(57)【要約】  受信信号を時間ゲート毎に高速フーリエ変換して当該時間ゲート毎の受信スペクトルを得る高速フーリエ解析部（１３０１）と、高速フーリエ解析部（１３０１）により得られた受信スペクトルの積算要否を時間ゲート毎に判別する信号積算判別部（１３０２）と、信号積算判別部（１３０２）による判別結果に従い、高速フーリエ解析部（１３０３）により得られた受信スペクトルの積算を行うスペクトル積算部（１３０４）と、スペクトル積算部（１３０４）により積算された受信スペクトルから、光送受信部（１１）により照射されたレーザ光に対する周波数シフト量を算出する周波数シフト算出部（１３０６）と、周波数シフト算出部（１３０６）により算出された周波数シフト量から、光送受信部（１１）によりレーザ光が照射された方向の風速を算出する風速演算部（１３０７）とを備えた。
2017130315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一周波数のレーザ光を大気中に照射して、当該レーザ光に対する大気中からの散乱光を受信してヘテロダイン検波を行うことで受信信号を得る光送受信部と、
前記光送受信部により得られた受信信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換された受信信号を時間ゲート毎に高速フーリエ変換して当該時間ゲート毎の受信スペクトルを得る高速フーリエ解析部と、
前記高速フーリエ解析部により得られた受信スペクトルの積算要否を前記時間ゲート毎に判別する信号積算判別部と、
前記信号積算判別部による判別結果に従い、前記高速フーリエ解析部により得られた受信スペクトルの積算を行うスペクトル積算部と、
前記スペクトル積算部により積算された受信スペクトルから、前記光送受信部により照射されたレーザ光に対する周波数シフト量を算出する周波数シフト算出部と、
前記周波数シフト算出部により算出された周波数シフト量から、前記光送受信部によりレーザ光が照射された方向の風速を算出する風速演算部と
を備えたコヒーレントライダー装置。
【請求項２】
前記信号積算判別部は、前記Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換された受信信号の前記時間ゲート毎の振幅に基づいて、前記高速フーリエ解析部により得られた受信スペクトルの積算要否を当該時間ゲート毎に判別する
ことを特徴とする請求項１記載のコヒーレントライダー装置。
【請求項３】
前記信号積算判別部は、前記高速フーリエ解析部により得られた受信スペクトルの前記時間ゲート毎の振幅に基づいて、当該受信スペクトルの積算要否を当該時間ゲート毎に判別する
ことを特徴とする請求項１記載のコヒーレントライダー装置。
【請求項４】
前記信号積算判別部は、前記Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換された受信信号を前記時間ゲート毎に高速フーリエ変換して当該時間ゲート毎の受信スペクトルを得て、当該受信スペクトルの当該時間ゲート毎の振幅に基づいて、前記高速フーリエ解析部により得られた受信スペクトルの積算要否を当該時間ゲート毎に判別する
ことを特徴とする請求項１記載のコヒーレントライダー装置。
【請求項５】
前記信号積算判別部は、前記光送受信部により照射されるレーザ光が遮光されるタイミングを示した外部信号に基づいて、前記高速フーリエ解析部により得られた受信スペクトルの積算要否を前記時間ゲート毎に判別する
ことを特徴とする請求項１記載のコヒーレントライダー装置。
【請求項６】
前記光送受信部は、レーザ光の照射方向を切替える光スイッチを有し、
前記光送受信部により照射されるレーザ光が遮光されるタイミングを算出する遮光タイミング演算部と、
前記遮光タイミング演算部により算出されたタイミングにおいてレーザ光が遮光されない照射方向を指定する照射方向指定部と、
前記光スイッチに、前記遮光タイミング演算部により算出されたタイミングで、レーザ光の照射方向を前記照射方向指定部により指定された照射方向に切替えさせる光スイッチドライバとを備えた
ことを特徴とする請求項１記載のコヒーレントライダー装置。
【請求項７】
前記光送受信部は、
単一周波数の連続波であるレーザ光を発光する光源と、
前記光源により発光されたレーザ光を分割する光分配器と、
前記光分配器により分割された一方のレーザ光に対してパルス強度変調及び周波数シフトを行うパルス変調器と、
前記パルス変調器によりパルス強度変調及び周波数シフトが行われたレーザ光を増幅する光増幅器と、
前記光増幅器により増幅されたレーザ光を大気中に照射し、当該レーザ光に対する大気中からの散乱光を受信する光アンテナと、
前記光分配器により分割された他方のレーザ光と、前記光アンテナにより受信された散乱光との合波及び分割を行う光カプラと、
前記光カプラにより合波及び分割が行われた光に対してヘテロダイン検波を行うことで前記受信信号を得る光受信機とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載のコヒーレントライダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大気中の風速を計測するコヒーレントライダー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、大気中の風速を計測するコヒーレントライダー装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このコヒーレントライダー装置では、レーザ光を大気中に照射して、当該レーザ光に対する大気中からの散乱光を受信してヘテロダイン検波を行うことで、受信信号を得ている。そして、この受信信号をフーリエ変換することで受信スペクトルを得ている。なお、この受信スペクトルには、信号スペクトルの他に雑音スペクトルが含まれている。そのため、受信スペクトルの取得を複数回行い、これを積算することで受信ＳＮ比（信号対雑音比）を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１４／００２５６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、コヒーレントライダー装置から照射されたレーザ光が遮光された場合には、大気中からの信号を受信することができず、雑音のみのデータとなる。しかしながら、従来のコヒーレントライダー装置では、レーザ光の予期しない遮光の有無にかかわらず、レーザ光を照射したときには受信スペクトルの積算を行っている。そのため、上記のようにレーザ光が遮光される期間が存在する場合には、受信ＳＮ比が劣化するという課題があった。【０００５】
また、風速の計測精度を確保するためには、所定の受信ＳＮ比を得る必要がある。受信ＳＮ比は、信号スペクトルのレベルをＳとし、雑音スペクトルのレベルをＮとし、積算回数をｎとした場合、下式（１）のように表すことができる。
2017130315.tif 000003
【０００６】
図１６は従来のコヒーレントライダー装置による受信スペクトルの積算動作を説明する図である。図１６Ａは、レーザ光が遮光されずに大気中に照射された場合での、時間ゲート毎の受信スペクトルと、積算後の受信スペクトルとを示している。また、図１６Ｂは、２，３番目（ｎ＝２，３）に取得した受信スペクトルに対応する期間にレーザ光が遮光された場合での、時間ゲート毎の受信スペクトルと、積算後の受信スペクトルとを示している。
この図１６から、積算後の受信スペクトルについて、雑音スペクトルは同等であるが、図１６Ａの場合に対して図１６Ｂの場合の方が、信号スペクトルが低くなっていることが分かる。すなわち、図１６Ｂの場合には受信ＳＮ比が劣化している。【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、レーザ光が遮光される期間が存在する場合でも、受信ＳＮ比の劣化を防ぐことができるコヒーレントライダー装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るコヒーレントライダー装置は、単一周波数のレーザ光を大気中に照射して、当該レーザ光に対する大気中からの散乱光を受信してヘテロダイン検波を行うことで受信信号を得る光送受信部と、光送受信部により得られた受信信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換された受信信号を時間ゲート毎に高速フーリエ変換して当該時間ゲート毎の受信スペクトルを得る高速フーリエ解析部と、高速フーリエ解析部により得られた受信スペクトルの積算要否を時間ゲート毎に判別する信号積算判別部と、信号積算判別部による判別結果に従い、高速フーリエ解析部により得られた受信スペクトルの積算を行うスペクトル積算部と、スペクトル積算部により積算された受信スペクトルから、光送受信部により照射されたレーザ光に対する周波数シフト量を算出する周波数シフト算出部と、周波数シフト算出部により算出された周波数シフト量から、光送受信部によりレーザ光が照射された方向の風速を算出する風速演算部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、上記のように構成したので、レーザ光が遮光される期間が存在する場合でも、受信ＳＮ比の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るコヒーレントライダー装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における信号処理機の機能構成例を示すブロック図である。
【図３Ａ】この発明の実施の形態１における信号処理機の動作例を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】この発明の実施の形態１における信号処理機の動作例を示すフローチャートである。
【図４】図４Ａ、図４Ｂは、この発明の実施の形態１における信号積算判別部の動作を説明する図であり、レーザ光が遮光されずに大気中に照射された場合と、レーザ光が照射直後に遮光された場合を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるスペクトル積算部の動作を説明する図であり、レーザ光が遮光された期間が存在する場合での時間ゲート毎の受信スペクトルと積算後の受信スペクトルとを示す図である。
【図６】図６Ａ、図６Ｂは、この発明の実施の形態１における雑音レベル補正部の動作を説明する図であり、受信スペクトル及び雑音スペクトルを示す図と、雑音レベル補正後の受信スペクトルを示す図である。
【図７Ａ】この発明の実施の形態１における信号処理機の別の動作例を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】この発明の実施の形態１における信号処理機の別の動作例を示すフローチャートである。
【図８Ａ】この発明の実施の形態１における信号処理機の別の動作例を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】この発明の実施の形態１における信号処理機の別の動作例を示すフローチャートである。
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは、この発明の実施の形態１に係るコヒーレントライダー装置が風力発電機に搭載された場合を示す図であり、側面図と、正面図と、上面図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｃは、図９に示す構成における信号積算判別部の動作を説明する図であり、エアロゾルからの散乱光のみを受信した場合を示す図と、エアロゾルからの散乱光及びブレードからの反射光を受信した場合を示す図と、ブレードからの反射光のみを受信した場合を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における信号処理機の機能構成例を示すブロック図である。
【図１２Ａ】この発明の実施の形態２における信号処理機の動作例を示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】この発明の実施の形態２における信号処理機の動作例を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態２に係るコヒーレントライダー装置が風力発電機に搭載された場合での、レーザ光の照射パターンの一例を示す図である。
【図１４】図１４Ａ〜図１４Ｄは、図１３に示す構成における各時刻でのレーザ光の遮光の一例を示す図である。
【図１５】図１３に示す構成における積算判別信号の一例を示す図である。
【図１６】図１６Ａ、図１６Ｂは、従来のコヒーレントライダー装置による受信スペクトルの積算動作を説明する図であり、レーザ光が遮光されずに大気中に照射された場合での時間ゲート毎の受信スペクトルと積算後の受信スペクトルとを示す図と、レーザ光が遮光された期間が存在する場合での時間ゲート毎の受信スペクトルと積算後の受信スペクトルとを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
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ライダー装置１の構成例を示すブロック図である。
実施の形態１に係るコヒーレントライダー装置１は、図１に示すように、光送受信部１１、Ａ／Ｄ変換器１２、信号処理機１３、光スイッチドライバ１４及び表示器１５を備えている。なお図１において、太い接続線は光ファイバケーブルを表し、細い接続線は電気信号ケーブルを表している。
【００１２】
光送受信部１１は、単一周波数のレーザ光を大気中に照射して、当該レーザ光に対する大気中からの散乱光を受信してヘテロダイン検波を行うことで受信信号を得るものである。この光送受信部１１は、基準光源（光源）１６、光分配器１７、パルス変調器１８、光増幅器１９、光サーキュレータ２０、光スイッチ２１、複数の光アンテナ２２、光カプラ２３及び光受信機２４を有している。
【００１３】
基準光源１６は、単一周波数の連続波であるレーザ光を発光するものである。なお、レーザ光の発光スペクトルの線幅は、数ＭＨｚ（例えば１０ＭＨｚ）以下とする。この基準光源１６は、例えば、半導体レーザ、ファイバレーザ又は固体レーザのうちの何れか、若しくはその組み合わせによって構成される。この基準光源１６により発光されたレーザ光は光分配器１７に出力される。
【００１４】
光分配器１７は、基準光源１６により発光されたレーザ光を分割するものである。この際の分割比は、例えば、大気中に照射する信号光用のレーザ光の割合を９割とし、ヘテロダイン検波で用いる参照光用のレーザ光の割合を１割とする。この光分配器１７は、例えばビームスプリッタで構成される。この光分配器１７により分割された一方のレーザ光（信号光）はパルス変調器１８に出力され、他方のレーザ光（参照光）は光カプラ２３に出力される。
【００１５】
パルス変調器１８は、光分配器１７により分割された一方のレーザ光に対してパルス強度変調及び周波数シフトを行うものである。この際、パルス変調器１８は、レーザ光の光強度がガウス形状又は矩形状となるようにパルス強度変調を行って、レーザ光をパルス化する。また、パルス変調器１８は、外部から入力されたトリガ信号に応じて、所定の値（例えば２０ＭＨｚ以上且つ２００ＭＨｚ以下）だけレーザ光に対して周波数シフトを行う。このパルス変調器１８は、例えば音響光学素子又はニオム酸リチウム結晶を用いた変調素子で構成される。このパルス変調器１８によりパルス強度変調及び周波数シフトが行われたレーザ光は光増幅器１９に出力される。
【００１６】
光増幅器１９は、パルス変調器１８によりパルス強度変調及び周波数シフトが行われたレーザ光の強度を増幅するものである。この光増幅器１９は、例えば、光ファイバ増幅器や導波路型増幅器、スラブ型増幅器等の固体レーザ増幅器、半導体光増幅器で構成される。この光増幅器１９により強度が増幅されたレーザ光は光サーキュレータ２０に出力される。
【００１７】
光サーキュレータ２０は、入力されたレーザ光の経路に応じて出力する経路を切替えるものである。ここで、光サーキュレータ２０は、光増幅器１９からレーザ光が出力された場合には、当該レーザ光を光スイッチ２１に出力する。一方、光サーキュレータ２０は、光スイッチ２１を介して光アンテナ２２からレーザ光が出力された場合には、当該レーザ光を光カプラ２３に出力する。この光サーキュレータ２０は、例えば偏光ビームスプリッタ及び波長板で構成される。
【００１８】
光スイッチ２１は、光サーキュレータ２０から出力されたレーザ光の照射方向を切替えるものである。この光スイッチ２１は、光スイッチドライバ１４による制御に従ってレーザ光の照射方向を切替え、当該照射方向に対応する光アンテナ２２に対して光サーキュレータ２０からのレーザ光を出力する。この光スイッチ２１は、例えば偏光ビームスプリッタ及び波長板で構成される。
【００１９】
光アンテナ２２は、光スイッチ２１から出力されたレーザ光のビーム径を拡大した後、大気中に照射するものである。この光アンテナ２２により大気中に照射されたレーザ光は、大気中に浮遊しているエアロゾルにより散乱され、又はハードターゲットにより反射される。そして、光アンテナ２２は、上記照射したレーザ光のうち、大気中からの散乱光（反射光）を受信する。この光アンテナ２２は、例えば複数の屈折レンズ又は複数のミラーで構成される。この光アンテナ２２により受信された散乱光は光スイッチ２１を介して光サーキュレータ２０に出力される。
【００２０】
光カプラ２３は、光分配器１７により分割された他方のレーザ光（参照光）と、光サーキュレータ２０から出力された散乱光との合波及び分割を行うものである。この際、光カプラ２３は同一比率で分割する。この光カプラ２３により合波及び分割が行われた光は光受信機２４に出力される。
【００２１】
光受信機２４は、光カプラ２３により合波及び分割が行われた光に対してヘテロダイン検波を行うことで受信信号を得るものである。すなわち、光受信機２４は、光分配器１７からの参照光と光サーキュレータ２０からの散乱光とのビート信号を取り出して、電気信号に変換する。この光受信機２４は、例えば２つのフォトダイオードを用いて同相雑音を軽減するバランスドレシーバで構成される。この光受信機２４により得られた受信信号はＡ／Ｄ変換器１２に出力される。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器１２は、光受信機２４により得られた受信信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換するものである。このＡ／Ｄ変換器１２によりディジタル信号に変換された受信信号は信号処理機１３に出力される。
【００２３】
信号処理機１３は、Ａ／Ｄ変換器１２によりディジタル信号に変換された受信信号を用いて、大気中の風速を計測するものである。また、信号処理機１３は、所定のタイミングでレーザ光の次の照射方向を指定する制御信号を光スイッチドライバ１４に出力する。この信号処理機１３による計測結果を示すデータは表示器１５に出力される。
【００２４】
なお、信号処理機１３は、例えば、メモリ２６に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）２５又はＣＰＵ２５とＦＰＧＡ（不図示）の併用により実現される。信号処理機１３がＣＰＵ２６で構成される場合、信号処理機１３の各機能はソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ２６に記憶される。信号処理機１３は、メモリ２６に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、信号処理機１３は、各機能が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ２６を備える。また、これらのプログラムは、信号処理機１３の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ２６とは、例えばＲＡＭ，ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。
【００２５】
光スイッチドライバ１４は、信号処理機１３から出力された制御信号に応じて、光スイッチ２１にレーザ光の照射方向を切替えさせるものである。実施の形態１では、光スイッチドライバ１４は、光スイッチ２１に、レーザ光の照射方向を上記制御信号で指定された照射方向に切替えさせる。この光スイッチドライバ１４は、例えばマイコン又はＤ／Ａ変換器等で構成される。
【００２６】
表示器１５は、信号処理機１３による計測結果を示すデータを表示するものである。なお図１では、コヒーレントライダー装置１に表示器１５を設けた場合を示したが、コヒーレントライダー装置１には表示器１５を設けず、別体の表示器を用いてもよい。
【００２７】
次に、信号処理機１３の機能構成例について、図２を用いて説明する。
信号処理機１３は、図２に示すように、高速フーリエ解析部１３０１、信号積算判別部１３０２、スペクトル積算部１３０３、照射方向指定部１３０４、雑音レベル補正部１３０５、周波数シフト算出部１３０６及び風速演算部１３０７を有している。
【００２８】
高速フーリエ解析部１３０１は、Ａ／Ｄ変換器１２によりディジタル信号に変換された受信信号に対して所定の時間ゲート毎に高速フーリエ変換を行うことで、当該時間ゲート毎の受信スペクトルを得るものである。この高速フーリエ解析部１３０１により得らえた時間ゲート毎の受信スペクトルを示すデータはスペクトル積算部１３０３に出力される。
【００２９】
信号積算判別部１３０２は、高速フーリエ解析部１３０１により得られた受信スペクトルの積算要否を時間ゲート毎に判別するものである。図２に示す構成では、信号積算判別部１３０２は、Ａ／Ｄ変換器１２によりディジタル信号に変換された受信信号を時間ゲート毎に分割し、当該時間ゲート毎の受信信号の振幅が振幅閾値を超えるかを判断する。なお、振幅閾値は、時間ゲート毎に分割した受信信号に対してそれぞれ設定される。そして、信号積算判別部１３０２は、振幅閾値を超える受信信号に対してフラッグを立て、対応する受信スペクトルの積算要否を識別するための積算判別信号を時間ゲート毎に生成する。すなわち、受信信号の振幅が振幅閾値を超える場合には、対応する受信スペクトルを積算否とし、受信信号の振幅が振幅閾値を超えない場合には、対応する受信スペクトルを積算要とする。この信号積算判別部１３０２により生成された積算判別信号はスペクトル積算部１３０３に出力される。
【００３０】
スペクトル積算部１３０３は、信号積算判別部１３０２により生成された積算判別信号に従い、高速フーリエ解析部１３０１により得られた受信スペクトルの積算を行うものである。
また、スペクトル積算部１３０３は、同一の照射方向において、受信スペクトルの積算回数が基準積算回数に達したかを判断する。そして、スペクトル積算部１３０３は、上記積算回数が基準積算回数に達したと判断した場合には、照射方向指定部１３０４に対してトリガ信号を出力する。一方、スペクトル積算部１３０３は、上記積算回数が基準積算回数に達していないと判断した場合には、上記受信スペクトルの積算を繰り返す。なお、基準積算回数は予め設定される。
また、スペクトル積算部１３０３は、積算後の受信スペクトルの受信ＳＮ比が受信ＳＮ比基準値を下回るかを判断する。そして、スペクトル積算部１３０３は、上記受信ＳＮ比が受信ＳＮ比基準値を下回ると判断した場合には、当該受信スペクトルをメモリ２６に保存し、当該受信スペクトルに、メモリ２６に保存された前回取得した同じ照射方向の受信スペクトルを積算する。一方、上記受信ＳＮ比が受信ＳＮ比基準値を下回らないと判断した場合には、当該受信スペクトルのメモリ２６への保存、及び、当該受信スペクトルへの前回取得した同じ照射方向の受信スペクトルの積算は、実行しない。なお、受信ＳＮ比基準値は予め設定される。
このスペクトル積算部１３０３により積算された受信スペクトルを示すデータは雑音レベル補正部１３０５に出力される。
【００３１】
照射方向指定部１３０４は、スペクトル積算部１３０３から出力されたトリガ信号に応じて、レーザ光の次の照射方向を指定するものである。そして、照射方向指定部１３０４は、指定した照射方向を示す制御信号を生成し、光スイッチドライバ１４に出力する。
【００３２】
雑音レベル補正部１３０５は、スペクトル積算部１３０３により積算された受信スペクトルから雑音スペクトルを差分することで、雑音を除去するものである。なお、雑音レベル補正部１３０５は、事前（雑音取得モード時）に、レーザ光を大気中には照射しない状態でスペクトル積算部１３０３により積算された受信スペクトルを雑音スペクトルとしてメモリ２６に保存している。この雑音レベル補正部１３０５により雑音が除去された受信スペクトルを示すデータは周波数シフト算出部１３０６に出力される。
【００３３】
周波数シフト算出部１３０６は、雑音レベル補正部１３０５により雑音が除去された受信スペクトルを用いて、光送受信部１１で照射されたレーザ光からの周波数シフト量を算出するものである。この周波数シフト算出部１３０６により算出された周波数シフト量を示すデータは風速演算部１３０７に出力される。
【００３４】
風速演算部１３０７は、周波数シフト算出部１３０６により算出された周波数シフト量から、光送受信部１１で照射されたレーザ光の照射方向である視線方向での風速を算出するものである。また、風速演算部１３０７は、算出した複数の視線方向での風速から、水平方向の風向及び風速のベクトル演算も行う。この風速演算部１３０７による演算結果を示すデータは、信号処理機１３による計測結果を示すデータとして表示器１５に出力される。
【００３５】
次に、実施の形態１における信号処理機１３の動作例について、図３Ａ，３Ｂ，４〜６を用いて説明する。
実施の形態１における信号処理機１３の動作例では、図３Ａ，３Ｂに示すように、まず、高速フーリエ解析部１３０１は、Ａ／Ｄ変換器１２によりディジタル信号に変換された受信信号に対して所定の時間ゲート毎に高速フーリエ変換を行う（ステップＳＴ３０１）。これにより、時間ゲート毎の受信スペクトルを得ることができる。
【００３６】
また、信号積算判別部１３０２は、Ａ／Ｄ変換器１２によりディジタル信号に変換された受信信号の時間ゲート毎の振幅を振幅閾値と比較することで、高速フーリエ解析部１３０１により得られた受信スペクトルの積算要否を当該時間ゲート毎に判別する（ステップＳＴ３０２）。この際、信号積算判別部１３０２は、まず、Ａ／Ｄ変換器１２によりディジタル信号に変換された受信信号を時間ゲート毎に分割し、当該時間ゲート毎の受信信号の振幅が振幅閾値を超えるかを判断する。そして、信号積算判別部１３０２は、振幅閾値を超える受信信号に対してフラッグを立て、対応する受信スペクトルの積算要否を識別するための積算判別信号を生成する。
【００３７】
図４は信号積算判別部１３０２の動作を説明する図である。ここで、図４の上段の波形は光送受信部１１により照射されたレーザ光の時間波形であり、レーザ光として数十ｍｓ相当の送信パルスが大気中に照射された場合を示している。また、図４Ａの左側の波形はレーザ光が遮光されずに大気中に照射された場合の受信信号の時間波形である。なお、符号４０１はコヒーレントライダー装置１の内部反射光による受信信号を示し、符号４０２はエアロゾルからの散乱光による受信信号を示している。また、図４Ｂの左側の波形はレーザ光が照射直後に遮光された場合の受信信号の時間波形である。なお、符号４０３はハードターゲットからの反射光による受信信号を示している。また、図中の破線で囲まれた期間は積算要否の判別対象である時間ゲートを示し、符号４０４は当該時間ゲートの受信信号に対する振幅閾値を示している。
ここで、破線で囲まれた期間である時間ゲートの受信信号を抽出した場合、図４Ａでは受信信号の振幅が振幅閾値を超えず、図４Ｂでは受信信号の振幅が振幅閾値を超える。そして、信号積算判別部１３０２では、例えば、振幅閾値を超える場合には積算判別信号を０（積算否）とし、振幅閾値を超えない場合には積算判別信号を１（積算要）とする。
【００３８】
なお、振幅閾値は、上述したように、時間ゲート毎に分割した受信信号に対して設定される。この振幅閾値は外部で設定され、その値は、レーザ光を遮光するハードターゲットの反射率を想定して決定される。
例えば、ハードターゲットにレーザ光の一部が遮光され、残りが当該ハードターゲットの後方の大気中に照射された場合を想定する。この場合、光アンテナ２２では、エアロゾルからの散乱光を受信することはできる。しかしながら、一部がハードターゲットにより遮光されているため、その遮光されている割合によって、スペクトル積算部１３０３で積算された受信スペクトルの受信ＳＮ比が向上するか劣化するかが決まる。したがって、エアロゾルからの散乱光による受信信号のレベルが装置雑音のレベルになるときの、ハードターゲットからの反射光による受信信号のレベルを振幅閾値として設定する。なお、装置雑音には、光受信機２４の熱雑音及び光増幅器１９で発生した自然放射増幅光雑音等が含まれる。
【００３９】
次いで、スペクトル積算部１３０３は、信号積算判別部１３０２により生成された積算判別信号に従い、高速フーリエ解析部１３０１により得られた受信スペクトルの積算を行う（ステップＳＴ３０３）。すなわち、スペクトル積算部１３０３は、積算判別信号に基づいて、受信スペクトルを積算するか否かを時間ゲート毎に制御する。上記の例では、積算判別信号が１（積算要）の場合には該当する受信スペクトルの積算を行い、積算判別信号が０（積算否）の場合には該当する受信スペクトルの積算は行わない。
【００４０】
図５はスペクトル積算部１３０３の動作を説明する図である。図５は、高速フーリエ解析部１３０１により得られた２，３番目（ｎ＝２，３）の受信スペクトルに対応する期間にレーザ光が遮光された場合での、時間ゲート毎の受信スペクトルと、積算後の受信スペクトルとを示している。また、積算後の受信スペクトルについて、破線は従来のコヒーレントライダー装置の場合（図１６Ｂに相当）を示し、実線は実施の形態１のコヒーレントライダー装置１の場合を示している。
この場合、実施の形態１のスペクトル積算部１３０３では、エアロゾルからの散乱光が受信できていない期間に対応する２，３番目の受信スペクトルは積算しない。これにより、図５の積算後の受信スペクトルについて、破線で示す従来のコヒーレントライダー装置に対して、実施の形態１のコヒーレントライダー装置１では、信号スペクトルの振幅は同等であるが、雑音スペクトルの振幅は小さくなる。すなわち、実施の形態１のコヒーレントライダー装置１の方が受信ＳＮ比が向上していることが分かる。
【００４１】
また、スペクトル積算部１３０３は、同一の照射方向において、受信スペクトルの積算回数が基準積算回数に達したかを判断する（ステップＳＴ３０４）。このステップＳＴ３０４において、スペクトル積算部１３０３が受信スペクトルの積算回数が基準積算回数に達していないと判断した場合には、シーケンスはステップＳＴ３０１に戻る。
【００４２】
一方、ステップＳＴ３０４において、スペクトル積算部１３０３は、受信スペクトルの積算回数が基準積算回数に達したと判断した場合には、照射方向指定部１３０４に対してトリガ信号を出力する。そして、照射方向指定部１３０４は、このトリガ信号に応じて、レーザ光の次の照射方向を指定し、その照射方向を示す制御信号を光スイッチドライバ１４に出力する（ステップＳＴ３０５）。そして、光スイッチドライバ１４は、この制御信号に応じて、光スイッチ２１に、レーザ光の照射方向を当該制御信号で指定された照射方向に切替えさせる。これにより、次の照射方向（視線方向）に対する風速計測に移行することができる。
【００４３】
次いで、スペクトル積算部１３０３は、積算後の受信スペクトルの受信ＳＮ比が受信ＳＮ比基準値を下回るかを判断する（ステップＳＴ３０６）。
このステップＳＴ３０６において、スペクトル積算部１３０３は、積算後の受信スペクトルの受信ＳＮ比が受信ＳＮ比基準値を下回ると判断した場合には、当該受信スペクトルをメモリ２６に保存し、当該受信スペクトルに、メモリ２６に保存された前回取得した同じ照射方向の受信スペクトルを積算する（ステップＳＴ３０７，３０８）。なお、メモリ２６に保存された受信スペクトルは、次回、同じ照射方向における積算処理で積算後の受信スペクトルの受信ＳＮ比が受信ＳＮ比基準値を下回った場合に、用いられる。
一方、ステップＳＴ３０６において、スペクトル積算部１３０３が積算後の受信スペクトルの受信ＳＮ比が受信ＳＮ比基準値以上であると判断した場合には、ステップＳＴ３０７，３０８の処理はスキップする。
【００４４】
次いで、雑音レベル補正部１３０５は、コヒーレントライダー装置１が雑音取得モードであるかを判断する（ステップＳＴ３０９）。
このステップＳＴ３０９において、雑音レベル補正部１３０５は、コヒーレントライダー装置１が雑音取得モードであると判断した場合には、レーザ光を大気中には照射しない状態でスペクトル積算部１３０３により積算された受信スペクトルを雑音スペクトルとしてメモリ２６に保存する（ステップＳＴ３１０）。すなわち、雑音レベル補正部１３０５では、光受信機２４の熱雑音及び光増幅器１９で発生した自然放射増幅光雑音等の装置雑音によって歪んでいる受信スペクトルの形状を、予め雑音スペクトルとして取得する。
【００４５】
一方、ステップＳＴ３０９において、雑音レベル補正部１３０５は、コヒーレントライダー装置１が雑音取得モードではないと判断した場合には、雑音レベル補正部１３０５は、スペクトル積算部１３０３により積算された受信スペクトルから雑音スペクトルを差分することで、雑音を除去する（ステップＳＴ３１１）。すなわち、コヒーレントライダー装置１が風速計測モードである場合には、受信スペクトルから、メモリ２６に保存された雑音スペクトルを差分することで、ベースラインを一定にする補正を行う。
【００４６】
図６は雑音レベル補正部１３０５の動作を説明する図である。
スペクトル積算部１３０３により積算された受信スペクトルは、図６Ａに示すように、信号スペクトルに雑音スペクトルが加算されたものである。なお図６Ａにおいて、実線は受信スペクトル（信号スペクトル＋雑音スペクトル）を示し、破線は雑音スペクトルを示している。
ここで、信号スペクトルは、単一周波数のレーザ光を用いているため、特定の周波数レンジにのみ現れる。一方、雑音スペクトルは、光受信機２４の熱雑音及び光増幅器１９で発生した自然放射増幅光雑音等の周波数特性を有している。したがって、雑音スペクトルのみを予め取得し、スペクトル積算部１３０３により積算された受信スペクトルから差分することで、図６Ｂに示すように、正確な信号スペクトルの形状に補正することができる。
【００４７】
次いで、周波数シフト算出部１３０６は、雑音レベル補正部１３０５により雑音が除去された受信スペクトルを用いて、光送受信部１１で照射されたレーザ光からの周波数シフト量を算出する（ステップＳＴ３１２）。この際、周波数シフト算出部１３０６は、雑音レベル補正部１３０５により雑音が除去された受信スペクトルに対してピーク検出を行ってピーク周波数を算出し、当該ピーク周波数から、光送受信部１１で照射されたレーザ光の周波数からのシフト量を算出する。
【００４８】
次いで、風速演算部１３０７は、周波数シフト算出部１３０６により算出された周波数シフト量から、視線方向での風速を算出する（ステップＳＴ３１３）。また、風速演算部１３０７は、算出した複数の照射方向での風速から、水平方向の風向及び風速のベクトル演算も行う。この風速演算部１３０７による演算結果を示すデータは、信号処理機１３による計測結果を示すデータとして表示器１５に出力され、表示される。
【００４９】
なお上記では、信号積算判別部１３０２が、Ａ／Ｄ変換器１２からの受信信号の時間ゲート毎の振幅を振幅閾値と比較することで、高速フーリエ解析部１３０１により得られた受信スペクトルの積算要否を当該時間ゲート毎に判別する場合を示した（ステップＳＴ３０２）。しかしながら、信号積算判別部１３０２の動作例としては、これに限るものではない。
【００５０】
例えば、図７Ａ，７Ｂに示すように、信号積算判別部１３０２は、高速フーリエ解析部１３０１により得られた受信スペクトルの時間ゲート毎の振幅を振幅閾値と比較することで、当該受信スペクトルの積算要否を当該時間ゲート毎に判別するようにしてもよい（ステップＳＴ７０１）。
また、図８Ａ，８Ｂに示すように、信号積算判別部１３０２は、まず、Ａ／Ｄ変換器１２からの受信信号を時間ゲート毎に高速フーリエ変換して、当該時間ゲート毎の受信スペクトルを得る（ステップＳＴ８０１）。そして、得た受信スペクトルの時間ゲート毎の振幅を振幅閾値と比較することで、高速フーリエ解析部１３０１により得られた受信スペクトルの積算要否を当該時間ゲート毎に判別するようにしてもよい（ステップＳＴ８０２）。
【００５１】
なお図７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂの場合の振幅閾値についても上記と同様に、エアロゾルからの散乱光による受信信号のレベルが装置雑音のレベルになるときの、ハードターゲットからの反射光による受信信号のレベルを振幅閾値として設定する。
また、レーザ光が照射直後に遮光される場合には、受信信号がコヒーレントライダー装置１の内部反射光による信号と重なるため、この受信信号又は受信スペクトルの振幅値から遮光状態を判断することは困難である。しかしながら、内部反射光による信号と重なる期間以降の信号を時間ゲート毎に抽出することで、レーザ光の照射直後の遮光状態も識別することができる。
【００５２】
また上記では、信号積算判別部１３０２は、振幅閾値を用いて積算判別信号を生成する場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、信号積算判別部１３０２は、光送受信部１１により照射されるレーザ光が遮光されるタイミングを示した外部信号に基づいて、高速フーリエ解析部１３０１により得られた受信スペクトルの積算要否を時間ゲート毎に判別し、積算判別信号を生成してもよい。例えば、コヒーレントライダー装置１が風力発電機２のナセル２０１に搭載される場合、ブレード２０２の位置を示すエンコーダデータ、別途備え付けたレーザセンサ又はカメラ等のブレード２０２の位置検知用のセンサ等によるデータ等の外部信号を用いて、積算判別信号を生成してもよい。
【００５３】
次に、レーザ光が遮光される例として、コヒーレントライダー装置１が風力発電機２のナセル２０１に搭載され、ブレード２０２によりレーザ光が遮光される場合を説明する。
図９はコヒーレントライダー装置１がナセル２０１に搭載された場合を示す図である。
この図９に示すように、コヒーレントライダー装置１は、ブレード２０２の後方に設置され、ブレード２０２への流入風を計測する。この場合、風力発電機２の風力発電時、つまりブレード２０２の回転時に、コヒーレントライダー装置１から照射されたレーザ光がブレード２０２により遮光されてしまう期間がある。
【００５４】
例えば、ブレード２０２の回転速度を６ｒｐｍとし、ブレード２０２の幅を４ｍとし、コヒーレントライダー装置１の設置高さをブレード２０２の回転中心から５ｍと想定する。この場合、ブレード２０２が１周する時間は１０ｓであり、レーザ光がブレード２０２により遮光される時間は約１．２８ｓ×ブレード２０２の枚数である。一般的にはブレード２０２は３枚であるため、ブレード２０２が１周する間にレーザ光が遮光される時間は、１．２８ｓ×３となる。
【００５５】
一方、コヒーレントライダー装置１によるレーザ光の繰り返し周波数を１ｋＨｚとし、受信スペクトルの積算回数を５０００回とする。この場合、受信スペクトルを５０００回積算するのに要する時間は５ｓとなる。この計測時間の間、コヒーレントライダー装置１により得られる受信信号としては３パターンがある。すなわち、（１）エアロゾルからの散乱光のみによる受信信号、（２）エアロゾルからの散乱光とブレード２０２からの反射光による受信信号、（３）ブレード２０２からの反射光のみによる受信信号、である。
【００５６】
図１０は図９に示す構成における信号積算判別部１３０２の動作を説明する図である。ここで、図１０の上段の波形は、光送受信部１１により照射されたレーザ光の時間波形であり、レーザ光として数十ｍｓ相当の送信パルスが大気中に照射された場合を示している。また、図１０Ａの左側の波形は上記（１）の場合の受信信号の時間波形である。なお、符号１００１はコヒーレントライダー装置１の内部反射光による受信信号であり、符号１００２はエアロゾルからの散乱光による受信信号を示している。また、図１０Ｂの左側の波形は上記（２）の場合の受信信号の時間波形である。なお、符号１００３はエアロゾルからの散乱光及びブレード２０２からの反射光による受信信号を示している。また、図１０Ｃの左側の波形は上記（３）の場合の受信信号の時間波形である。なお、符号１００４はブレード２０２からの反射光による受信信号を示している。また、図中の破線で囲まれた期間は積算要否の判別対象である時間ゲートを示し、符号１００５は当該時間ゲートの受信信号に対する振幅閾値を示している。
ここで、図１０Ａ及び図１０Ｃの受信信号については、図４Ａ及び図４Ｂの受信信号の場合と同様であり、その説明を省略する。一方、図１０Ｂの受信信号は、コヒーレントライダー装置１から照射されたレーザ光のうち、一部がブレード２０２によって遮光され、残りがブレード２０２の後方の大気中に照射された場合を示している。この図１０Ｂの受信信号では、信号積算判別部１３０２は、例えば、時間ゲート毎に抽出した受信信号の振幅が振幅閾値を超える場合には積算判別信号を０（積算否）とし、振幅閾値を超えない場合には積算判別信号を１（積算要）とする。そして、スペクトル積算部１３０３では、この積算判別信号に従い、受信ＳＮ比が劣化する受信スペクトルは積算しないように動作する。
【００５７】
また、風速の計測精度を確保するための受信ＳＮ比を得るために、受信スペクトルの積算回数が５０００回必要であるとする。この場合、従来のコヒーレントライダー装置では、連続した計測時間が５ｓ必要である。しかしながら、計測中にブレード２０２等のハードターゲットによりレーザ光が遮光される期間が存在する場合には、受信ＳＮ比が劣化する。よって、レーザ光が遮光される期間を考慮して所望の受信ＳＮ比を得るためには、上記のように劣化した受信ＳＮ比を、受信スペクトルの更なる積算によって改善する必要があり、その分計測時間がかかる（後述する本発明の計測時間７．５６ｓよりもかかる）。
【００５８】
それに対して、実施の形態１に係るコヒーレントライダー装置１では、ブレード２０２等のハードターゲットによりレーザ光が遮光される期間がある場合には、その期間に対応する受信スペクトルの積算は行わない。これにより、上記の例では、最短で、レーザ光が遮光されない正味の期間５ｓと、この期間の間で２枚のブレード２０２によりレーザ光が遮光される期間１．２８ｓ×２との和である計測時間７．５６ｓで所望の受信ＳＮ比を得ることができる。これにより、従来構成に対して短い計測時間で所望の受信ＳＮ比を得ることができる。
【００５９】
また、従来のコヒーレントライダー装置に対して、実施の形態１に係るコヒーレントライダー装置１では、風速計測の時間分解能が向上する。また、計測時間に制限がある場合にも、高い受信ＳＮ比が得られるため、高い風速の計測精度が得られ、高いデータ取得率が得られる。なお、データ取得率とは、計測時間中に取得した受信スペクトルのデータ数に対して、所要の受信ＳＮ比を超えたデータ数のことである。
【００６０】
以上のように、この実施の形態１によれば、レーザ光が遮光される期間に対応する受信スペクトルは積算しないように構成したので、レーザ光が遮光される期間が存在する場合でも、受信ＳＮ比の劣化を防ぐことができる。その結果、要求される風速の計測精度に必要な受信ＳＮ比を従来構成に対して短時間に得ることができる。
【００６１】
なお上記では、光スイッチ２１を用いてレーザ光の照射方向を切替える場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、光スイッチ２１は用いず、光サーキュレータ２０から出力されたレーザ光を単一の光アンテナ２２により大気中に照射する構成としてもよい。この場合には、光スイッチドライバ１４及び照射方向指定部１３０４も不要となる。
【００６２】
実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２における信号処理機１３の機能構成例を示すブロック図である。この図１１に示す実施の形態２における信号処理機１３は、図２に示す実施の形態１における信号処理機１３に遮光タイミング演算部１３０８を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
【００６３】
実施の形態２における信号積算判別部１３０２では、実施の形態１における機能に加え、生成した積算判別信号を遮光タイミング演算部１３０８にも出力する機能を有している。
【００６４】
遮光タイミング演算部１３０８は、光送受信部１１により照射されるレーザ光が遮光されるタイミングを算出するものである。図１１に示す構成では、遮光タイミング演算部１３０８は、信号積算判別部１３０２により生成された積算判別信号から、光送受信部１１により照射されるレーザ光が遮光されるタイミングを算出する。なお、遮光タイミング演算部１３０８は、上記タイミングとして、例えばレーザ光が遮光される周期又は期間等を算出する。この遮光タイミング演算部１３０８により算出されたタイミングを示すデータは照射方向指定部１３０４に出力される。
【００６５】
実施の形態２における照射方向指定部１３０４では、実施の形態１における機能に加え、遮光タイミング演算部１３０８により算出されたタイミングにおいてレーザ光が遮光されない照射方向を指定する機能を有している。そして、照射方向指定部１３０４は、遮光タイミング演算部１３０８により算出されたタイミングと、自身が指定した照射方向とを示す制御信号を生成し、光スイッチドライバ１４に出力する。
【００６６】
実施の形態２における光スイッチドライバ１４では、実施の形態１における機能に加え、レーザ光が遮光されるタイミング及びその際にレーザ光が遮光されない照射方向を示す制御信号を受けた場合に、光スイッチ２１に、上記タイミングで、レーザ光の照射方向を上記照射方向に切替えさせる機能を有している。
【００６７】
次に、実施の形態２における信号処理機１３の動作例について説明する。なお図１２Ａ，１２Ｂに示す実施の形態２における信号処理機１３の動作例では、図３Ａ，３Ｂに示す実施の形態１における信号処理機１３の動作例に対して、ステップＳＴ１２０１を追加し、ステップＳＴ３０５をステップＳＴ１２０２に変更したものである。その他の動作は同様であり、その説明を省略する。
【００６８】
実施の形態２における信号処理機１３の動作例では、ステップＳＴ１２０１において、遮光タイミング演算部１３０８は、信号積算判別部１３０２により生成された積算判別信号から、光送受信部１１により照射されたレーザ光が遮光されるタイミングを算出する。すなわち、遮光タイミング演算部１３０８では、信号積算判別部１３０２により生成された積算判別信号を逐一メモリ２６に保存する。そして、この保存した積算判別信号の時系列データから、光送受信部１１により照射されたレーザ光が遮光されるタイミングを算出する。この際、遮光タイミング演算部１３０８は、レーザ光が遮光されるタイミングとして、例えば、レーザ光が遮光される周期又は時間等を算出する。
【００６９】
次いで、照射方向指定部１３０４は、遮光タイミング演算部１３０８により算出されたタイミングにおいてレーザ光が遮光されない照射方向を指定し、そのタイミングと照射方向を示す制御信号を光スイッチドライバ１４に出力する（ステップＳＴ１２０２）。すなわち、照射方向指定部１３０４では、レーザ光が遮光されるタイミングから、ハードターゲットによりレーザ光が遮光されないタイミングを予測する。そして、光スイッチ２１及び光アンテナ２２の設置角度で決まるレーザ光の照射方向に対して、ハードターゲットによりレーザ光が遮光されない照射方向を算出する。そして、光スイッチドライバ１４は、照射方向指定部１３０４からの制御信号に応じて、光スイッチ２１に、当該制御信号が示すタイミングで、レーザ光の照射方向を当該制御信号で指定された照射方向に切替えさせる。これにより、レーザ光がハードターゲットにより遮光されることを回避することができる。
【００７０】
なお上記では、図３Ａ，３Ｂに示す信号処理機１３の動作例に対して、ステップＳＴ１２０１を追加し、ステップＳＴ３０５をステップＳＴ１２０２に変更した場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば図７Ａ，７Ｂ，８Ａ、８Ｂに示す信号処理機１３の動作例に対して、ステップＳＴ１２０１を追加し、ステップＳＴ３０５をステップＳＴ１２０２に変更してもよい。
【００７１】
また上記では、遮光タイミング演算部１３０８は、信号積算判別部１３０２からの積算判別信号を用いてレーザ光が遮光されるタイミングを算出する場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、遮光タイミング演算部１３０８は、外部信号を用いて、レーザ光が遮光されるタイミングを算出してもよい。例えば、コヒーレントライダー装置１が風力発電機２のナセル２０１に搭載される場合、ブレード２０２の位置を示すエンコーダデータ、別途備え付けたレーザセンサ又はカメラ等のブレード２０２の位置検知用のセンサ等によるデータ等の外部信号を用いて、レーザ光が遮光されるタイミングを算出してもよい。
【００７２】
次に、レーザ光が遮光される例として、コヒーレントライダー装置１が風力発電機２のナセル２０１に搭載され、ブレード２０２によりレーザ光が遮光される場合を説明する。
図１３はコヒーレントライダー装置１がナセル２０１に搭載された場合での、レーザ光の照射パターンの一例を示す図である。また、図１４はブレード２０２の回転時における各時刻でのレーザ光の遮光の一例を示す図である。なお、図中の丸はレーザ光の照射方向を示しており、丸の中の数字は照射順を示している。
このコヒーレントライダー装置１は、実施の形態１の場合と同様に、ブレード２０２の後方に設置され、ブレード２０２への流入風を計測する。この場合、図１３，１４に示すように、風力発電機２の風力発電時、つまりブレード２０２の回転時に、コヒーレントライダー装置１から照射されたレーザ光はブレード２０２により遮光されてしまう照射方向がある。
【００７３】
図１３に示す構成における積算判別信号の時間変化例を図１５に示す。図１５において、受信スペクトルが積算否の場合には積算判別信号は０であり、受信スペクトルが積算要の場合には積算判別信号は１であるとする。
ここで、従来のコヒーレントライダー装置において、時刻ｔ０、ｔ１ではレーザ光の照射方向が７番であり、時刻ｔ２、ｔ３ではレーザ光の照射方向が８番であるとする。この場合、図１４，１５に示すように、時刻ｔ１では７番の照射方向が遮光され、時刻ｔ２、ｔ３では８番の照射方向が遮光されてしまう。
それに対して、実施の形態２に係るコヒーレントライダー装置１では、遮光タイミング演算部１３０８により算出されたレーザ光が遮光されるタイミングに基づいて、例えば、時刻ｔ０、ｔ１ではレーザ光の照射方向を８番に変更し、時刻ｔ２、ｔ３ではレーザ光の照射方向を７番に変更する。これにより、遮光による計測時間のロスをなくすことができ、複数の視線方向での風速を効率的に計測することが可能となる。
【００７４】
以上のように、この実施の形態２によれば、レーザ光が遮光されるタイミングを算出して、このタイミングにおいてレーザ光が遮光されない照射方向へ切替えるように構成したので、実施の形態１における効果に加え、複数の視線方向での風速を効率的に計測することが可能となる。
【００７５】
なお実施の形態１，２では、信号処理機１３に雑音レベル補正部１３０５を設けた場合を示したが、これに限るものではなく、雑音レベル補正部１３０５を設けなくてもよい。
【００７６】
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
この発明に係るコヒーレントライダー装置は、レーザ光が遮光される期間が存在する場合でも、受信ＳＮ比の劣化を防ぐことができ、大気中の風速を計測するコヒーレントライダー装置等に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００７８】
１  コヒーレントライダー装置、２  風力発電機、１１  光送受信部、１２  Ａ／Ｄ変換器、１３  信号処理機、１４  光スイッチドライバ、１５  表示器、１６  基準光源（光源）、１７  光分配器、１８  パルス変調器、１９  光増幅器、２０  光サーキュレータ、２１  光スイッチ、２２  光アンテナ、２３  光カプラ、２４  光受信機、２５  ＣＰＵ、２６  メモリ、２０１  ナセル、２０２  ブレード、１３０１  高速フーリエ解析部、１３０２  信号積算判別部、１３０３  スペクトル積算部、１３０４  照射方向指定部、１３０５  雑音レベル補正部、１３０６  周波数シフト算出部、１３０７  風速演算部、１３０８  遮光タイミング演算部。
【図１】
2017130315.tif 000004
【図２】
2017130315.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017130315.tif 000010
【図７Ａ】
2017130315.tif 000011
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2017130315.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2017130315.tif 000016
【図１１】
2017130315.tif 000017
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2017130315.tif 000023
【国際調査報告】
2017130315.tif 000024
2017130315.tif 000025
2017130315.tif 000026
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