DE19857923A1 - Wetterradarsystem - Google Patents

Abstract

Es wird ein Wetterradarsystem angegeben, das ein Objekt kontinuierlich und im Detail beobachten kann. Die Suchradareinrichtung (4) sucht kontinuierlich nach einer atmosphärischen Erscheinung als einem Ziel innerhalb eines weiten Suchbereichs, während die Suchradarsteuerungseinheit (6) die Suchradarantenne (2) drehverschwenkt. Die Abtastbereichentscheidungseinheit (42) bestimmt den Abtastbereich einer Beobachtungsradareinrichtung (24) aus dem Ort einer atmosphärischen Erscheinung, die von der Detektiereinheit (40) für atmosphärische Erscheinungen mit den von der Suchradareinrichtung (4) gewonnenen Daten detektiert wird, und stellt somit die Beobachtungsradarsteuereinheit (26) in der Beobachtungsradareinrichtung (24) auf den Abtastbereich ein. Die Beobachtungsradarantenne (22) kann kontinuierlich ein schmales Abtastgebiet, das einem Objekt entspricht, mit dünnen Strahlen beobachten, während die Suchradareinrichtung (4) gleichzeitig ihren Suchbetrieb fortsetzt, so daß ein Objekt mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung gemessen werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wetterradarsystem, das bewegte Objekte erfaßt und beobachtet.

In der Meteorologie wird Radar eingesetzt, um auf atmosphä­ rische Vorgänge bzw. Erscheinungen bezogene Informationen durch einen Prozeß zu sammeln, bei dem elektromagnetische Wellen, die von Objekten, wie etwa Wassertropfen, die in der Luft aufgrund von bestimmten atmosphärischen Erscheinungen verteilt werden, gestreut werden, auszusenden und die ge­ streuten Echos zu empfangen. Ein gewöhnliches Wetterradar­ system sucht beispielsweise einen Kreisbereich ab, indem sein Azimut mit einer Drehbewegung abgetastet wird. Die CAPPI-Abtastung (CAPPI = Konstanthöhen-Rundsichtanzeige) ist beispielhaft ein Verfahren zum Beobachten der Wetterbedin­ gungen innerhalb eines halbkugelförmigen Beobachtungsbe­ reichs. Bei der CAPPI-Abtastung sendet und empfängt die Suchradarantenne Strahlen unter verschiedenen Höhenwinkeln und Azimutwinkeln, wobei sowohl ein Rotationsabtastbetrieb im Azimut als auch ein Höhenwinkeländerungsbetrieb durchge­ führt werden. Bei diesem Abtastbetrieb wird beispielsweise jedesmal dann, wenn die Antenne einmal in ihrem Azimut ge­ dreht wird, die Höhe sequentiell um einen bestimmten Winkel geändert.

Für die Zwecke von Wetteruntersuchungen kann die Radaranlage vollständig arbeiten, indem nur der Bereich abgetastet wird, in dem zu erfassende atmosphärische Erscheinungen existie­ ren. Wenn also der Radarabtastbereich entsprechend dem Ort von atmosphärischen Erscheinungen und entsprechend dem räum­ lichen Bereich eingestellt wird, kann ein Beobachter ein Ob­ jekt mit höherer Auflösung beobachten als das bei Beobach­ tung in allen Richtungen und Bereichen möglich ist.

Zur Erkennung bewegter Objekte (z. B. von Nebel oder einer Gewitterfront), die an jedem beliebigen Punkt in einem Beob­ achtungsgebiet auftreten können, muß ein herkömmliches Wet­ terradarsystem, wie es oben beschrieben ist, das gesamte Beobachtungsgebiet abtasten, indem seine Antenne kontinuier­ lich unter sämtlichen Azimutwinkeln und in einem großen Be­ reich von Höhenwinkeln ohne Rücksicht auf die An- oder Abwe­ senheit eines Objekts die Abtastung durchführt.

Ein herkömmliches Radarsystem weist jedoch den Nachteil auf, daß viel Zeit benötigt wird, um alle Beobachtungsgebiete zu beobachten, so daß die zeitliche Auflösung für die Beobach­ tung verschlechtert wird.

Ein weiteres Problem ist, daß der CAPPI-Abtastbetrieb im allgemeinen die räumliche Auflösung bei bestimmten Höhenwin­ keln verschlechtert, weil Beobachtungen bei ausgewählten Hö­ henwinkeln weggelassen werden, um die für eine CAPPI-Be­ triebsperiode erforderliche Zeit zu verkürzen.

Weiterhin hat diese Art von Wetterradarsystem den Nachteil, daß dann, wenn das Beobachtungsgebiet in der Radiusrichtung auf einen größeren Bereich eingestellt ist, die räumliche Auflösung in bezug auf Beobachtungsgebiete, die von dem Ort des Wetterradarsystems entfernt sind, deutlich abnimmt, weil sie in einer zu der Sichtlinie senkrechten Richtung stark divergiert.

Eine Abnahme der räumlichen Auflösung macht es schwierig, die innere Struktur von atmosphärischen Erscheinungen im De­ tail zu beobachten, so daß es unmöglich wird, eine genaue Wettervorhersage oder einen Wetterbericht zu erstellen.

Eine Möglichkeit, mit den oben angegebenen Problemen fertig zu werden, ist die Verwendung eines Wetterradarsystems, das einen RHI-Abtastbetrieb (RHI = Bereichshöhenanzeige) anwen­ det (nachstehend als RHI-Wetterradar bezeichnet). Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß es aufgrund des begrenzten Beobachtungsbereichs des Wetterradarsystems un­ möglich ist, andere atmosphärische Vorgänge zu beobachten, die außerhalb des Beobachtungsbereichs auftreten können.

Die Erfindung dient dem Zweck der Lösung der oben angespro­ chenen Probleme. Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Wetterradarsystems, das wirkungsvoll und mit hoher Genauig­ keit Wettererscheinungen erkennen und beobachten kann, die innerhalb eines beobachtungsfähigen Gebiets auftreten, sich bewegen und verschwinden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Wetterradarsystem zum Erfassen und Beobachten eines bewegten Objekts folgendes auf: eine Beobachtungsradarantenne, die auf das Objekt zu richten ist; eine Suchdatenerfassungseinheit zum Erfassen von Suchdaten in einem Suchgebiet; eine Objektortdetek­ tiereinheit, die den Ort des Objekts auf der Basis der Such­ daten detektiert, um Ortsinformation zu gewinnen; eine Ab­ tastbereichentscheidungseinheit, die auf der Basis der de­ tektierten Ortsinformation über einen Abtastbereich der Beobachtungsradarantenne entscheidet; und eine Beobachtungs­ radarsteuerungseinheit zum Verschwenken und Treiben der Be­ obachtungsradarantenne auf der Basis des Abtastbereichs.

Bei dem Wetterradarsystem gemäß der Erfindung kann die Suchdatenerfassungseinheit eine Suchradarantenne zum Abta­ sten des Suchgebiets sowie eine Suchradarsteuerungseinheit zum Verschwenken und Treiben der Suchradarantenne aufweisen.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung implementiert die Suchradarsteuerungseinheit einen dreidimensionalen Abtast­ vorgang unter Verwendung der Suchradarantenne, wobei der dreidimensionale Abtastvorgang eine Rotationsabtastung im Azimut und einen Höhenwinkeländerungsbetrieb aufweist.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sendet die Suchra­ darantenne einen fächerförmigen Strahl aus, der sich unter einem Höhenwinkel ausbreitet, und die Suchradarsteuerungs­ einheit steuert die Suchradarantenne so, daß sie eine Dreh­ abtastung im Azimut und einen Höhenwinkeländerungsbetrieb ausführt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Such­ datenerfassungseinheit ferner eine Suchdatenverarbeitungs­ einheit auf, um Suchdaten entsprechend einer Konstanthöhen- PPI-Präsentation (PPI=Rundsichtanzeige) aus Daten zu erzeu­ gen, die durch die dreidimensionale Abtastung erhalten wer­ den.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sendet die Such­ radarantenne einen fächerförmigen Strahl aus, der sich unter einem Höhenwinkel ausbreitet, und die Suchradarsteuerungs­ einheit steuert die Suchradarantenne, so daß sie eine Dreh­ abtastung im Azimut ausführt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Wetter­ radarsystem zum Erfassen und Beobachten eines bewegten Ob­ jekts folgendes auf: eine Beobachtungsradarantenne, die auf das Objekt zu richten ist; eine Suchdatenerfassungseinheit zum Erfassen von Suchdaten in einem Suchgebiet, wobei die Suchdatenerfassungseinheit eine Suchradarantenne zum Abta­ sten des Suchgebiets und eine Suchradarsteuerungseinheit zum Verschwenken und Treiben der Suchradarantenne aufweist; eine Objektortdetektiereinheit zum Detektieren des Orts des Ob­ jekts auf der Basis der Suchdaten, um Ortsinformationen zu erhalten; eine Abtastbereichentscheidungseinheit, um auf der Basis der detektierten Ortsinformationen einen Abtastbereich der Beobachtungsradarantenne zu bestimmen; eine Beobach­ tungsradarsteuerungseinheit zum Verschwenken und Treiben der Beobachtungsradarantenne auf der Basis des Abtastbereichs; und eine Bewegungsvorhersageeinheit zum Vorhersagen des Orts des Objekts auf der Basis von mit der Suchradarantenne ge­ wonnenen vorhergehenden Suchdaten.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Wet­ terradarsystem zum Erfassen und Beobachten eines bewegten Objekts folgendes auf: eine Beobachtungsradarantenne, die auf das Objekt zu richten ist; eine Suchdatenerfassungsein­ heit zum Erfassen von Suchdaten in einem Suchgebiet, wobei die Suchdatenerfassungseinheit eine Suchradarantenne zum Ab­ tasten des Suchgebiets und eine Suchradarsteuerungseinheit zum Verschwenken und Treiben der Suchradarantenne aufweist; eine Objektortdetektiereinheit zum Detektieren des Orts des Objekts auf der Basis der Suchdaten, um Ortsinformationen zu gewinnen; eine Abtastbereichentscheidungseinheit, um einen Abtastbereich der Beobachtungsradarantenne auf der Basis der detektierten Ortsinformationen festzulegen; eine Beobach­ tungsradarsteuerungseinheit zum Verschwenken und Treiben der Beobachtungsradarantenne auf der Basis des Abtastbereichs; und eine Bewegungsvorhersageeinheit zur Vorhersage des Orts des Objekts auf der Basis von mit der Suchradarantenne ge­ wonnenen vorhergehenden Beobachtungsdaten hoher Auflösung.

Ferner weist nach noch einem anderen Aspekt der Erfindung ein Wetterradarsystem zum Erfassen und Beobachten eines be­ wegten Objekts folgendes auf: eine Vielzahl von Beobach­ tungsradarantennen, die auf das Objekt zu richten sind, wo­ bei diese Antennen jeweils an einer anderen Stelle angeord­ net sind; eine Suchradarantenne zum Abtasten eines Suchge­ biets; und eine Steuerungseinrichtung, die mit der Vielzahl von Beobachtungsradarantennen und der Suchradarantenne ver­ bunden ist, um den Schwenk- und Antriebsbetrieb der Vielzahl von Beobachtungsradarantennen und der Suchradarantenne zu steuern; dabei weist die Steuerungseinrichtung folgendes auf: eine Suchradarsteuerungseinheit zum Verschwenken und Treiben der Suchradarantenne; eine Objektortdetektiereinheit zum Detektieren des Orts des Objekts auf der Basis von Such­ daten, um Ortsinformationen zu gewinnen; eine Abtastbereich­ entscheidungseinheit, um jeweilige Abtastbereiche der Viel­ zahl von Beobachtungsradarantennen auf der Basis der detek­ tierten Ortsinformationen festzulegen; eine Beobachtungs­ radarsteuerungseinheit zum jeweiligen Verschwenken und Trei­ ben der Vielzahl von Beobachtungsradarantennen auf der Basis der Abtastbereiche; und eine Verarbeitungseinheit für Beob­ achtungsdaten hoher Auflösung zum Erzeugen von Beobachtungs­ daten hoher Auflösung des Objekts auf der Basis von Daten, die von jeder der Vielzahl von Beobachtungsradarantennen empfangen werden.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 ein Blockbild, das schematisch ein Wetterradarsy­ stem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin­ dung zeigt;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm, das grob den Prozeßablauf in dem Wetterradarsystem gemäß der ersten Ausführungs­ form zeigt;

Fig. 3 eine schematische Darstellung, die den Abtastbe­ trieb einer Suchradarantenne und den Abtastbetrieb einer Beobachtungsradarantenne in dem Wetterradar­ system der ersten Ausführungsform zeigt;

Fig. 4 eine schematische Darstellung, die den Abtastbe­ trieb einer Suchradarantenne und den Abtastbetrieb einer Beobachtungsradarantenne in dem Wetterradar­ system gemäß einer zweiten Ausführungsform der Er­ findung zeigt;

Fig. 5 eine schematische Darstellung, die den Abtastbe­ trieb einer Suchradarantenne und den Abtastbetrieb einer Beobachtungsradarantenne in dem Wetterradar­ system gemäß einer dritten Ausführungsform der Er­ findung zeigt;

Fig. 6 ein Blockbild, das schematisch ein Wetterradarsy­ stem gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfin­ dung zeigt;

Fig. 7 ein Blockbild, das schematisch ein Wetterradarsy­ stem gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfin­ dung zeigt;

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm, das grob den Prozeßablauf in dem Wetterradarsystem gemäß der fünften Ausfüh­ rungsform zeigt;

Fig. 9 ein Blockbild, das schematisch ein Wetterradarsy­ stem gemäß einer sechsten Ausführungsform der Er­ findung zeigt;

Fig. 10 ein Ablaufdiagramm, das grob den Prozeßablauf in dem Wetterradarsystem gemäß der sechsten Ausfüh­ rungsform zeigt;

Fig. 11 ein Blockbild, das schematisch ein Wetterradar­ system gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 12 ein Blockbild, das im einzelnen das Wetterradar­ system gemäß der siebten Ausführungsform der Erfin­ dung zeigt;

Fig. 13 ein Blockbild, das schematisch die genaue Konfigu­ ration der Steuerungseinrichtung gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 14 eine schematische Darstellung, die zeigt, wie das Wetterradarsystem gemäß der siebten Ausführungsform verwendet wird;

Fig. 15 eine Draufsicht, die schematisch die Positionierung einer Suchradareinrichtung und von Beobachtungs­ radareinrichtungen in dem Wetterradarsystem gemäß der siebten Ausführungsform zeigt; und

Fig. 16 eine Grafik, die schematisch den Betrieb des Wet­ terradarsystems gemäß der siebten Ausführungsform zeigt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachste­ hend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen be­ schrieben.

Ausführungsform 1

Das Blockbild von Fig. 1 zeigt schematisch ein Wetter­ radarsystem gemäß der ersten Ausführungsform. Das Wetter­ radarsystem weist zwei Radarantennen auf, die eine Such­ radarantenne 2 und eine Beobachtungsradarantenne 22 umfas­ sen. Die Suchradarantenne 2 ist Teil der Suchradareinrich­ tung 4, die die Suchdatenerfassungseinrichtung ist.

Um die Suchradarantenne 2 zu treiben und um Funkwellen zu senden und zu empfangen, umfaßt die Suchradareinrichtung 4 außerdem eine Suchradarsteuerungseinheit 6, einen Trans­ ceiver 8, eine Signalverarbeitungseinheit 10, eine Daten­ verarbeitungseinheit 12 und eine Displayeinheit 14. Die Beobachtungsradarantenne 22 ist Teil der Beobachtungs­ radareinrichtung 24.

Um die Beobachtungsantenne 22 zu treiben und Funkwellen zu senden und zu empfangen, weist die Beobachtungsradareinrich­ tung 24 ferner auf: eine Beobachtungsradarsteuerungseinheit 26, einen Transceiver 28, eine Signalverarbeitungseinheit 30, eine Datenverarbeitungseinheit 32 und eine Displayein­ heit 34. Eine Detektiereinheit 40 für atmosphärische Er­ scheinungen und eine Abtastbereichentscheidungseinheit 42 sind zwischen der Suchradareinrichtung 4 und der Beobach­ tungsradareinrichtung 24 angeordnet.

Jede von den Transceivereinheiten 8 und 28 umfaßt einen TR- bzw. Sende/Empfangs-Schaltkreis, der für einen Umschaltvor­ gang zwischen Senden und Empfangen von Funkwellen verwendet wird, eine Sendeschaltung und eine Empfangsschaltung. Die Suchradarantenne 2 oder die Beobachtungsradarantenne 22 strahlt als strahlförmige Funkwellen Sendesignale ab, die von der Sendeschaltung über den TR-Schaltkreis übertragen werden.

In diesem System werden für die Suchradarantenne 2 und die Beobachtungsradarantenne 22 Nadelstrahlen (schmale Strahlen) mit hoher räumlicher Auflösung verwendet. Gewöhnlich ist die Strahlbreite ca. 1°. Wenn der Transceiver 8 ein Sendesignal an die Suchradarantenne für eine bestimmte Dauer abgibt, verbindet der TR-Schaltkreis die Suchradarantenne mit dem Empfänger. Der Empfänger empfängt Funkwellenechos, die von der Suchradarantenne empfangen werden. Wenn der Transceiver 28 ein Sendesignal für eine bestimmte Dauer an die Beobach­ tungsradarantenne liefert, verbindet der TR-Schaltkreis sie mit dem Empfänger. Die von der Beobachtungsradarantenne emp­ fangenen Signale werden vom Empfänger verstärkt und abwärts­ gemischt, und dadurch werden Videosignale erzeugt.

Die Suchradarsteuerungseinheit 6 steuert die Richtung der Suchradarantenne 2, um einen CAPPI-Abtastbetrieb (Betrieb mit Konstanthöhen-Rundsichtanzeige) durchzuführen. Die Beob­ achtungsradarsteuerungseinheit 26 verschwenkt/treibt die Richtung der Beobachtungsradarantenne 22, um Funkwellen zu und von einem Punktgebiet in der Himmelkuppel zu senden und zu empfangen, wie noch beschrieben wird.

Jede der Signalverarbeitungseinheiten 10 und 30 unterzieht empfangene Signale einer Signalverarbeitung, was Berechnun­ gen der Echostärke, der Doppler-Geschwindigkeit, der Dopp­ ler-Geschwindigkeitsdifferenz und dergleichen umfaßt. Die Datenverarbeitungseinheit 12 setzt die durch Empfangssignale erhaltenen Daten in eine Form um, die für die Displayeinheit 14 geeignet ist. Die Datenverarbeitungseinheit 32 setzt die aus Empfangssignalen erhaltenen Daten in die Form um, die für die Displayeinheit 34 geeignet ist.

Beispielsweise rekonfiguriert die Datenverarbeitungseinheit 12 Daten, die mit dem CAPPI-Abtastbetrieb erhalten sind, auf der Basis von Azimut, Höhenwinkel und Echodistanz und extra­ hiert die Echostärke auf der Ebene bei einer konstanten Höhe. Die Displayeinheit 14 zeigt resultierende Daten, die in der Datenverarbeitungseinheit 12 verarbeitet worden sind, auf dem Bildschirm an. Die Displayeinheit 34 zeigt resultie­ rende Daten, die in der Datenverarbeitungseinheit 32 verar­ beitet worden sind, auf dem Bildschirm an.

Die Detektiereinheit 40 für atmosphärische Erscheinungen dient als Objektortdetektiereinheit, die den Ort von zu be­ obachtenden, vorbestimmten atmosphärischen Erscheinungen auf der Basis von Daten detektiert, die durch Signale erhalten worden sind, die mit der Suchradarantenne 2 empfangen wer­ den. Beispielsweise erkennt die Detektiereinheit 40 für at­ mosphärische Erscheinungen Cumulonimbus, Gewitterwolken oder Windscherung.

Beispielsweise wird die Erkennung von Gewitterwolken festge­ stellt, wenn der Grad der Gefahr des Auftretens von Gewit­ terwolken oder Parameter, die auf der Basis der Echostärke erhalten wurden, und/oder Beobachtungsdaten der oberen Atmo­ sphäre in einem Gebiet einen Grenzwert überschreiten, wäh­ rend das Gebiet eine Größe hat, die größer als eine vorbe­ stimmte Größe ist. Ferner wird die Windscherung als der Be­ reich erkannt, in dem die räumliche Differenzierung des Doppler-Geschwindigkeitsfelds einen großen Wert hat.

Die Abtastbereichentscheidungseinheit 42 bezeichnet bei­ spielsweise den Azimutbereich und den Höhenwinkelbereich in der Abtastrichtung der Beobachtungsradarantenne 22 entspre­ chend dem Ort einer atmosphärischen Erscheinung, die von der Detektiereinheit 40 für atmosphärische Erscheinungen detek­ tiert wird. Die Abtastbereichentscheidungseinheit 42 sendet ihr Ausgangssignal zu der Beobachtungsradarsteuerungseinheit 26, um den Schwenkantrieb der Beobachtungsradarantenne 22 zu steuern.

Als nächstes wird der Verarbeitungsbetrieb des Wetter­ radarsystems beschrieben. Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das den Operationsfluß des Wetterradarsystems gemäß dieser Aus­ führungsform grob verdeutlicht. Fig. 3 zeigt schematisch den Abtastvorgang der Suchradarantenne 2 und den Abtastvorgang der Beobachtungsradarantenne 22. Der Operationsablauf ent­ hält die Schleife S50, die von der Suchradareinrichtung 4, der Detektiereinheit 40 für atmosphärische Erscheinungen und der Abtastbereichentscheidungseinheit 42 abgearbeitet wird, und die Schleife S52, die von der Beobachtungsradareinrich­ tung 24 abgearbeitet wird.

Die Suchradarantenne 2 implementiert den CAPPI-Abtast­ betrieb. Bei dem CAPPI-Abtastbetrieb wird der Strahl 68 beispielsweise durch Rotation so geschwenkt, daß die Nach­ laufschleifen 60 bis 66 entstehen, während ihr Höhenwinkel gleichzeitig sequentiell von niedrigen Winkeln zu hohen Win­ keln verändert wird. Der Kugelraum mit dem Radar in der Mitte kann im CAPPI-Betrieb abgesucht werden. Selbst wenn eine atmosphärische Erscheinung als ein Objekt an irgend­ einer Position innerhalb des Radarbereichs auftritt, können Echos von dem Objekt erfaßt werden.

In der Suchradareinrichtung 4 steuert die Suchradarsteue­ rungseinheit 6 den CAPPI-Abtastbetrieb der Suchradarantenne 2 auf der Basis der Parameter, wie etwa einer vorbestimmten Rotationsperiode, der Änderung eines Höhenwinkels und der­ gleichen. Dann werden die Empfangssignale betreffende Daten durch den Transceiver 8, die Signalverarbeitungseinheit 10 und die Datenverarbeitungseinheit 12 erfaßt (S70).

Die Detektiereinheit 40 für atmosphärische Erscheinungen empfängt die Daten, um auf der Basis der Daten die als Ziel bezeichnete atmosphärische Erscheinung zu erkennen. Wenn eine zu beobachtende atmosphärische Erscheinung detektiert wird (S74), empfängt die Abtastbereichentscheidungseinheit 42 die Ortsinformationen in bezug auf die atmosphärische Er­ scheinung, d. h. Azimut und Höhenwinkel.

Die Abtastbereichentscheidungseinheit 42 bestimmt den Ab­ tastbereich der Beobachtungsradarantenne 22 auf der Basis dieser Informationselemente und speichert sie dann in der Speichereinheit 76, wie etwa einem Gemeinschaftsspeicher, einer Magnetspeicherplatte oder dergleichen (S78). Bei die­ sem Radarsystem wird jedesmal, wenn der CAPPI-Abtastvorgang für eine Periode beendet ist (S80), das Beendigungsereignis an die Schleife S52 der Beobachtungsradareinrichtung 24 be­ richtet (S82).

Die Suchradareinrichtung 4 wiederholt den CAPPI-Abtastbe­ trieb, während sie gleichzeitig in der Schleife S50 die Vorgänge richtig ausführt, die mit der CAPPI-Beendigungs­ nachrichtung oder der Detektierung von atmosphärischen Erscheinungen zusammenhängen.

Die Beobachtungsradarantenne 22 implementiert beispielsweise einen RHI-Abtastbetrieb (Bereichshöhenanzeige-Abtastbe­ reich), wobei die Richtung der Antenne innerhalb von vorbe­ stimmten Höhenwinkeln vertikal geändert wird. Beispielsweise läßt man den Strahl 90 entlang der Nachlaufspur 90 oszillie­ ren, wie Fig. 3 zeigt. Die Beobachtungsradarantenne 22 kann sektorenweise im Azimut innerhalb von vorbestimmten Winkeln geschwenkt werden. Die Beobachtungsradarantenne 22 kann zweidimensional auf die Art und Weise der Sektorabtastung geschwenkt werden, wobei der Höhenwinkel sequentiell inner­ halb von vorbestimmten Winkeln geändert wird, oder entspre­ chend der RHI-Abtastung, deren Azimut sequentiell innerhalb vorbestimmter Bereiche geändert wird.

Bei diesen Abtastvorgängen kann eine Periode in sehr kurzer Zeit gegenüber dem Absuchen des gesamten Kugelraums bei zen­ triertem Radarsystem abgeschlossen werden. Beispielsweise erfordert die CAPPI-Abtastung fünf Minuten für eine Periode, während die RHI -Abtastung nur ca. 20 bis 30 Sekunden für eine Periode erfordert. Das heißt also, der Abtastvorgang der Beobachtungsradarantenne 22 ist kürzer als derjenige der Suchradarantenne 2, so daß die Beobachtung mit hoher zeitli­ cher Auflösung erfolgen kann.

In der Beobachtungsradareinrichtung 24 wiederholt die Beob­ achtungsradarsteuerungseinheit 26 den RHI-Abtastbetrieb (oder den Sektorabtastbetrieb) der Beobachtungsradarantenne 22 auf der Basis des bereits vorgegebenen Abtastbereichs (S100). Wenn die Suchradareinrichtung 4 die Nachricht über den Abschluß einer Periode des CAPPI-Abtastvorgangs während der Wiederholungsperiode empfängt (S102), entnimmt sie den Abtastbereich, der der atmosphärischen Erscheinung ent­ spricht, die während einer Periode des neuesten CAPPI-Ab­ tastvorgangs detektiert wurde, aus der Speichereinheit 76, um die Beobachtungsradarsteuerungseinheit 26 einzustellen (S104). Die Beobachtungsradarsteuerungseinheit 26 setzt beispielsweise den RHI-Abtastbetrieb der Beobachtungsradar­ antenne 22 fort unter Anwendung eines Abtastbereichs, der nach jeder Periode des CAPPI-Abtastbetriebs aktualisiert wird.

Ein neuer Abtastbereich für die bereits erfaßte atmosphäri­ sche Erscheinung wird vorgegeben, so daß dann eine Verschie­ bung zu vorhergehenden Abtastbereichen erfolgt. Wenn eine neue atmosphärische Erscheinung gefunden wird, wird ein neuer Abtastbereich in einer Richtung vorgegeben, die von derjenigen für die vorhergehenden Abtastbereiche eventuell verschieden sein kann.

Es ist nicht notwendig, daß für die Beobachtungsradarantenne 24 ein einziger Beobachtungsbereich vorgegeben wird, d. h. eine Vielzahl von atmosphärischen Erscheinungen kann gleich­ zeitig mit hoher Auflösung unter Anwendung der Beobachtungs­ radarantenne 22 beobachtet werden. Dieses Radarsystem ist dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungsradarantenne 22 die Beobachtung einer bestimmten atmosphärischen Erscheinung fortsetzen kann, während gleichzeitig die Suchradarantenne 2 eine neue atmosphärische Erscheinung als mögliches Ziel de­ tektieren kann. Somit kann die Speichereinheit 76 eine Viel­ zahl von Abtastbereichen speichern, und die Beobachtungs­ radarsteuerungseinheit 26 kann eine Vielzahl von Abtast­ bereichen vorgeben.

Wenn eine Vielzahl von Abtastbereichen vorgegeben ist, wer­ den sie von der Beobachtungsradarsteuerungseinheit 26 se­ quentiell abgetastet. Die Vorgabe einer Vielzahl von Abtast­ bereichen verlängert das Zeitintervall für die Abtastung je­ des Bereichs, was auf Kosten der zeitlichen Auflösung geht. Eine bevorzugte Vorgehensweise zur Vermeidung eines solchen Problems besteht darin, die Anzahl von Abtastbereichen mit einer vorbestimmten Obergrenze vorzugeben.

In dem oben beschriebenen Wetterradarsystem wird der Höhen­ winkel der Suchradarantenne 2 schrittweise geändert, und die Datenverarbeitungseinheit 12 setzt die Abtastergebnisse in Daten für die CAPPI-Anzeige um. Diese CAPPI-Anzeige bietet den Vorteil, daß sie dem Bediener das Verständnis des Anzei­ geergebnisses auf der Displayeinheit 14 erleichtert. Die Suchradareinrichtung 4 muß jedoch von Natur aus nach der Richtung suchen, in der eine atmosphärische Erscheinung exi­ stiert. Somit kann die Datenverarbeitungseinheit 12 eventu­ ell nur eine einfache PPI-Displayfunktion für Daten zu der Detektiereinheit 40 für atmosphärische Erscheinungen haben, weist jedoch die CAPPI-Anzeigefunktion nicht auf.

Aufgrund der Tatsache, daß die Suchradareinrichtung 4 haupt­ sächlich die Fähigkeit zum Erkennen des Orts einer atmosphä­ rischen Erscheinung haben muß, kann die Suchradarantenne 2 beispielsweise in einem PPI-Abtastmodus ohne Höhenwinkel­ änderungsfunktion anstelle des CAPPI-Abtastbetriebs ge­ schwenkt werden.

Bei dem oben angegebenen Verfahren meldet die Suchradarein­ richtung 4 den CAPPI-Abtastvorgang in jeder Periode an die Beobachtungsradareinrichtung 24, und die Beobachtungsein­ richtung 24 implementiert den Abtastbereichvorgabe- und -aktualisierungsvorgang S104 entsprechend den Inhalten, die in der Speichereinheit 76 gespeichert sind. Es sind jedoch auch andere Aspekte auf die zeitlichen Vorgänge anwendbar. Beispielsweise kann die Beobachtungsradareinrichtung 24 die Vorgabe- und Aktualisierungsvorgänge S104 zu den Zeitpunkten implementieren, zu denen die Detektiereinheit 40 für atmo­ sphärische Erscheinungen eine atmosphärische Erscheinung er­ kannt hat.

Ausführungsform 2

Fig. 4 zeigt schematisch die Abtastung der Suchradarantenne 202 und die Abtastung der Beobachtungsradarantenne 22 in dem Wetterradarsystem gemäß der zweiten Ausführungsform. Da der Aufbau des Wetterradarsystems grundsätzlich der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform von Fig. 1 ist, entfallen doppelte Erläuterungen.

Das Wetterradarsystem der zweiten Ausführungsform unter­ scheidet sich von demjenigen der ersten Ausführungsform in bezug auf den Betrieb der Suchradarantenne. Da mit der Beob­ achtungsradarantenne eine Beobachtung mit hoher Auflösung erfolgt, wird bei dieser Ausführungsform die Suchradaran­ tenne so betrieben, daß sie nur eine räumliche Auflösung hat, die nach dem Vorhandensein von atmosphärischen Erschei­ nungen suchen kann. Somit sendet und empfängt bei der zwei­ ten Ausführungsform die Suchradarantenne 202 einen fächer­ förmigen Strahl mit einer größeren Strahlbreite gegenüber der Suchradarantenne 2.

Die Anwendung des breiteren Fächerstrahls bei der Suche nach atmosphärischen Erscheinungen erlaubt die Änderung des Hö­ henwinkels in der CAPPI-Abtastbetriebsart mit einer großen Abtastbreite, so daß eine Periode der CAPPI-Abtastbetriebs­ art verkürzt werden kann. Dieses Merkmal bietet den Vorteil, daß die Wahrscheinlichkeit, daß eine kurzlebige atmosphäri­ sche Erscheinung nicht erkannt wird, verringert werden kann, so daß die Anfangsphase von Wettererscheinungen nicht über­ sehen wird.

Ausführungsform 3

Fig. 5 zeigt schematisch den Abtastbetrieb der Suchradar­ antenne 302 und den Abtastbetrieb der Beobachtungsradar­ antenne 2 in dem Wetterradarsystem gemäß einer dritten Aus­ führungsform. Die Konfiguration des Wetterradarsystems ist grundsätzlich die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform von Fig. 1. Auch hier entfallen Doppelbeschreibungen.

Das Wetterradarsystem der dritten Ausführungsform unter­ scheidet sich von demjenigen der ersten Ausführungsform hin­ sichtlich der von der Suchradarantenne angewandten Abtast- und Antriebsmethode. Ähnlich wie die Suchradarantenne 202 der zweiten Ausführungsform sendet und empfängt die Suchra­ darantenne 302 einen Fächerstrahl in einem einfachen PPI-Ab­ tastbetrieb anstatt im CAPPI-Abtastbetrieb. Die Suchradar­ steuerungseinheit 6 ändert jedoch den Höhenwinkel der Such­ radarantenne 302 nicht.

Die Periode, während der die Suchradarantenne 302 die Abta­ stung durchführt, kann weiter verkürzt werden, indem der PPI-Abtastbetrieb unter Verwendung von Fächerstrahlen imple­ mentiert wird. Um den Vorteil der PPI-Abtastung ohne eine Abnahme des Suchwirkungsgrads zu erhalten, wird davon ausge­ gangen, daß die Fächerstrahlbreite der Suchradarantenne 302 mit einem größeren Wert als diejenige der Suchradarantenne 202 vorgegeben ist. Die Strahlbreite der Suchradarantenne 302 ist im Idealfall 90°. Die Suchradarantenne mit einer Strahlbreite von beispielsweise 70° bis 80° kann jedoch in der Praxis ebenfalls in dem Wetterradarsystem der dritten Ausführungsform verwendet werden.

Ausführungsform 4

Das Blockbild von Fig. 6 zeigt schematisch ein Wetter­ radarsystem gemäß einer vierten Ausführungsform. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Bauelemente wie bei der ersten Ausführungsform und werden nicht erneut be­ schrieben. Bei diesem Wetterradarsystem wird die Beobach­ tungsradarantenne 22 für die hochauflösende Beobachtung von atmosphärischen Erscheinungen verwendet. Die Konfiguration der Beobachtungsradareinrichtung 24 ist mit derjenigen der ersten Ausführungsform identisch.

Das Merkmal des Wetterradarsystems der vierten Ausführungs­ form besteht darin, daß atmosphärische Erscheinungen über einen größeren Bereich untersucht werden, wobei verschiedene Arten von Daten genutzt werden, die anstatt von der Such­ radareinrichtung 4 der ersten Ausführungsform von anderen Wetterbeobachtungsinstrumenten 400 erhalten werden, die kein Radar verwenden. Beispielsweise erfassen Wetterbeobachtungs­ instrumente 400, die an Beobachtungspunkten positioniert sind, viele einzelne Wetterdaten und senden diese Daten dann auf Nachrichtenleitungen zu der Beobachtungsradareinrichtung 24.

Die Detektiereinheit 402 für atmosphärische Erscheinungen detektiert ein Gebiet, in dem eine interessierende atmosphä­ rische Erscheinung aufgetreten ist, oder sagt ein Gebiet vorher, in dem eine atmosphärische Erscheinung möglicher­ weise auftreten wird, und zwar auf der Basis der gesammelten Wetterdaten hinsichtlich Niederschlag, Atmosphärendruck, Temperatur, Windgeschwindigkeit usw. Die Abtastbereichent­ scheidungseinheit 404 bestimmt den Abtastbereich, so daß die Beobachtungsradarantenne 22 auf das Gebiet gerichtet wird, das von der Detektiereinheit 402 für atmosphärische Erschei­ nungen bezeichnet wird. Die aufeinanderfolgenden Vorgänge oder Abläufe in der Beobachtungsradarantenne 24 gleichen denen der ersten Ausführungsform und werden daher nicht er­ neut beschrieben.

Ein vorhandenes meteorologisches System kann als Wetterbeob­ achtungsinstrument 400 dienen. In diesem Fall ist das vor­ handene meteorologische System mit der Detektiereinheit 402 für atmosphärische Erscheinungen in dem Wetterradarsystem verbunden. Das AMeDAS (Automated Meteorological Data Acqui­ sition System), das von der Japan Meteorological Agency be­ trieben wird, ist ein Beispiel eines vorhandenen Systems, das als Wetterbeobachtungssystem dienen kann.

AMeDAS ist ein System, in dem eine riesige Datenmenge kon­ zentriert ist, beispielsweise die Niederschlagsdichte, die von 1300 unbemannten automatischen Beobachtungsstationen in Japan in vorbestimmten Zeitintervallen übermittelt wird, die ihre Daten zur Zentralstelle der Japan Meteorological Agency und zu entsprechenden Wettervorhersagezentren übertragen. In dem Wetterradarsystem können Beobachtungsdaten, die von dem geostationären Wettersatelliten "HIMAWARI" abwärtsgerichtet werden, in die Delektiereinheit 402 für atmosphärische Er­ scheinungen eingegeben werden. Wie hier beschrieben wird, kann das Wetterradarsystem, das nahezu den gleichen Vorteil wie die erste Ausführungsform bietet, durch Empfang von Da­ ten von den vorhandenen Wetterbeobachtungssystemen einfach konfiguriert werden.

Das System der ersten Ausführungsform kann die Größe (den Maßstab) eines beobachteten Objekts erkennen und dann eine Entscheidung hinsichtlich des Abtastbereichs unter Winkeln im Azimut und unter einem Höhenwinkel entsprechend dem de­ tektierten Wert treffen. Bei der vorliegenden Ausführungs­ form ist es jedoch schwierig, Informationen in bezug auf die Vertikalrichtung hinsichtlich eines beobachteten Objekts zu erhalten. Daher wird in dem Abtastbereich des Beobachtungs­ radars in dem Wetterradarsystem nur ein Azimutwinkel auf der Basis von Informationen von der Detektiereinheit 402 für at­ mosphärische Erscheinungen festgelegt, während der Abtastbe­ reich unter einem Höhenwinkel entsprechend der Art des beob­ achteten Objekts vorgegeben wird. Da ein Ziel wie etwa Nebel nur in geringen Höhen auftritt, tastet die Beobachtungs­ radarantenne Strahlen bis zu ca. 45° ab. Da ein Ziel wie etwa eine Gewitterfront über ein breiteres Gebiet ein­ schließlich sehr großer Höhen existieren kann, tastet die Beobachtungsradarantenne Strahlen bis zu ca. 90° ab.

Ausführungsform 5

Fig. 7 ist ein Blockbild, das schematisch ein Wetterradar­ system gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt. In Fig. 7 sind die gleichen Teile wie bei der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen versehen. Eine doppelte Be­ schreibung entfällt daher. Das Wetterradarsystem dieser Aus­ führungsform ist durch eine Bewegungsvorhersageeinheit 500 gekennzeichnet.

Die Suchradareinrichtung 4 sucht im allgemeinen einmal wäh­ rend einer Periode des CAPPI-Abtastbetriebs nach demselben Ziel. Die Abtastperiode liegt beispielsweise in der Größen­ ordnung von einigen Minuten. Wenn sich ein Ziel rasch be­ wegt, kann es eventuell den vorgeschriebenen Abtastbereich der Beobachtungsradarantenne 22 während einer Abtastperiode verlassen. In einem solchen Fall kann das Ziel mit guter zeitlicher Auflösung und hoher räumlicher Auflösung beobach­ tet werden, während das Objekt der atmosphärischen Erschei­ nung korrekt innerhalb des Abtastbereichs verfolgt wird, wie das bei der ersten Ausführungsform der Fall ist.

Wenn jedoch das Objekt der atmosphärischen Erscheinung den Abtastbereich verläßt, kann es erst wieder beim nächsten Such- und Erfassungvorgang der Suchradareinrichtung 4 erfaßt werden. Das vorliegende Wetterradarsystem ist zur Lösung solcher Probleme ausgebildet. Auf der Basis des Orts eines beobachteten Objekts, das vorher von der Suchradareinrich­ tung 4 erfaßt wurde, sagt die Bewegungsvorhersageeinheit 500 den späteren Ort des Objekts voraus, an dem das Objekt beim nächsten CAPPI-Abtastvorgang zu erfassen ist.

Beispielsweise extrapoliert die Bewegungsvorhersageeinheit 500 die zwei vorhergegangenen Orte des von der Suchradarein­ richtung 4 erfaßten Objekts und sagt dann den neuen Ort vor­ her. In diesem Fall kann die Extrapolation auf der Basis von Funktionen höherer Ordnung unter Nutzung von Daten über mehr vorhergegangene Orte und nicht nur Daten über zwei vorherge­ gangene Orte durchgeführt werden.

Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch den Operati­ onsablauf des Wetterradarsystems dieser Ausführungsform ver­ anschaulicht. Operation und Funktion des Wetterradarsystems werden unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben. Die Erläute­ rung wird dabei vereinfacht, indem gleiche Abläufe wie in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Schleife S510 wird von der Suchradareinrichtung 4, der De­ tektiereinheit 40 für atmosphärische Erscheinungen, der Ab­ tastbereichentscheidungseinheit 42 und der Bewegungsvorher­ sageeinheit 500 abgearbeitet. Die Schleife S512 wird von der Beobachtungsradareinrichtung 24 abgearbeitet.

Die Schritte S70 bis S82 gleichen den Schritten der ersten Ausführungsform. Nach Benachrichtigung der Beobachtungs­ radareinrichtung 24 über die CAPPI-Beendigung und den Schritt S520 der Erkennung von atmosphärischen Erscheinungen (der noch erläutert wird) wird der Abtastbereich in jeder Periode des CAPPI-Abtastbetriebs entschieden. Der resultie­ rende Abtastbereich wird in der Speichereinheit 76 gespei­ chert.

Bei dem Wetterradarsystem wird der Zeitpunkt für die Bewe­ gungsvorhersage mit dem Zeitpunkt der Interpolation der Pe­ riode des CAPPI-Abtastbetriebs geliefert. Es wird nunmehr angenommen, daß der Zeitpunkt, zu dem die n-te Periode des CAPPI-Abtastbetriebs beendet wurde, als T = T(n) repräsen­ tiert ist, daß τ die Periode des CAPPI-Abtastbetriebs ist und daß der Zeitpunkt zur Bewegungsvorhersage gebildet wird durch Division von T (=T(n) ∼ T(n+1)) durch k. In diesem Fall werden beispielsweise (k-1)-Bewegungsvorhersagezeit­ punkte für die Dauer von T(=T(n) ∼ T(n+1)) vorgegeben.

Wenn die Zeitdauer repräsentiert ist durch t(n,1) ∼ t(n, k-1), dann gilt die Formel t(n,m) = (T(n) + mτ/k). Die Bewegungsvorhersageeinheit 500 weist eine Zeitmeßeinheit auf. Wenn die Zeitmeßeinheit fest­ stellt, daß die Zeit T gleich t(n,m) ist. (S522), führt die Bewegungsvorhersageeinheit 500 den Bewegungsvorhersageablauf S524 aus. Der Bewegungsvorhersageablauf kann beispielsweise ausgeführt werden, indem zwei vergangene CAPPI-Abtastvor­ gänge ausgeführt werden, d. h. Vorgänge während der (n-2)- Periode und der (n-1)-Periode, und dann die Detektierdauern T_OBJ(n-2) und T_OBJ(n-1) derselben atmosphärischen Erschei­ nung sowie ihre Orte P(n-2) und P(n-1) zu jeder Detektier­ zeit genutzt werden.

Der Vorhersageort p(n,m) wird linear interpoliert und dann durch die nachstehende Formel ausgedrückt:

p(n,m) = P(n-1) + {P(n-1) - P(n-2)}.{t(n,m)
- T_OBJ(n-1)}/{T_OBJ(n-1) - T_OBJ(n-2)} (1).

Das Vorhersageergebnis wird in der Speichereinheit 526 ge­ speichert. Die Beendigung der Bewegungsvorhersage wird an die Schleife S512 in der Beobachtungsradareinrichtung 24 berichtet (S524). Das Vorhersageergebnis, das in der Spei­ chereinheit 526 gespeichert wird, bezieht sich beispiels­ weise auf die Mittelposition (im Azimut und Höhenwinkel) einer atmosphärischen Erscheinung. Bei einem einfachen Ver­ fahren wird die Größe des Abtastbereichs nicht geändert, so daß nur der Abtastbereich gleicher Größe zu der Position verlagert werden kann, die als Vorhersageergebnis erhalten wurde. Es erübrigt sich zu sagen, daß ebenso wie bei der Po­ sitionsvorhersage der Abtastbereich auch durch Extrapolation und Schätzung gefunden werden kann.

Wenn bei diesem Wetterradarsystem eine Vielzahl von atmo­ sphärischen Erscheinungen detektiert wird oder Häufungen vorliegen, müssen diese zur Vorhersage der Bewegung identi­ fiziert werden. Das heißt, die Positionen P(n-2) und P(n-1) in der Gleichung (1) müssen als Positionen derselben atmo­ sphärischen Erscheinungen zu verschiedenen Zeitpunkten aus­ gedrückt werden. Ein Erkennungsablauf für diesen Fall wird in dem Erkennungsschritt S520 für atmosphärische Erscheinun­ gen durchgeführt.

Bei dem Erkennungsschritt S520 wird erkannt, daß eine atmo­ sphärische Erscheinung, die bei dem CAPPI-Abtastvorgang wäh­ rend der n-ten Periode detektiert wurde, der atmosphärischen Erscheinung entspricht, die bereits während der (n-1)-ten Periode detektiert worden ist, oder eine neu detektierte at­ mosphärische Erscheinung ist. Wenn eine detektierte atmo­ sphärische Erscheinung eine ist, die bereits detektiert wor­ den ist, wird entschieden, daß die Position der detektierten atmosphärischen Erscheinung einer von Positionen entspricht, die in der Vergangenheit erhalten worden sind. Das Ergebnis wird zu jeder atmosphärischen Erscheinung beispielsweise in Form einer Erscheinungs-Kennummer addiert. Chronologische Änderungen von Positionen derselben atmosphärischen Erschei­ nung können mit der Kennummer verwaltet werden.

Ebenso, wie es mit der Bewegungsvorhersage möglich ist, kön­ nen beispielsweise mehrere atmosphärische Erscheinungen un­ ter Nutzung der früheren Positionen P(n-2) und P(n-1) er­ kannt werden. Wenn dabei eine gemessene Position P(n) einer atmosphärischen Erscheinung näher an der Position P' (n) ist, die durch Extrapolation vergangener Positionen P(n-2) und P(n-1) der atmosphärischen Erscheinung gefunden worden ist, deren Kennummer j ist, anstelle der gemessenen Positionen anderer atmosphärischer Erscheinungen, deren Kennummer nicht j ist, wird entschieden, daß die bewegte atmosphärische Er­ scheinung der atmosphärischen Erscheinung mit der Kennummer j entspricht. Wenn die Position P(n) von der Position P'(n) um einen vorbestimmten Referenzwert oder mehr getrennt ist, wird entschieden, daß die atmosphärische Erscheinung eine neu detektierte Erscheinung ist. Zur Erkennung wird die gleiche Kennummer dem Bewegungsvorhersagewert hinzugefügt, um in der Speichereinheit 526 gespeichert zu werden.

Die Schritte S100 bis S104 in der Schleife S512 der Beobach­ tungsradareinrichtung 24 entsprechen größtenteils denen der ersten Ausführungsform. Bei Empfang der Abtastbeendigungs­ nachricht zu jeder Periode des CAPPI-Abtastbetriebs aktuali­ siert die Beobachtungsradarsteuerungseinheit 26 die Einstel­ lung des Abtastbereichs. In dem Beurteilungsschritt S102 wird, wenn die Beendigungsnachricht eines CAPPI-Abtastvor­ gangs nicht empfangen wurde, der Ablauf sofort zu dem Schritt der Sicherung der Anwesenheit oder Abwesenheit der Bewegungsvorhersagenachricht verzweigt (S550), ohne daß ein Rücksprung zu Schritt S100 erfolgt.

Wenn in Schritt S550 keine Bewegungsbenachrichtigung er­ folgt, geht der Ablauf zu Schritt S100 zurück. Wenn jedoch eine Bewegungsvorhersagebenachrichtigung durch die Schleife S510 empfangen wird, wird die Einstellung der Beobachtungs­ radarsteuerungseinheit 26 geändert, indem ein Bewegungsvor­ hersageergebnis in der Speichereinheit 526 gespeichert wird (S552). Danach erfolgt der Rücksprung zu Schritt S100.

Das Wetterradarsystem mit der vorstehenden Konfiguration kann eine atmosphärische Erscheinung als Ziel kontinuierlich beobachten, ohne es zu übersehen, und zwar auch dann, wenn sich das Ziel mit hoher Geschwindigkeit bewegt.

Ausführungsform 6

Das Blockbild von Fig. 9 zeigt schematisch ein Wetterra­ darsystem einer sechsten Ausführungsform. In Fig. 9 bezeich­ nen gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform und werden nicht erneut beschrieben. Das Wetterradarsystem ist gekennzeichnet durch die Bewe­ gungsvorhersageeinheit 600, und die Beobachtungsradarsteue­ rungseinheit 26 bewegt die Beobachtungsradarantenne 22 im kombinierten RHI-Abtastbetrieb und Sektorabtastbetrieb zwei­ dimensional, so daß die Verfolgungsleistung von atmosphäri­ schen Erscheinungen verbessert werden kann.

Die Bewegungsvorhersageeinheit 600 führt eine Vorhersage und Schätzung eines zukünftigen Orts eines Objekts durch, bis das Objekt beim nächsten CAPPI-Abtastvorgang erfaßt wird.

Diese Vorhersage erfolgt mit den Beobachtungsdaten, die von der Beobachtungsradareinrichtung 24 erhalten werden. Eine Kombination des RHI-Abtastbetriebs und des Sektorabtastbe­ triebs entspricht einem Abtastbetrieb mit vertikaler Abta­ stung unter gleichzeitiger sequentieller Änderung des Azi­ mutwinkels im RHI-Abtastbetrieb oder einem Abtastbetrieb mit horizontaler Abtastung unter gleichzeitiger sequentieller Änderung des Höhenwinkels im Sektorabtastbetrieb Die Beob­ achtungsradareinrichtung 24 kann durch die kombinierte Ab­ tastmethode ein zweidimensionales Echobild einer atmosphäri­ schen Erscheinung als dem beobachteten Ziel gewinnen.

Die Bewegungsvorhersageeinheit 600 erfaßt Echodaten für ein beobachtetes Objekt von der Datenverarbeitungseinheit 32. Beispielsweise führt die Bewegungsvorhersageeinheit 600 die Vorhersage und Schätzung des Zielorts eines Ziels durch, in­ dem eine Bewegung des Orts eines zweidimensionalen Echobilds eines Ziels, das innerhalb eines Abtastbereichs erfaßt wird, auf der Basis von Daten des Echobilds detektiert und dann der Bewegungsvektor extrapoliert wird. Beispielsweise kann der Bewegungsvektor erhalten werden, indem das Zentrum eines Echobilds errechnet und dann die Verlagerung detektiert wird.

Auf der Basis des Vorhersageergebnisses von der Bewegungs­ vorhersageeinheit 600 stellt die Beobachtungsradarsteue­ rungseinheit 26 die Richtung der Beobachtungsradarantenne 22 ein, um das beobachtete Ziel zu verfolgen. Es spielt keine Rolle, ob die Bewegungsvorhersageeinheit 600 in die Beobach­ tungsradareinrichtung 24 eingebaut oder außerhalb davon vor­ gesehen ist.

Das Ablaufdiagramm von Fig. 10 zeigt schematisch den Opera­ tionsablauf des Wetterradarsystems. Der Betrieb und die Funktionsweise des Wetterradarsystems werden unter Bezug­ nahme auf Fig. 10 beschrieben. Zur Vereinfachung der Erläu­ terung des Operationsablaufs von Fig. 10 sind gleiche Schritte wie in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen verse­ hen. Die Schleife S50, die gleich derjenigen der ersten Aus­ führungsform ist, wird von der Suchradareinrichtung 4, der Detektiereinheit 40 für atmosphärische Erscheinungen und der Abtastbereichentscheidungseinheit 42 abgearbeitet. Die Schleife S612 wird von der Beobachtungsradareinrichtung 24 abgearbeitet.

In der Schleife S612, die das Merkmal des Wetterradarsystems dieser Ausführungsform ist, implementiert die Beobachtungs­ radarsteuerungseinheit 26 den RHI-Abtastbetrieb (S620) und den Sektorabtastbetrieb (S662) unter einer vorbestimmten Be­ dingung, wie etwa einem Abtastbereich. In den Schritten S620 und S622 wird der RHI-Abtastbetrieb, wie er oben beschrieben wurde, durch vertikales Schwenken einer Antenne unter einem Azimutwinkel und anschließendes Schwenken derselben unter einem anderen Azimutwinkel (Sektorabtastung) wiederholt.

Wenn der zweidimensionale Abtastbetrieb einmal beendet ist, überprüft die Beobachtungsradareinrichtung 24 die An- oder Abwesenheit der CAPPI-Abtastbeendigungsnachricht von der Schleife S50. Wenn die Nachricht detektiert wird (S102) wird die Einstellung (etwa der Abtastbereich) der Beobach­ tungsradarsteuerungseinheit 26 auf der Basis des Beobach­ tungsergebnisses durch den CAPPI-Abtastbetrieb, das in der Speichereinheit 76 gespeichert ist, aktualisiert (S104) Dann springt der Ablauf zu den Schritten S620 und S622 zu­ rück.

Wenn entschieden wird, daß keine CAPPI-Abtastbeendigungs­ nachricht erhalten worden ist, zweigt der Ablauf zu dem Be­ urteilungsablauf S624 ab und kehrt nicht sofort zu Schritt S100 zurück. In Schritt S624 wird beurteilt, ob das Echobild eines beobachteten Objekts, das innerhalb des Abtastbereichs der Beobachtungsradarantenne 22 erfaßt worden ist, von dem Abtastbereich abweicht.

Die Beurteilung erfolgt beispielsweise auf der Grundlage der Tatsache, daß die Distanz zwischen dem Zentrum des Echobilds und dem Rand des Abtastbereichs kleiner als ein vorbestimm­ ter Wert wird. Wenn entschieden wird, daß eine Möglichkeit einer Abweichung besteht, wird ein Bewegungsvorhersage- und -schätzvorgang durchgeführt (S626). Die Beobachtungsradar­ steuerungseinheit 26 wird auf den beobachteten Objektort eingestellt, der in Schritt S626 vorhergesagt oder geschätzt worden ist, um die Richtung der Beobachtungsradarantenne 22 auf der Basis des Einstellwerts zu ändern und zu verstellen (S628). Danach geht der Ablauf zu Schritt S620 zurück.

Das Wetterradarsystem mit der vorstehenden Konfiguration kann eine atmosphärische Erscheinung als ein sich mit hoher Geschwindigkeit bewegendes Ziel verfolgen, so daß die Beob­ achtung fortgesetzt werden kann, ohne das Ziel zu verlieren.

Ausführungsform 7

In den folgenden Figuren sind gleiche Elemente wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen verse­ hen und werden nicht erneut beschrieben. Fig. 11 ist ein Blockbild, das schematisch ein Wetterradarsystem der siebten Ausführungsform zeigt. Das Wetterradarsystem ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Steuerungseinheit eine Vielzahl von Beobachtungsradareinrichtungen 24, die jeweils an verschie­ denen Stellen positioniert sind, und die Suchradareinrich­ tung 4 zentral verwaltet und steuert. Die Steuerungseinheit empfängt Beobachtungsdaten, die jeweils von den Beobach­ tungsradareinrichtungen 24-1 bis 24-n und der Suchradarein­ richtung 4 erfaßt werden, und von dem meteorologischen In­ strumentennetz 700. Die Steuerungseinheit 702 übermittelt verschiedene Informationsarten an die Beobachtungsradarein­ richtungen 24-1 bis 24-n, um Radarantennen zu steuern.

Fig. 12 ist ein Blockbild, das die Detailkonfiguration des Wetterradarsystems zeigt. Jede der Beobachtungsradareinrich­ tungen 24-1 bis 24-n ist im wesentlichen identisch mit der­ jenigen der ersten Ausführungsform. Jede Beobachtungsradar­ einrichtung besteht aus einer Beobachtungsradarantenne 22, einer Beobachtungsradarsteuerungseinheit 26, einem Transcei­ ver 28, einer Signalverarbeitungseinheit 30 und einer Daten­ verarbeitungseinheit 32.

Da jede Beobachtungsradareinrichtung von der entfernten Steuerungseinheit 702 gesteuert wird, ist die Displayeinheit 34 nicht unbedingt erforderlich. Die Steuerungseinheit 702 besteht aus der Datenverarbeitungseinheit 704 und der inte­ grierten Radarsteuerungseinheit 706. Die Datenverarbeitungs­ einheit 704 führt eine partienweise Verarbeitung durch, in­ dem Beobachtungsdaten von jeder der Beobachtungsradarein­ richtungen 24-1 bis 24-n, Beobachtungsdaten von der Suchra­ dareinrichtung 4 und Beobachtungsdaten von dem meteorologi­ schen Instrumentennetz 700 über Nachrichtenleitungen gesam­ melt werden.

Die integrierte Radarsteuerungseinheit 706 steuert die Beob­ achtungsradarantennen 22 und die Suchradarantenne 2 auf der Basis des Verarbeitungsergebnisses von der Datenverarbei­ tungseinheit 704. Anders ausgedrückt, die integrierte Radar­ steuerungseinheit 706 steuert die Abtastung der Beobach­ tungsradarsteuerungseinheit 26, die jede Beobachtungsradar­ antenne 22 schwenkt und treibt, und der Suchradarsteuerungs­ einheit 6, die die Suchradarantenne 2 schwenkt und treibt, um Parameter, wie etwa Abtastbereiche, zu ändern.

Das Blockbild von Fig. 13 zeigt die genaue Konfiguration der Steuerungseinheit 702. Die Datenverarbeitungseinheit 704 be­ steht aus der integrierten Wetterdatenverarbeitungseinheit 710 zum integrierten Verarbeiten von atmosphärischen Daten von der Beobachtungsradareinrichtung 24 oder dergleichen, der Detektiereinheit 712 für atmosphärische Erscheinungen zum Erkennen einer atmosphärischen Erscheinung aus Beobach­ tungsdaten, die von den Beobachtungsradareinrichtungen 24-1 bis 24-n erhalten werden, und der Displayeinheit 714 zur An­ zeige von Daten und des Analyseergebnisses für einen Bedie­ ner.

Die integrierte Radarsteuerungseinheit 706 besteht aus der Betriebsüberwachungseinheit 720 zur Überwachung des Betriebs von jeder der Beobachtungsradareinrichtungen 24-1 bis 24-n, die an verschiedenen Orten positioniert sind, der Steuerin­ formationsvorgabeeinheit 722 zur Vorgabe von Abtastbereichen und Beobachtungsparametern an die Beobachtungsradarsteue­ rungseinheit in jeder Beobachtungsradareinrichtung und der Suchradarsteuerungseinheit 6 in der Suchradareinrichtung 4, und der Beobachtungsradarwähleinheit 724 zur Wahl einer Be­ obachtungsradareinrichtung, die unter einer Vielzahl von Be­ obachtungsradareinrichtungen zu verwenden ist, um eine de­ tektierte Objekterscheinung zu beobachten.

Als nächstes werden der Betrieb und der Ablauf des Wetterra­ darsystems beschrieben.

Die Suchradareinrichtung 4 ist ständig in Betrieb. Wetterbe­ obachtungsdaten, die von der Suchradareinrichtung 4 erfaßt werden, werden in die Datenverarbeitungseinheit 704 in der Steuerungseinheit 702 eingegeben und dann über die inte­ grierte Wetterdatenverarbeitungseinheit 710 zu der Detek­ tiereinheit 712 für atmosphärische Erscheinungen übertragen. Die Detektiereinheit 712 für atmosphärische Erscheinungen detektiert eine atmosphärische Erscheinung als ein Beobach­ tungsobjekt aus den von der Suchradarantenne 4 erhaltenen Daten und gibt dann Informationen in bezug auf die Position und Größe des Objekts an die integrierte Radarsteuerungsein­ heit 706 ab.

Bei diesem Detektiervorgang atmosphärischer Erscheinungen können Daten in bezug auf Temperaturen, Atmosphärendruck usw., die von dem meteorologischen Instrumentennetz erhalten werden, gemeinsam mit der Information über atmosphärische Erscheinungen genutzt werden.

Das meteorologische Instrumentennetz 700 kann beispielsweise aus Beobachtungsinstrumenten bestehen, die an vielen ent­ fernten Stellen in dem AMeDAS (wie in Verbindung mit der vierten Ausführungsform erläutert) positioniert sind. Der Detektiervorgang erlaubt ferner die Verfolgung eines beob­ achteten Objekts mit genauerer Beobachtungsinformation, d. h. mit Beobachtungsdaten von den Beobachtungsradarein­ richtungen 24-1 bis 24-n, die in der integrierten Wetterda­ tensteuerungseinheit 710 integral verarbeitet wurden.

In der Datenverarbeitungseinheit 704 zeigt die Display­ einheit 714 Daten in bezug auf den Verfolgungszustand von atmosphärischen Erscheinungen an, die von einem Beobachter überprüft werden können. So kann der Beobachter viele Daten, die von einer Vielzahl verschiedener Beobachtungsradarein­ richtungen beobachtet worden sind, als integrierte Daten er­ kennen.

In der integrierten Radarsteuerungseinheit 706 wählt die Be­ obachtungsradarwähleinheit 724 unter den an entfernten Orten positionierten Beobachtungsradareinrichtungen 24-1 bis 24-n eine oder mehrere Beobachtungsradareinrichtungen aus, die zur hochauflösende Beobachtung einer detektierten atmosphä­ rischen Erscheinung geeignet sind.

Diese Wahl erfolgt beispielsweise auf der Basis der vorher bereitgestellten Ortsinformation und der Karteninformation über jede Beobachtungsradareinrichtung und über Ort und Größe eines Ziels, die von der Datenverarbeitungseinheit 704 übermittelt werden. Die von einem Radar abgestrahlten Strah­ len divergieren von der Radarantenne weg, so daß die räumli­ che Auflösung in der Richtung des Kreuzbereichs verschlech­ tert wird.

Beispielsweise kann ein Objekt mit höherer räumlicher Auflö­ sung beobachtet werden, indem man eine Beobachtungsradarein­ richtung in seiner Nähe auswählt. Eine atmosphärische Er­ scheinung kann aus unterschiedlichen Winkeln beobachtet wer­ den, indem man mehrere Beobachtungsradareinrichtungen 24 auswählt, die so positioniert sind, daß sie ein Ziel umge­ ben.

Auf der Basis einer relativen Position zwischen einem Ziel und einer ausgewählten Beobachtungsradareinrichtung und der Größe des Ziels entscheidet die Steuerungsinformationsvorga­ beeinheit 722 den Abtastbereich der ausgewählten Beobach­ tungsradareinrichtung und andere Beobachtungsdimensionen und liefert diese Informationen dann an die ausgewählte Beobach­ tungsradareinrichtung.

Die Suchradareinrichtung 4 beobachtet Wetterbedingungen in­ nerhalb ihres Beobachtungsbereichs zu jeder vorbestimmten Periode. Entsprechend den Daten, die periodisch von der Suchradareinrichtung 4 erhalten werden, entscheiden sowohl die Beobachtungsradarwähleinheit 724 als auch die Steue­ rungsinformationvorgabeeinheit 722, ob die aktuell ausge­ wählte Beobachtungsradareinrichtung zu ändern ist oder kon­ tinuierlich ohne Verlagerung zu verwenden ist oder die Ein­ stellung des Abtastbereichs jeder Beobachtungsradareinrich­ tung zu ändern und zu aktualisieren ist.

Die Steuerungseinheit 702 kann eine Beobachtung mit hoher Auflösung dadurch realisieren, daß Beobachtungsradareinrich­ tungen 24 beispielsweise entsprechend einer Vielzahl von at­ mosphärischen Erscheinungen ausgewählt werden, die von den Suchradareinrichtungen 4 während einer Periode erfaßt wer­ den, und daß somit die Beobachtung der atmosphärischen Er­ scheinungen den ausgewählten Beobachtungsradareinrichtungen 24 zugewiesen wird.

Die schematische Darstellung von Fig. 14 zeigt, wie das Wet­ terradarsystem dieser Ausführungsform verwendet werden kann. Fig. 14 zeigt Strahlen auf der geometrischen Ebene senkrecht zur Erdoberfläche. Die Suchradareinrichtung 4, die bei­ spielsweise eine Funkwellenlänge im C-Bandbereich verwendet, hat einen großen Suchbereich mit einem Radius von ca. 200 km und kann nach atmosphärischen Erscheinungen suchen, die in­ nerhalb dieses Bereichs entstehen oder ihn durchlaufen. In einem so großen Beobachtungsbereich können die Auswirkungen, die durch die Krümmung der Erdoberfläche 730, durch Hinder­ nisse wie Berge, Gebäude usw. innerhalb des Bereichs verur­ sacht werden, nicht vernachlässigt werden.

Da also der Radarstrahl 732 über dem Boden weit in die Di­ stanz verläuft, kann die Suchradareinrichtung 4 atmosphäri­ sche Erscheinungen in geringer Höhe in solchen Gebieten eventuell nicht beobachten. Ein anderes Problem besteht darin, daß Strahlen, die in die Distanz divergieren, die räumliche Auflösung verringern. Bei dem Wetterradarsystem der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch eine nahegele­ gene Beobachtungsradareinrichtung 24 für die atmosphärischen Erscheinungen ausgewählt, die von der Suchradareinrichtung 4 entfernt sind, was eine Beobachtung mit hoher Auflösung er­ möglicht.

Die Beobachtungsradareinrichtungen sind an vielen Orten ver­ teilt und können die Gebiete beobachten, die jeweils ent­ sprechend der Installationsentfernung überdeckt werden. Das Beobachtungsradar kann beispielsweise den Wellenlängenbe­ reich im X- oder Ka-Bandbereich nutzen, der einen kürzeren Bereich als denjenigen für die Suchradareinrichtung 4 lie­ fert, was die Nutzung von Funkwellen mit kürzeren Wellenlän­ gen ermöglicht.

Das führt zwar zu einem kürzeren Suchbereich, aber die Strahlbreite des Strahls 734 wird schmaler gemacht, so daß die räumliche Auflösung verbessert wird. Wie hier beschrie­ ben wird, sucht bei dem Wetterradarsystem die Suchradarein­ richtung 4 nach einer atmosphärischen Erscheinung, und die Beobachtungsradareinrichtung 24 unterzieht die erfaßte Er­ scheinung einer Beobachtung mit hoher Auflösung.

Die Draufsicht von Fig. 15 zeigt schematisch die Verteilung der Suchradareinrichtung 4 und der Beobachtungsradareinrich­ tungen 24 in dem Wetterradarsystem. Der schwarze Kreis be­ zeichnet den Ort der Suchradareinrichtung 4. Dreiecke be­ zeichnen die Orte der Beobachtungsradareinrichtungen 24. Bei dem in Fig. 15 gezeigten Wetterradarsystem ist eine Vielzahl von Beobachtungsradareinrichtungen 24 entsprechend dem Über­ deckungsbereich der Suchradareinrichtung 4 verteilt.

Wenn die Detektiereinheit 712 für atmosphärische Erscheinun­ gen in der Suchradareinrichtung 4 atmosphärische Erscheinun­ gen 750-1 bis 750-5 erfaßt, die sich innerhalb des Suchbe­ reichs bewegen, wählt die Beobachtungsradarwähleinheit 724 beispielsweise die nahegelegenen Beobachtungsradareinrich­ tungen 24a bis 24e aus.

Die Steuerinformationsvorgabeeinheit 722 bestimmt das Azimut und den Abtastbereich der Beobachtungsradareinrichtung 24, so daß die Beobachtungsradareinrichtung 24 die atmosphäri­ schen Erscheinungen beobachten kann. Der durch die Entschei­ dung bestimmte Abtastbereich wird zu der Beobachtungsradar­ einrichtung 24 übertragen und eingestellt.

Wenn die Suchradareinrichtung 4 die atmosphärische Erschei­ nung 750-1 zum Zeitpunkt T_OBJ(n) erfaßt, wird beispielsweise die Beobachtungsradareinrichtung 24a für eine Beobachtung mit hoher Auflösung ausgewählt. Wenn die atmosphärische Er­ scheinung sich zum Zeitpunkt T_OBJ(n+1) an dem Ort 750-2 be­ findet, wird sie von der Suchradareinrichtung 4 erfaßt, und diese wählt die Beobachtungsradareinrichtung 24b entspre­ chend dem Ort 750-2 für eine Beobachtung mit hoher Auflösung aus.

Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die atmosphärische Er­ scheinung den Abtastbereich der Suchradareinrichtung 4 pas­ siert hat. Während der Verfolgung der atmosphärischen Er­ scheinung durch die Suchradareinrichtung 4 sagt die Such­ radareinrichtung 4 die Bewegung der atmosphärischen Erschei­ nung vorher und informiert die ausgewählte Beobachtungsra­ dareinrichtung 24 von dem Vorhersageergebnis.

Die Beobachtungsradareinrichtung 24 verfolgt die atmosphäri­ sche Erscheinung auf der Basis des Vorhersageergebnisses. Bei diesem Beispiel kann eine Vielzahl von Beobachtungsra­ dareinrichtungen 24 ausgewählt werden, um die atmosphärische Erscheinung gleichzeitig mit hoher Auflösung zu beobachten.

Fig. 15 zeigt nur eine Suchradareinrichtung 4. Es können aber auch mehrere Suchradareinrichtungen 4 an verschiedenen Orten verteilt sein. In diesem Fall steuert die Steuerungs­ einheit 702 die Vielzahl von Suchradareinrichtungen 4 inte­ gral.

Wenn bei der oben beschriebenen Konfiguration eine Vielzahl von Beobachtungsradareinrichtungen 24 Wetterbedingungen über einen relativ breiten Bereich beobachtet, können die Wetter­ bedingungen effektiv und exakt gemessen werden, indem der Betrieb jeder Beobachtungsradareinrichtung auf der Basis der Informationen von der Suchradareinrichtung 4 gesteuert wird.

Wie bei der fünften Ausführungsform kann die Steuerungsein­ heit 702 eine Bewegungsvorhersageeinheit aufweisen, die die Bewegung einer das Ziel bildenden atmosphärischen Erschei­ nung auf der Basis von aktuellen und früheren Daten von je­ der der Beobachtungsradareinrichtungen 24 vorhersagt. Somit kann die Bewegungsvorhersageeinheit die Überdeckung der nächsten Beobachtungsradareinrichtung vorhersagen, in die sich das aktuell im Bereich einer Beobachtungsradareinrich­ tung erfaßte Ziel in Zukunft bewegen wird.

Wie bei der sechsten Ausführungsform kann jede Beobachtungs­ radareinrichtung 24 eine Bewegungsvorhersageeinheit aufwei­ sen und kann die Bewegung eines Ziels auf der Basis von Be­ obachtungsdaten vorhersagen, die von der Beobachtungsradar­ einrichtung 24 selber erhalten werden, um den Abtastbereich der Beobachtungsradareinrichtung 24 zu ändern.

Fig. 16 ist eine Grafik, die ein Beispiel des Betriebs des Wettersystems der vorliegenden Ausführungsform erläutert. In der Steuerungseinheit 702 treibt die integrierte Radarsteue­ rungseinheit 706 die Suchradareinrichtung 4 steuerbar an. Die Steuerungseinheit 702 gibt die Beobachtungsradareinrich­ tung 24 entsprechend dem Ziel vor, das mit dem Endzeitpunkt T(k) der k-ten Periode erfaßt worden ist.

Bei diesem Beispiel erfaßt die Suchradareinrichtung 4 drei Ziele 1, 2 und 3 als Ziele durch Abtastung mit der Periode n. Zum Zeitpunkt T(n) befiehlt die Steuerungseinheit 702 der Beobachtungsradareinrichtung A, die Objekte 1 und 2 zu beob­ achten, und der Beobachtungsradareinrichtung B, die Ziele 1 und 3 zu beobachten. Unter diesen Bedingungen entscheidet die Steuerungseinheit 702, daß das Objekt 1 von den Beob­ achtungsradareinrichtungen A und B überdeckt wird, und weist diese Einrichtungen an, Objekt 1 als ein Ziel zu beobachten.

Die integrierte Radarsteuerungseinheit 706 in der Steue­ rungseinheit 702 gibt den Abtastbereich beispielsweise auf der Basis von Daten von der Suchradareinrichtung 4 zu der Beobachtungsradarsteuerungseinheit 26 in jeder der Beobach­ tungsradareinrichtungen A und B vor. Wenn die Abtastbereiche der Beobachtungsradareinrichtung A mit den Werten vorgegeben sind, die den Zielen 1 und 2 entsprechen, beobachtet die Suchradareinrichtung 4 sie alternierend und wiederkehrend auf der Basis der Abtastbereiche während des Suchvorgangs in der Periode (n+1).

Wenn ferner die Abtastbereiche der Beobachtungsradareinrich­ tung B mit den Werten vorgegeben sind, die den Zielen 1 und 3 entsprechen, beobachtet die Suchradareinrichtung 4 sie al­ ternierend. Bei der Entscheidung über den Abtastbereich je­ des Ziels kann die Steuerungseinheit 702 verschiedene Arten von Daten nutzen, die von dem meteorologischen Instrumenten­ netz 700 erhalten werden.

Bis zu einer Änderung der Einstellung der Beobachtungsradar­ steuerungseinheit 26 durch die integrierte Radarsteuerungs­ einheit 706 fährt die Beobachtungsradareinrichtung A fort, die Ziele 1 und 2 alternierend zu beobachten, während gleichzeitig die Beobachtungsradareinrichtung B fortfährt, die Ziele 1 und 3 alternierend zu beobachten. Diese Änderung wird zu dem Zeitpunkt T(n+1) durchgeführt, in dem die Ab­ tastperiode (n+1) der Suchradareinrichtung 4 beendet ist.

Bei dem Beispiel von Fig. 16 erfaßt die Suchradareinrichtung 4 drei Objekte 2, 3 und 4 als Ziele während der Abtastung mit der Periode (n+1). Auf der Basis der Erfassungsdaten entscheidet die Steuerungseinheit 702, daß das Objekt 2 im Überdeckungsbereich der Beobachtungsradareinrichtung A exi­ stiert, während die Objekte 3 und 4 im Überdeckungsbereich der Beobachtungsradareinrichtung B existieren.

Dann befiehlt die integrierte Radarsteuerungseinheit 706 beispielsweise der Beobachtungsradareinrichtung A, nur das Ziel 2 zu beobachten, und der Beobachtungsradareinrichtung B, die Ziele 3 und 4 zu beobachten. Anders ausgedrückt, es wird der Abtastbereich der Beobachtungsradarsteuerungsein­ heit 26 in der Beobachtungsradareinrichtung A von den Ab­ tastbereichen, die zwei Objekten 1 und 2 entsprechen und vor dem Beginn der Periode (n+1) eingestellt worden sind, auf nur den Abtastbereich aktualisiert, der einem neuen Ort des Objekts 2 entspricht.

Andererseits wird der Abtastbereich der Beobachtungsradar­ steuerungseinheit 26 in der Beobachtungsradareinrichtung B von den zwei Objekten 1 und 3 entsprechenden Abtastberei­ chen, die vor dem Beginn der Periode (n+1) eingestellt wur­ den, auf den Abtastbereich entsprechend dem Objekt 3 an ei­ nem neuen Ort und den Abtastbereich entsprechend dem neu er­ faßten Objekt 4 aktualisiert. Bei einem solchen Betrieb er­ folgt wiederholt die Abtastung und Beobachtung des Objekts durch die Beobachtungsradareinrichtung A, während gleichzei­ tig die Objekte 3 und 4 alternierend von der Beobachtungsra­ dareinrichtung B abgetastet und beobachtet werden.

Bei dem Wetterradarsystem gemäß der Erfindung sucht die Suchdatenerfassungseinheit das vorbestimmte Suchgebiet ab. Als nächstes detektiert die Objektortdetektiereinheit den Ort des Objekts aus den Suchdaten. Dann wird die Beobach­ tungsradarantenne innerhalb des festgelegten Abtastbereichs so gerichtet, daß sie das Objekt beobachtet. Dieses Merkmal erlaubt es dem Beobachtungsradar, den Detektiervorgang eines Objekts über große Bereiche zu vernachlässigen, so daß das Objekt mit höherer räumlicher Auflösung durch Verengung der Strahlbreite effektiv gemessen werden kann. Da ferner die Suchdatenerfassungseinheit ein Objekt erfaßt, kann das Beob­ achtungsradar dieses kontinuierlich beobachten, so daß die zeitliche Auflösung bei der Beobachtung verbessert wird.

Bei dem Wetterradarsystem gemäß der Erfindung kann die Such­ radareinrichtung aus einem Suchradarset mit einer Suchradar­ antenne bestehen. Das Suchradarset kann ein Objekt wirksam erfassen, indem ein großes Gebiet mit relativ kurzer Periode und in Echtzeit abgetastet wird.

Bei dem Wetterradarsystem gemäß der Erfindung kann die Such­ radarantenne einen dreidimensionalen Abtastbetrieb ein­ schließlich einer Drehabtastung im Azimut und eines Höhen­ winkeländerungsbetriebs implementieren, um den Objektsuch­ bereich zu erweitern.

Bei dem Wetterradarsystem gemäß der Erfindung kann ein Ob­ jekt innerhalb einer kurzen Suchzeit effektiv gefunden wer­ den, wenn das Suchradar Fächerstrahlen verwendet.

Bei dem Wetterradarsystem gemäß der Erfindung werden Suchda­ ten entsprechend dem Konstanthöhen-PPI- bzw. CAPPI-Display auf der Basis von Daten erzeugt, die durch die dreidimen­ sionale Abtastung des Suchradars erhalten werden. Mit dem CAPPI-Display kann der Bediener die von dem System gewon­ nenen Beobachtungsbedingungen leicht verstehen.

Weiterhin umfaßt das Wetterradarsystem gemäß der Erfindung eine Bewegungsvorhersageeinheit, die den Ort eines Objekts auf der Basis von früheren Suchdaten vorhersagt oder den Ort eines Objekts auf der Basis von früheren Beobachtungsdaten hoher Auflösung vorhersagt. Auch wenn sich ein Objekt ra­ scher als die Erfassungsperiode durch das Suchradar bewegt, kann daher das Objekt kontinuierlich verfolgt und beobachtet werden.

Bei dem Wetterradarsystem gemäß der Erfindung sind ferner die Beobachtungsradarsets über verschiedene Orte verteilt und werden gemeinsam mit dem Suchradar integral gesteuert. Diese Konfiguration ermöglicht die wirkungsvolle Beobachtung ausgedehnter Gebiete.

Claims (9)

1. Wetterradarsystem zum Erfassen und Beobachten eines be­ wegten Objekts, gekennzeichnet durch

• - eine Beobachtungsradarantenne (22), die auf das Ob­ jekt zu richten ist;
• - eine Suchdatengewinnungseinheit zur Gewinnung von Suchdaten über ein Suchgebiet;
• - eine Objektortdetektiereinheit (40), die den Ort des Objekts auf der Basis der Suchdaten detektiert, um Ortsinformation zu gewinnen;
• - eine Abtastbereichentscheidungseinheit (42), die einen Abtastbereich der Beobachtungsradarantenne (22) auf der Basis der gewonnenen Ortsinformation bestimmt; und
• - eine Beobachtungsradarsteuerungseinheit (26), die die Beobachtungsradarantenne (22) entsprechend dem Abtastbereich verschwenkt und treibt.

2. Wetterradarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchdatengewinnungseinheit folgendes aufweist:
eine Suchradarantenne (2) zum Abtasten des Suchgebiets; und
eine Suchradarsteuerungseinheit (6), die die Suchradar­ antenne (2) verschwenkt und treibt.

3. Wetterradarsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchradarsteuerungseinheit (6) einen dreidimen­ sionalen Abtastvorgang unter Verwendung der Suchradar­ antenne (2) implementiert, wobei der dreidimensionale Abtastvorgang eine Drehabtastung in einem Azimut- und einem Höhenwinkel-Änderungsbetrieb umfaßt.

4. Wetterradarsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Suchradarantenne (2) einen fächerförmigen Strahl aussendet, der sich um einen Höhenwinkel ausbreitet; und
daß die Suchradarsteuerungseinheit (6) einen dreidimen­ sionalen Abtastvorgang unter Verwendung der Suchradar­ antenne (2) implementiert, wobei der dreidimensionale Ab­ tastvorgang eine Drehabtastung in einem Azimut- und einem Höhenänderungsbetrieb umfaßt.

5. Wetterradarsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchdatengewinnungseinheit ferner eine Suchdaten­ verarbeitungseinheit (12) aufweist, um Suchdaten entspre­ chend einer Konstanthöhen-PPI-Präsentation (PPI=Rundsichtanzeige) aus Daten zu bilden, die durch die dreidimensionale Abtastung gewonnen worden sind.

6. Wetterradarsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchradarantenne (2) einen fächerförmigen Strahl aussendet, der sich um die Höhe herum ausbreitet; und daß die Suchradarsteuerungseinheit (6) die Suchradarantenne (2) so steuert, daß der fächerförmige Strahl eine Dreh­ abtastung im Azimut ausführt.

7. Wetterradarsystem zum Erfassen und Beobachten eines be­ wegten Objekts, gekennzeichnet durch

• - eine Beobachtungsradarantenne (22), die auf das Ob­ jekt zu richten ist;
• - eine Suchdatengewinnungseinheit zur Gewinnung von Suchdaten in einem Suchgebiet, wobei die Suchdaten­ gewinnungseinheit eine Suchradarantenne (2) zum Ab­ tasten des Suchgebiets und eine Suchradarsteuerungs­ einheit (6) zum Verschwenken und Treiben der Such­ radarantenne (2) aufweist;
• - eine Objektortdetektiereinheit (40), die den Ort des Objekts aus den Suchdaten detektiert, um Ortsinfor­ mation zu gewinnen;
• - eine Abtastbereichentscheidungseinheit (42), die einen Abtastbereich der Beobachtungsradarantenne (22) entsprechend der Ortsinformation bestimmt;
• - eine Beobachtungsradarsteuerungseinheit (24) zum Verschwenken und Treiben der Beobachtungsradaran­ tenne (22) auf der Basis des Abtastbereichs; und
• - eine Bewegungsvorhersageeinheit (500), die den Ort des Objekts auf der Basis von mit der Suchradaran­ tenne (2) gewonnenen vorhergehenden Suchdaten vor­ hersagt.

8. Wetterradarsystem zum Erfassen und Beobachten eines be­ wegten Objekts, gekennzeichnet durch

• - eine Beobachtungsradarantenne (22), die auf das Ob­ jekt zu richten ist;
• - eine Suchdatengewinnungseinheit zur Gewinnung von Suchdaten in einem Suchgebiet, wobei die Suchdaten­ gewinnungseinheit eine Suchradarantenne (2) zum Ab­ tasten des Suchgebiets und eine Suchradarsteuerungs­ einheit (6) zum Verschwenken und Treiben der Suchra­ darantenne (2) aufweist;
• - eine Objektortdetektiereinheit (40), die den Ort des Objekts aus den Suchdaten detektiert, um Ortsinfor­ mation zu gewinnen;
• - eine Abtastbereichentscheidungseinheit (42), die einen Abtastbereich der Beobachtungsradarantenne (22) entsprechend der gewonnenen Ortsinformation bestimmt;
• - eine Beobachtungsradarsteuerungseinheit (24) zum Verschwenken und Treiben der Beobachtungsradar­ antenne (22) auf der Basis des Abtastbereichs; und
• - eine Bewegungsvorhersageeinheit (600), die den Ort des Objekts aus mit der Beobachtungsradarantenne (22) gewonnenen vorhergehenden Beobachtungsdaten hoher Auflösung vorhersagt.

9. Wetterradarsystem zum Erfassen und Beobachten eines be­ wegten Objekts, gekennzeichnet durch

• - eine Vielzahl von Beobachtungsradarantennen (24), die auf das Objekt zu richten sind, wobei diese Antennen jeweils an einer anderen Stelle positio­ niert sind;
• - eine Suchradarantenne (4) zum Abtasten eines Such­ gebiets; und
• - eine Steuerungseinheit (702), die mit der Vielzahl von Beobachtungsradarantennen (24) und der Suchra­ darantenne (4) verbunden ist zur Steuerung des Schwenk- und Antriebsbetriebs der Vielzahl von Beob­ achtungsradarantennen und der Suchradarantenne; wo­ bei die Steuerungseinheit folgendes aufweist:
• - eine Suchradarsteuerungseinheit (6) zum Verschwenken und Treiben der Suchradarantenne (4);
• - eine Objektortdetektiereinheit (40), um den Ort des Objekts auf der Basis von Suchdaten zu detektieren, um Ortsinformation zu gewinnen;
• - eine Abtastbereichentscheidungseinheit (42), die je­ weilige Abtastbereiche der Vielzahl von Beobach­ tungsradarantennen auf der Basis der detektierten Ortsinformation bestimmt;
• - eine Beobachtungsradarsteuerungseinheit (26), die die Vielzahl von Beobachtungsradarantennen (24) auf der Basis der Abtastbereiche jeweils verschwenkt und treibt; und
• - eine Verarbeitungseinheit (704) für Beobachtungs­ daten mit hoher Auflösung, die auf der Basis von Daten, die von jeder der Vielzahl von Beobachtungs­ radarantennen (24) empfangen werden, Beobachtungs­ daten des Objekts mit hoher Auflösung bildet.