(57)【要約】  この発明は、風力発電用の風車前方の風計測を行うレーザレーダ装置に関する。風速には高度方向の分布があるため、計測時間中にレーザビームが移動して計測位置の高度が変化すると、異なる高度の異なる風速情報が混在することになって、風速計測の誤差が大きくなるという課題があった。  風車（２）のスピナ部（４）に設けられるレーザレーダ装置（３）が、レーザビーム（Ａ）によって風車（２）の前方に描かれる軌跡（Ｂ）を分割した複数の分割範囲ごとに受信スペクトルを積算して、前記分割範囲ごとに風速を算出する。
2019207720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車のスピナ部に設けられて、前記風車の前方にレーザ光を送信し、送信先で散乱した前記レーザ光の散乱光を受信するレーザレーダ装置であって、  前記レーザ光のレーザビームによって前記風車の前方に描かれる軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、前記レーザビームがある分割範囲を判定する軌跡範囲判定部と、  前記軌跡範囲判定部によって前記レーザビームがあると判定された分割範囲ごとに、前記散乱光の受信信号を解析して前記レーザビームの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算する解析積算部と、  前記解析積算部によって分割範囲ごとに算出された受信スペクトルを保存する保存積算部と、  前記保存積算部から入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出する風速算出部とを備えたこと  を特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記保存積算部に保存された受信スペクトルの信号対雑音比が閾値よりも大きいか否かを判定するＳＮ比判定部を備え、  前記風速算出部は、前記保存積算部が保存する分割範囲ごとの受信スペクトルのうち、前記ＳＮ比判定部によって前記信号対雑音比が前記閾値よりも大きいと判定された受信スペクトルを用いて風速を算出し、  前記保存積算部は、前記ＳＮ比判定部によって前記信号対雑音比が前記閾値以下であると判定された受信スペクトルを保存して、前記ＳＮ比判定部によって前記信号対雑音比が前記閾値よりも大きいと判定されるまで、保存した受信スペクトルに対応する分割範囲に前記レーザビームがあるときに前記解析積算部によって算出された受信スペクトルを、保存した受信スペクトルに対して積算すること  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】
前記軌跡範囲判定部は、前記風車の回転角度情報に基づいて、前記風車の回転に伴い、前記レーザビームによって前記風車の前方に描かれる前記軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、前記レーザビームがある分割範囲を判定すること  を特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記軌跡範囲判定部は、前記風車の回転角度情報および回転速度情報に基づいて、前記風車の回転に伴い、前記レーザビームによって前記風車の前方に描かれる前記軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、前記レーザビームがある分割範囲を判定すること  を特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記レーザビームによって前記風車の前方に描かれる前記軌跡を、前記レーザビームの視線方向に沿った距離ごとの分割数で分割し、前記レーザビームの視線方向に沿った距離が短い方が長い場合よりも前記軌跡の分割数を少なくしたこと  を特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項６】
前記風車の前方で前記軌跡を描くように前記レーザビームを走査するビームスキャナとを備えたこと  を特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項７】
風車のスピナ部に設けられて、前記風車の前方にレーザ光を送信し、送信先で散乱した前記レーザ光の散乱光を受信するレーザレーダ装置であって、  前記スピナ部の内部でレーザレーダ装置を保持し、レーザレーダ装置が前記スピナ部とともに回転しないように前記風車のナセル部に固定された治具と、  前記風車の回転に依らず、前記レーザ光のレーザビームを走査するビームスキャナと、  前記ビームスキャナによって走査された前記レーザビームが前記風車の前方に描く軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、前記レーザビームがある分割範囲を判定する軌跡範囲判定部と、  前記軌跡範囲判定部によって前記レーザビームがあると判定された分割範囲ごとに、前記散乱光の受信信号を解析して前記レーザビームの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算する解析積算部と、  前記解析積算部によって分割範囲ごとに算出された受信スペクトルを保存する保存積算部と、  前記保存積算部から入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出する風速算出部とを備えたこと  を特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項記載のレーザレーダ装置を備えたこと  を特徴とする風力発電装置。
【請求項９】
風車のスピナ部に設けられて、前記風車の前方にレーザ光を送信し、送信先で散乱した前記レーザ光の散乱光を受信するレーザレーダ装置の風計測方法であって、  軌跡範囲判定部が、前記レーザ光のレーザビームによって前記風車の前方に描かれる軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、前記レーザビームがある分割範囲を判定するステップと、  解析積算部が、前記軌跡範囲判定部によって前記レーザビームがあると判定された分割範囲ごとに、前記散乱光の受信信号を解析して前記レーザビームの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算するステップと、  保存積算部が、前記解析積算部によって分割範囲ごとに算出された受信スペクトルを保存するステップと、  風速算出部が、前記保存積算部から入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出するステップとを備えたこと  を特徴とする風計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、風計測を行うレーザレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、風力発電装置用の風車のスピナ部に搭載されたレーザレーダ装置を用いて、風車前方の風速を計測する技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。レーザレーダ装置は、風車の前方にレーザ光を送信し、大気中のエアロゾルで散乱された散乱光を受信して、散乱光の受信信号を用いて風速を計測する。なお、エアロゾルは、大気中の塵であり、極小の浮遊粒子である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｔ．  Ｍｉｋｋｅｌｓｅｎ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ａ  ｓｐｉｎｎｅｒ−ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｗｉｎｄ  ｌｉｄａｒ  ｆｏｒ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｗｉｎｄ  ｔｕｒｂｉｎｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ，”  Ｗｉｎｄ  Ｅｎｅｒｇｙ，  １６，  ｐｐ．  ６２５−６４３，  ２０１３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来のレーザレーダ装置は、複数の方向の風計測を行うために、風車の回転軸に対して斜め方向にレーザ光を照射している。このため、スピナ部の回転に伴ってレーザビームが風車の前方に円状の軌跡を描く。一方、レーザレーダ装置は、散乱光の受信光量が非常に少ないため、散乱光の受信信号から算出した受信スペクトルを計測時間内で積算することで、風速計測に必要な信号対雑音比を得ている。しかしながら、風速には高度方向の分布があるため、計測時間中にレーザビームが移動して計測位置の高度が変化すると、異なる高度の異なる風速情報が混在することになって、風速計測の誤差が大きくなるという課題があった。【０００５】  この発明は上記課題を解決するものであり、風速を高い精度で計測できるレーザレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  この発明に係るレーザレーダ装置は、風車のスピナ部に設けられ、風車の前方にレーザ光を送信し、送信先で散乱したレーザ光の散乱光を受信するレーザレーダ装置であり、軌跡範囲判定部、解析積算部、保存積算部および風速算出部を備える。軌跡範囲判定部は、レーザ光のレーザビームによって風車の前方に描かれる軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、レーザビームがある分割範囲を判定する。解析積算部は、軌跡範囲判定部によってレーザビームがあると判定された分割範囲ごとに、散乱光の受信信号を解析してレーザビームの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算する。保存積算部は、解析積算部によって分割範囲ごとに算出された受信スペクトルを保存する。風速算出部は、保存積算部から入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出する。
【発明の効果】
【０００７】  この発明によれば、レーザレーダ装置が、レーザビームによって風車の前方に描かれる軌跡を分割した複数の分割範囲ごとに風速を算出するので、風速を高い精度で計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る風力発電装置の構成を示す概略図である。
【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】レーザビームの軌跡を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る風計測方法を示すフローチャートである。
【図５】図５Ａは、実施の形態１に係るレーザレーダ装置が備える信号処理部の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図５Ｂは、実施の形態１に係るレーザレーダ装置が備える信号処理部の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】ビームスキャナを備えたレーザレーダ装置を示す概略図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るレーザレーダ装置が備える信号処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態２に係る風計測方法を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３に係る風力発電装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、この発明をより詳細に説明するため、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、この発明の実施の形態１に係る風力発電装置１の構成を示す概略図である。  図１において、風力発電装置１は、風車２を備える。実施の形態１に係るレーザレーダ装置３は、風車２のスピナ部４に搭載される。ブレード５に対して風車２の前方から風が当たると、ブレード５が回転する。スピナ部４は、ブレード５とともに回転する。また、ブレード５の回転軸には、ナセル部６に搭載された発電機７の回転軸に連結されており、ブレード５が回転すると、これに応じて発電機７の回転軸が回転して回転力が電力に変換される。
【００１０】  レーザレーダ装置３から放射されたレーザ光は、スピナ部４の先端に設けられた窓４ａを介して大気中に送信される。このレーザ光は送信先の大気中のエアロゾルで散乱され、その散乱光がレーザレーダ装置３に受信される。エアロゾルは、風と同じ速度で移動する浮遊粒子とみなされるため、エアロゾルの移動状態を検出することで、エアロゾルが存在する位置の風速を計測することができる。
【００１１】  また、複数の方向の風速を計測するため、レーザレーダ装置３は、風車２の回転軸方向に対して斜め方向にレーザ光を送信してその散乱光を受信する。レーザレーダ装置３は、スピナ部４の回転に伴って回転することから、レーザ光のレーザビームＡは、コニカルに走査されて、図１に示すように、風車２の前方に円状の軌跡Ｂを描く。軌跡Ｂは、レーザビームＡの視線方向に沿った距離ごとに規定される。例えば、レーザビームＡの集光点の移動軌跡とした場合、レーザビームＡの集光距離（計測距離）を変化させれば、軌跡Ｂの大きさを変化させることができる。
【００１２】  レーザビームＡによって遠距離の風速を計測する場合、軌跡Ｂのサイズが大きくなる。前述したように、風速には高度方向の分布があるため、軌跡Ｂにおいて、最も高度が高い計測位置と最も高度が低い計測位置とでは、風速が大きく異なる可能性がある。  そこで、実施の形態１に係るレーザレーダ装置３では、レーザビームＡによって風車２の前方に描かれる軌跡を分割した複数の分割範囲ごとに風速を算出することで、計測位置の高度の違いを緩和して高精度の風速計測を実現している。
【００１３】  図２は、実施の形態１に係るレーザレーダ装置３の構成を示すブロック図である。  レーザレーダ装置３は、風車２のスピナ部４に搭載され、スピナ部４とともに回転しながら風車２の回転軸方向に対して斜め方向にレーザ光を送信してその散乱光を受信する。レーザレーダ装置３は、図２に示すように、光源８、分配器９、パルス変調器１０、光増幅器１１、サーキュレータ１２、光学系１３、カプラ１４、光受信機１５および信号処理部１６を備える。
【００１４】  図２に示すレーザレーダ装置３の風計測の原理は、いわゆるコヒーレント方式である。ただし、実施の形態１に係るレーザレーダ装置３は、コヒーレント方式以外の既存の原理で風計測を行ってもよい。また、図２に示す例では、レーザレーダ装置３がパルス方式のレーザである場合を示したが、連続波（ＣＷ）方式のレーザであってもよい。
【００１５】  光源８から出力されたレーザ光は、分配器９によってパルス変調器１０とカプラ１４に分配される。パルス変調器１０に分配されたレーザ光が送信光であり、カプラ１４に分配されたレーザ光がローカル光である。パルス変調器１０は、送信光をパルス変調して光増幅器１１に送る。光増幅器１１によって増幅された送信光は、サーキュレータ１２を介して光学系１３に送られる。光学系１３は、スピナ部４の窓４ａを介して送信光を大気中に送信する。
【００１６】  送信光は、大気中のエアロゾルに当たって散乱し、散乱光となって光学系１３に戻ってくる。エアロゾルは風に乗って風と同じ速度で移動するため、散乱光の周波数は、風速に応じたドップラー周波数シフトが生じている。光学系１３によって受信された散乱光は、サーキュレータ１２によって受信光としてカプラ１４に送られる。カプラ１４は、受信光を上記ローカル光と合波して光受信機１５に送る。光受信機１５は、サーキュレータ１２から入力した光をコヒーレント検波する。検波された信号は、光受信機１５によって受信信号として信号処理部１６に送られる。
【００１７】  信号処理部１６は、光受信機１５から入力した受信信号を解析して、レーザビームＡの視線方向に沿った距離ごとに受信スペクトルを算出し、算出した受信スペクトルを用いて風速を算出する。信号処理部１６は、機能構成として、軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃおよび風速算出部１６ｄを備える。
【００１８】  軌跡範囲判定部１６ａは、レーザビームＡによって風車２の前方に描かれる軌跡Ｂを分割した複数の分割範囲のうち、レーザビームＡがある分割範囲を判定する。  図３は、レーザビームＡの軌跡Ｂを示す図である。レーザレーダ装置３がスピナ部４とともに回転することで、図３に示すように、レーザビームＡによって風車２の前方に円状の軌跡Ｂが描かれる。軌跡Ｂはレーザ光の送信方向および風計測を行う計測距離によって一意に決定されるので、実施の形態１に係るレーザレーダ装置３では、複数の分割範囲（１）〜（１２）に軌跡Ｂを分割し、分割範囲ごとに風速計測を行う。
【００１９】  分割範囲は、この範囲に対応する空間で風速が均一とみなせる範囲が設定される。図３に示す例では、６つの高度範囲Ａ（１）〜Ａ（６）があり、これらの高度範囲に対応する空間の風速がｖ１〜ｖ６であると仮定する。１２個の分割範囲（１）〜（１２）のうち、分割範囲（１）と（１２）は、高度範囲Ａ（１）に対応している。分割範囲（２）と（１１）は、高度範囲Ａ（２）に対応し、分割範囲（３）と（１０）は、高度範囲Ａ（１）に対応し、分割範囲（４）と（９）は、高度範囲Ａ（４）に対応している。分割範囲（５）と（８）は、高度範囲Ａ（５）に対応し、分割範囲（６）と（７）は、高度範囲Ａ（６）に対応している。
【００２０】  解析積算部１６ｂは、軌跡範囲判定部１６ａによってレーザビームＡがあると判定された分割範囲ごとに、光受信機１５から入力した受信信号を解析してレーザビームＡの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算する。例えば、軌跡範囲判定部１６ａによってレーザビームＡがあると判定された分割範囲から次の分割範囲へレーザビームＡが移動するまでの間、解析積算部１６ｂは、受信スペクトルの積算を継続する。この積算処理によって、受信スペクトルの信号対雑音比（以下、ＳＮ比と記載する）が改善される。受信スペクトルのＳＮ比とは、例えば受信スペクトルのピーク強度から求められる受信ＳＮ比である。
【００２１】  保存積算部１６ｃは、解析積算部１６ｂによって分割範囲ごとに算出された受信スペクトルを保存する。実施の形態１では、解析積算部１６ｂが、分割範囲ごとの計測時間内で受信スペクトルを積算することで、受信スペクトルのＳＮ比が閾値よりも大きくなるまで改善されているものとする。なお、閾値は、受信ＳＮ比に関する閾値であり、閾値よりも大きいＳＮ比は許容されるＳＮ比であり、閾値以下のＳＮ比は非許容のＳＮ比である。
【００２２】  風速算出部１６ｄは、保存積算部１６ｃから入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出する。例えば、風速算出部１６ｄは、図３に示す分割範囲（１）〜（１２）のそれぞれについて風速の算出を個別に行う。
【００２３】  次に動作について説明する。  図４は、実施の形態１に係る風計測方法を示すフローチャートであり、図２の信号処理部１６の動作を示している。  軌跡範囲判定部１６ａは、レーザビームＡによって描かれる軌跡Ｂを分割した複数の分割範囲（１）〜（１２）のうち、レーザビームＡがある分割範囲を判定する（ステップＳＴ１）。例えば、軌跡範囲判定部１６ａは、風車２の現在の回転角度を示す回転角度情報を風車２から入力すると、分割範囲ごとの風車２の回転角度の範囲と回転角度情報が示す回転角度とを比較して、いずれの分割範囲にレーザビームＡがあるかを判定する。
【００２４】  図３を用いて具体的に説明すると、軌跡範囲判定部１６ａには、分割範囲（１）の計測開始点Ｐ０から計測終了点Ｐ１までの風車２の回転角度の範囲（θ０〜θ１）が設定されており、分割範囲（２）〜（１２）についてもそれぞれの計測開始点から計測終了点までの風車２の回転角度が設定されている。例えば、風車２の現在の回転角度がθａ（θ０＜θａ＜θ１）である場合、軌跡範囲判定部１６ａは、図３において太線の矢印で示す軌跡で分割範囲（１）内をレーザビームＡが移動していると判断して、レーザビームＡが分割範囲（１）にあると判定する。軌跡範囲判定部１６ａの判定結果は、解析積算部１６ｂに直ちに送られる。
【００２５】  解析積算部１６ｂは、軌跡範囲判定部１６ａによってレーザビームＡがあると判定された分割範囲ごとに受信スペクトルを算出して積算する（ステップＳＴ２）。例えば、解析積算部１６ｂは、光受信機１５から入力した受信信号を解析して、レーザビームＡの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算する。
【００２６】  解析積算部１６ｂは、軌跡範囲判定部１６ａによってレーザビームＡが同じ分割範囲にあると判定されている間、受信スペクトルの積算を継続する。レーザビームＡが分割範囲（１）から移動して軌跡範囲判定部１６ａによってレーザビームＡが分割範囲（２）にあると判定された時点で、解析積算部１６ｂは、分割範囲（１）に対応する受信スペクトルの積算を停止して、この受信スペクトルに関する情報を保存積算部１６ｃに出力する。
【００２７】  保存積算部１６ｃは、解析積算部１６ｂから入力した受信スペクトルを示す情報を保存する（ステップＳＴ３）。解析積算部１６ｂは、分割範囲ごとに算出した受信スペクトルに関する情報を保存積算部１６ｃに出力するので、保存積算部１６ｃには、分割範囲ごとの受信スペクトルに関する情報が保存される。
【００２８】  風速算出部１６ｄは、保存積算部１６ｃから入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出する（ステップＳＴ４）。例えば、受信スペクトルのピーク周波数はドップラー周波数シフトに対応しているので、風速算出部１６ｄは、受信スペクトルから検出したピーク周波数に基づいて、レーザビームＡの視線方向の風速値を算出する。風速値の算出は、風速算出部１６ｄによって分割範囲ごとに実行される。風速計測結果は、風速算出部１６ｄから外部装置に出力される。外部装置としては、例えば、風力発電装置１が挙げられる。風力発電装置１は、レーザレーダ装置３から入力した風速計測結果に基づいて、発電量が向上するように風車２を制御する。
【００２９】  また、風速算出部１６ｄは、同じ高度範囲に対応する分割範囲同士で得られた風速値を統計処理して高度範囲に対応した風速を算出してもよい。例えば、図３では、分割範囲（１）と分割範囲（１２）とが同じ高度範囲Ａ（１）に対応している。風速算出部１６ｄは、分割範囲（１）で得られた風速ｖ１’と分割範囲（１２）で得られた風速ｖ１”とを平均した値を高度範囲Ａ（１）における風速ｖ１として出力してもよい。
【００３０】  レーザレーダ装置３における軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃおよび風速算出部１６ｄの機能は、処理回路によって実現される。すなわち、レーザレーダ装置３は、図４におけるステップＳＴ１からステップＳＴ４までの処理を実行するための処理回路を備えている。この処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であってもよい。
【００３１】  図５Ａは、レーザレーダ装置３が備える信号処理部１６の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図５Ｂは、レーザレーダ装置３が備える信号処理部１６の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、信号入力インタフェース１００は、光受信機１５から信号処理部１６へ入力される受信信号を中継するインタフェースである。解析積算部１６ｂは、信号入力インタフェース１００を介して光受信機１５から受信信号を入力する。
【００３２】  情報入力インタフェース１０１は、風車２から信号処理部１６へ入力される回転角度情報を中継するインタフェースである。軌跡範囲判定部１６ａは、情報入力インタフェース１０１を介して風車２から回転角度情報を入力する。情報出力インタフェース１０２は、信号処理部１６から外部装置へ出力される風速計測結果を中継するインタフェースである。風速算出部１６ｄは、情報出力インタフェース１０２を介して風速計測結果を外部装置に出力する。外部装置は、前述したように風力発電装置１であってもよい。
【００３３】  上記処理回路が図５Ａに示す専用のハードウェアの処理回路１０３である場合、処理回路１０３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものが該当する。軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃおよび風速算出部１６ｄの機能を別々の処理回路で実現してもよく、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。
【００３４】  上記処理回路が図５Ｂに示すプロセッサ１０４である場合、軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃおよび風速算出部１６ｄの機能は、ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。なお、ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ１０５に記憶される。
【００３５】  プロセッサ１０４は、メモリ１０５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、軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃおよび風速算出部１６ｄの機能を実現する。すなわち、信号処理部１６は、プロセッサ１０４によって実行されるときに、図４に示したステップＳＴ１からステップＳＴ４までの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ１０５を備えている。これらのプログラムは、軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃおよび風速算出部１６ｄの手順または方法をコンピュータに実行させる。メモリ１０５は、コンピュータを、軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃおよび風速算出部１６ｄとして機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。
【００３６】  メモリ１０５には、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ−ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、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などが該当する。
【００３７】  軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃおよび風速算出部１６ｄの機能について一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、軌跡範囲判定部１６ａは、専用のハードウェアである処理回路で機能を実現し、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃおよび風速算出部１６ｄは、プロセッサ１０４がメモリ１０５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って機能を実現する。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせにより上記機能を実現することができる。
【００３８】  また、レーザレーダ装置３は、ビームスキャナを備えてもよい。  図６は、ビームスキャナ１７を備えたレーザレーダ装置３を示す概略図である。図６に示すように、ビームスキャナ１７は、スピナ部４の内部でレーザレーダ装置３のレーザ光の出射側に配置され、レーザレーダ装置３から出射されたレーザビームを走査する。  例えば、ビームスキャナ１７は、図３に示した軌跡Ｂを描くように、レーザビームＡを自発的に走査する。レーザレーダ装置３は、スピナ部４の回転に加えて、ビームスキャナ１７によってレーザビームＡを軌跡Ｂに沿って走査することで、全ての分割範囲での風速計測をより短時間で行うことができる。  なお、ビームスキャナ１７のタイプは、軌跡Ｂを描くようにレーザビームＡを走査することができるタイプであればよく、例えば、ウェッジスキャナタイプ、スイッチタイプ、およびミラータイプのいずれであってもよい。
【００３９】  また、軌跡範囲判定部１６ａは、風車２から入力した回転角度情報および回転速度情報に基づいて、レーザビームＡがある分割範囲を判定してもよい。  例えば、軌跡範囲判定部１６ａは、分割範囲の計測開始点での風車２の回転角度情報と回転速度情報とに基づいて、レーザビームＡが分割範囲の計測開始点から計測終了点まで移動する時間を算出する。このようにして算出された時間が、上記分割範囲において解析積算部１６ｂが受信スペクトルを積算する積算時間（計測時間）となる。軌跡範囲判定部１６ａは、上記積算時間に基づいてレーザビームＡがある分割範囲を適切に判定することができる。
【００４０】  軌跡ＢをレーザビームＡの視線方向に沿った距離ごとの分割数で分割してもよい。  例えば、パルス方式でレーザ光を出力するレーザレーダ装置３では、レーザビームＡの視線方向に沿った複数の距離で風速を計測することができる。レーザビームＡの視線方向に沿った距離（計測距離）が近距離であると、レーザビームＡによって描かれる軌跡Ｂのサイズは小さくなり、レーザビームＡの視線方向に沿った距離が遠距離であれば、レーザビームＡによって描かれる軌跡Ｂのサイズは大きくなる。
【００４１】  軌跡Ｂのサイズが小さいと、風速計測を行う空間の高度差が小さくなるので、軌跡Ｂの分割数を少なくする。反対に、軌跡Ｂのサイズが大きければ、風速計測を行う空間の高度差が大きくなるので、軌跡Ｂの分割数を多くする。これにより、軌跡Ｂの分割数を不要に多くすることを回避できる。軌跡Ｂの分割数を最低限に抑えることは、レーザビームＡが軌跡Ｂを１周回する間の分割範囲ごとの風速計測時間を最大化することを意味する。このため、複数周回の風速計測が回避される可能性が高くなって、風計測のリアルタイム性が向上する。
【００４２】  以上のように、実施の形態１に係るレーザレーダ装置３は、軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃ、および風速算出部１６ｄを備える。これらの構成を有することで、レーザレーダ装置３は、レーザビームＡによって風車２の前方に描かれる軌跡Ｂを分割した複数の分割範囲ごとに風速を算出するので、風速を高い精度で計測することができる。
【００４３】  実施の形態１に係る風力発電装置１は、レーザレーダ装置３を備えるので、風速を高い精度で計測することができる。また、実施の形態１に係る風計測方法は、レーザビームＡによって描かれる軌跡Ｂを分割した複数の分割範囲ごとに風速を算出するので、風速を高い精度で計測することができる。
【００４４】実施の形態２．  図７は、この発明の実施の形態２に係るレーザレーダ装置３が備える信号処理部１６Ａの機能構成を示すブロック図である。図７において、図２と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、実施の形態２に係るレーザレーダ装置３における信号処理部１６Ａ以外の構成要素は、図２に示したものと同一である。さらに、実施の形態２に係るレーザレーダ装置３は、実施の形態１と同様に、図１に示した風車２のスピナ部４に搭載され、スピナ部４とともに回転しながら、風車２の回転軸方向に対して斜め方向にレーザ光を送信してその散乱光を受信する。
【００４５】  信号処理部１６Ａは、図２に示した光受信機１５から入力した受信信号を解析することにより、レーザビームＡの視線方向に沿った距離ごとに受信スペクトルを算出して、算出した受信スペクトルを用いて風速を算出する。信号処理部１６Ａは、機能構成として、軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃ’、風速算出部１６ｄおよびＳＮ比判定部１６ｅを備える。
【００４６】  ＳＮ比判定部１６ｅは、保存積算部１６ｃ’に保存されている受信スペクトルのＳＮ比が閾値よりも大きいか否かを判定する。受信スペクトルのＳＮ比とは、受信スペクトルのピーク強度から求められる受信ＳＮ比であり、閾値は、受信ＳＮ比に関する閾値である。この閾値よりも大きいＳＮ比は、許容されるＳＮ比であり、上記閾値以下のＳＮ比は非許容のＳＮ比である。
【００４７】  例えば、ＳＮ比判定部１６ｅは、保存積算部１６ｃ’に保存されている受信スペクトルを入力して、入力した受信スペクトルのピーク強度を検出する。ＳＮ比判定部１６ｅは、受信光がない雑音のみの受信スペクトルにおける周波数軸上の強度の標準偏差に対する、検出したピーク強度の比を、受信ＳＮ比として算出する。ＳＮ比判定部１６ｅは、受信スペクトルのＳＮ比を閾値と比較することで、ＳＮ比が閾値よりも大きい受信スペクトルを風速算出部１６ｄに出力し、ＳＮ比が閾値以下の受信スペクトルを保存積算部１６ｃ’に出力する。
【００４８】  保存積算部１６ｃ’は、ＳＮ比判定部１６ｅによってＳＮ比が閾値以下であると判定された受信スペクトルを保存する。そして、保存積算部１６ｃ’は、ＳＮ比判定部１６ｅによってＳＮ比が閾値よりも大きいと判定されるまで、解析積算部１６ｂによって算出された受信スペクトルを、保存した受信スペクトルに対して積算する。
【００４９】  軌跡範囲判定部１６ａ、解析積算部１６ｂ、保存積算部１６ｃ’、風速算出部１６ｄおよびＳＮ比判定部１６ｅの機能は、処理回路によって実現される。処理回路は、図５Ａに示した専用のハードウェアの処理回路１０３であってもよいが、図５Ｂに示した、メモリ１０５に記憶されたプログラムを実行するプロセッサ１０４であってもよい。
【００５０】  次に動作について説明する。  図８は、実施の形態２に係る風計測方法を示すフローチャートであり、図７の信号処理部１６Ａの動作を示している。ＳＮ比判定部１６ｅは、保存積算部１６ｃ’から分割範囲ごとの受信スペクトルを入力して、分割範囲ごとの受信スペクトルのＳＮ比が閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳＴ１ａ）。
【００５１】  受信スペクトルのＳＮ比が閾値よりも大きいと判定した場合（ステップＳＴ１ａ；ＹＥＳ）、ＳＮ比判定部１６ｅは、この受信スペクトルを風速算出部１６ｄに出力する。風速算出部１６ｄは、ＳＮ比判定部１６ｅから入力した受信スペクトルを用いて、風速を算出する（ステップＳＴ２ａ）。風速の算出方法は、実施の形態１と同じである。  また、受信スペクトルのＳＮ比が閾値よりも大きかったという判定結果は、ＳＮ比判定部１６ｅから保存積算部１６ｃ’に通知される。保存積算部１６ｃ’は、この通知が示す分割範囲の受信スペクトルを消去する。
【００５２】  一方、受信スペクトルのＳＮ比が閾値以下であると判定した場合（ステップＳＴ１ａ；ＮＯ）、ＳＮ比判定部１６ｅは、この受信スペクトルを風速算出部１６ｄに出力せずに、この受信スペクトルのＳＮ比が閾値以下であったという判定結果を保存積算部１６ｃ’に通知する。保存積算部１６ｃ’は、この通知が示す分割範囲に対応する受信スペクトルをそのまま保存する（ステップＳＴ３ａ）。
【００５３】  スピナ部４の回転に伴いレーザビームＡが軌跡Ｂを一周すると、解析積算部１６ｂは、次の周回で、保存積算部１６ｃ’に保存された受信スペクトルに対応する上記分割範囲において、受信信号を解析して受信スペクトルを算出し、この分割範囲での計測時間が経過するまで受信スペクトルを積算する。このようにして算出られた受信スペクトルは、解析積算部１６ｂから保存積算部１６ｃ’に出力される。
【００５４】  保存積算部１６ｃ’は、現在の周回において解析積算部１６ｂによって上記分割範囲で得られた受信スペクトルを、前の周回で保存した上記分割範囲に対応する受信スペクトルに対してさらに積算する（ステップＳＴ４ａ）。これにより、受信スペクトルのＳＮ比が改善される。この後、ステップＳＴ１ａに戻る。
【００５５】  ステップＳＴ１ａからステップＳＴ４ａまでの一連の処理は、保存積算部１６ｃ’に保存された受信スペクトルのＳＮ比が閾値よりも大きくなるまで繰り返し実行される。これにより、大気中のエアロゾルの濃度が低く、通常は許容される受信スペクトルのＳＮ比を確保できない場合であっても、受信スペクトルの積算によってＳＮ比が改善されて有効な風速値を計測可能な受信スペクトルを得ることができる。
【００５６】  また、実施の形態２に係るレーザレーダ装置３は、図６に示したビームスキャナ１７を備えてもよい。例えば、ビームスキャナ１７は、図３に示した軌跡Ｂを描くように、レーザビームＡを自発的に走査する。実施の形態２に係るレーザレーダ装置３は、スピナ部４の回転に加えて、ビームスキャナ１７によってレーザビームＡを軌跡Ｂに沿って走査することで、全ての分割範囲での風速計測をより短時間で行うことができる。  なお、ビームスキャナ１７のタイプは、軌跡Ｂを描くようにレーザビームＡを走査することができるタイプであればよく、例えば、ウェッジスキャナタイプ、スイッチタイプ、およびミラータイプのいずれであってもよい。
【００５７】  実施の形態２における軌跡範囲判定部１６ａは、実施の形態１と同様に、風車２の回転角度情報に基づいてレーザビームＡがある分割範囲を判定してもよく、風車２の回転角度情報および回転速度情報に基づいてレーザビームＡがある分割範囲を判定してもよい。
【００５８】  実施の形態２に係るレーザレーダ装置３においても、レーザビームＡによって風車２の前方に描かれる軌跡ＢをレーザビームＡの視線方向に沿った距離ごとの分割数で分割し、レーザビームＡの視線方向に沿った距離が短い方が長い場合よりも軌跡Ｂの分割数を少なくしてもよい。これにより、軌跡Ｂの分割数を不要に多くすることを回避でき、複数周回の風速計測が回避される可能性が高くなって風計測のリアルタイム性が向上する。
【００５９】  以上のように、実施の形態２に係るレーザレーダ装置３は、ＳＮ比判定部１６ｅを備える。風速算出部１６ｄは、保存積算部１６ｃ’が保存する分割範囲ごとの受信スペクトルのうち、ＳＮ比判定部１６ｅによってＳＮ比が閾値よりも大きいと判定された受信スペクトルを用いて風速を算出する。保存積算部１６ｃ’は、ＳＮ比が閾値以下であると判定された受信スペクトルを保存し、ＳＮ比が閾値よりも大きいと判定されるまで、保存した受信スペクトルに対応する分割範囲で算出された受信スペクトルを、保存した受信スペクトルに対して積算する。これにより、受信スペクトルのＳＮ比が改善する。
【００６０】実施の形態３．  図９は、この発明の実施の形態３に係る風力発電装置１Ａの構成を示す概略図である。図９において、風力発電装置１Ａは風車２Ａを備える。実施の形態３に係るレーザレーダ装置３は、風車２Ａのスピナ部４に搭載され、図２に示した構成要素と同一の構成要素を備える。また、レーザレーダ装置３において、信号処理部１６の代わりに、図７に示した信号処理部１６Ａを備えてもよい。
【００６１】  実施の形態３に係るレーザレーダ装置３は、さらにビームスキャナ１８および治具１９を備えている。ビームスキャナ１８は、スピナ部４の内部でレーザレーダ装置３のレーザ光の出射側に設けられて、レーザレーダ装置３から出射されたレーザビームを走査する。治具１９は、スピナ部４の内部でレーザレーダ装置３を保持するとともに、レーザレーダ装置３がスピナ部４とともに回転しないように風車２Ａのナセル部６に固定されている。
【００６２】  ビームスキャナ１８は、スピナ部４の回転に依らず、例えば図３に示した軌跡Ｂを描くようにレーザビームＡを自発的に走査する。この場合、軌跡範囲判定部１６ａは、ビームスキャナ１８によって走査されたレーザビームＡが描く軌跡Ｂを分割した複数の分割範囲のうち、レーザビームＡがある分割範囲を判定する。  なお、ビームスキャナ１８のタイプは、レーザビームＡを自発的に走査することができるタイプであればよく、例えば、ウェッジスキャナタイプ、スイッチタイプおよびミラータイプのいずれであってもよい。
【００６３】  解析積算部１６ｂは、実施の形態１と同様に、軌跡範囲判定部１６ａによってレーザビームＡがあると判定された分割範囲ごとに、レーザビームＡの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算する。保存積算部１６ｃは、解析積算部１６ｂによって分割範囲ごとに算出された受信スペクトルを保存する。風速算出部１６ｄは、保存積算部１６ｃから入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出する。
【００６４】  信号処理部１６の代わりに信号処理部１６Ａを備えるレーザレーダ装置３においては、保存積算部１６ｃ’が、ＳＮ比判定部１６ｅによってＳＮ比が閾値以下と判定された受信スペクトルを保存する。ビームスキャナ１８によって走査されたレーザビームＡが軌跡Ｂを一周すると、解析積算部１６ｂは、次の周回で、保存積算部１６ｃ’に保存された受信スペクトルに対応する分割範囲において、受信信号を解析して受信スペクトルを算出し、この分割範囲での計測時間が経過するまで受信スペクトルを積算する。
【００６５】  保存積算部１６ｃ’は、解析積算部１６ｂによって上記分割範囲で算出された受信スペクトルを、前の周回で保存した上記分割範囲に対応する受信スペクトルに対してさらに積算する。風速算出部１６ｄは、保存積算部１６ｃ’に保存された受信スペクトルのうち、ＳＮ比判定部１６ｅによってＳＮ比が閾値よりも大きくなったと判定された受信スペクトルを用いて風速を算出する。
【００６６】  ビームスキャナ１８によって走査されたレーザビームＡが描く軌跡の形状は、複数の高度範囲を跨ぐ軌跡であれば円形状でなくてもよい。例えば、ビームスキャナ１８は、多角形状の軌跡を描くようにレーザビームＡを走査してもよく、直線状（例えば、複数の高度範囲を跨ぐ直線）の軌跡を描くようにレーザビームＡを走査してもよい。  この場合においても、軌跡は、風速が均一とみなされる範囲ごとに分割されて、レーザレーダ装置３によって分割範囲ごとに風計測が行われる。
【００６７】  以上のように、実施の形態３に係るレーザレーダ装置３は、風車２Ａの回転に依らず、レーザビームＡを走査するビームスキャナ１８と、スピナ部４の内部でレーザレーダ装置３を保持し、レーザレーダ装置３がスピナ部４とともに回転しないようにナセル部６に固定された治具１９を備える。この構成を有することで、風車２Ａの回転の影響を受けずに風速を計測することが可能となる。
【００６８】  なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれ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】
【００６９】  この発明に係るレーザレーダ装置は、風速を高い精度で計測できるので、例えば、風速情報を利用して風車を制御する風力発電装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】  １，１Ａ  風力発電装置、２，２Ａ  風車、３  レーザレーダ装置、４  スピナ部、４ａ  窓、５  ブレード、６  ナセル部、７  発電機、８  光源、９  分配器、１０  パルス変調器、１１  光増幅器、１２  サーキュレータ、１３  光学系、１４  カプラ、１５  光受信機、１６，１６Ａ  信号処理部、１６ａ  軌跡範囲判定部、１６ｂ  解析積算部、１６ｃ，１６ｃ'  保存積算部、１６ｄ  風速算出部、１６ｅ  ＳＮ比判定部、１７，１８  ビームスキャナ、１９  治具、１００  信号入力インタフェース、１０１  情報入力インタフェース、１０２  情報出力インタフェース、１０３  処理回路、１０４  プロセッサ、１０５  メモリ。
【図１】
2019207720.tif 000003
【図２】
2019207720.tif 000004
【図３】
2019207720.tif 000005
【図４】
2019207720.tif 000006
【図５】
2019207720.tif 000007
【図６】
2019207720.tif 000008
【図７】
2019207720.tif 000009
【図８】
2019207720.tif 000010
【図９】
2019207720.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月21日(2020.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係るレーザレーダ装置は、風車のスピナ部に設けられ、風車の前方にレーザ光を送信し、送信先で散乱したレーザ光の散乱光を受信するレーザレーダ装置であり、軌跡範囲判定部、解析積算部、保存積算部および風速算出部を備える。軌跡範囲判定部は、レーザ光のレーザビームによって風車の前方に描かれる軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、レーザビームがある分割範囲を判定する。解析積算部は、軌跡範囲判定部によってレーザビームがあると判定された分割範囲ごとに、散乱光の受信信号を解析してレーザビームの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算する。保存積算部は、解析積算部によって分割範囲ごとに算出された受信スペクトルを保存する。風速算出部は、保存積算部から入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出する。レーザビームによって風車の前方に描かれる軌跡を、レーザビームの視線方向に沿った距離ごとの分割数で分割し、レーザビームの視線方向に沿った距離が短い方が長い場合よりも軌跡の分割数を少なくした。
【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】
風車のスピナ部に設けられて、前記風車の前方にレーザ光を送信し、送信先で散乱した前記レーザ光の散乱光を受信するレーザレーダ装置であって、
前記レーザ光のレーザビームによって前記風車の前方に描かれる軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、前記レーザビームがある分割範囲を判定する軌跡範囲判定部と、
前記軌跡範囲判定部によって前記レーザビームがあると判定された分割範囲ごとに、前記散乱光の受信信号を解析して前記レーザビームの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算する解析積算部と、
前記解析積算部によって分割範囲ごとに算出された受信スペクトルを保存する保存積算部と、
前記保存積算部から入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出する風速算出部とを備え、
前記レーザビームによって前記風車の前方に描かれる前記軌跡を、前記レーザビームの視線方向に沿った距離ごとの分割数で分割し、前記レーザビームの視線方向に沿った距離が短い方が長い場合よりも前記軌跡の分割数を少なくしたこと
を特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記保存積算部に保存された受信スペクトルの信号対雑音比が閾値よりも大きいか否かを判定するＳＮ比判定部を備え、
前記風速算出部は、前記保存積算部が保存する分割範囲ごとの受信スペクトルのうち、前記ＳＮ比判定部によって前記信号対雑音比が前記閾値よりも大きいと判定された受信スペクトルを用いて風速を算出し、
前記保存積算部は、前記ＳＮ比判定部によって前記信号対雑音比が前記閾値以下であると判定された受信スペクトルを保存して、前記ＳＮ比判定部によって前記信号対雑音比が前記閾値よりも大きいと判定されるまで、保存した受信スペクトルに対応する分割範囲に前記レーザビームがあるときに前記解析積算部によって算出された受信スペクトルを、保存した受信スペクトルに対して積算すること
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】
前記軌跡範囲判定部は、前記風車の回転角度情報に基づいて、前記風車の回転に伴い、前記レーザビームによって前記風車の前方に描かれる前記軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、前記レーザビームがある分割範囲を判定すること
を特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記軌跡範囲判定部は、前記風車の回転角度情報および回転速度情報に基づいて、前記風車の回転に伴い、前記レーザビームによって前記風車の前方に描かれる前記軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、前記レーザビームがある分割範囲を判定すること
を特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記風車の前方で前記軌跡を描くように前記レーザビームを走査するビームスキャナとを備えたこと
を特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項６】
風車のスピナ部に設けられて、前記風車の前方にレーザ光を送信し、送信先で散乱した前記レーザ光の散乱光を受信するレーザレーダ装置であって、
前記スピナ部の内部でレーザレーダ装置を保持し、レーザレーダ装置が前記スピナ部とともに回転しないように前記風車のナセル部に固定された治具と、
前記風車の回転に依らず、前記レーザ光のレーザビームを走査するビームスキャナと、
前記ビームスキャナによって走査された前記レーザビームが前記風車の前方に描く軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、前記レーザビームがある分割範囲を判定する軌跡範囲判定部と、
前記軌跡範囲判定部によって前記レーザビームがあると判定された分割範囲ごとに、前記散乱光の受信信号を解析して前記レーザビームの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算する解析積算部と、
前記解析積算部によって分割範囲ごとに算出された受信スペクトルを保存する保存積算部と、
前記保存積算部から入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出する風速算出部とを備え、
前記レーザビームによって前記風車の前方に描かれる前記軌跡を、前記レーザビームの視線方向に沿った距離ごとの分割数で分割し、前記レーザビームの視線方向に沿った距離が短い方が長い場合よりも前記軌跡の分割数を少なくしたこと
を特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項記載のレーザレーダ装置を備えたこと
を特徴とする風力発電装置。
【請求項８】
風車のスピナ部に設けられて、前記風車の前方にレーザ光を送信し、送信先で散乱した前記レーザ光の散乱光を受信するレーザレーダ装置の風計測方法であって、
軌跡範囲判定部が、前記レーザ光のレーザビームによって前記風車の前方に描かれる軌跡を分割した複数の分割範囲のうち、前記レーザビームがある分割範囲を判定するステップと、
解析積算部が、前記軌跡範囲判定部によって前記レーザビームがあると判定された分割範囲ごとに、前記散乱光の受信信号を解析して前記レーザビームの視線方向に沿った距離ごとに算出した受信スペクトルを積算するステップと、
保存積算部が、前記解析積算部によって分割範囲ごとに算出された受信スペクトルを保存するステップと、
風速算出部が、前記保存積算部から入力した分割範囲ごとの受信スペクトルを用いて、分割範囲ごとに風速を算出するステップとを備え、
前記レーザビームによって前記風車の前方に描かれる前記軌跡を、前記レーザビームの視線方向に沿った距離ごとの分割数で分割し、前記レーザビームの視線方向に沿った距離が短い方が長い場合よりも前記軌跡の分割数を少なくすること
を特徴とする風計測方法。
【国際調査報告】
2019207720.tif 000012
2019207720.tif 000013
2019207720.tif 000014
2019207720.tif 000015