JP6896319B2 - Radar reception signal processing equipment, programs and methods - Google Patents

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Description

本開示は、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理技術に関する。 The present disclosure relates to a radar reception signal processing technique for processing a radar reception signal in a radar that performs a three-dimensional volume scan.

３次元のボリュームスキャンを行なうレーダとして、パラボラアンテナを用いるパラボラレーダが、従来から知られている。 As a radar that performs three-dimensional volume scanning, a parabolic radar that uses a parabolic antenna has been conventionally known.

パラボラレーダでは、仰角方向の機械走査をある一定仰角で止めたうえで、方位角方向の機械走査を３６０°に渡って行ない、仰角方向の機械走査を別の一定仰角で止めたうえで、方位角方向の機械走査を３６０°に渡って行なう、という操作を繰り返す。よって、パラボラレーダでは、ボリュームスキャンデータを得るために、「複数周」の方位角方向の機械走査が必要であり、５分から１０分程度の時間を要する。このとき、最初のスキャンと最後のスキャンで時間の差異があるので、立体的に降水雲を捉えるには、ボリュームスキャンの時間が長すぎる場合があり、観測したエコーが鉛直方向に不整合を持つ可能性がある。また、対流性エコー等の変化の激しい現象を観測するには、５分という観測時間間隔（時間分解能）も十分でない場合がある。 In the parabolic radar, after stopping the mechanical scanning in the elevation angle direction at a certain constant elevation angle, the mechanical scanning in the azimuth angle direction is performed over 360 °, and the mechanical scanning in the elevation angle direction is stopped at another constant elevation angle, and then the orientation. The operation of performing the mechanical scanning in the angular direction over 360 ° is repeated. Therefore, in the parabolic radar, in order to obtain the volume scan data, mechanical scanning in the azimuth angle direction of "multiple laps" is required, and it takes about 5 to 10 minutes. At this time, since there is a time difference between the first scan and the last scan, the volume scan time may be too long to capture the precipitation cloud three-dimensionally, and the observed echo has a vertical inconsistency. there is a possibility. In addition, the observation time interval (time resolution) of 5 minutes may not be sufficient for observing a phenomenon such as convective echo that changes drastically.

特許第５４４３８６７号明細書Japanese Patent No. 5443867

３次元のボリュームスキャンを行なうレーダとして、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ）を用いるフェーズドアレイレーダが、新しい技術として注目を集めつつある。 A phased array radar that uses DBF (Digital Beamforming) as a radar that performs three-dimensional volume scanning is attracting attention as a new technology.

フェーズドアレイレーダでは、従来のパラボラレーダの機械走査で観測していた部分を電子走査で観測することで、三次元観測を高速化できる。例えば、方位角方向の機械走査をあるセクタ内で行ないながら、仰角方向の電子走査を９０°に渡って行ない、方位角方向の機械走査を別のセクタ内で行ないながら、仰角方向の電子走査を９０°に渡って行なう、という操作を繰り返す。このフェーズドアレイレーダでは、方位角方向の機械走査「１周」（例えば３０秒）でボリュームスキャンデータを取得できるため、パラボラレーダと比べ、観測位置の不整合が少なく、時間分解能も高い。また、パラボラレーダの「複数周」の仰角方向のデータと比べ、このフェーズドアレイレーダの仰角方向のデータは、電子走査でより密なデータを取得できるため、仰角方向の空間分解能が高い。 In the phased array radar, the three-dimensional observation can be speeded up by observing the part observed by the mechanical scanning of the conventional parabolic radar by the electronic scanning. For example, while performing azimuth mechanical scanning in one sector, elevation electronic scanning over 90 °, and azimuth mechanical scanning in another sector, elevation electronic scanning. The operation of performing over 90 ° is repeated. Since this phased array radar can acquire volume scan data in "one lap" (for example, 30 seconds) of mechanical scanning in the azimuth direction, there is less mismatch in observation positions and higher time resolution than parabolic radar. Further, as compared with the data in the elevation angle direction of the "plurality of circumferences" of the parabolic radar, the data in the elevation angle direction of this phased array radar can acquire denser data by electronic scanning, so that the spatial resolution in the elevation angle direction is high.

このように、フェーズドアレイレーダでは、パラボラレーダより、空間分解能及び時間分解能が高くなるため、観測データのサイズが大きくなり、観測データの機器間のやり取りにおいて、必要な帯域及び時間が増えてしまう。そこで、フェーズドアレイレーダにおいて、観測データの圧縮技術を検討する必要がある。 As described above, since the phased array radar has higher spatial resolution and temporal resolution than the parabolic radar, the size of the observation data becomes large, and the band and time required for exchanging the observation data between the devices increases. Therefore, it is necessary to study the compression technology of observation data in the phased array radar.

例えば、特許文献１では、フェーズドアレイレーダにおいて、極座標系の観測データを、所定の格子点間隔を有するメッシュからなる直交座標系の観測データに変換する。 For example, in Patent Document 1, in a phased array radar, observation data of a polar coordinate system is converted into observation data of a Cartesian coordinate system composed of meshes having a predetermined grid point interval.

そして、レーダサイトから近距離においては、レーダビームが広がっていないため、直交座標系の単数のメッシュに、極座標系の複数のレンジビンが含まれる可能性がある。そこで、極座標系の複数のレンジビンのうち極座標系の単数のレンジビンのみを、直交座標系の単数のメッシュに対応させることにより、観測データを圧縮することができる。 Since the radar beam does not spread at a short distance from the radar site, a single mesh in the Cartesian coordinate system may contain a plurality of range bins in the polar coordinate system. Therefore, the observation data can be compressed by associating only the singular range bin of the polar coordinate system with the singular mesh of the orthogonal coordinate system among the plurality of range bins of the polar coordinate system.

しかし、レーダサイトから遠距離においては、レーダビームが広がっているため、極座標系の単数のレンジビンに、直交座標系の複数のメッシュが含まれる可能性がある。そこで、極座標系の単数のレンジビンを、直交座標系の複数のメッシュのそれぞれに対応させてしまうと、観測データを圧縮するどころか、観測データを増大させてしまう。 However, at a distance from the radar site, the radar beam is widespread, so a single range bin in the polar coordinate system may contain multiple meshes in the Cartesian coordinate system. Therefore, if a single range bin in the polar coordinate system is associated with each of a plurality of meshes in the Cartesian coordinate system, the observation data will be increased rather than compressed.

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problems, it is an object of the present disclosure to compress observation data as a whole including short distance and long distance in a radar that performs three-dimensional volume scanning.

上記目的を達成するために、レーダサイトから近距離においては、レーダ受信信号の情報の空間内密度が高いことに着目して、レーダ受信信号の情報を間引くこととした。 In order to achieve the above object, it was decided to thin out the radar received signal information, paying attention to the high spatial density of the radar received signal information at a short distance from the radar site.

具体的には、本開示は、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理装置であって、電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得する受信信号情報取得部と、前記受信信号情報取得部が取得したレーダ受信信号の情報のうち、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引く受信信号情報間引き部と、を備えることを特徴とするレーダ受信信号処理装置である。 Specifically, the present disclosure is a radar reception signal processing device that processes a radar reception signal in a radar that performs a three-dimensional volume scan, and is a reception signal that acquires information on the radar reception signal by electronic scanning or mechanical scanning. It is characterized by including an information acquisition unit and a reception signal information thinning unit that thins out information on a radar reception signal at a predetermined short distance from the radar reception signal information acquired by the reception signal information acquisition unit. It is a radar reception signal processing device.

また、本開示は、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理装置であって、電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得するにあたり、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引くかどうかを予め設定できる機能を有する受信信号情報間引き部、を備えることを特徴とするレーダ受信信号処理装置である。 Further, the present disclosure is a radar reception signal processing device that processes a radar reception signal in a radar that performs a three-dimensional volume scan, and when acquiring information on the radar reception signal by electronic scanning or mechanical scanning, the radar site provides information. The radar reception signal processing device is provided with a reception signal information thinning unit having a function of setting in advance whether or not to thin out radar reception signal information at a predetermined short distance.

また、本開示は、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理プログラムであって、電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得する受信信号情報取得ステップと、前記受信信号情報取得ステップで取得したレーダ受信信号の情報のうち、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引く受信信号情報間引きステップと、を順にコンピュータに実行させるためのレーダ受信信号処理プログラムである。 Further, the present disclosure is a radar reception signal processing program for processing a radar reception signal in a radar that performs a three-dimensional volume scan, and is a reception signal information acquisition step of acquiring information of the radar reception signal by electronic scanning or mechanical scanning. And, among the radar received signal information acquired in the received signal information acquisition step, the radar for causing the computer to sequentially execute the received signal information thinning step of thinning the information of the radar received signal at a predetermined short distance from the radar site. It is a received signal processing program.

また、本開示は、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理プログラムであって、電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得するにあたり、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引くかどうかを予め設定できる機能を有する受信信号情報間引きステップ、をコンピュータに実行させるためのレーダ受信信号処理プログラムである。 Further, the present disclosure is a radar reception signal processing program for processing a radar reception signal in a radar that performs a three-dimensional volume scan, and when acquiring information on the radar reception signal by electronic scanning or mechanical scanning, the radar site provides information. This is a radar reception signal processing program for causing a computer to execute a reception signal information thinning step, which has a function of setting in advance whether or not to thin out radar reception signal information at a predetermined short distance.

また、本開示は、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理方法であって、電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得する受信信号情報取得ステップと、前記受信信号情報取得ステップで取得したレーダ受信信号の情報のうち、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引く受信信号情報間引きステップと、を順に備えることを特徴とするレーダ受信信号処理方法である。 Further, the present disclosure is a radar reception signal processing method for processing a radar reception signal in a radar that performs a three-dimensional volume scan, and is a reception signal information acquisition step of acquiring information of the radar reception signal by electronic scanning or mechanical scanning. A radar characterized in that, among the radar reception signal information acquired in the reception signal information acquisition step, a reception signal information thinning step for thinning the radar reception signal information at a predetermined short distance from the radar site is provided in order. This is a received signal processing method.

また、本開示は、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理方法であって、電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得するにあたり、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引くかどうかを予め設定できる機能を有する受信信号情報間引きステップ、を備えることを特徴とするレーダ受信信号処理方法である。 Further, the present disclosure is a radar reception signal processing method for processing a radar reception signal in a radar that performs a three-dimensional volume scan, and is used from a radar site to acquire radar reception signal information by electronic scanning or mechanical scanning. The radar reception signal processing method is characterized by including a reception signal information thinning step having a function of setting in advance whether or not to thin out radar reception signal information at a predetermined short distance.

この構成によれば、レーダサイトから近距離においては、レーダ受信信号の情報を間引くとともに、レーダサイトから遠距離においては、レーダ受信信号の情報を増大させないため、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することができる。 According to this configuration, the radar reception signal information is thinned out at a short distance from the radar site, and the radar reception signal information is not increased at a long distance from the radar site. , Short-range and long-range combined, the observation data can be compressed.

また、本開示は、前記受信信号情報間引き部は、前記レーダサイトから近距離でのレーダ受信信号の情報ほど、前記レーダサイトから遠距離でのレーダ受信信号の情報より、間引き率を高くすることを特徴とするレーダ受信信号処理装置である。 Further, in the present disclosure, the received signal information thinning unit has a higher thinning rate as the information of the radar received signal at a short distance from the radar site than the information of the radar received signal at a long distance from the radar site. It is a radar reception signal processing device characterized by.

この構成によれば、レーダサイトから近距離においても、レーダサイトから遠距離においても、レーダ受信信号の情報の空間内密度をほぼ等しく設定したうえで、レーダ受信信号の情報を間引くことができるため、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することができる。 According to this configuration, the radar received signal information can be thinned out after setting the spatial density of the radar received signal information to be substantially equal regardless of whether the radar site is at a short distance or a long distance from the radar site. In a radar that performs a three-dimensional volume scan, the observation data can be compressed as a whole including short distance and long distance.

また、本開示は、前記受信信号情報間引き部は、所定の大きさの物標が見落とされないように、レーダ受信信号の情報の間引き率を設定することを特徴とするレーダ受信信号処理装置である。 Further, the present disclosure is a radar reception signal processing device, wherein the reception signal information thinning unit sets a thinning rate of radar reception signal information so that a target of a predetermined size is not overlooked. is there.

この構成によれば、所定の大きさの物標が見落とされないように、レーダ受信信号の情報の空間内密度をあまり低く設定しないようにしたうえで、レーダ受信信号の情報を間引くことができるため、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することができる。 According to this configuration, the radar received signal information can be thinned out after the spatial density of the radar received signal information is not set too low so that a target of a predetermined size is not overlooked. Therefore, in a radar that performs a three-dimensional volume scan, the observation data can be compressed as a whole including the short range and the long range.

また、本開示は、前記受信信号情報間引き部が間引かなかったレーダ受信信号の情報と、前記受信信号情報間引き部がレーダ受信信号の情報を間引かなかった走査領域の情報とを、前記レーダ受信信号処理装置の処理結果として出力する受信信号情報出力部、をさらに備えることを特徴とするレーダ受信信号処理装置である。 Further, in the present disclosure, the radar received signal information that the received signal information thinning unit does not thin out and the scanning area information that the received signal information thinning unit does not thin out the radar received signal information are obtained from the radar. The radar reception signal processing device is further provided with a reception signal information output unit that outputs a processing result of the reception signal processing device.

この構成によれば、データ転送先において、間引かれなかった走査領域の情報を参照して、間引かれなかったレーダ受信信号の情報を正しく処理・表示することができる。 According to this configuration, it is possible to correctly process and display the information of the radar received signal that has not been thinned out by referring to the information of the scanning area that has not been thinned out at the data transfer destination.

このように、本開示によれば、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することができる。 As described above, according to the present disclosure, in a radar that performs a three-dimensional volume scan, the observation data can be compressed as a whole including a short distance and a long distance.

本開示のレーダシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the radar system of this disclosure. 本開示のレーダシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the radar system of this disclosure. 本開示の所定近距離でのレーダ受信信号の情報の間引き方法を示す図である。It is a figure which shows the method of thinning out the information of the radar reception signal at a predetermined short distance of this disclosure. 本開示の所定高度以上でのレーダ受信信号の情報の間引き方法を示す図である。It is a figure which shows the thinning method of the information of the radar reception signal at a predetermined altitude or more of this disclosure.

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the embodiments of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following embodiments.

（本開示の所定近距離でのレーダ受信信号の情報の間引き方法）
本開示のレーダシステムの構成を図１及び図２に示す。本開示の所定近距離でのレーダ受信信号の情報の間引き方法を図３に示す。本開示のレーダシステムＲは、雨雲や航空機等の物標Ｔを探査するために、レーダサイト１及びレーダ受信信号処理装置２から構成される。 (Method of thinning out information of radar received signal at a predetermined short distance of the present disclosure)
The configuration of the radar system of the present disclosure is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 3 shows a method of thinning out information of radar received signals at a predetermined short distance of the present disclosure. The radar system R of the present disclosure is composed of a radar site 1 and a radar reception signal processing device 2 in order to search for a target T such as a rain cloud or an aircraft.

なお、本実施形態では、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダとして、方位角方向の機械走査を行ないながら仰角方向の電子走査を行なうフェーズドアレイレーダを適用している。しかし、変形例として、３次元のボリュームスキャンを行なうレーダとして、方位角方向の走査方法を電子走査としてもよく機械走査としてもよく、仰角方向の走査方法を電子走査としてもよく機械走査としてもよい。 In the present embodiment, as a radar that performs three-dimensional volume scanning, a phased array radar that performs electronic scanning in the elevation angle direction while performing mechanical scanning in the azimuth angle direction is applied. However, as a modification, as a radar that performs three-dimensional volume scanning, the scanning method in the azimuth direction may be electronic scanning or mechanical scanning, and the scanning method in the elevation angle direction may be electronic scanning or mechanical scanning. ..

レーダサイト１は、フェーズドアレイレーダにおいて、方位角方向の機械走査を行ないながら仰角方向の電子走査を行なうために、レーダ送信部１１、レーダ受信部１２、機械走査部１３及び電子走査部１４から構成される。レーダ送信部１１は、雨雲や航空機等の物標Ｔへとレーダ送信波を送信する。レーダ受信部１２は、雨雲や航空機等の物標Ｔからレーダ反射波を受信する。機械走査部１３は、レーダ送受信の方位角方向の機械走査を行なう。電子走査部１４は、レーダ送受信の仰角方向の電子走査を行なう。 The radar site 1 is composed of a radar transmitting unit 11, a radar receiving unit 12, a mechanical scanning unit 13, and an electronic scanning unit 14 in order to perform electronic scanning in the elevation angle direction while performing mechanical scanning in the azimuth direction in a phased array radar. Will be done. The radar transmission unit 11 transmits a radar transmission wave to a target T such as a rain cloud or an aircraft. The radar receiving unit 12 receives radar reflected waves from a target T such as a rain cloud or an aircraft. The machine scanning unit 13 performs machine scanning in the azimuth angle direction of radar transmission / reception. The electronic scanning unit 14 performs electronic scanning in the elevation angle direction of radar transmission / reception.

図１においては、レーダ受信信号処理装置２は、フェーズドアレイレーダにおけるレーダ受信信号を処理するために、受信信号情報取得部２１、受信信号情報間引き部２２及び受信信号情報出力部２３から構成される。本開示のレーダ受信信号処理は、レーダ受信信号処理装置２にインストールされたプログラムにより、実現することができる。 In FIG. 1, the radar reception signal processing device 2 is composed of a reception signal information acquisition unit 21, a reception signal information thinning unit 22, and a reception signal information output unit 23 in order to process the radar reception signal in the phased array radar. .. The radar reception signal processing of the present disclosure can be realized by a program installed in the radar reception signal processing device 2.

受信信号情報取得部２１は、電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得する。本実施形態では、方位角方向の機械走査を行ない、仰角方向の電子走査を行なう。 The received signal information acquisition unit 21 acquires radar received signal information by electronic scanning or mechanical scanning. In the present embodiment, mechanical scanning in the azimuth direction is performed, and electron scanning in the elevation angle direction is performed.

受信信号情報間引き部２２は、受信信号情報取得部２１が取得したレーダ受信信号の情報のうち、レーダサイト１から所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引く。レーダサイト１から近距離においては、レーダ受信信号の情報の空間内密度が高いからである。 The reception signal information thinning unit 22 thins out the radar reception signal information at a predetermined short distance from the radar site 1 among the radar reception signal information acquired by the reception signal information acquisition unit 21. This is because the information of the radar received signal has a high spatial density at a short distance from the radar site 1.

図２においては、レーダ受信信号処理装置２は、フェーズドアレイレーダにおけるレーダ受信信号を処理するために、受信信号情報間引き部２２及び受信信号情報出力部２３から構成される。本開示のレーダ受信信号処理は、レーダ受信信号処理装置２にインストールされたプログラムにより、実現することができる。 In FIG. 2, the radar reception signal processing device 2 is composed of a reception signal information thinning unit 22 and a reception signal information output unit 23 in order to process the radar reception signal in the phased array radar. The radar reception signal processing of the present disclosure can be realized by a program installed in the radar reception signal processing device 2.

受信信号情報間引き部２２は、電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得する。本実施形態では、方位角方向の機械走査を行ない、仰角方向の電子走査を行なう。このときに、受信信号情報間引き部２２は、レーダサイト１から所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引くかどうかを予め設定できる機能を有する。レーダサイト１から近距離においては、レーダ受信信号の情報の空間内密度が高いからである。 The received signal information thinning unit 22 acquires the information of the radar received signal by electronic scanning or mechanical scanning. In the present embodiment, mechanical scanning in the azimuth direction is performed, and electron scanning in the elevation angle direction is performed. At this time, the received signal information thinning unit 22 has a function of setting in advance whether or not to thin out the radar received signal information at a predetermined short distance from the radar site 1. This is because the information of the radar received signal has a high spatial density at a short distance from the radar site 1.

図３の左上欄に示した１／４円は、１回のＲＨＩ（Ｒａｎｇｅ Ｈｅｉｇｈｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）観測における、レーダ受信信号の情報を示す。図３の右上欄に示した１／４円は、１回のＰＰＩ（Ｐｌａｎ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）観測又はＣＡＰＰＩ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｌｔｉｔｕｄｅ ＰＰＩ）観測における、レーダ受信信号の情報を示す。図３の下欄に示した扇形は、図３の左上欄及び右上欄に示した１／４円のうち、砂地で示した一部分における、レーダ受信信号の情報を示す。図３の下欄に示した扇形では、レーダサイト１から近距離のレンジビンでのレーダ受信信号の情報が、例えば間引き率４／５で間引かれている（つまり、５個のレンジビンのうち、４個のレンジビンの割合で、レーダ受信信号の情報が間引かれている。）。 The 1/4 circle shown in the upper left column of FIG. 3 shows the information of the radar received signal in one RHI (Ranger Height Indicator) observation. The 1/4 circle shown in the upper right column of FIG. 3 indicates the radar reception signal information in one PPI (Plan Position Indicator) observation or CAPPI (Constant Altitude PPI) observation. The fan shape shown in the lower column of FIG. 3 indicates information on the radar reception signal in a part of the 1/4 circle shown in the upper left column and the upper right column of FIG. 3 shown by sand. In the fan shape shown in the lower column of FIG. 3, the information of the radar reception signal in the range bin at a short distance from the radar site 1 is thinned out at, for example, a thinning rate of 4/5 (that is, out of the five range bins). The information of the radar reception signal is thinned out at the ratio of 4 range bins.)

受信信号情報間引き部２２は、レーダサイト１から近距離においては、レーダ受信信号の情報を間引くとともに、レーダサイト１から遠距離においては、レーダ受信信号の情報を増大させないため、フェーズドアレイレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することができる。 In the phased array radar, the received signal information thinning unit 22 thins out the radar received signal information at a short distance from the radar site 1 and does not increase the radar received signal information at a long distance from the radar site 1. Observation data can be compressed as a whole for both short and long distances.

受信信号情報間引き部２２は、レーダサイト１から近距離でのレーダ受信信号の情報ほど、レーダサイト１から遠距離でのレーダ受信信号の情報より、間引き率を高くしてもよい。図３の下欄に示した扇形では、レーダサイト１から近距離のレンジビンでのレーダ受信信号の情報が、例えば間引き率４／５で間引かれており、レーダサイト１から遠距離のレンジビンでのレーダ受信信号の情報が、例えば間引き率１／２で間引かれている。 The reception signal information thinning unit 22 may have a higher thinning rate than the information of the radar received signal at a short distance from the radar site 1 and the information of the radar received signal at a long distance from the radar site 1. In the fan shape shown in the lower column of FIG. 3, the information of the radar reception signal in the range bin at a short distance from the radar site 1 is thinned out at, for example, a thinning rate of 4/5, and in the range bin at a long distance from the radar site 1. The information of the radar reception signal of is thinned out, for example, at a thinning rate of 1/2.

受信信号情報間引き部２２は、レーダサイト１から近距離においても、レーダサイト１から遠距離においても、レーダ受信信号の情報の空間内密度をほぼ等しく設定したうえで、レーダ受信信号の情報を間引くことができるため、フェーズドアレイレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することができる。 The received signal information thinning unit 22 thins out the radar received signal information after setting the spatial density of the radar received signal information to be substantially equal both at a short distance from the radar site 1 and at a long distance from the radar site 1. Therefore, in the phased array radar, the observation data can be compressed as a whole including the short range and the long range.

受信信号情報間引き部２２は、所定の大きさの物標Ｔが見落とされないように、レーダ受信信号の情報の間引き率を設定してもよい。ここで、物標Ｔが空間的に広がりを有する雨雲等であるときには、レーダ受信信号の情報の間引き率を高く設定してもよい。一方で、物標Ｔが空間的に広がりを有さない航空機等であるときには、レーダ受信信号の情報の間引き率を低く設定すればよい。 The reception signal information thinning unit 22 may set the thinning rate of the radar received signal information so that the target T having a predetermined size is not overlooked. Here, when the target T is a rain cloud or the like having a spatial spread, the thinning rate of the information of the radar reception signal may be set high. On the other hand, when the target T is an aircraft or the like that does not have a spatial spread, the thinning rate of the radar received signal information may be set low.

受信信号情報間引き部２２は、所定の大きさの物標Ｔが見落とされないように、レーダ受信信号の情報の空間内密度をあまり低く設定しないようにしたうえで、レーダ受信信号の情報を間引くことができるため、フェーズドアレイレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することができる。 The received signal information thinning unit 22 thins out the radar received signal information after not setting the spatial density of the radar received signal information to be too low so that the target T having a predetermined size is not overlooked. Therefore, in the phased array radar, the observation data can be compressed as a whole including the short range and the long range.

受信信号情報出力部２３は、受信信号情報間引き部２２が間引かなかったレーダ受信信号の情報と、受信信号情報間引き部２２がレーダ受信信号の情報を間引かなかった走査領域の情報とを、レーダ受信信号処理装置２の処理結果として出力する。ここで、レーダ受信信号の情報が間引かれなかった走査領域の情報は、例えばヘッダ情報として出力されて、間引かれなかったレーダ受信信号の情報は、例えばペイロード情報として出力される。 The reception signal information output unit 23 provides information on the radar reception signal that the reception signal information thinning unit 22 did not thin out and information on the scanning area in which the reception signal information thinning unit 22 did not thin out the radar reception signal information. It is output as the processing result of the radar reception signal processing device 2. Here, the information of the scanning area where the radar reception signal information is not thinned out is output as, for example, header information, and the information of the radar reception signal, which is not thinned out, is output as, for example, payload information.

このように、データ転送先３において、間引かれなかった走査領域の情報を参照して、間引かれなかったレーダ受信信号の情報を正しく処理・表示することができる。そして、観測データの機器間のやり取りにおいて、必要な帯域及び時間を減らすことができる。 In this way, the data transfer destination 3 can correctly process and display the information of the radar reception signal that has not been thinned out by referring to the information of the scanning area that has not been thinned out. Then, the band and time required for exchanging observation data between devices can be reduced.

（本開示の所定高度以上でのレーダ受信信号の情報の間引き方法）
本開示の所定高度以上でのレーダ受信信号の情報の間引き方法を図４に示す。本開示の所定近距離でのレーダ受信信号の情報の間引き方法と、本開示の所定高度以上でのレーダ受信信号の情報の間引き方法とは、後述するように、併用することができる。 (Method of thinning out radar received signal information above the specified altitude of the present disclosure)
FIG. 4 shows a method of thinning out information of radar received signals at a predetermined altitude or higher of the present disclosure. The method of thinning out the information of the radar received signal at a predetermined short distance of the present disclosure and the method of thinning out the information of the radar received signal at a predetermined altitude or higher of the present disclosure can be used in combination as described later.

図１においては、受信信号情報間引き部２２は、受信信号情報取得部２１が取得したレーダ受信信号の情報のうち、所定高度より上空でのレーダ受信信号の情報を間引く。所定高度より上空においては、ターゲットとなる降水雲が存在しないからである。 In FIG. 1, the reception signal information thinning unit 22 thins out the radar reception signal information above a predetermined altitude among the radar reception signal information acquired by the reception signal information acquisition unit 21. This is because there is no target precipitation cloud above a predetermined altitude.

図２においては、受信信号情報間引き部２２は、電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得するにあたり、所定高度より上空でのレーダ受信信号の情報を間引くかどうかを予め設定できる機能を有する。所定高度より上空においては、ターゲットとなる降水雲が存在しないからである。 In FIG. 2, the received signal information thinning unit 22 has a function that can set in advance whether or not to thin out the radar received signal information above a predetermined altitude when acquiring the radar received signal information by electronic scanning or mechanical scanning. Have. This is because there is no target precipitation cloud above a predetermined altitude.

図４に示した１／４円は、１回のＲＨＩ（Ｒａｎｇｅ Ｈｅｉｇｈｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）観測における、レーダ受信信号の情報を示す。所定高度より上空でのレーダ受信信号の情報が、部分的に間引かれている、又は、完全に破棄されている。 The 1/4 circle shown in FIG. 4 shows the information of the radar received signal in one RHI (Ranger Height Indicator) observation. The information of the radar reception signal above the predetermined altitude is partially thinned out or completely discarded.

受信信号情報間引き部２２は、所定高度より上空においては、レーダ受信信号の情報を間引くとともに、所定高度より下層においては、レーダ受信信号の情報を増大させないため、フェーズドアレイレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することができる。 The received signal information thinning unit 22 thins out the radar received signal information above the predetermined altitude and does not increase the radar received signal information below the predetermined altitude. Therefore, in the phased array radar, the short range and the far distance The observation data can be compressed as a whole including the distance.

受信信号情報間引き部２２は、レーダ受信信号の情報に基づいて決定された最大エコー頂高度を、所定高度として設定してもよい。ここで、最大エコー頂高度は、時刻毎に異なり、エコーが観測される最も高い高度である。 The reception signal information thinning unit 22 may set the maximum echo peak altitude determined based on the information of the radar reception signal as a predetermined altitude. Here, the maximum echo peak altitude varies from time to time and is the highest altitude at which echoes are observed.

受信信号情報間引き部２２は、レーダサイト１が観測した最大エコー頂高度を、所定高度として設定したうえで、最大エコー頂高度より上空でのレーダ受信信号の情報を間引くことができるため、フェーズドアレイレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することができる。 The received signal information thinning unit 22 can set the maximum echo apex altitude observed by the radar site 1 as a predetermined altitude and then thin out the radar received signal information above the maximum echo apex altitude, so that it is a phased array. In radar, observation data can be compressed as a whole for both short and long distances.

受信信号情報間引き部２２は、（１）レーダ受信信号処理装置２のオペレータにより時期及び／若しくは場所に応じて入力された降水雲の発達限界の高度を、又は、（２）高層気象観測により得られた観測データに基づいて時期及び／若しくは場所に応じて入力された降水雲の発達限界の高度を、所定高度として設定してもよい。ここで、オペレータ入力値は、経験値又は観測値であり、１０〜２０ｋｍ程度である。 The received signal information thinning unit 22 obtains (1) the altitude of the development limit of the precipitation cloud input by the operator of the radar reception signal processing device 2 according to the time and / or location, or (2) high-level meteorological observation. The altitude of the development limit of the precipitation cloud input according to the time and / or location based on the observed data may be set as a predetermined altitude. Here, the operator input value is an empirical value or an observed value, and is about 10 to 20 km.

受信信号情報間引き部２２は、（１）オペレータにより時期及び／若しくは場所に応じて入力された降水雲の発達限界の高度を、又は、（２）高層気象観測に基づいて時期及び／若しくは場所に応じて入力された降水雲の発達限界の高度を、所定高度として設定したうえで、降水雲の発達限界の高度より上空でのレーダ受信信号の情報を間引くことができるため、フェーズドアレイレーダにおいて、近距離及び遠距離を合わせた全体として、観測データを圧縮することができる。 The received signal information thinning unit 22 sets the altitude of the development limit of the precipitation cloud input by the operator according to the time and / or location, or (2) the time and / or location based on the high-level meteorological observation. In the phased array radar, the radar reception signal information above the altitude of the development limit of the precipitation cloud can be thinned out after setting the altitude of the development limit of the precipitation cloud input in response as a predetermined altitude. Observation data can be compressed as a whole for both short and long distances.

本開示の所定近距離でのレーダ受信信号の情報の間引き方法と、本開示の所定高度以上でのレーダ受信信号の情報の間引き方法とは、前述したように、併用することができる。ここで、レーダサイト１から遠距離かつ所定高度より下層においては、レーダ受信信号の情報の間引き率を低く設定すればよい。一方で、レーダサイト１から遠距離かつ所定高度より上空においては、レーダ受信信号の情報の間引き率を高く設定すればよい、又は、レーダ受信信号の情報を完全に破棄すればよい。 As described above, the method of thinning out the information of the radar received signal at the predetermined short distance of the present disclosure and the method of thinning out the information of the radar received signal at the predetermined altitude or higher of the present disclosure can be used together. Here, at a distance from the radar site 1 and below a predetermined altitude, the thinning rate of the radar received signal information may be set low. On the other hand, at a long distance from the radar site 1 and above a predetermined altitude, the thinning rate of the radar reception signal information may be set high, or the radar reception signal information may be completely discarded.

実施形態では、空間方向について、観測データを圧縮している。変形例として、空間方向のみならず、時間方向についても、観測データを圧縮してもよい。例えば、物標Ｔの位置の時間変化を見落とさないように、時間方向の観測データの圧縮率を設定すればよい。 In the embodiment, the observation data is compressed in the spatial direction. As a modification, the observation data may be compressed not only in the spatial direction but also in the temporal direction. For example, the compression rate of the observation data in the time direction may be set so as not to overlook the time change of the position of the target T.

本開示のレーダ受信信号処理装置、プログラム及び方法は、（１）本開示の所定近距離でのレーダ受信信号の情報の間引き方法を適用する気象用途のレーダを含む一般用途のレーダと、（２）本開示の所定高度以上でのレーダ受信信号の情報の間引き方法を適用する気象用途のレーダと、に適用することができる。 The radar reception signal processing devices, programs and methods of the present disclosure include (1) general-purpose radar including a meteorological radar to which the method of thinning out information of radar reception signal at a predetermined short distance of the present disclosure is applied, and (2). ) It can be applied to a radar for meteorological applications to which the method of thinning out information of radar received signals at a predetermined altitude or higher of the present disclosure is applied.

Ｒ：レーダシステム
Ｔ：物標
１：レーダサイト
２：レーダ受信信号処理装置
３：データ転送先
１１：レーダ送信部
１２：レーダ受信部
１３：機械走査部
１４：電子走査部
２１：受信信号情報取得部
２２：受信信号情報間引き部
２３：受信信号情報出力部 R: Radar system T: Target 1: Radar site 2: Radar reception signal processing device 3: Data transfer destination 11: Radar transmission unit 12: Radar reception unit 13: Mechanical scanning unit 14: Electronic scanning unit 21: Received signal information acquisition Unit 22: Received signal information thinning unit 23: Received signal information output unit

Claims (9)

３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理装置であって、
電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得する受信信号情報取得部と、
前記受信信号情報取得部が取得したレーダ受信信号の情報のうち、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引くにあたり、前記レーダサイトから近距離でのレーダ受信信号の情報ほど、前記レーダサイトから遠距離でのレーダ受信信号の情報より、間引き率を高くすることにより、前記レーダサイトから近距離においても、前記レーダサイトから遠距離においても、レーダ受信信号の情報の空間内密度をほぼ等しく設定する受信信号情報間引き部と、
を備えることを特徴とするレーダ受信信号処理装置。 A radar reception signal processing device that processes radar reception signals in a radar that performs three-dimensional volume scanning.
A reception signal information acquisition unit that acquires radar reception signal information by electronic scanning or mechanical scanning,
Among the radar received signal information acquired by the received signal information acquisition unit, when thinning out the radar received signal information at a predetermined short distance from the radar site, the information of the radar received signal at a short distance from the radar site is described as described above. By increasing the thinning rate from the radar received signal information at a long distance from the radar site, the spatial density of the radar received signal information can be increased both at a short distance from the radar site and at a long distance from the radar site. Received signal information thinning section that is set to be almost equal,
A radar reception signal processing device characterized by comprising. ３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理装置であって、
電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得するにあたり、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引くかどうかを予め設定できる機能を有するときに、前記レーダサイトから近距離でのレーダ受信信号の情報ほど、前記レーダサイトから遠距離でのレーダ受信信号の情報より、間引き率を高くすることにより、前記レーダサイトから近距離においても、前記レーダサイトから遠距離においても、レーダ受信信号の情報の空間内密度をほぼ等しく設定する受信信号情報間引き部、
を備えることを特徴とするレーダ受信信号処理装置。 A radar reception signal processing device that processes radar reception signals in a radar that performs three-dimensional volume scanning.
When acquiring radar reception signal information by electronic scanning or mechanical scanning, when it has a function that can set in advance whether or not to thin out radar reception signal information at a predetermined short distance from the radar site, at a short distance from the radar site. By increasing the thinning rate of the radar received signal information from the radar received signal information at a distance from the radar site, the radar can be used at a short distance from the radar site and at a long distance from the radar site. Received signal information thinning unit, which sets the spatial density of received signal information to be approximately equal
A radar reception signal processing device characterized by comprising. 前記受信信号情報間引き部は、所定の大きさの物標が見落とされないように、レーダ受信信号の情報の間引き率を設定する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーダ受信信号処理装置。 The radar reception signal according to claim 1 or 2 , wherein the reception signal information thinning unit sets a thinning rate of information of the radar reception signal so that a target having a predetermined size is not overlooked. Processing equipment. 前記受信信号情報間引き部が間引かなかったレーダ受信信号の情報と、前記受信信号情報間引き部がレーダ受信信号の情報を間引かなかった走査領域の情報とを、前記レーダ受信信号処理装置の処理結果として出力する受信信号情報出力部、をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のレーダ受信信号処理装置。 The radar reception signal processing device processes the radar reception signal information that the received signal information thinning unit did not thin out and the scanning area information that the reception signal information thinning unit did not thin out the radar reception signal information. The radar reception signal processing device according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a reception signal information output unit that outputs as a result. 前記受信信号情報間引き部は、取得したレーダ受信信号の情報のうち、所定高度より上空でのレーダ受信信号の情報を間引くにあたり、（１）レーダ受信信号の情報に基づいて決定された最大エコー頂高度を、（２）前記レーダ受信信号処理装置のオペレータにより時期及び／若しくは場所に応じて入力された降水雲の発達限界の高度を、又は、（３）高層気象観測により得られた観測データに基づいて時期及び／若しくは場所に応じて入力された降水雲の発達限界の高度を、前記所定高度として設定するThe received signal information thinning unit thins out the radar received signal information above a predetermined altitude from the acquired radar received signal information, and (1) the maximum echo peak determined based on the radar received signal information. The altitude is (2) the altitude of the development limit of the precipitation cloud input by the operator of the radar reception signal processing device according to the time and / or location, or (3) the observation data obtained by high-rise meteorological observation. Based on this, the altitude of the development limit of the precipitation cloud input according to the time and / or location is set as the predetermined altitude.
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のレーダ受信信号処理装置。The radar reception signal processing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the radar reception signal processing device is characterized. ３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理プログラムであって、
電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得する受信信号情報取得ステップと、
前記受信信号情報取得ステップで取得したレーダ受信信号の情報のうち、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引くにあたり、前記レーダサイトから近距離でのレーダ受信信号の情報ほど、前記レーダサイトから遠距離でのレーダ受信信号の情報より、間引き率を高くすることにより、前記レーダサイトから近距離においても、前記レーダサイトから遠距離においても、レーダ受信信号の情報の空間内密度をほぼ等しく設定する受信信号情報間引きステップと、
を順にコンピュータに実行させるためのレーダ受信信号処理プログラム。 A radar reception signal processing program that processes radar reception signals in a radar that performs three-dimensional volume scanning.
Received signal information acquisition step to acquire radar received signal information by electronic scanning or mechanical scanning,
Among the radar received signal information acquired in the received signal information acquisition step, when thinning out the radar received signal information at a predetermined short distance from the radar site, the information of the radar received signal at a short distance from the radar site is described as described above. By increasing the thinning rate from the radar received signal information at a long distance from the radar site, the spatial density of the radar received signal information can be increased both at a short distance from the radar site and at a long distance from the radar site. Received signal information thinning step to set almost equal,
Radar received signal processing program to make a computer execute in order. ３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理プログラムであって、
電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得するにあたり、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引くかどうかを予め設定できる機能を有するときに、前記レーダサイトから近距離でのレーダ受信信号の情報ほど、前記レーダサイトから遠距離でのレーダ受信信号の情報より、間引き率を高くすることにより、前記レーダサイトから近距離においても、前記レーダサイトから遠距離においても、レーダ受信信号の情報の空間内密度をほぼ等しく設定する受信信号情報間引きステップ、
をコンピュータに実行させるためのレーダ受信信号処理プログラム。 A radar reception signal processing program that processes radar reception signals in a radar that performs three-dimensional volume scanning.
When acquiring radar reception signal information by electronic scanning or mechanical scanning, when it has a function that can set in advance whether or not to thin out radar reception signal information at a predetermined short distance from the radar site, at a short distance from the radar site. By increasing the thinning rate of the radar received signal information from the radar received signal information at a distance from the radar site, the radar can be used at a short distance from the radar site and at a long distance from the radar site. Received signal information thinning step, which sets the spatial density of received signal information to be approximately equal
Radar received signal processing program to make a computer execute. ３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理方法であって、
電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得する受信信号情報取得ステップと、
前記受信信号情報取得ステップで取得したレーダ受信信号の情報のうち、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引くにあたり、前記レーダサイトから近距離でのレーダ受信信号の情報ほど、前記レーダサイトから遠距離でのレーダ受信信号の情報より、間引き率を高くすることにより、前記レーダサイトから近距離においても、前記レーダサイトから遠距離においても、レーダ受信信号の情報の空間内密度をほぼ等しく設定する受信信号情報間引きステップと、
を順に備えることを特徴とするレーダ受信信号処理方法。 It is a radar reception signal processing method for processing a radar reception signal in a radar that performs a three-dimensional volume scan.
Received signal information acquisition step to acquire radar received signal information by electronic scanning or mechanical scanning,
Among the radar received signal information acquired in the received signal information acquisition step, when thinning out the radar received signal information at a predetermined short distance from the radar site, the information of the radar received signal at a short distance from the radar site is described as described above. By increasing the thinning rate from the radar received signal information at a long distance from the radar site, the spatial density of the radar received signal information can be increased both at a short distance from the radar site and at a long distance from the radar site. Received signal information thinning step to set almost equal,
A radar reception signal processing method characterized in that ３次元のボリュームスキャンを行なうレーダにおける、レーダ受信信号を処理するレーダ受信信号処理方法であって、
電子走査又は機械走査によりレーダ受信信号の情報を取得するにあたり、レーダサイトから所定近距離でのレーダ受信信号の情報を間引くかどうかを予め設定できる機能を有するときに、前記レーダサイトから近距離でのレーダ受信信号の情報ほど、前記レーダサイトから遠距離でのレーダ受信信号の情報より、間引き率を高くすることにより、前記レーダサイトから近距離においても、前記レーダサイトから遠距離においても、レーダ受信信号の情報の空間内密度をほぼ等しく設定する受信信号情報間引きステップ、
を備えることを特徴とするレーダ受信信号処理方法。 It is a radar reception signal processing method for processing a radar reception signal in a radar that performs a three-dimensional volume scan.
When acquiring radar reception signal information by electronic scanning or mechanical scanning, when it has a function that can set in advance whether or not to thin out radar reception signal information at a predetermined short distance from the radar site, at a short distance from the radar site. By increasing the thinning rate of the radar received signal information from the radar received signal information at a distance from the radar site, the radar can be used at a short distance from the radar site and at a long distance from the radar site. Received signal information thinning step, which sets the spatial density of received signal information to be approximately equal
A radar reception signal processing method comprising.
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