JP2001201560A - レーダ装置及びその制御方法 - Google Patents
レーダ装置及びその制御方法Info
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- JP2001201560A JP2001201560A JP2000012778A JP2000012778A JP2001201560A JP 2001201560 A JP2001201560 A JP 2001201560A JP 2000012778 A JP2000012778 A JP 2000012778A JP 2000012778 A JP2000012778 A JP 2000012778A JP 2001201560 A JP2001201560 A JP 2001201560A
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 受信信号を信号処理した結果を用いた受信機
利得の自動調整を実現することを目的とする。 【解決手段】 空中に電波を放射して、大気により反射
された電波を受信し、その受信信号を処理することによ
り上空の大気の状態を計測する大気レーダーであって、
受信機の利得を調整する利得制御手段と、信号処理によ
って得られた大気データを用いて上記大気レーダーの受
信装置の最適な利得を求める利得決定手段とを備え、該
利得制御手段の利得を該利得決定手段で決定された利得
値とすることにより、受信機の利得を自動的に調整する
ことを特徴とする。
利得の自動調整を実現することを目的とする。 【解決手段】 空中に電波を放射して、大気により反射
された電波を受信し、その受信信号を処理することによ
り上空の大気の状態を計測する大気レーダーであって、
受信機の利得を調整する利得制御手段と、信号処理によ
って得られた大気データを用いて上記大気レーダーの受
信装置の最適な利得を求める利得決定手段とを備え、該
利得制御手段の利得を該利得決定手段で決定された利得
値とすることにより、受信機の利得を自動的に調整する
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大気状態を観測す
るレーダ装置に係り、特に受信機利得及び信号処理のパ
ラメータを自動的に最適に制御し観測精度を向上するこ
とが可能なレーダ装置及びその制御方法に関する。
るレーダ装置に係り、特に受信機利得及び信号処理のパ
ラメータを自動的に最適に制御し観測精度を向上するこ
とが可能なレーダ装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】風向・風速等の大気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。しかしこの場合、地上の風向・風速計では地表付近
の風しか測定できないという問題点があった。気象予報
をより正確に行うためには、上空の風向・風速も知るこ
とが必要である。そのために従来は、ゾンデ等による観
測で上空の風を計測していた。しかしゾンデによる観測
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、観測の時間間隔が数時間以上となり長くな
る、つまり時間分解能が低いことが問題となっていた。
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。しかしこの場合、地上の風向・風速計では地表付近
の風しか測定できないという問題点があった。気象予報
をより正確に行うためには、上空の風向・風速も知るこ
とが必要である。そのために従来は、ゾンデ等による観
測で上空の風を計測していた。しかしゾンデによる観測
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、観測の時間間隔が数時間以上となり長くな
る、つまり時間分解能が低いことが問題となっていた。
【０００３】それに対して、近年ウィンドプロファイラ
と呼ばれる大気観測レーダによって上空の風向・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で観測され
た上空の大気情報は、気象予報の精度向上に有効となる
と期待されている。
と呼ばれる大気観測レーダによって上空の風向・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で観測され
た上空の大気情報は、気象予報の精度向上に有効となる
と期待されている。
【０００４】ウインドプロファイラで大気を計測する原
理を次に説明する。レーダから送信された電波は、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
た電波は気象エコー信号としてレーダで受信される。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
ドップラー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ー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、ドップラーレ
ーダで直接計測される風速は、実際の風速の視線方向
（レーダの観測方向と一致）への射影成分のみとなる。
そこで、レーダ上空のある一定領域の風速分布が一様で
あると仮定し、レーダ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。
理を次に説明する。レーダから送信された電波は、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
た電波は気象エコー信号としてレーダで受信される。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
ドップラー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ー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、ドップラーレ
ーダで直接計測される風速は、実際の風速の視線方向
（レーダの観測方向と一致）への射影成分のみとなる。
そこで、レーダ上空のある一定領域の風速分布が一様で
あると仮定し、レーダ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】ところで、上述のとおり、ウィンドプロフ
ァイラの散乱体は大気の屈折率の粗密であるが、この散
乱体による電波の反射率は気温や湿度等の気象条件によ
って大きく変化する。またこの気象条件はウィンドプロ
ファイラの設置場所、天候、季節、測定高度などにより
変化する。場合によっては、ＳＮ比（レーダ受信系にお
ける信号対雑音のレベル比）が０ｄＢよりも低いような
状況、すなわち受信信号である大気情報を含む気象エコ
ー信号が雑音信号に埋もれるような状況で、気象エコー
信号を検出する必要がある。
ァイラの散乱体は大気の屈折率の粗密であるが、この散
乱体による電波の反射率は気温や湿度等の気象条件によ
って大きく変化する。またこの気象条件はウィンドプロ
ファイラの設置場所、天候、季節、測定高度などにより
変化する。場合によっては、ＳＮ比（レーダ受信系にお
ける信号対雑音のレベル比）が０ｄＢよりも低いような
状況、すなわち受信信号である大気情報を含む気象エコ
ー信号が雑音信号に埋もれるような状況で、気象エコー
信号を検出する必要がある。
【０００６】以上のように、ウインドプロファイラで
は、受信信号のレベルが気象条件によって大きく変動す
る。一方気象エコー信号を受信するレーダの受信系にお
けるデータ収録のダイナミックレンジは有限であるた
め、上記気象条件による受信信号のレベル変動に対処す
るためには、状況に応じてレーダ受信系の利得を制御す
ることが必要となる。
は、受信信号のレベルが気象条件によって大きく変動す
る。一方気象エコー信号を受信するレーダの受信系にお
けるデータ収録のダイナミックレンジは有限であるた
め、上記気象条件による受信信号のレベル変動に対処す
るためには、状況に応じてレーダ受信系の利得を制御す
ることが必要となる。
【０００７】従来、このウィンドプロファイラは主とし
て大気研究の目的で利用されていたため、レーダ運用者
である研究者が観測データを見ながら手動で利得制御を
行っていた。しかし、今後ウィンドプロファイラが通常
の気象観測業務で運用されることになった場合、常時ウ
ィンドプロファイラにレーダ運用者が待機して利得制御
を行うことは現実的でない。また、人が利得制御を手動
で行う場合には、最適な利得制御を行うことが困難で、
これを実現するためには、豊富な観測経験が必要とな
る。
て大気研究の目的で利用されていたため、レーダ運用者
である研究者が観測データを見ながら手動で利得制御を
行っていた。しかし、今後ウィンドプロファイラが通常
の気象観測業務で運用されることになった場合、常時ウ
ィンドプロファイラにレーダ運用者が待機して利得制御
を行うことは現実的でない。また、人が利得制御を手動
で行う場合には、最適な利得制御を行うことが困難で、
これを実現するためには、豊富な観測経験が必要とな
る。
【０００８】一方、一般のレーダでも自動利得制御機能
が備えられていることが多い。これは受信信号の強度に
応じて、受信機の利得を自動調整するものである。従来
の自動利得制御機能では、受信機で検波された受信信号
の出力レベルで利得制御を行っている。このような自動
利得制御機能では、信号レベルが雑音レベルよりも十分
高いような状況ではうまく機能する。しかし、ウィンド
プロファイラでは、上述のとおり、受信信号が雑音信号
に埋もれるような低いＳＮ比での観測が必要となるた
め、従来の自動利得制御機能は十分に機能しない。
が備えられていることが多い。これは受信信号の強度に
応じて、受信機の利得を自動調整するものである。従来
の自動利得制御機能では、受信機で検波された受信信号
の出力レベルで利得制御を行っている。このような自動
利得制御機能では、信号レベルが雑音レベルよりも十分
高いような状況ではうまく機能する。しかし、ウィンド
プロファイラでは、上述のとおり、受信信号が雑音信号
に埋もれるような低いＳＮ比での観測が必要となるた
め、従来の自動利得制御機能は十分に機能しない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の大気観測レーダ
は、以上のように構成されており受信機の利得制御は手
動で行われているため、レーダ運用者に多大の負担を強
いるという問題があった。また、利得制御の操作に熟練
するために多くの運用経験を要するという問題があっ
た。一方、一般のレーダに使用されている自動利得制御
機能では、大気のレーダ観測でしばしば起こりうる、受
信信号が雑音信号に埋もれるような低いＳＮ比での観測
という状況での利得制御には対応できないという問題が
あった。
は、以上のように構成されており受信機の利得制御は手
動で行われているため、レーダ運用者に多大の負担を強
いるという問題があった。また、利得制御の操作に熟練
するために多くの運用経験を要するという問題があっ
た。一方、一般のレーダに使用されている自動利得制御
機能では、大気のレーダ観測でしばしば起こりうる、受
信信号が雑音信号に埋もれるような低いＳＮ比での観測
という状況での利得制御には対応できないという問題が
あった。
【００１０】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、受信信号を信号処理し、その
処理結果を用いて受信機利得及び信号処理のパラメータ
の自動調整を実現することを目的とする。
るためになされたもので、受信信号を信号処理し、その
処理結果を用いて受信機利得及び信号処理のパラメータ
の自動調整を実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るレ
ーダ装置は、大気反射エコーの受信信号のレベルを調整
し出力する受信手段と、前記受信信号より大気の散乱特
性を示す大気データを制御パラメータとして算出し出力
する信号処理手段と、前記制御パラメータに基づき前記
受信信号の調整レベルを決定し前記受信手段に出力する
利得決定手段とを備えたことを特徴とする。
ーダ装置は、大気反射エコーの受信信号のレベルを調整
し出力する受信手段と、前記受信信号より大気の散乱特
性を示す大気データを制御パラメータとして算出し出力
する信号処理手段と、前記制御パラメータに基づき前記
受信信号の調整レベルを決定し前記受信手段に出力する
利得決定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】請求項２の発明に係るレーダ装置は、大気
反射エコーの受信信号のレベルを調整し出力する受信手
段と、前記受信信号より大気データを求めこの大気デー
タの有効／無効を判断し有効な大気データのデータ取得
率を制御パラメータとして算出し出力する信号処理手段
と、前記制御パラメータに基づき前記受信信号の調整レ
ベルを決定し前記受信手段に出力する利得決定手段とを
備えたことを特徴とする。
反射エコーの受信信号のレベルを調整し出力する受信手
段と、前記受信信号より大気データを求めこの大気デー
タの有効／無効を判断し有効な大気データのデータ取得
率を制御パラメータとして算出し出力する信号処理手段
と、前記制御パラメータに基づき前記受信信号の調整レ
ベルを決定し前記受信手段に出力する利得決定手段とを
備えたことを特徴とする。
【００１３】請求項３の発明に係るレーダ装置は、信号
処理手段は受信信号を時間軸上で加算平均するコヒーレ
ント積分処理、コヒーレント積分後の時間軸上の信号か
らパワースペクトルを算出し、このパワースペクトルを
周波数軸上で加算平均するインコヒーレント積分処理を
行い、利得決定手段は制御パラメータに基づき前記コヒ
ーレント積分またはインコヒーレント積分の積分回数を
制御することを特徴とする。
処理手段は受信信号を時間軸上で加算平均するコヒーレ
ント積分処理、コヒーレント積分後の時間軸上の信号か
らパワースペクトルを算出し、このパワースペクトルを
周波数軸上で加算平均するインコヒーレント積分処理を
行い、利得決定手段は制御パラメータに基づき前記コヒ
ーレント積分またはインコヒーレント積分の積分回数を
制御することを特徴とする。
【００１４】請求項４の発明に係るレーダ装置は、大気
反射エコーの受信信号のレベルを調整し出力する受信手
段と、時刻情報を出力する時計手段と、この時刻情報に
基づき、制御パラメータとして前記受信信号の調整レベ
ルを決定し、前記受信手段に出力する利得決定手段とを
備えたことを特徴とする。
反射エコーの受信信号のレベルを調整し出力する受信手
段と、時刻情報を出力する時計手段と、この時刻情報に
基づき、制御パラメータとして前記受信信号の調整レベ
ルを決定し、前記受信手段に出力する利得決定手段とを
備えたことを特徴とする。
【００１５】請求項５の発明に係るレーダ装置は、大気
により反射された電波を受信し、この受信信号のレベル
を調整し出力する受信手段と、この受信信号より大気情
報の処理データを算出し出力する信号処理手段と、気象
データを入力する気象データ入力手段と、この気象デー
タに基づき、制御パラメータとして前記受信信号の調整
レベルを決定し、前記受信手段に出力する利得決定手段
とを備えたことを特徴とする。
により反射された電波を受信し、この受信信号のレベル
を調整し出力する受信手段と、この受信信号より大気情
報の処理データを算出し出力する信号処理手段と、気象
データを入力する気象データ入力手段と、この気象デー
タに基づき、制御パラメータとして前記受信信号の調整
レベルを決定し、前記受信手段に出力する利得決定手段
とを備えたことを特徴とする。
【００１６】請求項６の発明に係るレーダ装置の制御方
法は、受信機利得を変化させて大気観測を繰返し、各々
の観測における信号処理の結果を比較することにより最
適な受信機利得を決定する利得調整ステップと、利得調
整ステップで決定された受信機利得を用いて通常運用観
測を行う通常運用観測ステップとからなることを特徴と
する。
法は、受信機利得を変化させて大気観測を繰返し、各々
の観測における信号処理の結果を比較することにより最
適な受信機利得を決定する利得調整ステップと、利得調
整ステップで決定された受信機利得を用いて通常運用観
測を行う通常運用観測ステップとからなることを特徴と
する。
【００１７】請求項７の発明に係るレーダ装置の制御方
法は、利得調整ステップが、予め定められた複数の利得
値を用いて順次大気観測を繰返す試行観測ステップと、
試行観測ステップで行った観測のうち最適な観測となる
利得を選択する最適利得選択ステップとからなることを
特徴とする。
法は、利得調整ステップが、予め定められた複数の利得
値を用いて順次大気観測を繰返す試行観測ステップと、
試行観測ステップで行った観測のうち最適な観測となる
利得を選択する最適利得選択ステップとからなることを
特徴とする。
【００１８】請求項８の発明に係るレーダ装置の制御方
法は、利得調整ステップが、直前の通常運用観測ステッ
プにおける受信機利得値を最適利得算出の初期値と定め
る初期値算出ステップと、最適化手法を用いて最適利得
を求める最適利得探索ステップとからなることを特徴と
する。
法は、利得調整ステップが、直前の通常運用観測ステッ
プにおける受信機利得値を最適利得算出の初期値と定め
る初期値算出ステップと、最適化手法を用いて最適利得
を求める最適利得探索ステップとからなることを特徴と
する。
【００１９】請求項９の発明に係るレーダ装置の制御方
法は、利得調整ステップが、気象条件により最適利得算
出の初期値を定める気象データを用いた初期値算出ステ
ップと、最適化手法を用いて最適利得を求める最適利得
探索ステップとからなることを特徴とする。
法は、利得調整ステップが、気象条件により最適利得算
出の初期値を定める気象データを用いた初期値算出ステ
ップと、最適化手法を用いて最適利得を求める最適利得
探索ステップとからなることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１について図を用いて説明する。図１は、本
実施の形態のレーダ装置のブロック図である。図におい
て、１は送信手段、２は送受切換手段、３は空中線、４
は受信手段、５は周波数変換手段、６は利得制御手段、
７は位相検波手段、８は信号処理手段、９は利得決定手
段、１０は表示・記録手段である。
実施の形態１について図を用いて説明する。図１は、本
実施の形態のレーダ装置のブロック図である。図におい
て、１は送信手段、２は送受切換手段、３は空中線、４
は受信手段、５は周波数変換手段、６は利得制御手段、
７は位相検波手段、８は信号処理手段、９は利得決定手
段、１０は表示・記録手段である。
【００２１】次に動作について説明する。送信手段１に
おいて発生した電波を送受切換手段２を経由して空中線
３から放射する。放射された電波は大気によって反射さ
れる。反射された電波は空中線３によって受信され、送
受切換手段２を経由して、受信手段４に取り込まれる。
ここで、受信手段４は周波数変換手段５、利得制御手段
６、位相検波手段７から構成される。
おいて発生した電波を送受切換手段２を経由して空中線
３から放射する。放射された電波は大気によって反射さ
れる。反射された電波は空中線３によって受信され、送
受切換手段２を経由して、受信手段４に取り込まれる。
ここで、受信手段４は周波数変換手段５、利得制御手段
６、位相検波手段７から構成される。
【００２２】周波数変換手段５では、受信信号を増幅し
たのちに周波数を無線周波数から中間周波数に変換す
る。中間周波数信号は利得制御手段６によって増幅され
る。利得制御手段６から出力された中間周波数信号は位
相検波手段７によって位相検波され、Ｉ信号（同相位相
信号）とＱ信号（直交位相信号）が出力される。信号処
理手段８では入力されたＩ信号とＱ信号に対し、コヒー
レント積分、ＦＦＴ、インコヒーレント積分などのＳＮ
比の向上のための処理を施し受信信号のパワースペクト
ルを求める。さらにこのパワースペクトルから、受信信
号のエコー強度、ドップラー速度、速度幅などの大気情
報が求められる。
たのちに周波数を無線周波数から中間周波数に変換す
る。中間周波数信号は利得制御手段６によって増幅され
る。利得制御手段６から出力された中間周波数信号は位
相検波手段７によって位相検波され、Ｉ信号（同相位相
信号）とＱ信号（直交位相信号）が出力される。信号処
理手段８では入力されたＩ信号とＱ信号に対し、コヒー
レント積分、ＦＦＴ、インコヒーレント積分などのＳＮ
比の向上のための処理を施し受信信号のパワースペクト
ルを求める。さらにこのパワースペクトルから、受信信
号のエコー強度、ドップラー速度、速度幅などの大気情
報が求められる。
【００２３】一つのビーム方向でレーダからの距離方向
つまり各高度における大気情報を算出すれば、大気情報
の高度プロファイルを求めることができる。さらに空中
線３のビーム方向を変化させることによって、複数の方
向でドップラー速度を求め、それらを合成すれば、レー
ダ上空の３次元風速ベクトルを求めることができる。信
号処理手段８で算出された大気情報は、表示・記録手段
１０で表示あるいは記録される。
つまり各高度における大気情報を算出すれば、大気情報
の高度プロファイルを求めることができる。さらに空中
線３のビーム方向を変化させることによって、複数の方
向でドップラー速度を求め、それらを合成すれば、レー
ダ上空の３次元風速ベクトルを求めることができる。信
号処理手段８で算出された大気情報は、表示・記録手段
１０で表示あるいは記録される。
【００２４】また、信号処理手段８における処理結果は
利得決定手段９に入力される。利得決定手段９では、信
号処理手段８で処理された結果から利得制御手段６にお
ける利得の最適値を算出し、その最適値を利得制御手段
６へと出力する。これにより、利得制御手段６の利得は
自動的に最適値に保たれることになる。ここで利得の最
適制御とは、ＳＮ比が０ｄＢより低いような状況であっ
ても、観測範囲の各高度からの気象エコー信号が後述す
るＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ内に収まるように
し、大気情報の高度プロファイルを最も効率よく測定で
きるように利得を制御することである。従ってＳＮ比に
応じて利得の最適値も異なってくる。
利得決定手段９に入力される。利得決定手段９では、信
号処理手段８で処理された結果から利得制御手段６にお
ける利得の最適値を算出し、その最適値を利得制御手段
６へと出力する。これにより、利得制御手段６の利得は
自動的に最適値に保たれることになる。ここで利得の最
適制御とは、ＳＮ比が０ｄＢより低いような状況であっ
ても、観測範囲の各高度からの気象エコー信号が後述す
るＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ内に収まるように
し、大気情報の高度プロファイルを最も効率よく測定で
きるように利得を制御することである。従ってＳＮ比に
応じて利得の最適値も異なってくる。
【００２５】上記受信信号の利得制御における利得の算
出は、例えば信号処理手段８で算出される大気データの
一つである大気構造定数Cn 2の値を用いて行うことがで
きる。このCn 2は大気の散乱特性を表す定数であり、大
気のレーダ反射率と比例関係にある。従って、Cn 2が大
きい場合には大気エコー強度が大きくなり、受信信号お
よびＳＮ比も大きくなるが、Cn 2が小さい場合には大気
エコー強度が小さくなり、受信信号およびＳＮ比も小さ
くなる。
出は、例えば信号処理手段８で算出される大気データの
一つである大気構造定数Cn 2の値を用いて行うことがで
きる。このCn 2は大気の散乱特性を表す定数であり、大
気のレーダ反射率と比例関係にある。従って、Cn 2が大
きい場合には大気エコー強度が大きくなり、受信信号お
よびＳＮ比も大きくなるが、Cn 2が小さい場合には大気
エコー強度が小さくなり、受信信号およびＳＮ比も小さ
くなる。
【００２６】前述のように大気の反射率は気象条件等に
より変化するので、反射率と比例的な関係にあるCn 2も
観測場所や季節、気象条件によって変化し、受信信号の
レベルおよびＳＮ比も変化する。従って大気構造定数Cn
2の値を用いて利得を算出することができる。
より変化するので、反射率と比例的な関係にあるCn 2も
観測場所や季節、気象条件によって変化し、受信信号の
レベルおよびＳＮ比も変化する。従って大気構造定数Cn
2の値を用いて利得を算出することができる。
【００２７】次に、信号処理手段８の動作をさらに詳し
く説明する。図２は、本実施の形態のレーダ装置の信号
処理手段の細部ブロック図である。図において、８１は
Ａ／Ｄ変換器、８２はコヒーレント積分器、８３はＦＦ
Ｔ手段、８４はインコヒーレント積分器、８５はフィッ
ティング処理手段、９１はスクリーニング手段、８６は
風速ベクトル算出手段、８７はCn 2算出手段、８８はCn 2
平均化手段である。
く説明する。図２は、本実施の形態のレーダ装置の信号
処理手段の細部ブロック図である。図において、８１は
Ａ／Ｄ変換器、８２はコヒーレント積分器、８３はＦＦ
Ｔ手段、８４はインコヒーレント積分器、８５はフィッ
ティング処理手段、９１はスクリーニング手段、８６は
風速ベクトル算出手段、８７はCn 2算出手段、８８はCn 2
平均化手段である。
【００２８】Ａ／Ｄ変換器８１では、位相検波されたア
ナログ信号であるＩ信号、Ｑ信号を、所定のタイミング
でサンプリングしデジタル信号に変換する。コヒーレン
ト積分器８２では、前記のサンプリングされた離散的な
デジタル信号を時間軸上で平均化処理（ある時間範囲の
複数個のデジタル信号を加算し平均化する処理）する。
この平均化処理により受信信号中に含まれるノイズが低
減され、ＳＮ比が改善される。
ナログ信号であるＩ信号、Ｑ信号を、所定のタイミング
でサンプリングしデジタル信号に変換する。コヒーレン
ト積分器８２では、前記のサンプリングされた離散的な
デジタル信号を時間軸上で平均化処理（ある時間範囲の
複数個のデジタル信号を加算し平均化する処理）する。
この平均化処理により受信信号中に含まれるノイズが低
減され、ＳＮ比が改善される。
【００２９】ＦＦＴ手段８３では、前記時間軸上で平均
化されたデジタル信号をフーリエ変換し、周波数軸上の
離散的なデジタル信号（周波数スペクトル）に変換す
る。インコヒーレント積分器８４では、前記周波数スペ
クトルの電力値であるパワースペクトルを算出し、この
パワースペクトルを周波数軸上で平均化処理（ある周波
数範囲の複数個のデジタル信号を加算し平均化する処
理）する。この平均化処理により受信信号中に含まれる
ノイズが低減され、ＳＮ比が改善される。
化されたデジタル信号をフーリエ変換し、周波数軸上の
離散的なデジタル信号（周波数スペクトル）に変換す
る。インコヒーレント積分器８４では、前記周波数スペ
クトルの電力値であるパワースペクトルを算出し、この
パワースペクトルを周波数軸上で平均化処理（ある周波
数範囲の複数個のデジタル信号を加算し平均化する処
理）する。この平均化処理により受信信号中に含まれる
ノイズが低減され、ＳＮ比が改善される。
【００３０】フィッティング処理手段８５では、前記観
測データに基づくパワースペクトルの形状に整合する理
想パワースペクトル（観測されたパワースペクトルに最
も形の近い理論上のパワースペクトル）を当てはめるこ
とによりドップラ速度を算出する。スクリーニング処理
手段９１では前記ドップラ速度の時空間連続性を調べる
ことにより、精度の劣化したドップラ速度データを除去
する。風速ベクトル算出手段８６では、スクリーニング
処理手段９１の出力であるスクリーニング処理後のドッ
プラ速度から風速ベクトル（風速の３次元の成分）を算
出する。
測データに基づくパワースペクトルの形状に整合する理
想パワースペクトル（観測されたパワースペクトルに最
も形の近い理論上のパワースペクトル）を当てはめるこ
とによりドップラ速度を算出する。スクリーニング処理
手段９１では前記ドップラ速度の時空間連続性を調べる
ことにより、精度の劣化したドップラ速度データを除去
する。風速ベクトル算出手段８６では、スクリーニング
処理手段９１の出力であるスクリーニング処理後のドッ
プラ速度から風速ベクトル（風速の３次元の成分）を算
出する。
【００３１】Cn 2算出手段８７では、前記理想パワース
ペクトルより大気構造定数Cn 2を算出する。Cn 2平均化手
段８８では、複数回の観測データに基づき算出された大
気構造定数Cn 2を加算平均する。
ペクトルより大気構造定数Cn 2を算出する。Cn 2平均化手
段８８では、複数回の観測データに基づき算出された大
気構造定数Cn 2を加算平均する。
【００３２】Cn 2と受信強度との関係は前述のとおり、C
n 2が大きい場合には受信信号は大きくなり、Cn 2が小さ
い場合には受信信号は小さくなる。ここで、受信利得の
設定が不適当であると、例えばCn 2が大きく受信信号が
大きい時に、観測エリア内のある高度までの受信信号は
Ａ／Ｄ変換器８１の入力ダイナミックレンジ内に収まる
が、それより高い高度からの受信信号はレベルが小さく
なり、ダイナミックレンジの下限からはずれるといった
ことが起こる。つまり、所定の観測エリア内でCn 2の高
度プロファイルを測定することが困難となる。この場合
には、受信信号のバラツキ（時間的な変動）を吸収でき
る範囲で利得が少し高くなるように調整することで、よ
り広い範囲でCn 2の高度プロファイルを測定することが
できる。また、Cn 2が小さく受信信号が小さい時には、
逆の現象が生じる場合もある。
n 2が大きい場合には受信信号は大きくなり、Cn 2が小さ
い場合には受信信号は小さくなる。ここで、受信利得の
設定が不適当であると、例えばCn 2が大きく受信信号が
大きい時に、観測エリア内のある高度までの受信信号は
Ａ／Ｄ変換器８１の入力ダイナミックレンジ内に収まる
が、それより高い高度からの受信信号はレベルが小さく
なり、ダイナミックレンジの下限からはずれるといった
ことが起こる。つまり、所定の観測エリア内でCn 2の高
度プロファイルを測定することが困難となる。この場合
には、受信信号のバラツキ（時間的な変動）を吸収でき
る範囲で利得が少し高くなるように調整することで、よ
り広い範囲でCn 2の高度プロファイルを測定することが
できる。また、Cn 2が小さく受信信号が小さい時には、
逆の現象が生じる場合もある。
【００３３】以上の利得とCn 2の観測データ（高度プロ
ファイル）の関係をあらかじめもとめておき、Cn 2の高
度プロファイルを広くとれる利得を最適利得とすれば、
逆にC n 2の高度プロファイルから利得を設定することが
可能となる。
ファイル）の関係をあらかじめもとめておき、Cn 2の高
度プロファイルを広くとれる利得を最適利得とすれば、
逆にC n 2の高度プロファイルから利得を設定することが
可能となる。
【００３４】図３は、上記の本実施の形態の大気レーダ
の利得制御方式の処理フローを示したものである。ステ
ップ３１の利得調整ステップでは、通常の観測前に利得
設定のための予備観測を行い、その結果に基づき利得を
決定する。このステップでは、上述のようにCn 2の高度
プロファイルを観測し、高度プロファイルが広くとれる
利得を最適利得とする。ステップ３２の通常運用観測ス
テップでは、ステップ３１で決定された利得に基づき、
観測エリア内の気象情報を観測する。
の利得制御方式の処理フローを示したものである。ステ
ップ３１の利得調整ステップでは、通常の観測前に利得
設定のための予備観測を行い、その結果に基づき利得を
決定する。このステップでは、上述のようにCn 2の高度
プロファイルを観測し、高度プロファイルが広くとれる
利得を最適利得とする。ステップ３２の通常運用観測ス
テップでは、ステップ３１で決定された利得に基づき、
観測エリア内の気象情報を観測する。
【００３５】本実施の形態によれば、大気構造定数Cn 2
の値と利得との関係をあらかじめ求めておくことによ
り、通常運用観測前の利得調整時に測定された大気構造
定数Cn 2に基づき受信手段の利得を自動的に最適化する
ことが可能となる。
の値と利得との関係をあらかじめ求めておくことによ
り、通常運用観測前の利得調整時に測定された大気構造
定数Cn 2に基づき受信手段の利得を自動的に最適化する
ことが可能となる。
【００３６】実施の形態２．次に、この発明の実施の形
態２について図４を用いて説明する。図４は本実施の形
態の大気レーダの利得制御方式の処理フローを示したも
のである。図において、ステップ４０は利得調整ステッ
プ、ステップ４１は試行観測ステップ、ステップ４２は
最適利得選択ステップ、ステップ４３は通常運用観測ス
テップである。
態２について図４を用いて説明する。図４は本実施の形
態の大気レーダの利得制御方式の処理フローを示したも
のである。図において、ステップ４０は利得調整ステッ
プ、ステップ４１は試行観測ステップ、ステップ４２は
最適利得選択ステップ、ステップ４３は通常運用観測ス
テップである。
【００３７】利得調整ステップ（ステップ４０）は試行
観測ステップ（ステップ４１）と最適利得選択ステップ
（ステップ４２）の２つのステップで構成される。試行
観測ステップでは、利得制御手段６の利得をG1からGnま
で変化させて試行観測を繰返す（ステップ４１１〜４１
ｎ）。各々の試行観測では信号処理によって大気パラメ
ータ（例えば、前述の大気構造定数Cn 2）が算出され
る。最適利得選択ステップでは、試行観測ステップ４１
でのｎ個の信号処理の結果の中から最適な大気パラメー
タを与える利得を選択する。ここで最適な利得とは、Cn
2の高度プロファイルが最も広い範囲で取得でき、しか
もＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジに余裕のある状態
をいう。次に通常運用観測ステップ４３では、最適利得
選択ステップ４２で選択された受信機利得を用いて通常
運用観測を行う。
観測ステップ（ステップ４１）と最適利得選択ステップ
（ステップ４２）の２つのステップで構成される。試行
観測ステップでは、利得制御手段６の利得をG1からGnま
で変化させて試行観測を繰返す（ステップ４１１〜４１
ｎ）。各々の試行観測では信号処理によって大気パラメ
ータ（例えば、前述の大気構造定数Cn 2）が算出され
る。最適利得選択ステップでは、試行観測ステップ４１
でのｎ個の信号処理の結果の中から最適な大気パラメー
タを与える利得を選択する。ここで最適な利得とは、Cn
2の高度プロファイルが最も広い範囲で取得でき、しか
もＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジに余裕のある状態
をいう。次に通常運用観測ステップ４３では、最適利得
選択ステップ４２で選択された受信機利得を用いて通常
運用観測を行う。
【００３８】本実施の形態によれば、複数の利得で大気
パラメータを求め、その中から最適な大気パラメータを
与える利得を最適利得とするので、確実に利得選択をす
ることが可能となる。
パラメータを求め、その中から最適な大気パラメータを
与える利得を最適利得とするので、確実に利得選択をす
ることが可能となる。
【００３９】実施の形態３．次に、この発明の実施の形
態３について図５を用いて説明する。図５は本実施の形
態の大気レーダの利得制御方式の処理フローを示したも
のである。図において、ステップ５０は利得調整ステッ
プ、ステップ５１は直前の運用時の利得を用いた初期値
算出ステップ、ステップ５２は最適利得探索ステップ、
ステップ５３は通常運用観測ステップである。
態３について図５を用いて説明する。図５は本実施の形
態の大気レーダの利得制御方式の処理フローを示したも
のである。図において、ステップ５０は利得調整ステッ
プ、ステップ５１は直前の運用時の利得を用いた初期値
算出ステップ、ステップ５２は最適利得探索ステップ、
ステップ５３は通常運用観測ステップである。
【００４０】利得調整ステップ（ステップ５０）は初期
値算出ステップ（ステップ５１）と最適利得探索ステッ
プ（ステップ５２）の２つのステップで構成される。初
期値算出ステップでは、直前の運用時に用いた利得を今
回運用の利得初期値として設定する。最適利得探索ステ
ップでは、最適化手法を用いて利得の最適値を探索す
る。一般に最適化手法は反復改良により最適解を求める
ため、探索の初期値を定める必要がある。もしこの初期
値が最適解から大きく離れているとすると、最適化手法
が最適利得を見つけることができなくなる可能性があ
る。
値算出ステップ（ステップ５１）と最適利得探索ステッ
プ（ステップ５２）の２つのステップで構成される。初
期値算出ステップでは、直前の運用時に用いた利得を今
回運用の利得初期値として設定する。最適利得探索ステ
ップでは、最適化手法を用いて利得の最適値を探索す
る。一般に最適化手法は反復改良により最適解を求める
ため、探索の初期値を定める必要がある。もしこの初期
値が最適解から大きく離れているとすると、最適化手法
が最適利得を見つけることができなくなる可能性があ
る。
【００４１】本実施の形態では、利得値の初期値とし
て、前回（過去）の通常運用観測ステップにおける受信
機利得を採用している。通常運用観測ステップでは、最
適な利得値に近い受信機利得で観測を行っていると考え
られることから、問題が生じることは少ないと考えられ
る。ただし、初期値が悪いために利得の最適解が見つか
っていないと判断される場合には、例えば実施の形態２
のような全探索による最適利得の探索を組み合わせるこ
ともよい。次に通常運用観測ステップ５３では、最適利
得探索ステップ５２で選択された受信機利得を用いて通
常運用観測を行う。
て、前回（過去）の通常運用観測ステップにおける受信
機利得を採用している。通常運用観測ステップでは、最
適な利得値に近い受信機利得で観測を行っていると考え
られることから、問題が生じることは少ないと考えられ
る。ただし、初期値が悪いために利得の最適解が見つか
っていないと判断される場合には、例えば実施の形態２
のような全探索による最適利得の探索を組み合わせるこ
ともよい。次に通常運用観測ステップ５３では、最適利
得探索ステップ５２で選択された受信機利得を用いて通
常運用観測を行う。
【００４２】本実施の形態によれば、直前の運用時の利
得を初期値として用い最適化手法により今回運用の利得
を求めるようにしたので、より確実に最適利得を設定す
ることが可能となる。
得を初期値として用い最適化手法により今回運用の利得
を求めるようにしたので、より確実に最適利得を設定す
ることが可能となる。
【００４３】実施の形態４．次に、この発明の実施の形
態４について図６を用いて説明する。図６は本実施の形
態の大気レーダの利得制御方式の処理フローを示したも
のである。図において、ステップ６０は利得調整ステッ
プ、ステップ６１は気象データを用いた初期値算出ステ
ップ、ステップ６２は最適利得探索ステップ、ステップ
６３は通常運用観測ステップである。
態４について図６を用いて説明する。図６は本実施の形
態の大気レーダの利得制御方式の処理フローを示したも
のである。図において、ステップ６０は利得調整ステッ
プ、ステップ６１は気象データを用いた初期値算出ステ
ップ、ステップ６２は最適利得探索ステップ、ステップ
６３は通常運用観測ステップである。
【００４４】本実施の形態は、最適利得探索ステップ
（ステップ６２）、通常運用観測ステップ（ステップ６
３）の部分は実施の形態３と同様であり、最適化手法の
初期値を定める部分のみが異なる。実施の形態３では、
前回の通常運用観測ステップにおける利得値を初期値と
して用いていたのに対し、本実施の形態では、気象条件
によって初期値を変更する。例えば、ゾンデ観測で得ら
れる高層気象に関するデータは、上空大気の散乱特性と
関係が深いと考えられるため、初期値を設定するのに有
効な情報になると考えられる。
（ステップ６２）、通常運用観測ステップ（ステップ６
３）の部分は実施の形態３と同様であり、最適化手法の
初期値を定める部分のみが異なる。実施の形態３では、
前回の通常運用観測ステップにおける利得値を初期値と
して用いていたのに対し、本実施の形態では、気象条件
によって初期値を変更する。例えば、ゾンデ観測で得ら
れる高層気象に関するデータは、上空大気の散乱特性と
関係が深いと考えられるため、初期値を設定するのに有
効な情報になると考えられる。
【００４５】本実施の形態によれば、気象条件によって
利得初期値を変更するようにし、最適化手法により今回
運用の利得を求めるようにしたので、より確実に最適利
得を設定することが可能となる。
利得初期値を変更するようにし、最適化手法により今回
運用の利得を求めるようにしたので、より確実に最適利
得を設定することが可能となる。
【００４６】なお、気象条件によって初期値を変更する
代わりに、場所や季節、時刻によって初期値を変更する
ようにしても良い。
代わりに、場所や季節、時刻によって初期値を変更する
ようにしても良い。
【００４７】実施の形態５．次に、この発明の実施の形
態５について図７を用いて説明する。図７は、本実施の
形態のレーダ装置の信号処理手段の細部ブロック図であ
る。図において、８９はデータ取得率算出手段である。
他の符号については、図２と同様である。
態５について図７を用いて説明する。図７は、本実施の
形態のレーダ装置の信号処理手段の細部ブロック図であ
る。図において、８９はデータ取得率算出手段である。
他の符号については、図２と同様である。
【００４８】実施の形態１では観測された大気構造定数
Cn 2によって最適な受信機利得を算出していたのに対
し、本実施の形態ではデータ取得率を算出している。一
般に大気レーダの信号処理では、ＳＮ比が低く大気エコ
ースペクトルを正確に検出できず、その結果データの空
間的・時間的不連続性が予め定められたしきい値よりも
大きい場合に、その部分を欠損とする。
Cn 2によって最適な受信機利得を算出していたのに対
し、本実施の形態ではデータ取得率を算出している。一
般に大気レーダの信号処理では、ＳＮ比が低く大気エコ
ースペクトルを正確に検出できず、その結果データの空
間的・時間的不連続性が予め定められたしきい値よりも
大きい場合に、その部分を欠損とする。
【００４９】つまり、受信機利得が適切に設定されてお
らず、雑音に埋もれているような信号を検出できない場
合、その部分が欠損となり、データ取得率が落ちる。こ
のことから、データ取得率が低い場合に、受信機利得を
上げてデータ取得率を向上させる方法が考えられる。本
実施の形態では、信号処理の結果からデータ取得率を算
出し、利得の調整を行う。これにより、ＳＮ比が低く探
知距離性能が劣化するような場合に、データ取得率を向
上することが期待される。
らず、雑音に埋もれているような信号を検出できない場
合、その部分が欠損となり、データ取得率が落ちる。こ
のことから、データ取得率が低い場合に、受信機利得を
上げてデータ取得率を向上させる方法が考えられる。本
実施の形態では、信号処理の結果からデータ取得率を算
出し、利得の調整を行う。これにより、ＳＮ比が低く探
知距離性能が劣化するような場合に、データ取得率を向
上することが期待される。
【００５０】本実施の形態によれば、通常運用観測前の
利得調整時に測定されたデータ取得率に基づき受信手段
の利得を自動的に最適化することが可能となる。
利得調整時に測定されたデータ取得率に基づき受信手段
の利得を自動的に最適化することが可能となる。
【００５１】実施の形態６．次に、この発明の実施の形
態６について説明する。上記の実施の形態では、信号処
理によって調整されるのは受信機利得のみである。しか
し、大気レーダの探知性能は受信機利得だけでなく、積
分回数等の信号処理パラメータにも依存する。そこで本
実施の形態では、信号処理の結果を利得制御手段と信号
処理手段内の各手段の両方にフィードバックし、システ
ム全体として探知性能の向上させる。
態６について説明する。上記の実施の形態では、信号処
理によって調整されるのは受信機利得のみである。しか
し、大気レーダの探知性能は受信機利得だけでなく、積
分回数等の信号処理パラメータにも依存する。そこで本
実施の形態では、信号処理の結果を利得制御手段と信号
処理手段内の各手段の両方にフィードバックし、システ
ム全体として探知性能の向上させる。
【００５２】以下に図８を用いて本発明の実施の形態６
を説明する。図８において、９０は信号処理パラメータ
決定手段である。その他の符号については、図２と同様
である。
を説明する。図８において、９０は信号処理パラメータ
決定手段である。その他の符号については、図２と同様
である。
【００５３】例えば観測結果から、大気構造定数が小さ
いと判断された場合、受信機利得を高く設定するととも
に、インコヒーレント積分の積分回数を増やすことによ
り、探知性能を向上させることが考えられる。この場
合、積分回数が多くなる分だけ、１回の測風に必要とな
る時間が長くなるため、時間分解能は犠牲となる。
いと判断された場合、受信機利得を高く設定するととも
に、インコヒーレント積分の積分回数を増やすことによ
り、探知性能を向上させることが考えられる。この場
合、積分回数が多くなる分だけ、１回の測風に必要とな
る時間が長くなるため、時間分解能は犠牲となる。
【００５４】本実施の形態によれば、受信手段の利得だ
けでなく、信号処理手段内の積分処理の積分回数も変更
するようにしたので、より精度良く大気パラメータを求
めることが可能となる。
けでなく、信号処理手段内の積分処理の積分回数も変更
するようにしたので、より精度良く大気パラメータを求
めることが可能となる。
【００５５】実施の形態７．次に、この発明の実施の形
態７について説明する。一般に、レーダで同じ散乱特性
を持つターゲットを観測する場合には、距離が短いほど
強いエコー強度で観測することができ、距離が長くなる
に従って観測されるエコー強度が弱くなる。そのため、
距離に応じてレーダの感度を変化させるＳＴＣ(Sensiti
vity Time Control)機能が備えられていることが多い。
本発明の実施の形態では、信号処理の結果を用いた利得
制御において、ＳＴＣの制御も同時に行うことにより、
利得の最適化性能を更に向上させる。
態７について説明する。一般に、レーダで同じ散乱特性
を持つターゲットを観測する場合には、距離が短いほど
強いエコー強度で観測することができ、距離が長くなる
に従って観測されるエコー強度が弱くなる。そのため、
距離に応じてレーダの感度を変化させるＳＴＣ(Sensiti
vity Time Control)機能が備えられていることが多い。
本発明の実施の形態では、信号処理の結果を用いた利得
制御において、ＳＴＣの制御も同時に行うことにより、
利得の最適化性能を更に向上させる。
【００５６】ＳＴＣの制御方法については、予め複数の
ＳＴＣ特性を用意しておき、信号処理の結果から最適な
ものを選ぶようにしても良い。あるいは、信号処理で得
られた大気構造定数の高度分布特性から最適なＳＴＣ特
性を算出してもよい。また、信号処理の結果からＳＴＣ
機能を単にオン／オフするだけの簡単な方式としてもよ
い。
ＳＴＣ特性を用意しておき、信号処理の結果から最適な
ものを選ぶようにしても良い。あるいは、信号処理で得
られた大気構造定数の高度分布特性から最適なＳＴＣ特
性を算出してもよい。また、信号処理の結果からＳＴＣ
機能を単にオン／オフするだけの簡単な方式としてもよ
い。
【００５７】この発明によれば、距離に応じて最適利得
を調整することにより、観測距離によらず最適な受信機
利得とすることが可能である。
を調整することにより、観測距離によらず最適な受信機
利得とすることが可能である。
【００５８】実施の形態８．次に、この発明の実施の形
態８について説明する。上記の実施の形態では、信号処
理の結果を元に受信機利得を決定していた。ただし、大
気の電波散乱特性の年変化がほとんどなく、季節や時刻
を指定するのみで安定に予測できるような場合には、信
号処理の結果を利用しなくても、日付や時刻のみで受信
機利得を決定することができる。本実施の形態では、そ
のような方法で受信機利得を決定する。
態８について説明する。上記の実施の形態では、信号処
理の結果を元に受信機利得を決定していた。ただし、大
気の電波散乱特性の年変化がほとんどなく、季節や時刻
を指定するのみで安定に予測できるような場合には、信
号処理の結果を利用しなくても、日付や時刻のみで受信
機利得を決定することができる。本実施の形態では、そ
のような方法で受信機利得を決定する。
【００５９】図９は本発明の実施の形態のレーダ装置の
ブロック図である。図において１１は、時刻情報を出力
する時計である。他の符号については図２と同様であ
る。季節や時刻毎に予め最適と考えられる受信機利得の
値を利得決定手段９に用意しておく。そして、時計から
入力された日時を元に、利得値を選択し、利得制御手段
６の利得を決定する。
ブロック図である。図において１１は、時刻情報を出力
する時計である。他の符号については図２と同様であ
る。季節や時刻毎に予め最適と考えられる受信機利得の
値を利得決定手段９に用意しておく。そして、時計から
入力された日時を元に、利得値を選択し、利得制御手段
６の利得を決定する。
【００６０】この実施の形態によれば、大気条件の年変
化が小さいような場合に、受信機利得を簡易に最適化す
ることが可能である。
化が小さいような場合に、受信機利得を簡易に最適化す
ることが可能である。
【００６１】実施の形態９．次に、この発明の実施の形
態９について説明する。大気の電波散乱特性を各種気象
データから予測可能な場合には、信号処理の結果から受
信機利得を決定せずに、気象データから最適な受信機利
得を決定することも可能である。本実施の形態ではその
ような方法を採用する。
態９について説明する。大気の電波散乱特性を各種気象
データから予測可能な場合には、信号処理の結果から受
信機利得を決定せずに、気象データから最適な受信機利
得を決定することも可能である。本実施の形態ではその
ような方法を採用する。
【００６２】図１０は本発明の実施の形態のレーダ装置
のブロック図である。図において１２は、各種気象デー
タを入力できる気象データ入力手段である。他の符号に
ついては図２と同様である。図において、利得決定手段
９は各種気象データを入力し、それらのデータから大気
の電波散乱特性を推定し、最適な受信機利得を決定す
る。気象データとしては、例えばゾンデ観測で得られた
各種気象データの高度分布情報が有効である。利得選択
手段での利得決定は、理論式を用いて電波散乱特性を予
測しても良いし、あるいは過去のデータから経験的に最
適な受信機利得を求めても良い。
のブロック図である。図において１２は、各種気象デー
タを入力できる気象データ入力手段である。他の符号に
ついては図２と同様である。図において、利得決定手段
９は各種気象データを入力し、それらのデータから大気
の電波散乱特性を推定し、最適な受信機利得を決定す
る。気象データとしては、例えばゾンデ観測で得られた
各種気象データの高度分布情報が有効である。利得選択
手段での利得決定は、理論式を用いて電波散乱特性を予
測しても良いし、あるいは過去のデータから経験的に最
適な受信機利得を求めても良い。
【００６３】この実施の形態によれば、各種気象データ
が容易に入手可能な場合には、簡易に最適利得に設定可
能となる。また、季節の変わり目が遅くなったり早くな
ったりした場合にも、それに応じた利得切換えが可能と
なる。
が容易に入手可能な場合には、簡易に最適利得に設定可
能となる。また、季節の変わり目が遅くなったり早くな
ったりした場合にも、それに応じた利得切換えが可能と
なる。
【００６４】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、信号処理装置で算出されるエコー強度から大気構造
定数Cn 2を算出することにより、気象条件によって大気
の電波散乱特性が大きく変化し、大気エコーの受信レベ
ルが大きく変化する場合にも、自動的に最適な受信機利
得に調整でき、観測時の大気エコーの特性に見合った最
適な観測を行うことが可能となる。
ば、信号処理装置で算出されるエコー強度から大気構造
定数Cn 2を算出することにより、気象条件によって大気
の電波散乱特性が大きく変化し、大気エコーの受信レベ
ルが大きく変化する場合にも、自動的に最適な受信機利
得に調整でき、観測時の大気エコーの特性に見合った最
適な観測を行うことが可能となる。
【００６５】また、請求項２項の発明によれば、信号処
理結果から算出されたデータ取得率を用いて最適な受信
機利得を自動的に設定するため、可能な限りデータ取得
率が最大となるように利得調整することが可能となる。
理結果から算出されたデータ取得率を用いて最適な受信
機利得を自動的に設定するため、可能な限りデータ取得
率が最大となるように利得調整することが可能となる。
【００６６】また、請求項３の発明によれば、信号処理
の結果を用いて受信機利得と信号処理パラメータの両方
を最適に設定するため、システム全体として最適な観測
諸元を選択することが可能となる。
の結果を用いて受信機利得と信号処理パラメータの両方
を最適に設定するため、システム全体として最適な観測
諸元を選択することが可能となる。
【００６７】また、請求項４の発明によれば、季節や時
刻によって最適な受信機利得を選択することにより、受
信機利得の調整を簡易に行うことが可能となる。
刻によって最適な受信機利得を選択することにより、受
信機利得の調整を簡易に行うことが可能となる。
【００６８】また、請求項５の発明によれば、気象条件
に応じて受信機利得を自動的に最適に調整することが可
能となる。
に応じて受信機利得を自動的に最適に調整することが可
能となる。
【００６９】また、請求項６の発明によれば、受信機利
得を変化させて大気観測を試行することにより、最適な
受信機利得を確実に見つけることが可能となる。
得を変化させて大気観測を試行することにより、最適な
受信機利得を確実に見つけることが可能となる。
【００７０】また、請求項７項の発明によれば、予め定
められた複数の利得値の全てについて順次大気観測を試
行することにより、最適な受信機利得を確実に見つける
ことが可能となる。
められた複数の利得値の全てについて順次大気観測を試
行することにより、最適な受信機利得を確実に見つける
ことが可能となる。
【００７１】また、請求項８項の発明によれば、大気観
測の試行において、最適化の手法を用いて最適な受信機
利得の値を探索することにより受信機利得を決定するた
め、試行観測を効率的に行うことが可能となる。
測の試行において、最適化の手法を用いて最適な受信機
利得の値を探索することにより受信機利得を決定するた
め、試行観測を効率的に行うことが可能となる。
【００７２】また、請求項９項の発明によれば、最適化
手法を用いた最適利得の探索において、探索初期値を気
象条件によって決定するため、探索を正確に行うことが
可能となる。
手法を用いた最適利得の探索において、探索初期値を気
象条件によって決定するため、探索を正確に行うことが
可能となる。
【図１】 この発明の実施の形態１によるレーダ装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるレーダ装置の
信号処理手段の細部ブロック図である。
信号処理手段の細部ブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による自動利得制御
方法のフローチャ−トである。
方法のフローチャ−トである。
【図４】 この発明の実施の形態２による自動利得制御
方法のフローチャートである。
方法のフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態３による自動利得制御
方法のフローチャートである。
方法のフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態４による自動利得制御
方法のフローチャートである。
方法のフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態５によるレーダ装置の
信号処理手段の細部ブロック図である。
信号処理手段の細部ブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態６によるレーダ装置の
信号処理手段の細部ブロック図である。
信号処理手段の細部ブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態８によるレーダ装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態９によるレーダ装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【符号の説明】 １ 送信手段、２ 送受切換手段、３ 空中線、４ 受
信手段、５ 周波数変換手段、６ 利得制御手段、７
位相検波手段、８ 信号処理手段、９ 利得決定手段、
１０ 表示・記録手段、１１ 時計、１２ 気象データ
入力手段、８１Ａ／Ｄ変換器、８２ コヒーレント積分
器、８３ ＦＦＴ手段、８４ インコヒーレント積分
器、８５ フィッティング処理手段、８６ 風速ベクト
ル算出手段、８７ Cn 2算出手段、８８ Cn 2平均化手
段、８９ データ取得率算出手段、９０ 信号処理パラ
メータ決定手段、９１ スクリーニング処理手段
信手段、５ 周波数変換手段、６ 利得制御手段、７
位相検波手段、８ 信号処理手段、９ 利得決定手段、
１０ 表示・記録手段、１１ 時計、１２ 気象データ
入力手段、８１Ａ／Ｄ変換器、８２ コヒーレント積分
器、８３ ＦＦＴ手段、８４ インコヒーレント積分
器、８５ フィッティング処理手段、８６ 風速ベクト
ル算出手段、８７ Cn 2算出手段、８８ Cn 2平均化手
段、８９ データ取得率算出手段、９０ 信号処理パラ
メータ決定手段、９１ スクリーニング処理手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土本 順久 神奈川県鎌倉市上町屋214番地 三菱電機 特機システム株式会社内 Ｆターム(参考） 5J070 AC03 AC06 AD01 AE12 AH02 AH34 AH35 AK22 AL01 AL02 BA01
Claims (9)
- 【請求項１】 大気反射エコーの受信信号のレベルを調
整し出力する受信手段と、 前記受信信号より大気の散乱特性を示す大気データを制
御パラメータとして算出し出力する信号処理手段と、 前記制御パラメータに基づき前記受信信号の調整レベル
を決定し前記受信手段に出力する利得決定手段とを備え
たことを特徴とするレーダ装置。 - 【請求項２】 大気反射エコーの受信信号のレベルを調
整し出力する受信手段と、 前記受信信号より大気データを求めこの大気データの有
効／無効を判断し有効な大気データのデータ取得率を制
御パラメータとして算出し出力する信号処理手段と、 前記制御パラメータに基づき前記受信信号の調整レベル
を決定し前記受信手段に出力する利得決定手段とを備え
たことを特徴とするレーダ装置。 - 【請求項３】 信号処理手段は受信信号を時間軸上で加
算平均するコヒーレント積分処理、コヒーレント積分後
の時間軸上の信号からパワースペクトルを算出し、この
パワースペクトルを周波数軸上で加算平均するインコヒ
ーレント積分処理を行い、 利得決定手段は制御パラメータに基づき前記コヒーレン
ト積分またはインコヒーレント積分の積分回数を制御す
ることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか一項に記
載のレーダ装置。 - 【請求項４】 大気反射エコーの受信信号のレベルを調
整し出力する受信手段と、 時刻情報を出力する時計手段と、 この時刻情報に基づき、制御パラメータとして前記受信
信号の調整レベルを決定し、前記受信手段に出力する利
得決定手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。 - 【請求項５】 大気により反射された電波を受信し、こ
の受信信号のレベルを調整し出力する受信手段と、 この受信信号より大気情報の処理データを算出し出力す
る信号処理手段と、 気象データを入力する気象データ入力手段と、 この気象データに基づき、制御パラメータとして前記受
信信号の調整レベルを決定し、前記受信手段に出力する
利得決定手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。 - 【請求項６】 受信機利得を変化させて大気観測を繰返
し、各々の観測における信号処理の結果を比較すること
により最適な受信機利得を決定する利得調整ステップ
と、 利得調整ステップで決定された受信機利得を用いて通常
運用観測を行う通常運用観測ステップとからなることを
特徴とするレーダ装置の制御方法。 - 【請求項７】 利得調整ステップが、予め定められた複
数の利得値を用いて順次大気観測を繰返す試行観測ステ
ップと、 試行観測ステップで行った観測のうち最適な観測となる
利得を選択する最適利得選択ステップとからなることを
特徴とする請求項６に記載のレーダ装置の制御方法。 - 【請求項８】 利得調整ステップが、直前の通常運用観
測ステップにおける受信機利得値を最適利得算出の初期
値と定める初期値算出ステップと、 最適化手法を用いて最適利得を求める最適利得探索ステ
ップとからなることを特徴とする請求項６に記載のレー
ダ装置の制御方法。 - 【請求項９】 利得調整ステップが、気象条件により最
適利得算出の初期値を定める気象データを用いた初期値
算出ステップと、 最適化手法を用いて最適利得を求める最適利得探索ステ
ップとからなることを特徴とする請求項６に記載のレー
ダ装置の制御方法。
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| WO2019035348A1 (ja) | 2017-08-18 | 2019-02-21 | 古野電気株式会社 | レーダ装置及びレーダ装置の受信利得変更方法 |
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-
2000
- 2000-01-21 JP JP2000012778A patent/JP3613112B2/ja not_active Expired - Fee Related
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