JP2001159636A

JP2001159636A - ウィンドプロファイラ装置及び風速ベクトル算出方法

Info

Publication number: JP2001159636A
Application number: JP34384599A
Authority: JP
Inventors: Toshio Wakayama; 俊夫若山; Kiyoyuki Hata; 清之畑; Koichi Hirashima; 弘一平島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-06-12
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP3850610B2

Abstract

(57)【要約】【課題】上空の空間的一様性が低い場合にも、風速ベ
クトルの算出精度を向上する。【解決手段】ドップラ速度算出手段３は複素受信信号
からビーム毎、高度毎にドップラ速度を算出し、ビーム
間整合性確認手段４は高度毎にドップラ速度のビーム間
の整合性を確認し、ビーム選択手段５がビーム間の整合
性に基づき風速ベクトルを算出するための高度毎のビー
ムの組合せを選択し、風速ベクトル算出手段６が選択さ
れた高度毎のビームの組合せとドップラ速度に基づき、
高度毎に風速ベクトルを算出する。

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、上空大気の風速
ベクトルを計測する大気レーダであるウィンドプロファ
イラ装置及び風速ベクトル算出方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】風向・風速の情報は気象予報に必要な情
報の一つである。風向・風速を計測する最も一般的な方
法は、地上に風向・風速計を設置することであるが、そ
の場合は、地上の風向・風速計では地表付近の風しか測
定できない。気象予報をより正確にするためには、上空
の風向・風速も知ることが必要であるが、従来はゾンデ
等による観測でしか上空の風を計測することができなか
った。ゾンデ観測では、ゾンデを上げた時刻のデータし
か得ることができないため、観測の時間分解能が数時間
以上と低いことが欠点であった。

【０００３】それに対して、近年、ウィンドプロファイ
ラ装置と呼ばれる大気レーダにより、上空の風向・風速
を計測する技術が確立されつつある。ウィンドプロファ
イラ装置では、１分〜数分毎に上空の風向・風速を計測
することが可能となる。このような高い時間分解能によ
り計測された上空の風情報は、気象予報の精度向上に有
効となると期待されている。

【０００４】ここで、ウィンドプロファイラ装置で大気
を計測する原理を説明する。ウィンドプロファイラ装置
から送信された電波（ビーム）は、大気の屈折率の粗密
が散乱体となって反射される。反射された電波はウィン
ドプロファイラ装置で受信される。散乱体が上空の風と
共に流れていると、受信された電波はドップラ効果によ
って周波数が変化する。この周波数の変化を一般のドッ
プラレーダと同様に検出することにより、上空の風速を
測定する。ただし、ドップラレーダで直接計測される風
速は、実際の風速の視線方向への射影成分のみとなる。
そこで、ウィンドプロファイラ装置上空のある一定領域
の風速分布が一様であると仮定して、ウィンドプロファ
イラ装置の観測方向を複数方向に変えて測定を行うこと
により、３次元の風速ベクトルの合成を行う。

【０００５】図２７はウィンドプロファイラ装置におけ
る３次元風速ベクトルの算出原理を説明する図である。
図２７（ａ）はウィンドプロファイラ装置におけるビー
ム方向の例を示す図である。この例では、東、西、南、
北及び天頂方向の計５つの方向にビームを向けて観測し
ている。天頂方向以外のビームの天頂角は、例えば１０
度程度に設定される。３次元風速ベクトルは、東西方向
成分、南北方向成分、鉛直方向成分に分けることができ
る。鉛直方向成分は天頂方向に指向したビーム（以後天
頂ビームと呼ぶ）で得られるドップラ速度そのものとな
る。東西方向成分は東方向に指向したビーム（以後東ビ
ームと呼ぶ。他の方角についても同様とする）のドップ
ラ速度と西ビームのドップラ速度を使用して求めること
ができる。

【０００６】図２７（ｂ）は、東西方向に水平に風が吹
いている場合に、東ビームと西ビームでどのようなドッ
プラ速度が観測されるかを示した図である。図に示すよ
うに、西から東に風が吹いている場合には、西ビームで
は近づく方向のドップラ速度が観測され、東ビームでは
遠ざかる方向のドップラ速度が観測される。このよう
に、異なるビーム方向で同一の風を観測すると、異なる
ドップラ速度が得られることから、ビーム間のドップラ
速度の差異から水平風成分を算出することが可能とな
る。同様にして、北ビームと南ビームを用いれば、風速
の南北方向成分を算出することができる。

【０００７】以上では、空中線から発射されるビームを
５つの方向に向けて３次元風速ベクトルを求める場合に
ついて説明したが、３次元風速ベクトルを求めるために
は、最低限３ビームを用いるだけでも良い。例として、
ビームを天頂方向、東方向、北方向に向けた場合を考え
る。風速の鉛直方向成分は、天頂ビームのドップラ速度
と一致する。風速の東西方向成分は、東ビームのドップ
ラ速度から鉛直方向成分を差し引くことにより算出でき
る。また、風速の南北方向成分は、北ビームのドップラ
速度から鉛直方向成分を差し引くことにより算出でき
る。

【０００８】複数の方向にビームを向けるために、複数
の反射鏡型空中線等のフェーズドアレイタイプでない空
中線を用いる場合には、通常、ビーム方向の数だけ反射
鏡が用いられる。そのため、ビーム本数を３次元風速ベ
クトル算出に最低限必要な３つとし、反射鏡の数を最小
限必要な３つとしていることが多い。それに対して、フ
ェーズドアレイを用いたウィンドプロファイラ装置で
は、一つの空中線でビームを瞬時に切換えることができ
るため、図２７（ａ）に示したように、東、西、南、北
及び天頂方向の５つの方向にビームを走査することが多
い。

【０００９】このようなウィンドプロファイラ装置の従
来技術を示す文献として、例えば、Ｈａｓｈｉｇｕｃｈ
ｉｅｔａｌ．，Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｏｆ
ｔｈｅｐｌａｎｅｔａｒｙｂｏｕｎｄａｒｙｌａ
ｙｅｒｏｖｅｒｅｑｕａｔｏｒｉａｌＩｎｄｏｎ
ｅｓｉａｗｉｔｈａｎＬｂａｎｄｃｌｅａｒ
−ａｉｒＤｏｐｐｌｅｒｒａｄａｒ：Ｉｎｉｔｉａ
ｌｒｅｓｕｌｔｓ，ＲａｄｉｏＳｃｉｅｎｃｅ，ｖ
ｏｌ．３０，ｎｏ．４，ｐｐ．１０４３−１０５４，１
９９５では、３つのパラボラ型空中線を用いて、天頂、
東、北の３つの方向を観測し、風速ベクトルを測定する
装置について説明している。

【００１０】また、Ｃａｒｔｅｒｅｔａｌ．，Ｄｅ
ｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＵＨＦｌｏｗｅｒｔｒｏ
ｐｏｓｈｅｒｉｃｗｉｎｄｐｒｏｆｉｌｉｎｇａ
ｔＮＯＡＡ’ｓＡｅｒｏｎｏｍｙＬａｂｏｒａｔｏ
ｒｙ，ＲａｄｉｏＳｃｉｅｎｃｅ，ｖｏｌ．３０，ｎ
ｏ．４，ｐｐ．９７７−１００１，１９９５では、固定
型の３つの空中線を用いる種類の装置の説明に加えて、
フェーズドアレイ型の空中線を用いて、５方向にビーム
を指向する種類の装置について紹介している。そして、
方位角が１８０度異なる斜め方向の２つのビーム（例え
ば東ビームと西ビーム）のドップラ速度から、水平風
（東西風）を求めることを示している。

【００１１】このように、フェーズドアレイを用いたウ
ィンドプロファイラ装置では、通常５つのビーム方向を
観測して３次元風速ベクトルを計測するが、３次元風速
ベクトル算出に最低限必要なビーム本数は３であり、ビ
ーム本数が５本の観測は冗長性のあるものと言える。実
際には、従来のフェーズドアレイ方式のウィンドプロフ
ァイラ装置では、３次元風速ベクトルの３成分のうち、
鉛直風は天頂ビームのドップラ速度をそのまま利用し、
東西風は東ビームと西ビームのドップラ速度から算出
し、南北風は北ビームと南ビームからドップラ速度を算
出するというように、成分毎に用いるビームは固定され
ていた。即ち、従来は冗長性を利用したデータ処理は行
われていなかった。

【００１２】次に、ウィンドプロファイラ装置による風
速ベクトル算出における課題について説明する。一般に
ウィンドプロファイラ装置では、風速の空間的一様性を
仮定することにより３次元ベクトルを求める。上空大気
の流れは、高度が高くなるに従って地表面の影響を受け
にくくなるため、風速の空間的一様性が高くなる。しか
し、低い高度では、大気の流れが地表面の影響を受ける
ため、風速の空間的一様性が低下する。大気の流れの一
様性が低くなると、風速ベクトル算出精度が劣化する。
特に低い高度領域で精度劣化の可能性が高くなる。

【００１３】図２８は従来のウィンドプロファイラ装置
の構成を示すブロック図である。図において、１は大気
に向けて複数の方向にビームを発射すると共に大気で反
射された反射エコーを受信する空中線、２は大気に向け
て発射する複数のビームを生成して空中線１に出力する
と共に、空中線１が受信した大気の反射エコーを入力し
て複素受信信号（Ｉビデオ信号及びＱビデオ信号）を生
成する送受信手段、３は送受信手段２が生成した複素受
信信号からドップラスペクトルを求めて、ビーム毎、高
度毎にスペクトルピークに対応するドップラ速度を算出
するドップラ速度算出手段、６はドップラ速度算出手段
３が算出したドップラ速度を使用して、高度毎に風速ベ
クトルを算出する風速ベクトル算出手段である。

【００１４】図２９は従来の風速ベクトル算出状況を説
明する図である。この図では、特に東西風の算出状況を
説明するために、天頂ビーム、東ビーム、西ビームで得
られるデータについて説明している。図における３つの
グラフは、左からそれぞれ、西ビーム、天頂ビーム、東
ビームで得られたドップラ速度であり、横軸がドップラ
速度、縦軸が高度を示している。天頂ビームで得られた
ドップラ速度は、そのまま風速の鉛直方向成分となる。
また、西ビームと東ビームのドップラ速度を使用して、
風速の東西方向成分が算出される。

【００１５】大気の流れが同一高度で空間的に一様とな
る高度では、東ビームと西ビームのデータから算出され
る東西風、東ビームと天頂ビームのデータから算出され
る東西風、西ビームと天頂ビームのデータから算出され
る東西風は全て一致し、各ビーム間で整合がとれてい
る。ところが、ウィンドプロファイラ装置上空のある高
度において、大気の流れの不均一領域が西側に存在した
とすると、西ビームのみ空間的不均一の影響を受けるた
めに、ビームの選択の仕方により算出される東西風が異
なってしまい、各ビーム間で各不整合となる。

【００１６】フェーズドアレイ型空中線を用いた装置に
おいて、水平風算出のために、どの方向にビームを指向
すれば良いかについては、例えば特開平１０−１９７５
４９号公報でも述べられている。本先行技術によると、
「水平面内の風速の分布の均一度が良好」な条件におい
ては、方位角が１８０度異なる斜め方向の２つのビーム
のドップラ速度から風速を求めることが良いとしてい
る。また、「水平面内の風速の分布の均一度が良好でな
い」条件では、天頂方向とこの天頂方向から傾いた斜め
方向の２つのビームのドップラ速度から風速を算出する
のが良いとしている。

【００１７】そして、「水平面内の風速の分布の均一度
が良好でない」例として、「測定装置が海岸に設置され
ている場合、一方の測定箇所は海面の上空で、他方の測
定箇所が陸地の上空となり、各箇所の風速がある程度異
なる」という状況を挙げ、設置場所によって観測方法を
切換えることを述べている。しかしながら、地形が上空
の風に及ぼす影響は複雑であり、同じ場所であっても気
象条件によりその影響が変化する。よって、本先行技術
では、観測方法の選択を経験的に行う必要があり、実際
には観測方法を最適にすることが難しいという課題があ
った。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来のウィンドプロフ
ァイラ装置及び風速ベクトル算出方法は、以上のよう
に、上空の風の流れが同一高度で空間的に一様であるこ
とを前提にしており、空間的一様性が低くなると、風速
ベクトル算出精度が劣化したり、風速ベクトルが算出で
きないという課題があった。

【００１９】また、風の空間的一様性に応じて、空中線
のビーム方向を選択するとしても、従来技術では、その
選択を経験的な判断で行う必要があり、観測方法を最適
化することが実質上困難であるという課題があった。

【００２０】この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、上空の大気観測において、観測の
冗長性を利用することにより、大気の流れの空間的一様
性の度合を判断して、一様性が低い場合にも、３次元風
速ベクトルの算出を精度良く行うことができるウィンド
プロファイラ装置及び風速ベクトル算出方法を得ること
を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明に係るウィンド
プロファイラ装置は、大気に向けて複数の方向にビーム
を発射し、上記大気の反射エコーを受信して複素受信信
号を生成する送受信手段と、上記複素受信信号からドッ
プラスペクトルを求めて、上記ビーム毎、高度毎にスペ
クトルピークに対応するドップラ速度を算出するドップ
ラ速度算出手段と、上記高度毎に算出した上記ドップラ
速度の上記ビーム間の整合性を確認し、確認した高度毎
の上記ビーム間の整合性と上記ドップラ速度を出力する
ビーム間整合性確認手段と、上記確認されたビーム間の
整合性に基づき、風速ベクトルを算出するための高度毎
のビームの組合せを選択し、選択した高度毎の上記ビー
ムの組合せと上記ドップラ速度を出力するビーム選択手
段と、選択した高度毎の上記ビームの組合せと上記ドッ
プラ速度に基づき、高度毎に風速ベクトルを算出する風
速ベクトル算出手段とを備えたものである。

【００２２】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ビーム間整合性確認手段が、ビーム毎、高度毎のド
ップラ速度を用いて、高度毎に上記ビームの複数個の組
合せによる風速ベクトルを試算し、試算した風速ベクト
ルの差を所定のしきい値と比較することにより、高度毎
に風速ベクトルの一致度を判定して、上記ドップラ速度
の上記ビーム間の整合性を確認するものである。

【００２３】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ビーム選択手段が、ビーム間整合性確認手段から出
力されたビーム間の整合性が高い場合は予め定められた
所定のビームの組合せを高度毎に選択し、ビーム間の整
合性が低い場合は各ビームについてドップラ速度の距離
方向の連続度を算出し、距離方向にドップラ速度が連続
しているビームの組合せを高度毎に選択するものであ
る。

【００２４】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ビーム選択手段が、所定の窓長を有する距離方向の
中央値フィルタを使用してドップラ速度の距離方向の連
続度を算出するものである。

【００２５】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ビーム選択手段が、ビーム間整合性確認手段から出
力されたビーム間の整合性が高い場合は予め定められた
所定のビームの組合せを高度毎に選択し、ビーム間の整
合性が低い場合は各ビームについてドップラ速度の時間
方向の連続度を算出し、時間方向にドップラ速度が連続
しているビームの組合せを高度毎に選択するものであ
る。

【００２６】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ビーム選択手段が、所定の窓長を有する時間方向の
中央値フィルタを使用してドップラ速度の時間方向の連
続度を算出するものである。

【００２７】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ビーム間整合性確認手段が、ビーム毎、高度毎のド
ップラ速度を用いて、高度毎に上記ビームの複数個の組
合せによる風速ベクトルを試算し、試算した風速ベクト
ルの差を所定のしきい値と比較することにより、高度毎
に風速ベクトルの一致度を判定して、上記ドップラ速度
の上記ビーム間の整合性を確認し、全てのビームでドッ
プラ速度の整合が確認されなかった場合に、一部のビー
ムを組み合わせて部分的な整合性が取れないかを確認
し、ビーム間の部分的整合性を出力するものである。

【００２８】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ビーム間整合性確認手段が、高度毎に上記ドップラ
速度のビーム間の整合性を確認できない場合に、ドップ
ラ速度算出手段が、ビーム毎、高度毎に他のスペクトル
ピークに対応するドップラ速度を算出するものである。

【００２９】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ドップラ速度算出手段が、算出した低い高度のドッ
プラ速度をビーム間整合性確認手段に出力し、算出した
高い高度のドップラ速度をビーム選択手段に出力するも
のである。

【００３０】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ビーム間整合性確認手段によるビーム間整合性の確
認結果に基づき、送受信手段が発射するビーム本数又は
ビーム方向を制御するビーム発射制御手段を備えたもの
である。

【００３１】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ビーム間整合性確認手段によるビーム間整合性が低
いときに、ビーム発射制御手段がビーム本数を増加する
ものである。

【００３２】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、ビーム間整合性確認手段によるビーム間整合性が低
いときに、ビーム発射制御手段がビームの仰角を大きく
するものである。

【００３３】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、大気に向けて複数の方向にビームを発射し、上記大
気の反射エコーを受信して複素受信信号を生成する送受
信手段と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを
求めて、上記ビーム毎、高度毎に複数のスペクトルピー
クに対応する複数のドップラ速度を算出する複数ドップ
ラ速度算出手段と、上記高度毎に、上記複数のドップラ
速度の中から、ビーム間で整合するように各ビームのド
ップラ速度を選択して出力するドップラ速度選択手段
と、選択した高度毎の上記各ビームのドップラ速度に基
づき、高度毎に風速ベクトルを算出する風速ベクトル算
出手段とを備えたものである。

【００３４】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、大気に向けて複数の方向にビームを発射し、上記大
気の反射エコーを受信して複素受信信号を生成する送受
信手段と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを
求めて、上記ビーム毎、高度毎に複数のスペクトルピー
クに対応する複数のドップラ速度を算出する複数ドップ
ラ速度算出手段と、上記高度毎に、上記複数のドップラ
速度の中から、ビーム間で整合するように全てのビーム
のドップラ速度を選択して出力するドップラ速度選択手
段と、選択した高度毎の上記全てのビームのドップラ速
度に基づき、高度毎に風速ベクトルの平均値を算出する
平均風速ベクトル算出手段とを備えたものである。

【００３５】この発明に係るウィンドプロファイラ装置
は、大気に向けて複数の方向にビームを発射し、上記大
気の反射エコーを受信して複素受信信号を生成する送受
信手段と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを
求めて、上記ビーム毎、高度毎にスペクトルピークに対
応するドップラ速度を算出するドップラ速度算出手段
と、上記高度毎に算出した上記ドップラ速度の上記ビー
ム間の整合性を確認する際に、全ビームのうちの一部の
ビームを組合せたときに、部分的な整合性が取れないか
を確認し、確認した高度毎の上記ビーム間の部分的整合
性と上記ドップラ速度を出力するビーム間整合性確認手
段と、上記確認されたビーム間の部分的整合性に基づ
き、風速ベクトルを算出するための高度毎のビームの組
合せを全て選択し、選択した高度毎の上記ビームの全て
の組合せと上記ドップラ速度を出力するビーム選択手段
と、選択した高度毎の上記ビームの全ての組合せと上記
ドップラ速度に基づき、高度毎に複数の風速ベクトルを
算出する風速ベクトル算出手段とを備えたものである。

【００３６】この発明に係る風速ベクトル算出方法は、
大気に向けて複数の方向にビームを発射し、上記大気の
反射エコーを受信して複素受信信号を生成するステップ
と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求め
て、上記ビーム毎、高度毎にスペクトルピークに対応す
るドップラ速度を算出するステップと、上記高度毎に算
出した上記ドップラ速度の上記ビーム間の整合性を確認
し、確認した高度毎の上記ビーム間の整合性と上記ドッ
プラ速度を出力するステップと、上記確認されたビーム
間の整合性に基づき、風速ベクトルを算出するための高
度毎のビームの組合せを選択し、選択した高度毎の上記
ビームの組合せと上記ドップラ速度を出力するステップ
と、選択した高度毎の上記ビームの組合せと上記ドップ
ラ速度に基づき、高度毎に風速ベクトルを算出するステ
ップとを備えたものである。

【００３７】この発明に係る風速ベクトル算出方法は、
大気に向けて複数の方向にビームを発射し、上記大気の
反射エコーを受信して複素受信信号を生成するステップ
と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求め
て、上記ビーム毎、高度毎に複数のスペクトルピークに
対応する複数のドップラ速度を算出するステップと、上
記高度毎に、上記複数のドップラ速度の中から、ビーム
間で整合するように各ビームのドップラ速度を選択して
出力するステップと、選択した高度毎の上記各ビームの
ドップラ速度に基づき、高度毎に風速ベクトルを算出す
るステップとを備えたものである。

【００３８】この発明に係る風速ベクトル算出方法は、
大気に向けて複数の方向にビームを発射し、上記大気の
反射エコーを受信して複素受信信号を生成するステップ
と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求め
て、上記ビーム毎、高度毎に複数のスペクトルピークに
対応する複数のドップラ速度を算出するステップと、上
記高度毎に、上記複数のドップラ速度の中から、ビーム
間で整合するように全てのビームのドップラ速度を選択
して出力するステップと、選択した高度毎の上記全ての
ビームのドップラ速度に基づき、高度毎に風速ベクトル
の平均値を算出するステップとを備えたものである。

【００３９】この発明に係る風速ベクトル算出方法は、
大気に向けて複数の方向にビームを発射し、上記大気の
反射エコーを受信して複素受信信号を生成するステップ
と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求め
て、上記ビーム毎、高度毎にスペクトルピークに対応す
るドップラ速度を算出するステップと、上記高度毎に算
出した上記ドップラ速度の上記ビーム間の整合性を確認
する際に、全ビームのうちの一部のビームを組合せたと
きに、部分的な整合性が取れないかを確認し、確認した
高度毎の上記ビーム間の部分的整合性と上記ドップラ速
度を出力するステップと、上記確認されたビーム間の部
分的整合性に基づき、風速ベクトルを算出するための高
度毎のビームの組合せを全て選択し、選択した高度毎の
上記ビームの全ての組合せと上記ドップラ速度を出力す
るステップと、選択した高度毎の上記ビームの全ての組
合せと上記ドップラ速度に基づき、高度毎に複数の風速
ベクトルを算出するステップとを備えたものである。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるウ
ィンドプロファイラ装置の構成を示すブロック図であ
る。図において、１は大気に向けて複数の方向にビーム
を発射すると共に大気で反射された反射エコーを受信す
る空中線、２は大気に向けて発射する複数のビームを生
成して空中線１に出力すると共に、空中線１が受信した
大気の反射エコーを入力して複素受信信号（Ｉビデオ信
号及びＱビデオ信号）を生成する送受信手段、３は送受
信手段２が生成した複素受信信号からドップラスペクト
ルを求めて、ビーム毎、高度毎にスペクトルピークに対
応するドップラ速度を算出するドップラ速度算出手段で
ある。

【００４１】また、図１において、４はドップラ速度算
出手段３が高度毎に算出したドップラ速度について、高
度毎に各ビーム間の整合性を確認し、確認した高度毎の
ビーム間の整合性と、ビーム毎、高度毎のドップラ速度
を出力するビーム間整合性確認手段、５はビーム間整合
性確認手段４により確認されたビーム間の整合性に基づ
き、風速ベクトルを算出するための高度毎のビームの組
合せを選択し、選択した高度毎のビームの組合せと、ビ
ーム毎、高度毎のドップラ速度を出力するビーム選択手
段、６はビーム選択手段５が選択した高度毎のビームの
組合せとドップラ速度に基づき、高度毎に風速ベクトル
を算出する風速ベクトル算出手段である。

【００４２】次に動作について説明する。図２はこの発
明の実施の形態１による風速ベクトル算出方法の処理フ
ローを示す図である。ステップＳＴ１１において、ドッ
プラ速度算出手段３は、送受信手段２が生成した複素受
信信号からドップラスペクトルを求めて、ビーム毎、高
度毎にスペクトルピークに対応するドップラ速度を算出
する。ステップＳＴ１２において、ビーム間整合性確認
手段４は、ドップラ速度算出手段３が算出したドップラ
速度について、高度毎にビーム間の整合性を確認し、確
認した整合性と、ビーム毎、高度毎のドップラ速度を出
力する。

【００４３】ステップＳＴ１３において、ビーム選択手
段５は、ビーム間整合性確認手段４により確認された整
合性に基づき、風速ベクトルを算出するための高度毎の
任意のビームの組合せを選択し、選択した高度毎のビー
ムの組合せと、ビーム毎、高度毎のドップラ速度を出力
する。ここでは、上記ステップＳＴ１２でビーム間の整
合性が高い場合には、ビーム選択手段５は風速ベクトル
を算出するための予め定められた所定のビームの組合せ
を選択し、ビーム間の整合性が低い場合には、ビーム選
択手段５はドップラ速度の距離方向又は時間方向の連続
度が高いビームから風速ベクトルを算出するためのビー
ムの組合せを選択する。そして、ステップＳＴ１４にお
いて、風速ベクトル算出手段６は、ビーム選択手段５が
選択した高度毎のビームの組合せとドップラ速度に基づ
き、高度毎に風速ベクトルを算出する。

【００４４】図３はビーム間整合性確認手段４の処理フ
ローを示す図である。ステップＳＴ１２１において、ビ
ーム間整合性確認手段４は、ドップラ速度算出手段３に
より算出されたビーム毎、高度毎のドップラ速度を用い
て、高度毎にビームの複数個の組合せによる風速ベクト
ルを試算する。ステップＳＴ１２２において、ビーム間
整合性確認手段４は、試算した風速ベクトルの差を所定
のしきい値と比較することにより、高度毎に風速ベクト
ルの一致度を判定して、ドップラ速度のビーム間の整合
性を確認する。

【００４５】図４はビーム選択手段５の処理フローを示
す図である。ステップＳＴ１３１において、ビーム選択
手段５は、ビーム間整合性確認手段４から出力されたビ
ーム間の整合性が高い場合は、各ビームについて、ドッ
プラ速度の高度方向の連続度、即ち距離方向の連続度を
算出する。ステップＳＴ１３２において、ビーム選択手
段５は、ドップラ速度が距離方向に連続しているビーム
の組合せを選択し、選択したビームの組合せと、ビーム
毎、高度毎のドップラ速度を出力する。なお、上記図３
のステップＳＴ１２２で、各ビーム間の整合性が高い場
合には、上記ステップＳＴ１３１の処理を行わずに、ス
テップＳＴ１３２において、ビーム選択手段５は、例え
ば、東西風は東ビームと西ビーム、鉛直風は天頂ビーム
というように、予め定められた所定のビームの組合せを
高度後に選択する。

【００４６】ここでは、東、西、南、北及び天頂の計５
つの方向にビームを切換える場合を想定する。もし上空
大気の流れが、ある高度の水平面内で一様であれば、天
頂ビーム、東ビーム、西ビームの３つのビームのうち
で、どの２つのビームのデータを選択しても、その高度
の東西風と鉛直風の値は同じとなる。

【００４７】ところが、上空大気の流れの不均一が大き
い場合には、選択するビームの組合せによって東西風及
び鉛直風の値は異なるものとなる。図５はドップラ速度
のビーム間整合性を説明する図である。例えば、西、天
頂、東の３つのビームによって得られたドップラ速度
が、図５に示すような状況である場合、西ビームの１高
度点において、風の場が乱れていることにより、この高
度においては、どの２つのビームを選択するかによっ
て、算出される東西風と鉛直風が異なる値となる。すな
わち、この高度でビーム間の整合性がとれなくなり不整
合となる。図に示すように、東西風を求める場合に、不
整合となる高度においては天頂ビームと東ビームを採用
し、それ以外の整合している高度においては東ビームと
西ビームを採用する。

【００４８】図６はビーム間整合性確認の原理を説明す
る図である。ここで、ビーム間整合性確認手段４は、図
３のステップＳＴ１２１とステップ１２２において、ビ
ーム間整合性を例えば図６のようにして求める。この図
において、風速ベクトルＶＡは東ビームと西ビームから
東西風と鉛直風を算出したもの、風速ベクトルＶＢは東
ビームと天頂ビームから東西風と鉛直風を算出したもの
である。ビーム間の整合性がとれていない場合、風速ベ
クトルＶＡと風速ベクトルＶＢが一致しないことにな
る。そこで、両ベクトルの差の大きさを、試算した風速
ベクトルの一致度、すなわち、ビーム間整合性の一致度
を示す値とし、この大きさが予め定めておいた所定のし
きい値を超える場合に、ビーム間整合性が低く不整合で
あると判定する。

【００４９】ビーム間に不整合がある場合にも、大気の
乱れが空間的に局所的なものであるとすると、ドップラ
速度の高度方向の連続性、即ち距離方向の連続性を調べ
ることにより、空間的に局所的な風がどこにあるかを知
ることができる。そこで、ビーム間整合性が低い場合
に、各ビームにおいて、その高度のデータが距離方向で
不連続となっていないかどうかを調べる。図５の場合、
ビーム間整合性が低い高度では、西ビームが距離方向に
不連続となっていることから、西ビームが局所的な風を
観測していると判断する。

【００５０】図７はドップラ速度の距離方向の連続度を
調べる方法を示す図である。ドップラ速度の距離方向の
連続度は、例えば図７により知ることができる。図にお
いて、図７（ａ）のグラフは観測されたドップラ速度の
高度（即ち距離）分布を示している。このドップラ速度
のデータの不連続度を以下のようにして検出する。まず
図７（ａ）に示すデータに、所定の窓長を有する距離方
向の中央値フィルタを施すことにより、図７（ｂ）に示
すようにデータの連続成分を求めて、元のドップラ速度
のデータと求めたデータの連続成分の差を、図７（ｃ）
に示すデータの不連続成分として抽出し、データの不連
続度を示す指標とする。このデータの不連続成分が所定
のしきい値を越えた場合に、データの不連続度が検出さ
れたと判断する。この中央値フィルタは、インパルス性
雑音等の不要応答を除去するために使用されもので、そ
の特性は経験的に設定された所定の窓長により決定され
る。

【００５１】このように、ビーム間整合性確認手段４に
より確認された不整合の生じた高度について、ビーム選
択手段５が、図４に示すステップＳＴ１３１において、
それぞれのビームについてドップラ速度の不連続度を計
算すれば、どのビームが距離方向に不連続であるかを判
断することができる。

【００５２】上記図５の例では、ある高度において、西
ビームのみが不連続である場合を示しているが、同じ高
度において、西ビームと天頂ビーム又は東ビームの２つ
のビームに不連続が発生している場合には、不連続度の
低いビームを採用するか、この高度のデータを欠損扱い
とする。

【００５３】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、上空の風の空間分布が一様でない場合にも、ビーム
間整合性確認手段４がビーム間の整合性を確認すること
により風の非一様性を検出し、ビーム選択手段５が各ビ
ームについてドップラ速度の距離方向の連続度を調べ
て、一様な風の流れを観測しているビームの組合せを選
択し、風速ベクトル算出手段６が、選択されたビームの
組合せと、ドップラ速度を用いて風速ベクトルを算出す
ることにより、大気の一様性が低い場合にも、精度良く
風速ベクトルを算出することができるという効果が得ら
れる。

【００５４】実施の形態２．上記実施の形態１では、ド
ップラ速度の距離方向の連続度を調べることにより、風
の流れの不均一な部分を検出し、その不均一性の影響を
受けないビームを選択することにより風速ベクトルを求
めているが、風速の不均一性は、空間的な距離方向だけ
でなく、時間方向にも不連続であることが多い。そこ
で、この実施の形態２は、不均一領域の検出のために時
間方向の連続度を調べるものである。この実施の形態２
によるウィンドプロファイラ装置の構成及び風速ベクト
ル算出方法の処理フローは、実施の形態１の図１及び図
２と同じである。

【００５５】次に動作について説明する。図８はこの実
施の形態２によるビーム選択手段５の処理フローを示す
図であり、図９はドップラ速度の時間方向の連続度を調
べる方法を示す図である。図２のステップＳＴ１２で、
ビーム間のドップラ速度の整合性が低いと判断された場
合、不均一な風の流れは時間的に局所的であるとする
と、不均一性の影響を受けたビームでは時間的な不連続
が生じる。そこで、図８のステップＳＴ１３３におい
て、ビーム選択手段５は、不整合の生じた高度におい
て、図９に示すように各ビームの時間方向の連続度を調
べる。

【００５６】即ち、ある１つのビームのドップラ速度の
データから過去何点かの一定距離（高度）のドップラ速
度のデータを抽出し、所定の窓長を有する時間方向の中
央値フィルタを使用して、過去の平均的なドップラ速度
から、データを処理している現時点のドップラ速度が大
きく離れていないかどうかを調べる。過去の平均的な値
としては、例えば過去のデータの中央値を採用する。図
９の場合、過去のドップラ速度値が中央値からの所定の
しきい値内に分布しているのに対し、現時点の値は中央
値から所定のしきい値外に大きく離れているため、時間
方向の不連続が生じていると判断する。このように、現
時点の値と中央値との差を、時間方向の連続度を示す指
標として用いる。なお、この時間方向の中央値フィルタ
は、インパルス性雑音等の不要応答を除去するために使
用され、その特性は経験的に設定された所定の窓長によ
り決定される。

【００５７】ステップ１３４において、ビーム選択手段
５は、時間方向にドップラ速度が連続しているビームの
組合せを、風速ベクトルの算出に使用するビームの組合
せとして選択し、選択したビームの組合せと、ビーム
毎、高度毎のドップラ速度を出力する。なお、上記図３
のステップＳＴ１２２において、各ビーム間の整合性が
高い場合には、上記ステップＳＴ１３３の処理を行わず
に、ステップＳＴ１３４において、ビーム選択手段５
は、例えば、東西風は東ビームと西ビーム、鉛直風は天
頂ビームというように、予め定められた所定の組合せを
選択する。

【００５８】また、例えば、西ビーム、天頂ビーム、東
ビームの３つのビームのドップラ速度について、ビーム
間の整合性を確認する場合に、同一高度において２つの
ビームに時間的な不連続が発生している場合には、不連
続度の低いビームを採用するか、この高度のデータを欠
損扱いとする。

【００５９】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、上空の風の空間分布が一様でない場合にも、ビーム
整合性確認手段４がビーム間の整合性を確認することに
よって風の非一様性を検出し、ビーム選択手段５が各ビ
ームについてドップラ速度の時間方向の連続度を調べる
ことにより、一様な風の流れを観測しているビームの組
合せを選択し、風速ベクトル算出手段６が、選択された
ビームの組合せとドップラ速度を用いて風速ベクトルを
算出することにより、大気の一様性が低い場合にも、精
度良く風速ベクトルを算出することができるという効果
が得られる。

【００６０】実施の形態３．上記実施の形態１及び実施
の形態２では、例えば３つのビームに対してビーム間の
整合性を確認している。これはビーム間の整合性を確認
するには少なくとも３つのビームが必要になるからであ
る。この場合は、３つのビーム全てのビーム間の整合性
を確認していることになる。しかし、ウィンドプロファ
イラ装置のビーム数が多い場合には、全てのビームで整
合性が取れなくても、一部のビーム組合せにおいてドッ
プラ速度のビーム間の整合性が取れる場合がある。そこ
で、この実施の形態３はビーム間の部分的整合性の取れ
たビームのドップラ速度のみを用いて風速ベクトルを算
出するものである。この実施の形態３によるウィンドプ
ロファイラ装置の構成及び風速ベクトル算出方法の処理
フローは、実施の形態１の図１及び図２と同じである。

【００６１】次に動作について説明する。図１０はこの
発明の実施の形態３によるビーム間整合性確認手段４の
処理フローを示す図である。図において、ステップＳＴ
１２１，ＳＴ１２２は、実施の形態１の図３に示す処理
と同じである。例えば東西面内に、天頂角αの東ビー
ム、天頂角βの東ビーム、天頂ビーム、天頂角βの西ビ
ーム、天頂角αの西ビームの計５本のビームが向けられ
たとする。ただし、α＞βとする。もし、ウィンドプロ
ファイラ装置上空の東側の領域で風が乱れていたため
に、５本のビーム間でのドップラ速度の整合性が低かっ
たとする。この場合でも、天頂から西側の領域で風が一
様に流れていれば、天頂ビーム、天頂角βの西ビーム、
天頂角αの西ビームの３つのビームでは、ビーム間の部
分的整合性が取れることになる。よって、これら３つの
ビームのドップラ速度を用いれば、正しく風速ベクトル
を求めることができる。

【００６２】そこで、図１０のステップＳＴ１２２の風
速ベクトル一致度の判定で、全ビーム間の整合性がない
と判定された場合には、ステップＳＴ１２３において、
ビーム間整合性確認手段４は、全ビームのうちの一部の
ビームを組合せたときに、部分的整合性が取れないかど
うかを確認し、その部分的整合性の確認結果とドップラ
速度を出力する。部分的整合性の確認については、具体
的には、天頂ビームと複数の西ビームの間での部分的整
合性、天頂ビームと複数の東ビームの間での部分的整合
性を確認すれば良い。また、ある１ビームのみで地形や
鳥等によるクラッタが混入した可能性を考慮して、複数
ビームのうちの１つのビームのみを除外して部分的整合
性を確認しても良い。

【００６４】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、上空大気の風の一様性が低い場合も、ビーム間整合
性確認手段４がドップラ速度のビーム間の部分的整合性
を確認し、ビーム選択手段５が一様な風の流れを観測し
ているビームの組合せを選択し、風速ベクトル算出手段
６が、選択されたビームの組合せとドップラ速度により
風速ベクトルを算出することが可能となるため、風速ベ
クトルを欠損なく算出でき、風速ベクトルの算出率を向
上することができるという効果が得られる。

【００６５】実施の形態４．上記の実施の形態では、ド
ップラ速度算出手段３が算出した各ビームのドップラ速
度に対して、どのビームのドップラ速度を用いるかによ
って、風速ベクトル算出の精度を向上していたが、この
実施の形態では、ビーム間整合性確認手段４によるビー
ム間の整合性の確認結果を、ドップラ速度算出手段３に
フィードバックすることにより、風速ベクトル算出の精
度を向上させるものである。

【００６６】図１１はこの発明の実施の形態４によるウ
ィンドプロファイラ装置の構成を示すブロック図であ
る。基本的な構成は、上記実施の形態１の図１に示す構
成と同等であるが、この実施の形態４におけるドップラ
速度算出手段３は、送受信手段２が生成した複素受信信
号からドップラスペクトルを求めて、ビーム毎、高度毎
にドップラ速度を算出すると共に、ビーム間整合性確認
手段４によるビーム間の整合性の確認結果により、ドッ
プラスペクトルにおける他のピークスペクトルに対応す
るドップラ速度を算出する。

【００６７】次に動作について説明する。図１２はこの
発明の実施の形態４による風速ベクトル算出方法の処理
フローを示す図である。ドップラ速度算出手段３による
ステップＳＴ１１の処理、及びビーム間整合性確認手段
４によるＳＴ１２の処理は、上記実施の形態１と同様の
処理である。ステップＳＴ２１において、ビーム間の整
合性が高い場合には、ステップＳＴ１３，ＳＴ１４にお
いて、実施の形態１と同様にして処理を行い風速ベクト
ルを算出する。

【００６８】上記ステップＳＴ２１で、ビーム間の整合
性が低い場合には、ステップＳＴ１１に戻り、ドップラ
速度算出手段３は、複素受信信号から算出したドップラ
スペクトルが複数のピークを持つ場合に、他のスペクト
ルピークに対応するドップラ速度を算出してビーム間整
合性確認手段４に出力する。ステップＳＴ１２におい
て、ビーム間整合性確認手段４は、他のピークスペクト
ルに対応するドップラ速度について、ビーム間の整合性
を確認し、ステップＳＴ２１に移行する。

【００６９】図１３はドップラスペクトルが複数のスペ
クトルピークを持つ場合のドップラ速度のビーム間の整
合性を説明する図である。この場合、ビーム間整合性確
認手段４が、ドップラ速度算出手段３により算出された
ドップラ速度のビーム間の整合性を確認すると、ある高
度でビーム間の整合性が低いことが確認される。その原
因は、西ビームにおけるドップラ速度の算出において、
図１３の上部に示したように、ドップラスペクトル中に
複数のスペクトルピークが存在したためである。このよ
うな状況となる原因としては、ＳＮ比が低いためスペク
トルピークの検出を誤ったり、地形や鳥等によるクラッ
タエコーが大気エコーに混入したり、西ビーム照射範囲
内に風の乱れがありレーダ分解能セル内に複数の流れが
存在したことが考えられる。

【００７０】図１３の場合、西ビームではドップラスペ
クトル上の第２ピークを検出するべきところを、第１ピ
ークを検出してドップラ速度を求めたために、天頂ビー
ム及び東ビームと整合が取れなくなったわけである。そ
こで、図１２のステップＳＴ２１において、ビーム間の
整合性が低い場合に、ステップＳＴ１１に戻り、ドップ
ラ速度算出手段３は各ビームのドップラスペクトル上に
第２ピークが存在するかどうかを確認し、もし第２ピー
クがあれば、その第２ピークに対応するドップラ速度を
算出して、ビーム間整合性確認手段４に出力する。

【００７１】ビーム間整合性確認手段４は、ステップＳ
Ｔ１２において、第２ピークに対応するドップラ速度に
ついてビーム間の整合性を確認する。第２ピークは複数
のビームで検出される可能性があるため、ステップＳＴ
２１において、ビーム間の整合性が高いことを確認でき
るまで、各ビームで第１ピーク又は第２ピークいずれか
を選択する組合せ全ての場合について、ドップラ速度を
算出してビーム間の整合性の確認を行う。

【００７２】ビーム間で第１ピーク、第２ピークをどの
ように組合せても、ドップラ速度のビーム間の整合が低
い場合には、第３ピーク以降を使っても良い。ただし、
ピーク数が多くなると、ビーム間のスペクトルピークの
組合せの数が膨大となるため、スペクトルピークに対応
するドップラ速度の計算には適当な制限を設けても良
い。

【００７３】ステップＳＴ２１において、ビーム間の整
合性が高い場合には、ステップＳＴ１３において、ビー
ム選択手段４が、予め定めた所定のビームの組合せを選
択すれば良いが、例えば、できるだけ第１ピークが選択
されたビームを用いるという選択基準により選択しても
良い。ステップＳＴ１４の処理は、実施の形態１の図２
のステップＳＴ１４の処理と同等である。

【００７４】また、上記ステップＳＴ２１において、ビ
ーム間の整合性が低い場合には、実施の形態１又は実施
の形態２のように、距離方向・時間方向の大気の連続度
を考慮したビーム選択を行っても良い。

【００７５】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、上空大気の風の一様性が低い場合も、ビーム間整合
性確認手段４がドップラ速度のビーム間の整合性を確認
し、ビーム間の整合性が低い場合に、ドップラ速度算出
手段３がドップラスペクトルの他のスペクトルピークに
対応するドップラ速度を算出することにより、大気エコ
ーのドップラ速度の算出精度が向上するため、風速ベク
トルの算出精度を向上させることができるという効果が
得られる。

【００７６】実施の形態５．上記実施の形態４では、ド
ップラスペクトル上にスペクトルピークが複数存在する
場合に、ビーム間の整合性の確認結果に応じて、他のス
ペクトルピークに対応するドップラ速度を算出すること
により問題を解決したが、この実施の形態５は、複数の
スペクトルピークがある際には、予め複数のスペクトル
ピークにそれぞれ対応する複数のドップラ速度を算出
し、算出された複数のドップラ速度の中から、ビーム間
の整合性がとれるようなドップラ速度を選択するもので
ある。

【００７７】図１４はこの発明の実施の形態５によるウ
ィンドプロファイラ装置の構成を示すブロック図であ
る。図において、１３はドップラスペクトル上にスペク
トルピークが複数存在する場合に、ビーム毎、高度毎に
複数のスペクトルピークに対応する複数のドップラ速度
を算出する複数ドップラ速度算出手段、１５は高度毎
に、複数のドップラ速度の中から、ビーム間の整合性が
最も整合するように、各ビームのドップラ速度を選択す
るドップラ速度選択手段であり、その他の構成は実施の
形態１の図１に示す構成と同等である。

【００７８】次に動作について説明する。図１５はこの
発明の実施の形態５による風速ベクトル算出方法の処理
フローを示す図である。ステップＳＴ３１において、複
数ドップラ速度算出手段１３は、複素受信信号から求め
たドップラスペクトル上に、複数のスペクトルピークが
存在する場合には、複数のスペクトルピークに対応する
複数のドップラ速度を算出する。

【００７９】ステップＳＴ３２において、ドップラ速度
選択手段１５は、複数ドップラ速度算出手段１３から出
力された複数のドップラ速度の中から、高度毎にビーム
間の整合性が最も整合するようにビームのドップラ速度
を選択して出力する。

【００８０】図１６はドップラ速度選択手段１５の処理
フローを示す図である。ドップラ速度の選択手順につい
て、例えば東西風、鉛直風を求める場合には、初めに２
つのビームから第１ピークのドップラ速度を選択し、そ
れらのドップラ速度と整合するようなドップラ速度を残
りのビームから選択する。ステップＳＴ３２１におい
て、東ビームと西ビームの第１ピークから算出されたド
ップラ速度を選択する。これら２つのドップラ速度が上
空の一様な風によるものであるとすると、天頂ビームで
もその風に対応するスペクトルピークが存在するはずで
ある。そこで、ステップＳＴ３２２において、東ビーム
と西ビームのドップラ速度から算出された鉛直風に対応
するドップラ速度が、複数ドップラ速度算出手段１３で
得られた天頂ビームの複数のドップラ速度の算出結果の
中に含まれているかどうかを確認し、含まれていれば、
その天頂ビームのドップラ速度を抽出する。

【００８１】同様にして、ステップＳＴ３２３におい
て、東ビームと天頂ビームの第１ピークから算出された
ドップラ速度を選択し、ステップＳＴ３２４において、
それに対応するドップラ速度を西ビームから抽出し、ま
た、ステップＳＴ３２５において、西ビームと天頂ビー
ムの第１ピークから算出されたドップラ速度を選択し、
ステップＳＴ３２６において、それに対応するドップラ
速度を東ビームから抽出することを試みる。

【００８２】以上の手順により、全てのビームのドップ
ラ速度が整合し、かつ少なくとも２つのビームにおい
て、第１ピークのドップラ速度が選択されるような組合
せが得られる。しかし、場合によっては、この処理だけ
では適切なドップラ速度の組合せが得られないことがあ
る。その際は、１つのビームから第１ピークのドップラ
速度を選択し、もう１つのビームから第２ピークのドッ
プラ速度を選択し、それらのドップラ速度と整合するよ
うなドップラ速度を残りのビームから選択する。さら
に、それでも適切なドップラ速度の組合せが得られない
場合には、２つのビームで第２ピークのドップラ速度を
選択し、それらのドップラ速度と整合するようなドップ
ラ速度を残りのビームから選択する。このようにして、
順次、レベルの低いピークのドップラ速度を用いて、整
合性のあるドップラ速度の組合せを探索する。

【００８３】このような処理により、各高度において、
全てのビーム間で整合するように、各ビームのドップラ
速度が選択される。全てのビーム間で整合が取れていれ
ば、どのビームを選択して風速ベクトルを算出しても良
いが、例えば、できるだけＳＮ比の良いデータを用いる
ために、ピークレベルの大きいドップラ速度が得られた
ビームを選択し、そのビームのドップラ速度を使用して
も良い。また、従来のウィンドプロファイラ装置と同様
に、風速ベクトルを用いるビームを固定しても良い。

【００８４】同様にして、風速ベクトルのうちの南北風
成分についても、北ビーム、南ビーム、天頂ビームを用
いた同様の手順で算出することができる。以上のように
して、ドップラ速度選択手段１５から、高度毎に風速ベ
クトル算出に用いるビームのドップラ速度が出力される
ため、図１５のステップＳＴ１４において、風速ベクト
ル算出手段６は、ドップラ速度選択手段１５で選択され
たドップラ速度を用いて、実施の形態１と同様にして高
度毎に風速ベクトルを算出する。

【００８５】図１７はこの発明の実施の形態５によるウ
ィンドプロファイラ装置の他の構成を示すブロック図で
ある。図において、ドップラ速度選択手段１５は、全て
のビームについて整合し選択されたドップラ速度を出力
し、平均風速ベクトル算出手段１６は、複数のビーム組
合せで得られる風速ベクトルを全て算出し、それらを平
均したものを最終的な風速ベクトルとして出力する。

【００８６】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、上空大気の風の一様性が低い場合も、複数ドップラ
速度算出手段１３がドップラスペクトルの複数のスペク
トルピークに対応するドップラ速度を算出し、ドップラ
速度選択手段１５がビーム間で整合するドップラ速度を
選択することにより、大気エコーのドップラ速度の算出
精度が向上するため、風速ベクトルの算出精度を向上さ
せることができるという効果が得られる。

【００８７】また、図１７に示すように、ドップラ速度
選択手段１５が、全てのビームについて整合し選択され
たドップラ速度を出力し、平均風速ベクトル算出手段１
６が、複数のビーム組合せで得られる風速ベクトルを全
て算出し、それらを平均したものを最終的な風速ベクト
ルとして出力することにより、風速ベクトルの算出精度
をさらに向上させることができるという効果が得られ
る。

【００８８】実施の形態６．上記実施の形態では、最終
的に１つの風速ベクトルのみを算出していたが、この実
施の形態６は、ビーム数が十分多い場合に複数の風速ベ
クトルを算出するものである。図１８はこの発明の実施
の形態６によるウィンドプロファイラ装置の構成を示す
ブロック図である。図において、４は実施の形態３と同
様に、ビーム間の部分的整合性とドップラ速度を出力す
るビーム整合性確認手段、５は部分的整合性があると判
断された全てのビームの組合せを選択するビーム選択手
段、２６はビーム選択手段５が選択した全てのビーム組
合せを用いて、複数の風速ベクトルを算出する複数風速
ベクトル算出手段であり、その他の構成は実施の形態１
の図１に示す構成と同等である。

【００８９】次に動作について説明する。図１９はこの
発明の実施の形態６による風速ベクトル算出方法の処理
フローを示す図である。実施の形態３と同様に、ウィン
ドプロファイラ装置のビーム数が多い場合に、ステップ
ＳＴ１１において、ドップラ速度算出手段３がビーム
毎、高度毎にドップラ速度を算出し、ステップＳＴ１２
において、ビーム間整合性確認手段４が、全てのビーム
のうちの一部のビームを組合せたときに、部分的整合性
が取れないかどうかを確認して、部分的整合性の確認結
果と、ビーム毎、高度毎のドップラ速度を出力する。

【００９０】ステップＳＴ４１において、ビーム選択手
段５は、部分的な整合性があると判断されたビームの複
数の組合せを選択して出力する。ステップＳＴ４２にお
いて、複数風速ベクトル算出手段２６は、ビーム選択手
段５が選択したビームの複数の組合せと、ドップラ速度
を用いて、複数の風速ベクトルを算出する。

【００９１】図２０は複数の風速ベクトルを算出する状
況を示す図であり、東西面内に５つの方向にビームを向
けて観測する場合の例を示している。ここでは、上空の
西側のみで風速が異なり局所風が算出されるために、５
本のビーム全てではドップラ速度の整合性が取れない。
しかし、天頂ビームと２本の東ビームの間ではドップラ
速度の整合性があり、さらに２本の西ビームの間でもド
ップラ速度の整合性がある。そこで、ビーム選択手段５
が、天頂ビームと２つの東ビームによるビームの組合せ
と、２つの西ビームによるビームの組合せを選択して出
力し、複数風速ベクトル算出手段２６が天頂から東側の
風速ベクトルと、西側の風速ベクトルの２つの風速ベク
トルを算出することにより、天頂から東側の風速分布
と、この風速分布と異なる天頂から西側の風速分布を確
認することができる。

【００９２】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、ビーム選択手段５が部分的に整合性があるビームの
複数の組合せを選択し、風速ベクトル算出手段２６が、
選択されたビームの複数の組合せにより、複数の風速ベ
クトルを算出することにより、上空の領域毎の風速分布
を知ることができるため、大気の流れをより正確に知る
ことができるという効果が得られる。

【００９３】実施の形態７．上記実施の形態では、各ビ
ームで得られるドップラ速度のビーム間の整合性を調べ
ることにより、風速ベクトルの算出精度を向上させるも
のであるが、従来の風速ベクトル算出法に比べて信号処
理の計算量が増加する。しかし、風の一様性が低くなる
のは、主として地形の影響を受けやすい低い高度である
ため、この実施の形態７は、ビーム整合性の確認による
風速ベクトル精度向上の処理を、低い高度に限定して行
うものである。図２１はこの発明の実施の形態７による
ウィンドプロファイラ装置の構成を示すブロック図であ
り、基本的な構成は上記実施の形態１の図１に示す構成
と同等であるが、ドップラ速度算出手段３が、算出した
低い高度のドップラ速度をビーム間整合性確認手段４に
出力し、算出した高い高度のドップラ速度をビーム選択
手段５に出力する点が異なっている。

【００９４】次に動作について説明する。図２２はこの
発明の実施の形態７による風速ベクトル算出方法の処理
フローを示す図である。ステップＳＴ１１，ＳＴ１４の
処理は、実施の形態１の図２に示す各処理と同等であ
る。ステップＳＴ１１におけるドップラ速度の算出後、
ステップＳＴ４１において、ドップラ速度算出手段３
は、算出したドップラ速度のデータが、低い高度領域の
データかを判断し、低い高度領域のデータである場合に
は、算出したドップラ速度をビーム間整合性確認手段４
に出力する。一方、高い高度領域のデータである場合に
は、算出したドップラ速度をビーム選択手段５に直接出
力する。

【００９５】ステップＳＴ１２において、ビーム間整合
性確認手段４は低い高度領域のドップラ速度についてビ
ーム間の整合性を確認し、ビーム間の整合性の確認結果
とドップラ速度を出力する。ステップＳＴ１３におい
て、ビーム選択手段５は、ドップラ速度算出手段３から
の高い高度領域のドップラ速度と、ビーム間整合性確認
手段４から出力されたビーム間の整合性の確認結果と低
い高度領域のドップラ速度を用いて、風速ベクトルを算
出するためのビームを選択する。ステップＳＴ１４にお
いて、風速ベクトル算出手段６は実施の形態１と同様に
風速ベクトルを算出する。

【００９６】図２３は低い高度のみでビーム間整合性の
確認を行うことを説明する図である。図に示されるよう
に、上空の風の流れが地形の影響を受けるのは、主とし
て低い高度領域、特に高度１ｋｍ以下の領域である。従
って、ビーム間整合性を確認することの効果は、特に低
い高度領域で大きいと考えられる。そこで、風速の乱れ
の大きい低い高度領域のみで、ドップラ速度のビーム間
整合性を確認し、高い高度領域では、従来のようにビー
ム間整合性を確認しないで、風速ベクトル算出を行うよ
うにすれば、信号処理の計算量の増加を最小限に抑える
ことができる。

【００９７】以上のように、この実施の形態７によれ
ば、ビーム間整合性確認手段４によるビーム間の整合性
の確認を、低い高度領域のみに限定することにより、低
い高度での風速ベクトル算出精度を向上させながら、全
体の計算量の増加を抑えることができるという効果が得
られる。

【００９８】実施の形態８．上記実施の形態では、ウィ
ンドプロファイラ装置のビーム本数やビーム方向は一定
に保った場合について説明を行ったが、この実施の形態
８は、風の一様性に応じて送受信手段２からのビーム発
射を制御するものである。ここでは、ビーム間の整合性
の度合が風の一様性の度合表す指標として用いることが
できるため、ビーム間の整合性の度合に応じてビーム発
射の制御を行うものである。

【００９９】図２４はこの発明の実施の形態８によるウ
ィンドプロファイラ装置の構成を示すブロック図であ
る。図において、７はビーム間整合性確認手段４が確認
したビーム間の整合性の度合いに応じてビーム発射を制
御するビーム発射制御手段であり、その他の構成につい
ては、実施の形態１の図１に示すのものと同等である。

【０１００】次に動作について説明する。ドップラ速度
算出手段３，ビーム間整合性確認手段４，ビーム選択手
段５，風速ベクトル算出手段６の処理については、実施
の形態１の処理と同様である。ビーム発射制御手段７
は、ビーム間整合性確認手段４で得られるビーム間の整
合性の情報を基に、ビーム本数又はビーム方向を決定し
て送受信手段２に出力する。送受信手段２は、ビーム発
射制御手段７が決定したビーム本数又はビーム方向に基
づき、大気に向けて発射する複数のビームを生成して空
中線１に出力する。

【０１０１】図２５は大気の状態によりビーム本数を制
御することを説明する図である。図２５（ａ）に示すよ
うに風の一様性が高い場合には、ビーム間の整合性が取
れる可能性が高いためにビーム数は少なくても良い。ビ
ーム本数を少なくすれば、観測周期を短くすることがで
きるため時間分解能が向上する。また、積分数を多くす
ることにより、ドップラ速度の算出精度を向上させるこ
とも考えられる。一方、図２５（ｂ）に示すように風の
一様性が低い場合には、天頂角数を多くしビーム本数を
増やして様々なビーム仰角で観測を行えば、部分的にビ
ーム間のドップラ速度の整合性が取れるようになる。そ
のため、多数のビームの中から、部分的な整合性が得ら
れるようなビームの組合せを選択して、風速ベクトルの
算出を行うことが可能となる。

【０１０２】図２６は大気の状態によりビーム方向を制
御することを説明する図である。水平風はビーム間のド
ップラ速度の差異から算出されるため、図２６（ａ）に
示すように風の空間的一様性が高い場合には、ビーム間
のドップラ速度の差が大きくなるようにビーム仰角を下
げた方が、風速ベクトル算出の精度が向上する。一方、
図２６（ｂ）に示すように風の一様性が低い場合には、
天頂角を小さくしビーム仰角を大きくした方が、風の空
間的な乱れの影響を受けにくくなる。

【０１０３】以上のように、この実施の形態８によれ
ば、ビーム間整合性の度合に応じて、ビーム発射制御手
段７がビーム本数又はビーム方向を制御することによ
り、風の空間的非一様性の影響を最低限に抑えながら、
風速ベクトルの算出精度を向上させることができるとい
う効果が得られる。

【０１０４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、大気
に向けて複数の方向にビームを発射し、大気の反射エコ
ーを受信して複素受信信号を生成する送受信手段と、複
素受信信号からドップラスペクトルを求めて、ビーム
毎、高度毎にスペクトルピークに対応するドップラ速度
を算出するドップラ速度算出手段と、高度毎に算出した
ドップラ速度のビーム間の整合性を確認し、確認した高
度毎のビーム間の整合性とドップラ速度を出力するビー
ム間整合性確認手段と、確認されたビーム間の整合性に
基づき、風速ベクトルを算出するための高度毎のビーム
の組合せを選択し、選択した高度毎のビームの組合せと
ドップラ速度を出力するビーム選択手段と、選択した高
度毎のビームの組合せとドップラ速度に基づき、高度毎
に風速ベクトルを算出する風速ベクトル算出手段とを備
えたことにより、大気の一様性が低い場合にも、精度良
く風速ベクトルを算出することができるという効果があ
る。

【０１０５】この発明によれば、ビーム間整合性確認手
段が、ビーム毎、高度毎のドップラ速度を用いて、高度
毎に上記ビームの複数個の組合せによる風速ベクトルを
試算し、試算した風速ベクトルの差を所定のしきい値と
比較することにより、高度毎に風速ベクトルの一致度を
判定して、ドップラ速度の上記ビーム間の整合性を確認
することにより、大気の一様性が低い場合にも、精度良
く風速ベクトルを算出することができるという効果があ
る。

【０１０６】この発明によれば、ビーム選択手段が、ビ
ーム間整合性確認手段から出力されたビーム間の整合性
が高い場合は予め定められた所定のビームの組合せを高
度毎に選択し、ビーム間の整合性が低い場合は各ビーム
についてドップラ速度の距離方向の連続度を算出し、距
離方向にドップラ速度が連続しているビームの組合せを
高度毎に選択することにより、大気の一様性が低い場合
にも、精度良く風速ベクトルを算出することができると
いう効果がある。

【０１０７】この発明によれば、ビーム選択手段が、ビ
ーム間整合性確認手段から出力されたビーム間の整合性
が高い場合は予め定められた所定のビームの組合せを高
度毎に選択し、ビーム間の整合性が低い場合は各ビーム
についてドップラ速度の時間方向の連続度を算出し、時
間方向にドップラ速度が連続しているビームの組合せを
高度毎に選択することにより、大気の一様性が低い場合
にも、精度良く風速ベクトルを算出することができると
いう効果がある。

【０１０８】この発明によれば、ビーム間整合性確認手
段が、ビーム毎、高度毎のドップラ速度を用いて、高度
毎に上記ビームの複数個の組合せによる風速ベクトルを
試算し、試算した風速ベクトルの差を所定のしきい値と
比較することにより、高度毎に風速ベクトルの一致度を
判定して、ドップラ速度のビーム間の整合性を確認し、
全てのビームでドップラ速度の整合が確認されなかった
場合に、一部のビームを組み合わせて部分的な整合性が
取れないかを確認し、ビーム間の部分的整合性を出力す
ることにより、風速ベクトルを欠損なく算出でき、風速
ベクトルの算出率を向上することができるという効果が
ある。

【０１０９】この発明によれば、ビーム間整合性確認手
段が、高度毎に上記ドップラ速度のビーム間の整合性を
確認できない場合に、ドップラ速度算出手段が、ビーム
毎、高度毎に他のスペクトルピークに対応するドップラ
速度を算出することにより、上空大気の風の一様性が低
い場合も、大気エコーのドップラ速度の算出精度が向上
するため、風速ベクトルの算出精度を向上させることが
できるという効果がある。

【０１１０】この発明によれば、ドップラ速度算出手段
が、算出した低い高度のドップラ速度をビーム間整合性
確認手段に出力し、算出した高い高度のドップラ速度を
ビーム選択手段に出力することにより、低い高度での風
速ベクトル算出精度を向上させながら、全体の計算量の
増加を抑えることができるという効果がある。

【０１１１】この発明によれば、ビーム間整合性確認手
段によるビーム間整合性の確認結果に基づき、送受信手
段が発射するビーム本数又はビーム方向を制御するビー
ム発射制御手段を備えたことにより、風の空間的非一様
性の影響を最低限に抑えながら、風速ベクトルの算出精
度を向上させることができるという効果がある。

【０１１２】この発明によれば、大気に向けて複数の方
向にビームを発射し、大気の反射エコーを受信して複素
受信信号を生成する送受信手段と、複素受信信号からド
ップラスペクトルを求めて、ビーム毎、高度毎に複数の
スペクトルピークに対応する複数のドップラ速度を算出
する複数ドップラ速度算出手段と、高度毎に、複数のド
ップラ速度の中から、ビーム間で整合するように各ビー
ムのドップラ速度を選択して出力するドップラ速度選択
手段と、選択した高度毎の各ビームのドップラ速度に基
づき、高度毎に風速ベクトルを算出する風速ベクトル算
出手段とを備えたことにより、上空大気の風の一様性が
低い場合も、大気エコーのドップラ速度の算出精度が向
上するため、風速ベクトルの算出精度を向上させること
ができるという効果がある。

【０１１３】この発明によれば、大気に向けて複数の方
向にビームを発射し、大気の反射エコーを受信して複素
受信信号を生成する送受信手段と、複素受信信号からド
ップラスペクトルを求めて、ビーム毎、高度毎に複数の
スペクトルピークに対応する複数のドップラ速度を算出
する複数ドップラ速度算出手段と、高度毎に、複数のド
ップラ速度の中から、ビーム間で整合するように全ての
ビームのドップラ速度を選択して出力するドップラ速度
選択手段と、選択した高度毎の全てのビームのドップラ
速度に基づき、高度毎に風速ベクトルの平均値を算出す
る平均風速ベクトル算出手段とを備えたことにより、上
空大気の風の一様性が低い場合も、風速ベクトルの算出
精度をさらに向上させることができるという効果があ
る。

【０１１４】この発明によれば、大気に向けて複数の方
向にビームを発射し、大気の反射エコーを受信して複素
受信信号を生成する送受信手段と、複素受信信号からド
ップラスペクトルを求めて、ビーム毎、高度毎にスペク
トルピークに対応するドップラ速度を算出するドップラ
速度算出手段と、高度毎に算出したドップラ速度のビー
ム間の整合性を確認する際に、全ビームのうちの一部の
ビームを組合せたときに、部分的な整合性が取れないか
を確認し、確認した高度毎のビーム間の部分的整合性と
ドップラ速度を出力するビーム間整合性確認手段と、確
認されたビーム間の部分的整合性に基づき、風速ベクト
ルを算出するための高度毎のビームの組合せを全て選択
し、選択した高度毎のビームの全ての組合せとドップラ
速度を出力するビーム選択手段と、選択した高度毎のビ
ームの全ての組合せとドップラ速度に基づき、高度毎に
複数の風速ベクトルを算出する風速ベクトル算出手段と
を備えたことにより、上空の領域毎の風速分布を知るこ
とができるため、大気の流れをより正確に知ることがで
きるという効果がある。

【０１１５】この発明によれば、大気に向けて複数の方
向にビームを発射し、大気の反射エコーを受信して複素
受信信号を生成するステップと、複素受信信号からドッ
プラスペクトルを求めて、ビーム毎、高度毎にスペクト
ルピークに対応するドップラ速度を算出するステップ
と、高度毎に算出したドップラ速度のビーム間の整合性
を確認し、確認した高度毎のビーム間の整合性とドップ
ラ速度を出力するステップと、確認されたビーム間の整
合性に基づき、風速ベクトルを算出するための高度毎の
ビームの組合せを選択し、選択した高度毎のビームの組
合せとドップラ速度を出力するステップと、選択した高
度毎のビームの組合せとドップラ速度に基づき、高度毎
に風速ベクトルを算出するステップとを備えたことによ
り、大気の一様性が低い場合にも、精度良く風速ベクト
ルを算出することができるという効果がある。

【０１１６】この発明によれば、大気に向けて複数の方
向にビームを発射し、大気の反射エコーを受信して複素
受信信号を生成するステップと、複素受信信号からドッ
プラスペクトルを求めて、ビーム毎、高度毎に複数のス
ペクトルピークに対応する複数のドップラ速度を算出す
るステップと、高度毎に、複数のドップラ速度の中か
ら、ビーム間で整合するように各ビームのドップラ速度
を選択して出力するステップと、選択した高度毎の各ビ
ームのドップラ速度に基づき、高度毎に風速ベクトルを
算出するステップとを備えたことにより、上空大気の風
の一様性が低い場合も、大気エコーのドップラ速度の算
出精度が向上するため、風速ベクトルの算出精度を向上
させることができるという効果がある。

【０１１７】この発明によれば、大気に向けて複数の方
向にビームを発射し、大気の反射エコーを受信して複素
受信信号を生成するステップと、複素受信信号からドッ
プラスペクトルを求めて、ビーム毎、高度毎に複数のス
ペクトルピークに対応する複数のドップラ速度を算出す
るステップと、高度毎に、複数のドップラ速度の中か
ら、ビーム間で整合するように全てのビームのドップラ
速度を選択して出力するステップと、選択した高度毎の
全てのビームのドップラ速度に基づき、高度毎に風速ベ
クトルの平均値を算出するステップとを備えたことによ
り、上空大気の風の一様性が低い場合も、風速ベクトル
の算出精度をさらに向上させることができるという効果
がある。

【０１１８】この発明によれば、大気に向けて複数の方
向にビームを発射し、大気の反射エコーを受信して複素
受信信号を生成するステップと、複素受信信号からドッ
プラスペクトルを求めて、ビーム毎、高度毎にスペクト
ルピークに対応するドップラ速度を算出するステップ
と、高度毎に算出したドップラ速度のビーム間の整合性
を確認する際に、全ビームのうちの一部のビームを組合
せたときに、部分的な整合性が取れないかを確認し、確
認した高度毎のビーム間の部分的整合性とドップラ速度
を出力するステップと、確認されたビーム間の部分的整
合性に基づき、風速ベクトルを算出するための高度毎の
ビームの組合せを全て選択し、選択した高度毎のビーム
の全ての組合せとドップラ速度を出力するステップと、
選択した高度毎のビームの全ての組合せとドップラ速度
に基づき、高度毎に複数の風速ベクトルを算出するステ
ップとを備えたことにより、上空の領域毎の風速分布を
知ることができるため、大気の流れをより正確に知るこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１によるウィンドプロ
ファイラ装置の構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態１による風速ベクトル
算出方法の処理フローを示す図である。

【図３】この発明の実施の形態１によるビーム間整合
性確認手段の処理フローを示す図である。

【図４】この発明の実施の形態１によるビーム選択手
段の処理フローを示す図である。

【図５】この発明の実施の形態１においてドップラ速
度のビーム間の整合性を説明する図である。

【図６】この発明の実施の形態１においてビーム間の
整合性確認の原理を説明する図である。

【図７】この発明の実施の形態１においてドップラ速
度の距離方向の連続度を調べる方法を示す図である。

【図８】この発明の実施の形態２によるビーム選択手
段の処理フローを示す図である。

【図９】この発明の実施の形態２においてドップラ速
度の時間方向の連続度を調べる方法を示す図である。

【図１０】この発明の実施の形態３によるビーム間整
合性確認手段の処理フローを示す図である。

【図１１】この発明の実施の形態４によるウィンドプ
ロファイラ装置の構成を示すブロック図である。

【図１２】この発明の実施の形態４による風速ベクト
ル算出方法の処理フローを示す図である。

【図１３】この発明の実施の形態４においてドップラ
スペクトルが複数のピークを持つ場合のドップラ速度の
ビーム間の整合性を説明する図である。

【図１４】この発明の実施の形態５によるウィンドプ
ロファイラ装置の構成を示すブロック図である。

【図１５】この発明の実施の形態５による風速ベクト
ル算出方法の処理フローを示す図である。

【図１６】この発明の実施の形態５によるドップラ速
度選択手段の処理フローを示す図である。

【図１７】この発明の実施の形態５によるウィンドプ
ロファイラ装置の他の構成を示すブロック図である。

【図１８】この発明の実施の形態６によるウィンドプ
ロファイラ装置の構成を示すブロック図である。

【図１９】この発明の実施の形態６による風速ベクト
ル算出方法の処理フローを示す図である。

【図２０】この発明の実施の形態６において複数の風
速ベクトルを算出する状況を示す図である。

【図２１】この発明の実施の形態７によるウィンドプ
ロファイラ装置の構成を示すブロック図である。

【図２２】この発明の実施の形態７による風速ベクト
ル算出方法の処理フローを示す図である。

【図２３】この発明の実施の形態７において低い高度
のみでビーム間の整合性の確認を行うことを説明する図
である。

【図２４】この発明の実施の形態８によるウィンドプ
ロファイラ装置の構成を示すブロック図である。

【図２５】この発明の実施の形態８において大気の状
態によりビーム本数を制御することを説明する図であ
る。

【図２６】この発明の実施の形態８において大気の状
態によりビーム方向を制御することを説明する図であ
る。

【図２７】ウィンドプロファイラ装置における３次元
風速ベクトルの算出原理を説明する図である。

【図２８】従来のウィンドプロファイラ装置の構成を
示すブロック図である。

【図２９】従来の風速ベクトル算出状況を説明する図
である。

【符号の説明】

１空中線、２送受信手段、３ドップラ速度算出手
段、４ビーム間整合性確認手段、５ビーム選択手
段、６風速ベクトル算出手段、７ビーム発射制御手
段、１３複数ドップラ速度算出手段、１５ドップラ
速度選択手段、１６平均風速ベクトル算出手段、２６
複数風速ベクトル算出手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大気に向けて複数の方向にビームを発射
し、上記大気の反射エコーを受信して複素受信信号を生
成する送受信手段と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求めて、上
記ビーム毎、高度毎にスペクトルピークに対応するドッ
プラ速度を算出するドップラ速度算出手段と、上記高度毎に算出した上記ドップラ速度の上記ビーム間
の整合性を確認し、確認した高度毎の上記ビーム間の整
合性と上記ドップラ速度を出力するビーム間整合性確認
手段と、上記確認されたビーム間の整合性に基づき、風速ベクト
ルを算出するための高度毎のビームの組合せを選択し、
選択した高度毎の上記ビームの組合せと上記ドップラ速
度を出力するビーム選択手段と、選択した高度毎の上記ビームの組合せと上記ドップラ速
度に基づき、高度毎に風速ベクトルを算出する風速ベク
トル算出手段とを備えたことを特徴とするウィンドプロ
ファイラ装置。
【請求項２】ビーム間整合性確認手段が、ビーム毎、
高度毎のドップラ速度を用いて、高度毎に上記ビームの
複数個の組合せによる風速ベクトルを試算し、試算した
風速ベクトルの差を所定のしきい値と比較することによ
り、高度毎に風速ベクトルの一致度を判定して、上記ド
ップラ速度の上記ビーム間の整合性を確認することを特
徴とする請求項１記載のウィンドプロファイラ装置。
【請求項３】ビーム選択手段が、ビーム間整合性確認
手段から出力されたビーム間の整合性が高い場合は予め
定められた所定のビームの組合せを高度毎に選択し、ビ
ーム間の整合性が低い場合は各ビームについてドップラ
速度の距離方向の連続度を算出し、距離方向にドップラ
速度が連続しているビームの組合せを高度毎に選択する
ことを特徴とする請求項１記載のウィンドプロファイラ
装置。
【請求項４】ビーム選択手段が、所定の窓長を有する
距離方向の中央値フィルタを使用してドップラ速度の距
離方向の連続度を算出することを特徴とする請求項３記
載のウィンドプロファイラ装置。
【請求項５】ビーム選択手段が、ビーム間整合性確認
手段から出力されたビーム間の整合性が高い場合は予め
定められた所定のビームの組合せを高度毎に選択し、ビ
ーム間の整合性が低い場合は各ビームについてドップラ
速度の時間方向の連続度を算出し、時間方向にドップラ
速度が連続しているビームの組合せを高度毎に選択する
ことを特徴とする請求項１記載のウィンドプロファイラ
装置。
【請求項６】ビーム選択手段が、所定の窓長を有する
時間方向の中央値フィルタを使用してドップラ速度の時
間方向の連続度を算出することを特徴とする請求項５記
載のウィンドプロファイラ装置。
【請求項７】ビーム間整合性確認手段が、ビーム毎、
高度毎のドップラ速度を用いて、高度毎に上記ビームの
複数個の組合せによる風速ベクトルを試算し、試算した
風速ベクトルの差を所定のしきい値と比較することによ
り、高度毎に風速ベクトルの一致度を判定して、上記ド
ップラ速度の上記ビーム間の整合性を確認し、全てのビ
ームでドップラ速度の整合が確認されなかった場合に、
一部のビームを組み合わせて部分的な整合性が取れない
かを確認し、ビーム間の部分的整合性を出力することを
特徴とする請求項１記載のウィンドプロファイラ装置。
【請求項８】ビーム間整合性確認手段が、高度毎に上
記ドップラ速度のビーム間の整合性を確認できない場合
に、ドップラ速度算出手段が、ビーム毎、高度毎に他の
スペクトルピークに対応するドップラ速度を算出するこ
とを特徴とする請求項１記載のウィンドプロファイラ装
置。
【請求項９】ドップラ速度算出手段が、算出した低い
高度のドップラ速度をビーム間整合性確認手段に出力
し、算出した高い高度のドップラ速度をビーム選択手段
に出力することを特徴とする請求項１記載のウィンドプ
ロファイラ装置。
【請求項１０】ビーム間整合性確認手段によるビーム
間整合性の確認結果に基づき、送受信手段が発射するビ
ーム本数又はビーム方向を制御するビーム発射制御手段
を備えたことを特徴とする請求項１記載のウィンドプロ
ファイラ装置。
【請求項１１】ビーム間整合性確認手段によるビーム
間整合性が低いときに、ビーム発射制御手段がビーム本
数を増加することを特徴とする請求項１０記載のウィン
ドプロファイラ装置。
【請求項１２】ビーム間整合性確認手段によるビーム
間整合性が低いときに、ビーム発射制御手段がビームの
仰角を大きくすることを特徴とする請求項１０記載のウ
ィンドプロファイラ装置。
【請求項１３】大気に向けて複数の方向にビームを発
射し、上記大気の反射エコーを受信して複素受信信号を
生成する送受信手段と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求めて、上
記ビーム毎、高度毎に複数のスペクトルピークに対応す
る複数のドップラ速度を算出する複数ドップラ速度算出
手段と、上記高度毎に、上記複数のドップラ速度の中から、ビー
ム間で整合するように各ビームのドップラ速度を選択し
て出力するドップラ速度選択手段と、選択した高度毎の上記各ビームのドップラ速度に基づ
き、高度毎に風速ベクトルを算出する風速ベクトル算出
手段とを備えたことを特徴とするウィンドプロファイラ
装置。
【請求項１４】大気に向けて複数の方向にビームを発
射し、上記大気の反射エコーを受信して複素受信信号を
生成する送受信手段と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求めて、上
記ビーム毎、高度毎に複数のスペクトルピークに対応す
る複数のドップラ速度を算出する複数ドップラ速度算出
手段と、上記高度毎に、上記複数のドップラ速度の中から、ビー
ム間で整合するように全てのビームのドップラ速度を選
択して出力するドップラ速度選択手段と、選択した高度毎の上記全てのビームのドップラ速度に基
づき、高度毎に風速ベクトルの平均値を算出する平均風
速ベクトル算出手段とを備えたことを特徴とするウィン
ドプロファイラ装置。
【請求項１５】大気に向けて複数の方向にビームを発
射し、上記大気の反射エコーを受信して複素受信信号を
生成する送受信手段と、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求めて、上
記ビーム毎、高度毎にスペクトルピークに対応するドッ
プラ速度を算出するドップラ速度算出手段と、上記高度
毎に算出した上記ドップラ速度の上記ビーム間の整合性
を確認する際に、全ビームのうちの一部のビームを組合
せたときに、部分的な整合性が取れないかを確認し、確
認した高度毎の上記ビーム間の部分的整合性と上記ドッ
プラ速度を出力するビーム間整合性確認手段と、上記確認されたビーム間の部分的整合性に基づき、風速
ベクトルを算出するための高度毎のビームの組合せを全
て選択し、選択した高度毎の上記ビームの全ての組合せ
と上記ドップラ速度を出力するビーム選択手段と、選択した高度毎の上記ビームの全ての組合せと上記ドッ
プラ速度に基づき、高度毎に複数の風速ベクトルを算出
する風速ベクトル算出手段とを備えたことを特徴とする
ウィンドプロファイラ装置。
【請求項１６】大気に向けて複数の方向にビームを発
射し、上記大気の反射エコーを受信して複素受信信号を
生成するステップと、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求めて、上
記ビーム毎、高度毎にスペクトルピークに対応するドッ
プラ速度を算出するステップと、上記高度毎に算出した上記ドップラ速度の上記ビーム間
の整合性を確認し、確認した高度毎の上記ビーム間の整
合性と上記ドップラ速度を出力するステップと、上記確認されたビーム間の整合性に基づき、風速ベクト
ルを算出するための高度毎のビームの組合せを選択し、
選択した高度毎の上記ビームの組合せと上記ドップラ速
度を出力するステップと、選択した高度毎の上記ビームの組合せと上記ドップラ速
度に基づき、高度毎に風速ベクトルを算出するステップ
とを備えたことを特徴とする風速ベクトル算出方法。
【請求項１７】大気に向けて複数の方向にビームを発
射し、上記大気の反射エコーを受信して複素受信信号を
生成するステップと、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求めて、上
記ビーム毎、高度毎に複数のスペクトルピークに対応す
る複数のドップラ速度を算出するステップと、上記高度毎に、上記複数のドップラ速度の中から、ビー
ム間で整合するように各ビームのドップラ速度を選択し
て出力するステップと、選択した高度毎の上記各ビームのドップラ速度に基づ
き、高度毎に風速ベクトルを算出するステップとを備え
たことを特徴とする風速ベクトル算出方法。
【請求項１８】大気に向けて複数の方向にビームを発
射し、上記大気の反射エコーを受信して複素受信信号を
生成するステップと、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求めて、上
記ビーム毎、高度毎に複数のスペクトルピークに対応す
る複数のドップラ速度を算出するステップと、上記高度毎に、上記複数のドップラ速度の中から、ビー
ム間で整合するように全てのビームのドップラ速度を選
択して出力するステップと、選択した高度毎の上記全てのビームのドップラ速度に基
づき、高度毎に風速ベクトルの平均値を算出するステッ
プとを備えたことを特徴とする風速ベクトル算出方法。
【請求項１９】大気に向けて複数の方向にビームを発
射し、上記大気の反射エコーを受信して複素受信信号を
生成するステップと、上記複素受信信号からドップラスペクトルを求めて、上
記ビーム毎、高度毎にスペクトルピークに対応するドッ
プラ速度を算出するステップと、上記高度毎に算出した上記ドップラ速度の上記ビーム間
の整合性を確認する際に、全ビームのうちの一部のビー
ムを組合せたときに、部分的な整合性が取れないかを確
認し、確認した高度毎の上記ビーム間の部分的整合性と
上記ドップラ速度を出力するステップと、上記確認されたビーム間の部分的整合性に基づき、風速
ベクトルを算出するための高度毎のビームの組合せを全
て選択し、選択した高度毎の上記ビームの全ての組合せ
と上記ドップラ速度を出力するステップと、選択した高度毎の上記ビームの全ての組合せと上記ドッ
プラ速度に基づき、高度毎に複数の風速ベクトルを算出
するステップとを備えたことを特徴とする風速ベクトル
算出方法。