JP2000275354A - 気象観測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、観測時間の短縮化を図り、しかも
高精細なドップラー観測を行なうことができる気象観測
装置を提供することを目的としている。 【解決手段】アンテナ１１をその方位角及び仰角を変え
ることにより、３次元的に気象目標に対する受信電力の
強度観測とドップラー観測とを順次行なう気象観測シス
テムにおいて、強度観測をアンテナ１１の低仰角の範囲
でのみ行ない、アンテナ１１の高仰角の範囲での強度デ
ータは、ドップラー観測により得るようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、気象レーダを用
いた気象観測装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、気象レーダを用いた気象
観測システムは、アンテナをその方位角及び仰角を変え
ることにより、３次元的に気象目標に対する受信電力の
強度観測とドップラー観測とを順次行なっている。

【０００３】具体的に言えば、アンテナを一定の仰角に
保持したまま、水平３６０°全方位に回転させて観測を
行なうという動作を、アンテナの仰角を所定のステップ
単位で段階的に変えながら繰り返し行なう、いわゆるＣ
ＡＰＰＩ（Constant Altitude Plan Position Indicati
on）走査を行なって、３次元データを収集している。

【０００４】ところで、この種の従来の気象観測システ
ムでは、まず、全ての仰角ステップに対してそれぞれ強
度観測を行ない、その後に、全ての仰角ステップに対し
てそれぞれドップラー観測を行なうようにしているた
め、観測の全行程が終了するまでに長い時間を要すると
いう問題が生じている。

【０００５】また、観測時間を短縮させたい場合には、
強度観測のための仰角ステップ数を削減しないようにす
るため、ドップラー観測のための仰角ステップ数が制限
されることになり、ドップラー情報の十分な活用ができ
ないという不都合もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
気象レーダを用いた気象観測システムでは、観測に時間
を要するとともに、観測時間を短縮しようとするとドッ
プラー情報の十分な活用ができないという問題を有して
いる。

【０００７】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、観測時間の短縮化を図り、しかも高精細
なドップラー観測を行なうことができる極めて良好な気
象観測装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る気象観測
装置は、アンテナをその方位角及び仰角を変えることに
より、３次元的に気象目標に対する受信電力の強度観測
とドップラー観測とを順次行なう気象観測システムを対
象としている。そして、強度観測をアンテナの低仰角の
範囲で行ない、アンテナの高仰角の範囲での強度データ
をドップラー観測により得るようにしたものである。

【０００９】上記のような構成によれば、強度観測をア
ンテナの低仰角の範囲でのみ行なうようにしたので、観
測時間の短縮化を図ることができるとともに、ドップラ
ー観測を行なう仰角ステップ数を削減しなくても済むた
め、高精細なドップラー観測を行なうことができるよう
になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実
施の形態で説明する気象観測装置の概略を示している。
すなわち、符号１１はアンテナで、水平３６０°全方位
に回転可能に支持されるとともに、仰角も可変できるよ
うに回動可能に支持されている。

【００１１】このアンテナ１１は、アンテナ制御装置１
２によって、その方位角及び仰角が制御される。この場
合、アンテナ制御装置１２は、レーダ制御装置１３から
ＣＡＰＰＩ走査のための情報が送られることにより、ア
ンテナ１１をＣＡＰＰＩ走査させるように駆動する。

【００１２】また、レーダ制御装置１３は、送信装置１
４に対して、送信繰り返し周波数ＰＲＦ（Pulse Repeti
tion Frequency）やパルス幅等を示す情報を出力する。
送信装置１４は、入力された情報に基づいた高周波電力
（送信パルスとなる）を生成して、切替器１５を介して
アンテナ１１に出力している。

【００１３】一方、気象目標で反射され、アンテナ１１
に受信された電波は、切替器１５を介して受信装置１６
に供給された後、信号処理装置１７に導かれて所定の信
号処理に供される。

【００１４】ここで、図２は、仰角ステップ数を２０と
した場合の、各仰角ステップ（１）〜（２０）における
レーダビームと、気象観測範囲（図中太枠で示す）との
関係を示している。この気象観測範囲は、横軸に観測距
離（ＲＡＮＧＥ）をとり、縦軸に地上高（ＨＥＩＧＨ
Ｔ）をとっている。

【００１５】気象目標の存在する範囲が地上高１７ｋｍ
までであるとすれば、図２から明らかなように、高仰角
ステップ（７）〜（２０）では、観測距離が１５０ｋｍ
以上での観測データは不要であることがわかる。換言す
れば、高仰角ステップ（７）〜（２０）の範囲では、観
測距離が最大で１５０ｋｍまで確保できれば良いという
ことである。

【００１６】そして、観測距離１５０ｋｍ以上（図２の
例では最大２５０ｋｍまで）を必要とするのは、低仰角
ステップ（１）〜（６）の範囲のみであることがわか
る。

【００１７】そこで、図３に示すように、低仰角ステッ
プ（１）〜（６）に対して、それぞれ観測距離が２５０
ｋｍまでの強度観測を行ない、その後、全ての仰角ステ
ップ（１）〜（２０）に対して、それぞれ観測距離が１
５０ｋｍまでのドップラー／強度観測を実行する。

【００１８】つまり、受信電力強度を示すデータとして
は、低仰角ステップ（１）〜（６）の強度観測で得られ
た強度データと、ドップラー／強度観測の仰角ステップ
（７）〜（２０）で得られた強度データとが使用され、
ドップラーデータとしては、ドップラー／強度観測の仰
角ステップ（１）〜（２０）で得られた速度系データが
使用される。

【００１９】このように、観測距離が２５０ｋｍまでの
強度観測を低仰角ステップ（１）〜（６）に対してのみ
行ない、高仰角ステップ（７）〜（２０）に対してはド
ップラー／強度観測で得られた強度データを使用するよ
うにすれば、従来のように、全ての仰角ステップに対し
てそれぞれ強度観測を行なう必要がなくなるので、観測
時間の短縮化を図ることができる。

【００２０】また、ドップラー／強度観測の仰角ステッ
プ数が削減されることもないので、高精細なドップラー
観測を行なうことが可能となる。

【００２１】ここで、強度観測では、送信繰り返し周波
数ＰＲＦを４５０ｐｐｓ（pulse per second）とし、ア
ンテナ１１の回転数を１０ｒｐｍ（revolution per min
ute）として固定している。

【００２２】これに対し、ドップラー／強度観測では、
仰角ステップ（１）〜（８）に対して送信繰り返し周波
数ＰＲＦを７２０／９００ｐｐｓ、アンテナ１１回転数
を３．５ｒｐｍとし、仰角ステップ（９）〜（１２）に
対して送信繰り返し周波数ＰＲＦを１０８０／１１５０
ｐｐｓ、アンテナ１１回転数を５．０ｒｐｍとし、仰角
ステップ（１３）〜（２０）に対して送信繰り返し周波
数ＰＲＦを１４４０／１８００ｐｐｓ、アンテナ１１回
転数を６．０ｒｐｍとしている。

【００２３】このように、高仰角ステップになるに連れ
て、送信繰り返し周波数ＰＲＦを高く設定することによ
り、アンテナ１１の回転数を増加させることができるの
で、このような点でも、観測時間の短縮化を図ることが
できる。逆に、同じ観測時間であれば、ステップ数を増
やしてより高精細なドップラー観測を行なうことが可能
となる。

【００２４】また、ドップラー／強度観測においては、
仰角ステップ（１）〜（８）と仰角ステップ（９）〜
（１２）と仰角ステップ（１３）〜（２０）とで、それ
ぞれ２種類の送信繰り返し周波数ＰＲＦが設定されてい
る、これは、仰角ステップ（１）〜（８）を例にとって
説明すると、図４に示すように、任意の仰角ステップの
ＰＰＩ画面を、アンテナ１１の回転方向（図中矢印で示
す）に沿って１．２°づつ３００セクタに分割し、各セ
クタで交互に送信繰り返し周波数ＰＲＦを７２０ｐｐｓ
と９００ｐｐｓとに切り替えることを示している。

【００２５】そして、１つのセクタ内には、送信パルス
が、仰角ステップ（１）〜（８）で４２ヒットあり、仰
角ステップ（９）〜（１２）で４３ヒットあり、仰角ス
テップ（１３）〜（２０）で４８ヒット存在する。

【００２６】アンテナ１１の回転数は、送信繰り返し周
波数ＰＲＦ及び１セクタ内のヒット数と相互に関連付け
られており、要するに、気象目標のアンテナ１１に対す
る移動速度の平均値が、１ｍ／ｓ以内になるように設定
されている。

【００２７】なお、ドップラー／強度観測では、仰角ス
テップ（１）〜（８）に対してそれぞれ観測距離を１５
０ｋｍまでとし、仰角ステップ（９）〜（１２）に対し
てそれぞれ観測距離を９０ｋｍまでとし、仰角ステップ
（１３）〜（２０）に対してそれぞれ観測距離を６０ｋ
ｍまでとしている。

【００２８】ここで、図５は、強度観測とドップラー観
測との具体的な観測動作を示している。まず、低仰角ス
テップ（１）〜（６）のうち、奇数番目にあたる仰角ス
テップ（１），（３），（５）に対して、それぞれ強度
観測を順次実行し、その後、仰角ステップ（１）〜（２
０）のうち、奇数番目にあたる仰角ステップ（１），
（３），（５），（７），（９），（１１），（１
３），（１５），（１７），（１９）に対して、それぞ
れドップラー観測を実行する（観測ブロック１）。

【００２９】次に、低仰角ステップ（１）〜（６）のう
ち、偶数番目にあたる仰角ステップ（２），（４），
（６）に対して、それぞれ強度観測を順次実行し、その
後、仰角ステップ（１）〜（２０）のうち、偶数番目に
あたる仰角ステップ（２），（４），（６），（８），
（１０），（１２），（１４），（１６），（１８），
（２０）に対して、それぞれドップラー観測を実行する
（観測ブロック２）。

【００３０】そして、これら２つの観測ブロック１，２
を合わせて、１サイクルの観測動作が６分で終了し、こ
のサイクルが繰り返し行なわれる。

【００３１】なお、この発明は上記した実施の形態に限
定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
観測時間の短縮化を図り、しかも高精細なドップラー観
測を行なうことができる極めて良好な気象観測装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る気象観測装置の実施の形態を示
すブロック構成図。

【図２】同実施の形態における各仰角ステップのレーダ
ビームと気象観測範囲との関係を説明するために示す
図。

【図３】同実施の形態における強度観測とドップラー／
強度観測との運用緒元を説明するために示す図。

【図４】同実施の形態における送信繰り返し周波数の切
り替え動作を説明するために示す図。

【図５】同実施の形態における強度観測とドップラー観
測との具体的な観測動作を説明するために示す図。

【符号の説明】

１１…アンテナ、 １２…アンテナ制御装置、 １３…レーダ制御装置、 １４…送信装置、 １５…切替器、 １６…受信装置、 １７…信号処理装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンテナをその方位角及び仰角を変える
   ことにより、３次元的に気象目標に対する受信電力の強
   度観測とドップラー観測とを順次行なう気象観測システ
   ムにおいて、 前記強度観測は前記アンテナの低仰角の範囲で行ない、
   前記ドップラー観測により前記アンテナの高仰角の範囲
   での強度データを得るようにしたことを特徴とする気象
   観測装置。
2. 【請求項２】 前記アンテナの仰角に応じて、送信繰り
   返し周波数及び前記アンテナの回転数を、それぞれ独立
   に設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   気象観測装置。
3. 【請求項３】 前記アンテナが高仰角になるほど、前記
   送信繰り返し周波数を高く設定するようにしたことを特
   徴とする請求項２記載の気象観測装置。
4. 【請求項４】 前記アンテナは、仰角方向に対して所定
   のステップ単位で移動されるようになっており、 前記アンテナを、低仰角側から数えて奇数番目のステッ
   プに対応する仰角の位置に順次移動させ、各仰角の位置
   でそれぞれ前記強度観測及び前記ドップラー観測を行な
   う第１の観測手段と、 前記アンテナを、低仰角側から数えて偶数番目のステッ
   プに対応する仰角の位置に順次移動させ、各仰角の位置
   でそれぞれ前記強度観測及び前記ドップラー観測を行な
   う第２の観測手段とを具備したことを特徴とする請求項
   １乃至３いずれかに記載の気象観測装置。