JP2002031681A - 気象レーダ - Google Patents
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- G01S13/95—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 気象レーダにおいて、観測対象とする領域に
ついて、水滴の有無にかかわらず、風向・風速を算出で
きるようにする。 【解決手段】 空中線部１１によりパルスビームを放射
してその反射波を受信し、信号処理部１７にてその信号
強度から覆域内の降雨・雲発生領域を観測する。ここ
で、降雨・雲発生領域の風向・風速情報を得たい場合に
は、信号処理部１７にて、その領域のレイリー散乱によ
るドップラ・エコー成分を観測し、この観測結果から風
向・風速を算出する。降雨・雲発生領域以外の任意の領
域における風向・風速情報を得たい場合には、空中線部
１１により形成されるビームの指向方向をその観測対象
とする領域に向け、信号処理部１７にて、反射波の受信
信号からブラッグ散乱によるエコー成分を観測し、この
観測結果から風向・風速を算出する。
ついて、水滴の有無にかかわらず、風向・風速を算出で
きるようにする。 【解決手段】 空中線部１１によりパルスビームを放射
してその反射波を受信し、信号処理部１７にてその信号
強度から覆域内の降雨・雲発生領域を観測する。ここ
で、降雨・雲発生領域の風向・風速情報を得たい場合に
は、信号処理部１７にて、その領域のレイリー散乱によ
るドップラ・エコー成分を観測し、この観測結果から風
向・風速を算出する。降雨・雲発生領域以外の任意の領
域における風向・風速情報を得たい場合には、空中線部
１１により形成されるビームの指向方向をその観測対象
とする領域に向け、信号処理部１７にて、反射波の受信
信号からブラッグ散乱によるエコー成分を観測し、この
観測結果から風向・風速を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波の反射波か
ら水滴の有無や風向・風速等を算出する気象観測機器に
属する気象レーダに関する。
ら水滴の有無や風向・風速等を算出する気象観測機器に
属する気象レーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の気象レーダは、雲や雨等の水滴か
らのレイリー散乱による反射波から、水滴の分布を観測
する気象観測センサである。特に、気象ドップラレーダ
は、上記水滴分布の観測に加えて、反射波のドップラ成
分から水滴の移動速度を観測し、水滴が存在する空間の
風向・風速を算出することも可能にした気象レーダであ
る。したがって、現状の気象レーダにおいては、風向・
風速が算出できる領域は水滴が存在する場合に限られて
いる。
らのレイリー散乱による反射波から、水滴の分布を観測
する気象観測センサである。特に、気象ドップラレーダ
は、上記水滴分布の観測に加えて、反射波のドップラ成
分から水滴の移動速度を観測し、水滴が存在する空間の
風向・風速を算出することも可能にした気象レーダであ
る。したがって、現状の気象レーダにおいては、風向・
風速が算出できる領域は水滴が存在する場合に限られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の気象レーダでは、水滴が存在する場合しか風向・風
速を算出することができない。
来の気象レーダでは、水滴が存在する場合しか風向・風
速を算出することができない。
【０００４】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたもので、雨や雲等の水滴からのドップラ・エコー
が無い場合でも風観測の可能な気象レーダを提供するこ
とを目的とする。
されたもので、雨や雲等の水滴からのドップラ・エコー
が無い場合でも風観測の可能な気象レーダを提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明に係る気象レーダは、以下のような特徴的構
成を有する。
めに本発明に係る気象レーダは、以下のような特徴的構
成を有する。
【０００６】（１）ビーム指向方向を制御可能な空中線
によりパルスビームを放射してその反射波を受信し、そ
の信号強度から覆域内の降雨・雲発生領域を観測する気
象レーダにおいて、前記空中線により形成されるビーム
の指向方向を任意の方向に向けて、前記反射波の受信信
号からブラッグ散乱によるエコー成分を観測し、この観
測結果からビーム指向方向に対する風向・風速分布を算
出するブラッグ散乱観測手段を備えることを特徴とす
る。
によりパルスビームを放射してその反射波を受信し、そ
の信号強度から覆域内の降雨・雲発生領域を観測する気
象レーダにおいて、前記空中線により形成されるビーム
の指向方向を任意の方向に向けて、前記反射波の受信信
号からブラッグ散乱によるエコー成分を観測し、この観
測結果からビーム指向方向に対する風向・風速分布を算
出するブラッグ散乱観測手段を備えることを特徴とす
る。
【０００７】上記構成による気象レーダでは、覆域内の
降雨・雲発生領域観測結果から水滴がない場合でも、ブ
ラッグ散乱によるエコー成分を観測することで、任意の
方向に対する風向・風速分布を算出可能としている。
降雨・雲発生領域観測結果から水滴がない場合でも、ブ
ラッグ散乱によるエコー成分を観測することで、任意の
方向に対する風向・風速分布を算出可能としている。
【０００８】（２）ビーム指向方向を制御可能な空中線
によりパルスビームを放射してその反射波を受信し、そ
の信号強度から覆域内の降雨・雲発生領域を観測する気
象レーダにおいて、前記空中線により形成されるビーム
の指向方向を前記降雨・雲発生領域に向けて、前記反射
波の受信信号からレイリー散乱によるドップラ・エコー
成分を観測し、この観測結果から風向・風速分布を算出
するレイリー散乱観測手段と、前記ビームの指向方向を
任意の方向に向けて、前記反射波の受信信号からブラッ
グ散乱によるエコー成分を観測し、この観測結果からビ
ーム指向方向に対する風向・風速分布を算出するブラッ
グ散乱観測手段とを具備することを特徴とする。
によりパルスビームを放射してその反射波を受信し、そ
の信号強度から覆域内の降雨・雲発生領域を観測する気
象レーダにおいて、前記空中線により形成されるビーム
の指向方向を前記降雨・雲発生領域に向けて、前記反射
波の受信信号からレイリー散乱によるドップラ・エコー
成分を観測し、この観測結果から風向・風速分布を算出
するレイリー散乱観測手段と、前記ビームの指向方向を
任意の方向に向けて、前記反射波の受信信号からブラッ
グ散乱によるエコー成分を観測し、この観測結果からビ
ーム指向方向に対する風向・風速分布を算出するブラッ
グ散乱観測手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】上記構成による気象レーダでは、覆域内に
降雨や雲が発生しておらず、レイリー散乱によるエコー
が観測できない場合でも、任意の方向に対するブラッグ
散乱によるエコー成分を観測することで、任意の方向に
対する風向・風速分布を算出可能としている。
降雨や雲が発生しておらず、レイリー散乱によるエコー
が観測できない場合でも、任意の方向に対するブラッグ
散乱によるエコー成分を観測することで、任意の方向に
対する風向・風速分布を算出可能としている。
【００１０】（３）（１）または（２）の構成におい
て、単位観測周期内で、前記空中線により形成されるビ
ームの指向方向を旋回させながら、複数仰角についてレ
イリー散乱のエコー成分を観測して前記覆域内の降雨・
雲発生領域を求め、この降雨・雲発生領域情報に基づい
て前記ブラッグ散乱観測手段を選択的に使用することを
特徴とする。
て、単位観測周期内で、前記空中線により形成されるビ
ームの指向方向を旋回させながら、複数仰角についてレ
イリー散乱のエコー成分を観測して前記覆域内の降雨・
雲発生領域を求め、この降雨・雲発生領域情報に基づい
て前記ブラッグ散乱観測手段を選択的に使用することを
特徴とする。
【００１１】上記構成による気象レーダでは、前記レイ
リー散乱観測手段で特定した降雨・雲発生領域に基づ
き、観測対象領域が降雨・雲発生領域に入らない場合に
ブラッグ散乱観測手段を使用するようにしている。
リー散乱観測手段で特定した降雨・雲発生領域に基づ
き、観測対象領域が降雨・雲発生領域に入らない場合に
ブラッグ散乱観測手段を使用するようにしている。
【００１２】（４）（２）の構成において、単位観測周
期内で、前記空中線により形成されるビームの指向方向
を旋回させながら、複数仰角についてレイリー散乱のエ
コー成分を観測して前記覆域内の降雨・雲発生領域を求
め、この降雨・雲発生領域の覆域内に占める割合に基づ
いて前記レイリー散乱観測手段と前記ブラッグ散乱観測
手段を時分割で選択的に使用することを特徴とする。
期内で、前記空中線により形成されるビームの指向方向
を旋回させながら、複数仰角についてレイリー散乱のエ
コー成分を観測して前記覆域内の降雨・雲発生領域を求
め、この降雨・雲発生領域の覆域内に占める割合に基づ
いて前記レイリー散乱観測手段と前記ブラッグ散乱観測
手段を時分割で選択的に使用することを特徴とする。
【００１３】上記構成による気象レーダでは、単位観測
周期内において、初期観測で覆域内の降雨・雲発生領域
を求めて、覆域内における降雨・雲発生領域の割合から
レイリー散乱観測を主体とするかブラッグ散乱観測を主
体とするかを判断し、この判断結果から両者の使用回数
の割合を制御して、観測効率を向上させている。
周期内において、初期観測で覆域内の降雨・雲発生領域
を求めて、覆域内における降雨・雲発生領域の割合から
レイリー散乱観測を主体とするかブラッグ散乱観測を主
体とするかを判断し、この判断結果から両者の使用回数
の割合を制御して、観測効率を向上させている。
【００１４】（５）（１）または（２）の構成におい
て、前記ブラッグ散乱観測手段による観測時には、前記
空中線により形成されるビームの指向方向を一定時間固
定して、観測されたエコー成分を蓄積処理することを特
徴とする。
て、前記ブラッグ散乱観測手段による観測時には、前記
空中線により形成されるビームの指向方向を一定時間固
定して、観測されたエコー成分を蓄積処理することを特
徴とする。
【００１５】上記構成による気象レーダでは、ブラッグ
散乱によるエコー成分が極めて小さいことを考慮して、
ビーム指向方向を固定して観測されたエコー成分を蓄積
することで、観測精度を向上させている。
散乱によるエコー成分が極めて小さいことを考慮して、
ビーム指向方向を固定して観測されたエコー成分を蓄積
することで、観測精度を向上させている。
【００１６】（６）（２）の構成において、前記レイリ
ー散乱観測手段による観測時には、前記空中線により形
成されるビームの指向方向を旋回させながら、複数仰角
についてレイリー散乱のドップラ・エコー成分を観測
し、前記ブラッグ散乱観測手段による観測時には、前記
空中線により形成されるビームの指向方向を一定時間固
定してエコー成分を観測することを特徴とする。
ー散乱観測手段による観測時には、前記空中線により形
成されるビームの指向方向を旋回させながら、複数仰角
についてレイリー散乱のドップラ・エコー成分を観測
し、前記ブラッグ散乱観測手段による観測時には、前記
空中線により形成されるビームの指向方向を一定時間固
定してエコー成分を観測することを特徴とする。
【００１７】上記構成による気象レーダでは、ブラッグ
散乱によるエコー成分がレイリー散乱によるエコー成分
に比較して極めて小さいことを考慮して、レイリー散乱
観測とブラッグ散乱観測とでビーム走査パターンを切り
替えるようにしている。
散乱によるエコー成分がレイリー散乱によるエコー成分
に比較して極めて小さいことを考慮して、レイリー散乱
観測とブラッグ散乱観測とでビーム走査パターンを切り
替えるようにしている。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１９】ここで、本実施形態の気象レーダにおいて
は、水滴成分がなくても風観測を行えるようにするため
に、レイリー散乱の他にブラッグ散乱の反射波を観測す
る機能を付加し、この機能により乱流域を特定し、その
乱流域の移動から風向・風速を算出するものとする。
は、水滴成分がなくても風観測を行えるようにするため
に、レイリー散乱の他にブラッグ散乱の反射波を観測す
る機能を付加し、この機能により乱流域を特定し、その
乱流域の移動から風向・風速を算出するものとする。
【００２０】図１は本発明により風観測機能を強化した
気象レーダの構成を示すもので、空中線部１１は、送受
信切替部１２から入力した送信パルス信号をビーム方向
へ電波として送信すると共に、その反射波を受信し、そ
の受信信号を送受信切替部１２へ出力する機能を有す
る。
気象レーダの構成を示すもので、空中線部１１は、送受
信切替部１２から入力した送信パルス信号をビーム方向
へ電波として送信すると共に、その反射波を受信し、そ
の受信信号を送受信切替部１２へ出力する機能を有す
る。
【００２１】空中線制御部１３は、上記空中線部１１に
対し、モード判定部１４からのモード情報に応じて、ビ
ーム方向の走査パターンを変更する機能を有する。
対し、モード判定部１４からのモード情報に応じて、ビ
ーム方向の走査パターンを変更する機能を有する。
【００２２】送受信切替部１２は、送信部１５からの送
信パルス信号を空中線部１１へ出力し、空中線部１１か
らの受信信号を受信部１６へ出力するための信号切替を
行う機能を有する。
信パルス信号を空中線部１１へ出力し、空中線部１１か
らの受信信号を受信部１６へ出力するための信号切替を
行う機能を有する。
【００２３】送信部１５は、探索距離に応じた周期で繰
り返し送信パルス信号を発生し、送受信切替部１２へ出
力すると共に、パルス送信タイミングを示すトリガ信号
を生成して受信部１６へ出力する機能を有する。
り返し送信パルス信号を発生し、送受信切替部１２へ出
力すると共に、パルス送信タイミングを示すトリガ信号
を生成して受信部１６へ出力する機能を有する。
【００２４】受信部１６は、送信部１５からのトリガ信
号の間隔で送受信切替部１２からの受信信号を取り込
み、周波数変換、増幅等の処理を行った後、信号処理部
１７へ出力する機能を有する。
号の間隔で送受信切替部１２からの受信信号を取り込
み、周波数変換、増幅等の処理を行った後、信号処理部
１７へ出力する機能を有する。
【００２５】信号処理部１７は、受信部１６から入力し
た信号に対して、モード判定部１４からのモード情報に
応じた各種信号処理（ＦＦＴ処理、周波数スペクトル積
算処理、速度算出処理等）を行い、強度成分（雨量情
報）と速度成分（風速情報）等を抽出した後、それらの
情報をモード判定部１４及び表示部１８へ出力する機能
を有する。
た信号に対して、モード判定部１４からのモード情報に
応じた各種信号処理（ＦＦＴ処理、周波数スペクトル積
算処理、速度算出処理等）を行い、強度成分（雨量情
報）と速度成分（風速情報）等を抽出した後、それらの
情報をモード判定部１４及び表示部１８へ出力する機能
を有する。
【００２６】モード判定部１４は、信号処理部１７から
入力した情報を基に降雨・雲観測主体か乱流観測主体か
を判定し、そのモード情報（降雨・雲観測モード／乱流
観測モード）を信号処理部１７及び空中線制御部１３へ
出力する。
入力した情報を基に降雨・雲観測主体か乱流観測主体か
を判定し、そのモード情報（降雨・雲観測モード／乱流
観測モード）を信号処理部１７及び空中線制御部１３へ
出力する。
【００２７】表示部１８は、信号処理部１７から入力し
た情報を基に、雨量の３次元分布、任意の方向に対する
風向・風速分布等を画面上に表示する機能を有する。
た情報を基に、雨量の３次元分布、任意の方向に対する
風向・風速分布等を画面上に表示する機能を有する。
【００２８】次に、本発明の特徴となる動作例について
説明する。本発明の特徴的な動作は、図１に示す構成の
うち、空中線制御部１３と信号処理部１７、及びモード
判定部１４の動作に集約される。以下、この３構成の動
作について、従来の技術と比較しながら説明する。
説明する。本発明の特徴的な動作は、図１に示す構成の
うち、空中線制御部１３と信号処理部１７、及びモード
判定部１４の動作に集約される。以下、この３構成の動
作について、従来の技術と比較しながら説明する。
【００２９】まず、空中線制御部１３のモード別動作例
について説明する。
について説明する。
【００３０】従来の気象レーダにあっては、図２に示す
ように、ビーム方向を一定の速度で回転させて全方位を
走査し、１回転毎に低仰角から高仰角へステップ的に変
化させて、方位、仰角別に降雨・雲観測（ＣＡＰＰＩ：
Constant Altitude PPI）及び風算出（ＶＡＤ：Velocit
y Azimuth Display，ＶＶＰ：Volume Velocity Process
ing）を行い、この観測を繰り返し実行するようにして
いる。
ように、ビーム方向を一定の速度で回転させて全方位を
走査し、１回転毎に低仰角から高仰角へステップ的に変
化させて、方位、仰角別に降雨・雲観測（ＣＡＰＰＩ：
Constant Altitude PPI）及び風算出（ＶＡＤ：Velocit
y Azimuth Display，ＶＶＰ：Volume Velocity Process
ing）を行い、この観測を繰り返し実行するようにして
いる。
【００３１】一方、ブラッグ散乱を利用して風向・風速
を求める従来の気象観測センサとして、ウインドプロフ
ァイラや境界層レーダがある。これらの気象観測センサ
では、天頂方向とこの天頂方向から数度傾け、互いに９
０度開いた２方向（例えば北方向、東方向）の計３方向
について順次一定期間づつ乱流観測を行い、各方向の乱
流状態を比較することで各高度の風向・風速を算出する
ようにしている。
を求める従来の気象観測センサとして、ウインドプロフ
ァイラや境界層レーダがある。これらの気象観測センサ
では、天頂方向とこの天頂方向から数度傾け、互いに９
０度開いた２方向（例えば北方向、東方向）の計３方向
について順次一定期間づつ乱流観測を行い、各方向の乱
流状態を比較することで各高度の風向・風速を算出する
ようにしている。
【００３２】これに対し、本実施形態の気象レーダにお
いては、図３あるいは図４に示すアンテナ走査パターン
により、単位観測期間内に降雨・雲観測モードと乱流観
測モードの両方の観測モードを時分割に切り替えて行う
ことを特徴とする。その観測モードの割合は、覆域全体
に対する降雨域の割合から適宜選定する。
いては、図３あるいは図４に示すアンテナ走査パターン
により、単位観測期間内に降雨・雲観測モードと乱流観
測モードの両方の観測モードを時分割に切り替えて行う
ことを特徴とする。その観測モードの割合は、覆域全体
に対する降雨域の割合から適宜選定する。
【００３３】図３及び図４に示すように、初回は降雨・
雲観測モードとし、降雨域の割合を求めてモード判定を
行う。降雨域がある一定以上の場合は、図３に示すよう
に、従来の気象レーダにて行われているＣＡＰＰＩシー
ケンスによる降雨・雲観測、及びＶＡＤやＶＶＰによる
風観測を主体とする。一方、降雨域がある一定以下の場
合は、図４に示すように、ある一定方向（図４において
は天頂方向）の乱流観測を主体とする。
雲観測モードとし、降雨域の割合を求めてモード判定を
行う。降雨域がある一定以上の場合は、図３に示すよう
に、従来の気象レーダにて行われているＣＡＰＰＩシー
ケンスによる降雨・雲観測、及びＶＡＤやＶＶＰによる
風観測を主体とする。一方、降雨域がある一定以下の場
合は、図４に示すように、ある一定方向（図４において
は天頂方向）の乱流観測を主体とする。
【００３４】ここで、ブラッグ散乱からの反射波は、レ
イリー散乱からの反射波に比べて電波強度が小さいた
め、空中線のビーム方向を観測方向に一定時間停止させ
て観測を実施するものとする。したがって、水滴がある
領域ではレイリー散乱によるドップラ・エコー観測から
風向・風速を算出する方がブラッグ散乱によるエコー観
測から風向・風速を算出するよりも効率的である。この
ことから、ブラッグ散乱によるエコー観測は、降雨・雲
発生領域以外の領域に限られる。
イリー散乱からの反射波に比べて電波強度が小さいた
め、空中線のビーム方向を観測方向に一定時間停止させ
て観測を実施するものとする。したがって、水滴がある
領域ではレイリー散乱によるドップラ・エコー観測から
風向・風速を算出する方がブラッグ散乱によるエコー観
測から風向・風速を算出するよりも効率的である。この
ことから、ブラッグ散乱によるエコー観測は、降雨・雲
発生領域以外の領域に限られる。
【００３５】尚、降雨・雲観測を主体とするか乱流観測
を主体とするかの判定は、初回のＣＡＰＰＩによる降雨
域情報により、後述するモード判定部１４にて決定す
る。また、図３及び図４に示すアンテナ走査パターン例
では、乱流観測を天頂方向としているが、本発明におい
ては乱流観測方向を天頂方向だけに限定することはせ
ず、様々な用途に応じて任意の方向に対する乱流観測を
可能とするものとする。
を主体とするかの判定は、初回のＣＡＰＰＩによる降雨
域情報により、後述するモード判定部１４にて決定す
る。また、図３及び図４に示すアンテナ走査パターン例
では、乱流観測を天頂方向としているが、本発明におい
ては乱流観測方向を天頂方向だけに限定することはせ
ず、様々な用途に応じて任意の方向に対する乱流観測を
可能とするものとする。
【００３６】次に、信号処理部１７の動作例について説
明する。
明する。
【００３７】まず、従来の気象レーダにおける信号処理
では、図５に示すように、受信信号に対して平均処理
（Ｓ１１）を行うことで強度信号（雨量情報）を求め、
パルスペア処理（Ｓ１２）を行うことで速度信号（風速
情報）を求めている。また、ウインドプロファイラや境
界層レーダの信号処理では、図６に示すように、受信信
号のＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理（Ｓ２１）によっ
て時間軸領域の信号を周波数軸領域の信号に変換し、周
波数スペクトル積算処理（Ｓ２２）を行った後、速度算
出処理（Ｓ２３）を行うことで、速度信号（風速情報）
を得るようにしている。
では、図５に示すように、受信信号に対して平均処理
（Ｓ１１）を行うことで強度信号（雨量情報）を求め、
パルスペア処理（Ｓ１２）を行うことで速度信号（風速
情報）を求めている。また、ウインドプロファイラや境
界層レーダの信号処理では、図６に示すように、受信信
号のＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理（Ｓ２１）によっ
て時間軸領域の信号を周波数軸領域の信号に変換し、周
波数スペクトル積算処理（Ｓ２２）を行った後、速度算
出処理（Ｓ２３）を行うことで、速度信号（風速情報）
を得るようにしている。
【００３８】これに対し、本実施形態の気象レーダにお
ける信号処理では、図７に示すように、受信信号のＦＦ
Ｔ処理（Ｓ３１）を行った後、周波数スペクトル積算処
理（Ｓ３２）を行い、この積算処理結果から強度算出処
理（Ｓ３３）及び速度算出処理（Ｓ３４）を行って、強
度信号（雨量情報）及び速度信号（風速情報）を得る。
ける信号処理では、図７に示すように、受信信号のＦＦ
Ｔ処理（Ｓ３１）を行った後、周波数スペクトル積算処
理（Ｓ３２）を行い、この積算処理結果から強度算出処
理（Ｓ３３）及び速度算出処理（Ｓ３４）を行って、強
度信号（雨量情報）及び速度信号（風速情報）を得る。
【００３９】ここで、ブラッグ散乱からのエコー強度は
レイリー散乱からのエコー強度と比べて遙かに小さい。
そこで、周波数スペクトル積算処理（Ｓ３２）におい
て、モード情報に基づいて積算回数を切り替える。例え
ば、降雨・雲観測モードでは周波数スペクトル積算処理
回数を１回とし、乱流観測モードでは所要のＳ／Ｎ比が
得られるように複数回の積算処理を行うものとする。
レイリー散乱からのエコー強度と比べて遙かに小さい。
そこで、周波数スペクトル積算処理（Ｓ３２）におい
て、モード情報に基づいて積算回数を切り替える。例え
ば、降雨・雲観測モードでは周波数スペクトル積算処理
回数を１回とし、乱流観測モードでは所要のＳ／Ｎ比が
得られるように複数回の積算処理を行うものとする。
【００４０】次に、モード判定部１４の動作例について
説明する。
説明する。
【００４１】信号処理部１７から天頂を含めた降雨域情
報を入力し、降雨域がある一定値を超えるか超えないか
を判別し、降雨・雲観測主体か乱流観測主体かの判定を
行い、その情報（降雨・雲観測モード／乱流観測モー
ド）を信号処理部１７及び空中線制御部１３へ出力す
る。
報を入力し、降雨域がある一定値を超えるか超えないか
を判別し、降雨・雲観測主体か乱流観測主体かの判定を
行い、その情報（降雨・雲観測モード／乱流観測モー
ド）を信号処理部１７及び空中線制御部１３へ出力す
る。
【００４２】具体的な判定基準の一例を次に示す。図８
に示すように、天頂方向を含む高度別ＣＡＰＰＩ出力に
おいて、降雨域が全覆域に対してある一定割合以上を占
める場合に降雨・雲観測を主体とするモードとし、ある
一定割合以下の場合は乱流観測を主体とするモードとす
る。
に示すように、天頂方向を含む高度別ＣＡＰＰＩ出力に
おいて、降雨域が全覆域に対してある一定割合以上を占
める場合に降雨・雲観測を主体とするモードとし、ある
一定割合以下の場合は乱流観測を主体とするモードとす
る。
【００４３】但し、乱流観測を主体とするモードでも、
観測方向に降水がある時は、降雨・雲観測を主体とす
る。特に、ブラッグ散乱による乱流観測において、レイ
リー散乱の影響で受信強度がある一定値以上となる場
合、降水があると判断し、降雨・雲観測主体にモードを
切り替えるものとする。
観測方向に降水がある時は、降雨・雲観測を主体とす
る。特に、ブラッグ散乱による乱流観測において、レイ
リー散乱の影響で受信強度がある一定値以上となる場
合、降水があると判断し、降雨・雲観測主体にモードを
切り替えるものとする。
【００４４】以上の説明から明らかなように、本実施形
態の構成による気象レーダでは、水滴成分のある領域に
ついてはレイリー散乱のドップラ・エコー成分から風向
・風速情報を取得し、水滴成分のない領域についてはブ
ラッグ散乱のエコー成分から風向・風速情報を取得する
ようにしているので、水滴成分の有無にかかわらず風向
・風速情報が得られるようになり、覆域内のどの領域で
も風向・風速情報の取得が可能となる。
態の構成による気象レーダでは、水滴成分のある領域に
ついてはレイリー散乱のドップラ・エコー成分から風向
・風速情報を取得し、水滴成分のない領域についてはブ
ラッグ散乱のエコー成分から風向・風速情報を取得する
ようにしているので、水滴成分の有無にかかわらず風向
・風速情報が得られるようになり、覆域内のどの領域で
も風向・風速情報の取得が可能となる。
【００４５】ここで、ブラッグ散乱のエコー成分を利用
しているウインドプロファイラと比較した場合、ウイン
ドプロファイラではＶＨＦまたはＵＨＦ帯の電波を用い
るため、空中線が数十メートル四方の巨大な開口面積を
要し、空中線の指向方向を固定せざるを得ないが、気象
レーダではＣまたはＸ帯の電波を用い、開口面積が半径
数メートル程度であるため、任意の方向に指向可能であ
る。
しているウインドプロファイラと比較した場合、ウイン
ドプロファイラではＶＨＦまたはＵＨＦ帯の電波を用い
るため、空中線が数十メートル四方の巨大な開口面積を
要し、空中線の指向方向を固定せざるを得ないが、気象
レーダではＣまたはＸ帯の電波を用い、開口面積が半径
数メートル程度であるため、任意の方向に指向可能であ
る。
【００４６】このことから、例えば空港の離着陸経路近
傍の乱流（マイクロバースト等）といった非常に規模の
小さな気象現象まで直接観測することが可能となる。
傍の乱流（マイクロバースト等）といった非常に規模の
小さな気象現象まで直接観測することが可能となる。
【００４７】したがって、両者の機能を兼ね備えた本発
明による気象レーダは、降雨・雲の発生状況に依存せず
に風速・風速情報が得られ、幅広い運用が可能となる。
明による気象レーダは、降雨・雲の発生状況に依存せず
に風速・風速情報が得られ、幅広い運用が可能となる。
【００４８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る気象レ
ーダは、ブラッグ散乱による乱流観測機能を備えている
ので、雨や雲等の水滴からのドップラ・エコーが無い場
合でも、覆域内の任意の方向に対する風向・風速分布の
算出が可能となる。
ーダは、ブラッグ散乱による乱流観測機能を備えている
ので、雨や雲等の水滴からのドップラ・エコーが無い場
合でも、覆域内の任意の方向に対する風向・風速分布の
算出が可能となる。
【００４９】したがって、雨や雲等の水滴からのドップ
ラ・エコーが無い場合でも、風観測の可能な気象レーダ
を提供することができる。
ラ・エコーが無い場合でも、風観測の可能な気象レーダ
を提供することができる。
【図１】 本発明に係る気象レーダの一実施形態の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】 同実施形態の気象レーダにおけるビーム走査
パターンと比較するための従来の気象レーダのビーム走
査パターンを示すパターン波形図。
パターンと比較するための従来の気象レーダのビーム走
査パターンを示すパターン波形図。
【図３】 同実施形態の気象レーダにおいて、降雨域が
ある一定以上の場合のビーム走査パターンを示すパター
ン波形図。
ある一定以上の場合のビーム走査パターンを示すパター
ン波形図。
【図４】 同実施形態の気象レーダにおいて、降雨域が
ある一定以下の場合のビーム走査パターンを示すパター
ン波形図。
ある一定以下の場合のビーム走査パターンを示すパター
ン波形図。
【図５】 同実施形態の気象レーダにおける信号処理手
順と比較するための従来の気象レーダの信号処理手順を
示す系統図。
順と比較するための従来の気象レーダの信号処理手順を
示す系統図。
【図６】 同実施形態の気象レーダにおける信号処理手
順と比較するための従来のウインドプロファイラあるい
は境界層レーダの信号処理手順を示す系統図。
順と比較するための従来のウインドプロファイラあるい
は境界層レーダの信号処理手順を示す系統図。
【図７】 同実施形態の気象レーダにおける信号処理手
順を示す系統図。
順を示す系統図。
【図８】 同実施形態のモード判定基準の一例を説明す
るための高度別ＣＡＰＰＩ出力例を示す図。
るための高度別ＣＡＰＰＩ出力例を示す図。
１１…空中線部 １２…送受信切替部 １３…空中線制御部 １４…モード判定部 １５…送信部 １６…受信部 １７…信号処理部 １８…表示部
Claims (6)
- 【請求項１】 ビーム指向方向を制御可能な空中線によ
りパルスビームを放射してその反射波を受信し、その信
号強度から覆域内の降雨・雲発生領域を観測する気象レ
ーダにおいて、 前記空中線により形成されるビームの指向方向を任意の
方向に向けて、前記反射波の受信信号からブラッグ散乱
によるエコー成分を観測し、この観測結果からビーム指
向方向に対する風向・風速分布を算出するブラッグ散乱
観測手段を備えることを特徴とする気象レーダ。 - 【請求項２】 ビーム指向方向を制御可能な空中線によ
りパルスビームを放射してその反射波を受信し、その信
号強度から覆域内の降雨・雲発生領域を観測する気象レ
ーダにおいて、 前記空中線により形成されるビームの指向方向を前記降
雨・雲発生領域に向けて、前記反射波の受信信号からレ
イリー散乱によるドップラ・エコー成分を観測し、この
観測結果から風向・風速分布を算出するレイリー散乱観
測手段と、 前記ビームの指向方向を任意の方向に向けて、前記反射
波の受信信号からブラッグ散乱によるエコー成分を観測
し、この観測結果からビーム指向方向に対する風向・風
速分布を算出するブラッグ散乱観測手段とを具備するこ
とを特徴とする気象レーダ。 - 【請求項３】 単位観測周期内で、前記空中線により形
成されるビームの指向方向を旋回させながら、複数仰角
についてレイリー散乱のエコー成分を観測して前記覆域
内の降雨・雲発生領域を求め、この降雨・雲発生領域情
報に基づいて前記ブラッグ散乱観測手段を選択的に使用
することを特徴とする請求項１または２に記載の気象レ
ーダ。 - 【請求項４】 単位観測周期内で、前記空中線により形
成されるビームの指向方向を旋回させながら、複数仰角
についてレイリー散乱のエコー成分を観測して前記覆域
内の降雨・雲発生領域を求め、この降雨・雲発生領域の
覆域内に占める割合に基づいて前記レイリー散乱観測手
段と前記ブラッグ散乱観測手段を時分割で選択的に使用
することを特徴とする請求項２に記載の気象レーダ。 - 【請求項５】 前記ブラッグ散乱観測手段による観測時
には、前記空中線により形成されるビームの指向方向を
一定時間固定して、観測されたエコー成分を蓄積処理す
ることを特徴とする請求項１または２に記載の気象レー
ダ。 - 【請求項６】 前記レイリー散乱観測手段による観測時
には、前記空中線により形成されるビームの指向方向を
旋回させながら、複数仰角についてレイリー散乱のドッ
プラ・エコー成分を観測し、前記ブラッグ散乱観測手段
による観測時には、前記空中線により形成されるビーム
の指向方向を一定時間固定してエコー成分を観測するこ
とを特徴とする請求項２に記載の気象レーダ。
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|---|---|---|---|
| JP2000215024A JP3730486B2 (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 気象レーダ |
| US09/818,845 US6456227B2 (en) | 2000-07-14 | 2001-03-28 | Weather radar |
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| JP2000215024A JP3730486B2 (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 気象レーダ |
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| JP2002031681A true JP2002031681A (ja) | 2002-01-31 |
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