JP2007538245A - レーザー・レーダー装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
u=a/sin30° (2a)
w=c/cos30° (2b)
によって与えられ、bは方位である。
(i)ライダーを、対象とする最大高さ(約150m)における測定の後に、追加の高さ(例えば、300m)においてドップラースペクトルを取得するように構成し、
(ii)(走査を巡る)各方位角について、300mのスペクトルから150mのスペクトルを減算して、雲底からの戻り(存在する場合)に起因する大きな正の成分を有するスペクトルを生成し、
(iii)雲によって占められているビンを特定するため、適切なしきい値処理を加え、
(iv)150m(および、より低い高度)のスペクトルにおいて、雲によって占められているビンに相当するすべてのビンを拒絶することによって、雲成分を取り除き、
(v)この補正済みのスペクトルについてセントロイドの計算を実行し、上述のとおりデータの回帰を行って視線速度値を割り出す
ことが可能であろう。
4 レーザビーム
6、54 プローブボリューム
8 エアロゾル
20 地上設置ライダー
22 円錐走査
24 垂直軸
50 受信ビーム
56 雲
80 風速計
82 雲高計
84、90 ライダー
Claims (35)
- ・光のビームを遠隔プローブボリュームへと合焦させるための送信器と、
・後方散乱光を検出するための受信器と、
・前記検出された後方散乱光の周波数のドップラーシフトから、前記遠隔プローブボリュームにおける風速を計算するための分析器と、
を備える、大気の風速測定のためのコヒーレント・レーザー・レーダー装置であって、
分析器が、検出された後方散乱光において遠隔プローブボリュームのレンジよりも大きいレンジに位置する雲による後方散乱から生じるドップラー周波数成分の存在について監視を行うように構成され、および/または計算した風速がそのようなドップラー周波数成分について補正されていることを保証するように構成されていることを特徴とする、装置。 - 送信器が、可変合焦機構を備える、請求項1に記載の装置。
- 複数の測定遠隔プローブボリュームにおいて順次に風速を測定するように構成されており、前記複数の測定遠隔プローブボリュームの各々が、第1のレンジ限界よりも小さいレンジにある、請求項2に記載の装置。
- 送信器が、光のビームを少なくとも1つの基準遠隔プローブボリュームへと合焦させるようにさらに構成されており、前記少なくとも1つの基準遠隔プローブボリュームが、前記第1のレンジ限界よりも大きいレンジにある、請求項3に記載の装置。
- 送信器が、前記少なくとも1つの基準遠隔プローブボリュームへと合焦されているときに検出された後方散乱光のドップラー周波数の特徴が、前記複数の測定遠隔プローブボリュームの各々における風速の計算の際に、分析器によって使用される、請求項4に記載の装置。
- 分析器が、前記測定遠隔プローブボリュームおよび基準プローブボリュームの各々における各々の測定について、検出された後方散乱光の強度をドップラーシフト周波数の関数として備えるドップラースペクトルを生成するように構成されており、風速の計算が、測定ドップラースペクトルの各々から少なくとも1つの基準ドップラースペクトルを減算することを備える、請求項5に記載の装置。
- 分析器が、検出された後方散乱光のドップラーシフト周波数の関数としての強度を、2つ以上の個別の強度ピークの存在について監視するように構成されている、請求項1から6のいずれかに記載の装置。
- 2つ以上の個別の強度ピークが存在する場合に、該当の遠隔プローブボリュームにおける風速が、より低いドップラーシフト周波数にある強度ピークから決定される、請求項7に記載の装置。
- 大気の後方散乱断面をレンジの関数として測定するための大気後方散乱プロファイラをさらに備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の装置。
- 分析器が、大気後方散乱プロファイラによって測定された後方散乱プロファイルを取り入れ、前記プロファイルを使用して、計算した風速が検出された後方散乱光において遠隔プローブボリュームのレンジよりも大きいレンジに位置する雲による後方散乱から生じるドップラー周波数成分について補正されていることを保証するように構成されている、請求項9に記載の装置。
- 送信器によって送信される光のビームを遠隔プローブボリューム内で走査するため、走査手段が設けられている、請求項1から10のいずれか一項に記載の装置。
- 分析器が、遠隔プローブボリューム内の複数の既知の走査位置について、視線風速値を割り出し、該遠隔プローブボリュームにおける少なくとも1つの風速成分を、前記複数の視線風速値を所定の関数に回帰させることによって計算するように構成されている、請求項11に記載の装置。
- 分析器が、計算した視線風速値の各々が、検出された後方散乱光において遠隔プローブボリュームのレンジよりも大きいレンジに位置する雲による後方散乱から生じるドップラー周波数成分について補正されていることを保証するように構成されている、請求項12に記載の装置。
- 分析器が、走査の際に取得された1つ以上の視線風速値を、前記少なくとも1つの風速成分の計算から除外するように構成されている、請求項12または13に記載の装置。
- 使用時に、受信ビームの焦点が送信ビームの焦点に一致するように配置される、請求項1から14のいずれか一項に記載の装置。
- 装置がモノスタティックである、請求項1から15のいずれか一項に記載の装置。
- 受信器によって集められる後方散乱光が、検出に先立って送信器の光源から抽出された局部発振器信号と混合される、請求項1から16のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも1片の光ファイバを備える、請求項1から17のいずれか一項に記載の装置。
- 地上に設置され上方に向けられて動作するように構成されている、請求項1から18のいずれか一項に記載の装置。
- (i)コヒーレント・レーザー・レーダー装置によって遠隔プローブボリュームから取得されたドップラー周波数データを取り入れるステップと、
(ii)コヒーレント・レーザー・レーダー装置の前記遠隔プローブボリュームにおける風速を、ドップラー周波数データから計算するステップと、
を備える、大気の風速を計算するための方法であって、
ステップ(ii)が、
遠隔プローブボリュームのレンジよりも大きいレンジに位置する雲による後方散乱から生じるドップラー周波数成分の存在について、前記ドップラー周波数データを監視し、および/または計算した風速がそのようなドップラー周波数成分について補正されていることを保証するステップを備えることを特徴とする、方法。 - 前記ドップラー周波数データが、複数の遠隔プローブボリュームから取得された複数のドップラースペクトルを備える、請求項20に記載の方法。
- 前記複数のドップラースペクトルが、第1のレンジ限界よりも小さいレンジにある1つ以上の測定遠隔プローブボリュームから取得された第1組のドップラースペクトル、および前記第1のレンジ限界よりも大きいレンジにある1つ以上の遠隔プローブボリュームから取得された第2組のドップラースペクトルを備える、請求項21に記載の方法。
- ステップ(ii)が、前記第1組のドップラースペクトルの各々から計算される風速が雲からの後方散乱に起因して生じるドップラー周波数成分について補正されていることを保証するために、前記第2組のドップラースペクトルを使用するステップを備える、請求項22に記載の方法。
- 前記風速の計算が、前記第2組のドップラースペクトルを前記第1組のドップラースペクトルの各々から減算すステップを備える、請求項23に記載の方法。
- コヒーレント・レーザー・レーダー装置の近傍に位置する大気後方散乱プロファイラによって測定された後方散乱プロファイルを取り入れて、該後方散乱プロファイルを、遠隔プローブボリュームのレンジよりも大きいレンジに位置する雲による後方散乱から生じるドップラー周波数成分の存在について前記ドップラー周波数データを監視するために使用するステップをさらに備える、請求項20から24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ドップラー周波数データが、各々の遠隔プローブボリュームから取得された複数のドップラースペクトルを備えており、前記複数のドップラースペクトルの各々が、前記遠隔プローブボリューム内の既知の走査位置から取得されている、請求項20から25のいずれか一項に記載の方法。
- 視線速度値が、前記遠隔プローブ内の各走査位置の各ドップラースペクトルから計算され、遠隔プローブボリュームにおける風速を計算するステップが、前記視線速度値の少なくともいくつかを所定の関数に回帰させるステップを備える、請求項26に記載の方法。
- 遠隔プローブボリュームにおける少なくとも1つの風速成分を計算するステップにおいて使用されるべく選択された少なくともいくつかの視線速度値が、最初の回帰からの偏差が所定の量よりも小さい視線速度値を備える、請求項27に記載の方法。
- 少なくとも遠隔プローブボリュームにおける少なくとも1つの風速成分を計算するステップにおいて使用されるべく選択された視線速度値が、最初の回帰からの偏差が最も大きいN個の視線速度値を除外しており、Nが1以上かつ視線速度値の数よりも小さい所定の整数である、請求項27に記載の方法。
- ドップラー周波数データが、検出された後方散乱光の強度をドップラーシフトの関数として備えており、遠隔プローブボリュームにおける風速を計算するステップが、前記データを異なるドップラー周波数に位置する2つ以上の個別のピークの存在について分析することを備えており、遠隔プローブボリュームにおける視線風速が、より低いドップラーシフト周波数にあるピークから決定される、請求項20から29のいずれか一項に記載の方法。
- ステップ(i)が、少なくとも1つの遠隔プローブボリュームからドップラー周波数データを取得するためにコヒーレント・レーザー・レーダー装置を使用するステップを備える、請求項20から30のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項20から31のいずれか一項に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
- 請求項20から31のいずれか一項に記載の方法を実行するために適したコンピュータプログラムを機械で読み取ることができる形式で備える、コンピュータプログラムキャリヤ。
- 請求項20から31のいずれか一項に記載の方法を実行するために適切にプログラムされたコンピュータ。
- (i)光のビームを遠隔プローブボリュームへと合焦させるステップと、
(ii)後方散乱光を検出するステップと、
(iii)検出された後方散乱光の周波数のドップラーシフトから、前記遠隔プローブボリュームにおける風速を計算するステップと、
を備える、コヒーレント・レーザー・レーダーの動作方法であって、
ステップ(iii)が、検出された後方散乱光において遠隔プローブボリュームのレンジよりも大きいレンジに位置する雲による後方散乱から生じるドップラー周波数成分の存在について監視し、および/または計算した風速がそのようなドップラー周波数成分について補正されていることを保証するステップを備えることを特徴とする、方法。
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