JP3029236B2 - Doppler radar for wind speed measurement - Google Patents
Doppler radar for wind speed measurementInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、大気汚染の防止などを
目的として上空の風向や風速を測定するのに利用される
ドップラーレーダーに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Doppler radar used to measure the direction and speed of air above the sky for the purpose of preventing air pollution.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スモッグなどの大気汚染への対策を講じ
る際に必要となる上空における風向・風速のデータを収
集することなどを目的として、ドップラーレーダーが開
発されている。このドップラーレーダーは、音波や電波
を上空に向けて放射し、水蒸気や汚染物質の含有率の差
に起因する組成の揺らぎや、温度差などに起因する密度
の揺らぎなど大気の不均一な箇所で発生する微弱な反射
波を受信し、この受信した反射波に含まれる周波数のド
ップラーシフト量からこの反射波を生じさせた不均一箇
所の移動速度、すなわちその箇所の風速・風向を検出す
るように構成されている。2. Description of the Related Art Doppler radars have been developed for the purpose of collecting data on wind direction and speed in the sky, which are necessary when taking measures against air pollution such as smog. This Doppler radar radiates sound waves and radio waves toward the sky, and it is used in places with uneven atmosphere such as fluctuations in composition due to differences in the content of water vapor and pollutants, and fluctuations in density due to temperature differences. The received weak reflected wave is received, and the moving speed of the non-uniform place where the reflected wave is generated, that is, the wind speed / wind direction of the place is detected from the Doppler shift amount of the frequency included in the received reflected wave. It is configured.
【０００３】このような風速測定用ドップラーレーダー
では、通常、複数台の風速測定用ドップラーレーダーの
組合せになどによって、三次元的な風向・風速が検出さ
れる。また、音波や電波の放射から所定時間経過後の時
点を離散的に指定されることにより、100m,200m,300m,4
00m などという具合に複数の離散的な指定高度につい
て、三次元的な風向・風速が測定される。In such a wind velocity measuring Doppler radar, three-dimensional wind direction and velocity are usually detected by a combination of a plurality of wind velocity measuring Doppler radars. In addition, by discretely designating a point in time after a predetermined time has elapsed from the emission of sound waves or radio waves, 100m, 200m, 300m, 4m
Three-dimensional wind direction and wind speed are measured at a plurality of discrete designated altitudes such as 00m.
【０００４】従来、上述のようにして測定された三次元
的な風速と風向は、図３に示すように表示されている。
図３中、（Ａ）は縦軸方向の位置によって特定される離
散的な四つの指定高度について測定された風速を、 m/s
ec を単位とする横軸方向への変位量で示している。ま
た、（Ｂ）は縦軸方向の位置によって特定される上記各
指定高度の風向の水平面内の成分を、真北から図った方
位角を単位とする横軸方向への変位量で示している。更
に、（Ｃ）は縦軸方向の位置によって特定される上記各
指定高度の風速の垂直成分を、 m/secを単位とする横軸
方向への変位量と上向き（＋）と下向き（−）に対応す
る極性で示している。Conventionally, the three-dimensional wind speed and direction measured as described above are displayed as shown in FIG.
In FIG. 3, (A) shows the wind speed measured at four discrete altitudes specified by the position in the vertical axis direction, in m / s.
The displacement is shown in the horizontal axis direction with ec as the unit. (B) shows the horizontal component of the wind direction at each of the designated altitudes specified by the position in the vertical axis direction in the horizontal axis direction in units of the azimuth measured from true north. . Further, (C) shows the vertical component of the wind speed at each specified altitude specified by the position in the vertical axis direction, the displacement amount in the horizontal axis direction in units of m / sec, upward (+) and downward (-). Are indicated by the polarities corresponding to.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図３に示した従来の表
示装置では、風速と水平面内の風向が個別の曲線で表示
されているので、直観的な理解が困難になるという問題
がある。また、鉛直方向の風速も上向きと下向きが正負
の極性で表現されているので、直観的に理解し難いとい
う問題がある。従って、本発明の目的は、測定した三次
元の風速を直観的に容易に理解できるように表示するド
ップラーレーダーを提供することにある。In the conventional display device shown in FIG. 3, since the wind speed and the wind direction in the horizontal plane are displayed as individual curves, there is a problem that intuitive understanding is difficult. In addition, since the upward and downward wind speeds in the vertical direction are expressed by positive and negative polarities, there is a problem that it is difficult to intuitively understand. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a Doppler radar that displays a measured three-dimensional wind speed so that it can be intuitively and easily understood.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明に係わるドップラ
ーレーダーは、指定された高度について検出された三次
元の風速を水平面上に投影したものを各高度に対応した
異なる色彩のベクトルで円筒座標内に表示する水平表示
画面と、指定された各高度について得られた三次元の風
速を鉛直面上に投影したものを各高度に対応した異なる
色彩のベクトルで各高度に対応して配列される位置に表
示する鉛直表示画面とを備えている。According to the present invention, a Doppler radar according to the present invention projects a three-dimensional wind velocity detected at a specified altitude on a horizontal plane in a cylindrical coordinate with a vector of a different color corresponding to each altitude. The horizontal display screen to be displayed on the screen, and the position where the three-dimensional wind speed obtained for each specified altitude is projected on the vertical plane and is arranged corresponding to each altitude with a vector of different colors corresponding to each altitude And a vertical display screen to be displayed.
【０００７】[0007]
【作用】本発明では、三次元の風速が、その水平面内と
鉛直面内への投影量によってベクトルで表示されるた
め、直観的に極めて容易に認識できる。以下、本発明を
実施例と共に更に詳細に説明する。According to the present invention, since the three-dimensional wind speed is represented by a vector according to the amount of projection on the horizontal plane and the vertical plane, it can be recognized intuitively and extremely easily. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
【０００８】[0008]
【実施例】図２は、本発明の一実施例に係わるドップラ
ーソーダーの構成を示すブロック図であり、１は送受信
部、２はアンテナ部、３は演算部、４はＣＰＵ、５は表
示制御部、６は表示部、７はキー入力部、８はシステム
バスである。ＣＰＵ４のタイミング制御のもとに一定周
波数のバースト状の音波が送受信部１で発生され、送受
共用のアンテナ部２から上空に放射される。上空で生じ
た反射波は下向きに伝播し送受共用のアンテナ２に受信
され、送受信部２に供給される。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a Doppler soda according to one embodiment of the present invention, wherein 1 is a transmitting / receiving section, 2 is an antenna section, 3 is an arithmetic section, 4 is a CPU, 5 is a display control. Reference numeral 6 denotes a display unit, 7 denotes a key input unit, and 8 denotes a system bus. Under the timing control of the CPU 4, a burst-like sound wave having a constant frequency is generated in the transmission / reception unit 1, and is radiated upward from the antenna unit 2 which is used for transmission and reception. The reflected wave generated in the sky propagates downward, is received by the transmitting / receiving antenna 2, and is supplied to the transmitting / receiving unit 2.
【０００９】送受信部２は、受信した反射波を、キー入
力部７からＣＰＵ４を介して指定されている複数の高度
に対応する離散的な時間帯にわたって抽出し、増幅・濾
波を行い、Ａ／Ｄ変換して演算部３に供給する。演算部
３は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路などを主体に構
成され、受信反射波の周波数のドップラーシフト量から
反射波を生じさせた大気の揺らぎの移動速度、すなわち
風速を検出する。この風速は、アンテナ部２を構成する
複数のアンテナの空間的組合せに基づく三次元の値とし
て検出される。The transmission / reception unit 2 extracts the received reflected wave from the key input unit 7 over a plurality of discrete time zones designated via the CPU 4 corresponding to a plurality of altitudes, and performs amplification and filtering. The data is D-converted and supplied to the operation unit 3. The arithmetic unit 3 mainly includes a fast Fourier transform (FFT) circuit and the like, and detects the moving speed of the fluctuation of the atmosphere that caused the reflected wave, that is, the wind speed, from the amount of Doppler shift of the frequency of the received reflected wave. This wind speed is detected as a three-dimensional value based on a spatial combination of a plurality of antennas constituting the antenna unit 2.
【００１０】ＣＰＵ４は、演算部３から各指定高度の風
速の測定値をシステムバス８を介して受取ると、表示画
面を作成し、システムバス８を介して表示制御部５に転
送する。表示制御部８は、ＣＰＵ１から表示画面を受取
るとこれを内蔵の画面メモリに書込み、周期的に読出し
て液晶パネルなどで構成される表示部６に供給し表示さ
せる。When the CPU 4 receives the measured values of the wind speed at each designated altitude from the arithmetic unit 3 via the system bus 8, it creates a display screen and transfers it to the display control unit 5 via the system bus 8. Upon receiving the display screen from the CPU 1, the display control unit 8 writes the display screen into a built-in screen memory, periodically reads out the read display screen, and supplies it to the display unit 6 composed of a liquid crystal panel or the like for display.
【００１１】図１は、上記ＣＰＵ４が作成する表示画面
の例を示しており、（Ａ）は水平表示画面、（Ｂ）は鉛
直表示画面である。図１の水平表示画面（Ａ）において
は、四つの指定高度のそれぞれについて検出された三次
元の風速を水平面上に投影したベクトルが、各高度に対
応した色彩で円筒座標内に表示される。FIG. 1 shows an example of a display screen created by the CPU 4, wherein (A) shows a horizontal display screen and (B) shows a vertical display screen. In the horizontal display screen (A) of FIG. 1, vectors obtained by projecting a three-dimensional wind speed detected at each of the four designated altitudes on a horizontal plane are displayed in cylindrical coordinates in colors corresponding to the altitudes.
【００１２】図１（Ａ）の水平表示画面において、Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３は点Ｏを共通の中心としかつ径方向に等
間隔で配列される同心円である。各同心円は、共通の中
心点Ｏを原点とする円筒座標において、径方向の目盛り
の機能を果す。最外郭の円Ｃ３上に表示されたアルファ
ベットＥ、Ｗ、Ｓ及びＮは、このドップラーレーダーの
設置箇所を原点Ｏに置き、この設置箇所から見た真東、
真西、真南、真北の方向を示す英文字である。また、最
外郭の円Ｃ３上に表示された４個の白抜きの三角は北
東、南東、南西、北西の方向を示す記号である。更に、
各円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３上の小径の白丸は360 o を16等分
した1/16方位マークである。上記、Ｅ、Ｗ、Ｓ、Ｎの文
字や、白抜きの三角と白丸の記号は円筒座標の円周方向
の目盛りの機能を果たす。In the horizontal display screen shown in FIG.
Reference numerals 1, C2 and C3 are concentric circles having the point O as a common center and arranged at equal intervals in the radial direction. Each concentric circle functions as a radial scale in cylindrical coordinates with the common center point O as the origin. The alphabets E, W, S and N displayed on the outermost circle C3 indicate the location of this Doppler radar at the origin O,
An alphabetic character indicating the direction of west, south, or north. The four white triangles displayed on the outermost circle C3 are symbols indicating the directions of northeast, southeast, southwest, and northwest. Furthermore,
The small white circle on each of the circles C1, C2, and C3 is a 1/16 azimuth mark obtained by dividing 360 ° into 16 equal parts. The characters E, W, S, and N, and the symbols of white triangles and white circles serve as a scale in the circumferential direction of the cylindrical coordinates.
【００１３】図１（Ａ）の円筒座標内に、四つの指定高
度Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３及びＨ４のそれぞれについて測定さ
れた三次元の風速を水平面内に投影したベクトルＶ１，
Ｖ２，Ｖ３及びＶ４が、原点Ｏを終端とする矢印で表示
される。すなわち、各矢印の長さは、対応の各高度にお
いて水平面内に投影された三次元の風速の大きさを表示
している。また、各矢印の向きは対応の各高度において
水平面内に投影された風向を表示している。最外郭の円
Ｃ１上に表示される大径の白丸は、各ベクトルＶ１，Ｖ
２，Ｖ３及びＶ４の径方向の外側に向けた延長線とこの
円Ｃ１との交点を表示している。In a cylindrical coordinate system shown in FIG. 1A, vectors V1 and V3 obtained by projecting a three-dimensional wind speed measured at each of four designated altitudes H1, H2, H3 and H4 onto a horizontal plane.
V2, V3 and V4 are indicated by arrows ending at the origin O. That is, the length of each arrow indicates the magnitude of the three-dimensional wind speed projected on the horizontal plane at each corresponding altitude. The direction of each arrow indicates the wind direction projected on the horizontal plane at each corresponding altitude. Large-diameter white circles displayed on the outermost circle C1 are vectors V1, V
The intersections of the circles C1 and the extended lines of the circles V2, V3 and V4 toward the outside in the radial direction are displayed.
【００１４】各ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３及びＶ４は、
対応の各高度Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３及びＨ４に対応した異な
る色彩で円筒座標内に表示される。各高度に対する異な
る表示色の配分は適宜なものでよい。例えば、上記表示
色の配分はユーザーの指定に従ってそのつど決定されて
もよいし、あるいは、予め定めた適宜な規則、例えば、
低高度ほど暖色に近く高高度ほど寒色に近くなるように
配分されてもよい。Each vector V1, V2, V3 and V4 is
Different colors corresponding to the corresponding altitudes H1, H2, H3 and H4 are displayed in the cylindrical coordinates. The distribution of different display colors for each altitude may be appropriate. For example, the distribution of the display colors may be determined each time according to the user's specification, or an appropriate predetermined rule, for example,
The distribution may be such that a lower altitude is closer to a warm color and a higher altitude is closer to a cool color.
【００１５】図１（Ｂ）に示す鉛直表示画面では、図１
（Ａ）で説明した各指定高度Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３及びＨ４
のそれぞれについて測定された三次元の風速を鉛直面上
に投影したベクトルＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が、各指定
高度を示す縦軸方向の離散的な位置を終端として、かつ
上記指定高度に対応して配分された異なる色彩で表示さ
れる。各ベクトルＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の水平成分
は、図１（Ａ）中の各ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４
を線分ＷＥ上に投影した値に等しい。また、各ベクトル
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の垂直成分は、各指定高度につ
いて測定された三次元の風速の鉛直成分に等しい。In the vertical display screen shown in FIG.
Each designated altitude H1, H2, H3 and H4 described in (A)
The vectors U1, U2, U3, and U4 obtained by projecting the three-dimensional wind speed measured for each of the above on a vertical plane correspond to the above-mentioned designated altitudes with the discrete positions along the vertical axis indicating the designated altitudes as the end points. Displayed in different colors. The horizontal components of the vectors U1, U2, U3, and U4 are the vectors V1, V2, V3, and V4 in FIG.
Is projected on the line segment WE. The vertical component of each vector U1, U2, U3, U4 is equal to the vertical component of the three-dimensional wind speed measured at each specified altitude.
【００１５】必要に応じて、上記図１の表示画面中に各
種の目盛りや補助データを追加することが可能である。
例えば、風速の値を対応のベクトルの近傍に常時、ある
いはユーザーの要求に応じて、ディジタル表示する構成
とすることもできる。Various scales and auxiliary data can be added to the display screen of FIG. 1 as needed.
For example, it is also possible to adopt a configuration in which the wind speed value is digitally displayed near the corresponding vector at all times or in response to a user request.
【００１６】以上、ドップラーソーダーの場合を例にと
って本発明を説明した。しかしながら、電波を放射しそ
の反射波を受信するドップラーレーダーに対しても本発
明を適用できることは明らかである。The present invention has been described above by taking the case of Doppler soda as an example. However, it is clear that the present invention can be applied to a Doppler radar that emits radio waves and receives the reflected waves.
【００１７】以上詳細に説明したように、本発明のドッ
プラーレーダーは、三次元の風速が水平面内と鉛直面内
への投影量によってベクトル表示されるため、込み入っ
た三次元空間内の風速が直観的に極めて容易に認識可能
となる。As described in detail above, in the Doppler radar of the present invention, the three-dimensional wind speed is vector-displayed according to the amount of projection on the horizontal plane and the vertical plane. It becomes very easily recognizable.
【図１】本発明の一実施例のドップラーソーダーが表示
する水平表示画面（Ａ）と、鉛直表示画面（Ｂ）とを示
す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a horizontal display screen (A) and a vertical display screen (B) displayed by a Doppler soda of one embodiment of the present invention.
【図２】上記実施例のドップラーソーダーの構成を示す
ブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the Doppler soda of the embodiment.
【図３】従来のドップラーソーダーが表示する風速
（Ａ）と、風向（Ｂ）と、上下方向の風速（Ｃ）とを示
す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a wind speed (A), a wind direction (B), and a vertical wind speed (C) displayed by a conventional Doppler soda.
O 水平表示画面の円筒座標の原点 C1 〜C3 水平表示画面の径方向の距離を示す同心円 V1 〜V4 各指定高度について得られた三次元の風速
を水平面内に投影したもののベクトル表示 U1 〜U4 各指定高度について得られた三次元の風速
を東西方向を通る鉛直面内に投影したもののベクトル表
示 H1 〜H4 指定された高度O The origin of the cylindrical coordinates on the horizontal display screen C1 to C3 Concentric circles indicating the radial distance of the horizontal display screen V1 to V4 Vector display of the three-dimensional wind speed obtained at each specified altitude projected on the horizontal plane U1 to U4 Vector display of the three-dimensional wind speed obtained for the specified altitude projected on a vertical plane passing through the east-west direction H1 to H4 The specified altitude
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−187275（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−154886（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−273336（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288855（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206662（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−242968（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289040（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−5187（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−51889（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−59412（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/62 G01S 13/00 - 15/96 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-187275 (JP, A) JP-A-3-154886 (JP, A) JP-A-5-273336 (JP, A) JP-A-5-273336 288855 (JP, A) JP-A-63-206662 (JP, A) JP-A-1-242968 (JP, A) JP-A-6-289040 (JP, A) JP-A-7-5187 (JP, A) JP-A-52-51889 (JP, A) JP-A-4-59412 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 7 /00-7/62 G01S 13/00 -15/96
Claims (2)
波を受信して周波数のドップラーシフト量から三次元の
風速を測定する風速測定用ドップラーレーダーにおい
て、 指定された各高度について検出された三次元の風速を水
平面内に投影したものを各高度に対応した異なる色彩の
ベクトルで円筒座標内に表示する水平表示画面と、 前記指定された各高度について検出された三次元の風速
を鉛直面内に投影したものを各高度に対応した異なる色
彩のベクトルで各高度に対応して配列される位置に表示
する鉛直表示画面とを備えたことを特徴とする風速測定
用ドップラーレーダー。1. A wind speed measuring Doppler radar which emits sound waves or radio waves into the atmosphere, receives reflected waves thereof, and measures a three-dimensional wind speed from a Doppler shift in frequency. A horizontal display screen that displays the projected three-dimensional wind speed in a horizontal plane in cylindrical coordinates with different color vectors corresponding to each altitude, and the three-dimensional wind speed detected for each of the specified altitudes A Doppler radar for wind speed measurement, comprising: a vertical display screen that displays an image projected on a plane at a position arranged according to each altitude in a vector of a different color corresponding to each altitude.
に近ずくように配分されることを特徴とする風速測定用
ドップラーレーダー。2. The Doppler radar for wind speed measurement according to claim 1, wherein the colors corresponding to the respective altitudes are distributed so as to approach a cool color as the altitude increases.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP6333541A JP3029236B2 (en) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | Doppler radar for wind speed measurement |
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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| JPH08166438A JPH08166438A (en) | 1996-06-25 |
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| CN109375285A (en) * | 2018-08-20 | 2019-02-22 | 泛测（北京）环境科技有限公司 | A kind of rose figure production method applied to contamination analysis |
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1994
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