JP2006177853A - 風計測方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 照射したビームの大気による反射波のドップラー周波数を用いて遠隔地点の風速を計測する場合に、反射波の受信信号をディジタル変換するサンプリングレートでサンプリング可能な周波数を、ビーム照射方向と風向とのなす角によって変動する反射波のドップラー周波数が超過しない範囲の方角(例えば方角101、103、105など)から複数のビーム照射方向を選択し、選択された複数のビーム照射方向のドップラー周波数を組み合わせて、風速を計測する。
【選択図】 図2
Description
ビーム照射方向と風向とのなす角に応じて変動する反射波のドップラー周波数が上記サンプリングレートでサンプリング可能な周波数を超過しない範囲の方角から複数のビーム照射方向を選択し、選択された複数のビーム照射方向からの反射波のドップラー周波数を組み合わせて、上記風速を計測するものである。
まず、この発明による風計測方法及びその装置の動作原理について説明する。一般的に、風計測装置は空間にレーダ波(電波)を放射し、雨滴や大気乱流などで反射された電波を受信する。大気によって反射された電波が再び風計測装置に受信された場合には、風計測装置から反射点までの間をレーダ波が往復する時間が送信時から経過している。そこで風計測装置ではパルスレーダを用いることが多い。パルスレーダはパルス波を送信し、パルス送信時からパルス受信時までの時間遅延を求めることで反射点までの距離を得るためである。
V1=V×cos(θ1−θ) (1)
V2=V×cos(θ2−θ) (2)
引き続き、この発明の別の実施の形態による風計測装置について説明する。この発明の実施の形態2による風計測装置は、ビーム走査方法として天頂角を変化させる点に特徴を有するものである。
実施の形態2において天頂角の調整を行った処理を、ビーム走査の中心方向を調整する処理に替えてもよい。この発明の実施の形態3による風計測装置は、かかる特徴を有するものである。
実施の形態1乃至3では、風向風速によって観測を行うビーム走査方法を変更するようにしたものである。しかしビーム走査方向を変更せずに、信号処理の対象とするビームを調整するようにしてもよい。例えば、風向風速に応じて、一部のビームからの受信信号をA/D変換しないようにする構成などが考えられる。実施の形態4による風計測装置は、かかる特徴を有するものである。
実施の形態1乃至4の風計測装置は、低サンプリングレートのA/D変換処理を行いながら、広い測風速範囲に対応した風計測装置を実現することを目的としていた。
しかしながら、A/D変換処理の速度よりもディジタル変換処理後の受信信号を信号処理する信号処理系の演算能力が劣る場合、この信号処理系が測風速範囲を広くする上でのネックとなる場合も考えられる。
なお、実施の形態1乃至5の風計測装置の構成では、受信信号の内容に基づいてビームの照射方向の調整や処理対象とするビームの選択を行った。しかし受信信号の内容に基づいてこれらを調整や選択するのではなく、例えば一定時間毎にビームの照射方向の調整や処理対象とするビームの選択を行うようにしてもよい。
13 ディジタル変換手段、
16 周波数分析部、
17 ビーム照射方向選択部、
18 風速算出部。
Claims (15)
- 照射したビームの大気による反射波を受信して得た受信信号を所定のサンプリングレートでディジタル変換し、ディジタル変換された受信信号から求められるドップラー周波数を用いて遠隔地点の風速を計測する風計測方法において、
ビーム照射方向と風向とのなす角に応じて変動する反射波のドップラー周波数が上記サンプリングレートでサンプリング可能な周波数を超過しない範囲の方角から複数のビーム照射方向を選択し、選択された複数のビーム照射方向からの反射波のドップラー周波数を組み合わせて、上記風速を計測することを特徴とする風計測方法。 - 受信信号をディジタル変換するサンプリングレートでサンプリング可能な周波数を反射波のドップラー周波数が超過しない範囲の方角に照射したビームの中から、そのビームの反射波のドップラー周波数が大きい順にビーム照射方向を所定個数だけ選択することを特徴とする請求項1に記載の風計測方法。
- 照射したビームの大気による反射波を受信して得た受信信号を所定のサンプリングレートでディジタル変換し、ディジタル変換された受信信号からドップラー周波数を求めるとともに、このドップラー周波数を用いて遠隔地点の風速を計測する風計測装置において、
ビーム照射方向と風向とのなす角に応じて変動する上記ドップラー周波数が上記サンプリングレートでサンプリング可能な周波数を超過しない範囲の方角から複数のビーム照射方向を選択するビーム照射方向選択手段と、
上記ビーム照射方向選択手段によって選択された複数のビーム照射方向からの反射波のドップラー周波数を組み合わせて、上記風速を計測する風速算出手段と、
を備えたことを特徴とする風計測装置。 - 所定の複数の方向にビームを照射するビーム照射手段を備え、
ビーム照射方向選択手段は、上記ビーム照射手段がビームを照射した複数の方向からビーム照射方向を選択することを特徴とする請求項3に記載の風計測装置。 - ビーム照射方向選択手段は、ビーム照射手段が複数の方向に照射されたビームの反射波のドップラー周波数が、受信信号をディジタル変換するサンプリングレートでサンプリング可能な周波数を反射波のドップラー周波数が超過したことを検出し、超過した反射波のビーム照射方向を上記所定の複数の方向から除く残りのビーム照射方向を選択することを特徴とする請求項4に記載の風計測装置。
- 反射波の受信信号のドップラー周波数がディジタル変換のサンプリングレートを超過する場合にその信号成分を遮断するとともに、上記受信信号が上記サンプリングレートを超過しない場合に上記受信信号をディジタル変換してディジタル受信信号を出力するディジタル変換手段と、
上記ディジタル受信信号を周波数分析してドップラー周波数を求めるとともに、上記ディジタル変換手段が信号成分を遮断した場合に、データ欠損を発生させる周波数分析手段と、を備え、
ビーム照射方向選択手段は、上記周波数分析手段でデータ欠損が発生したときに、上記サンプリングレートでサンプリング可能な周波数を反射波のドップラー周波数が超過したことを検出することを特徴とする請求項3〜5のいずれか一に記載の風計測装置。 - ビーム照射方向選択手段は、ディジタル変換のサンプリングレートでサンプリング可能な周波数を反射波のドップラー周波数が超えない範囲の方角に照射したビームの中から、そのビームの反射波のドップラー周波数が大きい順にビームを所定個数だけ選択することを特徴とする請求項6に記載の風計測装置。
- ビーム照射方向選択手段が選択した複数のビーム照射方向に対してビームを照射するビーム照射手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の風計測装置。
- ビーム照射手段は、第1の天頂角方向と第1の天頂角よりも大きい第2の天頂角方向とのいずれかを天頂角とする複数の方向にビームを照射し、
ビーム照射方向選択手段は、ビーム照射方向の天頂角が第2の天頂角方向であり、かつ、ディジタル変換のサンプリングレートでサンプリング可能な周波数をビームの反射波のドップラー周波数が超えない範囲の方角に照射したビームの個数が所定個数に満たない場合に、ビーム照射手段によるビーム照射方向の天頂角を第1の天頂角に設定することを特徴とする請求項8に記載の風計測装置。 - ビーム照射手段は、第1の天頂角方向と第1の天頂角よりも大きい第2の天頂角方向とのいずれかを天頂角とする複数の方向にビームを照射し、
ビーム照射方向選択手段は、ビーム照射方向の天頂角が第1の天頂角方向であり、かつ、ディジタル変換のサンプリングレートでサンプリング可能な周波数をビームの反射波のドップラー周波数が超えない範囲の方角に照射したビームの個数が所定個数以上の場合に、ビーム照射手段によるビーム照射方向の天頂角を第2の天頂角に設定することを特徴とする請求項8に記載の風計測装置。 - ビーム照射手段は、所定の方位を中心軸とする円錐面上でビーム照射方向を変化させるコニカル走査を行うとともに、コニカル走査の中心軸を変動する構成とされ、
ビーム照射方向選択手段は、ディジタル変換のサンプリングレートでサンプリング可能な周波数を,ビームの反射波のドップラー周波数が超えない範囲の方角に照射したビームの個数が所定個数に満たない場合に、ビーム照射手段のコニカル走査の中心軸と鉛直方向とのなす角が小さくなるようにビーム照射手段のビーム照射方向を設定することを特徴とする請求項8に記載の風計測装置。 - ビーム照射手段は、所定の方位を中心軸とする円錐面上でビーム照射方向を変化させるコニカル走査を行うとともに、コニカル走査の中心軸を変動する構成とされ、
ビーム照射方向選択手段は、ディジタル変換のサンプリングレートでサンプリング可能な周波数を,ビームの反射波のドップラー周波数が超えない範囲の方角に照射したビームの個数が所定個数以上となる場合に、ビーム照射手段のコニカル走査の中心軸と鉛直方向とのなす角が大きくなるようにビーム照射手段のビーム照射方向を設定することを特徴とする請求項8に記載の風計測装置。 - 所定の複数の方向に照射されたビームのうち、一部の方向のビームの反射波の受信信号を所定のサンプリングレートでディジタル変換するディジタル変換手段を備え、
ビーム照射方向選択手段は、選択したビーム照射方向のビームの反射波の受信信号を上記ディジタル変換手段にディジタル変換させることを特徴とする請求項3に記載の風計測装置。 - 照射したビームの大気による反射波を受信して得た受信信号を所定のサンプリングレートでディジタル変換し、ディジタル変換された受信信号からドップラー周波数を求めるとともに、このドップラー周波数を用いて遠隔地点の風速を計測する風計測装置において、
上記サンプリングレートで定められた制限時間内をドップラー周波数を信号処理してこのドップラー周波数のビーム照射方向の風ベクトル成分を算出できる範囲の方角から複数のビーム照射方向を選択するビーム照射方向選択手段と、
上記ビーム照射方向選択手段によって選択された複数のビーム照射方向のドップラー周波数を組み合わせて、上記サンプリング可能な周波数を超過する方向の風の風速を計測する風速算出手段と、
を備えたことを特徴とする風計測装置。 - ビーム照射方向選択手段は、一定周期毎に風向とビーム照射方向の関係に基づいてビーム照射方向を選択することを特徴とする請求項3〜14の何れか一に記載の風計測装置。
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