光設(shè)為3條，但只要是兩條以上，則幾條都可以。由該多波長光振蕩部1振蕩出的各條光被分別輸出給對應(yīng)的光耦合器2。

光耦合器2將來自多波長光振蕩部1的光分配成兩部分。被該光耦合器2分配的一方的光被用作發(fā)送光，向?qū)?yīng)的調(diào)制部3輸出。并且，被該光耦合器2分配的另一方的光在由光接收器11進行外差檢波時使用，被輸出給合波部9。

調(diào)制部3對來自光耦合器2的光，根據(jù)由發(fā)送接收光學系統(tǒng)8射出的視線方向變更調(diào)制頻率(中心頻率)進行調(diào)制(脈沖調(diào)制)。作為該調(diào)制部3，例如可以列舉出使用aom(acousto-opticmodulator：聲光調(diào)制器)及ao頻移器的結(jié)構(gòu)。另外，也可以如圖2所示構(gòu)成調(diào)制部3。

圖2所示的調(diào)制部3具有直線相位調(diào)制信號產(chǎn)生部31、光相位調(diào)制部32、脈沖信號產(chǎn)生部33及光強度調(diào)制部34。

直線相位調(diào)制信號產(chǎn)生部31產(chǎn)生任意周期的鋸齒波。該直線相位調(diào)制信號產(chǎn)生部31由函數(shù)發(fā)生器等構(gòu)成。

光相位調(diào)制部32依照由直線相位調(diào)制信號產(chǎn)生部31產(chǎn)生的鋸齒波，對來自光耦合器2的光進行相位調(diào)制。由此，使光頻移。另外，在各個調(diào)制部3中分別按照任意的間隔將頻率錯開來設(shè)定此時的頻移量。

脈沖信號產(chǎn)生部33產(chǎn)生使光強度調(diào)制部34開啟或者關(guān)閉的脈沖信號。

光強度調(diào)制部34按照由脈沖信號產(chǎn)生部33產(chǎn)生的脈沖信號進行驅(qū)動，對由光相位調(diào)制部32進行相位調(diào)制后的光進行脈沖調(diào)制。該光強度調(diào)制部34由ln(lithiumniobate：鈮酸鋰)調(diào)制器或者mems(micro-electro-mechanicalsystem，微機電系統(tǒng))光開關(guān)等構(gòu)成。

由該調(diào)制部3進行脈沖調(diào)制后的光被輸出給合波部4。

合波部4對來自各個調(diào)制部3的光進行合波。由該合波部4合波后的光被輸出給光放大部5。

光放大部5對來自合波部4的光進行放大。另外，根據(jù)用途或者在多波長光振蕩部1的光輸出較大的情況下，不需要該光放大部5，該光放大部5不是必須的構(gòu)成要素。由該光放大部5放大后的光經(jīng)由環(huán)形器6被輸出給分波合波器7。

環(huán)形器6按照輸入光切換輸出目標。在此，環(huán)形器6在被輸入了來自光放大部5的光的情況下，將該光輸出給分波合波器7。另一方面，在被輸入了來自分波合波器7的光的情況下，將該光輸出給合波耦合器10。

分波合波器7將經(jīng)由環(huán)形器6的來自光放大部5的光按照每種波長進行分波，并且將來自發(fā)送接收光學系統(tǒng)8的光進行合波。作為該分波合波器7能夠使用wdm(wavelengthdivisionmultiplexer：波分復(fù)用器)等。雖然用法布里-珀羅干涉儀(fabry-perotinterferometer)等也能夠?qū)崿F(xiàn)，但是通過采用以往作為普通通信用而使用的wdm，能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗，而且能夠降低成本。另外，只要是能夠按照波長或者頻率進行辨別的裝置即可，并不限于上述裝置。由該分波合波器7分波后的光被輸出給發(fā)送接收光學系統(tǒng)8。并且，由分波合波器7合波后的光經(jīng)由環(huán)形器6被輸出給合波耦合器10。

發(fā)送接收光學系統(tǒng)8將來自分波合波器7的光向?qū)?yīng)的視線方向射出，并接收被懸浮微粒反射的光。該發(fā)送接收光學系統(tǒng)8由單體望遠鏡或者多個望遠鏡構(gòu)成。在單體望遠鏡的情況下，可以按照光纖相對于透鏡的設(shè)置位置及角度等變更光的射出角度及入射角度，也可以使用根據(jù)波長使光的射出方向變化的衍射光柵。由該發(fā)送接收光學系統(tǒng)8接收的光被輸出給分波合波器7。

合波器9對來自各個光耦合器2的光進行合波。由該合波器9合波后的光被輸出給合波耦合器10。

合波耦合器10將來自合波器9的光與經(jīng)由環(huán)形器6的來自分波合波器7的光進行合波。

光接收器11使用來自合波耦合器10的光(由多波長光振蕩部1振蕩的光和由發(fā)送接收光學系統(tǒng)8接收到的對應(yīng)的光)進行外差檢波，檢測針對各視線方向的差拍信號(beatsignal)。作為該光接收器11，使用平衡接收器。由該光接收器11檢測出的各差拍信號被輸出給信號分析部12。

信號分析部12根據(jù)來自光接收器11的各差拍信號，計算各視線方向的多普勒風速值，使用該多普勒風速值計算三維風速值。如圖3所示，該信號分析部12具有a/d(analogtodigital：模數(shù))轉(zhuǎn)換部121、fft(fastfouriertransform：快速傅里葉變換)處理部122、非相干累計部123、視線風速計算部124及風速矢量計算部125。該信號分析部12的各個部分通過使用了基于軟件的cpu的程序處理來執(zhí)行。

a/d轉(zhuǎn)換部121對來自光接收器11的各差拍信號進行a/d轉(zhuǎn)換。

fft處理部122對由a/d轉(zhuǎn)換部121進行a/d轉(zhuǎn)換后的各信號進行fft處理。

非相干累計部123對由fft處理部122進行了fft處理的各信號進行非相干積分。

視線風速計算部124根據(jù)由非相干累計部123進行了非相干積分的信號，進行峰值檢測或者接收運算等來計算多普勒頻率，根據(jù)該多普勒頻率計算各視線方向的多普勒風速值。

風速矢量計算部125根據(jù)由視線風速計算部124計算出的多個方向的多普勒風速值計算三維風速值(水平方向或者鉛直方向的風速值)。

表示該信號分析部12的計算結(jié)果的數(shù)據(jù)被輸出給保存顯示部13。

保存顯示部13保存來自信號分析部12的數(shù)據(jù)，并在監(jiān)視器(未圖示)上顯示。該保存顯示部13例如由ram或者硬盤等存儲裝置、和gpu(graphicsprocessingunit：圖形處理單元)及顯示器等構(gòu)成。

下面，參照圖4對如上所述構(gòu)成的激光雷達裝置的動作進行說明。

在激光雷達裝置的動作中，如圖4所示，首先，多波長光振蕩部1振蕩出波長彼此不同的多條光，各個光耦合器2將對應(yīng)的光分配成兩部分(步驟st401)。該由各個光耦合器2分配得到的一方的光被輸出給對應(yīng)的調(diào)制部3，另一方的光被輸出給合波部9。

接著，各個調(diào)制部3對來自對應(yīng)的光耦合器2的光，根據(jù)利用發(fā)送接收光學系統(tǒng)8射出的視線方向來變更調(diào)制頻率進行脈沖調(diào)制(步驟st402)。即，在圖1所示的各個調(diào)制部3-1～3-3中，例如如圖5所示分別以不同的調(diào)制頻率if1～if3進行強度調(diào)制。這樣，按照光的每個視線方向改變調(diào)制頻率，由此能夠辨別利用信號分析部12得到的信號是來自哪個方位的信號，能夠進行多個方向的同時觀測。該由各個調(diào)制部3進行脈沖調(diào)制后的光被輸出給合波部4。

接著，合波部4對來自各個調(diào)制部3的光進行合波，光放大部5對合波后的光進行放大，分波合波器7將放大后的光按照每種波長進行分波(步驟st403)。在此，通過在光放大部5及環(huán)形器6的前后設(shè)置合波部4和分波合波器7，不再需要按照每種波長準備光放大部5及環(huán)形器6，能夠設(shè)為光放大部5及環(huán)形器6各1臺。因此，能夠有助于裝置的小型化及低成本化。另外，在不需要光放大部5的情況下不進行放大處理。該由分波合波器7分波后的光被輸出給發(fā)送接收光學系統(tǒng)8。

接著，發(fā)送接收光學系統(tǒng)8將來自分波合波器7的各方的光向?qū)?yīng)的視線方向射出，并接收被懸浮微粒反射后的光，分波合波器7將接收到的各部分光進行合波(步驟st404)。由該分波合波器7合波后的光經(jīng)由環(huán)形器6被輸出給合波耦合器10。

另一方面，合波部9對來自各個光耦合器2的光進行合波(步驟st405)。在此，通過在合波耦合器10及光接收器11的前級設(shè)置合波部9，由此不再需要按照每種波長準備合波耦合器10及光接收器11，合波耦合器10及光接收器11能夠設(shè)為各1臺。并且，光接收器11具有在進行外差檢波時只能在相同的各波長彼此之間檢測差拍信號的特性，因而通過設(shè)為這種結(jié)構(gòu)，能夠有助于裝置的小型化及低成本化。由該合波器9合波后的光被輸出給合波耦合器10。

接著，合波耦合器10將來自合波部9的光和經(jīng)由環(huán)形器6的來自分波合波器7的光進行合波(步驟st406)。由該合波耦合器10合波后的光被輸出給光接收器11。

接著，光接收器11使用來自合波耦合器10的光進行外差檢波，針對各視線方向檢測差拍信號(步驟st407)。由該光接收器11檢測出的各差拍信號被輸出給信號分析部12。

接著，信號分析部12根據(jù)來自光接收器11的各差拍信號計算各視線方向的多普勒風速值，根據(jù)該多普勒風速值計算三維風速值(步驟st408)。下面，示出信號分析部12的動作。

在信號分析部12中，首先，a/d轉(zhuǎn)換部121對來自光接收器11的各差拍信號進行a/d轉(zhuǎn)換，fft處理部122對a/d轉(zhuǎn)換后的各信號進行fft處理。即，對a/d轉(zhuǎn)換后的較寬的頻帶的信號進行fft處理，由此取得if±fw的頻帶寬度作為各視線方向的頻譜數(shù)據(jù)。因此，能夠在信號分析部12內(nèi)按照每條視線方向辨別信號。另外，各頻道占用的頻譜數(shù)據(jù)的頻帶寬度也能夠利用if+2fw+α(α為余量值)等進行設(shè)定。

另外，此時的fw能夠利用下式(1)根據(jù)想要取得的風速值的單側(cè)寬度vw及波長λ計算出來。另外，例如在想要取得的風速值是±30m/s的情況下，風速值的單側(cè)寬度指其絕對值30。

另一方面，在將懸浮微粒作為目標的觀測中，反向散射系數(shù)較小，因而必須通過累計來提高snr。因此，非相干累計部123對由fft處理部122進行了fft處理后的各個信號(一個以上的頻譜數(shù)據(jù))進行非相干積分。另外，根據(jù)利用fft處理部122取得的頻譜數(shù)據(jù)的snr值，也可以省略非相干累計部123的處理。

接著，視線風速計算部124根據(jù)由非相干累計部123進行了非相干積分后的信號進行峰值檢測或者接收運算等，計算多普勒頻率，根據(jù)該多普勒頻率計算各視線方向的多普勒風速值。另外，多普勒風速值(vlos(m/s))能夠利用多普勒頻率fd(hz)及波長λ根據(jù)下式(2)計算出來。

vlos＝λ×fd……(2)

接著，風速矢量計算部125根據(jù)由視線風速計算部124計算出的多個方向的多普勒風速值，計算三維風速值。

另外，不限于上述動作，例如也可以按照專利文獻1那樣根據(jù)所取得的snr來變更信號處理方法。

表示該信號分析部12的計算結(jié)果的數(shù)據(jù)被輸出給保存顯示部13。

接著，保存顯示部13保存來自信號分析部12的數(shù)據(jù)，并在監(jiān)視器(未圖示)上顯示(步驟st409)。

如上所述，根據(jù)該實施方式1，構(gòu)成為，振蕩出波長彼此不同的多條光，對于該光，根據(jù)射出的視線方向變更調(diào)制頻率進行調(diào)制，因而不是對光進行掃描，而是同時向多個方向射出光，由此能夠同時觀測多個方向的風速值。其結(jié)果是，即使是湍流場也能夠降低風速測定精度的惡化，并能夠提高風速測定速率。

另外，也可以構(gòu)成為，在發(fā)送接收光學系統(tǒng)8及信號分析部12中，使用例如按照專利文獻2那樣取得的距離-snr概要(profile)變更會聚距離。由此，數(shù)據(jù)取得率提高。

實施方式2

在實施方式2中示出了如下的方式，即不是同時進行多個方向的風速測定，而是進行與以往不同的掃描方式，由此改善風速測定精度。

圖6是示出本發(fā)明的實施方式2的激光雷達裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。該圖6所示的實施方式2的激光雷達裝置是將圖1所示的實施方式1的激光雷達裝置的多波長光振蕩部1變更為光振蕩部14，將多個光耦合器2及調(diào)制部3變更為一個光耦合器2及一個調(diào)制部3，將合波部4、分波合波器7及合波部9刪除，并追加了光切換部15。其它結(jié)構(gòu)相同，對它們標注了相同的標號，僅對不同的部分進行說明。

光振蕩部14振蕩出單一波長的光(光束)。由該光振蕩部14振蕩出的光被輸出給光耦合器2。

光切換部15在各次對射出經(jīng)由環(huán)形器6的來自光放大部5的光的視線方向進行切換選擇。并且，將上述光經(jīng)由朝向所選擇的視線方向的路徑輸出給發(fā)送接收光學系統(tǒng)8。該光切換部15由光開關(guān)構(gòu)成。并且，也能夠利用可以進行高速掃描的光楔掃描儀(wedgescanner)等代替。

然后，發(fā)送接收光學系統(tǒng)8向該光切換部15所選擇的視線方向射出來自光切換部15的光。

另外，在信號分析部12中，與實施方式1不同，不能同時得到關(guān)于多個方向的差拍信號，而是依次輸入關(guān)于各視線方向的差拍信號。下面，對于實施方式2的信號分析部12的動作，參照圖7進行說明。

在實施方式2的信號分析部12中，首先，a/d轉(zhuǎn)換部121對來自光接收器11的差拍信號進行a/d轉(zhuǎn)換，fft處理部122對a/d轉(zhuǎn)換后的信號進行fft處理(步驟st701、702)。

接著，非相干累計部123對由fft處理部122進行了fft處理后的信號(一個以上的頻譜數(shù)據(jù))進行非相干積分(步驟st703)。另外，根據(jù)通過fft處理部122取得的頻譜數(shù)據(jù)的snr值，也可以省略非相干累計部123進行的處理。

接著，視線風速計算部124判定由非相干累計部123進行了非相干積分后的信號(頻譜數(shù)據(jù))的峰值是否為snr閾值以上(步驟st704)。

當在該步驟st704中視線風速計算部124判斷為頻譜數(shù)據(jù)的峰值為snr閾值以上的情況下，視為該距離單元的頻譜強度足夠且視線方向的頻譜強度足夠而計算多普勒風速值(步驟st705)。此時，對頻譜數(shù)據(jù)進行峰值檢測或者重心運算等來計算多普勒頻率。并且，對計算出的多普勒頻率fd，例如根據(jù)下式(3)計算多普勒風速值vlos。其中，λ表示波長。

vlos＝λ×fd……(3)

另一方面，當在該步驟st704中視線風速計算部124判斷為頻譜數(shù)據(jù)的峰值低于snr閾值的情況下，不進行多普勒風速值的計算。

接著，風速矢量計算部125判斷計算三維風速值所需要的視線方向數(shù)量的多普勒風速值是否已齊備(步驟st706)。

當在該步驟st706中風速矢量計算部125判斷為計算三維風速值所需要的視線方向數(shù)量的多普勒風速值已齊備的情況下，根據(jù)該多個方向的多普勒風速值計算三維風速值(步驟st707)。

另一方面，當在步驟st706中風速矢量計算部125判斷為計算三維風速值所需要的視線方向數(shù)量的多普勒風速值尚未齊備的情況下，不進行三維風速值的計算。然后，進入對下一個距離單元、下一個視線方向的處理。

這樣，在各個距離單元中通過非相干累計取得必要最低限度的信號量(snr)，由此能夠使風速測定速率最大限度地高速化。因此，能夠提高風速測定精度。

另一方面，例如在專利文獻3所公開的現(xiàn)行結(jié)構(gòu)中，事先定義固定的非相干累計，取得該視線方向的數(shù)據(jù)直到達到該累計數(shù)，然后切換視線方向的方向。即，在如圖8(a)所示對一個視線方向進行多次觀測后，切換為下一個視線方向進行掃描。根據(jù)該掃描方式，在懸浮微粒量多、累計數(shù)至少能夠進行風速測定的情況下，導(dǎo)致過度花費觀測時間。并且，在各視線方向上的觀測時間較長時，將產(chǎn)生如圖9所示的問題。

圖9(a)示出利用以往的激光雷達裝置901進行觀測的視線方向801a～801e。另外，標號802表示進行觀測的風，產(chǎn)生下降流和上升流。另外，圖9(b)示出了視線方向801b、801d的觀測時的觀測點902b、902d。此外，圖9(c)示出了視線方向801b、801d的頻譜903b、903d及重心運算結(jié)果904b、904d。

在圖9所示的例子的情況下，實際上風802在水平方向上的風速較小。但是，以往基于一般的矢量運算的水平方向的風速運算式如下式(4)所示，計算出較大的水平方向的風速值。這是因為并不存在風速矢量運算的前提條件即風速及風向的同樣性。

v＝(v2-v4)/sinθ……(4)

其中，v表示水平方向的風速值，v表示視線方向的風速值，θ表示天頂角，下標表示光束編號，以視線方向801b的方向為正。

另一方面，圖10(a)示出了利用本發(fā)明的激光雷達裝置1001進行觀測的視線方向801a～801e。另外，標號802表示進行觀測的風，產(chǎn)生下降流和上升流。另外，圖10(b)示出了視線方向801b的觀測時的觀測點1002b。此外，圖10(c)示出了視線方向801b的頻譜1003b及重心運算結(jié)果1004b。

如該圖10(b)所示，在本發(fā)明的掃描方式(圖8(b))中，能夠離散地對風802的上升流和下降流的風速值進行采樣。其結(jié)果是，如圖10(c)所示所得到的頻譜數(shù)據(jù)呈雙峰那樣的形狀。并且，通過對該頻譜數(shù)據(jù)進行重心運算，能夠得到中間性的風速值。其結(jié)果是，與上述現(xiàn)行方式相比，能夠降低風速測定誤差。此時，也可以利用似然估計法等檢測雙峰，計算平均性的風速值。

如上所述，根據(jù)該實施方式2，采取各次切換視線方向的掃描方式，因而無需間隔數(shù)次地切換視線方向，通過每次進行切換，風速測定速率提高。其結(jié)果是，即使是湍流場也能夠降低風速測定精度的惡化。

實施方式3

在實施方式1的視線風速計算部124中，不進行如圖7所示的實施方式2那樣的非相干累計后的信號的snr值的確認，但也可以進行該確認。由此，能夠在各距離單元中進行必要最少數(shù)量的非相干累計，能夠使風速測定速率進一步高速化，能夠提高風速測定精度。

另外，本申請發(fā)明能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行各實施方式的自由組合、或者各實施方式的任意的構(gòu)成要素的變形、或者在各實施方式中省略任意的構(gòu)成要素。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的激光雷達裝置即使是湍流場也能夠降低風速測定精度的惡化，適合用于計測觀測區(qū)域中的風速值的激光雷達裝置等。

標號說明

1多波長光振蕩部；2光耦合器；3調(diào)制部；4合波部；5光放大部；6環(huán)形器；7分波合波器；8發(fā)送接收光學系統(tǒng)(發(fā)送接收部)；9合波部；10合波耦合器；11光接收器；12信號分析部；13保存顯示部；14光振蕩部；15光切換部；31直線相位調(diào)制信號產(chǎn)生部；32光相位調(diào)制部；33脈沖信號產(chǎn)生部；34光強度調(diào)制部；121a/d轉(zhuǎn)換部；122fft處理部；123非相干累計部；124視線風速計算部；125風速矢量計算部。