JP2000338238A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はレーダビームの反射波から得られる
ドップラ情報に基づいて観測領域の風向および風速を測
定するレーダ装置に関し、個々の観測点で得られるドッ
プラ情報のばらつきに影響されることなく、精度良く風
速および風向を測定することを目的とする。 【解決手段】 監視領域に照射するビームの方向を制御
する空中線制御装置１を設ける。所定のビームに起因し
て時系列で受信される反射波に基づいて、距離方向に並
ぶ複数の観測点におけるドップラ風速を検出する信号処
理部４を設ける。信号処理部４で検出された複数のドッ
プラ風速を平滑化して平滑ドップラ風速を求める平滑部
７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーダ装置に係
り、特に、レーダビームの反射波（電波、または音波）
から得られるドップラ情報に基づいて、観測領域の風向
および風速を測定するレーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、レーダビームの反射波から得ら
れるドップラ情報に基づいて観測領域の風向および風速
を検出する従来のレーダ装置のブロック図を示す。図６
において符号１は空中線装置、符号２は空中線制御装
置、符号３は送受信装置、符号４は信号処理部、符号５
は風速算出部を示す。

【０００３】図７は、レーダ装置がドップラ情報に基づ
いて観測領域の風向および風速を検出する原理を説明す
るための図を示す。図７に示すＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸
は、レーダ装置の観測領域中に仮想的に設定された直交
座標系の座標軸である。また、図７において、αは空中
線装置１の観測仰角、βは空中線装置１の観測方位、Ｒ
は観測点までの距離、ｒは観測点までの水平距離であ
る。更に、Ｖβは、レーダ装置によって検出されるドッ
プラ成分（以下、この成分を「ドップラ風速」と称
す）、θは観測点における風向、Ｖｈは観測点における
風速、Ｖｆは観測点に鉛直方向に生じているドップラ成
分（以下、この成分を「鉛直方向ドップラ風速」と称
す）である。

【０００４】次に、図６および図７を参照して、従来の
レーダ装置の動作について説明する。従来のレーダ装置
において、空中線装置１は空中線制御装置２によって指
定される方向にビームを照射する。空中線制御装置２
は、観測方位βがＺ軸回りを１回転する毎に所定の規則
に従って観測仰角αを変化させることにより、ビームの
照射方向を変化させる。

【０００５】観測仰角αおよび観測方位βで特定される
所定の方向に照射されたビームは、空中に散乱する雨滴
等の物質により反射される。その結果、空中線装置１か
ら送信されたビームの一部は再び空中線装置１に受信さ
れる。ビームの反射波が空中線装置１に受信されると、
送受信装置３の内部で実行される受信処理によりその反
射波が検波される。

【０００６】検波された反射波は信号処理部４に供給さ
れ、その内部で所定の演算処理に付される。その結果、
信号処理部４によって反射波の強度信号と、反射波の位
相情報とが演算される。この位相情報には、反射波に重
畳しているドップラシフトの大きさ、すなわち、レーダ
装置の観測方向に存在する物質の移動速度が反映されて
いる。従って、従来のレーダ装置は、上記の位相情報よ
りドップラ風速Ｖβを検出することができる。

【０００７】従来のレーダ装置は、観測領域の風向およ
び風速を所定の高度毎に検出する。上記の検出を可能と
するため、従来のレーダ装置は、上述したドップラ風速
Ｖβを、所定の高度毎に、所定の３方向について、すな
わち、レーダ装置から鉛直上方に向かう方向と、レーダ
装置からそれぞれ所定の仰角方向に向かう２つの方向と
について測定する。このようにして高度毎に測定された
３方向のドップラ風速Ｖβは、風速算出部５に供給され
る。

【０００８】所定高度の観測点におけるドップラ風速Ｖ
βは、観測点の仰角αおよび方位β、観測点における鉛
直方向ドップラ風速Ｖｆ、観測点における風速Ｖｈ、お
よび観測点における風向θを用いて、以下に示す単純な
三角関数計算式により表すことができる（図７参照）。 Ｖβ＝Ｖｆ・sinα−Ｖｈ・cosα・cos（β−θ） …（１）

【０００９】風速算出部５は、所定高度毎に測定される
３つのドップラ風速Ｖβのそれぞれについて上記（１）
式の関係を生成する。尚、従来のレーダ装置において、
（１）式に含まれる鉛直方向ドップラ風速Ｖｆには、予
め仮定された所定値が代入される。風速算出部５は、そ
れら３つの関係式を用いて風速Ｖｈおよび風向θを求め
る。従来のレーダ装置は、上述した処理を実行すること
により、観測領域内の風速Ｖｈおよび風向θを所定高度
毎に求める。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ装置は以
上のように構成されており、個々の観測点で測定された
ドップラ風速Ｖβをそのまま用いて風速Ｖｈおよび風向
θを演算している。しかし、個々の観測点について観測
されるドップラ情報には観測誤差等に起因するばらつき
が存在する。このため、それらのドップラ情報が風速Ｖ
ｈや風向θの演算処理にそのまま用いられた場合、その
演算結果には誤差が重畳し易くなる。上述した理由によ
り、従来のレーダ装置は、風速Ｖｈや風向θの演算結果
に誤差を重畳させ易いという問題を有していた。

【００１１】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、個々の観測点で得られるドップラ
情報のばらつきに影響されることなく、観測領域におけ
る風速Ｖｈおよび風向θを精度良く測定することのでき
るレーダ装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
監視領域に照射したビームの反射波に重畳しているドッ
プラシフト量に基づいて前記ビームの照射方向における
ドップラ風速を検出するレーダ装置であって、前記ビー
ムの照射方向を制御する制御装置と、所定のビームに起
因して時系列で受信される反射波に基づいて、距離方向
に並ぶ複数の観測点におけるドップラ風速を検出する信
号処理部と、信号処理部で検出された複数のドップラ風
速を平滑化して平滑ドップラ風速を求める平滑部と、を
備えることを特徴とするものである。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載のレ
ーダ装置であって、前記平滑部は、方位方向に並ぶ複数
の観測点におけるドップラ風速を平滑化し、その結果得
られた平滑値を、前記複数の観測点の中央に位置する観
測点に対応する平滑ドップラ風速とすることを特徴とす
るものである。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１記載のレ
ーダ装置であって、前記平滑部は、距離方向に並ぶ複数
の観測点におけるドップラ風速を平滑化し、その結果得
られた平滑値を、前記複数の観測点の中央に位置する観
測点に対応する平滑ドップラ風速とすることを特徴とす
るものである。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１記載のレ
ーダ装置であって、前記平滑部は、所定空間内に並ぶ複
数の観測点におけるドップラ風速を平滑化し、その結果
得られた平滑値を、前記複数の観測点の中央に位置する
観測点に対応する平滑ドップラ風速とすることを特徴と
するものである。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項４記載のレ
ーダ装置であって、前記所定空間は、距離方向と方位方
向とで定義される平面内に区分された閉領域であること
を特徴とするものである。

【００１７】請求項６記載の発明は、請求項１記載のレ
ーダ装置であって、前記制御装置は、監視領域が繰り返
しビームにより走査されるように所定の処理を実行し、
前記平滑部は、ある観測点の所定の走査回数分のドップ
ラ風速を平滑化し、その結果得られた平滑値を、前記観
測点に対応する平滑ドップラ風速とすることを特徴とす
るものである。

【００１８】請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の
何れか１項記載のレーダ装置であって、前記平滑部は、
加算平均の手法で前記平滑ドップラ風速を求めることを
特徴とするものである。

【００１９】請求項８記載の発明は、請求項１乃至６の
何れか１項記載のレーダ装置であって、前記平滑部は、
自乗平均の手法で前記平滑ドップラ風速を求めることを
特徴とするものである。

【００２０】請求項９記載の発明は、請求項１乃至８の
何れか１項記載のレーダ装置であって、高度毎に所定数
の観測点について前記平滑ドップラ風速を求めると共
に、それらの平滑ドップラ風速に基づいて、観測領域に
おける風速および風向を高度毎に算出する風速算出部を
備えることを特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。

【００２２】実施の形態１．図１は、本実施形態のレー
ダ装置のブロック図を示す。図６において符号１は空中
線装置、符号２は空中線制御装置、符号３は送受信装
置、符号４は信号処理部、符号５は風速算出部、符号６
はデータ蓄積部、符号７は平滑部示す。

【００２３】次に、図１と共に、風速Ｖｈおよび風向θ
の観測概念を表す上記図７を参照して本実施形態のレー
ダ装置の動作について説明する。本実施形態のレーダ装
置において、空中線装置１、空中線制御装置２、送受信
装置３、信号処理部４、および風速算出部５は、図６に
示す従来のレーダ装置が備える対応部分と同様の処理を
行う。

【００２４】すなわち、空中線装置１は空中線制御装置
２によって指定される方向にビームを照射する。空中線
制御装置２は、観測方位βがＺ軸回りを１回転する毎に
所定の規則に従って観測仰角αを変化させることによ
り、ビームの照射方向を変化させる。

【００２５】観測仰角αおよび観測方位βで特定される
所定の方向に照射されたビームは、空中に散乱する雨滴
等の物質により反射される。その結果、空中線装置１か
ら送信されたビームの一部は再び空中線装置１に受信さ
れる。空中線装置１からビームが発せられた後、そのビ
ームの反射波が空中線装置１に受信されるまでの時間
は、反射波が生成された観測点とレーダ装置との距離、
すなわち、観測点の高度に対応している。このため、レ
ーダ装置は、所定方向に向けてビームを照射した後、時
系列で受信される反射波を、高度の異なる複数の観測点
でそれぞれ生成された反射波としてサンプリングする。

【００２６】空中線装置１から発せられたビームの反射
波が空中線装置１に受信されると、送受信装置３の内部
で所定の受信処理が実行されることにより、その反射波
が検波される。検波された反射波は信号処理部４に供給
され、その内部で所定の演算処理に付される。その結
果、信号処理部４では、時系列でサンプリングされる反
射波毎に強度信号と位相情報とが演算される。

【００２７】信号処理部４で演算される反射波の位相情
報には、反射波に重畳しているドップラシフトの大き
さ、すなわち、反射波が生成された観測点における物質
の移動速度が反映されている。従って、信号処理部４
は、時系列で順次得られる位相情報に基づいて、ビーム
の照射された方向におけるドップラ風速Ｖβを所定の高
度毎に求めることができる。

【００２８】上述した従来のレーダ装置（図６）は、あ
る観測点におけるドップラ風速Ｖβを、信号処理部４で
演算される単一の位相情報に基づいて求める。しかしな
がら、このような手法によれば、ドップラ風速Ｖβに観
測誤差等に起因するばらつきが重畳する。このため、本
実施形態のレーダ装置は、ある観測点のドップラ風速Ｖ
βを、複数の観測点で得られたドップラ風速Ｖβの平滑
値に基づいて求める。

【００２９】上記の機能を実現するため、本実施形態に
おいて、信号処理部４でビーム毎に求められる一連のド
ップラ風速Ｖβは、データ蓄積部６に供給される。デー
タ蓄積部６は、それら一連のドップラ風速Ｖβを、所定
範囲にわたる複数の方位について蓄積する。平滑部７
は、データ蓄積部６に蓄積されているドップラ風速Ｖβ
を高度毎に平滑化して、その結果得られる高度毎の平滑
値を、上記所定範囲の中心におけるドップラ風速とす
る。以下、そのドップラ風速を平滑ドップラ風速Ｖsmβ
と称す。

【００３０】平滑部７で求められた平滑ドップラ風速Ｖ
smβは、風速算出部５に供給される。風速算出部５は、
従来のレーダ装置（図６参照）の場合と同様の処理を行
うことで、観測領域の風速Ｖｈおよび風向θを所定の高
度毎に検出する。すなわち、本実施形態のレーダ装置
は、上述した高度毎の平滑ドップラ風速Ｖsmβを、所定
の３方向について、すなわち、レーダ装置から鉛直上方
に向かう方向と、レーダ装置からそれぞれ所定の仰角方
向に向かう２つの方向とについて測定する。

【００３１】風速算出部５は、このようにして測定され
る３方向のドップラ風速Ｖβのそれぞれについて上記
（１）式に示す関係式を生成する。尚、（１）式に含ま
れる鉛直方向ドップラ風速Ｖｆには、従来のレーダ装置
の場合と同様に、予め仮定された所定値が代入される。
風速算出部５は、高度毎に得られるそれら３つの関係式
を用いて、風速Ｖｈおよび風向θを高度毎に求める。

【００３２】次に、図２を参照して、平滑部７で実行さ
れる平滑化処理の内容を詳細に説明する。図２は、平滑
部７で実行される平滑化処理の概念図である。図２にお
いて、ｎ点はドップラ風速Ｖβを求めようとする観測点
を示す。また、ｎ１点およびｎ２点は、それぞれ、点ｎ
と高度が同じであり、かつ、方位方向に点ｎに隣接する
観測点である。

【００３３】本実施形態のレーダ装置において、データ
蓄積部６には、観測点ｎ，ｎ１，ｎ２に対応して測定さ
れたドップラ周波数Ｖβｎ，Ｖβｎ１，Ｖβｎ２が蓄積
されている。平滑部７は、それらのドップラ周波数を次
式（２）に代入して、加算平均により平滑値Ｖsmβを算
出する。 Ｖsmβ＝（Ｖβｎ＋Ｖβｎ１＋Ｖβｎ２）／３ …（２） 本実施形態においては、このようにして算出された平滑
値が観測点ｎにおける平滑ドップラ風速Ｖsmβとされ
る。

【００３４】平滑ドップラ風速Ｖsmβは、複数の観測点
ｎ，ｎ１，ｎ２におけるドップラ風速Ｖβの平滑値であ
るため、単一のドップラ風速Ｖβに比して観測誤差に起
因するばらつきが抑制されている。このため、本実施形
態のレーダ装置によれば、個々の観測点のドップラ風速
Ｖβをそのまま演算処理に用いる装置に比して、観測誤
差の影響を受けずに、精度良く風速Ｖｈおよび風向θを
求めることができる。

【００３５】また、本実施形態のレーダ装置に要求され
る一連の処理は、従来のレーダ装置（図６参照）で実行
される処理に方位方向の加算平均を追加するのみで実現
することができる。このため、本実施形態のレーダ装置
は、従来のレーダ装置の構成を大きく変更することなく
実現することができる。

【００３６】ところで、上記の実施形態においては、平
滑ドップラ風速Ｖsmβを求める際に、３つの観測点のド
ップラ風速Ｖβを加算平均することとしているが、加算
平均する観測点の数はこれに限定されるものではなく、
より多くのドップラ風速Ｖβを加算平均することとして
もよい。

【００３７】また、上記の実施形態においては、仰角お
よび方位が可変の空中線装置１を用いてビームを照射す
ることとしているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、フェーズドアレイ型の送受信器を用いてビーム
を照射することとしてもよい。

【００３８】実施の形態２．次に、図３および図４を参
照して、本発明の実施の形態２のレーダ装置について説
明する。図３は、本実施形態のレーダ装置のブロック図
を示す。本実施形態のレーダ装置においては、実施の形
態１（図１参照）で用いられていたデータ蓄積部６が省
略されており、信号処理部４の演算結果が平滑部７に直
接供給されている。信号処理部４は、実施の形態１の場
合と同様に、所定方位に向けて照射されるビーム毎に、
所定高度の観測点に対応する複数のドップラ風速Ｖβを
演算する。平滑部７には、それら一連のドップラ風速Ｖ
βが信号処理部４から順次供給される。

【００３９】平滑部７は、所定方位において距離方向に
検出された複数のドップラ風速Ｖβを平滑化して、その
結果得られた平滑値を所定高度におけるドップラ風速、
すなわち、平滑ドップラ風速Ｖsmβとする。平滑部７で
求められた平滑ドップラ風速Ｖsmβは、風速算出部５に
供給される。風速算出部５は、実施の形態１の場合と同
様の手法により、３つの方位についてそれぞれ高度毎に
検出された平滑ドップラ風速Ｖsmβに基づいて、風速Ｖ
ｈおよび風向θを高度毎に求める。

【００４０】次に、図４を参照して、平滑部７で実行さ
れる平滑化処理の内容を詳細に説明する。図４は、平滑
部７で実行される平滑化処理の概念図である。図４にお
いて、ｎ点はドップラ風速Ｖβを求めようとする観測点
を示す。また、ｎ１点およびｎ２点は、それぞれ、点ｎ
と方位が同じであり、かつ、距離方向（高度方向）で点
ｎに隣接する観測点である。

【００４１】本実施形態のレーダ装置において、平滑部
７は、観測点ｎ，ｎ１，ｎ２に対応して信号処理部４か
ら順次供給されるドップラ周波数Ｖβｎ，Ｖβｎ１，Ｖ
βｎ２を上記（２）式に代入して、加算平均により平滑
値Ｖsmβを算出する。本実施形態においては、このよう
にして算出された平滑値が観測点ｎにおける平滑ドップ
ラ風速Ｖsmβとされる。

【００４２】平滑ドップラ風速Ｖsmβは、複数の観測点
ｎ，ｎ１，ｎ２におけるドップラ風速Ｖβの平滑値であ
るため、単一のドップラ風速Ｖβに比して観測誤差に起
因するばらつきが抑制されている。このため、本実施形
態のレーダ装置によれば、実施の形態１の場合と同様
に、観測誤差の影響を受けずに、精度良く風速Ｖｈおよ
び風向θを求めることができる。

【００４３】また、本実施形態では、信号処理部４で順
次演算される複数のドップラ風速Ｖβが平滑ドップラ風
速Ｖsmβの基礎とされるため、データ蓄積部７を用いる
ことなく平滑ドップラ風速Ｖsmβを求めることができ
る。このため、本実施形態のレーダ装置は、実施の形態
１のレーダ装置に比して小型化、および低価格化するこ
とができる。

【００４４】ところで、上記の実施形態においては、平
滑ドップラ風速Ｖsmβを求める際に、距離方向に隣接す
る３つの観測点のドップラ風速Ｖβを加算平均している
が、加算平均する観測点の数はこれに限定されるもので
はなく、より多くのドップラ風速Ｖβを加算平均するこ
ととしてもよい。

【００４５】実施の形態３．次に、図１と共に図５を参
照して、本発明の実施の形態３のレーダ装置について説
明する。本実施形態のレーダ装置は、実施の形態１の装
置と同様に、図１に示すシステム構成を用いて実現する
ことができる。

【００４６】本実施形態において、データ処理部６に
は、実施の形態１の場合と同様に、距離方向に並ぶ複数
の観測点に対応するドップラ風速Ｖβが、複数の方位に
ついて蓄積されている。実施の形態１の装置では、それ
らの蓄積データから方位方向に並ぶ複数の観測点につい
てのドップラ風速Ｖβが抽出され、それらが平滑される
ことにより平滑ドップラ風速Ｖsmβが演算される。

【００４７】これに対して、本実施形態のレーダ装置
は、データ蓄積部６に蓄積されたデータから、所定の観
測点を中心とする数キロメートル平方程度の平面内（方
位軸および距離軸で定まる平面内）に存在する複数の観
測点についてのドップラ風速Ｖβを抽出し、それらを平
滑することで平滑ドップラ風速Ｖsmβを演算する。平滑
部７で求められた平滑ドップラ風速Ｖsmβは風速算出部
５に供給される。風速算出部５は、実施の形態１の場合
と同様の手法により、３つの方位についてそれぞれ高度
毎に検出された平滑ドップラ風速Ｖsmβに基づいて、風
速Ｖｈおよび風向θを高度毎に求める。

【００４８】次に、図５を参照して、平滑部７で実行さ
れる平滑化処理の内容を詳細に説明する。図５は、平滑
部７で実行される平滑化処理の概念図である。図５にお
いて、ｎ点は平滑ドップラ風速Ｖsmβを求めようとする
観測点を示す。また、ｎ１点乃至ｎ８点は、それぞれ、
観測点ｎを中心として方位方向および距離方向に並んだ
観測点である。

【００４９】本実施形態のレーダ装置において、平滑部
７は、観測点ｎおよびｎ１〜ｎ８のそれぞれに対応する
ドップラ周波数Ｖβｎ，Ｖβｎ１〜Ｖβｎ８を次式
（３）に代入して、加算平均により平滑値Ｖsmβを算出
する。本実施形態においては、このようにして算出され
た平滑値が観測点ｎにおける平滑ドップラ風速Ｖsmβと
される。 Ｖsmβ＝（Ｖβｎ＋Ｖβｎ１＋・・＋Ｖβｎ８）／９ …（３）

【００５０】平滑ドップラ風速Ｖsmβは、平面的に配置
された複数の観測点ｎ，ｎ１〜ｎ８におけるドップラ風
速Ｖβの平滑値であるため、観測誤差に起因するばらつ
きが十分に抑制されている。このため、本実施形態のレ
ーダ装置によれば、実施の形態１または２の場合に比し
て更に精度良く風速Ｖｈおよび風向θを求めることがで
きる。

【００５１】ところで、上記の実施形態においては、観
測点ｎを中心とする円形の所定範囲内に含まれる観測点
のドップラ風速Ｖβを加算平均して平滑ドップラ周波数
Ｖsmβを求めているが、加算平均の対象とする観測点を
決める範囲の形状は円形に限定されるものではなく、四
角形、或いは扇型等であってもよい。

【００５２】また、上記の実施形態においては、観測点
ｎを中心とする円形の範囲を、平滑処理の対象範囲とし
ているが、本発明はこれに限定されるものではなく、観
測点ｎを中心とする３次元的な空間の範囲（例えば球形
の範囲）を平滑処理の対象範囲としてもよい。

【００５３】実施の形態４．次に、本発明の実施の形態
４のレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ
装置は、実施の形態１の装置と同様に、図１に示すシス
テム構成を用いて実現することができる。

【００５４】本実施形態のレーダ装置は、実施の形態１
のレーダ装置と同様に、観測方位βがＺ軸回りを一回り
する度に観測仰角αを変化させることにより観測領域の
全域を走査する。本実施形態において、データ処理部６
には、平滑ドップラ風速Ｖsmβを算出しようとする観測
点についての過去数走査分のドップラ風速Ｖβが記憶さ
れる。

【００５５】本実施形態において、平滑部７は、それら
過去数走査分のドップラ風速Ｖβを加算平均すること
で、所定の観測点についての平滑ドップラ風速Ｖsmβを
算出する。平滑部７で求められた平滑ドップラ風速Ｖsm
βは風速算出部５に供給される。風速算出部５は、実施
の形態１の場合と同様の手法により、３つの方位につい
てそれぞれ高度毎に検出された平滑ドップラ風速Ｖsmβ
に基づいて、風速Ｖｈおよび風向θを高度毎に求める。

【００５６】本実施形態において演算される平滑ドップ
ラ風速Ｖsmβは、同一の観測点において、異なる時間に
測定された複数のドップラ風速Ｖβの平滑値であるた
め、観測誤差に起因するばらつきが抑制されている。こ
のため、本実施形態のレーダ装置によれば、観測領域に
おける風速Ｖｈおよび風向θを精度良く求めることがで
きる。

【００５７】実施の形態５．次に、本発明の実施の形態
５のレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ
装置は、実施の形態１のレーダ装置と同様に、図１に示
すシステム構成を用いて実現することができる。

【００５８】上述の如く、実施の形態１のレーダ装置
は、方位方向に隣接する複数の観測点ｎ，ｎ１，ｎ２で
得られたドップラ風速Ｖβｎ，Ｖβｎ１，Ｖβｎ２を加
算平均することにより平滑ドップラ風速Ｖsmβを算出す
る。これに対して、本実施形態のレーダ装置は、それら
のドップラ風速Ｖβを次式（４）に代入することで、自
乗平均により平滑ドップラ風速Ｖsmβを算出する。 Ｖsmβ＝｛√（Ｖβｎ１²＋Ｖβｎ²＋Ｖβｎ２²）｝／３ …（４）

【００５９】上記の処理によれば、実施の形態１の場合
と同様に、ある観測点について、観測誤差に起因するば
らつきの抑制された平滑ドップラ風速Ｖavβを求めるこ
とができる。このため、本実施形態のレーダ装置によれ
ば、実施の形態１の装置と同様に、観測領域における風
速Ｖｈおよび風向θを精度良く求めることができる。

【００６０】ところで、上記の実施形態においては、平
滑ドップラ風速Ｖsmβを求める際に、３つの観測点のド
ップラ風速Ｖβを自乗平均することとしているが、自乗
平均する観測点の数はこれに限定されるものではなく、
より多くのドップラ風速Ｖβを自乗平均することとして
もよい。

【００６１】実施の形態６．次に、本発明の実施の形態
６のレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ
装置は、実施の形態２のレーダ装置と同様に、図２に示
すシステム構成を用いて実現することができる。

【００６２】上述の如く、実施の形態２のレーダ装置
は、距離方向に隣接する複数の観測点で得られたドップ
ラ風速Ｖβを加算平均することにより平滑ドップラ風速
Ｖsmβを算出する。これに対して、本実施形態のレーダ
装置は、それらのドップラ風速Ｖβを上記（４）式に代
入することで、自乗平均により平滑ドップラ風速Ｖsmβ
を算出する。

【００６３】上記の処理によれば、実施の形態２の場合
と同様に、ある観測点について、観測誤差に起因するば
らつきの抑制された平滑ドップラ風速Ｖavβを求めるこ
とができる。このため、本実施形態のレーダ装置によれ
ば、実施の形態２の装置と同様に、観測領域における風
速Ｖｈおよび風向θを精度良く求めることができる。

【００６４】ところで、上記の実施形態においては、平
滑ドップラ風速Ｖsmβを求める際に、３つの観測点のド
ップラ風速Ｖβを自乗平均することとしているが、自乗
平均する観測点の数はこれに限定されるものではなく、
より多くのドップラ風速Ｖβを自乗平均することとして
もよい。

【００６５】実施の形態７．次に、本発明の実施の形態
７のレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ
装置は、実施の形態３のレーダ装置と同様に、図１に示
すシステム構成を用いて実現することができる。

【００６６】上述の如く、実施の形態３のレーダ装置
は、方位方向および距離方向で定義される平面内の所定
の円内に含まれる複数の観測点ｎ，ｎ１〜ｎ８で得られ
たドップラ風速Ｖβｎ，Ｖβｎ１〜Ｖβｎ８を加算平均
することにより平滑ドップラ風速Ｖsmβを算出する。こ
れに対して、本実施形態のレーダ装置は、それらのドッ
プラ風速Ｖβを次式（５）に代入することで、自乗平均
により平滑ドップラ風速Ｖsmβを算出する。 Ｖsmβ＝｛√（Ｖβｎ²＋Ｖβｎ１²＋・・＋Ｖβｎ８²）｝／９ …（５）

【００６７】上記の処理によれば、実施の形態３の場合
と同様に、ある観測点について、観測誤差に起因するば
らつきが十分に抑制された平滑ドップラ風速Ｖavβを求
めることができる。このため、本実施形態のレーダ装置
によれば、実施の形態３の装置と同様に、観測領域にお
ける風速Ｖｈおよび風向θを精度良く求めることができ
る。

【００６８】ところで、上記の実施形態においては、観
測点ｎを中心とする円形の所定範囲内に含まれる観測点
のドップラ風速Ｖβを自乗平均して平滑ドップラ周波数
Ｖsmβを求めているが、自乗平均の対象とする観測点を
決める範囲の形状は円形に限定されるものではなく、四
角形、或いは扇型等であってもよい。

【００６９】実施の形態８．次に、本発明の実施の形態
８のレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ
装置は、実施の形態４のレーダ装置と同様に、図１に示
すシステム構成を用いて実現することができる。

【００７０】上述の如く、実施の形態４のレーダ装置
は、ある観測点についての過去数走査分のドップラ風速
Ｖβｎを加算平均することにより平滑ドップラ風速Ｖsm
βを算出する。これに対して、本実施形態のレーダ装置
は、それらのドップラ風速Ｖβを自乗平均することで平
滑ドップラ風速Ｖsmβを算出する。

【００７１】上記の処理によれば、実施の形態４の場合
と同様に、ある観測点について、観測誤差に起因するば
らつきの抑制された平滑ドップラ風速Ｖavβを求めるこ
とができる。このため、本実施形態のレーダ装置によれ
ば、実施の形態４の装置と同様に、観測領域における風
速Ｖｈおよび風向θを精度良く求めることができる。

【００７２】尚、上述した実施の形態１乃至８のレーダ
装置においては、空中線制御装置２が、前記請求項１に
記載の「制御装置」に相当している。

【００７３】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。請求項１
記載の発明によれば、複数の観測点のそれぞれで検出さ
れるドップラ風速を平滑化することで、ある観測点につ
いての平滑ドップラ風速を求めることができる。平滑ド
ップラ風速は、単一のドップラ風速に比して、観測誤差
の影響などを受けにくい。このため、本発明によれば、
特定の観測点について、その点の風速状態を精度良く表
す特性値（平滑ドップラ風速）を得ることができる。

【００７４】請求項２記載の発明によれば、方位方向に
並ぶ複数の観測点におけるドップラ風速を平滑化するこ
とで、容易かつ正確に、それらの中央に位置する観測点
に対する平滑ドップラ風速を求めることができる。

【００７５】請求項３記載の発明によれば、距離方向に
並ぶ複数の観測点におけるドップラ風速を平滑化するこ
とで、容易かつ正確に、それらの中央に位置する観測点
に対する平滑ドップラ風速を求めることができる。

【００７６】請求項４記載の発明によれば、所定の空間
内に並ぶ複数の観測点におけるドップラ風速を平滑化す
ることで、容易かつ正確に、それらの中央に位置する観
測点に対する平滑ドップラ風速を求めることができる。

【００７７】請求項５記載の発明によれば、所定の平面
内に並ぶ複数の観測点におけるドップラ風速を平滑化す
ることで、容易かつ正確に、それらの中央に位置する観
測点に対する平滑ドップラ風速を求めることができる。

【００７８】請求項６記載の発明によれば、同一の観測
点についてのドップラ風速として異なる時間に検出され
た複数の値を平滑化することで、容易かつ正確に、その
観測点に対する平滑ドップラ風速を求めることができ
る。

【００７９】請求項７記載の発明によれば、加算平均の
手法により、容易、かつ、正確に、平滑ドップラ風速を
求めることができる。

【００８０】請求項８記載の発明によれば、自乗平均の
手法により、容易、かつ、正確に、平滑ドップラ風速を
求めることができる。

【００８１】請求項９記載の発明によれば、観測領域内
の風速および風向を求めるために、特定の観測点の風速
状態を正確に表す平滑ドップラ風速を用いた演算処理が
行われるため、それらの値を高度毎に正確に求めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１および３乃至８のレー
ダ装置のシステム構成を表すブロック図である。

【図２】 本発明の実施の形態１のレーダ装置で実行さ
れる平滑化処理の内容を説明するための図である。

【図３】 本発明の実施の形態２のレーダ装置のブロッ
ク図である。

【図４】 本発明の実施の形態２のレーダ装置で実行さ
れる平滑化処理の内容を説明するための図である。

【図５】 本発明の実施の形態３のレーダ装置で実行さ
れる平滑化処理の内容を説明するための図である。

【図６】 従来のレーダ装置のブロック図である。

【図７】 観測領域における風速および風向を測定する
方法を説明するための概念図である。

【符号の説明】 １ 空中線装置、 ２ 空中線制御装置、 ３ 送
受信装置、 ４ 信号処理部、 ５ 風速算出部、
６ データ蓄積部、 ７ 平滑部、Ｖβ ドップ
ラ風速、 Ｖｆ 鉛直方向ドップラ風速、 α 観
測仰角、β 観測方位、 θ 風向、 Ｖｈ 風
速、 Ｖavβ 平滑ドップラ風速、 ｎ，ｎ１〜ｎ８
観測点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J070 AA04 AA14 AB01 AC06 AC20 AE12 AF01 AG07 AH01 AH19 AH23 AH33 AH34 AH50 AJ13 AK22 AK40 BA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視領域に照射したビームの反射波に重
   畳しているドップラシフト量に基づいて前記ビームの照
   射方向におけるドップラ風速を検出するレーダ装置であ
   って、 前記ビームの照射方向を制御する制御装置と、 所定のビームに起因して時系列で受信される反射波に基
   づいて、距離方向に並ぶ複数の観測点におけるドップラ
   風速を検出する信号処理部と、 信号処理部で検出された複数のドップラ風速を平滑化し
   て平滑ドップラ風速を求める平滑部と、 を備えることを特徴とするレーダ装置。
2. 【請求項２】 前記平滑部は、方位方向に並ぶ複数の観
   測点におけるドップラ風速を平滑化し、その結果得られ
   た平滑値を、前記複数の観測点の中央に位置する観測点
   に対応する平滑ドップラ風速とすることを特徴とする請
   求項１記載のレーダ装置。
3. 【請求項３】 前記平滑部は、距離方向に並ぶ複数の観
   測点におけるドップラ風速を平滑化し、その結果得られ
   た平滑値を、前記複数の観測点の中央に位置する観測点
   に対応する平滑ドップラ風速とすることを特徴とする請
   求項１記載のレーダ装置。
4. 【請求項４】 前記平滑部は、所定空間内に並ぶ複数の
   観測点におけるドップラ風速を平滑化し、その結果得ら
   れた平滑値を、前記複数の観測点の中央に位置する観測
   点に対応する平滑ドップラ風速とすることを特徴とする
   請求項１記載のレーダ装置。
5. 【請求項５】 前記所定空間は、距離方向と方位方向と
   で定義される平面内に区分された閉領域であることを特
   徴とする請求項４記載のレーダ装置。
6. 【請求項６】 前記制御装置は、監視領域が繰り返しビ
   ームにより走査されるように所定の処理を実行し、 前記平滑部は、ある観測点の所定の走査回数分のドップ
   ラ風速を平滑化し、その結果得られた平滑値を、前記観
   測点に対応する平滑ドップラ風速とすることを特徴とす
   る請求項１記載のレーダ装置。
7. 【請求項７】 前記平滑部は、加算平均の手法で前記平
   滑ドップラ風速を求めることを特徴とする請求項１乃至
   ６の何れか１項記載のレーダ装置。
8. 【請求項８】 前記平滑部は、自乗平均の手法で前記平
   滑ドップラ風速を求めることを特徴とする請求項１乃至
   ６の何れか１項記載のレーダ装置。
9. 【請求項９】 高度毎に所定数の観測点について前記平
   滑ドップラ風速を求めると共に、それらの平滑ドップラ
   風速に基づいて、観測領域における風速および風向を高
   度毎に算出する風速算出部を備えることを特徴とする請
   求項１乃至８の何れか１項記載のレーダ装置。