| 研究課題/領域番号 |
26420397
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| 研究機関 | 愛知工業大学 |
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研究代表者 |
津田 紀生 愛知工業大学, 工学部, 教授 (20278229)
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| 研究分担者 |
五島 敬史郎 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (00550146)
山田 諄 愛知工業大学, 工学部, 教授 (30064950)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 自己結合効果 / リアルタイム処理 / レーザ距離計測 / 端子間電圧変化 |
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| 研究実績の概要 |
半導体レーザー（LD）の自己結合信号を利用したレーザー距離センサは、様々な要因によって発生する戻り光ノイズのうち、距離に関係したノイズ成分をモードホップパルス（MHP）として検出し、距離測定を行う。
このセンサを用いた距離測定の研究は、MHPの周波数をFFT処理し、MHP周波数から距離を測定してきた。しかし、ホワイトガウシアンノイズ（WGN）を含む自己結合信号からFFTによってMHP周波数を求めるには、膨大な計算量を必要とする為、実時間測定が出来なかった。
実時間測定のための信号処理として、DSPを用いた信号係数補正方が発案されているが、現在、自己結合信号を利用したセンサに用いられているLDは、VCSELの為、フォトダイオード（PD）がLDに内蔵されない。LD内蔵PDを用いず、LDの端子間電圧から得る自己結合信号は、ノイズ成分の信号強度が大きく、LD内蔵PDを用いたセンサと同じように信号処理を行えない。
昨年度までの研究では、LDの端子間から得た自己結合信号に対して統計的信号処理を用いて距離測定を行ってきた。この統計的信号処理を使うことにより、自己結合信号の振幅がノイズの振幅以下の場合でも距離測定は出来たが、信号処理に時間がかかり最短でもLDの三角波電流変調の3周期分の信号である約6ms程度必要であった。そこで、LD端子間信号から得られる自己結合信号のリアルタイム信号処理を目指し、研究最終年度は、新たな信号処理の方法に挑戦した。
LDを三角波電流変調すると、LDの発振波長が線形的に変化する為、MHPは周期的に生じ、一方、WGNはランダムに生じる。この特性を利用し、信号を反転させ、次の信号とのANDを取る事を繰り返すことにより、ノイズによって分割されたMHPから距離の周波数を持つMHPをLDの三角波電流変調の1周期分の時間内（2ms以内）に見つける事に初めて成功した。
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