JP2002168948A - Device and method for processing signal in wind profiler - Google Patents

Device and method for processing signal in wind profiler

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JP2002168948A JP2000365808A JP2000365808A JP2002168948A JP 2002168948 A JP2002168948 A JP 2002168948A JP 2000365808 A JP2000365808 A JP 2000365808A JP 2000365808 A JP2000365808 A JP 2000365808A JP 2002168948 A JP2002168948 A JP 2002168948A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a data acquiring rate in a wide altitude range. SOLUTION: This processor is provided with an FFT processing part 1 for Fourier-transforming a data of a received signal, an integration time setting part 5 for setting the optimum incoherent integration time in every altitude, an incoherent integration part 2 for calculating a power spectrum based on a Fourier-transformed data to time-integrate it by the set incoherent integration time, a Doppler speed calculating part 3 for detecting a peak of a signal spectrum based on the power spectrum to calculate a sight-line-directional speed of the atmosphere based on a Doppler frequency, and a quality control and time average processing part 4 for removing a data of low quality Doppler speed to conduct time-averaging.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、上空の風速分布
を測定するウィンドプロファイラにおける信号処理装置
および信号処理方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal processing device and a signal processing method in a wind profiler for measuring a wind speed distribution in the sky.

【0002】[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
法としては、地上に風向・風速計を設置することであ
る。しかしながら、その場合に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・風速のデータも知ることが必要である。そのため、
従来、ゾンデ等を用いて上空の風向・風速の観測を行っ
ていた。このゾンデを用いた観測では、ゾンデを上げた
時刻における風向・風速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。
2. Description of the Related Art Wind direction and wind speed information is one of information necessary for weather forecast. The most common way to measure wind direction and speed is to install a wind direction and anemometer on the ground. However, in that case, only wind near the ground surface can be measured. In order to make the weather forecast more accurate, it is necessary to know the data on the wind direction and speed in the sky. for that reason,
Conventionally, the wind direction and speed of the sky have been measured using a sonde or the like. Observation using the sonde can only obtain data on the wind direction and speed at the time when the sonde was raised, so the time resolution of the observation was low for several hours or more.

【0003】それに対して、近年、ウィンドプロファイ
ラと呼ばれる大気レーダを用いて上空の風向・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による上空の
風向・風速のデータは、気象予報の精度向上に有効とな
ると期待されている。このようなウィンドプロファイラ
については、例えばCarter et al., D
evelopment in UHF lower t
roposheric wind profiling
at NOAA’s Aeronomy Labor
atory, Radio Science, vo
l.30, no.4, pp.97〜1001, 1
995.に紹介されたものなどがある。
On the other hand, in recent years, a technique for measuring the wind direction and speed in the sky using an atmospheric radar called a wind profiler has been established. With the wind profiler, it is possible to measure the wind direction and speed over the sky every one to several minutes. It is expected that data on the wind direction and speed in the sky with such a high time resolution will be effective in improving the accuracy of weather forecasts. For such a wind profiler, see, for example, Carter et al. , D
development in UHF lower t
roposheric wind profiling
at NOAA's Aeronomic Labor
attory, Radio Science, vo
l. 30, no. 4, pp. 97-1001, 1
995. There is a thing introduced in.

【0004】ここで、ウィンドプロファイラで大気を計
測する原理を説明する。ウィンドプロファイラはドップ
ラレーダの一種であり、一般的に図13に示すように、
空中線101、送受信装置102、信号処理装置10
3、風速ベクトル算出装置104、表示・記録装置10
5によって構成されている。このように構成されたウィ
ンドプロファイラでは、空中線101より空中に放射さ
れた電磁波の反射波が空中線101にて受信され、その
受信された電磁波が送受信装置102によって増幅、周
波数変換、検波されてビデオ信号に変換される。このビ
デオ信号に信号処理装置103で周波数解析処理を行う
ことにより、ドップラ周波数を算出し、そのドップラ周
波数からドップラ速度を算出して風速ベクトル算出装置
104に送り、そこで算出された風速ベクトルを表示・
記録装置105に表示もしくは記録する。
Here, the principle of measuring the atmosphere with a wind profiler will be described. A wind profiler is a type of Doppler radar, and generally, as shown in FIG.
Antenna 101, transmitting / receiving device 102, signal processing device 10
3. Wind speed vector calculation device 104, display / recording device 10
5. In the wind profiler configured as described above, a reflected wave of an electromagnetic wave radiated from the antenna 101 into the air is received by the antenna 101, and the received electromagnetic wave is amplified, frequency-converted, and detected by the transmission / reception device 102, and is converted into a video signal. Is converted to A frequency analysis process is performed on the video signal by the signal processing device 103 to calculate a Doppler frequency, calculate a Doppler speed from the Doppler frequency, send the calculated Doppler speed to the wind speed vector calculation device 104, and display the calculated wind speed vector there.
The information is displayed or recorded on the recording device 105.

【0005】なお、上記従来のウィンドプロファイラで
は信号処理装置103として、例えば図14に示すよう
な構成のものが一般に用いられている。この図14にお
いて、1はFFT処理部、2はインコヒーレント積分
部、3はドップラ速度算出部、4は品質管理・時間平均
処理部である。
[0005] In the above-mentioned conventional wind profiler, as the signal processing device 103, for example, one having a configuration as shown in FIG. 14 is generally used. In FIG. 14, 1 is an FFT processing unit, 2 is an incoherent integration unit, 3 is a Doppler velocity calculation unit, and 4 is a quality management / time averaging processing unit.

【0006】次にその動作について説明する。送受信装
置102より出力された受信信号のデータは、FFT処
理部1に入力される。FFT処理部1では受信信号のデ
ータに対してフーリエ変換を施す。このフーリエ変換後
の受信信号のデータはインコヒーレント積分部2に入力
される。ここでは、受信信号のデータのフーリエ変換か
ら電力値を求めることによって得られるパワースペクト
ルを算出した後、複数の時刻に得られたパワースペクト
ルを積算する処理、すなわちインコヒーレント積分の処
理を行う。受信信号のデータのパワースペクトルには、
大気乱流エコーのスペクトル、すなわち信号スペクトル
と雑音スペクトルが含まれる。このインコヒーレント積
分処理により、雑音成分のゆらぎおよび信号成分のゆら
ぎの幅が小さくなる。そのため、インコヒーレント積分
を行うことで信号検出の精度をあげることができる。た
だし、インコヒーレント積分は複数の時刻のデータを用
いるため、時間分解能を低下させることになる。
Next, the operation will be described. The data of the received signal output from the transmission / reception device 102 is input to the FFT processing unit 1. The FFT processing unit 1 performs a Fourier transform on the data of the received signal. The data of the received signal after the Fourier transform is input to the incoherent integrator 2. Here, after calculating a power spectrum obtained by obtaining a power value from the Fourier transform of the data of the received signal, a process of integrating the power spectra obtained at a plurality of times, that is, a process of incoherent integration is performed. In the power spectrum of the data of the received signal,
The spectrum of the atmospheric turbulence echo, that is, the signal spectrum and the noise spectrum are included. By this incoherent integration processing, the fluctuation width of the noise component and the fluctuation width of the signal component are reduced. Therefore, the accuracy of signal detection can be increased by performing incoherent integration. However, since the incoherent integration uses data at a plurality of times, the time resolution is reduced.

【0007】ドップラ速度算出部3では、インコヒーレ
ント積分後の安定化されたパワースペクトルから信号ス
ペクトルのピークを検出し、その中心ドップラ周波数か
ら平均ドップラ周波数を算出し、さらに、そのドップラ
周波数をドップラ速度に変換することにより、ターゲッ
トである大気乱流の視線方向速度を算出する。
The Doppler velocity calculator 3 detects the peak of the signal spectrum from the stabilized power spectrum after incoherent integration, calculates the average Doppler frequency from the center Doppler frequency, and furthermore, calculates the Doppler frequency. , The gaze direction velocity of the atmospheric turbulence as the target is calculated.

【0008】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、風速ベクトル算出装置104では、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
て、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。
However, the wind speed directly measured by the Doppler radar is only a projection component of the actual wind speed in the line of sight. Therefore, the wind speed vector calculation device 104 performs measurement by changing the observation direction of the radar in a plurality of directions, assuming that the wind speed distribution in a certain area above the radar is uniform, thereby obtaining a three-dimensional wind speed vector. Perform synthesis.

【0009】なお、このようなウィンドプロファイラで
は、インコヒーレント積分時間が高度によらず一定であ
る。しかし、ウィンドプロファイラのターゲットである
大気乱流のレーダ反射率は、高度の上昇とともに急激に
減少するため、実際には高度によって最適な積分時間が
異なる。すなわち、SN比の高い低高度よりも、SN比
が低下する高高度の方が長い積分時間を必要とする。
In such a wind profiler, the incoherent integration time is constant regardless of the altitude. However, the radar reflectivity of atmospheric turbulence, which is the target of the wind profiler, sharply decreases with increasing altitude, so that the optimum integration time actually varies with altitude. In other words, a higher altitude where the SN ratio is lower requires a longer integration time than a lower altitude where the SN ratio is higher.

【0010】また、高高度の風速は地表面の影響をあま
り受けないため、風速の時間変化が低高度の場合よりも
小さい。このことからも、高高度ではインコヒーレント
積分時間を長くすることが有利となる。
Further, since the wind speed at a high altitude is not greatly affected by the ground surface, the time change of the wind speed is smaller than that at a low altitude. For this reason, it is advantageous to increase the incoherent integration time at high altitudes.

【0011】このように、ウィンドプロファイラのイン
コヒーレント積分時間は、高度によって最適な値が異な
るものである。
As described above, the optimum value of the incoherent integration time of the wind profiler differs depending on the altitude.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

【0012】従来のウィンドプロファイラにおける信号
処理装置は以上のように構成されているので、インコヒ
ーレント積分時間が高度によらず一定であり、高高度で
はインコヒーレント積分時間が不足するため、十分な信
号検出性能が得られず、データ取得率が低下するという
課題があった。
Since the signal processing device in the conventional wind profiler is configured as described above, the incoherent integration time is constant irrespective of the altitude, and the incoherent integration time is insufficient at high altitudes. There has been a problem that the detection performance cannot be obtained and the data acquisition rate decreases.

【0013】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、高度に応じてインコヒーレント積
分時間を設定することにより、できるだけ広い高度範囲
でデータ取得率を向上させた、ウィンドプロファイラに
おける信号処理装置および信号処理方法を得ることを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and a wind profiler in which an incoherent integration time is set in accordance with altitude to improve a data acquisition rate in an altitude range as wide as possible. It is an object of the present invention to obtain a signal processing device and a signal processing method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この発明に係るウィンド
プロファイラにおける信号処理装置は、受信信号のデー
タにフーリエ変換を施すフーリエ変換処理部と、高度毎
に最適なインコヒーレント積分時間を設定する積分時間
設定部と、フーリエ変換されたデータからパワースペク
トルを算出し、設定されたインコヒーレント積分時間だ
けそのパワースペクトルを時間積分するインコヒーレン
ト積分部と、パワースペクトルから信号スペクトルのピ
ークを検出し、そのドップラ周波数から大気の視線方向
速度を算出するドップラ速度算出部と、低品質のドップ
ラ速度のデータを取り除くとともに時間平均を行う品質
管理・時間平均処理部とを備え、風速の測定を行うよう
にしたものである。
A signal processing device in a wind profiler according to the present invention includes a Fourier transform processing unit for performing a Fourier transform on data of a received signal, and an integration time for setting an optimum incoherent integration time for each altitude. A setting section, an incoherent integrator that calculates a power spectrum from the Fourier-transformed data, and time-integrates the power spectrum for a set incoherent integration time; detects a peak of the signal spectrum from the power spectrum; A Doppler velocity calculator that calculates the line-of-sight velocity of the atmosphere from the frequency, and a quality control / time averaging processor that removes low-quality Doppler velocity data and averages the time, and measures the wind velocity It is.

【0015】この発明に係るウィンドプロファイラにお
ける信号処理装置は、インコヒーレント積分時間を、低
高度においては短く、高高度においては長く設定するよ
うにしたものである。
In the signal processing device of the wind profiler according to the present invention, the incoherent integration time is set to be short at a low altitude and long at a high altitude.

【0016】この発明に係るウィンドプロファイラにお
ける信号処理装置は、積分時間設定部が、ドップラ速度
算出部の出力するドップラ速度データよりデータ取得率
を算出するデータ取得率算出部からのデータ取得率に応
じて、インコヒーレント積分時間を設定するようにした
ものである。
In the signal processing device in the wind profiler according to the present invention, the integration time setting unit calculates the data acquisition ratio from the Doppler speed data output from the Doppler speed calculation unit according to the data acquisition ratio from the data acquisition ratio calculation unit. Thus, the incoherent integration time is set.

【0017】この発明に係るウィンドプロファイラにお
ける信号処理装置は、積分時間設定部が、品質管理・時
間平均処理部の出力するドップラ速度データよりデータ
取得率を算出するデータ取得率算出部からのデータ取得
率に応じて、インコヒーレント積分時間を設定するよう
にしたものである。
In the signal processing device in the wind profiler according to the present invention, the integration time setting section obtains data from a data acquisition rate calculation section that calculates a data acquisition rate from Doppler velocity data output from the quality control / time average processing section. The incoherent integration time is set according to the rate.

【0018】この発明に係るウィンドプロファイラにお
ける信号処理装置は、各高度のインコヒーレント積分時
間を、積分時間設定部が、データ取得率算出部にて算出
されたその高度のデータ取得率をもとに設定するように
したものである。
In the signal processing device in the wind profiler according to the present invention, the incoherent integration time at each altitude is determined by the integration time setting section based on the data acquisition rate at the altitude calculated by the data acquisition rate calculation section. It is something to set.

【0019】この発明に係るウィンドプロファイラにお
ける信号処理装置は、あらかじめ分割された高度範囲毎
のインコヒーレント積分時間を、積分時間設定部が、デ
ータ取得率算出部にて算出されたあらかじめ分割された
高度範囲毎のデータ取得率をもとに設定するようにした
ものである。
In the signal processing device in the wind profiler according to the present invention, the incoherent integration time for each of the divided altitude ranges is calculated by the integration time setting unit. This is set based on the data acquisition rate for each range.

【0020】この発明に係るウィンドプロファイラにお
ける信号処理装置は、インコヒーレント積分時間を長く
設定した高度については、データ補間処理部で時間方向
にデータを補間して、高度によらず一定の時間分解能の
ドップラ速度を品質管理・時間平均処理部に出力するよ
うにしたものである。
In the signal processing device in the wind profiler according to the present invention, the data interpolation processing section interpolates data in the time direction with respect to the altitude at which the incoherent integration time is set to be long, and has a constant time resolution regardless of the altitude. The Doppler speed is output to a quality control / time average processing unit.

【0021】この発明に係るウィンドプロファイラにお
ける信号処理装置は、インコヒーレント積分時間に反比
例するデータ数を用いて、品質管理・時間平均処理部に
よる時間平均処理を行い、データの時間分解能が高度に
よらず一定となるドップラ速度を出力するようにしたも
のである。
The signal processing device in the wind profiler according to the present invention performs the time averaging process by the quality control / time averaging processing unit using the number of data inversely proportional to the incoherent integration time, and the time resolution of the data varies depending on the altitude. The output is a constant Doppler speed.

【0022】この発明に係るウィンドプロファイラにお
ける信号処理装置は、インコヒーレント積分の時間方向
の積分範囲の更新幅をインコヒーレント積分時間によら
ず一定とし、インコヒーレント積分部からの積分後のデ
ータの時間分解能を高度によらず一定となるようにした
ものである。
According to the signal processing device in the wind profiler according to the present invention, the update width of the integration range in the time direction of the incoherent integration is fixed regardless of the incoherent integration time, and the time of the data after integration from the incoherent integration unit is The resolution is fixed regardless of the altitude.

【0023】この発明に係るウィンドプロファイラにお
ける信号処理方法は、受信信号のデータを読込んでフー
リエ変換を施し、高度毎にインコヒーレント積分時間を
設定し、フーリエ変換されたデータからパワースペクト
ルを算出して、設定されたインコヒーレント積分時間だ
けインコヒーレント積分を行い、そのインコヒーレント
積分後のパワースペクトルから信号スペクトルを検出し
て、ドップラ周波数からドップラ速度を算出し、処理対
象となっている時刻に関する全高度のデータの処理が未
終了であれば、処理対象の高度を次の高度へ更新した
後、インコヒーレント積分時間の設定に処理を戻し、終
了していれば、処理対象の時刻を次の時刻に進めるとと
もに処理対象となる高度を初期化し、処理をデータの読
込みに戻すことによって、風速の測定を行うようにした
ものである。
The signal processing method in the wind profiler according to the present invention reads the data of the received signal, performs a Fourier transform, sets an incoherent integration time for each altitude, and calculates a power spectrum from the Fourier transformed data. , Performs incoherent integration for the set incoherent integration time, detects the signal spectrum from the power spectrum after the incoherent integration, calculates the Doppler velocity from the Doppler frequency, and calculates the total altitude with respect to the time to be processed. If the processing of the data has not been completed, the altitude of the processing target is updated to the next altitude, the processing is returned to the setting of the incoherent integration time, and if completed, the time of the processing target is set to the next time By proceeding and initializing the altitude to be processed, returning the processing to reading data Te, in which to perform the measurement of the wind speed.

【0024】この発明に係るウィンドプロファイラにお
ける信号処理方法は、受信信号のデータを読込んでフー
リエ変換を施し、インコヒーレント積分時間の初期値を
設定し、フーリエ変換されたデータからパワースペクト
ルを算出して、設定されたインコヒーレント積分時間だ
けインコヒーレント積分を行い、そのインコヒーレント
積分後のパワースペクトルから信号スペクトルを検出し
て、ドップラ周波数からドップラ速度を算出し、そのド
ップラ速度から処理対象となっている高度のデータ取得
率の算出を行って、そのデータ取得率があらかじめ定め
られたしきい値未満であり、かつインコヒーレント積分
時間がその上限未満であれば、インコヒーレント積分時
間の設定を増加させて、インコヒーレント積分の処理に
戻し、それ以外の場合には、処理対象となっている時刻
に関する全高度のデータの処理が終了していることを確
認し、未終了であれば、処理対象の高度を次の高度へ更
新した後、インコヒーレント積分時間の設定に処理を戻
し、終了していれば、処理対象の時刻を次の時刻に進め
るとともに、処理対象となる高度を初期化し、処理をデ
ータの読込みに戻すことによって、風速の測定を行うよ
うにしたものである。
In the signal processing method in the wind profiler according to the present invention, the data of the received signal is read and subjected to a Fourier transform, an initial value of an incoherent integration time is set, and a power spectrum is calculated from the Fourier transformed data. The incoherent integration is performed for the set incoherent integration time, the signal spectrum is detected from the power spectrum after the incoherent integration, the Doppler velocity is calculated from the Doppler frequency, and the processing target is obtained from the Doppler velocity. By calculating the altitude data acquisition rate, if the data acquisition rate is less than a predetermined threshold and if the incoherent integration time is less than the upper limit, increase the setting of the incoherent integration time. , Return to the process of incoherent integration, In this case, confirm that processing of data at all altitudes for the time being processed has been completed, and if not completed, update the altitude to be processed to the next altitude and then perform incoherent integration. Return the processing to the time setting, advance the time of the processing target to the next time if completed, measure the wind speed by initializing the altitude to be processed, and return the processing to data reading It is like that.

【0025】[0025]

【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における信号処理装置を示すブロッ
ク図である。なお、ウィンドプロファイラの全体構成は
図13に示した従来の場合と同様であり、この図1に示
した信号処理装置103は、図13に示されるウィンド
プロファイラの一部分を形成している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a signal processing device in a wind profiler according to Embodiment 1 of the present invention. The overall configuration of the wind profiler is the same as that of the conventional case shown in FIG. 13, and the signal processing device 103 shown in FIG. 1 forms a part of the wind profiler shown in FIG.

【0026】図13において、101は電磁波の送受信
を行う空中線であり、102は空中線101で送受信さ
れる電磁波の入出力処理を行う送受信装置である。10
3は図1にその構成を示すこの発明の実施の形態1によ
る信号処理装置である。104は信号処理装置103の
出力より3次元の風速ベクトルの合成を行う風速ベクト
ル算出装置であり、105はこの風速ベクトル算出装置
104の計算結果の表示あるいは記録を行う表示・記録
装置である。
In FIG. 13, reference numeral 101 denotes an antenna for transmitting and receiving electromagnetic waves, and reference numeral 102 denotes a transmitting and receiving device for performing input / output processing of electromagnetic waves transmitted and received by the antenna 101. 10
Reference numeral 3 denotes a signal processing device according to Embodiment 1 of the present invention, the configuration of which is shown in FIG. Reference numeral 104 denotes a wind speed vector calculation device that synthesizes a three-dimensional wind speed vector from the output of the signal processing device 103. Reference numeral 105 denotes a display / recording device that displays or records the calculation result of the wind speed vector calculation device 104.

【0027】また、図1において、1は送受信装置10
2で受信された受信信号のデータにフーリエ変換を施す
フーリエ変換処理部であり、ここでは、例えば高速フー
リエ変換(FFT)を施すFFT処理部が用いられてい
る。2はFFT処理部1にてフーリエ変換されて出力さ
れた受信信号のデータからパワースペクトルを算出する
とともに、複数の時刻で得られたパワースペクトルをあ
つめて積分するインコヒーレント積分部である。3はイ
ンコヒーレント積分部2から出力されたパワースペクト
ルから信号スペクトルを検出し、その中心周波数からタ
ーゲットのドップラ速度、すなわちターゲットの視線方
向速度を算出するドップラ速度算出部である。4はドッ
プラ速度算出部3で算出されたドップラ速度データのう
ちから品質の低下したデータを除去した後、その時間平
均を行って風速ベクトル算出装置104に出力する品質
管理・時間平均処理部である。5は高度に応じてインコ
ヒーレント積分時間を設定し、インコヒーレント積分部
2に積分時間を指示する積分時間設定部である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a transmitting / receiving device 10.
2 is a Fourier transform processing unit for performing a Fourier transform on the data of the received signal received in 2, and here, for example, an FFT processing unit for performing a fast Fourier transform (FFT) is used. Reference numeral 2 denotes an incoherent integration unit that calculates a power spectrum from the data of the received signal that has been Fourier-transformed and output by the FFT processing unit 1 and collects and integrates the power spectra obtained at a plurality of times. Reference numeral 3 denotes a Doppler velocity calculating unit that detects a signal spectrum from the power spectrum output from the incoherent integrator 2 and calculates the Doppler velocity of the target from the center frequency, that is, the line-of-sight velocity of the target. Reference numeral 4 denotes a quality management / time averaging processing unit that removes data of reduced quality from the Doppler speed data calculated by the Doppler speed calculation unit 3, averages the time, and outputs the result to the wind speed vector calculation device 104. . An integration time setting unit 5 sets an incoherent integration time according to the altitude, and instructs the incoherent integration unit 2 of the integration time.

【0028】次に動作について説明する。図13に示す
ように構成されたウィンドプロファイラでは、送受信装
置102で生成した電磁波を空中線101より空中に放
射する。空中に放射された電磁波は大気の屈折率の粗密
が散乱体となって反射される。反射された電磁波は空中
線101によって受信され、送受信装置102に入力さ
れる。散乱体が上空の風と共に流れていると、受信され
た電磁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。具体的には、送
受信装置102によって、受信された電磁波の増幅、周
波数変換、検波を行うことによりビデオ信号に変換し、
それを信号処理装置103へ出力する。信号処理装置1
03では、そのビデオ信号に周波数解析処理を行うこと
により、ドップラ周波数を算出する。さらにドップラ周
波数からドップラ速度を算出する。
Next, the operation will be described. In the wind profiler configured as shown in FIG. 13, the electromagnetic wave generated by the transmitting / receiving device 102 is radiated from the antenna 101 into the air. Electromagnetic waves radiated into the air are reflected by the density of the refractive index of the atmosphere as scatterers. The reflected electromagnetic wave is received by the antenna 101 and input to the transmitting / receiving device 102. When the scatterer is flowing with the wind above, the frequency of the received electromagnetic wave changes due to the Doppler effect. By detecting the change in the frequency in the same manner as a general Doppler radar, the wind speed in the sky is measured. Specifically, the transmitting and receiving device 102 converts the received electromagnetic wave into a video signal by performing amplification, frequency conversion, and detection of the electromagnetic wave,
It is output to the signal processing device 103. Signal processing device 1
In 03, a Doppler frequency is calculated by performing a frequency analysis process on the video signal. Further, the Doppler speed is calculated from the Doppler frequency.

【0029】以下に、実施の形態1による信号処理装置
103の詳細な処理動作について説明する。図13に示
す送受信装置102から出力された受信信号のデータ
は、図1のFFT処理部1に入力されてフーリエ変換が
施される。FFT処理部1にてフーリエ変換された受信
信号のデータはインコヒーレント積分部2に入力され
る。インコヒーレント積分部2では、周波数毎に振幅の
絶対値の二乗を計算することによってパワースペクトル
を算出する。インコヒーレント積分部2はさらに、複数
の時刻のデータから算出されたパワースペクトルを集め
てそれを積分する。なお、積分処理において積算する時
間方向のデータ数は、積分時間設定部5において高度毎
に設定された積分時間によって定める。
A detailed processing operation of the signal processing device 103 according to the first embodiment will be described below. The data of the received signal output from the transmitting / receiving apparatus 102 shown in FIG. 13 is input to the FFT processing unit 1 in FIG. 1 and subjected to Fourier transform. The data of the received signal that has been Fourier-transformed by the FFT processing unit 1 is input to the incoherent integration unit 2. The incoherent integrator 2 calculates the power spectrum by calculating the square of the absolute value of the amplitude for each frequency. The incoherent integrator 2 further collects power spectra calculated from data at a plurality of times and integrates them. The number of data in the time direction to be integrated in the integration process is determined by the integration time set for each altitude in the integration time setting unit 5.

【0030】インコヒーレント積分後のパワースペクト
ルはインコヒーレント積分部2よりドップラ速度算出部
3に入力される。ドップラ速度算出部3では、インコヒ
ーレント積分後の安定化されたパワースペクトルから信
号スペクトルのピークを検出して、その中心ドップラ周
波数から平均ドップラ周波数を算出し、さらに、そのド
ップラ周波数をドップラ速度に変換することにより、タ
ーゲットである大気乱流の視線方向速度を算出する。
The power spectrum after the incoherent integration is input from the incoherent integrator 2 to the Doppler velocity calculator 3. The Doppler velocity calculator 3 detects the peak of the signal spectrum from the stabilized power spectrum after the incoherent integration, calculates the average Doppler frequency from the center Doppler frequency, and further converts the Doppler frequency to the Doppler velocity. By doing so, the gaze direction velocity of the atmospheric turbulence as the target is calculated.

【0031】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、レーダ上空のある一定領域の風速分布が一
様であると仮定して、レーダの観測方向を複数方向に変
えて測定を行い、風速ベクトル算出装置104でそれを
3次元の風速ベクトルに合成する。
However, the wind speed directly measured by the Doppler radar is only the projected component of the actual wind speed in the line of sight. Therefore, assuming that the wind speed distribution in a certain area above the radar is uniform, measurements are performed while changing the observation direction of the radar in a plurality of directions, and the wind speed vector calculation device 104 synthesizes it into a three-dimensional wind speed vector. I do.

【0032】この3次元風速ベクトルの算出原理を図2
を用いて説明する。図2(a)はウィンドプロファイラ
におけるビーム方向の例である。この例では天頂、およ
び東、西、南、北の計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1
0度程度に設定される。なお、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
(以下天頂ビームという)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
(以下東ビームといい、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用いて
求めることができる。
The principle of calculating the three-dimensional wind velocity vector is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows an example of a beam direction in a wind profiler. In this example, the beam is observed in the zenith and in a total of five directions: east, west, south, and north. The zenith angle of the beam other than the zenith direction is, for example, 1
It is set to about 0 degrees. The three-dimensional wind vector can be divided into an east-west component, a north-south component, and a vertical component. The vertical component is the Doppler velocity itself obtained with a beam directed in the zenith direction (hereinafter referred to as a zenith beam). The east-west component can be obtained using the Doppler velocity of the beam directed in the east direction (hereinafter referred to as the east beam, the same applies to other directions) and the Doppler velocity of the west beam.

【0033】図2(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ものである。図示のよう
に、西から東に風が吹いている場合、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。従って、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。
FIG. 2 (b) shows what Doppler velocities are observed in the east beam and the west beam when the wind is blowing horizontally in the east-west direction. As shown in the figure, when the wind is blowing from the west to the east, the approaching Doppler velocity is observed in the west beam, and the approaching Doppler velocity is observed in the east beam. Thus, observing the same wind in different beam directions will result in different Doppler velocities. Therefore, it is possible to calculate the horizontal wind component from the difference in Doppler velocity between the beams. Similarly, the north-south component of the wind speed can be calculated by using the north beam and the south beam.

【0034】なお、図3はウィンドプロファイラで観測
される受信信号のデータのパワースペクトルを模式的に
示した説明図である。SN比が高い場合には、信号スペ
クトルのピークを容易に検出することができるが、SN
比が小さくなると、信号スペクトルのピーク値が低くな
り、雑音のゆらぎと識別しずらくなる。インコヒーレン
ト積分部2による積分は、雑音および信号の統計的なゆ
らぎを小さくする効果がある。そのため、積分時間設定
部5によってインコヒーレント積分時間を長くすれば、
図3に示した雑音電力密度の標準偏差が小さくなり、S
N比が小さく、信号スペクトルのピーク値が低い場合に
も、信号スペクトルのピークを検出することが可能とな
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the power spectrum of the data of the received signal observed by the wind profiler. When the SN ratio is high, the peak of the signal spectrum can be easily detected.
As the ratio becomes smaller, the peak value of the signal spectrum becomes lower, making it difficult to distinguish from noise fluctuation. The integration by the incoherent integrator 2 has the effect of reducing the statistical fluctuation of noise and signal. Therefore, if the incoherent integration time is increased by the integration time setting unit 5,
The standard deviation of the noise power density shown in FIG.
Even when the N ratio is small and the peak value of the signal spectrum is low, the peak of the signal spectrum can be detected.

【0035】ドップラ速度算出部3はこのようにしてパ
ワースペクトルから大気乱流エコーのピークを検出し、
その中心ドップラ周波数から、大気乱流エコーのドップ
ラ速度、すなわち視線方向風速を求める。ドップラ速度
算出部3から出力された視線方向風速は品質管理・時間
平均処理部4において低品質なデータを除去した後、時
間平均処理が施されて風速ベクトル算出装置104へと
出力される。風速ベクトル算出装置104では、異なる
ビーム方向で観測したデータを合成することによって3
次元風速ベクトルを算出する。この風速ベクトル算出装
置104の計算結果は、表示・記録装置105に送られ
て表示あるいは記録される。
The Doppler velocity calculator 3 detects the peak of the atmospheric turbulence echo from the power spectrum in this manner,
From the center Doppler frequency, the Doppler velocity of the atmospheric turbulence echo, that is, the line-of-sight direction wind velocity is obtained. The line-of-sight direction wind speed output from the Doppler speed calculation unit 3 is subjected to time averaging processing after removing low-quality data in the quality management / time averaging processing unit 4 and output to the wind speed vector calculation device 104. The wind speed vector calculation device 104 synthesizes data observed in different beam directions to obtain a 3
Calculate the dimensional wind speed vector. The calculation result of the wind speed vector calculation device 104 is sent to the display / recording device 105 to be displayed or recorded.

【0036】積分時間設定部5では、高度毎に最適とな
るインコヒーレント積分時間を設定する。低高度の範囲
ではレーダとターゲットの距離が近いこと、および大気
濃度が濃いため、大気乱流による電磁波の反射率が高
い。そのため、比較的高いSN比の受信信号が観測され
る。よって、インコヒーレント積分時間が短くても、パ
ワースペクトルから信号スペクトルを容易に検出するこ
とができる。また、低高度の風は地表面の影響を受け易
く、風向・風速の時間変化が短時間で生じる。そのた
め、3次元風速ベクトルの測定は高い時間分解能で行う
ことが望ましい。インコヒーレント積分後に時間平均処
理を行う場合においても、地表面の影響を受けてある時
刻のみに特異な風が生じた場合においても、高い時間分
解能で風速ベクトルを求めておけば、特異な風速を品質
管理処理によって除去し、卓越する傾向の風速ベクトル
データのみを用いて平均風速を求めることができる。
The integration time setting section 5 sets an optimum incoherent integration time for each altitude. In the low altitude range, the radar and the target are close, and the atmospheric concentration is high, so that the reflectance of electromagnetic waves due to atmospheric turbulence is high. Therefore, a received signal having a relatively high SN ratio is observed. Therefore, even if the incoherent integration time is short, the signal spectrum can be easily detected from the power spectrum. In addition, low-altitude winds are easily affected by the ground surface, and time changes in wind direction and speed occur in a short time. Therefore, it is desirable to measure the three-dimensional wind velocity vector with high time resolution. Even when performing time averaging processing after incoherent integration, or when a peculiar wind occurs only at a certain time affected by the ground surface, if the wind velocity vector is obtained with high time resolution, the peculiar wind velocity The average wind speed can be obtained by using only the wind speed vector data which is removed by the quality control process and has a prominent tendency.

【0037】一方、高高度の範囲ではレーダとターゲッ
トの距離が大きいこと、および大気濃度が薄くなって大
気乱流の電磁波反射率が急激に減少することにより、受
信信号のSN比は低くなることが多い。従って、信号ス
ペクトルを正確に検出するためには、インコヒーレント
積分数を多くしてパワースペクトルのゆらぎを小さくす
る必要がある。また、高高度では、風が地表面の影響を
あまり受けないことから、風速ベクトルの時間変化は小
さい。そのことから、風速ベクトル算出の時間分解能は
低高度の場合より低くてもあまり問題とならない。
On the other hand, in the high altitude range, the distance between the radar and the target is large, and the atmospheric concentration becomes thin, and the electromagnetic wave reflectance of atmospheric turbulence sharply decreases, so that the SN ratio of the received signal decreases. There are many. Therefore, in order to accurately detect the signal spectrum, it is necessary to increase the number of incoherent integrals and reduce the fluctuation of the power spectrum. At high altitudes, the wind does not receive much influence from the ground surface, so that the time change of the wind speed vector is small. Therefore, even if the time resolution of the wind speed vector calculation is lower than that at the low altitude, there is not much problem.

【0038】以上のことから、インコヒーレント積分時
間を、低高度で短く、高高度で長くすることが、一般的
には適切な信号処理方法となると考えられる。典型的な
例を図4に示す。この図では、インコヒーレント積分時
間を、低高度である高度範囲1では1分、中程度の高度
である高度範囲2では5分、高高度である高度範囲3で
は10分とすることを示している。
From the above, it is generally considered that making the incoherent integration time short at low altitudes and long at high altitudes is an appropriate signal processing method. A typical example is shown in FIG. This figure shows that the incoherent integration time is 1 minute in altitude range 1 which is low altitude, 5 minutes in altitude range 2 which is medium altitude, and 10 minutes in altitude range 3 which is high altitude. I have.

【0039】以下、このような信号処理装置103の動
作について、図5に示すフローチャートを用いて詳細に
説明する。まずデータ読込みステップST1において、
送受信装置102からの受信信号のデータを信号処理装
置103に入力する。信号処理装置103ではその入力
された受信信号のデータに対して、フーリエ変換ステッ
プ(以下FFTステップという)ST2において高速フ
ーリエ変換を施す。次に積分時間設定ステップST3に
進み、高度毎のインコヒーレント積分時間を設定する。
次にインコヒーレント積分ステップST4において、F
FTステップST2で得られた受信信号のデータのフー
リエ変換からパワースペクトルを算出し、積分時間設定
ステップST3で設定されたインコヒーレント積分時間
だけ、インコヒーレント積分を実施する。
Hereinafter, the operation of the signal processing device 103 will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. First, in the data reading step ST1,
Data of a reception signal from the transmission / reception device 102 is input to the signal processing device 103. The signal processing device 103 performs a fast Fourier transform on the input received signal data in a Fourier transform step (hereinafter referred to as an FFT step) ST2. Next, the process proceeds to an integration time setting step ST3, in which an incoherent integration time for each altitude is set.
Next, in the incoherent integration step ST4, F
The power spectrum is calculated from the Fourier transform of the received signal data obtained in the FT step ST2, and the incoherent integration is performed for the incoherent integration time set in the integration time setting step ST3.

【0040】次にドップラ速度算出ステップST5にお
いて、インコヒーレント積分ステップST4で算出され
たインコヒーレント積分後のパワースペクトルから信号
スペクトルを検出し、そのドップラ周波数からドップラ
速度を算出する。その後、処理対象となっている時刻の
データについて、全高度のデータが処理されたか否か
を、全高度処理終了判定ステップST6において判定す
る。判定の結果、全高度についての処理が済んでいなけ
れば、高度更新ステップST7に進んで、処理対象とな
る高度を次の高度に更新した後、処理を積分時間設定ス
テップST3に戻す。一方、全高度についての処理が済
んでいれば、時刻更新ステップST8において処理対象
となる時刻を次の時刻に進めるとともに、処理対象とな
る高度を初期化して、処理をデータ読込みステップST
1に戻す。
Next, in a Doppler velocity calculation step ST5, a signal spectrum is detected from the power spectrum after the incoherent integration calculated in the incoherent integration step ST4, and a Doppler velocity is calculated from the Doppler frequency. Thereafter, it is determined in the all-altitude processing end determination step ST6 whether or not data of all altitudes has been processed for the data at the time to be processed. If the result of the determination is that processing for all altitudes has not been completed, the process proceeds to the altitude update step ST7, where the altitude to be processed is updated to the next altitude, and the process returns to the integration time setting step ST3. On the other hand, if the processing has been completed for all altitudes, the time to be processed is advanced to the next time in the time updating step ST8, the altitude to be processed is initialized, and the processing is performed in the data reading step ST8.
Return to 1.

【0041】なお、品質管理・時間平均処理部4では品
質管理処理および時間平均処理を実施する。この品質管
理処理は品質が劣化したと判断されるデータを除去する
ための処理であり、ある時間・空間範囲でのデータの連
続性を仮定することにより、不連続なデータを除去して
品質の高いデータのみを残している。
The quality control / time averaging processing section 4 performs quality control processing and time averaging processing. This quality control process is a process for removing data that is judged to have deteriorated in quality. Assuming continuity of data in a certain time and space range, it is possible to remove discontinuous data and improve quality. Only high data is left.

【0042】この品質管理・時間平均処理部4で不連続
なデータを除去する際、従来の品質管理処理では、デー
タが全ての高度で同じ時間分解能で得られるということ
を前提にしているか、もしくは全ての高度で同じ時間分
解能であることが望ましい処理方式となっていることが
ある。そのような場合、品質管理・時間平均処理部4に
おいて、入力されたドップラ速度データに補間処理を行
うことも有効であると考えられる。
When removing discontinuous data in the quality control / time averaging processing unit 4, the conventional quality control processing assumes that data can be obtained at the same time resolution at all altitudes, or There may be a processing scheme in which it is desirable to have the same time resolution at all altitudes. In such a case, it is also considered effective that the quality control / time average processing unit 4 performs interpolation processing on the input Doppler velocity data.

【0043】このようなデータ補間処理が行われる、こ
の発明の実施の形態1におけるウィンドプロファイラの
信号処理装置の構成例を図6に示す。図において、6は
ドップラ速度算出部3より入力されたドップラ速度デー
タに補間処理を施し、品質管理・時間平均処理部4に出
力するデータ補間処理部である。
FIG. 6 shows an example of the configuration of the signal processing device of the wind profiler according to the first embodiment of the present invention in which such data interpolation processing is performed. In the figure, reference numeral 6 denotes a data interpolation processing unit that performs an interpolation process on the Doppler speed data input from the Doppler speed calculation unit 3 and outputs the data to the quality control / time average processing unit 4.

【0044】このデータ補間処理部6では、全高度範囲
のうち、最も時間分解能の高い高度における時間分解能
と同一の時間分解能となるように、他の高度において時
間方向にデータ補間を行う。例えば、インコヒーレント
積分時間を長くしたことによって、品質管理処理を行う
時間範囲に時間方向に一つのデータしか存在しない場合
には、全補間点で同一の風速値を仮定すればよい。
The data interpolation processing unit 6 performs data interpolation at other altitudes in the time direction so as to have the same time resolution as the altitude having the highest time resolution in the entire altitude range. For example, if only one piece of data exists in the time direction in the time range in which the quality control process is performed by extending the incoherent integration time, the same wind speed value may be assumed at all interpolation points.

【0045】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、高度毎にインコヒーレント積分時間の設定を行って
いるので、高度毎のターゲットの性質に応じて、適切な
時間分解能で、かつ検出精度の高い信号処理を実現する
ことができるという効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, since the incoherent integration time is set for each altitude, an appropriate time resolution and detection can be performed according to the characteristics of the target for each altitude. The effect that highly accurate signal processing can be realized is obtained.

【0046】また、インコヒーレント積分時間を、低高
度では短く、高高度では長く設定しているので、地表面
に近い低高度では高い時間分解能で風速ベクトルを測定
するとともに、SN比が低下する高高度でも検出精度を
高めることが可能になるという効果も得られる。
Since the incoherent integration time is set to be short at low altitudes and long at high altitudes, wind speed vectors are measured with high time resolution at low altitudes close to the ground surface, and the SN ratio is reduced. The effect that the detection accuracy can be improved even at an altitude is also obtained.

【0047】さらに、データ補間処理を組合せることに
より、高度毎にインコヒーレント積分時間が異なる場合
にも、出力されるドップラ速度の時間分解能は高度によ
らず一定となるという効果も得られる。
Further, by combining the data interpolation processing, even when the incoherent integration time differs for each altitude, there is obtained an effect that the time resolution of the output Doppler velocity is constant regardless of the altitude.

【0048】なお、全高度において同じ時間間隔でドッ
プラ速度データ、あるいは風速データが得られれば、数
値気象予測の初期値として風速データを利用することを
はじめとする風速データの2次利用において、データを
利用しやすい形で出力することが可能になるという効果
が得られる。
If Doppler speed data or wind speed data is obtained at the same time interval at all altitudes, the data will be used in the secondary use of wind speed data, including the use of wind speed data as an initial value for numerical weather prediction. Can be output in an easy-to-use form.

【0049】実施の形態2.ここで、大気の状態は天候
によって変化するため、最適なインコヒーレント積分時
間は時間とともに変化する。上記実施の形態1では、高
度毎にインコヒーレント積分時間をあらかじめ定めるも
のについて説明したが、大気の状態によって適応的に高
度毎にインコヒーレント積分時間を設定するようにして
もよい。この実施の形態2は、そのような大気の状態に
よって適応的に高度毎にインコヒーレント積分時間を設
定する、ウィンドプロファイラにおける信号処理装置お
よび信号処理方法に関するものである。
Embodiment 2 Here, since the state of the atmosphere changes depending on the weather, the optimal incoherent integration time changes with time. In the first embodiment described above, the incoherent integration time is determined in advance for each altitude. However, the incoherent integration time may be adaptively set for each altitude according to the state of the atmosphere. The second embodiment relates to a signal processing device and a signal processing method in a wind profiler that adaptively sets an incoherent integration time for each altitude according to the state of the atmosphere.

【0050】図7はこの発明の実施の形態2による、そ
のようなウィンドプロファイラの信号処理装置を示すブ
ロック図である。図において、103は信号処理装置、
1はFFT処理部、2はインコヒーレント積分部、3は
ドップラ速度算出部、4は品質管理・時間平均処理部、
5は積分時間設定部であり、これらは図1に同一符号を
付したものと同等のものであるため、詳細な説明は省略
する。また、7はドップラ速度算出部3の出力するドッ
プラ速度データを入力してデータ取得率を算出し、それ
を積分時間設定部5に入力するデータ取得率算出部であ
る。なお、積分時間設定部5は、データ取得率算出部7
で算出されたデータ取得率をもとにインコヒーレント積
分時間を設定している点で、図1に同一符号を付したも
のとは異なっている。
FIG. 7 is a block diagram showing a signal processing device of such a wind profiler according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 103 is a signal processing device,
1 is an FFT processing unit, 2 is an incoherent integration unit, 3 is a Doppler velocity calculation unit, 4 is a quality control / time average processing unit,
Reference numeral 5 denotes an integration time setting unit, which is the same as that shown in FIG. Reference numeral 7 denotes a data acquisition rate calculation unit that inputs the Doppler velocity data output from the Doppler velocity calculation unit 3 to calculate a data acquisition rate, and inputs the data acquisition rate to the integration time setting unit 5. Note that the integration time setting unit 5 includes a data acquisition rate calculation unit 7
1 in that the incoherent integration time is set based on the data acquisition rate calculated in (1).

【0051】次に動作について説明する。ここで、この
図7に示す構成の信号処理装置103において、FFT
処理部1による受信信号のデータのフーリエ変換、イン
コヒーレント積分部2によるインコヒーレント積分、ド
ップラ速度算出部3による信号スペクトルの検出および
ドップラ速度算出、品質管理・時間平均処理部4による
ドップラ速度の時間平均の各処理については、図1に示
した実施の形態1の場合と同様の動作となる。なお、こ
の実施の形態2において特徴的であるのは、データ取得
率算出部7の算出したデータ取得率をもとに、積分時間
設定部5がインコヒーレント積分時間を設定することに
ある。
Next, the operation will be described. Here, in the signal processing device 103 having the configuration shown in FIG.
Fourier transform of the data of the received signal by the processing unit 1, incoherent integration by the incoherent integration unit 2, detection of the signal spectrum by the Doppler speed calculation unit 3, calculation of the Doppler speed, and the time of the Doppler speed by the quality control / time averaging processing unit 4. For each average process, the same operation as in the first embodiment shown in FIG. 1 is performed. A characteristic of the second embodiment is that the integration time setting unit 5 sets the incoherent integration time based on the data acquisition rate calculated by the data acquisition rate calculation unit 7.

【0052】ドップラ速度算出部3の算出した各高度、
各ビームでのドップラ速度は、品質管理・時間平均処理
部4とともに、データ取得率算出部7にも入力される。
このドップラ速度算出部3で得られたドップラ速度は、
SN比の低下などにより信号スペクトルが検出されなか
った場合には、その高度およびビームのドップラ速度は
欠損となる。データ取得率算出部7では、このドップラ
速度算出部3からのドップラ速度データより、全データ
に対する欠損でないデータの比率をデータ取得率として
算出する。なお、このデータ取得率は各高度、各ビーム
毎に、複数の時刻のデータから算出することができる。
Each altitude calculated by the Doppler velocity calculator 3,
The Doppler velocity for each beam is input to the data acquisition rate calculation unit 7 together with the quality control / time average processing unit 4.
The Doppler speed obtained by this Doppler speed calculation unit 3 is
When the signal spectrum is not detected due to a decrease in the SN ratio, the altitude and the Doppler velocity of the beam are lost. The data acquisition rate calculation unit 7 calculates, from the Doppler velocity data from the Doppler velocity calculation unit 3, the ratio of non-missing data to all data as the data acquisition rate. This data acquisition rate can be calculated from data at a plurality of times for each altitude and each beam.

【0053】また、一つの時刻のデータからデータ取得
率を算出するために、観測高度範囲をいくつかの高度範
囲に分割し、その高度範囲内のデータからデータ取得率
を算出するようにしてもよい。その場合、データ取得率
算出部7であらかじめ分割された高度範囲毎のデータ取
得率を算出し、その高度範囲毎のデータ取得率をもと
に、積分時間設定部5にてあらかじめ分割された高度範
囲毎のインコヒーレント積分時間の設定を行う。
In order to calculate the data acquisition rate from the data at one time, the observation altitude range is divided into several altitude ranges, and the data acquisition rate is calculated from the data within the altitude range. Good. In this case, the data acquisition rate is calculated by the data acquisition rate calculation unit 7 for each of the altitude ranges divided in advance, and the altitude divided in advance by the integration time setting unit 5 is calculated based on the data acquisition rate for each of the altitude ranges. Set the incoherent integration time for each range.

【0054】データ取得率算出部7で算出されたデータ
取得率は、積分時間設定部5に入力される。積分時間設
定部5では、あらかじめ設定したしきい値よりも取得率
が低くなる高度においてインコヒーレント積分時間を増
加させ、標準値よりも大きくなるようにする。データ取
得率に対するしきい値は全高度で同じでもよいし、ある
いは高度によって異なるしきい値を用いてもよい。
The data acquisition rate calculated by the data acquisition rate calculation section 7 is input to the integration time setting section 5. The integration time setting unit 5 increases the incoherent integration time at an altitude where the acquisition rate is lower than a preset threshold value, so that the integration time becomes larger than a standard value. The threshold for the data acquisition rate may be the same at all altitudes, or different thresholds may be used for altitudes.

【0055】以下、このような信号処理装置103の動
作について、図8に示すフローチャートを用いて詳細に
説明する。まずデータ読込みステップST10にて、送
受信装置102の出力する受信信号のデータを信号処理
装置103に入力し、FFTステップST11において
その入力された受信信号のデータに対して高速フーリエ
変換を施す。次に積分時間初期値設定ステップST12
に進み、インコヒーレント積分時間の初期値の設定を行
う。次にインコヒーレント積分ステップST13にて、
FFTステップST11で得られたフーリエ変換された
受信信号のデータからパワースペクトルを算出し、積分
時間初期値設定ステップST12において設定されたイ
ンコヒーレント積分時間だけ、インコヒーレント積分を
実施する。
Hereinafter, the operation of the signal processing device 103 will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. First, in a data reading step ST10, data of a received signal output from the transmitting / receiving apparatus 102 is input to the signal processing apparatus 103, and in the FFT step ST11, fast Fourier transform is performed on the input received signal data. Next, integration time initial value setting step ST12
To set the initial value of the incoherent integration time. Next, in incoherent integration step ST13,
The power spectrum is calculated from the data of the Fourier-transformed received signal obtained in the FFT step ST11, and the incoherent integration is performed for the incoherent integration time set in the integration time initial value setting step ST12.

【0056】次にドップラ速度算出ステップST14に
おいて、上記インコヒーレント積分ステップST13で
算出されたインコヒーレント積分後のパワースペクトル
から信号スペクトルを検出し、そのドップラ周波数から
ドップラ速度を算出する。次にデータ取得率算出ステッ
プST15に進み、上記ドップラ速度算出ステップST
14にて算出されたドップラ速度から、現在処理対象と
なっている高度のデータ取得率を算出する。その後、デ
ータ取得率判定ステップST16において、上記データ
取得率算出ステップST15にて算出されたデータ取得
率をあらかじめ定めたしきい値と比較する。
Next, in a Doppler velocity calculation step ST14, a signal spectrum is detected from the power spectrum after the incoherent integration calculated in the incoherent integration step ST13, and a Doppler velocity is calculated from the Doppler frequency. Next, the process proceeds to the data acquisition rate calculation step ST15, where the Doppler speed calculation step ST15 is performed.
From the Doppler velocity calculated in step 14, the data acquisition rate of the altitude that is currently being processed is calculated. Thereafter, in a data acquisition rate determination step ST16, the data acquisition rate calculated in the data acquisition rate calculation step ST15 is compared with a predetermined threshold value.

【0057】比較の結果、ドップラ速度のデータ取得率
がしきい値を下回る場合には積分時間判定ステップST
17へ進み、しきい値以上のデータ取得率でドップラ速
度が得られている場合には、後述する全高度処理終了判
定ステップST19に進む。積分時間判定ステップST
17では、現時点のインコヒーレント積分時間があらか
じめ定められたインコヒーレント積分時間(上限)を超
えているか否かを識別し、現時点のインコヒーレント積
分時間が上限を超えている場合には後述する全高度処理
終了判定ステップST19に進み、それ以外の場合には
積分時間増加ステップST18に進む。この積分時間増
加ステップST18ではインコヒーレント積分時間の設
定を増加させた後、インコヒーレント積分ステップST
13に処理を戻す。
As a result of the comparison, if the data acquisition rate of the Doppler velocity is lower than the threshold value, the integration time determination step ST
If the Doppler velocity is obtained at a data acquisition rate equal to or higher than the threshold, the flow proceeds to the all-altitude processing end determination step ST19 described later. Integration time determination step ST
In 17, it is determined whether or not the current incoherent integration time exceeds a predetermined incoherent integration time (upper limit). If the current incoherent integration time exceeds the upper limit, the total altitude described later is determined. The process proceeds to the processing end determination step ST19, and otherwise proceeds to the integration time increasing step ST18. In this integration time increasing step ST18, the setting of the incoherent integration time is increased, and then the incoherent integration step ST18 is performed.
The process returns to step 13.

【0058】また、上記全高度処理終了判定ステップS
T19では、処理対象となっている時刻のデータについ
て、全高度のデータが処理されたか否かについて判定す
る。判定の結果、全高度についての処理が済んでいなけ
れば、高度更新ステップST20に進んで、処理対象と
なる高度を次の高度へと更新し、処理を積分時間初期値
設定ステップST12に戻す。一方、全高度についての
処理が済んでいれば、時刻更新ステップST21におい
て処理対象となる時刻を次の時刻に進めるとともに、処
理対象となる高度を初期化して、処理をデータ読込みス
テップST10に戻す。
In addition, the all-altitude processing end determination step S
At T19, it is determined whether or not data at all altitudes has been processed for the data at the time to be processed. If the result of the determination is that processing for all altitudes has not been completed, the process proceeds to the altitude update step ST20, where the altitude to be processed is updated to the next altitude, and the process returns to the integration time initial value setting step ST12. On the other hand, if the processing has been completed for all altitudes, the time to be processed is advanced to the next time in the time updating step ST21, the altitude to be processed is initialized, and the process returns to the data reading step ST10.

【0059】以上の処理ステップについて、データ数や
積分時間をもう少し具体的に記述することにより補足す
る。データ読込みステップST10において入力される
受信信号のデータは、インコヒーレント積分時間の上限
と等しい時間分のデータ量を有している。ここで、この
インコヒーレント積分時間の上限をTmaxとする。ま
た、FFTステップST11にて、各高度において、時
間方向にFFT点数で区切られたデータに対してフーリ
エ変換を施す。次に積分時間初期値設定ステップST1
2にてインコヒーレント積分時間の最小値となるインコ
ヒーレント積分時間の初期値を設定する。
The above processing steps are supplemented by describing the number of data and the integration time more specifically. The data of the received signal input in the data reading step ST10 has a data amount for a time equal to the upper limit of the incoherent integration time. Here, the upper limit of the incoherent integration time is defined as Tmax. In FFT step ST11, Fourier transform is performed on the data divided by the FFT points in the time direction at each altitude. Next, integration time initial value setting step ST1
In step 2, an initial value of the incoherent integration time, which is the minimum value of the incoherent integration time, is set.

【0060】次にインコヒーレント積分ステップST1
3では、フーリエ変換されたデータをインコヒーレント
積分時間毎にまとめ、インコヒーレント積分を行う。
今、インコヒーレント積分時間がTiであるとすると、
1つの高度に対してTmax/Ti個のインコヒーレン
ト積分後のパワースペクトルが得られる。それぞれのパ
ワースペクトルから信号スペクトルピークを検出し、ド
ップラ速度算出ステップST14にてそのドップラ速度
を算出する。この時点で最大Tmax/Ti個のドップ
ラ速度が算出される。ただし、SN比が低い場合などに
は、信号スペクトルが検出できない場合があるため、実
際に得られるドップラ速度はTmax/Ti個よりも小
さい。
Next, an incoherent integration step ST1
In step 3, the Fourier-transformed data is collected for each incoherent integration time, and incoherent integration is performed.
Now, assuming that the incoherent integration time is Ti,
Tmax / Ti power spectra after incoherent integration for one altitude are obtained. A signal spectrum peak is detected from each power spectrum, and the Doppler speed is calculated in a Doppler speed calculation step ST14. At this time, the maximum Tmax / Ti Doppler velocities are calculated. However, since the signal spectrum may not be detected when the SN ratio is low, the actually obtained Doppler velocity is smaller than Tmax / Ti.

【0061】そこで、データ取得率算出ステップST1
5において、現在注目している高度のデータ取得率を算
出する。次にデータ取得率判定ステップST16でその
データ取得率をしきい値と比較し、データ取得率があら
かじめ設定したしきい値よりも大きければ、全高度処理
終了判定ステップST19に進む。逆にデータ取得率が
しきい値よりも小さければ、積分時間判定ステップST
17において、現時点のインコヒーレント積分時間が上
限を超えていないことを確認する。上限を超えていない
ことが確認されれば、積分時間増加ステップST18に
てインコヒーレント積分時間を増加させて、再度インコ
ヒーレント積分ステップST13に戻ってインコヒーレ
ント積分からの処理を繰り返す。以降、このインコヒー
レント積分ステップST13から積分時間増加ステップ
ST18までの処理を、処理中の高度のデータ取得率が
しきい値を超えるか、あるいはインコヒーレント積分時
間が上限を超えるまで繰り返す。
Therefore, the data acquisition rate calculation step ST1
In 5, the data acquisition rate of the altitude currently focused on is calculated. Next, in a data acquisition rate determination step ST16, the data acquisition rate is compared with a threshold value. If the data acquisition rate is larger than a preset threshold value, the flow proceeds to the all-altitude processing end determination step ST19. Conversely, if the data acquisition rate is smaller than the threshold, the integration time determination step ST
At 17, it is confirmed that the current incoherent integration time does not exceed the upper limit. If it is confirmed that the value does not exceed the upper limit, the incoherent integration time is increased in the integration time increasing step ST18, and the process returns to the incoherent integration step ST13 to repeat the processing from the incoherent integration. Thereafter, the processing from the incoherent integration step ST13 to the integration time increasing step ST18 is repeated until the data acquisition rate of the altitude being processed exceeds the threshold value or the incoherent integration time exceeds the upper limit.

【0062】以上、1高度毎にデータ取得率を算出する
場合についての処理フローを説明したが、高度範囲毎に
データ取得率を算出する場合には、FFTステップST
11から積分時間増加ステップST18までの処理を1
つの高度範囲毎に実施し、高度更新ステップST20で
高度範囲の単位で高度の更新を行うことになる。この場
合、高度範囲毎にインコヒーレント積分時間の修正処理
を行っているため、1高度毎にインコヒーレント積分時
間を設定するのに比べて処理が簡略化され、信号処理の
負荷を小さくすることができる。
While the processing flow for calculating the data acquisition rate for each altitude has been described above, when calculating the data acquisition rate for each altitude range, the FFT step ST
11 to the integration time increasing step ST18
The process is performed for each altitude range, and the altitude is updated in units of the altitude range in the altitude update step ST20. In this case, since the correction processing of the incoherent integration time is performed for each altitude range, the processing is simplified as compared with setting the incoherent integration time for each altitude, and the load of signal processing can be reduced. it can.

【0063】なお、上記実施の形態2の説明では、デー
タ取得率の算出を、ドップラ速度算出部3から出力され
たドップラ速度データを用いて行っているものについて
示したが、品質管理・時間平均処理部4から出力された
時間平均後のドップラ速度をデータ取得率算出部7に入
力して、データ取得率を算出するようにしてもよい。図
9のブロック図にはそのような構成によるウィンドプロ
ファイラにおける信号処理装置を示す。この場合、デー
タ取得率算出部7へのデータ入力が、ドップラ速度算出
部3からではなく、品質管理・時間平均処理部4から行
われているだけで、その他は図7と同一である。
In the description of the second embodiment, the calculation of the data acquisition rate is performed using the Doppler velocity data output from the Doppler velocity calculation unit 3. The Doppler velocity after time averaging output from the processing unit 4 may be input to the data acquisition rate calculation unit 7 to calculate the data acquisition rate. FIG. 9 is a block diagram showing a signal processing device in a wind profiler having such a configuration. In this case, the data input to the data acquisition rate calculation unit 7 is performed not from the Doppler speed calculation unit 3 but from the quality management / time averaging processing unit 4, and the other points are the same as those in FIG. 7.

【0064】また、この実施の形態2においても、上記
実施の形態1の場合と同様に、ドップラ速度算出部3と
品質管理・時間平均処理部4との間にデータ補間処理部
6を設け、ドップラ速度算出部3より入力されたドップ
ラ速度データに補間処理を施して、品質管理・時間平均
処理部4に高度によらず一定の時間分解能のドップラ速
度を出力するようにしてもよい。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, a data interpolation processing unit 6 is provided between the Doppler speed calculation unit 3 and the quality control / time averaging processing unit 4. Interpolation processing may be performed on the Doppler velocity data input from the Doppler velocity calculation unit 3 to output a Doppler velocity having a constant time resolution to the quality control / time averaging processing unit 4 regardless of the altitude.

【0065】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、気象状況の変化によってデータ取得率が変化した場
合にも、適切なインコヒーレント積分時間を適応的に設
定することが可能になるため、信号処理の性能を常に最
適な状態に保つことができ、また、上空風の特性が観測
地によって異なっても、この実施の形態2では自動的に
インコヒーレント積分時間を設定しているため、設置時
の信号処理設定が容易になるなどの効果が得られる。
As described above, according to the second embodiment, an appropriate incoherent integration time can be set adaptively even when the data acquisition rate changes due to a change in weather conditions. Since the performance of signal processing can always be kept in an optimum state, and even if the characteristics of the wind over the sky differ depending on the observation site, the incoherent integration time is automatically set in the second embodiment. Effects such as easy signal processing setting at the time of installation are obtained.

【0066】実施の形態3.なお、上記各実施の形態で
は、高度毎にインコヒーレント積分時間が異なるため、
最終的に得られる風速データの時間間隔は高度によって
まちまちになることがあるが、気象予測のためなどにデ
ータを利用する際は、全高度において同じ時間間隔で風
速データが得られる方が便利なことが多いと考えられ
る。そのため、最終的に全ての高度で同じ時間間隔で風
速データが出力されるように、インコヒーレント積分後
のデータの時間分解能の差を、時間平均を行う際の時間
平均数の差によって吸収することも考えられる。この実
施の形態3は、そのようなウィンドプロファイラにおけ
る信号処理装置に関するものである。
Embodiment 3 In the above embodiments, since the incoherent integration time differs for each altitude,
The time interval of the finally obtained wind speed data may vary depending on the altitude, but when using the data for weather forecast, etc., it is more convenient to obtain the wind speed data at the same time interval at all altitudes. It is thought that there are many cases. Therefore, the difference in the time resolution of the data after incoherent integration should be absorbed by the difference in the number of time averages when performing time averaging so that the wind speed data is output at the same time interval at all altitudes. Is also conceivable. The third embodiment relates to a signal processing device in such a wind profiler.

【0067】図10はこの発明の実施の形態3による、
そのようなウィンドプロファイラの信号処理装置を示す
ブロック図であり、実施の形態2の各部に相当する部分
には図7と同一符号を付してその説明を省略する。図に
おいて、8は積分時間設定部5から出力される各高度に
おけるインコヒーレント積分時間を受けて、そのインコ
ヒーレント積分時間に反比例するデータ数を各高度の時
間平均数として設定し、品質管理・時間平均処理部4に
各高度の時間平均数を指示する高度毎時間平均数設定部
である。
FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a signal processing device of such a wind profiler, in which parts corresponding to the respective parts of the second embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. 7 and description thereof is omitted. In the figure, 8 receives the incoherent integration time at each altitude output from the integration time setting unit 5, sets the number of data inversely proportional to the incoherent integration time as a time average number at each altitude, and performs quality control / time It is an altitude hourly average number setting unit that instructs the averaging unit 4 of the time average number of each altitude.

【0068】次に動作について説明する。ここで、この
図10に示した信号処理装置103における、FFT処
理部1による受信信号のデータのフーリエ変換、インコ
ヒーレント積分部2によるインコヒーレント積分、ドッ
プラ速度算出部3による信号スペクトルの検出およびド
ップラ速度算出、データ取得率算出部7によるデータ取
得率の算出、および積分時間設定部5による高度毎のイ
ンコヒーレント積分時間の設定の各処理については、図
7に示した実施の形態2と同一の動作となる。この実施
の形態3で特徴的なのは、データを平均する時間が高度
によらず一定となるように、インコヒーレント積分時間
に反比例する数のデータを用いて時間平均処理を行うよ
うにしたことにある。
Next, the operation will be described. Here, in the signal processing apparatus 103 shown in FIG. 10, Fourier transform of the data of the received signal by the FFT processing unit 1, incoherent integration by the incoherent integration unit 2, detection of the signal spectrum by the Doppler velocity calculation unit 3, and Doppler The processing of the speed calculation, the calculation of the data acquisition rate by the data acquisition rate calculation unit 7, and the setting of the incoherent integration time for each altitude by the integration time setting unit 5 are the same as those in the second embodiment shown in FIG. Operation. The feature of the third embodiment is that the time averaging process is performed using a number of data inversely proportional to the incoherent integration time so that the time for averaging the data is constant regardless of the altitude. .

【0069】データ取得率算出部7ではドップラ速度算
出部3からのドップラ速度データよりデータ取得率を算
出し、積分時間設定部5に入力する。積分時間設定部5
はこのデータ取得率算出部7の算出したデータ取得率を
もとに、各高度範囲のインコヒーレント積分時間を設定
する。この積分時間設定部5から出力される各高度にお
けるインコヒーレント積分時間はインコヒーレント積分
部2とともに、高度毎時間平均数設定部8にも入力され
る。高度毎時間平均数設定部8では入力されたインコヒ
ーレント積分時間に反比例するデータ数を各高度の時間
平均数に設定する。品質管理・時間平均処理部4はこの
時間平均数を用いて時間平均処理を行う。その結果、品
質管理・時間平均処理部4から出力されるドップラ速度
データは高度によらず同じ時間間隔で出力される。
The data acquisition rate calculator 7 calculates the data acquisition rate from the Doppler velocity data from the Doppler velocity calculator 3 and inputs the data acquisition rate to the integration time setting section 5. Integration time setting section 5
Sets the incoherent integration time of each altitude range based on the data acquisition rate calculated by the data acquisition rate calculation unit 7. The incoherent integration time at each altitude output from the integration time setting unit 5 is also input to the altitude hourly average number setting unit 8 together with the incoherent integration unit 2. The altitude hourly average number setting unit 8 sets the number of data inversely proportional to the input incoherent integration time as the time average number at each altitude. The quality control / time average processing unit 4 performs time average processing using the time average number. As a result, the Doppler velocity data output from the quality control / time average processing unit 4 is output at the same time interval regardless of the altitude.

【0070】なお、上記実施の形態3の説明では、ドッ
プラ速度算出部3から出力されたドップラ速度データを
用いてデータ取得率を算出しているものを示したが、品
質管理・時間平均処理部4から出力された時間平均後の
ドップラ速度をデータ取得率算出部7に入力して、デー
タ取得率を算出するようにしてもよい。図11のブロッ
ク図にはそのような構成によるウィンドプロファイラに
おける信号処理装置を示す。この場合、データ取得率算
出部7へのデータ入力を、ドップラ速度算出部3に代え
て品質管理・時間平均処理部4から行っているだけで、
その他は図10と同一である。
In the description of the third embodiment, the data acquisition rate is calculated using the Doppler speed data output from the Doppler speed calculation unit 3. However, the quality control / time average processing unit The data acquisition rate may be calculated by inputting the Doppler velocity after the time averaging output from 4 to the data acquisition rate calculation unit 7. FIG. 11 is a block diagram showing a signal processing device in a wind profiler having such a configuration. In this case, the data input to the data acquisition rate calculation unit 7 is performed only by the quality control / time average processing unit 4 instead of the Doppler speed calculation unit 3,
Others are the same as FIG.

【0071】また、この実施の形態3においても、上記
各実施の形態の場合と同様に、ドップラ速度算出部3と
品質管理・時間平均処理部4との間にデータ補間処理部
6を設け、ドップラ速度算出部3より入力されたドップ
ラ速度データに補間処理を施して、品質管理・時間平均
処理部4に高度によらず一定の時間分解能のドップラ速
度を出力するようにしてもよい。
Also, in the third embodiment, a data interpolation processing unit 6 is provided between the Doppler velocity calculation unit 3 and the quality control / time averaging processing unit 4 as in the above embodiments. Interpolation processing may be performed on the Doppler velocity data input from the Doppler velocity calculation unit 3 to output a Doppler velocity having a constant time resolution to the quality control / time averaging processing unit 4 regardless of the altitude.

【0072】以上のように、この実施の形態3によれ
ば、高度毎時間平均数設定部8より品質管理・時間平均
処理部4に、各高度の時間平均数を指示しているので、
全高度において同じ時間間隔でドップラ速度データある
いは風速データを得ることができるため、数値気象予測
の初期値として風速データを利用することをはじめとす
る風速データの2次利用において、データを利用しやす
い形で出力することが可能になるという効果が得られ
る。
As described above, according to the third embodiment, the time average number of each altitude is instructed from the altitude hourly average number setting unit 8 to the quality management / time average processing unit 4.
Since Doppler speed data or wind speed data can be obtained at the same time interval at all altitudes, data is easy to use in secondary use of wind speed data, such as using wind speed data as an initial value for numerical weather forecasting The effect of being able to output in form is obtained.

【0073】実施の形態4.また、上記実施の形態3で
は、ドップラ速度データが高度によらず同じ時間間隔で
出力されるものについて説明したが、この発明はそれに
のみ限定されるものではない。以下、図12を用いてそ
のようなこの発明の実施の形態4について説明する。
Embodiment 4 In the third embodiment, the case where the Doppler velocity data is output at the same time interval regardless of the altitude has been described. However, the present invention is not limited thereto. Hereinafter, such a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0074】図12はこの発明の実施の形態4における
インコヒーレント積分の時間範囲の更新方法を示す説明
図である。この図12では、低高度でインコヒーレント
積分時間が短く、高高度でインコヒーレント積分が長く
設定されている状況を想定している。高高度ではインコ
ヒーレント積分の時間範囲を更新する際に、前後の時間
帯のインコヒーレント積分において、インコヒーレント
積分時間範囲が重なるようにし、低高度と同じ時間間隔
で更新されるようにしている。これにより、高度によっ
てインコヒーレント積分時間が異なっていても、出力さ
れるドップラ速度の時間間隔は高度に依存しなくなる。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a method of updating the time range of incoherent integration according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 12, it is assumed that the incoherent integration time is short at a low altitude and the incoherent integration is long at a high altitude. When updating the time range of the incoherent integration at a high altitude, the incoherent integration time ranges are overlapped in the incoherent integration in the preceding and following time zones, and are updated at the same time interval as the low altitude. Thus, even if the incoherent integration time differs depending on the altitude, the time interval of the output Doppler velocity does not depend on the altitude.

【0075】以上のように、この実施の形態4によれ
ば、インコヒーレント積分における時間方向の積分範囲
の更新幅を、インコヒーレント積分時間によらず一定と
しているので、インコヒーレント積分部2から出力され
るインコヒーレント積分後のデータの時間分解能を、高
度によらず一定とすることが可能になるという効果が得
られる。
As described above, according to the fourth embodiment, the update width of the integration range in the time direction in the incoherent integration is constant regardless of the incoherent integration time. The time resolution of the data obtained after the incoherent integration can be made constant regardless of the altitude.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、入力
された受信信号のデータにFFT処理部でフーリエ変換
を施して、積分時間設定部で高度毎に最適なインコヒー
レント積分時間を設定し、そのフーリエ変換されたデー
タから、インコヒーレント積分部においてパワースペク
トルを算出するとともに、設定されたインコヒーレント
積分時間だけパワースペクトルを時間積分し、ドップラ
速度算出部で、そのパワースペクトルから信号スペクト
ルのピークを検出して、そのドップラ周波数から大気の
視線方向速度を算出し、品質管理・時間平均処理部に
て、低品質のドップラ速度のデータを取り除くとともに
時間平均を行うことによって、風速の測定を行うように
構成したので、高度毎にインコヒーレント積分時間が設
定され、高度毎のターゲットの性質に応じた適切な時間
分解能で、高い検出性能の信号処理を実現することがで
きる、ウィンドプロファイラにおける信号処理装置が得
られるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the input received signal data is subjected to Fourier transform by the FFT processing unit, and the optimum incoherent integration time is set for each altitude by the integration time setting unit. Then, from the Fourier-transformed data, a power spectrum is calculated in an incoherent integration unit, and the power spectrum is time-integrated for a set incoherent integration time, and a Doppler velocity calculation unit calculates a signal spectrum from the power spectrum. The peak is detected, the gaze velocity of the atmosphere is calculated from the Doppler frequency, and the quality control / time averaging processing unit removes low-quality Doppler velocity data and performs time averaging to measure wind speed. The incoherent integration time is set for each altitude, and the At the appropriate time resolution depending on the nature of the target, it is possible to realize the signal processing with high detection performance, there is an effect that the signal processor is obtained in the wind profiler.

【0077】この発明によれば、低高度におけるインコ
ヒーレント積分時間を短くし、高高度におけるインコヒ
ーレント積分時間を長く設定するように構成したので、
地表面に近い低高度では高い時間分解能で風速ベクトル
を測定することが可能になるとともに、SN比が低下す
る高高度でも高いデータ取得率を維持することができる
という効果がある。
According to the present invention, the incoherent integration time at low altitude is set to be short, and the incoherent integration time at high altitude is set to be long.
At a low altitude near the ground surface, it is possible to measure the wind velocity vector with a high time resolution, and it is possible to maintain a high data acquisition rate even at a high altitude where the SN ratio decreases.

【0078】この発明によれば、データ取得率算出部が
ドップラ速度算出部の出力するドップラ速度データより
算出したデータ取得率に応じて、積分時間設定部がイン
コヒーレント積分時間を設定するように構成したので、
データ取得率の低い高度においてはインコヒーレント積
分時間を増加させることにより、気象状況の変化によっ
てデータ取得率が変化した場合にも、適切なインコヒー
レント積分時間を適応的に設定することができるため、
信号処理の性能を常に最適な状態に保つことが可能とな
り、また、上空風の特性が観測地によって異なっても、
自動的にインコヒーレント積分時間を設定するため、設
置時の信号処理設定が容易になるなどの効果がある。
According to the present invention, the data acquisition rate calculator sets the incoherent integration time in accordance with the data acquisition rate calculated from the Doppler velocity data output from the Doppler velocity calculator. Because
By increasing the incoherent integration time at altitudes where the data acquisition rate is low, even if the data acquisition rate changes due to changes in weather conditions, the appropriate incoherent integration time can be set adaptively,
It is possible to always maintain the optimal signal processing performance, and even if the characteristics of
Since the incoherent integration time is automatically set, there are effects such as easy signal processing setting at the time of installation.

【0079】この発明によれば、データ取得率算出部が
品質管理・時間平均処理部の出力するドップラ速度デー
タより算出したデータ取得率に応じて、積分時間設定部
がインコヒーレント積分時間を設定するように構成した
ので、データ取得率の低い高度においてはインコヒーレ
ント積分時間を増加させることにより、気象状況の変化
によってデータ取得率が変化した場合にも、適切なイン
コヒーレント積分時間を適応的に設定することができる
ため、信号処理の性能を常に最適な状態に保つことが可
能となり、また、上空風の特性が観測地によって異って
も、自動的にインコヒーレント積分時間を設定するた
め、設置時の信号処理設定が容易になるなどの効果があ
る。
According to the present invention, the integration time setting section sets the incoherent integration time according to the data acquisition rate calculated by the data acquisition rate calculation section from the Doppler velocity data output from the quality control / time averaging processing section. With this configuration, the incoherent integration time is increased at altitudes where the data acquisition rate is low, so that even when the data acquisition rate changes due to changes in weather conditions, an appropriate incoherent integration time is set adaptively. It is possible to maintain the optimal signal processing performance at all times, and to automatically set the incoherent integration time even if the characteristics of the airflow differ depending on the observation location. There is an effect that the signal processing setting at the time becomes easy.

【0080】この発明によれば、データ取得率算出部の
算出した高度毎のデータ取得率をもとに、積分時間設定
部が各高度のインコヒーレント積分時間を設定するよう
に構成したので、その高度のインコヒーレント積分時間
をより的確に設定することができるという効果がある。
According to the present invention, the integration time setting unit is configured to set the incoherent integration time at each altitude based on the data acquisition ratio for each altitude calculated by the data acquisition ratio calculation unit. There is an effect that the advanced incoherent integration time can be set more accurately.

【0081】この発明によれば、データ取得率算出部か
らのあらかじめ分割された高度範囲毎のデータ取得率を
もとに、積分時間設定部があらかじめ分割された高度範
囲毎のインコヒーレント積分時間を設定するように構成
したので、各高度毎にインコヒーレント積分時間を設定
するよりも処理が簡略化され、インコヒーレント積分時
間決定に要する処理負荷を低減することができるという
効果がある。
According to the present invention, based on the data acquisition rate for each of the previously divided altitude ranges from the data acquisition rate calculation unit, the integration time setting unit calculates the incoherent integration time for each of the previously divided altitude ranges. Since the configuration is such that the setting is made, the processing is simplified as compared with the case where the incoherent integration time is set for each altitude, and there is an effect that the processing load required for determining the incoherent integration time can be reduced.

【0082】この発明によれば、インコヒーレント積分
時間が長く設定された高度では、データ補間処理部で時
間方向にデータを補間し、ドップラ速度を高度によらず
一定の時間分解能で品質管理・時間平均処理部に出力す
るように構成したので、全高度において同じ時間間隔
で、ドップラ速度データあるいは風速データを得ること
とができ、数値気象予測の初期値として風速データを利
用する場合など、風速データを2次利用する際に利用し
やすい形でデータ出力することが可能になるという効果
がある。
According to the present invention, at altitudes where the incoherent integration time is set to be long, data is interpolated in the time direction by the data interpolation processing unit, and the Doppler speed is controlled at a constant time resolution regardless of the altitude. Since it is configured to output to the average processing unit, Doppler velocity data or wind velocity data can be obtained at the same time interval at all altitudes, and when wind velocity data is used as the initial value of numerical weather forecast, wind velocity data There is an effect that it becomes possible to output data in a form that is easy to use when secondary use is performed.

【0083】この発明によれば、品質管理・時間平均処
理部による時間平均処理を、インコヒーレント積分時間
に反比例するデータ数を用いて行い、データの時間分解
能が高度によらず一定となるドップラ速度を出力するよ
うに構成したので、全高度において同じ時間間隔で、ド
ップラ速度データあるいは風速データを得ることがで
き、数値気象予測の初期値として風速データを利用する
場合など、風速データを2次利用する際に、利用しやす
い形でデータを出力することが可能となるという効果が
ある。
According to the present invention, the time averaging processing by the quality control / time averaging processing unit is performed using the number of data inversely proportional to the incoherent integration time, and the Doppler velocity at which the time resolution of the data becomes constant regardless of the altitude. , So that Doppler speed data or wind speed data can be obtained at the same time interval at all altitudes, and secondary use of wind speed data, such as when wind speed data is used as an initial value for numerical weather forecasting. In this case, there is an effect that data can be output in a format that is easy to use.

【0084】この発明によれば、インコヒーレント積分
における時間方向の積分範囲の更新幅を、インコヒーレ
ント積分時間によらず一定とし、インコヒーレント積分
部が出力する積分後のデータの時間分解能を、高度によ
らず一定となるように構成したので、全高度において同
じ時間間隔で、ドップラ速度データあるいは風速データ
を得ることができ、数値気象予測の初期値として風速デ
ータを利用する場合などに、風速データを2次利用しや
すい形で出力することが可能になるという効果がある。
According to the present invention, the update width of the integration range in the time direction in the incoherent integration is made constant regardless of the incoherent integration time, and the time resolution of the integrated data output from the incoherent integration unit is set to a high level. , So that Doppler speed data or wind speed data can be obtained at the same time interval at all altitudes.If wind speed data is used as the initial value of numerical weather forecast, wind speed data Can be output in a form that is easy to use secondarily.

【0085】この発明によれば、受信信号のデータを読
込むデータ読込みステップと、受信信号のデータにフー
リエ変換を施すFFTステップと、高度毎のインコヒー
レント積分時間を設定する積分時間設定ステップと、受
信信号のデータのフーリエ変換からパワースペクトルを
算出し、設定されたインコヒーレント積分時間だけイン
コヒーレント積分を実施するインコヒーレント積分ステ
ップと、インコヒーレント積分後のパワースペクトルか
ら信号スペクトルを検出し、そのドップラ周波数からド
ップラ速度を算出するドップラ速度算出ステップと、処
理対象となっている時刻のデータについて、全高度のデ
ータが処理されたか否かを判定する全高度処理終了判定
ステップと、処理が未終了の場合に処理対象となる高度
を次の高度へと更新し、積分時間設定ステップに戻る高
度更新ステップと、処理が終了している場合に処理対象
となる時刻を次の時刻に進めるとともに、処理対象とな
る高度を初期化し、データ読込みステップに戻る時刻更
新ステップとからなる信号処理方法により、高度毎にイ
ンコヒーレント積分時間を設定するように構成したの
で、高度毎のターゲットの性質に応じて適切な時間分解
能で、かつ高い検出性能の信号処理を実現できるウィン
ドプロファイラにおける信号処理方法が得られるという
効果がある。
According to the present invention, a data reading step of reading data of a received signal, an FFT step of performing a Fourier transform on the data of the received signal, an integration time setting step of setting an incoherent integration time for each altitude, A power spectrum is calculated from the Fourier transform of the data of the received signal, an incoherent integration step of performing incoherent integration for a set incoherent integration time, and a signal spectrum is detected from the power spectrum after the incoherent integration, and the Doppler spectrum is detected. A Doppler velocity calculating step of calculating the Doppler velocity from the frequency, a step of determining an end of the total altitude processing for determining whether or not data of all altitudes has been processed for the data at the time to be processed; The altitude to be processed to the next altitude And an altitude update step that returns to the integration time setting step, and a time that is to be processed when the processing is completed is advanced to the next time, and an altitude that is to be processed is initialized and the time is updated to return to the data reading step. Since the incoherent integration time is set for each altitude by the signal processing method including the steps, signal processing with appropriate time resolution and high detection performance can be realized according to the properties of the target at each altitude. There is an effect that a signal processing method in a wind profiler can be obtained.

【0086】この発明によれば、受信信号のデータを読
込むデータ読込みステップと、受信信号のデータにフー
リエ変換を施すFFTステップと、インコヒーレント積
分時間の初期値を設定する積分時間初期値設定ステップ
と、受信信号のデータのフーリエ変換からパワースペク
トルを算出し、設定されたインコヒーレント積分時間だ
けインコヒーレント積分を実施するインコヒーレント積
分ステップと、インコヒーレント積分後のパワースペク
トルから信号スペクトルを検出し、そのドップラ周波数
からドップラ速度を算出するドップラ速度算出ステップ
と、算出されたドップラ速度から、現在処理対象となっ
ている高度のデータ取得率を算出するデータ取得率算出
ステップと、算出されたデータ取得率をあらかじめ定め
たしきい値と比較するデータ取得率判定ステップと、デ
ータ取得率がしきい値未満のとき、現時点のインコヒー
レント積分時間とあらかじめ定められたインコヒーレン
ト積分時間を比較する積分時間判定ステップと、現時点
のインコヒーレント積分時間があらかじめ定められたイ
ンコヒーレント積分時間未満の場合に、インコヒーレン
ト積分時間の設定を増加させて、インコヒーレント積分
ステップに戻る積分時間増加ステップと、データ取得率
がしきい値以上の場合、あるいは現時点のインコヒーレ
ント積分時間があらかじめ定められたインコヒーレント
積分時間以上の場合に、処理対象となっている時刻のデ
ータについて、全高度のデータが処理されたか否かを判
定する全高度処理終了判定ステップと、処理が未終了の
場合に処理対象となる高度を次の高度へと更新し、積分
時間初期値設定ステップに戻る高度更新ステップと、処
理が終了している場合に処理対象となる時刻を次の時刻
に進めるとともに、処理対象となる高度を初期化し、デ
ータ読込みステップに戻る時刻更新ステップとからなる
信号処理方法により、高度毎にインコヒーレント積分時
間を設定するように構成したので、気象状況の変化によ
ってデータ取得率が変化した場合にも、適切なインコヒ
ーレント積分時間を適応的に設定することができるた
め、信号処理の性能を常に最適な状態に保つことが可能
となり、また、上空風の特性が観測地によって異なって
も、自動的にインコヒーレント積分時間を設定するた
め、設置時の信号処理設定が容易となるウィンドプロフ
ァイラにおける信号処理方法が得られるという効果があ
る。
According to the present invention, a data reading step of reading data of a received signal, an FFT step of performing a Fourier transform on the data of the received signal, and an integration time initial value setting step of setting an initial value of an incoherent integration time And, a power spectrum is calculated from the Fourier transform of the data of the received signal, an incoherent integration step of performing incoherent integration for a set incoherent integration time, and a signal spectrum is detected from the power spectrum after the incoherent integration, A Doppler velocity calculating step of calculating a Doppler velocity from the Doppler frequency, a data acquisition rate calculating step of calculating a data acquisition rate of an altitude currently being processed from the calculated Doppler velocity, and a calculated data acquisition rate Is compared to a predetermined threshold A data acquisition rate determining step, when the data acquisition rate is less than a threshold value, an integration time determining step of comparing the current incoherent integration time with a predetermined incoherent integration time, and a current incoherent integration time. If the incoherent integration time is less than the predetermined incoherent integration time, the setting of the incoherent integration time is increased and the integration time is increased back to the incoherent integration step. When the incoherent integration time is equal to or longer than a predetermined incoherent integration time, for the data at the time being processed, an all-altitude processing end determination step of determining whether or not data of all altitudes has been processed; If processing is not completed, the altitude to be processed is set to the next altitude And an altitude update step to return to the integration time initial value setting step, and, when the processing is completed, advance the time to be processed to the next time, initialize the altitude to be processed, and read data. Since the incoherent integration time is set for each altitude by the signal processing method consisting of a time update step returning to the step, even if the data acquisition rate changes due to a change in weather conditions, an appropriate incoherent integration Since the time can be set adaptively, the signal processing performance can always be kept at the optimum state, and the incoherent integration time is automatically set even if the characteristics of the wind over the sky vary depending on the observation site. Since the setting is performed, there is an effect that a signal processing method in a wind profiler that facilitates signal processing setting at the time of installation can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1のウィンドプロファ
イラにおける信号処理装置を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a signal processing device in a wind profiler according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 実施の形態1における風速ベクトル算出の原
理を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of wind speed vector calculation in the first embodiment.

【図3】 実施の形態1における大気乱流エコーの検出
の原理を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a principle of detecting an atmospheric turbulence echo in the first embodiment.

【図4】 実施の形態1における信号処理装置で出力さ
れる速度データが高度によって異なる時間分解能を持つ
ことを示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing that speed data output from the signal processing device according to the first embodiment has different time resolutions depending on altitude.

【図5】 実施の形態1のウィンドプロファイラにおけ
る信号処理方法を記すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a signal processing method in the wind profiler according to the first embodiment.

【図6】 実施の形態1における信号処理装置の他の構
成例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing another configuration example of the signal processing device according to the first embodiment.

【図7】 この発明の実施の形態2のウィンドプロファ
イラにおける信号処理装置を示すブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a signal processing device in a wind profiler according to a second embodiment of the present invention.

【図8】 実施の形態2のウィンドプロファイラにおけ
る信号処理方法を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a signal processing method in the wind profiler according to the second embodiment.

【図9】 実施の形態2における信号処理装置の他の構
成例を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing another configuration example of the signal processing device according to the second embodiment.

【図10】 この発明の実施の形態3のウィンドプロフ
ァイラにおける信号処理装置を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a signal processing device in a wind profiler according to Embodiment 3 of the present invention.

【図11】 実施の形態3における信号処理装置の他の
構成例を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram illustrating another configuration example of the signal processing device according to the third embodiment.

【図12】 この発明の実施の形態4におけるインコヒ
ーレント積分の時間範囲の更新方法を示す説明図であ
る。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a method of updating a time range of incoherent integration according to Embodiment 4 of the present invention.

【図13】 この発明および従来の信号処理装置および
信号処理方法が適用される、一般的なウィンドプロファ
イラを示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a general wind profiler to which the present invention and a conventional signal processing apparatus and signal processing method are applied.

【図14】 従来のウィンドプロファイラにおける信号
処理装置を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a signal processing device in a conventional wind profiler.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 FFT処理部、2 インコヒーレント積分部、3
ドップラ速度算出部、4 品質管理・時間平均処理部、
5 積分時間設定部、6 データ補間処理部、7 デー
タ取得率算出部、8 高度毎時間平均数設定部、101
空中線、102 送受信装置、103 信号処理装
置、104 風速ベクトル算出装置、105 表示・記
録装置。
1 FFT processing unit, 2 incoherent integration unit, 3
Doppler speed calculator, 4 quality control / time averaging processor,
5 integration time setting section, 6 data interpolation processing section, 7 data acquisition rate calculation section, 8 altitude hourly average number setting section, 101
Antenna, 102 transmitting / receiving device, 103 signal processing device, 104 wind speed vector calculating device, 105 display / recording device.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空間に電磁波を放射し、大気で反射され
た前記電磁波を受信して、そのドップラ周波数から風速
を測定するウィンドプロファイラにおける信号処理装置
において、 受信した前記電磁波による受信信号のデータにフーリエ
変換を施すフーリエ変換処理部と、 前記フーリエ変換処理部でフーリエ変換された受信信号
のデータからパワースペクトルを算出するとともに、複
数の時刻で得られるパワースペクトルを、入力されたイ
ンコヒーレント積分時間だけ時間積分するインコヒーレ
ント積分部と、 前記パワースペクトルを時間積分する際の最適なインコ
ヒーレント積分時間を高度に応じて設定し、それを前記
インコヒーレント積分部に入力する積分時間設定部と、 前記インコヒーレント積分部で出力されたパワースペク
トルから信号スペクトルのピークを検出し、その中心ド
ップラ周波数から大気の視線方向速度を算出するドップ
ラ速度算出部と、 前記ドップラ速度算出部から出力されたドップラ速度の
うちの、低品質のデータを取り除くとともに時間平均を
行う品質管理・時間平均処理部とを備えたことを特徴と
するウィンドプロファイラにおける信号処理装置。
1. A signal processing device in a wind profiler that radiates an electromagnetic wave into space, receives the electromagnetic wave reflected from the atmosphere, and measures a wind speed from a Doppler frequency of the electromagnetic wave. A Fourier transform processing unit that performs a Fourier transform, and calculates a power spectrum from the data of the received signal that has been Fourier transformed by the Fourier transform processing unit, and converts the power spectrum obtained at a plurality of times by the input incoherent integration time. An incoherent integration unit for performing time integration, an integration time setting unit for setting an optimum incoherent integration time for time-integrating the power spectrum in accordance with altitude, and inputting the same to the incoherent integration unit; From the power spectrum output by the coherent integrator A Doppler velocity calculating unit that detects the peak of the signal spectrum and calculates the line-of-sight velocity of the atmosphere from its center Doppler frequency, and removes low-quality data among the Doppler velocities output from the Doppler velocity calculating unit and saves time. A signal processing apparatus in a wind profiler, comprising: a quality control / time averaging processing unit for performing averaging.
【請求項2】 積分時間設定部が、低高度においては短
いインコヒーレント積分時間を設定し、高高度において
は長いインコヒーレント積分時間を設定するものである
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
における信号処理装置。
2. The window according to claim 1, wherein the integration time setting section sets a short incoherent integration time at a low altitude and sets a long incoherent integration time at a high altitude. Signal processing device in profiler.
【請求項3】 ドップラ速度算出部から出力されるドッ
プラ速度データを入力して、データ取得率を算出するデ
ータ取得率算出部を有し、 積分時間設定部が、前記データ取得率算出部で算出され
たデータ取得率に応じてインコヒーレント積分時間を設
定するものであることを特徴とする請求項1記載のウィ
ンドプロファイラにおける信号処理装置。
3. A data acquisition rate calculation section for inputting Doppler velocity data output from the Doppler velocity calculation section and calculating a data acquisition rate, wherein the integration time setting section calculates the data acquisition rate by the data acquisition rate calculation section. 2. The signal processing apparatus according to claim 1, wherein an incoherent integration time is set according to the obtained data acquisition rate.
【請求項4】 品質管理・時間平均処理部から出力され
るドップラ速度データを入力して、データ取得率を算出
するデータ取得率算出部を有し、 積分時間設定部が、前記データ取得率算出部で算出され
たデータ取得率に応じてインコヒーレント積分時間を設
定するものであることを特徴とする請求項1記載のウィ
ンドプロファイラにおける信号処理装置。
4. A data acquisition rate calculation section for inputting Doppler velocity data output from a quality control / time averaging processing section and calculating a data acquisition rate, wherein the integration time setting section calculates the data acquisition rate. 2. The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the incoherent integration time is set according to the data acquisition rate calculated by the section.
【請求項5】 データ取得率算出部が各高度毎のデータ
取得率を算出するものであり、 積分時間設定部が、前記データ取得率算出部にて算出さ
れたデータ取得率をもとに、その高度のインコヒーレン
ト積分時間の設定を行うものであることを特徴とする請
求項3または請求項4記載のウィンドプロファイラにお
ける信号処理装置。
5. A data acquisition rate calculation unit for calculating a data acquisition rate for each altitude, and an integration time setting unit based on the data acquisition rate calculated by the data acquisition rate calculation unit. 5. The signal processing device in a wind profiler according to claim 3, wherein said high-level incoherent integration time is set.
【請求項6】 データ取得率算出部があらかじめ分割さ
れた高度範囲毎のデータ取得率を算出するものであり、 積分時間設定部が、前記データ取得率算出部にて算出さ
れたデータ取得率をもとに、あらかじめ分割された高度
範囲毎のインコヒーレント積分時間の設定を行うもので
あることを特徴とする請求項3または請求項4記載のウ
ィンドプロファイラにおける信号処理装置。
6. A data acquisition rate calculating section for calculating a data acquisition rate for each of altitude ranges divided in advance, and an integration time setting section calculates a data acquisition rate calculated by the data acquisition rate calculating section. 5. The signal processing device in a wind profiler according to claim 3, wherein an incoherent integration time is set for each divided altitude range.
【請求項7】 ドップラ速度算出部から出力されたデー
タを入力し、インコヒーレント積分時間を長く設定した
高度において時間方向にデータを補間することにより、
高度によらず一定の時間分解能でドップラ速度を出力す
るデータ補間処理部を有し、 品質管理・時間平均処理部が、前記データ補間処理部か
ら出力されるドップラ速度を入力するものであることを
特徴とする請求項1、請求項3、あるいは請求項4のう
ちのいずれか1項記載のウィンドプロファイラにおける
信号処理装置。
7. Inputting data output from a Doppler velocity calculation unit and interpolating the data in the time direction at an altitude where a long incoherent integration time is set,
A data interpolation processing unit that outputs a Doppler velocity with a constant time resolution regardless of altitude, and a quality control / time averaging processing unit that inputs the Doppler velocity output from the data interpolation processing unit. The signal processing device in a wind profiler according to any one of claims 1, 3, and 4.
【請求項8】 積分時間設定部から出力される各高度に
おけるインコヒーレント積分時間が入力され、そのイン
コヒーレント積分時間に反比例するデータ数を各高度の
時間平均数として設定する高度毎時間平均数設定部を有
し、 品質管理・時間平均処理部が、前記高度毎時間平均数設
定部から出力される各高度の時間平均数を用いて時間平
均の処理を行うことを特徴とする請求項1、請求項3、
あるいは請求項4のうちのいずれか1項記載のウィンド
プロファイラにおける信号処理装置。
8. An altitude hourly average number setting in which an incoherent integration time at each altitude output from an integration time setting section is input, and the number of data inversely proportional to the incoherent integration time is set as a time average number at each altitude. A quality control / time average processing unit that performs a time average process using the time average number of each altitude output from the altitude hourly average number setting unit. Claim 3,
Alternatively, a signal processing device in the wind profiler according to claim 4.
【請求項9】 インコヒーレント積分部が、インコヒー
レント積分を行う際に、時間方向の積分範囲の更新幅を
インコヒーレント積分時間によらず一定にすることを特
徴とする請求項1、請求項3、あるいは請求項4のうち
のいずれか1項記載のウィンドプロファイラにおける信
号処理装置。
9. The method according to claim 1, wherein the incoherent integration unit makes the update width of the integration range in the time direction constant when performing the incoherent integration regardless of the incoherent integration time. A signal processing device in a wind profiler according to claim 4.
【請求項10】 空間に電磁波を放射し、大気で反射さ
れた前記電磁波を受信して、そのドップラ周波数から風
速を測定するウィンドプロファイラにおける信号処理方
法において、 受信信号のデータを入力するデータ読込みステップと、 前記データ読込みステップにて入力された受信信号のデ
ータにフーリエ変換を施すフーリエ変換ステップと、 高度毎にインコヒーレント積分時間を設定する積分時間
設定ステップと、 前記フーリエ変換ステップにてフーリエ変換された受信
信号のデータからパワースペクトルを算出し、前記積分
時間設定ステップにて設定されたインコヒーレント積分
時間だけインコヒーレント積分を実施するインコヒーレ
ント積分ステップと、 前記インコヒーレント積分ステップによるインコヒーレ
ント積分後のパワースペクトルから信号スペクトルを検
出し、そのドップラ周波数からドップラ速度を算出する
ドップラ速度算出ステップと、 処理対象となっている時刻のデータについて、全高度の
データが処理されたか否かを判定する全高度処理終了判
定ステップと、 前記全高度処理終了判定ステップにて全高度データの処
理が終了していないと判定された場合に、処理対象とな
る高度を次の高度へと更新し、前記積分時間設定ステッ
プに処理を戻す高度更新ステップと、 前記全高度処理終了判定ステップにて全高度データの処
理が終了したと判定された場合に、処理対象となる時刻
を次の時刻に進めるとともに、処理対象となる高度を初
期化し、前記データ読込みステップに処理を戻す時刻更
新ステップを有することを特徴とするウィンドプロファ
イラにおける信号処理方法。
10. A signal processing method in a wind profiler for radiating an electromagnetic wave into a space, receiving the electromagnetic wave reflected from the atmosphere, and measuring a wind speed from the Doppler frequency, a data reading step of inputting data of a received signal. A Fourier transform step of performing a Fourier transform on the data of the received signal input in the data reading step; an integration time setting step of setting an incoherent integration time for each altitude; and a Fourier transform in the Fourier transform step A power spectrum is calculated from the data of the received signal, and an incoherent integration step of performing incoherent integration for the incoherent integration time set in the integration time setting step, and after incoherent integration by the incoherent integration step power A Doppler velocity calculation step of detecting a signal spectrum from the spectrum and calculating a Doppler velocity from the Doppler frequency, and an all-altitude processing for determining whether or not data of all altitudes has been processed for the data at the time of processing. An end determination step, and when it is determined that the processing of all altitude data has not been completed in the all-altitude processing end determination step, the altitude to be processed is updated to the next altitude, and the integration time setting step is performed. And an altitude update step of returning the processing to the above, and when it is determined that the processing of all the altitude data has been completed in the all-altitude processing end determining step, the time to be processed is advanced to the next time, and the processing is performed. A time update step for initializing the altitude and returning the processing to the data reading step; Kicking signal processing method.
【請求項11】 空間に電磁波を放射し、大気で反射さ
れた前記電磁波を受信して、そのドップラ周波数から風
速を測定するウィンドプロファイラにおける信号処理方
法において、 受信信号のデータを入力するデータ読込みステップと、 前記データ読込みステップにて入力された受信信号のデ
ータにフーリエ変換を施すフーリエ変換ステップと、 インコヒーレント積分時間の初期値の設定を行う積分時
間初期値設定ステップと、 前記フーリエ変換ステップにてフーリエ変換された受信
信号のデータからパワースペクトルを算出し、前記積分
時間設定ステップにて設定されたインコヒーレント積分
時間だけインコヒーレント積分を実施するインコヒーレ
ント積分ステップと、 前記インコヒーレント積分ステップによるインコヒーレ
ント積分後のパワースペクトルから信号スペクトルを検
出し、そのドップラ周波数からドップラ速度を算出する
ドップラ速度算出ステップと、 前記ドップラ速度算出ステップで算出されたドップラ速
度から、現在処理対象となっている高度のデータ取得率
を算出するデータ取得率算出ステップと、 前記データ取得率算出ステップで算出されたデータ取得
率をあらかじめ定められたしきい値と比較するデータ取
得率判定ステップと、 前記データ取得率判定ステップにてデータ取得率がしき
い値未満と判定された場合に、現時点のインコヒーレン
ト積分時間とあらかじめ定められたインコヒーレント積
分時間とを比較する積分時間判定ステップと、 前記積分時間判定ステップにてインコヒーレント積分時
間があらかじめ定められたインコヒーレント積分時間値
未満と判定された場合に、インコヒーレント積分時間の
設定を増加させて、処理をインコヒーレント積分ステッ
プに戻す積分時間増加ステップと、 前記データ取得率判定ステップにてデータ取得率がしき
い値以上と判定された場合、もしくは前記積分時間判定
ステップにてインコヒーレント積分時間が上限値以上と
判定された場合に、処理対象となっている時刻のデータ
について、全高度のデータが処理されたか否かを判定す
る全高度処理終了判定ステップと、 前記全高度処理終了判定ステップにて全高度データの処
理が終了していないと判定された場合に、処理対象とな
る高度を次の高度へと更新し、前記積分時間設定ステッ
プに処理を戻す高度更新ステップと、 前記全高度処理終了判定ステップにて全高度データの処
理が終了したと判定された場合に、処理対象となる時刻
を次の時刻に進めるとともに、処理対象となる高度を初
期化し、前記データ読込みステップに処理を戻す時刻更
新ステップを有することを特徴とするウィンドプロファ
イラにおける信号処理方法。
11. A signal processing method in a wind profiler for radiating an electromagnetic wave into a space, receiving the electromagnetic wave reflected from the atmosphere, and measuring a wind speed from the Doppler frequency, a data reading step of inputting data of a received signal. A Fourier transform step of performing a Fourier transform on the data of the received signal input in the data reading step; an integration time initial value setting step of setting an initial value of an incoherent integration time; and the Fourier transform step. An incoherent integration step of calculating a power spectrum from the data of the Fourier-transformed received signal and performing incoherent integration for the incoherent integration time set in the integration time setting step; and incoherent by the incoherent integration step After integration Detecting a signal spectrum from a power spectrum and calculating a Doppler velocity from the Doppler frequency, and a Doppler velocity calculated in the Doppler velocity calculating step, the data acquisition rate of the altitude currently being processed is calculated from the Doppler velocity calculated in the Doppler velocity calculating step. A data acquisition rate calculation step to calculate; a data acquisition rate determination step of comparing the data acquisition rate calculated in the data acquisition rate calculation step with a predetermined threshold value; and a data acquisition in the data acquisition rate determination step. When the rate is determined to be less than the threshold, an integration time determining step of comparing the current incoherent integration time with a predetermined incoherent integration time, and the incoherent integration time in the integration time determining step At a predetermined incoherent integration If it is determined that the value is less than the value, the setting of the incoherent integration time is increased, and the integration time is increased by returning the process to the incoherent integration step. Is determined, or when the incoherent integration time is determined to be equal to or greater than the upper limit value in the integration time determination step, whether or not data at all altitudes has been processed for the data at the time to be processed All altitude processing end determination step of determining, and when it is determined that the processing of all altitude data is not completed in the all height processing end determination step, the altitude to be processed is updated to the next altitude. The altitude update step of returning the processing to the integration time setting step; and the processing of all the altitude data is completed in the all altitude processing end determination step. If it is determined, the signal to be processed is advanced to the next time, the altitude to be processed is initialized, and a time update step for returning to the data reading step is performed. Processing method.
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