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公開番号2025171991
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2025072900
出願日2025-04-25
発明の名称光学的空気データシステムの信号対雑音比を改善するための技術
出願人ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド,Honeywell International Inc.
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 21/49 20060101AFI20251113BHJP(測定;試験)
要約【課題】光学的空気データシステムの信号対雑音比を改善する技術を提供する、
【解決手段】パルス光信号101-1は、異なる光エミッタ104-1,Nに順次供給される。パルス光信号を受信すると、各光エミッタは、一意の見通し線に沿って大気の一意の領域に光ビームを放射する。戻り光信号112-1,Nは、反射及び/又は散乱されて光受信機105-1,Nに戻される。戻り光信号は、戻り光信号に関するデータを提供するために検出される。パルス光信号及び各戻り光信号に関するデータを使用して、空気データパラメータを、改善された精度及び/又は感度で導出することができる。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
改善された信号対雑音比を有する光学的空気データシステムであって、前記光学的空気データシステムは、
少なくとも１つのカメラを含む光学及び電子処理回路と、
パルス列を含むパルス光信号を放射するように構成されたレーザと、
前記レーザに結合され、前記パルス光信号を受信し、前記パルス光信号を少なくとも２つの部分に順次時間配分するように構成された光スイッチであって、各部分は少なくとも１つのパルスを含む、光スイッチと、
少なくとも２つの送信パルス光ビームを順次放射するように構成された少なくとも２つの光エミッタであって、前記送信パルス光ビームの各々は、前記パルス光信号の一意の部分から導出され、前記送信パルス光ビームの各々は、異なる期間中に放射される、少なくとも２つの光エミッタと、
各々が前記光学及び電子処理回路に光学的に結合され、戻り光信号を順次受信するように構成された少なくとも２つの光受信機であって、各戻りパルス光信号は一意の送信パルス光ビームから導出される、少なくとも２つの光受信機と、を備え、
前記光学及び電子処理回路は、カメラが入射戻り光信号を受信するか又は受信することが予想されるとき、及び前記入射戻り光信号の実際の受信又は予想される受信の持続時間の間のみ、前記カメラのシャッタを無効にするように構成されており、
前記光学及び電子処理回路は、各戻り光信号について、前記入射戻り光信号からカメラの光センサを用いてデータを生成するように更に構成されている、光学的空気データシステム。
続きを表示（約 240 文字）【請求項２】
前記光学及び電子処理回路は、光センサによって生成された前記データ及び前記パルス光信号に関するデータを使用して、少なくとも１つの空気データパラメータを生成するように更に構成されている、請求項１に記載の光学的空気データシステム。
【請求項３】
前記光学及び電子処理回路は、各光受信機と前記少なくとも１つのカメラとの間に光学的に結合され、各戻り光信号を組み合わせるように構成された光コンバイナを更に備える、請求項１に記載の光学的空気データシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２４年５月９日に出願された米国特許出願第６３／６４４，８５８号の利益を主張し、前述の特許出願の全内容は、その全体が記載されているかのように参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
光学的空気データシステム（ＯＡＤＳ）は、航空機のための従来の空気データシステムに対する補足又は置換として提案される。ＯＡＤＳは、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上の送信光ビームのセットを放射するように構成される。各送信光ビームは、大気の一意の領域に放射される。送信された各光信号の一部は、反射及び／又は散乱されてＯＡＤＳに戻される。そのような部分の各々は、戻り光信号と呼ばれ得る。
【０００３】
戻り光信号を使用して、ＯＡＤＳは、温度、空気密度、湿度、真対気速度、迎え角（ＡｏＡ）、及び／又は横滑り角（ＡｏＳ）を含むがこれらに限定されない空気データパラメータを決定し得る。１例示的なＯＡＤＳは、米国特許第７，４９５，７７４号に例示され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００４】
従来、レーザは、連続波又はパルスであり得る光信号を生成し、そのエネルギーは分割され、すべてのＬＯＳに同時に提供される。
注１．真対気速度は、車両が走行する空気に対する車両の速度を意味する。迎え角は、車両の車体の基準線（例えば、ウイングなどの翼弦）と、車体と車体が移動している流体との間の相対運動を表すベクトルとの間の角度を意味する。横滑り角とは、車両の車体が向いている方向と、実際に車両の車体が走行している方向との間の角度を意味する。
【発明の概要】
【０００５】
いくつかの態様では、本明細書で説明される技術は、光学的空気データシステムの信号対雑音比を改善するための方法に関し、本方法は、パルス列を含むパルス光信号を受信することと、パルス光信号を少なくとも２つの部分に順次時間配分することであって、各部分は少なくとも１つのパルスを含むことと、少なくとも２つの送信パルス光ビームを順次放射することであって、送信パルス光ビームの各々は、パルス光信号の一意の時間セグメント化部分から導出され、送信パルス光ビームの各々は、異なる期間中に放射されることと、異なる戻り光信号を順次受信することであって、各戻りパルス光信号は一意の送信パルス光ビームから導出され、各送信パルス光ビーム及びそこから導出される戻り光信号について、送信パルス光ビームが放射されるか、又は送信パルス光ビームから導出される戻り光信号が、一意の見通し線に沿って大気の一意の領域に受信されることと、カメラにおいて入射戻り光信号を受信するか又は受信を予期し、次いで、入射戻り光信号の実際の受信又は予想される受信の持続時間の間のみ、カメラのシャッタを無効にすることと、各戻り光信号について、入射戻り光信号からカメラの光センサを用いてデータを生成することと、を含む。
【０００６】
いくつかの態様では、本明細書で説明される技術は、改善された信号対雑音比を伴う光学的空気データシステムに関し、光学的空気データシステムは、少なくとも１つのカメラを含む光学及び電子処理回路と、パルス列を含むパルス光信号を放射するように構成されたレーザと、レーザに結合され、パルス光信号を受信し、パルス光信号を少なくとも２つの部分に順次時間配分するように構成された光スイッチであって、各部分は少なくとも１つのパルスを含む、光スイッチと、少なくとも２つの送信パルス光ビームを順次放射するように構成された少なくとも２つの光エミッタであって、送信パルス光ビームの各々は、パルス光信号の一意の部分から導出され、送信パルス光ビームの各々は、異なる期間中に放射される、少なくとも２つの光エミッタと、各々が光学及び電子処理回路に光学的に結合され、戻り光信号を順次受信するように構成された少なくとも２つの光受信機であって、各戻りパルス光信号は一意の送信パルス光ビームから導出される、少なくとも２つの光受信機と、を含み、光学及び電子処理回路は、カメラが入射戻り光信号を受信するか又は受信することが予想されるとき、及び入射戻り光信号の実際の受信又は予想される受信の持続時間の間のみ、カメラのシャッタを無効にするように構成されており、光学及び電子処理回路は、各戻り光信号について、入射戻り光信号からカメラの光センサを用いてデータを生成するように更に構成されている。
【０００７】
いくつかの態様では、本明細書で説明される技術は装置であって、車両と、車両上及び／又は車両内に搭載された光学的空気データシステムであって、少なくとも１つのカメラを含む光学及び電子処理回路と、パルス列を含むパルス光信号を放射するように構成されたレーザと、レーザに結合され、パルス光信号を受信し、パルス光信号を少なくとも２つの部分に順次時間配分するように構成された光スイッチであって、各部分は少なくとも１つのパルスを含む、光スイッチと、少なくとも２つの送信パルス光ビームを順次放射するように構成された少なくとも２つの光エミッタであって、送信パルス光ビームの各々は、パルス光信号の一意の部分から導出され、送信パルス光ビームの各々は、異なる期間中に放射される、少なくとも２つの光エミッタと、各々が光学及び電子処理回路に光学的に結合され、戻りパルス光信号を順次受信するように構成された少なくとも２つの光受信機であって、各戻りパルス光信号は一意の送信パルス光ビームから導出される、少なくとも２つの光受信機と、を含み、光学及び電子処理回路は、カメラが入射戻り光信号を受信するか又は受信することが予想されるとき、及び入射戻り光信号の実際の受信又は予想される受信の持続時間の間のみ、カメラのシャッタを無効にするように構成されており、光学及び電子処理回路は、各戻り光信号について、入射戻り光信号からカメラの光センサを用いてデータを生成するように更に構成され、光学及び電子処理回路は、光センサによって生成されたデータ及びパルス光信号に関するデータを使用して、少なくとも１つの空気データパラメータを生成するように更に構成されている、光学的空気データシステムと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図面は例示的な実施形態のみを描示し、したがって範囲を限定するものとみなされるべきではないことを理解した上で、例示的な実施形態を添付の図面を使用して、更なる具体性及び詳細と共に説明する。
本発明の実施形態に従って実装される光学的空気データシステムを含む車両の一実施形態のブロック図を示す。
光学及び電気処理システムの一実施形態のブロック図を示す。
少なくとも１つのカメラの一実施形態の平面図を示す。
カメラの一実施形態の断面図を示す。
パルス列部分期間中のパルス光信号の一部の一実施形態の図を示す。
異なる光エミッタに順次放射されたパルス光信号の異なる部分の１つのシーケンス及び対応する戻り光信号の一実施形態の図を示す。
光学的空気データシステムの信号対雑音比の向上を決定するための例示的な方法のフロー図を示す。
【０００９】
慣例に従って、様々な説明される特徴は、縮尺通りに描画されておらず、例示的な実施形態に関連する具体的な特徴を強調するように描画されている。参照文字は、図及び本文を通して同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照し、図面には具体的な例解的な実施形態を例解として示す。しかしながら、他の実施形態が利用され得、構造的、機械的、及び／又は電気的な変更がなされ得ることが理解されるべきである。更に、図面及び明細書に提示された各方法は、個々の工程が実施され得る順序を限定するものとして解釈されるべきではない。以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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