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激光雷达装置
申请号	CN201480083368.7	申请日	2014-12-12	公开(公告)号	CN107003411A	公开(公告)日	2017-08-01
申请人	三菱电机株式会社;			发明人	小竹论季; 今城胜治; 龟山俊平; 玉川恭久;
摘要	激光雷达装置具有：多波长光振荡部(1)，其振荡出波长彼此不同的多条光；多个调制部(3)，其对振荡出的对应的光，根据射出的视线方向变更调制频率进行调制；发送接收光学系统(8)，其使调制后的光向对应的视线方向射出，并接收反射后的光；光接收器 (11)，其使用振荡出的光和接收到的对应的光进行外差检波，检测针对各视线方向的差拍信号；以及信号分析部(12)，其根据检测出的各个差拍信号计算各视线方向的多普勒风速值，使用该多普勒风速值计算三维风速值。
权利要求	1.一种激光雷达装置，其中，该激光雷达装置具有：多波长光振荡部，其振荡出波长彼此不同的多条光；多个调制部，其对由所述多波长光振荡部振荡出的对应的光，根据射出的视线方向变更调制频率进行调制；发送接收部，其使各条由所述调制部调制后的光向对应的视线方向射出，并接收反射后的光；光接收器，其使用由所述多波长光振荡部振荡出的光和由所述发送接收部接收到的对应的光进行外差检波，检测针对各视线方向的差拍信号；以及信号分析部，其根据由所述光接收器检测出的各个差拍信号计算各视线方向的多普勒风速值，使用该多普勒风速值计算三维风速值。 2.一种激光雷达装置，其中，该激光雷达装置具有：光振荡部，其振荡出光；调制部，其对由所述光振荡部振荡出的光进行调制；光切换部，其在各次中对射出由所述调制部调制后的光的视线方向进行切换选择；发送接收部，其向由所述光切换部选择的视线方向射出由所述调制部调制后的光，并接收反射后的光；光接收器，其使用由所述光振荡部振荡出的光和由所述发送接收部接收到的光进行外差检波，检测针对相应的视线方向的差拍信号；以及信号分析部，其根据由所述光接收器检测出的差拍信号计算相应的视线方向的多普勒风速值，使用该多普勒风速值计算三维风速值。
说明书全文	激光雷达装置技术领域 [0001] 本发明涉及对观测区域中的风速值进行计测的激光雷达装置。背景技术 [0002] 已知有对位于远处的观测区域中的物体的位置进行计测的雷达装置。雷达装置向观测区域放射电磁波或声波等波动，并接收被作为对象的物体反射后的波动。并且，通过对接收到的信号进行分析，由此计测从雷达装置到物体的距离和角度。 [0003] 在雷达装置中已知有如下的气象雷达装置，其以悬浮于大气中的微小的液体或者固体的粒子(悬浮微粒，aerosol)为对象，根据所反射的波动的相位旋转量得知悬浮微粒移动的速度(即风的速度)。在气象雷达装置中，使用光作为电磁波的激光雷达装置因放射的光束的扩展极小，能够以较高的角度分辨率观测物体，因此被用作风向风速雷达装置。 [0004] 在以往的多普勒光探测与测距装置(Doppler Lidar(Light Detection And Ranging(光探测与测距)：Lidar))中，通过向大气照射单一波长的激光，并对接收信号进行外差检波，能够得到激光指向方向的风速值。并且，能够使用通过扫描激光得到的多方向的风速值和矢量运算，得到水平方向的风速值。 [0005] 以往的激光雷达装置在向大气中发送激光后，接收受到了因大气中的悬浮微粒的移动速度而导致的多普勒频移的激光。于是，进行该激光和本地光的外差检波，由此检测与风速相当的多普勒信号。此时，通常将按照时间对来自大气中的各高度位置处的悬浮微粒的反射光进行划分而得到的反射光称为距离单元(range bin)(参照图11)。另外，在图11中，标号101表示从激光雷达装置发送的激光，标号102表示来自悬浮微粒的反射光。并且，在该距离单元内进行微小间隔下的相干累计(coherent integration)。 [0006] 在进行了距离单元内的傅里叶变换后，如图12所示进行N次的脉冲的非相干累计(incoherent integration)。由此，实现信号对噪声比(以后，称为SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比))的提高。以上是得到任意一个方向的视线方向的风速值的手法，通过扫描激光得到多个方向的视线方向的风速值，使用矢量运算和VAD(Velocity Azimuth Display：速度方位显示)法(例如参照非专利文献1)等，计算水平方向的风速值。但是，该方法包含的前提条件是在一周的扫描的期间中的风向及风速是同样的。 [0007] 现有技术文献 [0008] 专利文献 [0009] 专利文献1：国际公开第2013/063692号 [0010] 专利文献2：国际公开第2013/055825号 [0011] 专利文献3：日本特开2008－39640号公报 [0012] 非专利文献 [0013] 非专利文献1：Browning and Wexler,J.Appl.Meteor.,4,727-740,1968发明内容 [0014] 发明要解决的问题 [0015] 但是，实际上往往产生如图13所示的湍流303，因而不能确保作为上述前提条件的风的同样性。另外，在图13中，标号301表示激光雷达装置，标号302表示从激光雷达装置发送的激光。并且，扫描速度和观测方向数存在以下的关系。 [0016] (1)风速测定所花费的时间-1∝风速测定精度 [0017] 通常，一次的风速测定所花费的时间与风速测定精度具有相关性，特别是在湍流计测中存在该时间越短则其风速测定精度越高的倾向。 [0018] (2)风速测定所花费的时间＝一个方向的数据取得所花费的时间×M(M：视线方向数) [0019] 虽然存在基于光楔(wedge)等进行的机械驱动的扫描和使用光开关的扫描等多种方法，但是由于进行方向切换，所观测的视线方向增加，因此导致扫描一周的时间也同时增加。 [0020] (3)视线方向数∝风速测定精度 [0021] 在风速运算的原理上，视线方向数和风速测定精度存在比例关系。尤其是上述VAD法利用统计量，因而这种关系性较强。 [0022] (4)视线方向数∝风速测定所花费的时间-1 [0023] 在以往的结构中，视线方向数和风速测定所花费的时间存在反比例的关系。 [0024] 由于这些关系，在通常对每一条视线的观测进行多方向测定而进行风速计算的方式中，存在湍流场的风速测定精度恶化的问题。 [0025] 本发明正是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于，提供一种即使是湍流场也能够降低风速测定精度的恶化的激光雷达装置。 [0026] 用于解决问题的手段 [0027] 本发明的激光雷达装置具有：多波长光振荡部，其振荡出波长彼此不同的多条光；多个调制部，其对由多波长光振荡部振荡出的对应的光，根据射出的视线方向变更调制频率进行调制；发送接收部，其使各条由调制部调制后的光向对应的视线方向射出，并接收反射后的光；光接收器，其使用由多波长光振荡部振荡出的光和由发送接收部接收到的对应的光进行外差检波，检测针对各视线方向的差拍信号；以及信号分析部，其根据由光接收器检测出的各个差拍信号计算各视线方向的多普勒风速值，使用该多普勒风速值计算三维风速值。 [0028] 发明效果 [0029] 根据本发明，由于是按照以上所述构成的，因而即使是湍流场也能够降低风速测定精度的恶化。附图说明 [0030] 图1是示出本发明的实施方式1的激光雷达装置的结构的框图。 [0031] 图2是示出本发明的实施方式1的调制部的结构的框图。 [0032] 图3是示出本发明的实施方式1的信号分析部的结构的框图。 [0033] 图4是示出本发明的实施方式1的激光雷达装置的动作的流程图。 [0034] 图5是示出本发明的实施方式1的激光雷达装置的每个视线方向的光的中心频率的图。 [0035] 图6是示出本发明的实施方式2的激光雷达装置的结构的框图。 [0036] 图7是示出本发明的实施方式2的信号分析部的动作的流程图。 [0037] 图8是对比现有方式来说明本发明的实施方式2的激光雷达装置的扫描方式的图。 [0038] 图9是说明现有的激光雷达装置的扫描方式的问题的图。 [0039] 图10是说明本发明的实施方式2的激光雷达装置的扫描方式的效果的图。 [0040] 图11是说明现有的激光雷达装置的距离单元的图。 [0041] 图12是说明现有的激光雷达装置的非相干累计的图。 [0042] 图13是说明在现有的激光雷达装置中风速测定精度容易恶化的环境的图。具体实施方式 [0043] 下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。 [0044] 实施方式1 [0045] 图1是示出本发明的实施方式1的激光雷达装置的结构的框图。 [0046] 如图1所示，激光雷达装置由多波长光振荡部1、多个光耦合器2、多个调制部3、合波部4、光放大部5、环形器(circulator)6、分波合波器7、发送接收光学系统(发送接收部)8、合波部9、合波耦合器10、光接收器11、信号分析部12及保存显示部13构成。 [0047] 多波长光振荡部1振荡出波长彼此不同的多条光(激光)。另外，在图1的例子中，将由多波长光振荡部1振荡出的光设为3条，但只要是两条以上，则几条都可以。由该多波长光振荡部1振荡出的各条光被分别输出给对应的光耦合器2。 [0048] 光耦合器2将来自多波长光振荡部1的光分配成两部分。被该光耦合器2分配的一方的光被用作发送光，向对应的调制部3输出。并且，被该光耦合器2分配的另一方的光在由光接收器11进行外差检波时使用，被输出给合波部9。 [0049] 调制部3对来自光耦合器2的光，根据由发送接收光学系统8射出的视线方向变更调制频率(中心频率)进行调制(脉冲调制)。作为该调制部3，例如可以列举出使用AOM(Acousto-Optic Modulator：声光调制器)及AO频移器的结构。另外，也可以如图2所示构成调制部3。 [0050] 图2所示的调制部3具有直线相位调制信号产生部31、光相位调制部32、脉冲信号产生部33及光强度调制部34。 [0051] 直线相位调制信号产生部31产生任意周期的锯齿波。该直线相位调制信号产生部31由函数发生器等构成。 [0052] 光相位调制部32依照由直线相位调制信号产生部31产生的锯齿波，对来自光耦合器2的光进行相位调制。由此，使光频移。另外，在各个调制部3中分别按照任意的间隔将频率错开来设定此时的频移量。 [0053] 脉冲信号产生部33产生使光强度调制部34开启或者关闭的脉冲信号。 [0054] 光强度调制部34按照由脉冲信号产生部33产生的脉冲信号进行驱动，对由光相位调制部32进行相位调制后的光进行脉冲调制。该光强度调制部34由LN(Lithium Niobate：铌酸锂)调制器或者MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)光开关等构成。 [0055] 由该调制部3进行脉冲调制后的光被输出给合波部4。 [0056] 合波部4对来自各个调制部3的光进行合波。由该合波部4合波后的光被输出给光放大部5。 [0057] 光放大部5对来自合波部4的光进行放大。另外，根据用途或者在多波长光振荡部1的光输出较大的情况下，不需要该光放大部5，该光放大部5不是必须的构成要素。由该光放大部5放大后的光经由环形器6被输出给分波合波器7。 [0058] 环形器6按照输入光切换输出目标。在此，环形器6在被输入了来自光放大部5的光的情况下，将该光输出给分波合波器7。另一方面，在被输入了来自分波合波器7的光的情况下，将该光输出给合波耦合器10。 [0059] 分波合波器7将经由环形器6的来自光放大部5的光按照每种波长进行分波，并且将来自发送接收光学系统8的光进行合波。作为该分波合波器7能够使用WDM(Wavelength Division Multiplexer：波分复用器)等。虽然用法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot interferometer)等也能够实现，但是通过采用以往作为普通通信用而使用的WDM，能够实现低损耗，而且能够降低成本。另外，只要是能够按照波长或者频率进行辨别的装置即可，并不限于上述装置。由该分波合波器7分波后的光被输出给发送接收光学系统8。并且，由分波合波器7合波后的光经由环形器6被输出给合波耦合器10。 [0060] 发送接收光学系统8将来自分波合波器7的光向对应的视线方向射出，并接收被悬浮微粒反射的光。该发送接收光学系统8由单体望远镜或者多个望远镜构成。在单体望远镜的情况下，可以按照光纤相对于透镜的设置位置及角度等变更光的射出角度及入射角度，也可以使用根据波长使光的射出方向变化的衍射光栅。由该发送接收光学系统8接收的光被输出给分波合波器7。 [0061] 合波器9对来自各个光耦合器2的光进行合波。由该合波器9合波后的光被输出给合波耦合器10。 [0062] 合波耦合器10将来自合波器9的光与经由环形器6的来自分波合波器7的光进行合波。 [0063] 光接收器11使用来自合波耦合器10的光(由多波长光振荡部1振荡的光和由发送接收光学系统8接收到的对应的光)进行外差检波，检测针对各视线方向的差拍信号(beat signal)。作为该光接收器11，使用平衡接收器。由该光接收器11检测出的各差拍信号被输出给信号分析部12。 [0064] 信号分析部12根据来自光接收器11的各差拍信号，计算各视线方向的多普勒风速值，使用该多普勒风速值计算三维风速值。如图3所示，该信号分析部12具有A/D(Analog to Digital：模数)转换部121、FFT(Fast Fourier Transform：快速傅里叶变换)处理部122、非相干累计部123、视线风速计算部124及风速矢量计算部125。该信号分析部12的各个部分通过使用了基于软件的CPU的程序处理来执行。 [0065] A/D转换部121对来自光接收器11的各差拍信号进行A/D转换。 [0066] FFT处理部122对由A/D转换部121进行A/D转换后的各信号进行FFT处理。 [0067] 非相干累计部123对由FFT处理部122进行了FFT处理的各信号进行非相干积分。 [0068] 视线风速计算部124根据由非相干累计部123进行了非相干积分的信号，进行峰值检测或者接收运算等来计算多普勒频率，根据该多普勒频率计算各视线方向的多普勒风速值。 [0069] 风速矢量计算部125根据由视线风速计算部124计算出的多个方向的多普勒风速值计算三维风速值(水平方向或者铅直方向的风速值)。 [0070] 表示该信号分析部12的计算结果的数据被输出给保存显示部13。 [0071] 保存显示部13保存来自信号分析部12的数据，并在监视器(未图示)上显示。该保存显示部13例如由RAM或者硬盘等存储装置、和GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)及显示器等构成。 [0072] 下面，参照图4对如上所述构成的激光雷达装置的动作进行说明。 [0073] 在激光雷达装置的动作中，如图4所示，首先，多波长光振荡部1振荡出波长彼此不同的多条光，各个光耦合器2将对应的光分配成两部分(步骤ST401)。该由各个光耦合器2分配得到的一方的光被输出给对应的调制部3，另一方的光被输出给合波部9。 [0074] 接着，各个调制部3对来自对应的光耦合器2的光，根据利用发送接收光学系统8射出的视线方向来变更调制频率进行脉冲调制(步骤ST402)。即，在图1所示的各个调制部3-1～3-3中，例如如图5所示分别以不同的调制频率IF1～IF3进行强度调制。这样，按照光的每个视线方向改变调制频率，由此能够辨别利用信号分析部12得到的信号是来自哪个方位的信号，能够进行多个方向的同时观测。该由各个调制部3进行脉冲调制后的光被输出给合波部4。 [0075] 接着，合波部4对来自各个调制部3的光进行合波，光放大部5对合波后的光进行放大，分波合波器7将放大后的光按照每种波长进行分波(步骤ST403)。在此，通过在光放大部5及环形器6的前后设置合波部4和分波合波器7，不再需要按照每种波长准备光放大部5及环形器6，能够设为光放大部5及环形器6各1台。因此，能够有助于装置的小型化及低成本化。另外，在不需要光放大部5的情况下不进行放大处理。该由分波合波器7分波后的光被输出给发送接收光学系统8。 [0076] 接着，发送接收光学系统8将来自分波合波器7的各方的光向对应的视线方向射出，并接收被悬浮微粒反射后的光，分波合波器7将接收到的各部分光进行合波(步骤ST404)。由该分波合波器7合波后的光经由环形器6被输出给合波耦合器10。 [0077] 另一方面，合波部9对来自各个光耦合器2的光进行合波(步骤ST405)。在此，通过在合波耦合器10及光接收器11的前级设置合波部9，由此不再需要按照每种波长准备合波耦合器10及光接收器11，合波耦合器10及光接收器11能够设为各1台。并且，光接收器11具有在进行外差检波时只能在相同的各波长彼此之间检测差拍信号的特性，因而通过设为这种结构，能够有助于装置的小型化及低成本化。由该合波器9合波后的光被输出给合波耦合器10。 [0078] 接着，合波耦合器10将来自合波部9的光和经由环形器6的来自分波合波器7的光进行合波(步骤ST406)。由该合波耦合器10合波后的光被输出给光接收器11。 [0079] 接着，光接收器11使用来自合波耦合器10的光进行外差检波，针对各视线方向检测差拍信号(步骤ST407)。由该光接收器11检测出的各差拍信号被输出给信号分析部12。 [0080] 接着，信号分析部12根据来自光接收器11的各差拍信号计算各视线方向的多普勒风速值，根据该多普勒风速值计算三维风速值(步骤ST408)。下面，示出信号分析部12的动作。 [0081] 在信号分析部12中，首先，A/D转换部121对来自光接收器11的各差拍信号进行A/D转换，FFT处理部122对A/D转换后的各信号进行FFT处理。即，对A/D转换后的较宽的频带的信号进行FFT处理，由此取得IF±fw的频带宽度作为各视线方向的频谱数据。因此，能够在信号分析部12内按照每条视线方向辨别信号。另外，各频道占用的频谱数据的频带宽度也能够利用IF+2fw+α(α为余量值)等进行设定。 [0082] 另外，此时的fw能够利用下式(1)根据想要取得的风速值的单侧宽度vw及波长λ计算出来。另外，例如在想要取得的风速值是±30m/s的情况下，风速值的单侧宽度指其绝对值30。 [0083] [0084] 另一方面，在将悬浮微粒作为目标的观测中，反向散射系数较小，因而必须通过累计来提高SNR。因此，非相干累计部123对由FFT处理部122进行了FFT处理后的各个信号(一个以上的频谱数据)进行非相干积分。另外，根据利用FFT处理部122取得的频谱数据的SNR值，也可以省略非相干累计部123的处理。 [0085] 接着，视线风速计算部124根据由非相干累计部123进行了非相干积分后的信号进行峰值检测或者接收运算等，计算多普勒频率，根据该多普勒频率计算各视线方向的多普勒风速值。另外，多普勒风速值(vlos(m/s))能够利用多普勒频率fd(Hz)及波长λ根据下式(2)计算出来。 [0086] vlos＝λ×fd……(2) [0087] 接着，风速矢量计算部125根据由视线风速计算部124计算出的多个方向的多普勒风速值，计算三维风速值。 [0088] 另外，不限于上述动作，例如也可以按照专利文献1那样根据所取得的SNR来变更信号处理方法。 [0089] 表示该信号分析部12的计算结果的数据被输出给保存显示部13。 [0090] 接着，保存显示部13保存来自信号分析部12的数据，并在监视器(未图示)上显示(步骤ST409)。 [0091] 如上所述，根据该实施方式1，构成为，振荡出波长彼此不同的多条光，对于该光，根据射出的视线方向变更调制频率进行调制，因而不是对光进行扫描，而是同时向多个方向射出光，由此能够同时观测多个方向的风速值。其结果是，即使是湍流场也能够降低风速测定精度的恶化，并能够提高风速测定速率。 [0092] 另外，也可以构成为，在发送接收光学系统8及信号分析部12中，使用例如按照专利文献2那样取得的距离-SNR概要(profile)变更会聚距离。由此，数据取得率提高。 [0093] 实施方式2 [0094] 在实施方式2中示出了如下的方式，即不是同时进行多个方向的风速测定，而是进行与以往不同的扫描方式，由此改善风速测定精度。 [0095] 图6是示出本发明的实施方式2的激光雷达装置的结构的框图。该图6所示的实施方式2的激光雷达装置是将图1所示的实施方式1的激光雷达装置的多波长光振荡部1变更为光振荡部14，将多个光耦合器2及调制部3变更为一个光耦合器2及一个调制部3，将合波部4、分波合波器7及合波部9删除，并追加了光切换部15。其它结构相同，对它们标注了相同的标号，仅对不同的部分进行说明。 [0096] 光振荡部14振荡出单一波长的光(光束)。由该光振荡部14振荡出的光被输出给光耦合器2。 [0097] 光切换部15在各次对射出经由环形器6的来自光放大部5的光的视线方向进行切换选择。并且，将上述光经由朝向所选择的视线方向的路径输出给发送接收光学系统8。该光切换部15由光开关构成。并且，也能够利用可以进行高速扫描的光楔扫描仪(wedge scanner)等代替。 [0098] 然后，发送接收光学系统8向该光切换部15所选择的视线方向射出来自光切换部15的光。 [0099] 另外，在信号分析部12中，与实施方式1不同，不能同时得到关于多个方向的差拍信号，而是依次输入关于各视线方向的差拍信号。下面，对于实施方式2的信号分析部12的动作，参照图7进行说明。 [0100] 在实施方式2的信号分析部12中，首先，A/D转换部121对来自光接收器11的差拍信号进行A/D转换，FFT处理部122对A/D转换后的信号进行FFT处理(步骤ST701、702)。 [0101] 接着，非相干累计部123对由FFT处理部122进行了FFT处理后的信号(一个以上的频谱数据)进行非相干积分(步骤ST703)。另外，根据通过FFT处理部122取得的频谱数据的SNR值，也可以省略非相干累计部123进行的处理。 [0102] 接着，视线风速计算部124判定由非相干累计部123进行了非相干积分后的信号(频谱数据)的峰值是否为SNR阈值以上(步骤ST704)。 [0103] 当在该步骤ST704中视线风速计算部124判断为频谱数据的峰值为SNR阈值以上的情况下，视为该距离单元的频谱强度足够且视线方向的频谱强度足够而计算多普勒风速值(步骤ST705)。此时，对频谱数据进行峰值检测或者重心运算等来计算多普勒频率。并且，对计算出的多普勒频率fd，例如根据下式(3)计算多普勒风速值vlos。其中，λ表示波长。 [0104] vlos＝λ×fd……(3) [0105] 另一方面，当在该步骤ST704中视线风速计算部124判断为频谱数据的峰值低于SNR阈值的情况下，不进行多普勒风速值的计算。 [0106] 接着，风速矢量计算部125判断计算三维风速值所需要的视线方向数量的多普勒风速值是否已齐备(步骤ST706)。 [0107] 当在该步骤ST706中风速矢量计算部125判断为计算三维风速值所需要的视线方向数量的多普勒风速值已齐备的情况下，根据该多个方向的多普勒风速值计算三维风速值(步骤ST707)。 [0108] 另一方面，当在步骤ST706中风速矢量计算部125判断为计算三维风速值所需要的视线方向数量的多普勒风速值尚未齐备的情况下，不进行三维风速值的计算。然后，进入对下一个距离单元、下一个视线方向的处理。 [0109] 这样，在各个距离单元中通过非相干累计取得必要最低限度的信号量(SNR)，由此能够使风速测定速率最大限度地高速化。因此，能够提高风速测定精度。 [0110] 另一方面，例如在专利文献3所公开的现行结构中，事先定义固定的非相干累计，取得该视线方向的数据直到达到该累计数，然后切换视线方向的方向。即，在如图8(a)所示对一个视线方向进行多次观测后，切换为下一个视线方向进行扫描。根据该扫描方式，在悬浮微粒量多、累计数至少能够进行风速测定的情况下，导致过度花费观测时间。并且，在各视线方向上的观测时间较长时，将产生如图9所示的问题。 [0111] 图9(a)示出利用以往的激光雷达装置901进行观测的视线方向801a～801e。另外，标号802表示进行观测的风，产生下降流和上升流。另外，图9(b)示出了视线方向801b、801d的观测时的观测点902b、902d。此外，图9(c)示出了视线方向801b、801d的频谱903b、903d及重心运算结果904b、904d。 [0112] 在图9所示的例子的情况下，实际上风802在水平方向上的风速较小。但是，以往基于一般的矢量运算的水平方向的风速运算式如下式(4)所示，计算出较大的水平方向的风速值。这是因为并不存在风速矢量运算的前提条件即风速及风向的同样性。 [0113] V＝(v2-v4)/sinθ……(4) [0114] 其中，V表示水平方向的风速值，v表示视线方向的风速值，θ表示天顶角，下标表示光束编号，以视线方向801b的方向为正。 [0115] 另一方面，图10(a)示出了利用本发明的激光雷达装置1001进行观测的视线方向801a～801e。另外，标号802表示进行观测的风，产生下降流和上升流。另外，图10(b)示出了视线方向801b的观测时的观测点1002b。此外，图10(c)示出了视线方向801b的频谱1003b及重心运算结果1004b。 [0116] 如该图10(b)所示，在本发明的扫描方式(图8(b))中，能够离散地对风802的上升流和下降流的风速值进行采样。其结果是，如图10(c)所示所得到的频谱数据呈双峰那样的形状。并且，通过对该频谱数据进行重心运算，能够得到中间性的风速值。其结果是，与上述现行方式相比，能够降低风速测定误差。此时，也可以利用似然估计法等检测双峰，计算平均性的风速值。 [0117] 如上所述，根据该实施方式2，采取各次切换视线方向的扫描方式，因而无需间隔数次地切换视线方向，通过每次进行切换，风速测定速率提高。其结果是，即使是湍流场也能够降低风速测定精度的恶化。 [0118] 实施方式3 [0119] 在实施方式1的视线风速计算部124中，不进行如图7所示的实施方式2那样的非相干累计后的信号的SNR值的确认，但也可以进行该确认。由此，能够在各距离单元中进行必要最少数量的非相干累计，能够使风速测定速率进一步高速化，能够提高风速测定精度。 [0120] 另外，本申请发明能够在本发明的范围内进行各实施方式的自由组合、或者各实施方式的任意的构成要素的变形、或者在各实施方式中省略任意的构成要素。 [0121] 产业上的可利用性 [0122] 本发明的激光雷达装置即使是湍流场也能够降低风速测定精度的恶化，适合用于计测观测区域中的风速值的激光雷达装置等。 [0123] 标号说明 [0124] 1多波长光振荡部；2光耦合器；3调制部；4合波部；5光放大部；6环形器；7分波合波器；8发送接收光学系统(发送接收部)；9合波部；10合波耦合器；11光接收器；12信号分析部；13保存显示部；14光振荡部；15光切换部；31直线相位调制信号产生部；32光相位调制部；33脉冲信号产生部；34光强度调制部；121 A/D转换部；122 FFT处理部；123非相干累计部；124视线风速计算部；125风速矢量计算部。

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