JP2003172779A - 乱気流検出装置および乱気流検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 前提とする空間的な対称性が背景風の影響に
よって崩れると、検出性能が劣化してしまうという課題
があった。 【解決手段】 大気のドップラ速度分布Ｂから背景風Ｃ
を算出する背景風算出部１２と、背景風Ｃよりも高い速
度成分と、背景風Ｃよりも低い速度成分とにドップラ速
度分布Ｂを分割して分割ドップラ速度分布Ｄを出力する
ドップラ速度分割処理部１３と、フレームＥ内の乱気流
に関係する速度成分をカウントする第１の乱気流成分算
出部１５と、このカウント結果Ｆから乱気流を検出する
第１の乱気流判定処理部１６と、フレームＥから実空間
での乱気流位置Ｈを算出する乱気流位置算出部１７と、
ドップラ速度分布ＢとフレームＥと乱気流位置Ｈとから
乱気流強度Ｉを算出する乱気流強度算出部１８とから信
号処理部２を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、飛行中の航空機
の両翼端を中心として、航空機の後方に発生する乱気流
（後方乱気流）を検出する乱気流検出装置および乱気流
検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】後方乱気流は、航空機の飛行にともない
航空機の両翼端を中心として航空機の後方に発生する二
組の渦状の乱気流である。図１２は後方乱気流の発生す
る様子を概念的に示す図である。飛行中の航空機２００
の後方に発生する後方乱気流２０１，２０１’は、後続
する航空機の飛行に障害を与えることが知られている。

【０００３】従来では、後方乱気流２０１，２０１’が
消滅するのに、あるいはその影響が弱まるのに十分と考
えられる経験的な長さの時間を置いてから、後続機を離
着陸させている。そのため、後方乱気流２０１，２０
１’の空間的位置や強度を適切に捉えることは、効率的
な飛行計画を立てる上で、かつ後続機の安全を確保する
上で重要である。

【０００４】以降では、後方乱気流のことを単に乱気
流、また２組発生する後方乱気流のうちのどちらか一つ
を乱気流または渦と表すことがある。後方乱気流は、航
空機の揚力の反作用として発生することから、離陸から
着陸までの間に発生し、その大きさは、航空機の機体重
量に比例し、航空機の飛行速度に反比例することが知ら
れている。したがって、離着陸付近において乱気流の強
度は最大となる。

【０００５】このような後方乱気流を検出する従来の乱
気流検出装置は、例えば特開２０００−３１０６８０公
報に開示されている。

【０００６】図１３は従来の乱気流検出装置の構成を示
すブロック図である。図１３において、１０１は電磁波
である光パルスを大気中に放射して大気からの反射光を
受信する（ドップラ）ライダなどの電磁波送受信部、１
０２は電磁波送受信部１０１の受信信号に対して後方乱
気流検出のための信号処理を行う信号処理部、１０３は
信号処理部１０２からの後方乱気流情報を表示する表示
部である。

【０００７】信号処理部１０２において、１１１はドッ
プラ速度分布算出部、１１２はドップラ速度分布テンプ
レート出力部であり、ドップラ速度分布算出部１１１は
電磁波送受信部１０１がビーム走査した観測領域内のド
ップラ速度分布１１１Ｄを求め、ドップラ速度分布テン
プレート出力部１１２は後方乱気流特有のドップラ速度
分布テンプレート１１２Ｔを出力する。

【０００８】また、信号処理部１０２において、１１３
はテンプレートマッチング処理部、１１４，１１５はそ
れぞれ乱気流位置算出部、乱気流強度算出部である。ド
ップラ速度分布１１１Ｄとドップラ速度分布テンプレー
ト１１２Ｔとの比較処理（テンプレートマッチング、相
互相関処理）をテンプレートマッチング処理部１１３が
行うと、乱気流位置算出部１１４，乱気流強度算出部１
１５が比較処理結果である相関位置および類似度から乱
気流情報である実空間での後方乱気流の位置および強度
を算出する。

【０００９】次に動作について説明する。この乱気流検
出装置は、例えば図１４に示すように、レーザ光線２０
３，２０３’を電磁波送受信部１０１でビーム走査する
ことによって、航空機の進行方向と交差する空間断面２
０２を観測する。電磁波送受信部１０１は、電磁波であ
る光パルスを大気中へ放射し、大気からの反射光を受信
する。この反射光には反射位置の風速に応じてドップラ
効果が生じる。後方乱気流２０１，２０１’のドップラ
速度は空間断面内において渦状をなして観測されること
から、後方乱気流２０１，２０１’が観測された場合に
は、速度の向きは渦の中心よりも上と下とで逆向きにな
る。

【００１０】例えばビーム方向を正とした場合、図１４
のレーザ光線２０３，２０３’によって観測される速度
分布は図１５のようになる。したがって、空間断面２０
２全体について観測すると、図１３のドップラ速度分布
１１１Ｄが得られる。よって、ドップラ速度分布テンプ
レート１１２Ｔのように予め設定したテンプレートと、
観測したドップラ速度分布１１１Ｄとの比較処理を行う
ことにより、空間断面２０２内において乱気流が存在す
る位置が強調、すなわち空間断面２０２内において乱気
流が存在する位置の相関値が積み上がるので、後方乱気
流２０１，２０１’が存在する場合には、相関値のピー
クを検出することで後方乱気流を検出することができ
る。

【００１１】図１３のドップラ速度分布テンプレート１
１２Ｔのようなテンプレートを用いた場合には、空間断
面２０２内の二つの渦の中心、すなわち航空機が通過し
た位置が検出される。最後に、テンプレートマッチング
処理部１１３の比較処理結果から、乱気流情報である実
空間での後方乱気流２０１，２０１’の位置および強度
を乱気流位置算出部１１４，乱気流強度算出部１１５が
算出して表示部１０３に表示する。このとき、実空間で
の乱気流の位置としては例えば観測した空間断面の位置
を、また乱気流の強度としては例えば相関値をそれぞれ
用いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の乱気流検出装置
および乱気流検出方法は以上のように構成されているの
で、検出の際に前提としている後方乱気流の空間的な対
称性が背景風の影響によって崩れると、検出性能が劣化
してしまうという課題があった。

【００１３】つまり、背景風の乱れが大きい場合や、乱
気流の対称構造が崩れている場合などには、テンプレー
トマッチング処理によって相関値が積み上がりにくくな
るため、正しく検出することが困難になってしまう。

【００１４】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、背景風Ｃの影響によって対称性が
崩れた場合にも、後方乱気流の検出性能を確保すること
が可能な乱気流検出装置および乱気流検出方法を提供す
ることを目的とする。

【００１５】つまり、この発明は、背景風のドップラ速
度に対する乱気流の相対的な正のドップラ速度成分と負
のドップラ速度成分との空間的近隣性を後方乱気流の特
徴として着目し、背景風の乱れが大きい場合や乱気流の
位置的または背景風に対する相対的な強度（風速）に関
する構造が崩れている場合にも、後方乱気流を正しく検
出することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る乱気流検
出装置は、受信した電磁波から大気のドップラ速度分布
を算出するとともに、大気中に生じた背景風のドップラ
速度成分を基準として、ドップラ速度分布を高低２つに
分割して出力する背景風除去手段と、背景風除去手段が
出力したドップラ速度分布を参照し、後方乱気流の検出
範囲としてのフレームを設定するフレーム設定手段と、
フレーム内で高低２つに分割されたドップラ速度分布か
ら後方乱気流のドップラ速度成分を検出する乱気流検出
手段とを備えるようにしたものである。

【００１７】この発明に係る乱気流検出装置は、受信し
た電磁波から大気のドップラ速度分布を算出するドップ
ラ速度分布算出部と、ドップラ速度分布から背景風のド
ップラ速度成分を算出する背景風算出部と、背景風のド
ップラ速度成分よりも高いドップラ速度成分と、背景風
のドップラ速度成分よりも低いドップラ速度成分とにド
ップラ速度分布を分割するドップラ速度分割処理部とを
背景風除去手段が備えるようにしたものである。

【００１８】この発明に係る乱気流検出装置は、受信し
た電磁波から大気のドップラ速度分布を算出するドップ
ラ速度分布算出部と、ドップラ速度分布から背景風のド
ップラ速度成分を算出する背景風算出部と、後方乱気流
のドップラ速度抽出範囲を推定するとともに、背景風の
ドップラ速度成分を中心としてドップラ速度抽出範囲内
におけるドップラ速度成分をドップラ速度分布から抽出
するドップラ速度抽出処理部を背景風除去手段が備える
ようにしたものである。

【００１９】この発明に係る乱気流検出装置は、航空機
情報に応じたドップラ速度抽出範囲をドップラ速度抽出
処理部へ設定する速度基準設定部を背景風除去手段が備
えるようにしたものである。

【００２０】この発明に係る乱気流検出装置は、ドップ
ラ速度分布をモルフォロジー処理するモルフォロジー処
理部を背景風除去手段が備えるようにしたものである。

【００２１】この発明に係る乱気流検出装置は、電磁波
から算出したドップラ速度分布を複数格納するドップラ
速度分布格納部と、ドップラ速度分布格納部に格納され
た２以上のドップラ速度分布を合成するドップラ速度分
布合成処理部とを背景風除去手段が備えるようにしたも
のである。

【００２２】この発明に係る乱気流検出装置は、大気中
におけるドップラ速度分布の平均値を背景風算出部が算
出して背景風のドップラ速度成分とするようにしたもの
である。

【００２３】この発明に係る乱気流検出装置は、後方乱
気流の発生していない大気中のドップラ速度分布を背景
風算出部が算出して背景風のドップラ速度成分とするよ
うにしたものである。

【００２４】この発明に係る乱気流検出装置は、フレー
ム内で高低２つに分割されたドップラ速度分布から後方
乱気流に関係するドップラ速度成分をカウントする第１
の乱気流成分算出部と、第１の乱気流成分算出部による
カウント結果から後方乱気流の有無を判定する第１の乱
気流判定処理部と、第１の乱気流判定処理部の判定結果
を参照し、フレームから実空間での乱気流位置を乱気流
情報として算出する乱気流位置算出部と、ドップラ速度
分布とフレームと乱気流位置とから乱気流強度を乱気流
情報として算出する乱気流強度算出部とを乱気流検出手
段が備えるようにしたものである。

【００２５】この発明に係る乱気流検出装置は、フレー
ム内で高低２つに分割されたドップラ速度成分につい
て、後方乱気流に関係する近隣性を算出する第２の乱気
流成分算出部と、第２の乱気流成分算出部の算出結果か
ら後方乱気流の有無を判定する第２の乱気流判定処理部
と、第２の乱気流判定処理部の判定結果を参照し、フレ
ームから実空間での乱気流位置を乱気流情報として算出
する乱気流位置算出部と、ドップラ速度分布とフレーム
と乱気流位置とから乱気流強度を乱気流情報として算出
する乱気流強度算出部とを乱気流検出手段が備えるよう
にしたものである。

【００２６】この発明に係る乱気流検出装置は、フレー
ム内で高低２つに分割されたドップラ速度分布から後方
乱気流に関係するドップラ速度成分をカウントする第１
の乱気流成分算出部と、第１の乱気流成分算出部による
カウント結果から後方乱気流の有無を判定する第１の乱
気流判定処理部とを乱気流検出手段が備えるとともに、
第１の乱気流成分算出部および第１の乱気流判定処理部
に対して並列に、フレーム内で高低２つに分割されたド
ップラ速度成分について、後方乱気流に関係する近隣性
を算出する第２の乱気流成分算出部と、第２の乱気流成
分算出部の算出結果から後方乱気流の有無を判定する第
２の乱気流判定処理部とを乱気流検出手段が備え、第１
の乱気流判定処理部の判定結果と、第２の乱気流判定処
理部の判定結果とを参照して、後方乱気流の有無を判定
する第３の乱気流判定処理部とを乱気流検出手段が備え
るようにしたものである。

【００２７】この発明に係る乱気流検出装置は、時間的
に連続する後方乱気流の複数位置または複数強度から変
化率を算出して位置または強度の時間的推移を乱気流検
出手段が予測するとともに、位置または強度の予測結果
を乱気流検出手段が表示するようにしたものである。

【００２８】この発明に係る乱気流検出装置は、航空機
情報に応じたフレームサイズを設定するフレーム基準設
定部をフレーム設定手段が備えるようにしたものであ
る。

【００２９】この発明に係る乱気流検出方法は、受信し
た電磁波から大気のドップラ速度分布が算出されるとと
もに、大気中に生じた背景風のドップラ速度成分を基準
として、ドップラ速度分布が高低２つに分割されて出力
される背景風除去ステップと、背景風除去ステップで出
力したドップラ速度分布を参照し、後方乱気流の検出範
囲としてのフレームが設定されるフレーム設定ステップ
と、フレーム内のドップラ速度分布から後方乱気流のド
ップラ速度成分が検出される乱気流検出ステップとを備
えるようにしたものである。

【００３０】

【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。なお、各図において、共通する構成・要素に
は同一符号を付し、重複する説明を省略する。 実施の形態１．後方乱気流の観測は例えば図１のように
行う。図１において、１は電磁波送受信部、５１は航空
機が離着陸する滑走路、５２は観測領域、５３，５３’
は観測領域５２における後方乱気流である。この図１の
例では、光パルスを送受信するライダによって電磁波送
受信部１を実現している。例えば観測領域５２中の複数
の空間断面を電磁波送受信部１でビーム走査することに
よって、観測領域５２全体に渡る観測値を得ることがで
きる。以降では、空間の説明において、図１に仮想的に
設定したｘ，ｙ，ｚ軸を用いて説明を行う。

【００３１】一般に、観測領域５２内の一空間断面は、
ライダ１のビームの仰角θと距離ｒとによって決まるｒ
−θ極座標系によって表現する方法の他、二次元直交座
標系（ｘ−ｙ座標）で表現する方法などがある。ここで
は後者を用いるものとするが、本願発明は座標系に依存
するものではない。ｘ−ｙ平面内の一空間断面５２ＸＹ
の概念図を図２に示す。ライダ１で観測した場合に得ら
れるのは、ビーム方向のドップラ速度である。そのた
め、ビーム５４，５４’で乱気流を観測したときのドッ
プラ速度分布をｘ−ｙ平面で表わすと例えば図３のよう
になる。

【００３２】図３において、プロットは観測のサンプル
点を表している。乱気流の場合には、背景風と同じドッ
プラ速度成分（図３の●）、背景風よりも小さいドップ
ラ速度成分（図３の×）、背景風よりも大きいドップラ
速度成分（図３の○）に大別される。背景風のドップラ
速度揺らぎがなく乱気流発生直後の場合には、図３に示
すように、背景風よりも大きいドップラ速度成分と小さ
いドップラ速度成分とが対称的に現れる。

【００３３】図４はこの発明の実施の形態１による乱気
流検出装置の構成を示すブロック図である。図４におい
て、１は光パルスを大気中に放射して大気からの反射光
を受信するライダなどの電磁波送受信部、２は電磁波送
受信部１の受信信号Ａを信号処理して後方乱気流を検出
する信号処理部、３は信号処理部２で検出した後方乱気
流の情報（乱気流位置、乱気流強度、観測領域など）を
表示する表示部である。

【００３４】信号処理部２において、１１はドップラ速
度分布算出部（背景風除去手段）、１２は背景風算出部
（背景風除去手段）、１３はドップラ速度分割処理部
（背景風除去手段）である。ドップラ速度分布算出部１
１は電磁波送受信部１の受信信号Ａから大気のドップラ
速度分布Ｂを算出し、背景風算出部１２はドップラ速度
分布Ｂから背景風Ｃを算出する。ドップラ速度分割処理
部１３は、背景風Ｃ（背景風のドップラ速度成分）を基
準として、背景風Ｃよりも高いドップラ速度成分と背景
風Ｃよりも低いドップラ速度成分とにドップラ速度分布
Ｂを分割し、分割ドップラ速度分布Ｄを出力する。

【００３５】また、信号処理部２において、１４は乱気
流の有無判定範囲としてのフレームＥを設定するフレー
ム設定部（フレーム設定手段）、１５はフレームＥ内の
乱気流に関係する速度成分をカウントする第１の乱気流
成分算出部（乱気流検出手段）、１６は第１の乱気流成
分算出部１５による乱気流成分算出結果Ｆから乱気流の
有無を判定して乱気流判定結果Ｇを出力する第１の乱気
流判定処理部（乱気流検出手段）、１７はフレームＥか
ら実空間での乱気流位置Ｈを算出する乱気流位置算出部
（乱気流検出手段）、１８はドップラ速度分布Ｂとフレ
ームＥと乱気流位置Ｈとから乱気流強度Ｉを算出する乱
気流強度算出部（乱気流検出手段）である。

【００３６】以下、図４に示す乱気流検出装置の動作に
ついて説明する。まず、観測領域中の大気を電磁波送受
信部１が観測すると、ドップラ速度分布算出部１１は一
空間断面内のドップラ速度分布Ｂを電磁波送受信部１の
受信信号Ａから算出する。乱気流が存在する場合には、
乱気流の速度分布と背景風の速度分布とが観測される。

【００３７】＜背景風除去ステップ＞背景風算出部１２
は、ドップラ速度分布Ｂから空間断面内の背景風Ｃを算
出する。ここで、背景風Ｃの算出方法としては、例えば
空間断面におけるドップラ速度分布Ｂの平均値を求めて
背景風Ｃとする方法や、航空機の飛行前など乱気流が発
生していない大気中で得られた受信信号Ａからドップラ
速度分布を算出して背景風Ｃとする方法が考えられる。

【００３８】続いて、ドップラ速度分割処理部１３は、
背景風Ｃを基準として、背景風Ｃよりも高いドップラ速
度成分と、背景風Ｃよりも低いドップラ速度成分とにド
ップラ速度分布Ｂを分割し、分割ドップラ速度分布Ｄを
出力する。図３に示したように、後方乱気流は背景風Ｃ
よりも高いドップラ速度成分と低いドップラ速度成分と
して分割ドップラ速度分布Ｄ上に現れ、これらは航空機
の飛行経路付近に集まって存在する。

【００３９】＜フレーム設定ステップ＞フレーム設定部
１４は、分割ドップラ速度分布Ｄを参照して、乱気流の
有無判定範囲としてのフレームＥを設定する。一般にフ
レームＥの大きさは航空機によって決まるものである
が、例えば考えられる一番小さな範囲をフレームＥとし
て設定して以下の処理を行い、次にフレームＥの大きさ
を大きくして同様に以下の処理を行い、最適な大きさの
フレームＥを採用するようにしても良い。

【００４０】＜乱気流検出ステップ＞第１の乱気流成分
算出部１５は、フレームＥ内の後方乱気流に関係するド
ップラ速度成分をカウントし、乱気流成分算出結果Ｆと
して出力する。このカウントの際に、後方乱気流のドッ
プラ速度成分の面積や密度を算出しても良い。後方乱気
流のドップラ速度分布、つまり後方乱気流とみなすこと
のできるドップラ速度範囲は、航空機の機体重量や翼
幅、飛行速度などによって定まるため、予め推定するこ
とができる。第１の乱気流成分算出部１５でカウントす
る乱気流に関係するドップラ速度成分は、例えば上記の
後方乱気流の推定ドップラ速度範囲を用いて算出する。

【００４１】第１の乱気流成分算出部１５で算出された
乱気流成分算出結果Ｆは、第１の乱気流判定処理部１６
へ入力される。第１の乱気流判定処理部１６は、乱気流
成分算出結果Ｆを参照し、空間断面内に後方乱気流が存
在するか否かを判定して乱気流判定結果Ｇを出力する。
この乱気流の有無の判定には、例えば乱気流の規模と観
測諸元とから乱気流成分を推定した値を用いる。また、
背景風Ｃより高いドップラ速度成分と低いドップラ速度
成分とは略同数存在する、という条件を判定に用いても
良い。後方乱気流の規模は航空機機体の大きさ（翼幅な
ど）で決まり、パルス幅などの観測諸元により乱気流に
関係する成分を推定することができる。

【００４２】後方乱気流が存在しないことを乱気流判定
結果Ｇが示す場合には、乱気流位置算出部１７は乱気流
位置Ｈとして「乱気流無し」の後方乱気流の情報を観測
領域とともに表示部３に表示して、後方乱気流の検出を
終了する。一方、後方乱気流が存在することを乱気流判
定結果Ｇが示す場合には、乱気流位置算出部１７は実空
間での乱気流位置Ｈを算出し、乱気流強度算出部１８
は、ドップラ速度分布Ｂから乱気流強度Ｉを算出し、後
方乱気流の情報として乱気流強度Ｉと乱気流位置Ｈとを
観測領域とともに表示部３に表示して、後方乱気流の検
出を終了する。

【００４３】背景風が乱れている場合、後方乱気流はそ
の影響を受けて対称性が崩れる。従来の乱気流検出装置
では、乱気流の空間的な対称性を仮定していたため、対
称性が崩れた場合に検出性能が劣化してしまう課題があ
った。ところが、図４のように乱気流検出装置を構成す
ることで、空間的な対称性ではなく、ドップラ速度成分
の空間的近隣性によって後方乱気流を検出できるように
なり、対称性が崩れた場合にも検出性能を確保すること
ができる。

【００４４】なお、乱気流位置Ｈ，乱気流強度Ｉの他に
も、乱気流位置Ｈの予測結果や乱気流強度Ｉの減衰など
の過渡的な乱気流の情報を表示部３へ表示しても良い。
これらは、例えば乱気流位置算出部１７または乱気流強
度算出部１８が時間的に連続する複数の乱気流位置Ｈま
たは複数の乱気流強度Ｉから乱気流位置Ｈの変化率また
は乱気流強度Ｉの変化率を算出し、そこから乱気流位置
Ｈの推移や乱気流強度Ｉの減衰を予測する方法などが考
えられる。また、航空機によって乱気流強度Ｉを予め推
定できることから、推定値との差（変化）によって減衰
などを予測することもできる。このようにすることで、
検出した後方乱気流をさらに的確に把握できるようにな
る。

【００４５】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、大気のドップラ速度分布Ｂを受信信号Ａから算出す
るドップラ速度分布算出部１１と、ドップラ速度分布Ｂ
から背景風Ｃを算出する背景風算出部１２と、背景風Ｃ
よりも高い速度成分と、背景風Ｃよりも低い速度成分と
にドップラ速度分布Ｂを分割した分割ドップラ速度分布
Ｄを出力するドップラ速度分割処理部１３と、乱気流の
検出範囲としてフレームＥを設定するフレーム設定部１
４と、フレームＥ内の乱気流に関係する速度成分をカウ
ントする第１の乱気流成分算出部１５と、第１の乱気流
成分算出部１５による乱気流成分算出結果Ｆから乱気流
の有無を判定して乱気流判定結果Ｇを出力する第１の乱
気流判定処理部１６と、フレームＥから実空間での乱気
流位置Ｈを算出する乱気流位置算出部１７と、ドップラ
速度分布ＢとフレームＥと乱気流位置Ｈとから乱気流強
度Ｉを算出する乱気流強度算出部１８とから信号処理部
２を構成するようにしたので、背景風の影響によって対
称性が崩れた場合にも、後方乱気流の検出性能を確保で
きるという効果が得られる。

【００４６】また、この実施の形態１によれば、空間断
面におけるドップラ速度分布Ｂの平均値を背景風算出部
１２が算出して背景風Ｃの速度とするようにしたので、
背景風Ｃの速度を容易に求めることができるという効果
が得られる。

【００４７】さらに、この実施の形態１によれば、航空
機の飛行前など乱気流が発生していない空間断面内で背
景風算出部１２がドップラ速度分布を算出して背景風Ｃ
の速度とするようにしたので、背景風Ｃの速度を容易に
求めることができるという効果が得られる。

【００４８】さらに、この実施の形態１によれば、乱気
流位置算出部１７は、時間的に連続する複数の乱気流位
置Ｈから乱気流位置Ｈの変化率を算出して、乱気流位置
Ｈの推移を予測するとともに、乱気流位置Ｈの予測結果
を表示部３に表示するようにしたので、検出した後方乱
気流をさらに的確に把握できるという効果が得られる。

【００４９】さらに、この実施の形態１によれば、乱気
流強度算出部１８は、時間的に連続する複数の乱気流強
度Ｉから乱気流強度Ｉの変化率を算出し、乱気流強度Ｉ
の減衰を予測するとともに、乱気流強度Ｉの予測結果を
表示部３に表示するようにしたので、検出した後方乱気
流をさらに的確に把握できるという効果が得られる。

【００５０】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２による乱気流検出装置の構成を示すブロック図であ
る。図５において、１９，２０はそれぞれ第２の乱気流
成分算出部（乱気流検出手段）、第２の乱気流判定処理
部（乱気流検出手段）である。これら第２の乱気流成分
算出部１９および第２の乱気流判定処理部２０は、第１
の乱気流成分算出部１５および第１の乱気流判定処理部
１６と機能的にほぼ同様であるが、実施の形態１と以下
の点で異なっている。

【００５１】以下、図５に示す乱気流検出装置の動作に
ついて説明する。ただし、図１と同様の動作については
説明を省略する。フレーム設定部１４からフレームＥを
設定された第２の乱気流成分算出部１９は、フレームＥ
内において背景風Ｃを基準として高低に分割された２つ
のドップラ速度成分について、乱気流に関係する近隣性
を算出する。例えば近隣性としては、連結成分、重な
り、近傍数サンプル以内の数などが考えられる。後方乱
気流は、背景風Ｃに対して高いドップラ速度成分と低い
ドップラ速度成分とが近隣して存在する。そこで、それ
らの近隣性について調べることで、乱気流の有無を判定
することができる。

【００５２】第２の乱気流判定処理部２０は、第２の乱
気流成分算出部１９による乱気流成分算出結果Ｊから乱
気流の存在を判定し、乱気流強度算出部１８または表示
部３へ乱気流判定結果Ｋとして出力する。ここでの判定
方法としては、例えば背景風に対する相対速度が高い成
分と低い成分とが所定の基準を満たす近隣性があるかど
うか判定する方法などが考えられる。

【００５３】実施の形態１と同様に、この実施の形態２
においても、乱気流のドップラ速度成分の近隣性によっ
て検出しているので、背景風が乱れて乱気流の対称構造
が崩れている場合や、ドップラ速度成分が弱まっている
場合にも、乱気流を適切に検出することができる。

【００５４】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、フレーム設定部１４からフレームＥが設定される
と、フレームＥ内において背景風Ｃを基準として分割さ
れた高低２つのドップラ速度成分について、乱気流に関
係する近隣性を算出して乱気流成分算出結果Ｊを出力す
る第２の乱気流成分算出部１９と、乱気流成分算出結果
Ｊから乱気流の存在を判定し、乱気流判定結果Ｋを出力
する第２の乱気流判定処理部２０とを備えるようにした
ので、背景風の影響によって対称性が崩れた場合にも、
後方乱気流の検出性能を確保できるという効果が得られ
る。

【００５５】実施の形態３．実施の形態１の構成と実施
の形態２の構成とを合せ持った乱気流検出装置を構成し
ても良い。

【００５６】図６はこの発明の実施の形態３による乱気
流検出装置の構成を示すブロック図である。図６におい
て、２１は第３の乱気流判定処理部（乱気流検出手段）
である。図６の乱気流検出装置は、第１の乱気流成分算
出部１５および第１の乱気流判定処理部１６と、第２の
乱気流成分算出部１９および第２の乱気流判定処理部２
０とを並列に備えており、第３の乱気流判定処理部２１
は、第１の乱気流判定処理部１６の後方乱気流判定結果
Ｇと第２の乱気流判定処理部２０の後方乱気流判定結果
Ｋとを受け、後方乱気流の有無を総合的に判定して後方
乱気流判定結果Ｌを出力するものである。

【００５７】この実施の形態３の乱気流検出装置では、
乱気流に関係するドップラ速度成分の数と（第１の乱気
流成分算出部１５および第１の乱気流判定処理部１
６）、乱気流に関係するドップラ速度成分の近隣性（第
２の乱気流成分算出部１９および第２の乱気流判定処理
部２０）との双方によって乱気流の判定を行っているの
で、背景風によって対称性が崩れた場合にも、より確度
の高い乱気流有無判定を行うことができる。

【００５８】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、第１の乱気流成分算出部１５および第１の乱気流判
定処理部１６と、第２の乱気流成分算出部１９および第
２の乱気流判定処理部２０と、第１の乱気流判定処理部
１６の後方乱気流判定結果Ｇと第２の乱気流判定処理部
２０の後方乱気流判定結果Ｋとを受けて、後方乱気流の
有無を総合的に判定して後方乱気流判定結果Ｌを出力す
る第３の乱気流判定処理部２１とをフレーム設定部１４
と乱気流位置算出部１７との間に備えるようにしたの
で、背景風によって対称性が崩れた場合にも、より確度
の高い乱気流有無判定を行うことができるという効果が
得られる。

【００５９】実施の形態４．後方乱気流のドップラ速度
分布をドップラ速度抽出範囲として予め推定しておき、
背景風Ｃを基準としたドップラ速度抽出範囲内に収まる
ドップラ速度成分を抽出するようにしても良い。

【００６０】図７はこの発明の実施の形態４による乱気
流検出装置の構成を示すブロック図である。図７におい
て、２２はドップラ速度抽出処理部（背景風除去手段）
である。実施の形態１のドップラ速度分割処理部１３は
基準値である背景風Ｃとの高低によってドップラ速度分
布Ｂを分割していたが、この実施の形態４のドップラ速
度抽出処理部２２は背景風Ｃを基準とした所定のドップ
ラ速度抽出範囲のドップラ速度のみを抽出し、抽出ドッ
プラ速度分布Ｍとしてフレーム設定部１４へ出力する。

【００６１】前述したように、後方乱気流のドップラ速
度分布は予め推定することができる。そこで、背景風Ｃ
を基準として、ドップラ速度抽出範囲内のドップラ速度
分布のみをドップラ速度抽出処理部２２で抽出すること
によって、背景風の速度揺らぎや雑音などと弁別するこ
とができる。

【００６２】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、後方乱気流のドップラ速度抽出範囲を予め推定する
とともに、背景風Ｃを中心としたドップラ速度抽出範囲
内におけるドップラ速度成分のみを抽出して抽出ドップ
ラ速度分布Ｍをフレーム設定部１４へ出力するドップラ
速度抽出処理部２２を備えるようにしたので、背景風の
速度揺らぎや雑音などと弁別して後方乱気流を検出でき
るという効果が得られる。

【００６３】実施の形態５．実施の形態４で示したドッ
プラ速度抽出範囲を航空機毎に設定するようにしても良
い。

【００６４】図８はこの発明の実施の形態５による乱気
流検出装置の構成を示すブロック図である。図８におい
て、２３は速度基準設定部（背景風除去手段）である。
速度基準設定部２３は、航空機情報に応じてその後方乱
気流の速度分布を算出して、実施の形態４で示したドッ
プラ速度抽出処理部２２へ抽出すべきドップラ速度抽出
範囲Ｎを設定するものである。

【００６５】後方乱気流の速度分布（強度）は航空機の
機体によって決まるが、飛行する航空機情報が予め入手
できる場合には、速度基準設定部２３に航空機情報を記
憶させ、その航空機に特化した速度分布（強度）情報に
よって検出を行った方が確度のより高い検出ができる。

【００６６】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、予め記憶した航空機情報に応じてその後方乱気流の
ドップラ速度分布を算出するとともに、抽出すべきドッ
プラ速度抽出範囲Ｎをドップラ速度抽出処理部２２に対
して設定する速度基準設定部２３を備えるようにしたの
で、航空機に特化した速度分布（強度）情報によって後
方乱気流を検出できるようになり、より確度の高い検出
ができるという効果が得られる。

【００６７】実施の形態６．航空機情報をフレームＥの
大きさ（フレームサイズ）に反映する構成を実施の形態
１〜５の乱気流検出装置に追加しても良い。

【００６８】図９はこの発明の実施の形態６による乱気
流検出装置の構成を示すブロック図である。図９におい
て、２４はフレーム基準設定部（フレーム設定手段）で
ある。フレーム基準設定部２４は、航空機情報によって
その後方乱気流の空間的な広がりを算出し、この空間的
な広がりにしたがって、フレームサイズＯをフレーム設
定部１４に設定する。

【００６９】後方乱気流の速度分布（強度）は航空機の
機体によって決定されるが、飛行する航空機情報が予め
入手できる場合には、その航空機に特化した速度分布
（強度）情報により検出を行った方が確度のより高い検
出ができる。また、フレームサイズＯを調整する時間的
・計算量的な負担を軽減することができる。

【００７０】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、航空機情報によってその後方乱気流の空間的な広が
りを算出し、この空間的な広がりにしたがってフレーム
サイズＯをフレーム設定部１４に設定するフレーム基準
設定部２４を備えるようにしたので、その航空機に特化
したドップラ速度分布（強度）情報にしたがって確度の
より高い検出ができ、フレームサイズＯを調整する時間
的・計算量的な負担を軽減できるという効果が得られ
る。

【００７１】実施の形態７．乱気流の判定を容易にする
ために、モルフォロジー処理をドップラ速度分布に行な
う構成を実施の形態１〜６の乱気流検出装置に追加して
も良い。

【００７２】図１０はこの発明の実施の形態７による乱
気流検出装置の構成を示すブロック図である。図１０に
おいて、２５はモルフォロジー処理部（背景風除去手
段）であり、ドップラ速度分布Ｂ，Ｄ，Ｍにモルフォロ
ジー処理を施してモルフォロジー処理ドップラ分布Ｐを
出力する。

【００７３】受信信号Ａから算出したドップラ速度分布
Ｂや、背景風Ｃによって分割または抽出した分割ドップ
ラ速度分布Ｄ，抽出ドップラ速度分布Ｍは、観測諸元ま
たは欠測などにより空間的な間隔が空いており、乱気流
に関係するドップラ速度成分の数も限られている。

【００７４】そこで、例えばドップラ速度成分を空間的
に膨張させるようなモルフォロジー処理をドップラ速度
分布Ｄ，Ｍに対してモルフォロジー処理部２５で行うこ
とにより、近隣性が増し、乱気流の判定が容易になる効
果がある。また、ドップラ速度成分を空間的に収縮させ
るようなモルフォロジー処理をドップラ速度分布Ｂ，
Ｄ，Ｍにモルフォロジー処理部２５で行うと、突発的な
ノイズなどを除去することができ、乱気流の判定が容易
になる効果がある。

【００７５】なお、適用するモルフォロジー処理として
は、例えば、膨張処理と収縮処理とを任意の順序で、ま
た任意の組み合わせとする方法が考えられる。

【００７６】以上のように、この実施の形態７によれ
ば、ドップラ速度成分を空間的に膨張・収縮させるモル
フォロジーによってドップラ速度分布Ｂ，Ｄ，Ｍを処理
してモルフォロジー処理ドップラ分布Ｐを出力するモル
フォロジー処理部２５を備えるようにしたので、近隣性
の増加や突発的ノイズ除去が可能になり、乱気流の判定
が容易になるという効果が得られる。

【００７７】実施の形態８．実施の形態１〜７では、現
在の観測で得られた最新のドップラ速度分布だけから後
方乱気流の検出を行なっていたが、以前の観測で得られ
た過去のドップラ速度分布を格納しておき、最新のドッ
プラ速度分布と過去のドップラ速度分布とを合成し後方
乱気流検出に用いることもできる。

【００７８】図１１はこの発明の実施の形態８による乱
気流検出装置の構成を示すブロック図である。図１１に
おいて、２６はドップラ速度分布格納部（背景風除去手
段）、２７はドップラ速度分布合成処理部（背景風除去
手段）である。

【００７９】ドップラ速度分布格納部２６は、ドップラ
速度分布算出部１１から得られた最新のドップラ速度分
布Ｂ１と過去のドップラ速度分布Ｂ２とを格納するもの
である。またドップラ速度分布合成処理部２７は、ドッ
プラ速度分布格納部２６に格納された２以上のドップラ
速度分布Ｂ１，Ｂ２を所定の方法により合成し、合成ド
ップラ速度分布Ｑを生成する。

【００８０】ドップラ速度分布合成処理部２７の合成方
法としては、例えば空間的に同一なドップラ速度分布Ｂ
１，Ｂ２どうしを合成する方法や、時間的に同一なドッ
プラ速度分布Ｂ１，Ｂ２どうしを合成する方法、ドップ
ラ速度分布Ｂ１，Ｂ２どうしの相関や差分によって相関
値が最大、または差分値が最小となるような位置で合成
する方法などが考えられる。

【００８１】観測されたドップラ速度分布Ｂ１に重畳す
るノイズ成分は、ランダムなものと考えることができ、
過去のドップラ速度分布Ｂ２を合成することで、ノイズ
成分が打ち消し合い、抑圧される効果がある。そのた
め、以降の判定処理が容易になる効果がある。

【００８２】後方乱気流は時間とともに動く（降下す
る）ので、時間間隔が離れたドップラ速度分布Ｂ１，Ｂ
２を合成した場合、乱気流の速度成分も打ち消し合うこ
とがある。そのような場合には、例えば各ドップラ速度
分布Ｂ１，Ｂ２どうしの相関や差分により調整すること
が考えられる。

【００８３】以上のように、この実施の形態８によれ
ば、ドップラ速度分布算出部１１から得られた最新のド
ップラ速度分布Ｂ１を過去のドップラ速度分布Ｂ２とと
もに格納するドップラ速度分布格納部２６と、ドップラ
速度分布格納部２６に格納された最新のドップラ速度分
布Ｂ１と２以上の過去のドップラ速度分布Ｂ２とを合成
して合成ドップラ速度分布Ｑを背景風算出部１２へ出力
するドップラ速度分布合成処理部２７とを備えるように
したので、ドップラ速度分布Ｂ１内のノイズ成分が打ち
消し合って抑圧され、後方乱気流の判定処理を容易に行
なうことができるという効果が得られる。

【００８４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、受信
した電磁波から大気のドップラ速度分布を算出するとと
もに、大気中に生じた背景風のドップラ速度成分を基準
として、ドップラ速度分布を高低２つに分割して出力す
る背景風除去手段と、背景風除去手段が出力したドップ
ラ速度分布を参照し、後方乱気流の検出範囲としてのフ
レームを設定するフレーム設定手段と、フレーム内で高
低２つに分割されたドップラ速度分布から後方乱気流の
ドップラ速度成分を検出する乱気流検出手段とを備える
ようにしたので、背景風の影響によって対称性が崩れた
場合にも、後方乱気流の検出性能を確保できるという効
果が得られる。

【００８５】この発明によれば、受信した電磁波から大
気のドップラ速度分布を算出するドップラ速度分布算出
部と、ドップラ速度分布から背景風のドップラ速度成分
を算出する背景風算出部と、背景風のドップラ速度成分
よりも高いドップラ速度成分と、背景風のドップラ速度
成分よりも低いドップラ速度成分とにドップラ速度分布
を分割するドップラ速度分割処理部とを背景風除去手段
が備えるようにしたので、背景風の影響によって対称性
が崩れた場合にも、後方乱気流の検出性能を確保できる
という効果が得られる。

【００８６】この発明によれば、受信した電磁波から大
気のドップラ速度分布を算出するドップラ速度分布算出
部と、ドップラ速度分布から背景風のドップラ速度成分
を算出する背景風算出部と、後方乱気流のドップラ速度
抽出範囲を推定するとともに、背景風のドップラ速度成
分を中心としてドップラ速度抽出範囲内におけるドップ
ラ速度成分をドップラ速度分布から抽出するドップラ速
度抽出処理部を背景風除去手段が備えるようにしたの
で、背景風の速度揺らぎや雑音などと弁別して後方乱気
流を検出できるという効果が得られる。

【００８７】この発明によれば、航空機情報に応じたド
ップラ速度抽出範囲をドップラ速度抽出処理部へ設定す
る速度基準設定部を背景風除去手段が備えるようにした
ので、航空機に特化して後方乱気流を検出できるように
なり、より確度の高い検出ができるという効果が得られ
る。

【００８８】この発明によれば、ドップラ速度分布をモ
ルフォロジー処理するモルフォロジー処理部を背景風除
去手段が備えるようにしたので、近隣性の増加や突発的
ノイズ除去が可能になり、後方乱気流の検出が容易にな
るという効果が得られる。

【００８９】この発明によれば、電磁波から算出したド
ップラ速度分布を複数格納するドップラ速度分布格納部
と、ドップラ速度分布格納部に格納された２以上のドッ
プラ速度分布を合成するドップラ速度分布合成処理部と
を背景風除去手段が備えるようにしたので、ドップラ速
度分布内のノイズ成分が打ち消し合って抑圧され、後方
乱気流の検出を容易に行なうことができるという効果が
得られる。

【００９０】この発明によれば、大気中におけるドップ
ラ速度分布の平均値を背景風算出部が算出して背景風の
ドップラ速度成分とするようにしたので、背景風のドッ
プラ速度成分を容易に算出できるという効果が得られ
る。

【００９１】この発明によれば、後方乱気流の発生して
いない大気中のドップラ速度分布を背景風算出部が算出
して背景風のドップラ速度成分とするようにしたので、
背景風のドップラ速度成分を容易に算出できるという効
果が得られる。

【００９２】この発明によれば、フレーム内で高低２つ
に分割されたドップラ速度分布から後方乱気流に関係す
るドップラ速度成分をカウントする第１の乱気流成分算
出部と、第１の乱気流成分算出部によるカウント結果か
ら後方乱気流の有無を判定する第１の乱気流判定処理部
と、第１の乱気流判定処理部の判定結果を参照し、フレ
ームから実空間での乱気流位置を乱気流情報として算出
する乱気流位置算出部と、ドップラ速度分布とフレーム
と乱気流位置とから乱気流強度を乱気流情報として算出
する乱気流強度算出部とを乱気流検出手段が備えるよう
にしたので、背景風の影響によって対称性が崩れた場合
にも、後方乱気流の検出性能を確保できるという効果が
得られる。

【００９３】この発明によれば、フレーム内で高低２つ
に分割されたドップラ速度成分について、後方乱気流に
関係する近隣性を算出する第２の乱気流成分算出部と、
第２の乱気流成分算出部の算出結果から後方乱気流の有
無を判定する第２の乱気流判定処理部と、第２の乱気流
判定処理部の判定結果を参照し、フレームから実空間で
の乱気流位置を乱気流情報として算出する乱気流位置算
出部と、ドップラ速度分布とフレームと乱気流位置とか
ら乱気流強度を乱気流情報として算出する乱気流強度算
出部とを乱気流検出手段が備えるようにしたので、背景
風の影響によって対称性が崩れた場合にも、後方乱気流
の検出性能を確保できるという効果が得られる。

【００９４】この発明によれば、フレーム内で高低２つ
に分割されたドップラ速度分布から後方乱気流に関係す
るドップラ速度成分をカウントする第１の乱気流成分算
出部と、第１の乱気流成分算出部によるカウント結果か
ら後方乱気流の有無を判定する第１の乱気流判定処理部
とを乱気流検出手段が備えるとともに、第１の乱気流成
分算出部および第１の乱気流判定処理部に対して並列
に、フレーム内で高低２つに分割されたドップラ速度成
分について、後方乱気流に関係する近隣性を算出する第
２の乱気流成分算出部と、第２の乱気流成分算出部の算
出結果から後方乱気流の有無を判定する第２の乱気流判
定処理部とを乱気流検出手段が備え、第１の乱気流判定
処理部の判定結果と、第２の乱気流判定処理部の判定結
果とを参照して、後方乱気流の有無を判定する第３の乱
気流判定処理部とを乱気流検出手段が備えるようにした
ので、背景風によって対称性が崩れた場合にも、より確
度の高い乱気流検出を行うことができるという効果が得
られる。

【００９５】この発明によれば、時間的に連続する後方
乱気流の複数位置または複数強度から変化率を算出して
位置または強度の時間的推移を乱気流検出手段が予測す
るとともに、位置または強度の予測結果を乱気流検出手
段が表示するようにしたので、検出した後方乱気流をさ
らに的確に把握できるという効果が得られる。

【００９６】この発明によれば、航空機情報に応じたフ
レームサイズを設定するフレーム基準設定部をフレーム
設定手段が備えるようにしたので、航空機に特化したド
ップラ速度分布情報にしたがって確度のより高い検出が
でき、フレームサイズを調整する時間的・計算量的な負
担を軽減できるという効果が得られる。

【００９７】この発明によれば、受信した電磁波から大
気のドップラ速度分布が算出されるとともに、大気中に
生じた背景風のドップラ速度成分を基準として、ドップ
ラ速度分布が高低２つに分割されて出力される背景風除
去ステップと、背景風除去ステップで出力したドップラ
速度分布を参照し、後方乱気流の検出範囲としてのフレ
ームが設定されるフレーム設定ステップと、フレーム内
のドップラ速度分布から後方乱気流のドップラ速度成分
が検出される乱気流検出ステップとを備えるようにした
ので、背景風の影響によって対称性が崩れた場合にも、
後方乱気流の検出性能を確保できるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 後方乱気流の観測例を示す図である。

【図２】 観測領域の空間断面における後方乱気流を概
念的に示す図である。

【図３】 後方乱気流を観測したときのｘ−ｙ平面にお
けるドップラ速度分布の一例を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態１による乱気流検出装
置の構成を示すブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による乱気流検出装
置の構成を示すブロック図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による乱気流検出装
置の構成を示すブロック図である。

【図７】 この発明の実施の形態４による乱気流検出装
置の構成を示すブロック図である。

【図８】 この発明の実施の形態５による乱気流検出装
置の構成を示すブロック図である。

【図９】 この発明の実施の形態６による乱気流検出装
置の構成を示すブロック図である。

【図１０】 この発明の実施の形態７による乱気流検出
装置の構成を示すブロック図である。

【図１１】 この発明の実施の形態８による乱気流検出
装置の構成を示すブロック図である。

【図１２】 後方乱気流の発生する様子を概念的に示す
図である。

【図１３】 従来の乱気流検出装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１４】 航空機の進行方向と交差する空間断面をビ
ーム走査によって観測する様子を示す図である。

【図１５】 図１４の２つのレーザ光線によって観測さ
れる速度分布を示す図である。

【符号の説明】

１ 電磁波送受信部（ライダ）、２ 信号処理部、３
表示部、１１ ドップラ速度分布算出部（背景風除去手
段）、１２ 背景風算出部（背景風除去手段）、１３
ドップラ速度分割処理部（背景風除去手段）、１４ フ
レーム設定部（フレーム設定手段）、１５ 第１の乱気
流成分算出部（乱気流検出手段）、１６第１の乱気流判
定処理部（乱気流検出手段）、１７ 乱気流位置算出部
（乱気流検出手段）、１８ 乱気流強度算出部（乱気流
検出手段）、１９ 第２の乱気流成分算出部（乱気流検
出手段）、２０ 第２の乱気流判定処理部（乱気流検出
手段）、２１ 第３の乱気流判定処理部（乱気流検出手
段）、２２ ドップラ速度抽出処理部（背景風除去手
段）、２３ 速度基準設定部（背景風除去手段）、２４
フレーム基準設定部（フレーム設定手段）、２５ モ
ルフォロジー処理部（背景風除去手段）、２６ ドップ
ラ速度分布格納部（背景風除去手段）、２７ドップラ速
度分布合成処理部（背景風除去手段）、５１ 滑走路、
５２ 観測領域、５２ＸＹ 空間断面、５３，５３’
後方乱気流、５４，５４’ ビーム、Ａ 受信信号、Ｂ
ドップラ速度分布、Ｂ１ 最新のドップラ速度分布、
Ｂ２過去のドップラ速度分布、Ｃ 背景風（背景風のド
ップラ速度）、Ｄ 分割ドップラ速度分布、Ｅ フレー
ム、Ｆ 乱気流成分算出結果、Ｇ 乱気流判定結果、Ｈ
乱気流位置、Ｉ 乱気流強度、Ｊ 乱気流成分算出結
果、Ｋ 乱気流判定結果、Ｌ 乱気流判定結果、Ｍ 抽
出ドップラ速度分布、Ｎ ドップラ速度抽出範囲、Ｏ
フレームサイズ、Ｐ モルフォロジー処理ドップラ速度
分布、Ｑ 合成ドップラ分布。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤坂 貴彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 大鋸 康功 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J070 AB01 AC06 AD01 AE04 AE12 AH35 BA01

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気中に対する電磁波の送受信によっ
   て、飛行する航空機後方に発生する後方乱気流を検出
   し、検出した上記後方乱気流に関する乱気流情報を表示
   する乱気流検出装置において、 受信した上記電磁波から上記大気のドップラ速度分布を
   算出するとともに、上記大気中に生じた背景風のドップ
   ラ速度成分を基準として、上記ドップラ速度分布を高低
   ２つに分割して出力する背景風除去手段と、 上記背景風除去手段が出力した上記ドップラ速度分布を
   参照し、上記後方乱気流の検出範囲としてのフレームを
   設定するフレーム設定手段と、 上記フレーム内で高低２つに分割された上記ドップラ速
   度分布から上記後方乱気流のドップラ速度成分を検出す
   る乱気流検出手段とを備えることを特徴とする乱気流検
   出装置。
2. 【請求項２】 背景風除去手段は、 受信した電磁波から大気のドップラ速度分布を算出する
   ドップラ速度分布算出部と、 上記ドップラ速度分布から背景風のドップラ速度成分を
   算出する背景風算出部と、 上記背景風のドップラ速度成分よりも高いドップラ速度
   成分と、上記背景風のドップラ速度成分よりも低いドッ
   プラ速度成分とに上記ドップラ速度分布を分割するドッ
   プラ速度分割処理部とを備えることを特徴とする請求項
   １記載の乱気流検出装置。
3. 【請求項３】 背景風除去手段は、 受信した電磁波から大気のドップラ速度分布を算出する
   ドップラ速度分布算出部と、 上記ドップラ速度分布から背景風のドップラ速度成分を
   算出する背景風算出部と、 後方乱気流のドップラ速度抽出範囲を推定するととも
   に、上記背景風のドップラ速度成分を中心として上記ド
   ップラ速度抽出範囲内におけるドップラ速度成分を上記
   ドップラ速度分布から抽出するドップラ速度抽出処理部
   を備えることを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装
   置。
4. 【請求項４】 背景風除去手段は、 航空機情報に応じたドップラ速度抽出範囲をドップラ速
   度抽出処理部へ設定する速度基準設定部を備えることを
   特徴とする請求項３記載の乱気流検出装置。
5. 【請求項５】 背景風除去手段は、 ドップラ速度分布をモルフォロジー処理するモルフォロ
   ジー処理部を備えることを特徴とする請求項１記載の乱
   気流検出装置。
6. 【請求項６】 背景風除去手段は、 電磁波から算出したドップラ速度分布を複数格納するド
   ップラ速度分布格納部と、 上記ドップラ速度分布格納部に格納された２以上の上記
   ドップラ速度分布を合成するドップラ速度分布合成処理
   部とを備えることを特徴とする請求項１記載の乱気流検
   出装置。
7. 【請求項７】 背景風算出部は、 大気中におけるドップラ速度分布の平均値を算出して背
   景風のドップラ速度成分とすることを特徴とする請求項
   ２または請求項３記載の乱気流検出装置。
8. 【請求項８】 背景風算出部は、 後方乱気流の発生していない大気中のドップラ速度分布
   を算出して背景風のドップラ速度成分とすることを特徴
   とする請求項２または請求項３記載の乱気流検出装置。
9. 【請求項９】 乱気流検出手段は、 フレーム内で高低２つに分割されたドップラ速度分布か
   ら後方乱気流に関係するドップラ速度成分をカウントす
   る第１の乱気流成分算出部と、 上記第１の乱気流成分算出部によるカウント結果から上
   記後方乱気流の有無を判定する第１の乱気流判定処理部
   と、 上記第１の乱気流判定処理部の判定結果を参照し、上記
   フレームから実空間での上記乱気流位置を乱気流情報と
   して算出する乱気流位置算出部と、 上記ドップラ速度分布と上記フレームと上記乱気流位置
   とから乱気流強度を上記乱気流情報として算出する乱気
   流強度算出部とを備えることを特徴とする請求項１記載
   の乱気流検出装置。
10. 【請求項１０】 乱気流検出手段は、 フレーム内で高低２つに分割されたドップラ速度成分に
    ついて、後方乱気流に関係する近隣性を算出する第２の
    乱気流成分算出部と、 上記第２の乱気流成分算出部の算出結果から上記後方乱
    気流の有無を判定する第２の乱気流判定処理部と、 上記第２の乱気流判定処理部の判定結果を参照し、上記
    フレームから実空間での上記乱気流位置を乱気流情報と
    して算出する乱気流位置算出部と、 上記ドップラ速度分布と上記フレームと上記乱気流位置
    とから乱気流強度を上記乱気流情報として算出する乱気
    流強度算出部とを備えることを特徴とする請求項１記載
    の乱気流検出装置。
11. 【請求項１１】 乱気流検出手段は、 フレーム内で高低２つに分割されたドップラ速度分布か
    ら後方乱気流に関係するドップラ速度成分をカウントす
    る第１の乱気流成分算出部と、上記第１の乱気流成分算
    出部によるカウント結果から上記後方乱気流の有無を判
    定する第１の乱気流判定処理部とを備えるとともに、 上記第１の乱気流成分算出部および上記第１の乱気流判
    定処理部に対して並列に、上記フレーム内で高低２つに
    分割された上記ドップラ速度成分について、上記後方乱
    気流に関係する近隣性を算出する第２の乱気流成分算出
    部と、上記第２の乱気流成分算出部の算出結果から上記
    後方乱気流の有無を判定する第２の乱気流判定処理部と
    を備え、 上記第１の乱気流判定処理部の判定結果と、上記第２の
    乱気流判定処理部の判定結果とを参照して、上記後方乱
    気流の有無を判定する第３の乱気流判定処理部とを備え
    ることを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
12. 【請求項１２】 乱気流検出手段は、 時間的に連続する後方乱気流の複数位置または複数強度
    から変化率を算出して上記位置または上記強度の時間的
    推移を予測するとともに、上記位置または上記強度の予
    測結果を表示することを特徴とする請求項１記載の乱気
    流検出装置。
13. 【請求項１３】 フレーム設定手段は、 航空機情報に応じたフレームサイズを設定するフレーム
    基準設定部を備えることを特徴とする請求項１記載の乱
    気流検出装置。
14. 【請求項１４】 大気中に対する電磁波の送受信によっ
    て、飛行する航空機後方に発生する後方乱気流を検出
    し、検出した上記後方乱気流に関する乱気流情報を表示
    する乱気流検出方法において、 受信した上記電磁波から上記大気のドップラ速度分布が
    算出されるとともに、上記大気中に生じた背景風のドッ
    プラ速度成分を基準として、上記ドップラ速度分布が高
    低２つに分割されて出力される背景風除去ステップと、 上記背景風除去ステップで出力した上記ドップラ速度分
    布を参照し、上記後方乱気流の検出範囲としてのフレー
    ムが設定されるフレーム設定ステップと、 上記フレーム内の上記ドップラ速度分布から上記後方乱
    気流のドップラ速度成分が検出される乱気流検出ステッ
    プとを備えることを特徴とする乱気流検出方法。