(57)【要約】  レーザ光を発振する基準光源（１）と、第１の周波数成分および第２の周波数成分とを有する直線位相変調信号に基づいて、レーザ光の送信光の位相変調を行う光位相変調器（３）と、第１の周波数成分と第２の周波数成分がそれぞれ異なるパルス幅を有するパルス光を生成するためのパルス光生成信号に基づいて、送信光の光強度を変調する光強度変調器（４）と、送信光を空間に照射すると共に、照射した送信光が第１の地点および第２の地点で反射された反射光を受信する第１および第２の光アンテナ（９，１０）と、受信光と局発光とを合波した光をヘテロダイン検波する光受信器と、受信信号を第１および第２の周波数成分に基づいて分離し、第１の地点および第２の地点における受信信号の周波数分析を行う信号処理ユニット（３０）を備える。
2017134821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発振する基準光源と、
第１の周波数成分および第２の周波数成分を有する直線位相変調信号に基づいて、前記レーザ光の送信光の位相変調を行う光位相変調器と、
前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分がそれぞれ異なるパルス幅を有するパルス光を生成するためのパルス光生成信号に基づいて、前記光位相変調器が位相変調を行った送信光の光強度を変調する光強度変調器と、
前記光強度変調器により光強度が変調された送信光を空間に照射すると共に、当該照射した送信光が第１の地点および第２の地点で反射された反射光を受信する光アンテナと、
前記光アンテナが受信した受信光と前記レーザ光の局発光とを合波した光をヘテロダイン検波する光受信器と、
前記光受信器のヘテロダイン検波により得られた受信信号を、前記第１の周波数成分および第２の周波数成分に基づいて分離し、前記第１の地点および前記第２の地点における受信信号の周波数分析を行う信号処理ユニットを備えたレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記光位相変調器は、前記第２の周波数成分を前記生成するパルス光の立ち上がり領域に印加することを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記光位相変調器は、前記第２の周波数成分を前記生成するパルス光の立ち下り領域に印加し、
前記信号処理ユニットは、当該レーザレーダ装置からの漏れ光を抑圧するＲＦスイッチを備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記光強度変調器として、半導体光増幅器を適用したことを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記光アンテナは、前記送信光を照射する第１の光アンテナおよび第２の光アンテナを備え、
前記光強度変調器により変調された送信光の光路を第１の光アンテナと第２の光アンテナとで切り替える光スイッチを備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項６】
前記基準光源は、２波長の前記レーザ光を発振する波長可変光源であり、
前記アンテナは、前記レーザ光の第１波長の送信光を照射する第１のアンテナと、前記レーザ光の第２波長の送信光を照射する第２のアンテナとを備え、
前記光強度変調器により変調された送信光の波長に基づいて、前記第１波長の送信光と前記第２波長の送信光に分離して前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナに出力する波長分離フィルタを備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項７】
前記信号処理ユニットは、前記第１の周波数成分に基づいて前記第１の地点の風向風速情報を計測する風計測信号処理部と、前記風計測信号処理部が計測した風向風速情報から前記第１の地点の風速を検出する風速検出部と、前記第２の周波数成分に基づいて前記第２の地点に位置する回転部材の回転情報を計測する回転部材計測信号処理部と、前記回転部材計測信号処理部が計測した回転情報から前記回転部材の回転速度を検出する回転速度検出部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項８】
ブレードを備えた風車と、
レーザ光を発振する基準光源と、第１の周波数成分および第２の周波数成分を有する直線位相変調信号に基づいて、前記レーザ光の送信光の位相変調を行う光位相変調器と、前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分がそれぞれ異なるパルス幅を有するパルス光を生成するためのパルス光生成信号に基づいて、前記光位相変調器が位相変調を行った送信光の光強度を変調する光強度変調器と、前記光強度変調器により光強度が変調された送信光を空間に照射すると共に、当該照射した送信光が大気中のエアロゾルおよび前記ブレードで反射された反射光を受信する光アンテナと、前記光アンテナが受信した受信光と前記レーザ光の局発光とを合波した光をヘテロダイン検波する光受信器と、前記第１の周波数成分に基づいて前記風車位置における風向風速情報を計測する風計測信号処理部と、前記風計測信号処理部が計測した風向風速情報から前記風車位置における風速を検出する風速検出部と、前記第２の周波数成分に基づいて前記ブレードの回転情報を計測する回転部材計測信号処理部と、前記回転部材計測信号処理部が計測した回転情報から前記ブレードの回転速度を検出する回転速度検出部とを備えたレーザレーダ装置と、
前記レーザレーダ装置が検出した前記風車位置における風速と、前記ブレードの回転速度を参照し、前記風速が閾値以上であり、且つ前記ブレードが非回転状態である場合に、前記ブレードの回転起動をアシストする電流を印加する制御を行う制御装置と、
前記制御装置の制御に基づいて、前記ブレードの回転起動をアシストする電流を印加する駆動装置とを備えた風車制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光を用いて、気象空間における風速および風向を計測する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光源から発振されたレーザ光に対して所定の周波数シフトを与え、パルス変調したパルス光を光アンテナを介して大気中に照射し、大気中に照射されたパルス光が大気中に浮遊している微小な液体または個体の粒子（以下、エアロゾルと称する）に反射して戻ってくる散乱光を受光し、受光した信号のデジタル信号を周波数解析し、スペクトルからエアロゾルの移動速度、すなわちレーザ照射方向の風速を算出するレーザレーダ装置が知られている。【０００３】
そして、上述したレーザレーダ装置は、風力発電用風車に適用される場合がある。風力発電用風車では、風力発電の稼働率を高めるために、微風の風速条件でも起動し易い構成が求められる。例えば、特許文献１では、風車が非回転状態にあるときに起動アシスト用電流供給系統をオンとし、風車が風力により一定回転数以上で回転したときに起動アシスト用電流供給系統をオフとする風車の起動アシスト制御装置が開示されている。さらに、特許文献１では、風車の回転数に加えて風速を制御要素として取り込み、風車が非回転状態にあり、且つ風速が風車の自己起動風速以上である場合に起動アシスト用電流供給系統をオンとする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８５９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術では、風車が非回転状態にあるときに起動アシスト用電流供給系統をオンとするため、風速が風車の自己起動風速以下である場合にも、起動アシスト用電流が供給し続けられて電力に無駄が生じるという課題があった。さらに、風車の回転を検出するための回転数検出回路を設ける必要があるという課題があった。【０００６】
また、レーザレーダ装置において風車の回転数と風車位置における風速を検出する場合、風車位置の風速を計測するパルス型ドップラライダの計測分解能は送信光のパルス幅で制限され、計測可能な最短距離はパルス型ドップラライダ内で生じる送信パルス光の漏れ光により制限される。そのため、レーザレーダ装置の１パルス内の計測で風車の回転数と風車位置における風速を検出することは困難であり、計測分解能に制限があるという課題があった。【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、１パルス内の２つの周波数成分についての周波数分析を可能にし、レーザレーダ装置の送信光１パルス内での計測分解能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るレーザレーダ装置は、レーザ光を発振する基準光源と、第１の周波数成分および第２の周波数成分を有する直線位相変調信号に基づいて、レーザ光の送信光の位相変調を行う光位相変調器と、第１の周波数成分と第２の周波数成分がそれぞれ異なるパルス幅を有するパルス光を生成するためのパルス光生成信号に基づいて、光位相変調器が位相変調を行った送信光の光強度を変調する光強度変調器と、光強度変調器により光強度が変調された送信光を空間に照射すると共に、当該照射した送信光が第１の地点および第２の地点で反射された反射光を受信する光アンテナと、光アンテナが受信した受信光とレーザ光の局発光とを合波した光をヘテロダイン検波する光受信器と、光受信器のヘテロダイン検波により得られた受信信号を、第１の周波数成分および第２の周波数成分に基づいて分離し、第１の地点および第２の地点における受信信号の周波数分析を行う信号処理ユニットを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、レーザレーダ装置の送信光１パルス内での計測分解能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るレーザレーダ装置の風車への適用例を示す図である。
【図２】実施の形態１に係るレーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係るレーザレーダ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に係るレーザレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５Ａから図５Ｄは、実施の形態１に係るレーザレーダ装置の変調ユニットの位相変調および強度変調を示す説明図である。
【図６】風車のブレードにより生じるドップラシフト成分について説明するための図である。
【図７】実施の形態１に係るレーザレーダ装置の受信光に対する動作を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１に係るレーザレーダ装置のスペクトルイメージを示す図である。
【図９】図９Ａから図９Ｄは、実施の形態１に係るレーザレーダ装置の各変調信号および受信信号の時系列データのイメージを示す図である。
【図１０】実施の形態２に係るレーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１Ａから図１１Ｄは、実施の形態２に係るレーザレーダ装置の変調ユニットの位相変調および強度変調を示す説明図である。
【図１２】実施の形態２に係るレーザレーダ装置の受信光に対する動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１３Ａから図１３Ｄは、実施の形態２に係るレーザレーダ装置の各変調信号および受信信号の時系列データのイメージを示す図である。
【図１４】実施の形態３に係るレーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態４に係る風車制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１６】実施の形態４に係る風車制御システムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーザレーダ装置１００の風車９００への適用例を示す図である。
風車９００は、頂部に制御装置９０１および駆動装置９０２を有し、当該制御装置９０１および駆動装置９０２の先端にブレード９０３が回転可能に固定されている。風車９００に風が到来することにより、ブレード９０３が回転して発電が行われる。風車９００の発電効率を向上させるため、ブレード９０３が非回転状態であって、風車９００に微風が到来した場合に、制御装置９０１が起動アシスト用の電流を印加する制御を行い、駆動装置９０２が制御装置９０１の制御に基づいて電流を印加してブレード９０３の起動をアシストする。ブレード９０３が一定の回数数に到達すると、制御装置９０１は起動アシスト用の電流をＯＦＦにする制御を行う。
【００１２】
上述した制御を行うため、実施の形態１のレーザレーダ装置１００は、風車位置（第１の地点）における風速と、ブレード９０３（第２の地点）の回転速度とを検出する。ブレード９０３の回転速度の検出は、風速の測定地点よりもレーザレーダ装置１００により近い地点で行われる。以下では、風速の測定地点を長距離地点と称し、ブレードの回転速度の測定地点を短距離地点と称する。
【００１３】
制御装置９０１に接続されたレーザレーダ装置１００は、矢印Ａ方向に送信光Ｂを出力する。出力された送信光Ｂは、短距離地点に位置するブレード９０３によって反射されて反射光としてレーザレーダ装置１００に受信される。さらに、出力された送信光Ｂは、長距離地点に位置する大気中を風に乗って移動するエアロゾルによって反射されて後方散乱光として、レーザレーダ装置１００に受信される。レーザレーダ装置１００は、受信した反射光の信号処理を行ってブレードの回転速度を計測し、受信した後方散乱光の信号処理を行って風車位置の風速を計測する。当該レーザレーダ装置１００の詳細な構成を、以下に示す。
【００１４】
図２はこの発明の実施の形態１に係るレーザレーダ装置１００の構成を示すブロック図である。
レーザレーダ装置１００は、基準光源１、光分岐カプラ２、光位相変調器３、光強度変調器４、光増幅器５、光サーキュレータ６、光スイッチ７、光スイッチ制御信号生成部８、第１の光アンテナ９、第２の光アンテナ１０、光カプラ１１、光受信器１２、変調ユニット２０および信号処理ユニット３０を備えて構成されている。図２で示したブロック図では、光位相変調器３および光強度変調器４も変調ユニット２０を構成している。
【００１５】
基準光源１は、基準光と呼ばれる単一周波数からなる連続波光（レーザ光）を発振する機器である。光分岐カプラ２は、基準光源１から発振された連続波光を、送信光と局発光とに２分配する。分配された送信光は送信光路側の光位相変調器３に出力し、局発光は局発光路側の光カプラ１１に出力する。光位相変調器３は、光分岐カプラ２から出力された送信光に対して所定の周波数シフトを与える。光位相変調器３は、例えばＬＮ（Lithium Niobate）結晶を構成材料とし、電気光学効果による伝搬光路の屈折率変化を利用することにより、高速な位相変調を行う。光強度変調器４は、周波数シフト後の送信光をパルス変調してパルス光を生成する。光強度変調器４として、半導体光増幅器、マッハツェンダ型強度変調器などが適用可能である。光増幅器５は、生成されたパルス光を増幅する。光増幅器５として、ＥＤＦＡ(Erbium-Doped Fiber Amplifier)などが適用可能である。
【００１６】
光サーキュレータ６は、光路を送信光路と受光光路とに分離する機器である。光サーキュレータ６は、光増幅器５で増幅されたパルス光を、光スイッチ７を介して送信光として第１の光アンテナ９および第２の光アンテナ１０に出力する。さらに、光サーキュレータ６は、第１の光アンテナ９および第２の光アンテナ１０により受光された反射光および後方散乱光（パルス光）を受信光として光カプラ１１に与える。光スイッチ７は、送信光路を第１の光アンテナ９に出力する光路と、第２の光アンテナ１０に出力する光路とに分離する。光スイッチ制御信号生成部８は、光スイッチ７を駆動させる制御信号を生成する。
【００１７】
第１の光アンテナ９および第２の光アンテナ１０は、光スイッチ７で分離された光路から入力された送信光を大気中に照射する。また、第１の光アンテナ９および第２の光アンテナ１０は、送信した送信光が大気中に存在しているエアロゾルによって反射されて戻ってきた後方散乱光と、ブレード９０３によって反射された反射光とを受信する。光カプラ１１は、光分岐カプラ２で分岐された局発光と、光サーキュレータ６で分離された受信光とを合波する。光受信器１２は、光カプラ１１で合波された光信号を電気信号に変換し、ヘテロダイン受信する。
【００１８】
変調ユニット２０は、上述した光位相変調器３および光強度変調器４に加えて、第１の信号生成部２１、第２の信号生成部２２、信号加算回路２３および第３の信号生成部２４を備える。
第１の信号生成部２１は、変調周波数ｆ１に相当する第１の直線位相変調信号（周期＝１／ｆ１）をバーストパルスとして生成する。第２の信号生成部２２は、変調周波数ｆ２に相当する第２の直線位相変調信号（周期＝１／ｆ２）をバーストパルスとして生成する。信号加算回路２３は、第１の信号生成部２１が生成した第１の直線位相変調信号と第２の信号生成部２２が生成した第２の直線位相変調信号とを加算し、２つの周波数成分を有するバースト直線位相変調信号を生成する。バースト直線位相変調信号は、パルスの立ち上がり領域に変調周波数ｆ２が設定され、パルスの主領域には変調周波数ｆ１が設定されるものとする。信号加算回路２３は、生成した２つの周波数成分を有するバースト直線位相変調信号を光位相変調器３に印加する。
【００１９】
第３の信号生成部２４は、変調周波数ｆ１と変調周波数ｆ２の周波数成分がそれぞれ異なるパルス幅を有するパルス光の生成を指示するパルス生成信号を生成し、光強度変調器４に印加する。
【００２０】
信号処理ユニット３０は、ＲＦ分離カプラ３１、第１のバンドパスフィルタ３２、風計測信号処理部３３、風速検出部３４、第２のバンドパスフィルタ３５、ブレード計測信号処理部３６およびブレード回転速度検出部３７を備える。
ＲＦ分離カプラ３１は、光受信器１２の受信信号を２分岐し、一方の受信信号を第１のバンドパスフィルタ３２に入力し、他方の受信信号を第２のバンドパスフィルタ３５に入力する。第１のバンドパスフィルタ３２は、変調周波数ｆ１を中心とする周波数帯域の受信信号を通過させるバンドパスフィルタである。風計測信号処理部３３は、第１のバンドパスフィルタ３２を通過した変調周波数ｆ１を中心とした受信信号をＡＤ変換し、風によるドップラ周波数シフトを算出する。風速検出部３４は、風計測信号処理部３３が算出したドップラ周波数シフトから風速を検出する。
【００２１】
第２のバンドパスフィルタ３５は、変調周波数ｆ２を中心とする周波数帯域の受信信号を通過させるバンドパスフィルタである。ブレード計測信号処理部３６は、第２のバンドパスフィルタ３５を通過した変調周波数ｆ２を中心とした受信信号をＡＤ変換し、風車９００のブレード９０３によるドップラシフト成分を算出する。ブレード回転速度検出部３７は、ブレード計測信号処理部３６が算出したドップラシフト成分からブレード回転速度を検出する。
【００２２】
図３は、実施の形態１に係るレーザレーダ装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。
変調ユニット２０の第１の信号生成部２１、第２の信号生成部２２、信号加算回路２３および第３の信号生成部２４、信号処理ユニット３０の風計測信号処理部３３、風速検出部３４、ブレード計測信号処理部３６およびブレード回転速度検出部３７は、プロセッサ１１０がメモリ１２０に格納されたプログラムを実行することにより実現される。また複数のプロセッサ１１０および複数のメモリ１２０が連携して上述した機能を実行するように構成してもよい。
【００２３】
次に、レーザレーダ装置１００の動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係るレーザレーダ装置１００の動作を示すフローチャートである。
レーザレーダ装置１００の基準光源１から連続波光が出力されると（ステップＳＴ１）、光分岐カプラ２は当該連続波光を送信光と局発光に分離する（ステップＳＴ２）。光位相変調器３は、ステップＳＴ２で分離された送信光に対して、時間的に分離された２種類の周波数シフトを付加する（ステップＳＴ３）。ここで、付加する時間的に分離された２種類の周波数シフトは、第１の信号生成部２１および第２の信号生成部２２および信号加算回路２３により生成されたバースト直線位相変調信号であり、詳細は後述する。
【００２４】
光強度変調器４は、ステップＳＴ３で周波数シフトされた送信光に対して第３の信号生成部２４が生成したパルス生成信号を印加してパルス変調し、パルス光を生成する（ステップＳＴ４）。光増幅器５は、ステップＳＴ４で生成されたパルス光を増幅し、光サーキュレータ６を介して光スイッチ７に入力する（ステップＳＴ５）。光スイッチ７は、光スイッチ制御信号生成部８が生成した制御信号に基づいて光路の分離を行う（ステップＳＴ６）。第１の光アンテナ９および第２の光アンテナ１０は、ステップＳＴ６で分離された光路を通過したパルス光を第１の光アンテナ９および第２の光アンテナ１０から大気中に照射する（ステップＳＴ７）。
【００２５】
第１の光アンテナ９および第２の光アンテナ１０は、ステップＳＴ７で照射された送信光が大気中のエアロゾルで反射された後方散乱光、およびブレード９０３により反射された反射光を受信光として受信する（ステップＳＴ８）。受信光は光スイッチ７および光サーキュレータ６を介して光カプラ１１に入力し、光カプラ１１は、入力された受信光と、ステップＳＴ２で分離された局発光とを合波する（ステップＳＴ９）。光受信器１２は、ステップＳＴ９で合波された光信号を電気信号に変換する（ステップＳＴ１０）。信号処理ユニット３０は、ステップＳＴ１０で電気信号に変換された光信号に基づいて、風車位置における風速およびブレード９０３の回転速度を検出し（ステップＳＴ１１）、処理を終了する。
【００２６】
なお、上述したフローチャートの説明において、ステップＳＴ７として、例えば第１の光アンテナ９が風計測のパルス光を照射し、第２の光アンテナ１０がブレード回転計測のパルス光を照射した場合、ステップＳＴ８では、第１の光アンテナ９が大気中のエアロゾルで反射された後方散乱光を受信し、第２の光アンテナ１０がブレード９０３により反射された反射光を受信するなど、第１の光アンテナ９と第２の光アンテナ１０に対して照射光と受信光とが予め設定されているものとする。
【００２７】
上述した図４のフローチャートのステップＳＴ３で示した周波数シフトの付加処理である位相変調およびステップＳＴ４で示したパルス生成信号の印加処理である強度変調の詳細について、図５Ａから図５Ｄを参照して説明する。図５Ａから図５Ｃでは、横軸が時間、縦軸が振幅を示している。図５Ｄでは、横軸が時間、縦軸が強度を示している。
なお、以下の説明では、一例として光強度変調器４からパルス幅５００ｎｓのパルス光を出力させる場合を例に説明する。
第１の信号生成部２１は、風計測用として、変調周波数ｆ１に相当する第１の直線位相変調信号（周期１／ｆ１）を生成し、バーストパルスとして信号加算回路２３に出力する。第１の直線位相変調信号の一例を図５Ａに示している。図５Ａの例では、第１の直線位相変調信号の出力時間は１０ｎｓから５００ｎｓである。
【００２８】
第２の信号生成部２２は、ブレード回転計測用として、変調周波数ｆ２に相当する第２の直線位相変調信号（周期１／ｆ２）を生成し、信号加算回路２３に出力する。第２の直線位相変調信号の一例を図５Ｂに示している、図５Ｂの例では、第２の直線位相変調信号の出力時間は０ｎｓから１０ｎｓである。第２の直線位相変調信号のパルス幅は、レーザレーダ装置１００からブレード９０３の距離に応じて設定される。
【００２９】
信号加算回路２３が、図５Ａで示した第１の直線位相変調信号と、図５Ｂで示した第２の直線位相変調信号とを加算することにより、図５Ｃで示した２つの周波数成分を有するパルス幅５００ｎｓのバースト直線位相変調信号を生成する。
【００３０】
第３の信号生成部２４は、光位相変調器３から出力される送信光に対して強度変調を行うためのパルス生成信号を生成し、光強度変調器４に印加する。パルス生成信号の一例を図５Ｄに示している。図５Ｄで示したパルス生成信号は、光強度変調器４が出力するパルス光が、出力時間が０ｎｓから５００ｎｓの範囲で使用可能な光強度とする強度変調信号である。図５Ｄで示した例において、従来、出力時間が０ｎｓから１０ｎｓの範囲Ｃではパルス光を発生させていていなかったが、本願発明のレーザレーダ装置１００では、範囲Ｃのパルス光をブレード回転計測に用いるため、出力時間が０ｎｓから１０ｎｓの範囲においても強度変調信号が生成される。なお、図５Ｄにおける範囲Ｄは風計測に用いるパルス光を生成するための強度変調信号である。
【００３１】
次に、図６を参照して、風車９００のブレード９０３により生じるドップラシフト成分について説明する。図６は、図１で示したブレード９０３を用いて示している。
ブレード９０３の回転速度をω、ブレード９０３の通過速度をＶｈｕｂ、ブレード９０３の傾斜をδ、ブレード９０３の半径をＲとすると、ブレード９０３の回転により生じるドップラ速度Ｖｄｏｐは以下の式（１）で表される。
Ｖｈｕｂ＝２πω／６０Ｒ
Ｖｄｏｐ＝Ｖｈｕｂ×ｔａｎδ                              （１）
一例として、ブレード９０３の回転速度ω＝１６〜４９[ｒｐｍ]、ブレード９０３のピッチ角を５〜１０度とすると、ドップラ速度Ｖｄｏｐは０．３３から２．１１[ｍ／ｓ]程度と算出される。よって、検出されるドップラシフト成分ｆｄｏｐは３[ＭＨｚ]未満と推定される。
図６で示したように、ブレード９０３には風力による揚力を得るために、ピッチ角δが設けられている。ブレード９０３は風の到来方向に向けて設置されることから、ブレード９０３の傾斜は風の到来方向、且つ風車９００本体に直交する方向に対する傾斜、即ちピッチ角δとなる。
また、図６の矢印Ｃは送信光を示し、矢印Ｄはドップラシフト成分ｆｄｏｐを示している。
【００３２】
第１の光アンテナ９および第２の光アンテナ１０が受信する受信光には、風計測に用いる第１の受信光とブレード回転計測に用いる第２の受信光とが存在する。ここでは、第１の光アンテナ９が風計測に用いる第１の受信光を受信し、第２の光アンテナ１０がブレード回転計測に用いる第２の受信光を受信する場合を例に説明する。
まず、風計測に用いる第１の受信光の周波数は、風速によるドップラシフト成分ｆｗが加わる。そのため、第１の光アンテナ９が受信する第１の受信光の周波数はｆ０＋ｆ１＋ｆｗで表される。一方、ブレード回転計測に用いる第２の受信光の周波数は、上述したブレード９０３によるドップラシフト成分ｆｄｏｐが加わる。そのため、第２の光アンテナ１０が受信する第２の受信光の周波数はｆ０＋ｆ２＋ｆｄｏｐで表される。ここで、ｆ０は基準光源１が発振する基準光の周波数である。
【００３３】
上述した第１の受信光および第２の受信光を用いた信号処理ユニット３０の動作について説明する。上述した図４のフローチャートのステップＳＴ８からステップＳＴ１１の処理を、図７のフローチャートを参照しながらより詳細に説明する。
図７は、実施の形態１に係るレーザレーダ装置１００の受信光に対する動作を示すフローチャートである。
第１の光アンテナ９が第１の受信光を受信し、第２の光アンテナ１０が第２の受信光を受信すると（ステップＳＴ２１）、第１の受信光および第２の受信光は、光サーキュレータ６にて送信回路と分離されて光カプラ１１に入力される（ステップＳＴ２２）。光カプラ１１は、入力した第１の受信光をおよび第２の受信光を、局発光と合波する（ステップＳＴ２３）。なお、ステップＳＴ２２およびステップＳＴ２３の処理は、図４のフローチャートのステップＳＴ９の処理に相当する。
【００３４】
光受信器１２は、ステップＳＴ２３で合波された第１の受信光および第２の受信光をヘテロダイン受信する（ステップＳＴ２４）。光受信器１２によるヘテロダイン受信は、まず第１の受信光と局発光との差分周波数成分の光強度に応じた電気信号を生成する処理が行われる。光受信器１２が受信する第１の受信光と局発光との差分周波数成分は、ｆ１＋ｆｗとなる。同様に、第２の受信光と局発光との差分周波数成分の光強度に応じた電気信号を生成する処理が行われる。光受信器１２が受信する第２の受信光と局発光との差分周波数成分は、ｆ２＋ｆｄｏｐとなる。なお、ステップＳＴ２４の処理は、図４のフローチャートのステップＳＴ１０の処理に相当する。
【００３５】
ＲＦ分離カプラ３１は、光受信器１２でヘテロダイン受信された電気信号を２分岐し、第１のバンドパスフィルタ３２および第２のバンドパスフィルタ３５に出力する（ステップＳＴ２５）。第１のバンドパスフィルタ３２は、変調周波数ｆ１を中心帯域とする電気信号を通過させる（ステップＳＴ２６）。風計測信号処理部３３は、変調周波数ｆ１を中心帯域とする電気信号に対してフーリエ変換を行い、風車位置における風向および風速を示す情報であるドップラシフト成分ｆｗを算出する（ステップＳＴ２７）。風速検出部３４は、ステップＳＴ２７で風計測信号処理部３３が算出したドップラシフト成分ｆｗから風車位置における風速を検出する（ステップＳＴ２８）。
【００３６】
上述したステップＳＴ２６からステップＳＴ２８の処理と平行して、第２のバンドパスフィルタ３５は、変調周波数ｆ２を中心帯域とする電気信号を通過させる（ステップＳＴ２９）。ブレード計測信号処理部３６は、変調周波数ｆ２を中心帯域とする電気信号に対してフーリエ変換を行い、ブレード９０３の回転を示す情報であるブレード９０３のドップラシフト成分ｆｄｏｐを算出する（ステップＳＴ３０）。ブレード回転速度検出部３７は、ステップＳＴ３０で算出されたドップラシフト成分ｆｄｏｐからブレード９０３の回転速度を検出する（ステップＳＴ３１)。ステップＳＴ２８およびステップＳＴ３１の処理が行われると、信号処理ユニット３０は処理を終了する。
上述したステップＳＴ２５からステップＳＴ３１の処理は、図４のフローチャートのステップＳＴ１１の処理に相当する。
なお、上述したステップＳＴ２１で示した第１の受信光および第２の受信光の受信は、第１の光アンテナ９および第２の光アンテナ１０が、送信光のパルスＯＦＦ期間に連続的に受信光を収集することにより行われるものとする。
【００３７】
レーザレーダ装置１００の送信光、受信光、局発光により生じるヘテロダイン受信信号のスペクトルイメージを図８に示している。
図８において周波数領域Ｘは、風計測に用いる第１の送信光および第１の受信光を含む周波数領域を示している。周波数領域Ｘは、周波数範囲がｆ１±５０ＭＨｚの領域である。
また、周波数領域Ｙは、ブレード回転計測に用いる第２の送信光および第２の受信光を含む周波数領域を示している。周波数領域Ｙは、周波数範囲がｆ２±３ＭＨｚの領域である。周波数領域Ｙでは、上述した式（１）に基づいて算出されたブレード９０３の回転により生じるドップラ速度Ｖｄｏｐから推定されたドップラシフト成分ｆｄｏｐ（例えば、＜３ＭＨｚ）の周波数範囲が適用される。
【００３８】
周波数領域ＸにおけるスペクトルＸ１は、第１の信号生成部２１が生成した直線位相変調信号の変調周波数ｆ１を有するスペクトルである。なお、スペクトルＸ１は、送信光と局発光である。スペクトルＸ２は、光受信器１２がヘテロダイン受信した変調周波数ｆ１±ｆｗを有するヘテロダイン受信信号のスペクトルである。スペクトルＸ２は、受信光と局発光であり、風によるドップラシフト成分ｆｗにより周波数が低周波数側にシフトしている。
【００３９】
同様に、周波数領域ＹにおけるスペクトルＹ１は、第２の信号生成部２２が生成した直線位相変調信号の変調周波数ｆ２を有するスペクトルである。なお、スペクトルＹ１は、ブレード９０３への送信光と局発光である。スペクトルＹ２は、光受信器１２がヘテロダイン受信した変調周波数ｆ２±ｆｄｏｐを有するヘテロダイン受信信号のスペクトルである。スペクトルＹ２は、ブレード９０３による受信光と局発光であり、ブレード９０３によるドップラシフト成分ｆｄｏｐにより周波数が低周波数側にシフトしている。
【００４０】
図９Ａから図９Ｄは、実施の形態１に係るレーザレーダ装置１００の各変調信号および受信信号の時系列データのイメージを示す図である。図９Ａは図５Ｃで示した変調信号の時系列データと同一であり、図９Ｂは図５Ｄで示した光強度の時系列データと同一である。図９Ｃはレーザレーダ装置１００の受信信号の強度を示し、図９Ｄはレーザレーダ装置１００の受信信号を周波数別に示した図である。図９Ａでは横軸に時間、縦軸に振幅を示している。図９Ｂおよび図９Ｃでは横軸に時間、縦軸に強度を示している。図９Ｄでは横軸に時間、縦軸に周波数を示している。
【００４１】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、出力時間が０ｎｓから１０ｎｓではブレード回転計測用のパルス光が照射され、出力時間が１０ｎｓから５００ｎｓでは風計測用のパルス光が照射される。図９におけるパルス幅２０ｎｓは距離２ｍに相当し、レーザレーダ装置１００から照射されたパルス光が照射されてからブレード９０３によって反射された反射光がレーザレーダ装置１００に受信されるまでの時間を示している。
なお、図９Ａおよび図９Ｂは、図５Ｃおよび図５Ｄと同一のデータであることから説明を省略する。
【００４２】
図９Ｃに示した、漏れ光Ｅは、照射対象外の領域に照射された光であるレーザレーダ装置１００内の漏れ光を示し、受信信号Ｆはブレード９０３により反射された反射光を示し、受信信号Ｇは大気中のエアロゾルによる散乱光を示している。
図９Ｄは、漏れ光および受信信号を変調周波数ｆ１と変調周波数ｆ２に分離して示している。漏れ光Ｅａは漏れ光Ｅのうち変調周波数ｆ１の漏れ光を示し、漏れ光Ｅｂは漏れ光Ｅのうち変調周波数ｆ２の漏れ光を示している。受信信号Ｆはブレード９０３により反射された反射光であることから、変調周波数ｆ２＋ｆｄｏｐとなり、漏れ光Ｅａに対して高周波数側にシフトしている。受信信号Ｇはエアロゾルによる散乱光であることから、変調周波数ｆ１＋ｆｗである。
【００４３】
図９Ｄにおいて、変調周波数ｆ２の漏れ光である漏れ光Ｅａが出力時間０ｎｓから１０ｎｓの区間でのみ受信されている。これにより、従来では風計測に用いていなかった０ｎｓから１０ｎｓの区間において、レーザレーダ装置１００が変調周波数ｆ２の送信光を照射していることが分かる。そのため、０ｎｓから１０ｎｓの区間の送信光をブレード９０３の回転計測に用いることができ、出力時間が１０ｎｓ以降の区間の送信光を風計測に用いることができる。
【００４４】
以上のように、この実施の形態１によれば、変調周波数ｆ１に相当する第１の直線位相変調信号と変調周波数ｆ２に相当する第２の直線位相変調信号とを加算し、２つの周波数成分を有するバースト直線位相変調信号を生成して光位相変調器３に印加し、２つの周波数成分がそれぞれ異なるパルス幅を有するパルス光の生成を指示するパルス生成信号を生成した光強度変調器４に印加し、印加されたバースト直線位相変調信号に基づいて送信光に対して周波数シフトを与える光位相変調器３と、印加されたパルス生成信号を用いて送信光をパルス変調してパルス光を生成する光強度変調器４とで構成された変調ユニット２０と、送信光が大気中に照射された後、レーザレーダ装置１００から短距離地点に位置するブレード９０３で反射された反射光、およびレーザレーダ装置１００から長距離地点に位置するエアロゾルによって反射された後方散乱光を受信し、受信信号を周波数分離して変調周波数ｆ１の受信信号から風速計測を行い、変調周波数ｆ２の受信信号からブレード９０３の回転計測を行う信号処理ユニット３０を備えるように構成したので、送信光１パルス内で変調周波数を可変とすることができ、送信光１パルスで短距離地点と長距離地点での検出を両立することができる。すなわち、レーザレーダ装置のみで、風車の回転数の計測および風車位置における風速の計測を行うことができる。よって、送信光１パルス内での計測分解能を向上させることができ、レーザレーダ装置の高分解能化を実現することができる。
【００４５】
レーザレーダ装置１００のみでブレードの回転速度および風車位置での風速を計測することができるので、ブレードの回転計測センサを備えていない風車にも本願発明のレーザレーダ装置を適用することにより、微風時の風車の起動を効率良く行うことができ、風力発電の効率を高めることができる。
【００４６】
また、この実施の形態１によれば、変調ユニット２０が、変調周波数ｆ１に相当する第１の直線位相変調信号をパルス光の主領域のバーストパルスとして生成する第１の信号生成部２１と、従来測定には未使用であったパルス光のエネルギーが小さい領域、即ちパルス光の立ち上がり領域に変調周波数ｆ２に相当する第２の直線位相変調信号をバーストパルスとして生成する第２の信号生成部２２とを備えるように構成したので、従来測定には未使用であったパルス光の立ち上がり領域、すなわちパルス光の光強度が低い領域を、短距離地点でのブレードの回転計測に用いることができ、送信光の１パルスを効率良く使用することができる。
【００４７】
また、この実施の形態１によれば、送信光の１パルス内の立ち上がり領域に変調周波数ｆ２に相当する第２の直線位相変調信号を生成し、主領域に変調周波数ｆ１に相当する第１の直線位相変調信号を生成するように構成したので、風車のブレードによる反射光は計測距離が短いため、送信光の１パルス内に戻り光が生じるが、風計測用の変調周波数ｆ１成分とブレードの回転計測用の変調周波数ｆ２成分とが異なることから、周波数分離が可能となり、１パルスの送信光で風計測と回転計測の双方を行うことができる。
【００４８】
また、この実施の形態１によれば、ブレードが通過する際のドップラ速度Ｖｄｏｐと、ブレードの通過速度Ｖｈｕｂとを用いてブレードの回転速度を検出するブレード回転速度検出部３７を備えるように構成したので、ブレードの回転速度を高精度に算出することができる。また、ブレードの回転速度を、ブレードが通過する際のドップラ信号と、ブレードの通過間隔との２種類の情報を用いて算出することから、高精度な算出を行うことができる。
【００４９】
また、この実施の形態１によれば、光強度変調器として半導体光増幅器を適用するように構成したので、当該光強度変調器において送信光の損失が抑制され、レーザレーダ装置の高出力化を実現することができる。
【００５０】
なお、上述した実施の形態１では、第１の光アンテナ９および第２の光アンテナ１０の２つの光アンテナを備える場合（以下、２視線と称する）を例に示したが、２視線に限定されるものではなく、光スイッチ７を設けずに１視線に適用可能であり、さらに光スイッチ７の分岐経路を増加させることにより多視線にも適用可能である。以下に示す実施の形態２から実施の形態４においても同様である。
【００５１】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、バースト直線位相変調にパルスの立ち上がり領域にブレード回転計測用の変調信号を印加し、パルスの主領域に風計測用の変調信号を印加し、２種類の変調信号を印加することにより、１パルス内で風計測およびブレード回転計測を実現する構成を示したが、この実施の形態２ではパルスの後段領域にパルス主領域と異なる周波数の変調信号を印加し、ＲＦスイッチにより漏れ光を抑圧する構成を示す。
【００５２】
図１０は、実施の形態２に係るレーザレーダ装置１００ａの構成を示すブロック図である。
この実施の形態２では、実施の形態１で示したレーザレーダ装置１００の信号処理ユニット３０内にＲＦスイッチ３８を追加して設け、信号処理ユニット３０ａを構成している。なお、以下では、実施の形態１に係るレーザレーダ装置１００の構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００５３】
第１の信号生成部２１および第２の信号生成部２２は、実施の形態１と同様に第１の直線位相変調信号および第２の直線位相変調信号を生成する。信号加算回路２３も、実施の形態１と同様に第１の直線位相変調信号と第２の直線位相変調信号とを加算し、２つの周波数成分を有するバースト直線位相変調信号を生成するが、生成したバースト直線位相変調信号は、パルスの主領域に変調周波数ｆ１が設定され、パルスの立ち下り領域に変調周波数ｆ２が設定されるものとする。パルスの立ち下り領域に変調周波数ｆ２が設定される点が実施の形態１と異なる点である。
【００５４】
信号処理ユニット３０ａに設けたＲＦスイッチ３８は、光受信器１２から入力された受信信号のパルス光のうち所定の周波数の受信信号を抑制し、所定の周波数以外の周波数の受信信号をＲＦ分離カプラ３１に供給するスイッチを備える。具体的には、受信信号の周波数が送信信号の変調周波数ｆ１または変調周波数ｆ２と同一であった場合には、レーザレーダ装置１００ａ内の漏れ光であると判定し、光受信器１２から入力される受信信号のパルス光の入力を抑制する。
【００５５】
ここで、変調ユニット２０による周波数シフトの付加処理である位相変調、およびパルス生成信号の印加処理である強度変調の詳細について、図１１Ａから図１１Ｄを参照して説明する。図１１Ａから図１１Ｃでは、横軸が時間、縦軸が振幅を示している。図１１Ｄでは、横軸が時間、縦軸が強度を示している。
なお、以下の説明では、一例として光強度変調器４からパルス幅５００ｎｓのパルス光を出力させる場合を例に説明する。
第１の信号生成部２１が生成する、変調周波数ｆ１に相当する第１の直線位相変調信号の一例を図１１Ａに示している。図１１Ａの例では、第１の直線位相変調信号の出力時間は０ｎｓから４９０ｎｓである。
【００５６】
第２の信号生成部２２が生成する、変調周波数ｆ２に相当する第２の直線位相変調信号の一例を図１１Ｂに示している。図１１Ｂの例では、第２の直線位相変調信号の出力時間は４９０ｎｓから５００ｎｓである。第２の直線位相変調信号のパルス幅は、レーザレーダ装置１００からブレード９０３の距離に応じて設定される。
【００５７】
信号加算回路２３が、図１１Ａで示した第１の直線位相変調信号と、図１１Ｂで示した第２の直線位相変調信号とを加算することにより、図１１Ｃで示した２つの周波数成分を有するパルス幅５００ｎｓのバースト直線位相変調信号を生成する。
第３の信号生成部２４は、光位相変調器３から出力される送信光に対して強度変調を行うためのパルス生成信号を生成し、光強度変調器４に印加する。パルス生成信号の一例を図１１Ｄに示している。図１１Ｄで示したパルス生成信号は、光強度変調器４が出力するパルス光が、出力時間が０ｎｓから５００ｎｓの範囲で使用可能な光強度とする強度変調信号である。図１１Ｄで示した例において、出力時間が０ｎｓから４９０ｎｓの範囲Ｈにおいて風計測に用いるためのパルス光を生成するための強度変調信号が生成される。また、出力時間が４９０ｎｓから５００ｎｓの範囲Ｉ（当該範囲Ｉがパルス光の立ち下り領域に相当する）においてブレード回転計測に用いるためのパルス光を生成するための強度変調信号が生成されている。
【００５８】
次に、実施の形態２に係るレーザレーダ装置１００ａの動作について説明する。なお、実施の形態２のレーザレーダ装置１００ａの全体の動作は、図４のフローチャートで示した処理と同一であるため、説明を省略する。図１２のフローチャートを参照しながら、実施の形態２に係るレーザレーダ装置１００ａの受信光に対する処理動作について説明する。なお、以下では実施の形態１に係るレーザレーダ装置１００ａと同一のステップには図７で使用した符号と同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。
【００５９】
光受信器１２が第１の受信光および第２の受信光をヘテロダイン受信すると（ステップＳＴ２４）、ＲＦスイッチ３８は光受信器１２から入力される電気信号の周波数を参照し、受信信号がレーザレーダ装置１００ａ内の漏れ光であるか否か判定を行う（ステップＳＴ４１）。受信光がレーザレーダ装置１００ａ内の漏れ光である場合（ステップＳＴ４１；ＹＥＳ）、ＲＦスイッチ３８は、受信光を抑圧し（ステップＳＴ４２）、ステップＳＴ４１の処理に戻る。一方、受信光がレーザレーダ装置１００ａ内の漏れ光でない場合（ステップＳＴ４１；ＮＯ）、ＲＦスイッチ３８は受信光をＲＦ分離カプラ３１側に出力する（ステップＳＴ４３）。
【００６０】
ＲＦ分離カプラ３１は、ステップＳＴ４３で入力された受信光である電気信号を２分岐し、第１のバンドパスフィルタ３２および第２のバンドパスフィルタ３５に出力する（ステップＳＴ２５）。その後、ステップＳＴ２６からステップＳＴ３１の処理と同一の処理を行い、処理を終了する。
【００６１】
図１３Ａから図１３Ｄは、実施の形態２に係るレーザレーダ装置１００ａの各変調信号および受信信号の時系列データのイメージを示す図である。図１３Ａは図１１Ｃで示した変調信号の時系列データと同一であり、図１３Ｂは図１１Ｄで示した光強度の時系列データと同一である。図１３Ｃはレーザレーダ装置１００ａの受信信号の強度を示し、図１３Ｄはレーザレーダ装置１００ａの受信信号を周波数別に示した図である。図１３Ａでは横軸に時間、縦軸に振幅を示している。図１３Ｂおよび図１３Ｃでは横軸に時間、縦軸に強度を示している。図１３Ｄでは横軸に時間、縦軸に周波数を示している。
【００６２】
図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、出力時間が０ｎｓから４９０ｎｓの範囲では風計測用のパルス光が照射され、４９０ｎｓから５００ｎｓではブレード回転計測用のパルス光が照射される。図１３における２０ｎｓは距離２ｍに相当し、レーザレーダ装置１００ａから照射されたパルス光が照射されてから風車のブレード９０３によって反射された反射光がレーザレーダ装置１００ａに受信されるまでの時間を示している。
なお、図１３Ａおよび図１３Ｂは、図１１Ｃおよび図１１Ｄと同一のデータであることから説明を省略する。
【００６３】
図１３Ｃに示した、漏れ光Ｊは、照射対象外の領域に照射された光であるレーザレーダ装置１００ａ内の漏れ光を示し、受信信号Ｋは風車のブレード９０３により反射された反射光を示し、受信信号Ｌは大気中のエアロゾルによる散乱光を示している。
図１３Ｄは、漏れ光および受信信号を変調周波数ｆ１と変調周波数ｆ２に分離して示している。漏れ光Ｊａは漏れ光Ｊのうち変調周波数ｆ１の漏れ光を示し、漏れ光Ｊｂは漏れ光Ｊのうち変調周波数ｆ２の受信信号を示している。受信信号Ｋは風車のブレード９０３により反射された反射光であることから、変調周波数ｆ２＋ｆｄｏｐとなり、漏れ光Ｊａに対して高周波数側にシフトしている。受信信号Ｌはエアロゾルによる散乱光であることから、変調周波数ｆ１＋ｆｗとなる。
【００６４】
図１３Ｄにおいて、変調周波数ｆ２の漏れ光である漏れ光Ｊｂが４９０ｎｓから５００ｎｓの区間で受信され、以降の領域でブレード９０３により反射された反射光およびエアロゾルによる散乱光が受信されていることから、０ｎｓから５００ｎｓの範囲において、変調周波数ｆ１および変調周波数ｆ２の受信光を抑圧するＲＦスイッチ３８を設けることにより、レーザレーダ装置１００ａ内の漏れ光による影響を抑制することができる。
また、図１３Ｄにおいて、実際には、漏れ光Ｊａの受信が開始された瞬間から散乱光の受信信号Ｌの受信が始まるため、受信信号Ｋと受信信号Ｌとが重なることが想定される。この場合でも、受信信号Ｋと受信信号Ｌとの周波数成分が異なることから周波数分離が可能となる。
【００６５】
以上のように、この実施の形態２によれば、送信光の１パルス内の主領域に変調周波数ｆ１に相当する第１の直線位相変調信号を生成し、立ち下り領域に変調周波数ｆ２に相当する第２の直線位相変調信号を生成する変調ユニット２０と、光受信器１２から入力される受信光のうち、所定の周波数の受信光を抑制するＲＦスイッチ３８を有する信号処理ユニット３０とを備えるように構成したので、レーザレーダ装置内の漏れ光による影響を抑制し、パルス立ち下り領域直後の受信光を用いてブレード９０３の回転計測を行うことができる。これにより、レーザレーダ装置のみで、風車の回転数の計測および風車位置における風速の計測を行うことができ、レーザレーダ装置の高分解能化を実現することができる。
【００６６】
実施の形態３．
上述した実施の形態１では、光サーキュレータ６から出力された送信信号を分岐させる光スイッチ７を設ける構成を示したが、この実施の形態３では、送信信号をフィルタで分離する構成を示す。
図１４は、実施の形態３に係るレーザレーダ装置１００ｂの構成を示すブロック図である。
この実施の形態３では、実施の形態１で示したレーザレーダ装置１００の基準光源１、光スイッチ７および光スイッチ制御信号生成部８に替えて波長可変光源１３および波長分離フィルタ１４を設けて構成している。なお、以下では、実施の形態１に係るレーザレーダ装置１００の構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００６７】
実施の形態３のレーザレーダ装置１００ｂは、基準光源として波長可変光源１３を適用し、波長分離フィルタ１４において視線方向を波長に基づいて切り替える。波長可変光源１３として、例えばＩＴＬＡ（Integrable Tunable Laser Assemble）などが適用可能であり、出力光の波長を波長α１から波長α２に、波長α２から波長α１に切り替える。波長分離フィルタ１４は、例えばＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）などが適用可能であり、波長α１のみを第１の光アンテナ９に接続し、その他の波長（例えば、波長α２）を第２の光アンテナ１０に接続する。このように、基準光源として適用した波長可変光源１３の波長の切り替えにより、視線方向の切り替えが行われる。
【００６８】
以上のように、この実施の形態３によれば、出力光の波長の切り替えを行う波長可変光源１３と、波長可変光源１３の切り替え波長のうち一方の波長を第１の光アンテナ９に接続し、他方の波長を第２の光アンテナ１０に接続する波長分離フィルタ１４を備えるように構成したので、送信光を分離するための光スイッチが不要となり、レーザレーダ装置の小型化を実現することができる。送信光の分離に機械的な分離動作が用いられないことから、送信光の分離の信頼性を向上させることができる。
【００６９】
実施の形態４．
上述した実施の形態１−３のレーザレーダ装置１００，１００ａ，１００ｂは、例えば風車制御システムなどに適用することができる。この実施の形態４では、実施の形態１のレーザレーダ装置１００を風車制御システムに適用した場合について示す。
図１５は、実施の形態４に係る風車制御システム２００の構成を示す機能ブロック図である。
風車制御システム２００は、レーザレーダ装置１００、制御装置９０１および駆動装置９０２で構成される。風車制御システム２００は、例えば図１で示した風車９００の頂部に搭載され、風車９００のブレード９０３の回転起動をアシストする機能を有する。
【００７０】
レーザレーダ装置１００は、実施の形態１で示した構成および機能を備えたレーザレーダ装置であり、風車９００に到来する風の風速、および風車９００のブレード９０３の回転を検出する。レーザレーダ装置１００の検出結果は、制御装置９０１に出力される。制御装置９０１は、レーザレーダ装置１００から入力される検出結果を参照し、ブレード９０３の回転状態および風速に基づいて、ブレード９０３を回転させるための起動アシストを行うか否か判定を行う。制御装置９０１は、判定結果に基づいてブレード９０３の起動アシスト用の電流をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を駆動装置９０２に出力する。駆動装置９０２は、制御装置９０１から入力される制御信号に基づいて、ブレード９０３を駆動させる。
【００７１】
図１６は、実施の形態４に係る風車制御システム２００の動作を示すフローチャートである。
レーザレーダ装置１００が図４で示したフローチャートに従って検出した風速およびブレード９０３の回転速度を検出結果として出力すると（ステップＳＴ５１）、制御装置９０１は当該検出結果を参照して、ブレード９０３が回転状態か否か判定を行う（ステップＳＴ５２）。ステップＳＴ５２の回転状態かの判定は、ブレード９０３の回転速度が０である場合に回転状態でないと判定してもよいし、ブレード９０３の回転速度が閾値以下である場合に回転状態でないと判定してもよい。
【００７２】
ブレード９０３が回転状態である場合（ステップＳＴ５２；ＹＥＳ）、ステップＳＴ５１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。一方、ブレード９０３が回転状態でない場合（ステップＳＴ５２；ＮＯ）、制御装置９０１はさらに検出結果を参照して風車位置における風速が閾値以上であるか判定を行う（ステップＳＴ５３）。風速が閾値以上でない場合（ステップＳＴ５３；ＮＯ）、ステップＳＴ５１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。一方、風速が閾値以上である場合（ステップＳＴ５３；ＹＥＳ）、制御装置９０１はブレード９０３の起動をアシストするための電流の印加を指示する制御信号を出力する（ステップＳＴ５４）。駆動装置９０２は、ステップＳＴ５４で出力された制御信号に基づいて、起動アシスト用の電流を印加する（ステップＳＴ５５）。
【００７３】
ブレード９０３の起動アシストが開始されると、制御装置９０１は駆動装置９０２の駆動状態を参照し、ブレード９０３の回転が所定の回転数に到達したか否か判定を行う（ステップＳＴ５６）。ブレード９０３の回転が所定の回転数に到達していない場合（ステップＳＴ５６；ＮＯ）、ステップＳＴ５６の判定処理に戻る。一方、ブレード９０３の回転が所定の回転数に到達した場合（ステップＳＴ５６；ＹＥＳ）、制御装置９０１は起動アシスト用の電流のＯＦＦを指示する制御信号を出力する（ステップＳＴ５７）。駆動装置９０２は、ステップＳＴ５７で出力された制御信号に基づいて、起動アシスト用の電流をＯＦＦにする（ステップＳＴ５８）。その後、フローチャートはステップＳＴ５１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００７４】
このように、風車制御システム２００は、レーザレーダ装置１００の検出結果を参照し、ブレード９０３が非回転状態であり、且つ閾値以上の風速の風が吹いている場合に、ブレード９０３の回転起動をアシストするための電流を印加し、ブレード９０３の回転をアシストする。ブレード９０３の回転をアシストする電流を印加している間、制御装置９０１は駆動装置９０２の駆動状態をモニタし、ブレード９０３が一定回数回転するための電流が印加された場合には、ブレード９０３の回転が安定したと判断して、起動アシスト用電流をＯＦＦする制御を行う。
【００７５】
以上のように、この実施の形態４によれば、送信光１パルス内で風車位置における風速とブレード９０３の回転速度を検出するレーザレーダ装置１００と、レーザレーダ装置１００の検出結果に基づいてブレード９０３の起動アシスト用電流の印加を制御する制御装置９０１と、制御装置９０１の制御指示に基づいてブレード９０３の起動アシストを駆動する駆動装置９０２とを備えるように構成したので、風車に対して微風が吹いている場合に、効率よく風車９００のブレード９０３の回転を起動させることができる。これにより、風車の発電能力を向上させることができる。
【００７６】
なお、上述した実施の形態４では、風車制御システム２００に実施の形態１で示したレーザレーダ装置１００を適用する構成を示したが、実施の形態２で示したレーザレーダ装置１００ａ、実施の形態３で示したレーザレーダ装置１００ｂを適用して構成してもよい。
【００７７】
また、上述した実施の形態１から実施の形態４では、レーザレーダ装置を風車に適用する場合を例に示したが、風力により回転する回転体を備えた構造物などにも適用可能である。
【００７８】
上記以外にも、本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】
【００７９】
この発明に係るレーザレーダ装置は、送信光の１パルス内で短距離地点での反射光および長距離地点での反射光の周波数分析が可能なため、風車位置における風速および風車の回転の２つの計測値の検出して制御を行う風力発電装置などに適している。
【符号の説明】
【００８０】
１  基準光源、２  光分岐カプラ、３  光位相変調器、４  光強度変調器、５  光増幅器、６  光サーキュレータ、７  光スイッチ、８  光スイッチ制御信号生成部、９  第１の光アンテナ、１０  第２の光アンテナ、１１  光カプラ、１２  光受信器、１３  波長可変光源、１４  波長分離フィルタ、２０  変調ユニット、２１  第１の信号生成部、２２  第２の信号生成部、２３  信号加算回路、２４  第３の信号生成部、３０，３０ａ  信号処理ユニット、３１  ＲＦ分離カプラ、３２  第１のバンドパスフィルタ、３３  風計測信号処理部、３４  風速検出部、３５  第２のバンドパスフィルタ、３６  ブレード計測信号処理部、３７  ブレード回転速度検出部、１００，１００ａ，１００ｂ  レーザレーダ装置、２００  風車制御システム、９００  風車、９０１  制御装置、９０２  駆動装置、９０３  ブレード。
【図１】
2017134821.tif 000003
【図２】
2017134821.tif 000004
【図３】
2017134821.tif 000005
【図４】
2017134821.tif 000006
【図５】
2017134821.tif 000007
【図６】
2017134821.tif 000008
【図７】
2017134821.tif 000009
【図８】
2017134821.tif 000010
【図９】
2017134821.tif 000011
【図１０】
2017134821.tif 000012
【図１１】
2017134821.tif 000013
【図１２】
2017134821.tif 000014
【図１３】
2017134821.tif 000015
【図１４】
2017134821.tif 000016
【図１５】
2017134821.tif 000017
【図１６】
2017134821.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月5日(2018.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、レーザ光を用いて、空間における風速および風向を計測する技術に関するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係るレーザレーダ装置は、レーザ光を発振する基準光源と、レーザ光を送信光と局発光に分配する光分岐カプラと、第１の周波数成分を有する直線位相変調信号、および前記第１の周波数成分を有する直線位相変調信号とは異なる時間の範囲における第２の周波数成分を有する直線位相変調信号に基づいて、レーザ光の送信光の位相変調を行う光位相変調器と、パルス光を生成するためのパルス光生成信号に基づいて、光位相変調器が位相変調を行った送信光の光強度を変調する光強度変調器と、光強度変調器により光強度が変調された送信光を空間に照射すると共に、当該照射した送信光が第１の地点および第２の地点で反射された反射光を受信する光アンテナと、光アンテナが受信した反射光と局発光とを合波した光をヘテロダイン検波する光受信器と、光受信器のヘテロダイン検波により得られた受信信号を、第１の周波数成分および第２の周波数成分に基づいて分離し、第１の地点および第２の地点における反射光の周波数分析を行う信号処理ユニットを備えるものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
上述した図４のフローチャートのステップＳＴ３で示した周波数シフトの付加処理である位相変調およびステップＳＴ４で示したパルス生成信号の印加処理である強度変調の詳細について、図５Ａから図５Ｄを参照して説明する。図５Ａから図５Ｃでは、横軸が時間、縦軸が位相を示している。図５Ｄでは、横軸が時間、縦軸が強度を示している。
なお、以下の説明では、一例として光強度変調器４からパルス幅５００ｎｓのパルス光を出力させる場合を例に説明する。
第１の信号生成部２１は、風計測用として、変調周波数ｆ１に相当する第１の直線位相変調信号（周期１／ｆ１）を生成し、バーストパルスとして信号加算回路２３に出力する。第１の直線位相変調信号の一例を図５Ａに示している。図５Ａの例では、第１の直線位相変調信号の出力時間は１０ｎｓから５００ｎｓである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図９Ａから図９Ｄは、実施の形態１に係るレーザレーダ装置１００の各変調信号および受信信号の時系列データのイメージを示す図である。図９Ａは図５Ｃで示した変調信号の時系列データと同一であり、図９Ｂは図５Ｄで示した光強度の時系列データと同一である。図９Ｃはレーザレーダ装置１００の受信信号の強度を示し、図９Ｄはレーザレーダ装置１００の受信信号を周波数別に示した図である。図９Ａでは横軸に時間、縦軸に位相を示している。図９Ｂおよび図９Ｃでは横軸に時間、縦軸に強度を示している。図９Ｄでは横軸に時間、縦軸に周波数を示している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
ここで、変調ユニット２０による周波数シフトの付加処理である位相変調、およびパルス生成信号の印加処理である強度変調の詳細について、図１１Ａから図１１Ｄを参照して説明する。図１１Ａから図１１Ｃでは、横軸が時間、縦軸が位相を示している。図１１Ｄでは、横軸が時間、縦軸が強度を示している。
なお、以下の説明では、一例として光強度変調器４からパルス幅５００ｎｓのパルス光を出力させる場合を例に説明する。
第１の信号生成部２１が生成する、変調周波数ｆ１に相当する第１の直線位相変調信号の一例を図１１Ａに示している。図１１Ａの例では、第１の直線位相変調信号の出力時間は０ｎｓから４９０ｎｓである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
図１３Ａから図１３Ｄは、実施の形態２に係るレーザレーダ装置１００ａの各変調信号および受信信号の時系列データのイメージを示す図である。図１３Ａは図１１Ｃで示した変調信号の時系列データと同一であり、図１３Ｂは図１１Ｄで示した光強度の時系列データと同一である。図１３Ｃはレーザレーダ装置１００ａの受信信号の強度を示し、図１３Ｄはレーザレーダ装置１００ａの受信信号を周波数別に示した図である。図１３Ａでは横軸に時間、縦軸に位相を示している。図１３Ｂおよび図１３Ｃでは横軸に時間、縦軸に強度を示している。図１３Ｄでは横軸に時間、縦軸に周波数を示している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発振する基準光源と、
前記レーザ光を送信光と局発光に分配する光分岐カプラと、
第１の周波数成分を有する直線位相変調信号、および前記第１の周波数成分を有する直線位相変調信号とは異なる時間の範囲における第２の周波数成分を有する直線位相変調信号に基づいて、前記レーザ光の前記送信光の位相変調を行う光位相変調器と、
パルス光を生成するためのパルス光生成信号に基づいて、前記光位相変調器が位相変調を行った前記送信光の光強度を変調する光強度変調器と、
前記光強度変調器により光強度が変調された前記送信光を空間に照射すると共に、当該照射した前記送信光が第１の地点および第２の地点で反射された反射光を受信する光アンテナと、
前記光アンテナが受信した前記反射光と前記局発光とを合波した光をヘテロダイン検波する光受信器と、
前記光受信器のヘテロダイン検波により得られた受信信号を、前記第１の周波数成分および第２の周波数成分に基づいて分離し、前記第１の地点および前記第２の地点における前記反射光の周波数分析を行う信号処理ユニットを備えたレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記光位相変調器は、前記第２の周波数成分を有する直線位相変調信号を前記パルス光の立ち上がり領域に印加することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記光位相変調器は、前記第２の周波数成分を有する直線位相変調信号を前記パルス光の立ち下り領域に印加し、
前記信号処理ユニットは、当該レーザレーダ装置からの漏れ光を抑圧するＲＦスイッチを備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記光強度変調器として、半導体光増幅器を適用したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記光アンテナは、前記送信光を照射する第１の光アンテナおよび第２の光アンテナを備え、
前記光強度変調器により変調された前記送信光の光路を第１の光アンテナと第２の光アンテナとで切り替える光スイッチを備えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項６】
前記基準光源は、２波長の前記レーザ光を発振する波長可変光源であり、
前記光アンテナは、前記レーザ光の第１波長の前記送信光を照射する第１の光アンテナと、前記レーザ光の第２波長の前記送信光を照射する第２の光アンテナとを備え、
前記光強度変調器により変調された前記送信光の波長に基づいて、前記第１波長の送信光と前記第２波長の送信光に分離して前記第１の光アンテナおよび前記第２の光アンテナに出力する波長分離フィルタを備えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項７】
前記信号処理ユニットは、前記第１の周波数成分の前記受信信号に基づいて前記第１の地点の風向風速情報を計測する風計測信号処理部と、前記風向風速情報から前記第１の地点の風速を検出する風速検出部と、前記第２の周波数成分の前記受信信号に基づいて前記第２の地点に位置する回転部材の回転情報を計測する回転部材計測信号処理部と、前記回転情報から前記回転部材の回転速度を検出する回転速度検出部とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項８】
ブレードを備えた風車と、
レーザ光を発振する基準光源と、前記レーザ光を送信光と局発光に分配する光分岐カプラと、第１の周波数成分を有する直線位相変調信号、および前記第１の周波数成分を有する直線位相変調信号とは異なる時間の範囲における第２の周波数成分を有する直線位相変調信号に基づいて、前記レーザ光の前記送信光の位相変調を行う光位相変調器と、前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分がそれぞれ異なるパルス幅を有するパルス光を生成するためのパルス光生成信号に基づいて、前記光位相変調器が位相変調を行った前記送信光の光強度を変調する光強度変調器と、前記光強度変調器により光強度が変調された前記送信光を空間に照射すると共に、当該照射した前記送信光が大気中のエアロゾルおよび前記ブレードで反射された反射光を受信する光アンテナと、前記光アンテナが受信した前記反射光と前記局発光とを合波した光をヘテロダイン検波する光受信器と、前記第１の周波数成分の前記受信信号に基づいて前記ブレードよりも遠い風速の計測地点である長距離地点における風向風速情報を計測する風計測信号処理部と、前記風向風速情報から前記長距離地点における風速を検出する風速検出部と、前記第２の周波数成分の前記受信信号に基づいて前記ブレードの回転情報を計測する回転部材計測信号処理部と、前記回転情報から前記ブレードの回転速度を検出する回転速度検出部とを備えたレーザレーダ装置と、
前記レーザレーダ装置が検出した前記長距離地点における風速と、前記ブレードの回転速度を参照し、前記風速が閾値以上であり、且つ前記ブレードが非回転状態である場合に、前記ブレードの回転起動をアシストする電流を印加する制御を行う制御装置と、
前記制御装置の制御に基づいて、前記ブレードの回転起動をアシストする電流を印加する駆動装置とを備えた風車制御システム。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2017134821.tif 000019
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2017134821.tif 000020
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2017134821.tif 000021
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2017134821.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月17日(2018.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係るレーザレーダ装置は、レーザ光を発振する基準光源と、レーザ光を送信光と局発光に分配する光分岐カプラと、第１の周波数成分を有する直線位相変調信号、および前記第１の周波数成分を有する直線位相変調信号とは異なる時間の範囲における第２の周波数成分を有する直線位相変調信号に基づいて、送信光の位相変調を行う光位相変調器と、パルス光を生成するためのパルス光生成信号に基づいて、光位相変調器が位相変調を行った送信光の光強度を変調する光強度変調器と、光強度変調器により光強度が変調された送信光を空間に照射すると共に、当該照射した送信光が第１の地点および第２の地点で反射された反射光を受信する光アンテナと、光アンテナが受信した反射光と局発光とを合波した光をヘテロダイン検波する光受信器と、光受信器のヘテロダイン検波により得られた受信信号を、第１の周波数成分および第２の周波数成分に基づいて分離し、第１の地点および第２の地点における反射光の周波数分析を行う信号処理ユニットを備えるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発振する基準光源と、
前記レーザ光を送信光と局発光に分配する光分岐カプラと、
第１の周波数成分を有する直線位相変調信号、および前記第１の周波数成分を有する直線位相変調信号とは異なる時間の範囲における第２の周波数成分を有する直線位相変調信号に基づいて、前記送信光の位相変調を行う光位相変調器と、
パルス光を生成するためのパルス光生成信号に基づいて、前記光位相変調器が位相変調を行った前記送信光の光強度を変調する光強度変調器と、
前記光強度変調器により光強度が変調された前記送信光を空間に照射すると共に、当該照射した前記送信光が第１の地点および第２の地点で反射された反射光を受信する光アンテナと、
前記光アンテナが受信した前記反射光と前記局発光とを合波した光をヘテロダイン検波する光受信器と、
前記光受信器のヘテロダイン検波により得られた受信信号を、前記第１の周波数成分および第２の周波数成分に基づいて分離し、前記第１の地点および前記第２の地点における前記反射光の周波数分析を行う信号処理ユニットを備えたレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記光位相変調器は、前記第２の周波数成分を有する直線位相変調信号を前記パルス光の立ち上がり領域に印加することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記光位相変調器は、前記第２の周波数成分を有する直線位相変調信号を前記パルス光の立ち下り領域に印加し、
前記信号処理ユニットは、当該レーザレーダ装置からの漏れ光を抑圧するＲＦスイッチを備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記光強度変調器として、半導体光増幅器を適用したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記光アンテナは、前記送信光を照射する第１の光アンテナおよび第２の光アンテナを備え、
前記光強度変調器により変調された前記送信光の光路を第１の光アンテナと第２の光アンテナとで切り替える光スイッチを備えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項６】
前記基準光源は、２波長の前記レーザ光を発振する波長可変光源であり、
前記光アンテナは、前記レーザ光の第１波長の前記送信光を照射する第１の光アンテナと、前記レーザ光の第２波長の前記送信光を照射する第２の光アンテナとを備え、
前記光強度変調器により変調された前記送信光の波長に基づいて、前記第１波長の送信光と前記第２波長の送信光に分離して前記第１の光アンテナおよび前記第２の光アンテナに出力する波長分離フィルタを備えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項７】
前記信号処理ユニットは、前記第１の周波数成分の前記受信信号に基づいて前記第１の地点の風向風速情報を計測する風計測信号処理部と、前記風向風速情報から前記第１の地点の風速を検出する風速検出部と、前記第２の周波数成分の前記受信信号に基づいて前記第２の地点に位置する回転部材の回転情報を計測する回転部材計測信号処理部と、前記回転情報から前記回転部材の回転速度を検出する回転速度検出部とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載のレーザレーダ装置。
【請求項８】
ブレードを備えた風車と、
レーザ光を発振する基準光源と、前記レーザ光を送信光と局発光に分配する光分岐カプラと、第１の周波数成分を有する直線位相変調信号、および前記第１の周波数成分を有する直線位相変調信号とは異なる時間の範囲における第２の周波数成分を有する直線位相変調信号に基づいて、前記送信光の位相変調を行う光位相変調器と、前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分がそれぞれ異なるパルス幅を有するパルス光を生成するためのパルス光生成信号に基づいて、前記光位相変調器が位相変調を行った前記送信光の光強度を変調する光強度変調器と、前記光強度変調器により光強度が変調された前記送信光を空間に照射すると共に、当該照射した前記送信光が大気中のエアロゾルおよび前記ブレードで反射された反射光を受信する光アンテナと、前記光アンテナが受信した前記反射光と前記局発光とを合波した光をヘテロダイン検波する光受信器と、前記第１の周波数成分の前記受信信号に基づいて前記ブレードよりも遠い風速の計測地点である長距離地点における風向風速情報を計測する風計測信号処理部と、前記風向風速情報から前記長距離地点における風速を検出する風速検出部と、前記第２の周波数成分の前記受信信号に基づいて前記ブレードの回転情報を計測する回転部材計測信号処理部と、前記回転情報から前記ブレードの回転速度を検出する回転速度検出部とを備えたレーザレーダ装置と、
前記レーザレーダ装置が検出した前記長距離地点における風速と、前記ブレードの回転速度を参照し、前記風速が閾値以上であり、且つ前記ブレードが非回転状態である場合に、前記ブレードの回転起動をアシストする電流を印加する制御を行う制御装置と、
前記制御装置の制御に基づいて、前記ブレードの回転起動をアシストする電流を印加する駆動装置とを備えた風車制御システム。
【国際調査報告】
2017134821.tif 000023
2017134821.tif 000024