(57)【要約】  ライダ装置１００は、風速ベクトルが計測できたか否かである計測成否３４および信号対雑音比３５の少なくとも一つおよびワイパの第１の期間での動作３２から光透過窓５１の外面に降水が存在するか否かを判断する降水判断部２９と、計測成否３４および信号対雑音比３５の少なくとも一つから、レーザ光および反射光が光透過窓５１を透過することを妨げる異物を検出する異物検出部３０と、ワイパ５２および洗浄液供給部６１を制御するワイパ動作制御部３０とを備える。ワイパ動作制御部３０は、降水が存在すると降水判断部２９が判断する場合に、洗浄液供給部６１を動作させることなくワイパ５２を動作させ、降水が存在すると降水判断部２９が判断しておらず、かつ異物が存在することを異物検出部３０が検出した場合に、洗浄液供給部６１およびワイパ５２を動作させる。
2018002980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を空間に放射し、前記レーザ光が前記空間で反射された反射光を処理する光学装置と、
前記光学装置を収納する筐体と、
前記筐体に設けられて前記レーザ光および前記反射光を透過させる光透過窓と、
前記光透過窓の外面に存在する異物を除去するワイパと、
前記光透過窓の外面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記反射光を用いて光電変換して得られる受信信号から前記空間での風速ベクトルを計測する風速計測部と、
前記風速計測部で前記風速ベクトルが計測できたか否かである計測成否および計測した前記風速ベクトルを記憶する風速記憶部と、
前記受信信号の信号対雑音比を計算する信号対雑音比計算部と、
前記計測成否および前記信号対雑音比の少なくとも一つおよび前記ワイパの第１の期間での動作から前記光透過窓の外面に降水が存在するか否かを判断する降水判断部と、
前記計測成否および前記信号対雑音比の少なくとも一つから、前記レーザ光および前記反射光が前記光透過窓を透過することを妨げる前記異物が前記光透過窓の外面に存在することを検出する異物検出部と、
前記降水が存在すると前記降水判断部が判断する場合に、前記洗浄液供給部を動作させることなく前記ワイパを動作させ、前記降水が存在すると前記降水判断部が判断しておらず、かつ前記異物が存在することを前記異物検出部が検出した場合に、前記洗浄液供給部および前記ワイパを動作させるワイパ動作制御部とを備えた風計測装置。
【請求項２】
前記洗浄液供給部を動作させることなく前記ワイパを動作させた後に前記計測成否および前記信号対雑音比の少なくとも一つが改善後閾値以上にならない場合に、前記ワイパ動作制御部が前記洗浄液供給部および前記ワイパを動作させる、請求項１に記載の風計測装置。
【請求項３】
前記ワイパが動作した後に改善した前記計測成否および前記信号対雑音比の少なくとも一つが決められた低下閾値未満に低下することを決められた第２の期間内に検出することを決められた回数以上であるワイパ動作間隔条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項１または請求項２に記載の風計測装置。
【請求項４】
前記ワイパ動作間隔条件が充足することに加えて、前記光透過窓のそれぞれ異なる複数の箇所をそれぞれ透過する複数の前記反射光からそれぞれ得られる複数の前記受信信号の中で、決められた個数以上の前記受信信号の前記信号対雑音比が直近の前記ワイパが動作した後に改善し、前記ワイパの動作から決められた第３の期間内に規定減衰量を超えて低下していることを検出する信号対雑音比低下条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項３に記載の風計測装置。
【請求項５】
前記光学装置からの距離により区分した前記空間である複数の区分空間に対応するように前記受信信号を区分した区分受信信号の中の決められた前記区分受信信号を対象として前記信号対雑音比低下条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項４に記載の風計測装置。
【請求項６】
前記光学装置に最も近い前記区分受信信号を対象として前記信号対雑音比低下条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項５に記載の風計測装置。
【請求項７】
前記ワイパ動作間隔条件が充足することに加えて、直近の前記ワイパが動作した後の第４の期間に前記風速計測部が計測した前記風速ベクトルの鉛直方向の成分が、吹き下ろす向きを負として決められた風速閾値以下である風向条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項２から請求項６の何れか１項に記載の風計測装置。
【請求項８】
直近の前記ワイパが動作した後の最初の前記風速計測部が計測した前記風速ベクトルの鉛直方向の成分を対象として前記風向条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項７に記載の風計測装置。
【請求項９】
前記光学装置からの距離により区分した前記空間である複数の区分空間ごとに前記風速計測部が前記風速ベクトルを算出し、
直近の決められた第５の期間で決められた前記区分空間で計測される前記風速ベクトルの総数に対する、前記第５の期間で決められた前記区分空間で計測が成功した前記風速ベクトルの個数の比率である風速取得率を前記計測成否の少なくとも一部として使用する、請求項１から請求項８の何れか１項に記載の風計測装置。
【請求項１０】
レーザ光を空間に放射し、前記レーザ光が前記空間で反射された反射光を処理する光学装置と、
前記光学装置を収納する筐体と、
前記筐体に設けられて前記レーザ光および前記反射光を透過させる光透過窓と、
前記光透過窓の外面に存在する異物を除去するワイパと、
前記光透過窓の外面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記反射光を用いて光電変換して得られる受信信号を処理する信号処理部と、
前記受信信号の信号対雑音比を計算する信号対雑音比計算部と、
前記信号対雑音比および前記ワイパの第１の期間での動作から前記光透過窓の外面に降水が存在するか否かを判断する降水判断部と、
前記信号対雑音比から、前記レーザ光および前記反射光が前記光透過窓を透過することを妨げる前記異物が前記光透過窓の外面に存在することを検出する異物検出部と、
前記降水が存在すると前記降水判断部が判断する場合に、前記洗浄液供給部を動作させることなく前記ワイパを動作させ、前記降水が存在すると前記降水判断部が判断しておらず、かつ前記異物が存在することを前記異物検出部が検出した場合に、前記洗浄液供給部および前記ワイパを動作させるワイパ動作制御部とを備えたライダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、屋外に設置されるライダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔に存在する物体の位置情報などを計測するものとして、レーダ装置が一般的に知られている。レーダ装置は、電磁波や音波などの波動を空間に照射し、目標物から反射された波動を受信し、その受信信号を解析する。そうすることで、レーダ装置から目標物までの距離や角度を計測する。こういったレーダ装置の中で、大気中に浮遊する固体の粒子（エアロゾル）などを対象とし、それらから反射された波動の位相回転量や周波数偏移量などからエアロゾルの動く速度、つまり“風の速度” を計測することができる気象レーダ装置がある。【０００３】
この気象レーダ装置の中で、照射する電磁波として光を用いるレーザーレーダ装置（ライダ装置）が知られている。ライダ装置は、照射するビームの広がりが極めて小さく、高い角度分解能で目標物を観測することが可能である。そのため、風向および風速を計測する風向風速計測装置としても使用されている。風向および風速を表す風速ベクトルを計測する際は、風速ベクトルの算出方法として一般的に多方向にレーザ光を照射し、レーザを照射する方向である視線方向の風速値である視線速度を計測するＶＡＤ（Velocity Azimuth Display）法や、ベクトル演算法が用いられている。【０００４】
ライダ装置を風速ベクトルの計測に用いる場合、屋外に設置されるのが一般的である。風速ベクトルのライダ装置からの距離ごとの風速ベクトルである水平分布を計測したい場合は、ライダ装置のレーザ光を水平に照射する必要があり、鉛直分布を計測したい場合はレーザ光を鉛直に照射する必要がある。異なる高度の風速ベクトルを計測する鉛直分布を計測する場合に特に問題になるのが、“降水”である。降水時でもエアロゾルは存在するため計測は可能である。鉛直方向にレーザ光を照射していることより、レーザ光を照射するスキャナのレンズ面も鉛直方向に向いている。そのため、レンズ面に水滴が溜まる。照射されるレーザ光の強度が水滴により減衰してＳＮ比（Signal to Noise Ratio）が減少するといった現象が起きる。そのために、観測高度の低下が発生する。つまり、データ取得率が低下する。【０００５】
風の鉛直分布を計測する従来のライダ装置では、レンズ面の少なくとも一部でＳＮ比が減少した際に、ライダ装置が有する洗浄液タンクから洗浄液をレンズ面に噴射して、レンズ面を拭くようにワイパを駆動させる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００９−５０３４８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳＮ比が減少した原因が、降水によるのか、ゴミなどの異物がレンズ面に付着したことによるのかを正確に判断することが難しい。そのため、従来のライダ装置では、必ず洗浄液を噴射してワイパを動作させている。そのため、従来のライダ装置では、降水があると洗浄液を大量に消費してしまうという問題点がある。最短１日で洗浄液をすべて消費する場合がある。ユーザーが洗浄液を容易に補充できない環境（例えば、洋上の浮体等）にライダ装置を設置した場合に、雨が降るとすぐに洗浄液を消費してしまい、洗浄液が無くなると、以後の風速が計測できなくなるという課題がある。【０００８】
この発明は、降水時の洗浄液の消費量を従来よりも少なくして、降水があっても風速が計測できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る風計測装置は、レーザ光を空間に放射し、レーザ光が空間で反射された反射光を処理する光学装置と、光学装置を収納する筐体と、筐体に設けられてレーザ光および反射光を透過させる光透過窓と、光透過窓の外面に存在する異物を除去するワイパと、光透過窓の外面に洗浄液を供給する洗浄液供給部とを備える。さらに、反射光を用いて光電変換して得られる受信信号から空間での風速ベクトルを計測する風速計測部と、風速計測部で風速ベクトルが計測できたか否かである計測成否および計測した風速ベクトルを記憶する風速記憶部と、受信信号の信号対雑音比を計算する信号対雑音比計算部と、計測成否および信号対雑音比の少なくとも一つおよびワイパの第１の期間での動作から光透過窓の外面に降水が存在するか否かを判断する降水判断部と、計測成否および信号対雑音比の少なくとも一つから、レーザ光および反射光が光透過窓を透過することを妨げる異物が光透過窓の外面に存在することを検出する異物検出部と、ワイパおよび洗浄液供給部を制御するワイパ動作制御部とを備える。ワイパ動作制御部は、降水が存在すると降水判断部が判断する場合に、洗浄液供給部を動作させることなくワイパを動作させ、降水が存在すると降水判断部が判断しておらず、かつ異物が存在することを異物検出部が検出した場合に、洗浄液供給部およびワイパを動作させる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る風計測装置によれば、降水時の洗浄液の消費量を従来よりも少なくして、降水があっても風速を計測できるようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係るライダ装置の風速計測に関係する構成を説明するブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るライダ装置において風速ベクトルを計算する処理手順を説明するフローチャートである。
【図３】実施の形態１に係るライダ装置において風速ベクトルを求めるために使用するビーム方向の例を説明する図である。
【図４】実施の形態１に係るライダ装置の光透過窓の外面に存在する異物を除去するための構成を説明する断面図と上面図である。
【図５】実施の形態１に係るライダ装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。
【図６】実施の形態１に係るライダ装置の動作を説明する状態遷移図である。
【図７】実施の形態１に係るライダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】実施の形態１に係るライダ装置で現在の運転状態を決めるために必要なデータを計算する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【図９】実施の形態１に係るライダ装置で運転状態を決める処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】実施の形態１に係るライダ装置でワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】比較例としての降水判断条件を考慮しない場合のワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態２に係るライダ装置の動作を説明する状態遷移図である。
【図１３】実施の形態２に係るライダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】実施の形態２に係るライダ装置でワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態３に係るライダ装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。
【図１６】実施の形態３に係るライダ装置の動作を説明する状態遷移図である。
【図１７】実施の形態３に係るライダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】実施の形態３に係るライダ装置で現在の運転状態を決めるために必要なデータを計算する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【図１９】実施の形態３に係るライダ装置で運転状態を決める処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】実施の形態３に係るライダ装置でワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態４に係るライダ装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るライダ装置の風速計測に関係する構成を説明するブロック図である。ライダ装置１００は、レーザ光を空間に照射するための構成として、光発振装置１、光カプラ２、光変調器３、光サーキュレータ４、光送受信部５を有する。この明細書では、風速計測または風計測とは、風向および風速すなわち風速ベクトルを計測することである。ライダ装置１００は、ライダ装置１００から決められた位置関係にある空間での風速ベクトルを計測する風計測装置である。
【００１３】
光発振装置１は、単一周波数からなる連続波のレーザ光を発振させて出力する。この光発振装置１からのレーザ光は、光カプラ２に入力される。光カプラ２は、光発振装置１から出射された光を任意の分岐比により２分して分配する。この光カプラ２により２分配されたレーザ光は、一方が光変調器３に入力され、他方が合波カプラ６に入力される。
【００１４】
光変調器３は、光カプラ２から取得したレーザ光に対して、決められた周波数シフトを与え、光周波数変調または光強度変調で変調する。変調されたレーザ光が、空間に照射される送信レーザ光になる。光サーキュレータ４は、送信レーザ光と受信レーザ光の経路を切り替える３端子素子である。光サーキュレータ４は、レーザ光の入力元に応じて出力先を切り替える。光サーキュレータ４は、光変調器３が接続する端子から入力される送信レーザ光は、光送受信部５が接続する端子に出力する。また、光送受信部５から入力される受信レーザ光は、合波カプラ６が接続する端子に出力する。
【００１５】
光送受信部５は、光サーキュレータ４からの送信レーザ光をライダ装置１００に対して決められた方向で大気中に照射し、その送信レーザ光に対するエアロゾルからの反射光を集光する信号送受信部としての機能を有している。この光送受信部５により集光された反射光である受信レーザ光は、光サーキュレータ４を介して合波カプラ６に入力される。
【００１６】
合波カプラ６は、光カプラ２からのレーザ光と、光サーキュレータ４を介した光送受信部５からの受信レーザ光とを合成するものである。この合波カプラ６により合成されたレーザ光は、光受信器７に入力される。
【００１７】
光発振装置１、光カプラ２、光変調器３、光サーキュレータ４、光送受信部５、合波カプラ６および光受信器７は、光学筐体２０（図４に図示）に収納されている。光学筐体２０に収納されている各機器は、レーザ光を空間に放射し、レーザ光が空間で反射された反射光を処理する光学装置２１である。レーザ光および反射光は、光学筐体２０に設けられた光透過窓５１（図４に図示）を透過する。
【００１８】
ライダ装置１００は、受信レーザ光を処理する機器として、光受信器７、Ａ／Ｄ変換器８、信号処理装置９、長期記憶装置１０を有する。
【００１９】
光受信器７は、合波カプラ６からのレーザ光に対してヘテロダイン検波により低周波成分を抽出し、抽出した低周波数で変動する光を光電変換素子に照射して、光電変換された電気信号を出力する。この光受信器７により光電変換された電気信号である受信信号は、Ａ／Ｄ変換器８に入力される。Ａ／Ｄ変換器８は、光変調器３から出力されるレーザパルスを発生させるタイミング信号に基づき、光受信器７からのアナログ信号である受信信号をデジタル信号に変換する。このＡ／Ｄ変換器８により決められたサンプリングレートごとの決められたビット数のデジタル信号に変換された受信信号は、信号処理装置９に入力される。
【００２０】
信号処理装置９は、ライダ装置１００の上空の空間での風速ベクトルを求める風速計測部である。長期記憶装置１０には、高度ごとに風速ベクトルが計測できたか否かである計測成否および計測された風速ベクトルを有する風計測実績３１が記憶される。記憶されたデータは、表示装置１１（図示せず）に表示させることができる。計測成否は、風速ベクトルが計測できた場合を成功とし、風速ベクトルが計測できなかった場合を失敗とする。計測成否が成功である場合に、計測された風速ベクトルは、長期記憶装置１０に記憶される。光学装置２１、信号処理装置９および長期記憶装置１０は、制御装置１２により制御される。
【００２１】
図２は、実施の形態１に係るライダ装置において風速ベクトルを計測する処理手順を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ０１のレンジビン分割ステップで、Ａ／Ｄ変換器８が出力するデジタル化された受信信号を、ライダ装置１００からの距離に応じた時間範囲で分けた信号である複数のレンジビンに分割する。それぞれのレンジビンは、風速ベクトルを計測する高度に対応する。それぞれのレンジビンは、光学装置２１からの距離により区分した空間である複数の区分空間に対応するように受信信号を区分した区分受信信号である。なお、レンジビンのことをレンジとも呼ぶ。
【００２２】
ステップＳ０２のＦＦＴステップでは、レンジビンごとにＦＦＴ(Fast Fourier Transformation、高速フーリエ変換)を実行して、周波数スペクトルを算出する。ステップＳ０３であるＳＮ比計測ステップでは、レンジビンごとに周波数スペクトルから信号対雑音比であるＳＮ比を計測する。信号処理装置９は、受信信号の信号対雑音比を計算する信号対雑音比計算部である。
【００２３】
ステップＳ０４で、ＳＮ比が決められた閾値以上か否かをチェックする。ＳＮ比が決められた閾値以上である場合（Ｓ０４がＹＥＳ）は、ステップＳ０５である視線速度算出ステップで、周波数スペクトルから求めたドップラ周波数偏移量から視線速度を算出する。視線速度は、レーザ光が放射された方向である視線方向に風速ベクトルを射影した速度（スカラー値）である。
【００２４】
ステップＳ０６では、視線速度が決められた数に達したか否かを判定する。達している場合（Ｓ０６でＹＥＳ）は、ステップＳ０７である風速ベクトル算出ステップで風速ベクトルを算出する。達していない場合（Ｓ０７でＮＯ）は、ステップＳ０８で、求めた視線速度と視線方向のペアを記憶する。そして、次の視線方向での受信信号を処理するため、Ｓ０１に戻る。
【００２５】
ＳＮ比が閾値より小さい場合に視線速度を計測しない理由は、ＳＮ比が小さい場合には、周波数スペクトルからドップラ周波数偏移量を精度よく求めることが難しいからである。ＳＮ比が小さい場合でもドップラ周波数偏移量および視線速度を求めるようにしてもよい。求められた視線速度が異常な値である場合に、その高度で風速ベクトルが計測できないと判断してもよい。
【００２６】
ＳＮ比が低下すると、高度が高いレンジから風速ベクトルを計測できなくなる。その理由は、光学装置２１から空間に放射されるレーザ光および空間で反射したレーザ光は、空間で減衰し、受信信号強度が弱まる。そのため、高度が高いレンジでの受信信号のＳＮ比は、高度が低いレンジでの受信信号のＳＮ比よりも低くなる。そのため、光透過窓５１の外面に存在する異物により受信信号のＳＮ比が低下する場合には、高度が高いレンジの受信信号の方が早くＳＮ比が閾値より小さくなり、風速ベクトルが計測できなくなる。
【００２７】
ライダ装置１００では、視線速度を少なくとも３つの視線方向で計測して、風速ベクトルを算出する。なお、視線方向は、すべての視線方向が存在するような１個の平面が存在しないように配置する必要がある。
【００２８】
図３は、実施の形態１に係るライダ装置において風速ベクトルを求めるために使用するビーム方向の例を説明する図である。その方向がベクトル４０で表されるビーム０は、鉛直方向に放射されるビームである。その方向がベクトル４１で表されるビーム１は、ビーム０を北向きに決められた角度（θ度、例えば３０度）だけ傾けたビームである。その方向がベクトル４２で表されるビーム２は、ビーム０を東向きにθ度だけ傾けたビームである。その方向がベクトル４３で表されるビーム３は、ビーム０を南向きにθ度だけ傾けたビームである。その方向がベクトル４４で表されるビーム４は、ビーム０を西向きにθ度だけ傾けたビームである。図３は、ライダ装置１００が地上に設置されており、ライダ装置１００が移動も動揺もしない場合に使用されるビーム方向の例である。ここで、ライダ装置１００はＸ軸が東を向き、Ｙ軸が北を向くように設置されているとする。Ｚ軸は、天頂を向いているとする。なお、ビーム０からビーム４の５ビームのレーザ光とその反射光は、光透過窓５１のそれぞれ異なる複数の箇所をそれぞれ透過する。
【００２９】
ビーム０、ビーム１、ビーム２、ビーム３、ビーム４で計測されるそれぞれのビームの方向（視線方向）での視線速度（スカラー値）を、それぞれｖ０、ｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４とする。計測する風速ベクトルを、Ｖｗ＝(Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ)とする。
【００３０】
図３に示すビーム方向を使用する場合には、以下のようにして風速ベクトルＶｗを計算できる。図３とは異なるビーム方向を使用する場合も、そのビーム方向に合わせた計算方法で計算できる。
Ｖｘ＝(１／２)*(ｖ２−ｖ４)*sinθ
Ｖｙ＝(１／２)*(ｖ１−ｖ３)*sinθ
Ｖｚ＝(１／２)*ｖ０＋(１／８)*(Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４)*cosθ
【００３１】
洋上風力発電に適した箇所を見つけるためにライダ装置を使用する場合には、海洋などに浮かべられる浮体にライダ装置が搭載される。浮体の動揺を検出する動揺センサが、浮体に設置される。動揺センサは、例えば浮体の動揺を検知するジャイロセンサ、浮体の位置を出力するＧＰＳ（全地球測位システム）、方位情報を出力する磁気コンパスなどで構成される。動揺センサは、浮体の動揺情報（位置、方位、３軸姿勢角、姿勢角速度、３軸並進速度など）を取得する。ライダ装置は、動揺センサが計測する動揺情報が入力されて、風速ベクトルを動揺情報により補正する、あるいは視線方向を動揺情報に基づき補正して風速ベクトルを算出する。
【００３２】
図４は、実施の形態１に係るライダ装置の光透過窓の外面に存在する異物を除去するための構成を説明する断面図と上面図である。図４(a)が断面図であり、図４(b)が上面図である。図４(a)は、図４(b)に示すＡＡ断面での断面図である。ライダ装置１００の本体部は、風速ベクトルを計測するための機器を収納する筐体５０を有する。筐体５０の上面にはレーザ光および反射光を透過させる光透過窓５１が存在する。光透過窓５１は、光学装置を収納する筐体である光学筐体２０に設けられている。筐体５０の上面に光学筐体２０が露出するように、筐体５０と光学筐体２０とを組合せている。筐体５０と光学筐体２０とは、必要な防水性能を有するように構成されている。なお、光学筐体２０と筐体５０を一体化してもよい。なお、ライダ装置１００が寒冷地で使用される場合には、光透過窓５１を加熱するヒータも備える。ヒータで加熱して、光透過窓５１の外面の水滴や雪が凍結しないようにする。
【００３３】
筐体５０の外面には、光透過窓５１の外面に存在する異物を除去するワイパ５２がある。ワイパ５２は、回転軸５３を中心として決められた角度範囲で往復駆動される。回転軸５３は、筐体５０の上面に垂直に回転可能に設けられる。筐体５０の内部には、回転軸５３を駆動する駆動機構５４が設けられる。異物とは、水滴、雪、みぞれ、ほこり、ちり、鳥獣や昆虫などの糞、花粉、落ち葉などの植物の破片、昆虫やその死体、土、砂などである。異物が光透過窓５１の外面に存在すると、レーザ光または反射光を光透過窓５１が透過することを妨げ、反射光から生成される受信信号のＳＮ比が低下する。
【００３４】
ワイパ５２は、光透過窓５１と接触して表面に存在する異物を動かして除去するブレード５５、ブレード５５が取り付けられるフレーム５６を有する。ブレード５５は、ゴムなどの適度な弾力性を持つ素材で作られる。フレーム５６は、回転軸５３に取り付けられる。回転軸５３およびフレーム５６には、洗浄液を通す洗浄液配管５７（図示せず）が設けられる。洗浄液配管５７には１個または複数個の洗浄液供給穴５８が開いている。ワイパ５２が動作する際に、洗浄液供給穴５８から洗浄液を出すことができる。洗浄液供給穴５８は、洗浄液配管５７の光透過窓５１の上を通過する部分に設けられる。洗浄液供給穴５８は、決められた時間で決められた量の洗浄液が光透過窓５１の外面に供給できるような形状で設けられる。ブレード５５は、駆動機構５４に駆動されて往復動作して光透過窓５１に付着した異物を除去する。ワイパ５２は、光透過窓５１の外面と接触して移動する部分を有する。光透過窓５１の外面に異物が存在する場合に、異物と接触して光透過窓５１でない部分に異物を移動させることがでれば、ワイパはどのようなものでもよい。
【００３５】
洗浄液は、水または水に異物を除去する効果を高める成分を加えた液体である。洗浄液は、洗浄液タンク６０に貯えられている。ポンプ６１により洗浄液タンク６０からくみ出され、洗浄液供給管６２によりライダ装置１００に供給される。ライダ装置１００の洗浄液入口６３は、回転軸５３に設けられている。洗浄液供給管６２は、洗浄液入口６３に接続される。洗浄液タンク６０、ポンプ６１、洗浄液供給管６２、洗浄液入口６３、洗浄液配管５７および洗浄液供給穴５８が、光透過窓５１の外面に洗浄液を供給する洗浄液供給部を構成する。ポンプ６１は、洗浄液タンク６０の底に近い決められた位置に、固定具により固定される。
【００３６】
筐体５０の内部には、光学装置２１を構成する各機器を収納する光学筐体２０と、光学筐体２０の外側に、Ａ／Ｄ変換器８、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２２、揮発性メモリ２３、不揮発性メモリ２４が搭載された回路基板２５およびハードディスク(Hard Disc)２６が存在する。ハードディスク２６は、長期記憶装置１０である。信号処理装置９および制御装置１２は、不揮発性メモリ２４に記憶された専用ソフトウェアがＣＰＵ２２で動作することにより実現する。ハードディスク２６の替わりに、不揮発性メモリを使用してもよい。
【００３７】
図５は、実施の形態１に係るライダ装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。制御装置１２は、光学装置２１および信号処理装置９を制御して風速ベクトルを計測する風計測制御部２７、ワイパ５２を回転駆動させる駆動機構５４と洗浄液を噴出させるポンプ６１とを制御するワイパ動作制御部２８を有する。風計測制御部２７は、計測した風速ベクトルを長期記憶装置１０に保存する。ワイパ動作制御部２８は、長期記憶装置１０を参照してワイパの動作を決め、ワイパの動作時刻、動作の間隔および動作種類などの動作の履歴を長期記憶装置１０に保存する。ここで、ワイパの動作種類は、洗浄液を使用するか否か、ワイパ動作の時間などの種類である。
【００３８】
ワイパ動作制御部２８は、光透過窓５１の外面に降水が存在するか否かを判断する降水判断部２９と、レーザ光および反射光が光透過窓５１を透過することが妨げる異物が光透過窓５１の外面に存在することを検出する異物検出部３０とを有する。
【００３９】
長期記憶装置１０には、風計測実績３１、ワイパ動作実績３２、ＳＮ比データ３３が保存される。風計測実績３１には、決められた期間の各レンジ（高度）で風速ベクトルが計測できたか否かである計測成否データ３４と、計測された風速ベクトルである風速データ３５が記録される。レンジの番号は、番号が大きくなるほどライダ装置１００からの距離が遠くなる。ライダ装置１００に最も近いレンジをレンジ０と呼ぶ。ワイパ動作実績３２には、ワイパを動作させた時刻、動作種類、その前のワイパ動作からの経過時間を記録する。ＳＮ比データ３３には、直近の決められた期間の各ビームの決められたレンジでの受信信号のＳＮ比を記録する。
【００４０】
ワイパ動作制御部２８は周期的に起動され、風速ベクトルが計測できているか否かを監視し、ワイパ動作させるか否か、ワイパを動作させる場合の動作種類として、通常時間のワイパ動作、短縮時間のワイパ動作、ワイパ１往復動作のいずれにするかを判断する。ワイパ１往復動作では、洗浄液を使用せずにワイパを光透過窓５１の上を１往復するように動作させる。通常時間と短縮時間のワイパ動作では、洗浄液を出しながらワイパを動作させる。ワイパ１往復動作は、降水と判断する場合の動作である。短縮時間のワイパ動作は、前回のワイパ動作からの経過時間が短い場合に使用する。前回に通常時間でのワイパ動作を実施した後に、短い経過時間でワイパを動作させる必要がある場合に、短縮時間のワイパ動作でも異物が除去できる場合があることによる。短縮時間のワイパ動作も使用することで、通常時間だけの場合よりも、洗浄液を節約できる。
【００４１】
ワイパ動作の要否を判断する処理について説明する。以下の変数を使用する。Ｔ１などの変数は、調整可能である。
Ｔ１：風速ベクトルを計測する周期。数秒程度。
Ｔ２：ワイパ動作の要否の判断で風速の計測実績を考慮する期間の長さ。Ｔ１が数個入る長さ。
Ｎ：Ｔ２中に入る風速の計測タイミングの数。Ｎ＝[Ｔ２/Ｔ１]。[X]は、実数X以下の最大の整数。
Ｔ３：ワイパの動作完了後の決められた期間の長さ。Ｔ２程度とする。
Ｃ(n)：計測タイミングｎでの風速取得率。
Ｃ(n)＝風速ベクトルが計測できた所望レンジ数／所望レンジ数。
Ｄｎ：直近の長さＴ２の期間内での風速取得率。
Ｄｐ：Ｔ２前より前の長さＴ２の期間での風速取得率。
γ：取得率変化割合。γ＝Ｄｎ／Ｄｐ。Ｔ１周期で計算。
Ｈｄ：風速取得率Ｄｎに対する閾値。例えば、０．１程度の小さな値とする。
Ｈｒ：取得率変化割合γに対する閾値。例えば、０．５程度の値とする。
ＴＡ：ワイパを動作させる通常時間。例えば、１秒程度とする。
ＴＢ：ワイパを動作させる短縮時間。ＴＢ＜ＴＡ。例えば、０．５秒程度とする。
Ｊｃ：ワイパの動作種類を表す変数。動作なし、ＴＡ、ＴＢ、１往復のどれかである。
Ｊｗ：風向条件が充足するか否かを表現する変数。充足または非充足の値を取る。
Ｊｓ：ＳＮ比低下条件が充足するか否かを表す変数。充足または非充足の値を取る。
ここで、所望レンジとは、全レンジの中で運用者が指定したレンジである。風向条件とＳＮ比低下条件は、後で説明するが、降水か否か判断する条件の一部である。
【００４２】
Ｄｎ、Ｄｐは、現在の計測タイミングをｍとして、以下で計算する。
Ｄｎ＝ΣＣ(n)／Ｎ  n＝m, m-1,…,m-N+1のＣ(n)の平均をとる
Ｄｐ＝ΣＣ(n)／Ｎ  n＝m-N, m-N-1,…,m-2N+1のＣ(n)の平均をとる
Ｄｎは、直近の決められた第５の期間であるＴ３において所望レンジで計測される風速ベクトルの総数に対する計測できた風速ベクトルの個数の比率である。直近に計測されたＣ(ｍ)は、１計測タイミングを含む期間を第五の期間とした場合の風速取得率である。
【００４３】
風速ベクトルが計測できているかどうかに関する状態である計測状態に関して、説明する。計測状態は、Ｄｎとγにより以下のように区分する。計測状態を変数Ｋで表現する。
正常：Ｄｎ＞Ｈｄかつγ＞Ｈｒである状態。
悪化：Ｄｎ＞Ｈｄかつγ≦Ｈｒである状態。
不能：Ｄｎ≦Ｈｄである状態。
このように、風速ベクトルが計測できたか否かを表す計測成否の少なくとも一部に、風速取得率を使用している。
【００４４】
後で説明するが、計測状態が正常から悪化または不能に変化すると、ワイパを動作させることになる。計測状態が悪化または不能であるか否かを判断する処理が、異物検出部３０である。
【００４５】
計測状態Ｋにおいて不能と悪化を区別する理由の一つは、ワイパの動作時間を通常時間ＴＡとするか短縮時間ＴＢ（＜ＴＡ）とするかを決めるためである。ワイパの動作時間を常に同じにする場合は、不能と悪化を区別しなくてもよい。不能をＤｎだけでなくγ＝Ｄｎ／Ｄｐも考慮して判断してもよい。悪化を判断する際にＤｎも考慮してもよい。γの替わりにＤｎ−Ｄｐを使用してもよい。風速取得率が決められた低下閾値未満に低下していることを検出できれば、どのような指標を使用してもよい。
【００４６】
計測状態Ｋに基づいてライダ装置１００は動作する。ライダ装置１００を適切に制御するために、ライダ装置１００の運転状態を以下のように定義する。運転状態は、計測状態Ｋなどに基づいて決められる。
運転状態は、以下の６種類の状態を取る。
監視中：計測状態Ｋが正常である状態。
不能検出：監視中の状態で、Ｋ＝不能を検出した状態。
悪化検出：監視中の状態で、Ｋ＝悪化を検出した状態。
ワイパ動作中：ワイパが動作中である状態。
ワイパ動作後：直近のワイパ動作からＴ３経過までで、Ｋ＝悪化または不能が継続している状態。
間欠：ワイパ動作からＴ３が経過しても、Ｋ＝悪化または不能である状態。
【００４７】
運転状態を以下の変数で表現する。最新に設定した運転状態を現在の運転状態と呼ぶ。現在の運転状態を設定する前に設定されていた運転状態を、前回の運転状態と呼ぶ。
Ｒｎ：現在の運転状態。
Ｒｐ：前回の運転状態。
【００４８】
図６は、実施の形態１に係るライダ装置の動作を説明する状態遷移図である。運転状態Ｒｎ＝監視中である状態ＳＴ０１は、計測状態Ｋ＝正常のままであれば、状態ＳＴ０１が継続する。Ｄｎが低下するとＫ＝悪化または不能を検出し、Ｒｎ＝悪化検出または不能検出である状態ＳＴ０２に変化する。状態ＳＴ０２に変化するとワイパを動作させ、Ｒｎ＝ワイパ動作中である状態ＳＴ０３に変化する。ワイパの動作が完了すると、Ｒｎ＝ワイパ動作後である状態ＳＴ０４に変化する。状態ＳＴ０４では、ワイパの動作完了後からＴ３が経過するまでに、Ｋが正常に戻るか否かを監視する。状態ＳＴ０４でＫ＝正常であることを検出すると、Ｒｎ＝監視中である状態ＳＴ０１に戻る。ワイパの動作完了後からＴ３が経過してもＫ＝正常を検出できない場合は、Ｒｎ＝間欠である状態ＳＴ０５に変化させる。状態ＳＴ０５では、決められた周期でワイパを動作させ、Ｒｎ＝ワイパ動作中である状態ＳＴ０３に変化させる。通常は発生しないが、Ｒｐ＝間欠でＫ＝正常を検出すると、Ｒｎ＝監視中である状態ＳＴ０１に変化させる。これは、ワイパ動作によらず異物が除去される場合、またはワイパ動作の効果がＴ３を経過してから出る場合に該当する。
【００４９】
Ｒｎ＝ワイパ動作後である状態ＳＴ０４を持たせる理由を説明する。Ｄｎは、直近の長さＴ２の期間内での風速計測で所望レンジでの風速取得率平均値である。そのため、ワイパ動作からＴ２が経過するまでは、不能または悪化と判断した際に使用した風速計測結果を含んでＤｎを計算する。そのため、ワイパ動作後に正常に風速ベクトルが計測できている場合であっても、計測状態Ｋ＝不能または悪化に該当する状態が継続する。そのような状態でワイパを動作させる必要は無いので、ワイパ動作からＴ３が経過するまでのＫ＝正常と判断できない運転状態をＲｎ＝ワイパ動作後として、ワイパが動作しないようにする。Ｔ３はＴ２程度の時間で適切に設定する。
【００５０】
通常時間ＴＡまたは短縮時間ＴＢでワイパを動作させる条件を表現するために、以下の変数を定義する。
Ｔｗ：直近のワイパ動作からの経過時間。
Ｔｙ：２回前のワイパ動作から直近(１回前)のワイパ動作までの経過時間。
Ｗ１：運転状態が間欠で、ワイパを動作させる周期。例えば、１分程度とする。
Ｗ２：ワイパ動作を通常時間ＴＡまたは短縮時間ＴＢかを決めるＴｗに対する閾値。例えば、２分程度とする。
Ｗ３：降水を判断するためのＴｗとＴｙに対する閾値。例えば、３分程度とする。
【００５１】
通常時間ＴＡでワイパを動作させる条件（通常動作条件と呼ぶ）は、以下である。
通常動作条件＝（現在の運転状態が不能検出[Ｒｎ＝不能検出]）
または、
（現在の運転状態が悪化検出[Ｒｎ＝悪化検出]、
かつ、前回のワイパ動作からＷ２経過後[Ｔｗ≧Ｗ２]）
【００５２】
短縮時間ＴＢでワイパを動作させる条件（短縮時間動作条件と呼ぶ）は、以下である。
短縮時間動作条件＝（現在の運転状態が悪化検出[Ｒｎ＝悪化検出]、
かつ、前回のワイパ動作からＷ２経過前[Ｔｗ＜Ｗ２]）
ここで、短縮時間動作条件が充足するか否かを変数Ｊｔで表現することにする。
【００５３】
Ｒｎ＝間欠でワイパを動作させる条件（間欠動作条件と呼ぶ）は、以下である。間欠の状態では、通常時間ＴＡでワイパを動作させる。
間欠動作条件＝（現在の運転状態が間欠であり[Ｒｎ＝間欠]、
かつ、前回のワイパ動作からＷ１経過後[Ｔｗ≧Ｗ１]）
【００５４】
降水を判断する条件である降水判断条件は、ワイパ動作の間隔、直近のワイパ動作後の風向、ワイパ動作後に改善したＳＮ比が低下する状況などにより表現する。直近のワイパ動作後の風向に関する条件を、風向条件と呼ぶ。ワイパ動作により改善したＳＮ比が低下する状況に関する条件を信号対雑音比低下条件（ＳＮ比低下条件と略す）と呼ぶ。
【００５５】
降水判断条件は、以下のようになる。降水判断部２９が、降水条件が充足するか否かをチェックする。
降水判断条件＝（現在の運転状態が悪化検出または不能検出
[Ｒｎ＝悪化検出または不能検出]、
かつ
直近のワイパ動作からＷ３が経過していない
[Ｔｗ＜Ｗ３]、
かつ
２回前から直近のワイパ動作の間隔がＷ３未満
[Ｔｙ＜Ｗ３]
かつ
風向条件が充足であり[Ｊｗ＝充足]、
かつ
ＳＮ比低下条件が充足である[Ｊs＝充足]）
【００５６】
ワイパ動作で風速ベクトルが計測できるようになっても、降水時には、光透過窓５１に水滴が付いて風速ベクトルが計測できなくなる。決められた時間（Ｗ３）以内でワイパ動作が繰り返される場合を、降水の可能性が高いと判断する。ワイパ動作から風速ベクトルが計測できなくなるまでの時間は、単位時間当たりの降水量などにより変化する。Ｗ３を大きくすれば、降水量が小さい場合でも降水と判断できる。ただし、降水でない場合も降水と判断する可能性が高くなる。
【００５７】
ここでは、降水を判断する上でのワイパ動作の間隔に関する条件であるワイパ動作間隔条件を、次のような条件とする。ワイパ動作間隔条件は、ワイパ動作により風速取得率が改善して観測状態Ｋが正常に戻った後で、ワイパ動作から決められた第２の期間であるＷ３以内に、風速取得率が低下して観測状態Ｋが悪化または不能を検出することが決められた回数（２回）以上であるという条件である。
【００５８】
ＳＮ比低下条件は、ワイパが動作して光透過窓５１の水滴が除去されてＳＮ比が改善した後に、光透過窓５１に水滴が付着してＳＮ比が低下する現象を検出するための条件である。規定量のＳＮ比の低下は、強い雨や雪であれば短時間で発生するし、弱い雨や雪であればより長い時間で発生する。ＳＮ比低下条件は、決められた時間内に決められたレンジでの規定量のＳＮ比の低下が、光透過窓５１の決められた割合以上の領域で発生することを検出する条件である。ここでは、レンジ０のＳＮ比でＳＮ比低下条件を表現する。ＳＮ比低下条件の対象とするレンジは、適切に決められた１個または複数個のレンジであればよい。
【００５９】
ＳＮ比低下条件を表現するために、以下の変数を定義する。
Ｓn0(ｊ)：直近の風速計測時のレンジ０でのビームｊのＳＮ比。
Ｓp0(ｊ)：直近のワイパ動作直後のレンジ０でのビームｊのＳＮ比。
Ｅ(ｊ)：Ｓn0(ｊ)のＳp0(ｊ)からの減少量。Ｅ(ｊ)＝Ｓp0(ｊ)−Ｓn0(ｊ)。
Ｈｓ：降水を判断するためのＥ(ｊ)に対する閾値。規定減衰量と呼ぶ。例えば、数ｄＢ程度とする。
Ｗｓ：Ｅ(ｊ)≧Ｈｓであるか否かを判断する上限の時間。例えば、３０秒程度とする。
Ｎｓ：Ｅ(ｊ)≧Ｈｓであるビーム数。規定減衰量を超えてＳＮ比が低下したビーム数。
Ｈｎ：Ｎｓに対する閾値。例えば５ビームを使用する場合には、例えば３ビーム。
【００６０】
ＳＮ比低下条件が充足する条件は、以下とする。
ＳＮ比低下条件＝（直近のワイパ動作からＷｓが経過していない
[Ｔｗ＜Ｗ３]、
かつ
（レンジ０でのＳＮ比の低下量が規定減衰量以上
となるビームｊ[Ｅ(ｊ)≧Ｈｓ]の数[Ｎｓ]が、
Ｈｎ以上である[Ｎｓ≧Ｈｎ]）  ）
【００６１】
規定減衰量Ｈｓは、風速ベクトルが計測できない程にはＳＮ比が低下していない状態において、ＳＮ比が低下していると判断できる値とすることが望ましい。ＳＮ比低下条件が充足になると、直近のワイパ動作からＷｓが経過した後も充足のままにする。Ｗｓが経過するまでにＳＮ比低下条件が充足にならない場合は、ＳＮ比低下条件は非充足のままである。
【００６２】
直近のワイパ動作から決められた第３の期間であるＷｓ以内（Ｗｓが経過する前）に、ＳＮ比が規定減衰量を超えて低下しているビーム数がＨｎ個以上とする理由は、光透過窓５１の一部にだけゴミなどが付着している場合と降水とを区別するためである。降水であれば、最初は光透過窓５１にゴミなどが付着したのと同程度の範囲でＳＮ比が低下していたのが、しだいにＳＮ比が低下する範囲が大きくなる。光透過窓５１にゴミなどが付着した場合は、時間が経過してもＳＮ比が低下する範囲は拡大しない。光透過窓５１の全面でＳＮ比が低下する前に降水を判断するために、Ｗｓ以内にＳＮ比が規定減衰量を超えて低下したビームが決められた個数以上となるというＳＮ比低下条件を持たせている。
【００６３】
風向条件を表現するために、以下の変数を定義する。鉛直風速は、鉛直方向の風速（風速ベクトルの鉛直成分）である。
Ｖ(j,k)：ビームｊでのレンジｋで計測された視線速度。
Ｖz1(k)：鉛直方向のビーム０から計測される鉛直風速。
Ｖz1(k)＝Ｖ(0,k)。
Ｖz2(k)：南北にθ傾いたビーム１、３から計測される鉛直風速。
Ｖz2(k)＝(Ｖ(1,k)+Ｖ(3,k))*(1/2)*cosθ
Ｖz3(k)：東西にθ傾いたビーム２、４から計測される鉛直風速。
Ｖz3(k)＝(Ｖ(2,k)+Ｖ(4,k))*(1/2)*cosθ
【００６４】
降水時には上から吹き下ろす風が吹く場合が多い。したがって、降水判断条件には、上から吹き下ろす風が吹いているという風向条件も使用する。風向条件の対象とする風速ベクトルは、直近のワイパ動作後の最初（１回目）に計測された風速ベクトルとする。その理由は、降水で風速計測に支障が出ている期間に最も近く、かつ多くのレンジで正しく風速ベクトルが計測できる可能性が高いからである。降水の場合には、ワイパ動作から時間が経過するにしたがい、光透過窓５１に付着する水滴が増加しＳＮ比が低下する。ＳＮ比が低下すると、風速ベクトルが計測できない可能性が高くなり、計測された風速の精度も低下する。なお、直近のワイパ動作後の１回目に計測された風速ベクトルだけでなく、直近にワイパが動作した後の第４の期間に計測した風速ベクトルの鉛直方向成分を対象としてもよい。
【００６５】
風向条件は、例えば、以下とする。鉛直方向の風速は、吹き下ろす向きを負とする。
直近のワイパ動作直後に計測された風速から計算した決められたレンジｋのＶz1(k)、Ｖz2(k)、Ｖz3(k)が、すべて上から吹き下ろす向き[すべての決められたレンジｋに対して、Ｖz1(k)＜０かつＶz2(k)＜０かつＶz3(k)＜０]である場合に、Ｊｗ＝充足とする。そうでない場合は、Ｊｗ＝非充足とする。ただし、ビーム方向の速度が計測できないビームが存在するレンジｋは、風向条件の判断に使用しない。決められたレンジ（高度）は、風速ベクトルを計測するすべての高度としてもよいし、ある高度以下のレンジなどのように決めてもよい。
【００６６】
Ｖz1(k)、Ｖz2(k)、Ｖz3(k)と３通りの方法で計測した鉛直方向の風速（風速ベクトルの鉛直方向成分）が下向きであるとしているので、弱い風であっても、確実に下向きの風を判断できる。なお、計測された風速ベクトルには誤差が存在するので、誤差に相当する風速閾値（≧０）を決めて、風速ベクトルの鉛直方向の成分が風速閾値以下である場合に、風向条件が充足するとしてもよい。
【００６７】
動作を説明する。図７は、実施の形態１に係るライダ装置の動作を説明するフローチャートである。図７では、ワイパ動作に関する部分を詳しく説明する。
【００６８】
ステップＳ１１で、初期状態をＲｎ＝監視中、Ｔｗ＝Ｗ３と設定する。つまり、初期状態は、図６に示す状態ＳＴ０１である。Ｔｗ＝Ｗ３と設定することで、ライダ装置１００を起動させてから１回もワイパが動作していない状態は、ワイパ動作からＷ３が経過した状態と同等に扱う。
【００６９】
ステップＳ１２で、運用者によるワイパ動作の指示があるかチェックする。運用者の指示がある場合（Ｓ１２でＹＥＳ）は、ステップＳ１３で、ワイパを動作させる。ステップＳ１４で、Ｒｐ＝ワイパ動作中、Ｒｎ＝ワイパ動作後、Ｔｗ＝０とし、Ｔｗの計測を開始する。
【００７０】
ステップＳ１４の実行後または運用者の指示がない場合（Ｓ１２でＮＯ）は、ステップＳ１５で、風速計測またはワイパ動作からＴ１が経過しているか否かをチェックする。Ｔ１が経過している場合（Ｓ１５でＹＥＳ）は、ステップＳ１６で風速ベクトルを計測する。風速ベクトルは、図２に示すフローチャートにしたがって、計測する。
【００７１】
ステップＳ１７で、現在の運転状態Ｒｎを決めるために必要なデータを計算する。現在の運転状態Ｒｎを決めるために必要なデータを設定する処理については、後で説明する。ステップＳ１８で、Ｒｐ＝Ｒｎとする。ステップＳ１９で、現在の運転状態Ｒｎを設定する。Ｒｎを設定する処理については、後で説明する。
【００７２】
現在の運転状態Ｒｎが設定できると、ステップＳ２０で、ワイパ動作の要否と動作種類を判断する。その判断方法は、後で説明する。
【００７３】
ステップＳ２１で、ワイパ動作が不要であるか否か[Ｊｃ＝動作なし？]を、チェックする。ワイパ動作が不要である場合（Ｓ２１でＹＥＳ）は、Ｓ１２に戻る。ワイパ動作が不要ではない場合（Ｓ２１でＮＯ）は、ステップＳ２２で、Ｔｙ＝Ｔｗ、Ｒｐ＝Ｒｎ、Ｒｎ＝ワイパ動作中とする。ステップＳ２３で、決められた動作種類でワイパを動作させる。ステップＳ２４で、Ｒｐ＝ワイパ動作中、Ｒｎ＝ワイパ動作後、Ｔｗ＝０とし、Ｔｗの計測を開始する。その後、Ｓ１２に戻る。
【００７４】
図８を参照して、Ｓ１７で実行される現在の運転状態Ｒｎを決めるために必要なデータを計算する処理を説明する。図８は、実施の形態１に係るライダ装置で現在の運転状態を決めるために必要なデータを計算する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【００７５】
まず、Ｓ３１で、ワイパ動作後の１回目の風速計測か否か[Ｒｐ＝ワイパ動作中？]をチェックする。該当する場合（Ｓ３１でＹＥＳ）は、ステップＳ３２で、風向条件が充足するか否かチェックし、その結果をＪｗに設定し、Ｓp０(j)を保存する。
【００７６】
Ｓ３１でＮＯである場合は、ステップＳ３３で、直近のワイパ動作からＷｓが経過しているか否か[Ｔｗ≧Ｗｓ？]をチェックする。直近のワイパ動作からＷｓが経過していない場合（Ｓ３３でＮＯ）は、ステップＳ３４で、ＳＮ比低下条件Ｊｓが充足であるか否か[Ｊｓ＝充足？]をチェックする。Ｊｓが充足でない場合（Ｓ３４でＮＯ）は、ステップＳ３５で、Ｓｎ０(ｊ)、Ｅ(ｊ)、Ｎｓなどを計算する。ステップＳ３６で、ＳＮ比低下条件が充足するか否かチェックし、その結果をＪｓに設定する。
【００７７】
Ｓ３２またはＳ３６の実行後、または、Ｓ３３でＹＥＳである場合、または、Ｓ３４でＮＯである場合は、ステップＳ３７で、直近の長さＴ２の期間の所望レンジでの風速取得率平均値Ｄｎ、Ｔ２前より前の長さＴ２の期間での所望レンジでの風速取得率Ｄｐ、取得率変化割合γ＝Ｄｎ／Ｄｐを計算する。
【００７８】
図９を参照して、Ｓ１９で実行される現在の運転状態Ｒｎを設定する処理を説明する。図９は、実施の形態１に係るライダ装置で運転状態を決める処理の１例の動作を説明するフローチャートである。なお、Ｒｎ＝ワイパ動作中またはＲｎ＝ワイパ動作後に変更する処理は、図９には含まれない。Ｒｎ＝ワイパ動作中は、図７中のＳ２２で設定する。Ｒｎ＝ワイパ動作後は、Ｓ２４で設定する。
【００７９】
まず、計測状態Ｋを設定し、Ｋに応じてＲｎを設定する。ステップＳ４１で、Ｄｎ≦Ｈｄであるか否かチェックする。Ｄｎ≦Ｈｄである場合（Ｓ４１でＹＥＳ）は、ステップＳ４２で、Ｋ＝不能、Ｒｎ＝不能検出とする。Ｄｎ＞Ｈｄである場合（Ｓ４１でＮＯ）は、ステップＳ４３で、γ≦Ｈｒであるか否かをチェックする。γ≦Ｈｒである場合（Ｓ４３でＹＥＳ）は、ステップＳ４４で、計測状態Ｋ＝悪化、Ｒｎ＝悪化検出とする。γ＞Ｈｒである場合（Ｓ４３でＮＯ）は、ステップＳ４５で、Ｋ＝正常、Ｒｎ＝監視中とする。
【００８０】
Ｒｐ＝ワイパ動作後である場合には、ワイパ動作からＴ３が経過[Ｔｗ≧Ｔ３]してもＫ＝悪化または不能である場合は、Ｒｎ＝間欠とする。Ｔ３が経過していない場合は、Ｒｎ＝ワイパ動作後とする。ステップＳ４６からＳ４９までは、そのための処理である。Ｓ４２またはＳ４４の実行後は、ステップＳ４６で、Ｒｐ＝ワイパ動作後であるか否かをチェックする。Ｒｐ＝ワイパ動作後である場合（Ｓ４６でＹＥＳ）は、ステップＳ４７で、Ｔｗ≧Ｔ３であるか否かをチェックする。Ｔｗ≧Ｔ３である場合（Ｓ４７でＹＥＳ）は、ステップＳ４８で、Ｒｎ＝間欠とする。Ｔｗ＜Ｔ３である場合（Ｓ４７でＮＯ）は、ステップＳ４９で、Ｒｎ＝ワイパ動作後とする。
【００８１】
Ｒｐ＝間欠である場合には、Ｋ＝悪化または不能であってもＲｎ＝間欠とする。Ｒｐ＝間欠でない場合は、ＲｎをＳ４２またはＳ４４で設定されたままとする。ステップＳ５０とＳ４８は、そのための処理である。Ｒｐ＝ワイパ動作後でない場合（Ｓ４６でＮＯ）は、ステップＳ５０で、Ｒｐ＝間欠であるか否かをチェックする。Ｒｐ＝間欠である場合（Ｓ５０でＹＥＳ）は、ステップＳ４８に進む。Ｒｐ＝間欠でない場合（Ｓ５０でＮＯ）は、処理を終了する。
【００８２】
図１０を参照して、Ｓ２０で実行されるワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理を説明する。図１０は、実施の形態１に係るライダ装置でワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【００８３】
まず、ステップＳ７１からＳ７４で、間欠モードでのワイパ動作の要否を決める。ステップＳ７１で、Ｒｎ＝間欠であるか否かをチェックする。Ｒｎ＝間欠である場合（Ｓ７１でＹＥＳ）は、ステップＳ７２で、Ｔｗ≧Ｗ１であるか否かをチェックする。Ｔｗ≧Ｗ１でない場合（Ｓ７２でＮＯ）は、Ｒｎ＝間欠である場合でのワイパ動作は、前回のワイパ動作からＷ１が経過するまで待つので、ステップＳ７３で、Ｊｃ＝動作なしとする。Ｔｗ≧Ｗ１である場合（Ｓ７２でＹＥＳ）は、ステップＳ７４で、Ｊｃ＝ＴＡとする。
【００８４】
Ｒｎ＝間欠でない場合（Ｓ７１でＮＯ）は、ステップＳ７５で、Ｒｎが悪化検出または不能検出であるか否かをチェックする。Ｒｎが悪化検出または不能検出でない場合（Ｓ７５でＮＯ）は、ステップＳ７６で、Ｊｃ＝動作なしとする。
【００８５】
Ｒｎが悪化検出または不能検出である場合（Ｓ７５でＹＥＳ）は、ステップＳ７７からＳ８０で、降水判断条件が充足するか否かチェックする。ステップＳ７７で、直近のワイパ動作からＷ３が未経過であるか否か[Ｔｗ＜Ｗ３？]をチェックする。Ｗ３が未経過である場合（Ｓ７７でＹＥＳ）は、ステップＳ７８で、２回前から直近(１回前)のワイパ動作の間隔がＷ３未満か否か[Ｔｙ＜Ｗ３？]をチェックする。ＴｙがＷ３未満である場合（Ｓ７８でＹＥＳ）は、ステップＳ７９で、風向条件が充足であるか否か[Ｊｗ＝充足？]をチェックする。風向条件が充足である場合（Ｓ７９でＹＥＳ）は、ステップＳ８０で、ＳＮ比低下条件が充足であるか否か[Ｊs＝充足？]をチェックする。ＳＮ比低下条件が充足である場合（Ｓ８０でＹＥＳ）は、ステップＳ８１で、Ｊｃ＝１往復とする。
【００８６】
降水判断条件が充足しない場合、すなわちＳ７７からＳ８０の何れかでＮＯである場合は、ステップＳ８２で、短時間動作条件が充足するか否か[Ｊｔ＝充足？]をチェックする。短時間動作条件が充足する場合（Ｓ８２でＹＥＳ）は、ステップＳ８３で、Ｊｃ＝ＴＢとする。充足しない場合（Ｓ８２でＮＯ）は、ステップＳ８４で、Ｊｃ＝ＴＡとする。
【００８７】
比較例として、降水判断条件を考慮しない場合でのワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理を説明する。図１１は、比較例としての降水判断条件を考慮しない場合のワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。図１０と比較すると、ステップＳ７７からＳ８１が存在しない。そのため、ライダ装置１００では降水と判断して、洗浄液なしでワイパ動作させる場合も洗浄液を使用してワイパを動作させることになる。
【００８８】
降水時は、水滴が光透過窓５１に付着し受信信号のＳＮ比および風速取得率が低下する。風速取得率の低下を検出してワイパが動作すると、光透過窓５１に付着した水滴が除去され、ＳＮ比および風速取得率が改善する。その後、光透過窓５１に水滴が付着し受信信号のＳＮ比および風速取得率が低下し、ワイパが動作する。このような動作が繰り返される。降水か否かを判断し、降水と判断した場合は、洗浄液を使用しないでワイパを動作させる。そうすることで、降水時に洗浄液を消費することなく、風速取得率を望ましいレベルに維持できる。そして、降水があっても洗浄液の補充する間隔を短くしなくても、風速取得率の望ましいレベルで風速ベクトルを計測できるという効果が得られる。また、洗浄液をすべて使用して風速取得率を計測できなくなる期間が発生する確率を従来よりも小さくでき、発生するとしても次の洗浄液の補充までの期間を従来よりも短くできる。
【００８９】
この発明によれば、降水時の風速取得率を下げることなく、洗浄液の消耗を防ぐことができる。従来は、洗浄液の定期点検（補充）の頻度は、最短で週１回の交換頻度である。この発明によれば、洗浄液の定期点検（補充）の間隔を１ヶ月以上に延ばせることが見込める。そのため、定期点検の頻度を高めることが難しい環境（山頂、洋上の浮体上など）でも良好な風速取得率を保って、ライダ装置を設置することができる。
【００９０】
風向が上から吹き下ろす向きという風向条件も考慮しているので、下から吹き上げる向きの風が吹いており降水でない確率が高い状態で風速取得率が低下した場合は、洗浄液を使用して異物を光透過窓５１の外面から除去できる。
【００９１】
降水判断条件で風向条件およびＳＮ比低下条件のどちらかまたは両方を考慮しないようにしてもよい。降水でない場合を降水と判断する場合に対応するため、洗浄液を使用しないでワイパを動作させた後にＳＮ比または風速取得率の改善が検出できない場合は、洗浄液を使用してワイパを動作させるようにしてもよい。
【００９２】
この実施の形態１では、ワイパ動作の要否をおもに風速取得率で判断し、降水判断条件にＳＮ比を使用する。風速取得率を使用しないで、決められた低下閾値未満になるＳＮ比の低下とワイパ動作によるＳＮ比の改善が、ワイパ動作の間隔がＷ３以下で繰り返される場合を、降水と判断するようにしてもよい。ワイパ動作間隔条件は、ワイパが動作した後に改善した計測成否およびＳＮ比の少なくとも一つが決められた低下閾値未満に低下することを決められた第２の期間（Ｗ３）内に検出することを決められた回数以上であることを検出する条件であれば、どのように表現してもよい。
【００９３】
風速ベクトルが計測できたか否かである計測成否およびＳＮ比の少なくとも一つおよびワイパの第１の期間の動作から光透過窓の外面に降水が存在するか否かを判断するようにすればよい。なお、この実施の形態では、Ｗ３の２倍が第１の期間である。
【００９４】
ライダ装置は、風速ベクトルを計測することとは異なる目的で使用してもよい。その場合には、信号処理装置は、受信信号を処理する信号処理部になる。降水判断部は、受信信号のＳＮ比とワイパの第１の期間の動作から光透過窓の外面に降水が存在するか否かを判断するようにすればよい。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。
【００９５】
実施の形態２．
実施の形態１では、運転状態が監視中の状態は１個である。この実施の形態２は、ワイパ動作間隔条件が充足する可能性があるか否かで、運転状態が監視中の状態を複数の状態に分けて表現する。そして、ワイパ動作の要否および種類を判断する際に、複数の監視中の状態を使用する。実施の形態２では、降水判断条件の判断方法が異なるが、同じ状況であれば実施の形態１と同じようにワイパは動作する。ここで、Ｗｓ＜Ｗ２＜Ｗ３の関係が成立するとする。
【００９６】
降水判断条件は、過去の履歴も考慮して判断する必要がある。過去の履歴も考慮して降水判断条件を簡潔に表現するため、以下のように運転状態を定義する。
監視中：Ｋ＝正常であり、降水判断条件が充足する可能性が無く、Ｔｗを計測していないか、またはＷ３＞Ｔｗ≧Ｗ２である状態。
監視中Ａ：Ｋ＝正常であり、降水判断条件が充足する可能性が無く、Ｔｗ＜Ｗ２である状態。
監視中Ｂ：Ｋ＝正常であり、ワイパ動作間隔条件および風向条件が充足され、ＳＮ比低下条件が充足される可能性が有り充足されていない状態。
監視中Ｃ：Ｋ＝正常であり、ワイパ動作間隔条件、風向条件およびＳＮ比低下条件が充足されている状態。
ここで、監視中または監視中Ａまたは監視中Ｂまたは監視中Ｃのことを、監視中等と呼ぶ。
【００９７】
実施の形態２のライダ装置の機能構成は実施の形態と同様である。実施の形態２でのワイパ動作制御部２８Ａ（図示せず）が有する降水判断部２９Ａ（図示せず）は、このような運転状態を使用して、降水判断条件を判断する。その場合の降水判断条件は、以下のように表現できる。
降水判断条件＝（（前回の運転状態Ｒｐが監視中Ｃ[Ｒｐ＝監視中Ｃ]、
または
（前回の運転状態Ｒｐが監視中Ｂ[Ｒｐ＝監視中Ｂ]、
かつ、ＳＮ比低下条件が充足[Ｊｓ＝充足]））
かつ
現在の運転状態Ｒｎが悪化検出または不能検出
[Ｒｎ＝悪化検出または不能検出]）
前回の運転状態が監視中Ｂである場合は、ＳＮ比低下条件が充足するかどうかチェックし、充足する場合は降水と判断する。
【００９８】
ワイパ動作間隔条件を表現するために、以下の変数を定義する。実施の形態１で使用する、Ｔｙは使用しない。
Ｎｗ：Ｗ３以下の間隔で連続してワイパが動作する回数。
Ｈｗ：Ｎｗに対する閾値。例えば、２回とする。
【００９９】
ワイパ動作間隔条件は、以下のようになる。
ワイパ動作間隔条件＝（Ｗ３以下の間隔で連続してワイパが動作する
回数がＨｗ以上[Ｎｗ≧Ｈｗ]、
かつ
直近のワイパ動作からＷ３が経過していない
[Ｔｗ＜Ｗ３]）
Ｎｗ＜Ｈｗである場合は、ワイパ動作間隔条件は充足する可能性がない。また、Ｎｗ≧Ｈｗであっても、Ｔｗ≧Ｗ３になれば、ワイパ動作間隔条件が充足する可能性がなくなる。
【０１００】
Ｗ３以下の間隔で連続してワイパが動作する回数Ｎｗは、以下のように設定する。初期値は、Ｎｗ＝０とする。Ｎｗ＝０である状態でワイパが動作すれば、Ｎｗ＝１とし、Ｔｗの計測を開始する。Ｗ３が経過する前[Ｔｗ＜Ｗ３]にワイパが動作すれば、Ｎｗ＝Ｎｗ＋１とし、Ｔｗ＝０に戻して、Ｔｗを計測する。ただし、運用者がワイパ動作を指示してワイパが動作した場合は、Ｎｗ＝Ｎｗ＋１ではなく、Ｎｗ＝１とする。ワイパが動作することなくＷ３が経過[Ｔｗ≧Ｗ３]すれば、Ｎｗ＝０とし、Ｔｗの計測を停止する。
【０１０１】
図１２は、実施の形態２に係るライダ装置の動作を説明する状態遷移図である。図１２の状態遷移図では、”（Ｒｎ, Ｎｗ）”により状態を表現する。Ｒｎ＝ワイパ動作中である場合は、動作時間と洗浄液の使用の有無も表示する。Ｗ３以下の間隔で連続してワイパが動作する回数Ｎｗは、１回以上を”≧１回”と表示し、２回以上を”≧２回”と表示する。
【０１０２】
運転状態Ｒｎ＝悪化検出または不能検出に変化すると、Ｎｗ＝０である場合に通常時間ＴＡでだけワイパを動作させる。Ｎｗ＝１である場合には、ＴＡまたは短縮時間ＴＢでワイパを動作させる。Ｎｗ≧２である場合には、ＴＡ、ＴＢおよび１往復の何れかで動作させる。Ｎｗによりワイパの動作種類の数を変化させるために、Ｎｗが異なると監視中等である状態の個数を変化させる。
【０１０３】
状態ＳＴ０１からＳＴ０５までは、図６と同じである。ただし、ＳＴ０１を、Ｎｗ＝０である場合として扱う。Ｒｎ＝間欠であるＳＴ０５で、ＮＷ≧１とする。”（ワイパ動作後,１回）”である状態ＳＴ０４で、Ｋ＝正常を検出すると、”（監視中Ａ,１回）”である状態ＳＴ０６に変化する。状態ＳＴ０６においてＫ＝悪化または不能を検出することなくＴｗ≧Ｗ２になると、”（監視中,１回）”である状態ＳＴ０７に変化する。さらに、Ｔｗ≧Ｗ３になると、”（監視中,０回）”である状態ＳＴ０１に戻る。
【０１０４】
状態ＳＴ０６においてＫ＝悪化を検出すると、”（悪化検出,１回）”である状態ＳＴ０８に変化し、短縮時間ＴＢでのワイパ動作の場合に対応する状態ＳＴ０９に変化し、さらに”(ワイパ動作後,≧２回)”である状態ＳＴ１０に変化する。状態Ｓ０７においてＫ＝悪化を検出すると、”（悪化検出,≧２回）”である状態ＳＴ１１に変化し、通常時間ＴＡでのワイパ動作の場合に対応する状態ＳＴ１２に変化し、さらに状態ＳＴ１０に変化する。状態ＳＴ０６またはＳＴ０７においてＫ＝不能を検出すると、ＴＡでのワイパ動作に対応する状態ＳＴ１２に変化し、さらに状態ＳＴ１０に変化する。
【０１０５】
”(ワイパ動作後,≧２回)”である状態ＳＴ１０でワイパ動作からＴ３が経過するまでにＫ＝正常を検出しない場合は、”(間欠,≧１回)”である状態ＳＴ０５に変化する。状態ＳＴ１０で、Ｔ３までに風向条件およびＳＮ低下条件が充足し、かつＫ＝正常を検出すると、”(監視中Ｃ,≧２回)”である状態ＳＴ１４に変化する。風向条件が充足しＳＮ比低下条件が充足しないで、Ｔ３までにＫ＝正常を検出すると、”(監視中Ｂ,≧２回)”である状態ＳＴ１５に変化する。風向条件が充足しないで、Ｔ３までにＫ＝正常を検出すると、”(監視中Ａ,≧２回)”であるである状態ＳＴ１６に変化する。
【０１０６】
状態ＳＴ１５で、Ｗｓが経過するまでにＳＮ比低下条件が充足になると、状態ＳＴ１４に変化する。Ｗｓが経過するまでにＳＮ比低下条件が充足しない場合は、状態ＳＴ１６に変化する。状態ＳＴ１６でＫ＝悪化または不能を検出することなくＷ２が経過すると、”(監視中,≧２回)”である状態ＳＴ１７に変化する。状態ＳＴ１７またはＳＴ１４でＫ＝悪化または不能を検出することなくＷ３が経過すると、状態ＳＴ０１に変化する。
【０１０７】
状態ＳＴ１５で計測状態Ｋ＝悪化または不能を検出すると、”（悪化検出or不能検出,≧２回）”である状態ＳＴ１８に変化する。状態ＳＴ１４で計測状態Ｋ＝悪化または不能を検出すると、ＳＮ比低下条件が充足するか否かをチェックする。ＳＮ比低下条件が充足する場合は、状態ＳＴ１８に変化する。状態ＳＴ１８は降水判断条件が充足する状態なので、洗浄液を使用しないで１往復だけワイパを動作させる状態ＳＴ１９に変化する。
【０１０８】
状態ＳＴ１４でＫ＝悪化を検出し、かつＳＮ比低下条件が充足しない場合は、”（悪化検出,≧２回）”である状態ＳＴ２０に変化する。状態ＳＴ１６でＫ＝悪化を検出する場合も、状態ＳＴ２０に変化する。状態ＳＴ２０からは、短縮時間ＴＢでのワイパ動作の場合に対応する状態ＳＴ２１に変化する。状態ＳＴ１７でＫ＝悪化を検出すると、”（悪化検出,≧２回）”である状態ＳＴ２２に変化する。状態ＳＴ２２からは、通常時間ＴＡでのワイパ動作の場合に対応する状態ＳＴ２３に変化する。
【０１０９】
状態ＳＴ１４でＫ＝不能を検出し、かつＳＮ比低下条件が充足しない場合は、”（不能検出,≧２回）”である状態ＳＴ２４に変化する。状態ＳＴ１６またはＳＴ１７でＫ＝不能を検出する場合も、状態ＳＴ２４に変化する。ワイパ動作中である状態ＳＴ１９またはＳＴ２１またはＳＴ２３は、ワイパ動作が終了すると、”(ワイパ動作後,≧２回)”である状態ＳＴ１０に変化する。
【０１１０】
図１３は、実施の形態２に係るライダ装置の動作を説明するフローチャートである。実施の形態１の場合の図７に対して、Ｎｗを使用するようにし、Ｔｙを使用しない点が異なる。
【０１１１】
ステップＳ１１Ａで、初期状態を”（監視中、０回）”と設定する。ステップＳ１４Ａで、Ｎｗ＝１も設定する。ステップＳ２２Ａでは、Ｔｙ＝Ｔｗを設定しない。Ｓ１９Ａでは、現在の運転状態Ｒｎを、実施の形態１でＲｎ＝監視中と設定した場合に、いくつかの条件を追加し、監視中Ａ、監視中Ｂ、監視中Ｃも設定するように変更する。処理フローは省略する。
【０１１２】
Ｓ２０Ａで実行される、ワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理を、図１４を参照して説明する。図１４は、実施の形態２に係るライダ装置でワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。
【０１１３】
実施の形態１の場合の図１０と異なる点だけを説明する。ワイパ動作間隔条件が充足するか否かに関するＳ７７、Ｓ７８を、前回の運転状態Ｒｐについての条件で表現したステップＳ８５、Ｓ８６に置き換えている。Ｒｎが悪化検出または不能検出である場合（Ｓ７５でＹＥＳ）は、ステップＳ８５で、Ｒｐが監視中Ｃであるか否かをチェックする。Ｒｐが監視中Ｃでない場合（Ｓ８５でＮＯ）は、ステップＳ８６で、Ｒｐが監視中Ｂであるか否かをチェックする。Ｒｐが監視中Ｂである場合（Ｓ８６でＹＥＳ）は、ステップＳ８０で、ＳＮ比低下条件が充足するか否か[Ｊs＝充足？]をチェックする。ＳＮ比低下条件が充足する場合（Ｓ８０でＹＥＳ）、およびＲｐが監視中Ｃである場合（Ｓ８５でＹＥＳ）は、ステップＳ８１で、Ｊｃ＝１往復とする。ＳＮ比低下条件が充足しない場合（Ｓ８０でＮＯ）、およびＲｐ＝監視中Ｂでない場合（Ｓ８６でＮＯ）は、ステップＳ８２に進む。
【０１１４】
実施の形態２は、同じ状況であれば実施の形態１と同じようにワイパは動作する。実施の形態２でも、降水時の風速取得率を下げることなく、洗浄液の消耗を防ぐことができる。
【０１１５】
この実施の形態２では、降水判断条件が充足するか否かの条件の中で、計測状態Ｋが悪化または不能を検出するよりも前に判断できるものは判断する。そして、監視状態を降水判断条件が充足する可能性があるかどうかで区分する。そうすることで、計測状態Ｋが悪化または不能を検出する時点での降水判断条件を、実施の形態１の場合よりも少ない計算量で計算できる。
【０１１６】
実施の形態３．
実施の形態３は、降水判断条件で風向条件を考慮しないように実施の形態１を変更した場合である。さらに、降水ではない場合を降水と判断する場合に対応するため、降水と判断して洗浄液なしでワイパ動作をさせて風速取得率またはＳＮ比が改善しない場合は、洗浄液ありでワイパを動作させる。なお、実施の形態２のように、降水判断条件を判断してもよい。
【０１１７】
図１５は、この発明の実施の形態３に係るライダ装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。実施の形態３でのワイパ動作制御部２８Ｂは、風速データ３５を参照しないで、ワイパ動作の要否と動作種類を判断する。
【０１１８】
ワイパ動作制御部２８Ｂが有する降水判断部２９Ｂは、以下の降水判断条件を使用する。
降水判断条件＝（現在の運転状態が悪化検出または不能検出
[Ｒｎ＝悪化検出または不能検出]、
かつ
直近のワイパ動作からＷ３が経過していない
[Ｔｗ＜Ｗ３]、
かつ
２回前から直近のワイパ動作の間隔がＷ３未満
[Ｔｙ＜Ｗ３]
かつ
ＳＮ比低下条件が充足である[Ｊs＝充足]）
【０１１９】
図１６は、この発明の実施の形態３に係るライダ装置の動作を説明する状態遷移図である。Ｒｎ＝ワイパ動作後であるＳＴ０４から、Ｒｎ＝悪化検出または不能検出である状態ＳＴ０２に戻る場合を追加している。ワイパ動作後からＴ３が経過するまでに計測状態Ｋが正常に戻らない場合は、直近のワイパ動作が１往復である場合は、状態ＳＴ０２に変化する。直近のワイパ動作が１往復でない場合は、Ｒｎ＝間欠である状態ＳＴ０５に変化する。
【０１２０】
実施の形態３での運転状態は、以下のように定義する。実施の形態１とは、不能検出、悪化検出および間欠の状態を変更している。
監視中：計測状態Ｋが正常である状態。
不能検出：監視中の状態で、Ｋ＝不能を検出した状態。または、１往復のワイパ動作からＴ３が経過して、Ｋ＝不能である状態。
悪化検出：監視中の状態で、Ｋ＝悪化を検出した状態。または、１往復のワイパ動作からＴ３が経過して、Ｋ＝悪化である状態。
ワイパ動作中：ワイパが動作中である状態。
ワイパ動作後：直近のワイパ動作からＴ３経過までで、Ｋ＝悪化または不能が継続している状態。
間欠：１往復でないワイパ動作からＴ３が経過しても、Ｋ＝悪化または不能である状態。
【０１２１】
動作を説明する。図１７は、実施の形態３に係るライダ装置の動作を説明するフローチャートである。実施の形態１の場合の図７と異なる点だけを説明する。Ｓ１７Ｂの現在の運転状態を決めるために必要なデータを計算する処理と、Ｓ１９Ｂの現在の運転状態Ｒｎを設定する処理と、ステップＳ２０Ｂのワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理が、実施の形態１とは異なる。
【０１２２】
図１８は、実施の形態３に係るライダ装置で現在の運転状態を決めるために必要なデータを計算する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。実施の形態１の場合の図８と異なる点だけを説明する。ステップＳ３２Ｂで、Ｓp0(j)を保存する。
【０１２３】
図１９は、実施の形態３に係るライダ装置で運転状態を決める処理の１例の動作を説明するフローチャートである。実施の形態１の場合の図９と異なる点だけを説明する。
【０１２４】
Ｔｗ≧Ｔ３である場合（Ｓ４７でＹＥＳ）は、ステップＳ５１で直近のワイパ動作が１往復であるか否か[Ｊｃ＝１往復？]をチェックする。直近のワイパ動作が１往復である場合（Ｓ５１でＹＥＳ）は、処理を終了する。そうすることで、Ｒｎには、Ｓ４２で設定された不能検出またはＳ４４で設定された悪化検出がそのまま残る。直近のワイパ動作が１往復でない場合（Ｓ５１でＮＯ）は、ステップＳ４８で、Ｒｎ＝間欠とする。なお、Ｊｃは、Ｓ２０Ａで設定される前は前回の値が保持されるとする。
【０１２５】
図２０は、実施の形態３に係るライダ装置でワイパ動作の要否と動作種類を判断する処理の１例の動作を説明するフローチャートである。実施の形態１の場合の図１０と異なる点だけを説明する。Ｒｎが悪化検出または不能検出である場合（Ｓ７５でＹＥＳ）は、ステップＳ８７で、前回の運転状態Ｒｐがワイパ動作後かどうかチェックする。Ｒｐがワイパ動作後でない場合（Ｓ８７でＮＯ）は、Ｓ７７をチェックする。Ｒｐ＝ワイパ動作後からＲｎ＝悪化検出または不能検出に変化した場合は、洗浄液ありでワイパを動作させるように、Ｓ８７を追加している。Ｒｐがワイパ動作後である場合（Ｓ８７でＹＥＳ）は、Ｓ８２で、短時間動作条件が充足するか否かをチェックする。
【０１２６】
この実施の形態３では、降水であるか否かの判断に風向条件を使用しないので、ステップＳ７９が存在しない。ＴｙがＷ３未満である場合（Ｓ７８でＹＥＳ）は、ステップＳ８０で、ＳＮ比低下条件が充足であるか否か[Ｊs＝充足？]をチェックする。
【０１２７】
降水の判断で風向条件を考慮しないので、吹き下ろす向きの風速が小さく、計測誤差で吹き上げる向きの風向と計測する場合でも降水と判断できる。
【０１２８】
この実施の形態３では、洗浄液を使用しないでワイパを動作させた後で、Ｔ３が経過しても計測状態Ｋが正常に戻らない場合に、洗浄液を使用してワイパ動作させる。そうすることで、異物により風速取得率が低下している状況で降水によると判断した場合に、すぐに異物を除去するために洗浄液を使用してワイパを動作させることができる。降水判断条件で風向条件を考慮する場合でも、洗浄液を使用しないでワイパを動作させた後でＴ３が経過しても計測状態Ｋが正常に戻らない場合に、洗浄液を使用してワイパを動作させてもよい。
【０１２９】
計測状態Ｋではなく、１個の計測タイミングまたは決められた期間での風速取得率またはＳＮ比により、洗浄液を使用しないでワイパを動作させた後での洗浄液を使用してのワイパ動作（ワイパ再動作と呼ぶ）の要否を判断してもよい。計測状態Ｋを悪化または不能と判断する閾値とは異なる閾値を使用して、ワイパ再動作の要否を判断してもよい。洗浄液を使用しないでワイパを動作させた後に、風速ベクトルが計測できたか否かの計測成否およびＳＮ比の少なくとも一つが改善後閾値以上になるかどうかを決められた第６の期間で監視する。監視している計測成否およびＳＮ比が第６の期間で継続して改善後閾値未満であることを検出する場合に、ワイパ動作制御部が洗浄液を使用してワイパを動作させるようにすればよい。第６の期間は、Ｔ３と整合を取って決める。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。
【０１３０】
実施の形態４．
実施の形態４は、計測状態を受信信号のＳＮ比で判断するように、実施の形態１を変更した場合である。図２１は、この発明の実施の形態４に係るライダ装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。実施の形態１の場合の図５と異なる点だけを説明する。
【０１３１】
実施の形態４でのワイパ動作制御部２８Ｃは、計測成否データ３４を参照しないで、各ビームのＳＮ比の低下とワイパ動作の間隔から、ワイパ動作の要否と動作種類を判断する。
【０１３２】
ＳＮ比で表現した場合の降水判断条件および異物が光透過窓の外面に存在することを検出する条件は、計測成否で表現する場合と同様に定義できる。ＳＮ比を使用する場合には、風速ベクトルが計測できなくなる閾値に対して適切な余裕を持たせた閾値を設定することで、風速ベクトルが計測できなくなる前に異物（降水を含む）が光透過窓の外面に存在することを検出してワイパを動作させることができる。そうすることで、風速ベクトルが計測できないことを検出した後でワイパを動作させる場合よりも、風速取得率を高くすることができる。
【０１３３】
本発明はその発明の精神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変形や省略が可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  ライダ装置（風計測装置）
１  光発振装置
２  光カプラ
３  光変調器
４  光サーキュレータ
５  光送受信部
６  合波カプラ
７  光受信器
８  Ａ／Ｄ変換器
９  信号処理装置（風速計測部、信号対雑音比計算部、信号処理部）
１０  長期記憶装置（風速記憶部）
１１  表示装置
１２、１２Ｂ、１２Ｃ  制御装置
２０  光学筐体
２１  光学装置
２２  ＣＰＵ
２３  揮発性メモリ
２４  不揮発性メモリ
２５  回路基板
２６  ハードディスク
２７  風計測制御部
２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ  ワイパ動作制御部
２９、２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ  降水判断部
３０  異物検出部
３１  風計測実績
３２  ワイパ動作実績
３３  ＳＮ比データ
３４  計測成否データ
３５  風速データ
４０  ビーム０の方向を表すベクトル
４１  ビーム１の方向を表すベクトル
４２  ビーム２の方向を表すベクトル
４３  ビーム３の方向を表すベクトル
４４  ビーム４の方向を表すベクトル
５０  筐体
５１  光透過窓
５２  ワイパ
５３  回転軸
５４  駆動機構
５５  ブレード
５６  フレーム
５７  洗浄液配管（洗浄液供給部）
５８  洗浄液供給穴（洗浄液供給部）
６０  洗浄液タンク（洗浄液供給部）
６１  ポンプ（洗浄液供給部）
６２  洗浄液供給管（洗浄液供給部）
６３  洗浄液入口（洗浄液供給部）
【図１】
2018002980.tif 000003
【図２】
2018002980.tif 000004
【図３】
2018002980.tif 000005
【図４】
2018002980.tif 000006
【図５】
2018002980.tif 000007
【図６】
2018002980.tif 000008
【図７】
2018002980.tif 000009
【図８】
2018002980.tif 000010
【図９】
2018002980.tif 000011
【図１０】
2018002980.tif 000012
【図１１】
2018002980.tif 000013
【図１２】
2018002980.tif 000014
【図１３】
2018002980.tif 000015
【図１４】
2018002980.tif 000016
【図１５】
2018002980.tif 000017
【図１６】
2018002980.tif 000018
【図１７】
2018002980.tif 000019
【図１８】
2018002980.tif 000020
【図１９】
2018002980.tif 000021
【図２０】
2018002980.tif 000022
【図２１】
2018002980.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月18日(2018.6.18)
【手続補正１】
【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】
レーザ光を空間に放射し、前記レーザ光が前記空間で反射された反射光を処理する光学装置と、
前記光学装置を収納する筐体と、
前記筐体に設けられて前記レーザ光および前記反射光を透過させる光透過窓と、
前記光透過窓の外面に存在する異物を除去するワイパと、
前記光透過窓の外面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記反射光を用いて光電変換して得られる受信信号から前記空間での風速ベクトルを計測する風速計測部と、
前記風速計測部で前記風速ベクトルが計測できたか否かである計測成否および計測した前記風速ベクトルを記憶する風速記憶部と、
前記受信信号の信号対雑音比を計算する信号対雑音比計算部と、
前記計測成否および前記信号対雑音比の少なくとも一つから、前記レーザ光および前記反射光が前記光透過窓を透過することを妨げる前記異物が前記光透過窓の外面に存在することを検出する異物検出部と、
前記異物に含まれる降水が前記光透過窓の外面に存在するか否かを、前記異物検出部が前記異物を検出する場合に前記ワイパの第１の期間での動作に基づき判断し、前記異物検出部が前記異物を検出しない場合に前記降水が存在しないと判断する降水判断部と、
前記降水が存在すると前記降水判断部が判断する場合に、前記洗浄液供給部を動作させることなく前記ワイパを動作させ、前記降水が存在すると前記降水判断部が判断しておらず、かつ前記異物が存在することを前記異物検出部が検出した場合に、前記洗浄液供給部および前記ワイパを動作させるワイパ動作制御部とを備えた風計測装置。
【請求項２】
前記洗浄液供給部を動作させることなく前記ワイパを動作させた後に前記計測成否および前記信号対雑音比の少なくとも一つが改善後閾値以上にならない場合に、前記ワイパ動作制御部が前記洗浄液供給部および前記ワイパを動作させる、請求項１に記載の風計測装置。
【請求項３】
前記ワイパが動作した後に改善した前記計測成否および前記信号対雑音比の少なくとも一つが決められた低下閾値未満に低下することを決められた第２の期間内に検出することを決められた回数以上であるワイパ動作間隔条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項１または請求項２に記載の風計測装置。
【請求項４】
前記ワイパ動作間隔条件が充足することに加えて、前記光透過窓のそれぞれ異なる複数の箇所をそれぞれ透過する複数の前記反射光からそれぞれ得られる複数の前記受信信号の中で、決められた個数以上の前記受信信号の前記信号対雑音比が直近の前記ワイパが動作した後に改善し、前記ワイパの動作から決められた第３の期間内に規定減衰量を超えて低下していることを検出する信号対雑音比低下条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項３に記載の風計測装置。
【請求項５】
前記光学装置からの距離により区分した前記空間である複数の区分空間に対応するように前記受信信号を区分した区分受信信号の中の決められた前記区分受信信号を対象として前記信号対雑音比低下条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項４に記載の風計測装置。
【請求項６】
前記光学装置に最も近い前記区分受信信号を対象として前記信号対雑音比低下条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項５に記載の風計測装置。
【請求項７】
前記ワイパ動作間隔条件が充足することに加えて、直近の前記ワイパが動作した後の第４の期間に前記風速計測部が計測した前記風速ベクトルの鉛直方向の成分が、吹き下ろす向きを負として決められた風速閾値以下である風向条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項３から請求項６の何れか１項に記載の風計測装置。
【請求項８】
直近の前記ワイパが動作した後の最初の前記風速計測部が計測した前記風速ベクトルの鉛直方向の成分を対象として前記風向条件が充足する場合に、前記降水判断部が前記光透過窓の外面に前記降水が存在すると判断する、請求項７に記載の風計測装置。
【請求項９】
前記光学装置からの距離により区分した前記空間である複数の区分空間ごとに前記風速計測部が前記風速ベクトルを算出し、
直近の決められた第５の期間で決められた前記区分空間で計測される前記風速ベクトルの総数に対する、前記第５の期間で決められた前記区分空間で計測が成功した前記風速ベクトルの個数の比率である風速取得率を前記計測成否の少なくとも一部として使用する、請求項１から請求項８の何れか１項に記載の風計測装置。
【請求項１０】
レーザ光を空間に放射し、前記レーザ光が前記空間で反射された反射光を処理する光学装置と、
前記光学装置を収納する筐体と、
前記筐体に設けられて前記レーザ光および前記反射光を透過させる光透過窓と、
前記光透過窓の外面に存在する異物を除去するワイパと、
前記光透過窓の外面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記反射光を用いて光電変換して得られる受信信号を処理する信号処理部と、
前記受信信号の信号対雑音比を計算する信号対雑音比計算部と、
前記信号対雑音比から、前記レーザ光および前記反射光が前記光透過窓を透過することを妨げる前記異物が前記光透過窓の外面に存在することを検出する異物検出部と、
前記異物に含まれる降水が前記光透過窓の外面に存在するか否かを、前記異物検出部が前記異物を検出する場合に前記ワイパの第１の期間での動作に基づき判断し、前記異物検出部が前記異物を検出しない場合に前記降水が存在しないと判断する降水判断部と、
前記降水が存在すると前記降水判断部が判断する場合に、前記洗浄液供給部を動作させることなく前記ワイパを動作させ、前記降水が存在すると前記降水判断部が判断しておらず、かつ前記異物が存在することを前記異物検出部が検出した場合に、前記洗浄液供給部および前記ワイパを動作させるワイパ動作制御部とを備えたライダ装置。 
【国際調査報告】
2018002980.tif 000024
2018002980.tif 000025