多普勒频移解析装置、方法和计算机可读取的记录介质

摘要

解析装置(3)中具有：取得激光被大气中的气溶胶反射后的反射光数据的数据取得单元(22)；以及解析所述反射光数据的多普勒频移的控制单元(21)，所述控制单元(21)具有排除所述反射光中的源自障碍物的峰值部分(51)的结果的平滑单元(43)。而且，源自障碍物的峰值部分(51)在从所述激光的发射频率开始的规定范围的频率内、且有接收强度的变化为规定量以上的陡峭的变化时，判定为源自障碍物的峰值部分。由此，高精度地解析多普勒频移。

权利要求

1.多普勒频移解析装置，包括：

数据取得单元，取得被大气中的气溶胶反射的激光的反射光数据；以及运算单元，解析所述反射光数据的多普勒频移，所述运算单元包括：

源自障碍物峰值排除单元，排除所述反射光数据中的源自障碍物的峰值部分，所述源自障碍物峰值排除单元具有：源自障碍物峰值判定单元，将所述反射光数据中的、对于频率的接收强度具有规定的倾斜以上的陡峭的倾斜的峰值部分判定为所述源自障碍物的峰值部分。

2.如权利要求1所述的多普勒频移解析装置，

所述源自障碍物峰值判定单元在

具有所述陡峭的倾斜的峰值部分存在于与发射频率一致的频率，或者，在接近的时刻中的规定范围的近旁的范围内也存在具有规定的倾斜以上的陡峭的倾斜的峰值部分的情况下，判定为所述源自障碍物的峰值部分。

3.如权利要求1或2所述的多普勒频移解析装置，

所述源自障碍物峰值排除单元，

通过将所述源自障碍物的峰值部分的两侧中对于频率的信号强度的倾斜成为所述规定的倾斜以上的两个区间的各个峰值峰脚侧的端点之间变更为规定的值，实施所述排除。

4.如权利要求1或2所述的多普勒频移解析装置，

包括拟合所述反射光的频谱的拟合处理单元，

在基于所述拟合处理单元的拟合之后，进行基于所述源自障碍物峰值判定单元的判定。

5.如权利要求4所述的多普勒频移解析装置，

所述运算单元通过根据过去的频谱估计初始值的频谱初始值估计处理、和根据过去的参数估计初始值的参数初始值估计处理的其中一个处理，估计进行基于所述拟合处理单元的拟合的初始值。

6.如权利要求4所述的多普勒频移解析装置，

所述运算单元包括：

重新拟合决定单元，判定基于所述拟合处理单元的拟合后的频谱是否合适，在判定为不合适的情况下重新进行拟合。

7.一种用于解析多普勒频移的方法，

包括：数据取得步骤，取得被大气中的气溶胶反射的激光的反射光数据；

解析步骤，解析所述反射光数据的多普勒频移；以及

源自障碍物峰值判定步骤，将所述反射光数据中的、对于频率的接收强度具有规定的倾斜以上的陡峭的倾斜的峰值部分判定为所述源自障碍物的峰值部分；以及源自障碍物峰值排除步骤，从所述反射光数据排除源自障碍物的峰值部分。

8.如权利要求7所述的方法，

在具有所述陡峭的倾斜的峰值部分存在于与发射频率一致的频率，或者，在接近的时刻中的规定范围的近旁的范围内也存在具有规定的倾斜以上的陡峭的倾斜的峰值部分的情况下，所述源自障碍物峰值判定步骤判定为所述源自障碍物的峰值部分。

9.如权利要求7或8所述的方法，

所述源自障碍物峰值排除步骤通过将所述源自障碍物的峰值部分的两侧中对于频率的信号强度的倾斜成为所述规定的倾斜以上的两个区间的各个峰值峰脚侧的端点之间变更为规定的值，实施所述排除。

10.如权利要求7或8所述的方法，

还包括：拟合所述反射光的频谱的拟合处理步骤，

在所述拟合处理步骤之后，进行所述源自障碍物峰值判定步骤。

11.如权利要求10所述的方法，

所述解析步骤通过根据过去的频谱估计初始值的频谱初始值估计处理、和根据过去的参数估计初始值的参数初始值估计处理的其中一个处理，估计进行基于所述拟合处理步骤的拟合的初始值。

12.如权利要求10所述的方法，

所述解析步骤包括：

重新拟合决定步骤，判定基于所述拟合处理步骤的拟合后的频谱是否合适，在判定为不合适的情况下重新进行拟合。

13.一种计算机可读取的记录介质，存储了计算机程序，该程序包含计算机可读取命令，所述计算机可读取命令是在通过计算机执行时，使所述计算机进行用于解析多普勒频移的方法的命令，所述方法包括：数据取得步骤，取得被大气中的气溶胶反射的激光的反射光数据；

解析步骤，解析所述反射光数据的多普勒频移；以及

源自障碍物峰值判定步骤，将所述反射光数据中的、对于频率的接收强度具有规定的倾斜以上的陡峭的倾斜的峰值部分判定为所述源自障碍物的峰值部分；以及源自障碍物峰值排除步骤，从所述反射光数据排除源自障碍物的峰值部分。

14.如权利要求13所述的计算机可读取的记录介质，其中，所述计算机程序，在具有所述陡峭的倾斜的峰值部分存在于与发射频率一致的频率，或者，在接近的时刻中的规定范围的近旁的范围内也存在具有规定的倾斜以上的陡峭的倾斜的峰值部分的情况下，所述源自障碍物峰值判定步骤判定为所述源自障碍物的峰值部分。

15.如权利要求13或14所述的计算机可读取的记录介质，其中，所述计算机程序，所述源自障碍物峰值排除步骤通过将所述源自障碍物的峰值部分的两侧中对于频率的信号强度的倾斜成为所述规定的倾斜以上的两个区间的各个峰值峰脚侧的端点之间变更为规定的值，实施所述排除。

16.如权利要求13或14所述的计算机可读取的记录介质，其中，所述计算机程序，还包括：拟合所述反射光的频谱的拟合处理步骤，在所述拟合处理步骤之后，进行所述源自障碍物峰值判定步骤。

17.如权利要求16所述的计算机可读取的记录介质，其中，所述计算机程序，所述解析步骤通过根据过去的频谱估计初始值的频谱初始值估计处理、和根据过去的参数估计初始值的参数初始值估计处理的其中一个处理，估计进行基于所述拟合处理步骤的拟合的初始值。

18.如权利要求16所述的计算机可读取的记录介质，其中，所述计算机程序，所述解析步骤包括：重新拟合决定步骤，判定基于所述拟合处理步骤的拟合后的频谱是否合适，在判定为不合适的情况下重新进行拟合。

说明书

多普勒频移解析装置、方法和计算机可读取的记录介质

技术领域

[0001] 本发明涉及例如为了风况的观测而解析多普勒频移的多普勒频移解析装置、多普勒频移解析方法、以及多普勒频移解析程序。

背景技术

[0002] 以往，提出了对大气照射激光，通过用望远镜得到来自大气中的灰尘(气溶胶(aerosol))的散射，得到风速和气溶胶量的相干多普勒激光雷达(CDL：Coherent Doppler Lidar)(参照专利文献1)。

[0003] 在这样的CDL中，在求风速时，利用了在进行了傅里叶变换后，将频谱功率密度最高的频率设为多普勒频移的峰值搜索法。而且，还利用在峰值周边进行矩量(moment)运算，由一次矩量得到多普勒频移的矩量法。

[0004] 这里，作为CDL利用的散射体即气溶胶，由于湍流而在进行涡旋运动。由于其影响，通过上述望远镜观测到的数据的频谱，具有在视线方向风速值有峰值的正规分布的形状。进而，在该频谱中，还重叠有以基于大气分子的冲突的0m/s(发射频率)为中心的正规分布。
因此，在上述的方法中，存在不能避免将风速的绝对值估计得较小的缺点的问题点。

[0005] 而且，在仅基于上述的峰值搜索的方法，或者，在峰值搜索后求其周边的矩量的方法，存在SN比低的远距离中的估计值的可靠性大幅降低的问题点。因此，到目前为止的CDL，观测范围被限于10km左右的短距离。

[0006] 进而，为了确保人身安全，CDL的激光输出事实上被限于1M级。因此，不允许增强激光输出而将观测范围长距离化。

[0007] 由这样的状况，希望更长距离或者高精度的检测。

[0008] 现有技术文献

[0009] 专利文献

[0010] 专利文献1:日本特开2008－124389号公报

发明内容

[0011] 发明要解决的课题

[0012] 鉴于上述的问题，本发明的目的是通过可以高精度地解析多普勒频移的装置。

[0013] 用于解决课题的手段

[0014] 本发明的特征是，包括：取得激光被大气中的气溶胶反射后的反射光数据的数据取得单元；以及解析所述反射光数据的多普勒频移的运算单元，所述运算单元包括排除所述反射光的源自障碍物的峰值部分的源自障碍物峰值排除单元的多普勒频移解析装置、以及其多普勒频移解析。

[0015] 发明效果

[0016] 通过本发明，可以高精度地解析多普勒频移。

附图说明

[0017] 图1是表示风况解析系统的结构的方框图。

[0018] 图2是表示各种数据的结构的说明图。

[0019] 图3是表示通过解析程序执行的功能的功能方框图。

[0020] 图4是排除源自障碍物的峰值的处理的流程图。

[0021] 图5是说明反射光数据的说明图。

具体实施方式

[0022] 以下，与附图一起说明本发明的一个实施方式。

[0023] 实施例1

[0024] 图1是表示风况解析系统1的结构的方框图。

[0025] 风况解析系统1由多普勒激光雷达2和解析装置3构成。

[0026] 多普勒激光雷达2包括：执行各种控制的控制单元11；发射激光的激光发射单元12；接收所述激光在气溶胶反射后的反射光的反射光接收单元13；以及输出数据的数据输出单元14。

[0027] 激光发射单元12按照主激光的注入同步，将狭频带化振荡波长后的脉冲激光向大气发射。该发射在水平方向上向360℃全周发射，并且在垂直方向上改变发射角度而向上方发射。即，发射脉冲激光，以便包罗以激光发射单元12为中心的上半球状的区域。

[0028] 反射光接收单元13接收被气溶胶散射、受到多普勒频移的反射光，将该反射光和来自所述激光发射单元12的主激光在混频器中合成。反射光接收单元13用IF放大器(I.F.Amp.)放大合成的信号成分中的低频的拍频(beat)信号，将放大后的信号通过模拟/数字变换器进行A/D变换而成为数字信号。

[0029] 数据输出单元14将通过所述反射光接收单元13成为数字信号的反射光数据发送到解析装置3。

[0030] 解析装置3包括：执行各种运算以及控制的控制单元21(运算单元)；取得反射光数据等的数据的数据取得单元22；键盘和鼠标等操作输入单元23；液晶显示器或者CRT等显示单元24；硬盘或者非易失性存储器等构成的存储单元25；以及执行对CD－ROM等记录介质29的数据的读写的介质处理单元26。

[0031] 在存储单元25中，存储解析程序25a(多普勒频移解析程序)等各种程序、和频谱FIFO数据库(bank)25b，参数FIFO数据库25c，以及有效数据数FIFO数据库25d等各种数据。这里的解析程序25a是记录在记录介质29中的程序，通过介质处理单元26读入，被安装在存储单元25中。

[0032] 图2是表示各种数据的结构的说明图，图2(A)表示频谱FIFO数据库25b的结构图，图2(B)表示参数FIFO数据库25c的结构图，图2(C)表示有效数据数FIFO数据库25d的结构图。

[0033] 如图2(A)所示，频谱FIFO数据库25b按照光束方向，存储NS个高度和频率的信息。该频谱FIFO数据库25b追加新取得的数据，若超过NS个，则从旧的数据开始删除。因此，在频谱FIFO数据库25b中，始终存储着新的NS个频谱数据。

[0034] 如图2(B)所示，参数FIFO数据库25c按照光束方向，分别存储NP个高度和峰值功率、高度和多普勒频移、高度和频谱宽度、以及高度和SQSUM的数据。该参数FIFO数据库25c也追加新取得的数据，若超过NP个，从旧的数据开始删除。因此，在参数FIFO数据库25c中，始终存储着新的NP个参数数据。

[0035] 如图2(C)所示，有效数据数FIFO数据库25d按照光束号，存储过去取得的数据是否有效。该有效数据数FIFO数据库25d从前1个、前2个这样最近的数据开始顺序存储是否有效，若有新的数据则随时追加。因此，在有效数据数FIFO数据库25d中，始终按照光束号从新的一方开始存储着多个数据的有效性。

[0036] 图3是表示解析装置3的控制单元21通过解析程序25a执行的功能的功能方框图，图4是表示解析中的数据处理的说明图。而且，图3所示的功能块的处理，以方向和距离决定的范围单位执行，对全部范围反复执行。

[0037] 数据整理单元31从反射光数据取得频谱数据并整理。即，若反射光数据为有效的数据，数据整理单元31则仍旧继续处理而可以数据保存，在缺测多于预先决定的规定量的反射光数据、以及数据不存在的情况下，则不在频谱FIFO数据库25b、参数FIFO数据库25c、以及有效数据数FIFO数据库25d中存储数据。

[0038] 而且，数据整理单元31若反射光数据的频谱数据中没有问题，则处理进至有效参数数据计算单元34，否则，处理进至噪声水平估计单元32。

[0039] 噪声水平估计单元32估计反射光数据的频谱数据中存在的噪声的水平。该噪声水平的估计基于预先决定的规定值估计，或者将峰值数多至规定数以上的区域估计为噪声水平等，可以通过适当的方法进行估计。

[0040] 平均频谱强度估计单元33从取得的反射光数据的频谱估计平均频谱强度。该估计从过去的数据进行预先估计，或者，从本次的数据取得频谱强度的平均值进行估计等，可以通过适当的方法进行估计。

[0041] 有效参数数据计算单元34从反射光数据的频谱数据计算有效的参数。该参数可以设为高度和峰值功率、高度和多普勒频移、高度和频谱宽度、以及高度和SQUS等适当的参数。这样，计算出参数的有效参数数据计算单元34将处理转到估计拟合(fitting)初始值的拟合初始值估计单元35。

[0042] 拟合初始值估计单元35包括：估计法决定单元36；从频谱的初始值估计单元37(频谱初始值估计处理)；从参数的初始值估计单元38(参数初始值估计处理)；以及再估计需要与否决定单元39(重新拟合决定单元)。

[0043] 估计法决定单元36决定从频谱和参数的哪一个决定初始值较好。具体地说，若频谱FIFO数据库25b中存储的前次的观测数据(或者多个观测数据的平均数据)的频谱中的峰值为预先设定的规定数以下(例如1个以下)，则决定为从前次的观测数据的频谱估计初始值，否则从前次的观测数据的参数决定初始值。

[0044] 从频谱的初始值估计单元37从过去的多个观测数据的平均数据的频谱估计初始值。该初始值的估计将频谱直接设为初始值。这里，平均的过去的观测数据可以设为从最近开始规定个数的观测数据，也可以设为频谱FIFO数据库25b中存储的全部观测数据。

[0045] 从参数的初始值估计单元38从参数FIFO数据库25c中存储的多个观测数据的参数的平均值估计初始值。从参数的初始值的估计可以将从最近开始的规定个数的多次的参数的各平均值设为初始值，也可以将参数FIFO数据库25c的全部数据的平均值设为初始值。

[0046] 这样，从频谱的初始值估计单元37或者从参数的初始值估计单元38通过从最近的观测数据估计初始值，可以利用大气的状况若为相同的位置(地点)则没有太大变化这一点来实现适当的解析。

[0047] 再估计需要与否决定单元39判断通过从频谱的初始值估计单元37或者从参数的初始值估计单元38估计的初始值是否合适，若合适则原样采用，若不合适则再次重新进行初始值的估计。具体地说，在从参数估计的初始值未进入预先决定的允许范围内、或者从频谱估计的初始值中的峰值数未进入预先决定的允许数内的情况下，则将处理返回估计法决定单元36而重新进行。

[0048] 由此，例如，因为频谱的峰值数已在设定值以下，所以通过从参数的初始值估计单元38估计了初始值，但是在预先决定的适当范围内没有估计出的初始值的情况或缺测的情况等下，可以再次重新估计，通过从频谱的初始值估计单元37估计初始值。这样，通过根据过去的观测数据尽可能设定最好的初始值，可以使之后的拟合的精度提高。

[0049] 拟合执行单元41(拟合处理单元)利用决定的初始值执行拟合。该拟合通过现有的适当的拟合处理进行即可，在该实施例中使用利用了最小二乘法的高斯拟合。

[0050] 具体地说，如图4(A)所示，将纵轴设为接收强度，将横轴设为频率的某个方向的某个时间的反射光数据的频谱成为加载噪声的起伏剧烈的频谱。

[0051] 相对于此，如图4(B)所示，通过使用初始值进行平滑化的拟合处理，如图4(C)所示，得到起伏平缓的频谱。这时，通过正确加入初始值，进行适当的拟合。

[0052] 具体来说，激光的发射频率(在本实施例中为80MHz)表示来自不移动的散射体的反射，除此之外的频率表示来自在移动的散射体的反射。图4(A)的例子中，表示障碍物存在的方向的反射光的频谱，如图4(C)所示，呈现平滑化和两个峰值51、52。这里，所谓障碍物，是大厦等结构物和鸟或UAV(无人航空器)等的飞行物，指看得见的大小的固体。

[0053] 在源自结构物的障碍物造成的反射的情况下，峰值51如图示那样，在与发射频率一致的频率上，表现为格外强的陡峭的峰值。

[0054] 而且，源自飞行物的障碍物的反射的情况下，峰值51在适当的频率上呈现格外强的陡峭的峰值，该峰值沿着飞行物的移动，具有时间连续性地移动。即，在将某个方向的某个距离中的频谱表现为某个范围的频谱时，随着时间经过，在接近的范围中呈现同样的陡峭的峰值51。

[0055] 但是，原本该障碍物的峰值51是不需要的，需要的是下一个高峰值52的信息。该峰值52是检测气溶胶因风而移动造成的多普勒频移的峰值，希望正确地取得它。因此，通过不将最大峰值设为初始值，而使用过去的观测数据设定初始值，能够将该原本需要的峰值52附近作为拟合的初始值来进行拟合。

[0056] 这样一来，防止进行将源自障碍物的峰值51作为初始值进行拟合，将需要的峰值52埋没那样的平滑化。而且，过去的观测数据通过如后所述处理，在去除了源自障碍物的峰值51的状态下保存频谱以及参数。因此，可以设定除去了障碍物的影响的适当的初始值。

[0057] 拟合结果研究单元42研究拟合的结果是否合适，若合适则接着推进处理，若不合适，则按照其内容，将处理返回有效参数数据计算单元34或者拟合执行单元41。

[0058] 具体来说，如图3(C)所示，若拟合的峰值52的值大于预先决定的最大允许值54，则将处理返回拟合执行单元41，重新拟合。这时，在通过从频谱的初始值估计单元37估计了初始值的情况下，将从最旧的观测数据(频谱)减去1个后剩余的观测数据的平均的频谱作为初始值而重新拟合。而且，在通过从参数的初始值估计单元38估计了初始值的情况下，将从最旧的观测数据(参数)减去1个后剩余的观测数据的平均的参数作为初始值而重新拟合。

[0059] 这样，无论进行基于任何一个方法的初始值估计，都可以通过将成为取平均的基准的数据减去而仅减去最近的观测数据，即使在有大的变化的情况下也可以适当地拟合。即，由于大气的状况没有那么急剧地变化，所以通常可以通过将全部的过去的观测数据的平均值设为初始值来实现适当的拟合。但是，在发生突然的大风等大的变化的情况下，若设为全部数据的平均则不能得到最佳的结果。在这样的情况下，通过将作为初始值估计的根据的观测数据从旧的数据中减去而接近最新数据的平均，最终采用最近的一个观测数据(频谱或者参数)，可以提高时间分辨率，可以估计适当地应对大的变化的初始值。

[0060] 这里的最大允许值54优选设为过去的观测数据中的源自气溶胶的峰值52(即除去源自障碍物的峰值51的峰值)的最大值或者接近它的值，或者设为比源自障碍物的峰值稍低的值。在设为源自气溶胶的峰值52的最大值附近的情况下，例如可以设定在最大值的±20％的范围内，优选设定在±10％的范围内，最好设定在±5％的范围内。而且，在设为比源自障碍物的峰值(优选过去的平均值，也可以设为最大峰值或者最小峰值)稍低的值的情况下，可以设定在离源自障碍物的峰值－20％的范围内，优选设定在－10％的范围内，最好设定在－5％的范围内。在本实施例中，设定为过去的源自障碍物的峰值的平均值的－5％的值。

[0061] 而且，拟合结果研究单元42设为若拟合的峰值52的值大于预先决定的最大允许值54则将处理返回拟合执行单元41的结构，但是不限于此，也可以设为在拟合的峰值52从就在此之前的观测数据的峰值位置离开规定量以上的情况下，将处理返回拟合执行单元41的结构。在该情况下，在拟合过远的情况下可以实现重新拟合的处理，可以执行更适当的拟合。

[0062] 而且，若拟合的峰值52的值小于预先决定的最小允许值55，则拟合结果研究单元42将处理返回有效参数数据计算单元34，从有效参数的计算起重新开始。这里的最小允许值55可以设为从过去的观测数据进行判别的噪声水平，或者接近噪声水平的值。接近噪声水平的值可以设为离噪声水平(优选过去的平均值，也可以设为最大值或者最小值)+20％的范围内，优选设为+10％的范围内，最好设为+5％的范围内。在本实施例中，设定为过去的噪声水平的平均值的+5％的值。

[0063] 结果的平滑单元43(源自障碍物峰值判定单元，源自障碍物峰值排除单元)如图3(D)所示那样去除图4(C)所示的源自障碍物的峰值51。具体来说，结果的平滑单元43从峰值中心(在图示的例子中为发射频率的80MHz，但是在源自飞行物体的情况下成为与发射频率不同的频率)向高频率侧以及低频率侧扫描频谱，搜索比预先决定的源自障碍物判定倾斜值陡峭的倾斜。若有比源自障碍物判定倾斜值陡峭的倾斜，则判断为源自障碍物的峰值51，进而向高频以及低频侧扫描，提取成为比源自障碍物判定倾斜值平缓的倾斜的切换点57、58。然后，如图4(D)所示，将频谱变更为以直线连接了低频侧的切换点57和高频侧的切换点
58的形状，对于源自障碍物的峰值51，进行从峰脚部分开始去除上部的处理。由此，源自障碍物峰值范围59的峰值没有了，得到没有障碍物的峰值的频谱。

[0064] 而且，在判断为源自障碍物的峰值51时，除了上述的倾斜的陡峭度，在满足以下其中一个的情况下可以判断为源自障碍物的峰值51：(1)在离激光的发射频率规定范围的频率内存在的峰值，或者，(2)在接近的时刻测量的接近的范围中存在同样的陡峭的峰值。在该情况下，可以精度更高地检测源自障碍物的峰值51。这里，所谓接近时刻，可以设为10分钟以内，优选设为5分以内，更优选设为1分以内，进一步优选设为30秒以内，最好设为10秒以内。而且，所谓接近的范围，对于方向、距离、高度的每一个，优选向离开的方向设为10个以内，更优选设为5个以内，进一步优选设为3个以内，最好设为1个以内。

[0065] 而且，结果的平滑单元43还执行在范围单位内看到的结果不适当的情况下进行修正的特异点修正处理。具体来说，大气的状态是在接近的区域中进行同样的运动的状态，在位于相邻的范围(或者规定范围的近旁的范围)，即相邻的方向、相邻距离或相邻的高度中，没有那么大的变化。因此，对于从多普勒激光雷达2观察的范围，尽管一方的相邻(跟前1个距离或者一方的相邻的方向或者一方的高度)中的数据和另一方的相邻(纵深1个距离或者另一方的相邻的方向或者另一方的高度)中的数据为接近的值，但在其之间某个范围的数据为远离的值的情况下，进行将该范围的数据摘除，变更为跟前1个距离的数据和纵深1个距离的数据的中间值的内插。这里，比较并内插的数据可以设为峰值的值、或者设为风速等风信息等适当的数据。这样，通过设为代入了内插值的状态的观测数据，可以削减噪声等造成的不合适的数据，可以进行合适且高精度的解析。

[0066] 数据保存单元44将切除了源自障碍物的峰值51的频谱作为观测数据追加到频谱FIFO数据库25b，将有效参数数据计算单元34取得的参数追加到参数FIFO数据库25c，将这些各个数据的有效/无效追加到有效数据数FIFO数据库25d，保存最新数据。而且，除了这些FIFO数据库，优先向适当的数据库积累相同的数据(频谱以及参数)。由此，可以积累过去的观测数据，对于从频谱FIFO数据库25b、参数FIFO数据库25c删除的过去的信息也可以参照。

[0067] 而且，作为显示系统的处理，上述的再估计需要与否决定单元39通过杂波数据提取单元45提取杂波数据。由此，可以提取结构物或飞行物造成的杂波数据。

[0068] 固定物体识别单元46从由上述杂波数据提取单元45提取的杂波识别固定物体(障碍物)。即，因为杂波存在的位置是结构物或者飞行物存在的位置，所以为了使其对于利用者来说容易理解，可以辨别并显示固定物体。

[0069] 监视器输出单元47将观测到的频谱数据等与上述固定物体识别单元46识别出的固定物体的位置一起监视显示在显示单元24(参照图1)上。由此，能够将风速等风况和大厦等障碍物体的位置重合显示，利用者可以容易理解。

[0070] 通过以上的结构以及动作，可以高精度地检测气溶胶的多普勒频移。

[0071] 因为可以判定源自障碍物的峰值，所以可以去除源自障碍物的峰值，仅提取检测气溶胶的影响。

[0072] 而且，因为在去除了源自障碍物的峰值的状态下保存观测数据的频谱，所以可以利用排除了障碍物的影响的观测数据。而且，通过利用并拟合该观测数据，不对障碍物的峰值进行拟合，而可以适当地对源自气溶胶的峰值进行拟合，可以高精度地进行检测。

[0073] 而且，如果是以往的峰值搜索法，则采用源自障碍物的峰值作为第1个峰值，或者通过一律采用第2个峰值以避开障碍物的峰值，从而丢失没有障碍物的部分的重要的峰值，但是本发明没有这样的情况，可以适当地检测源自气溶胶的峰值。

[0074] 具体来说，如图5(A)的反射光数据的说明图所示，对于360°的反射光数据，用颜色表示离中心的距离和风况(例如风速)的图，由于位于观测地点的周围的障碍物，该障碍物的某个方向缺测。

[0075] 如图5(B)所示，若将该反射光数据显示在纵轴为距离(km)，横轴为方位角(度)，将颜色设为数据取得率(％)的曲线图中，则可知障碍物存在的障碍物存在位置61的跟前部分(近距离部分)的值不自然地降低，成为不适当的数据。

[0076] 相对于此，按照本发明，通过去除源自障碍物的峰值，可以排除障碍物的影响，适当地检测障碍物跟前的气溶胶造成的多普勒频移。因此，可以高精度地测量风速或风向等风况。

[0077] 由于将源自障碍物的峰值51从峰脚部分去除而变更为不存在源自障碍物的峰值的频谱，所以可以一边运用需要的数据一边进行适当的观测。即，可以消除障碍物的影响，并对障碍物跟前的气溶胶运动也可以高精度地观测。

[0078] 而且，因为执行拟合后排除建造物由来的峰值，所以可以降低并适当地排除噪声的影响。

[0079] 而且，像这样，利用风速频谱特性为正规分布，在由多普勒激光雷达2导出风速的过程中，可以通过用最小二乘法进行拟合操作，解析气溶胶造成的回波。

[0080] 而且，通过平均频谱强度估计单元33(参照图3)，进行已进行了相同的方向的事前观测的多个频谱数据的平均处理，使噪声水平减少后通过拟合初始值估计单元35进行峰值搜索，可以决定最小二乘法的初始值而进行拟合，可以实现高精度的实时解析。

[0081] 而且，在支配大气中的气溶胶的活动的大气湍流和大气分子运动中，因为不仅拟合前者的影响，还同时拟合后者的影响，所以可以仅高精度地提取前者并精确地估计风速。

[0082] 而且，即使在与同方向中就在此之前得到的就在此之前的拟合结果比较发现了大的变化的情况下，可以将就在此之前的拟合结果作为初始值进行拟合处理。通过拟合的初始值为拟合后的过去数据，与将反射光数据直接设为初始值相比，可以得到更好的结果。

[0083] 而且，由于该解析方法成为低SNR，在以往为了品质管理而丢失数据的10km以上的远方区域中，能够取得高精度的数据。在本实施例中，可以实现30km的最大观测距离，可以将可观测范围设为以往产品的10倍。

[0084] 而且，可以在近距离中实现范围分辨率的提高，可以将以往30m左右的范围分辨率的最小值提高至3～5m左右。

[0085] 而且，即使因障碍物等在取得的反射光数据的一部分中存在不适当的部分，通过去除源自障碍物的峰值，在不能保证范围的连续性的地点使用周围的数据进行内插，削除不适当的数据部位，尽可能保留即使部分有用的数据，所以与以往相比可以大量地积累详细的观测数据，可以高精度地解析。

[0086] 而且，本发明不限于上述的实施方式，可以设为其它的各种实施方式。

[0087] 例如，可以设为在FPGA或云上实时处理这样的解析，进行基于中位数滤波器的数据品质管理，保存观测结果并进行图形显示的结构。在该情况下也可以具有同样的作用效果。

[0088] 而且，分别分开构成了多普勒激光雷达2和解析装置3，但是也可以设为在外壳内设置多普勒激光雷达2和解析装置3作为一个装置的结构。在该情况下，也可以具有相同的作用效果。

[0089] 而且，也可以作为利用数据保存单元44中保存的频谱以及参数，观测风速和风向等的风况的风况观测装置进行利用。由此，可以在观测风况，用于天气预报，用于飞机飞行的区域的风况的观测和离着陆时的安全确保，用于计算优选的地点作为风力发电机的设置场所等，用于各种用途中。

[0090] 产业上的可利用性

[0091] 本发明可以用于计算适于风力发电机的设置的场所的产业、进行用于飞机的安全运行的气流的产业、天气预报的产业等，利用风况的各种产业。

[0092] 标号说明

[0093] 3…解析装置

[0094] 21…控制单元

[0095] 22…数据取得单元

[0096] 25a…解析程序

[0097] 37…从频谱的初始值设定部

[0098] 38…从参数的初始值估计单元

[0099] 39…再估计需要与否决定单元

[0100] 41…拟合执行单元

[0101] 43…结果的平滑单元