JP3460586B2 - 気象レーダネットワークシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は気象レーダネットワ
ークシステム、特にシステム全体における周波数の使用
効率の向上と風の速度ベクトルの観測を可能とする改良
された気象レーダネットワークシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】気象レーダ装置として、例えば雨域の移
動を観測する場合、雨域の移動を雨雲の移動とみなし
て、気象レーダ装置から雨雲に向けて電波を放射し、そ
の反射波を自ら受信することで雨域の動きを観測する方
法が一般に行われている。そして、この気象レーダ装置
を複数箇所に設置してネットワークを構築することで観
測対象領域を拡げ、各地域の観測データを合成すること
により広範囲にわたる雨域に関する気象情報を得ること
ができるようにしている。

【０００３】一方、気象データとして風を観測する場
合、従来では、十数Ｋｍ程度の間隔で風向計を設置し、
各地の風向風速のデータを収集して観測領域全体の観測
データとしていた。また、気象ドップラレーダを用いれ
ば、降雨が存在する場所における風速のレーダから見た
視線方向成分を観測することができる。さらに、ボリュ
ーム・ベロシティ・プロセッシング（ＶＶＰ：Ｖｏｌｕ
ｍｅ ＶｅｌｏｃｉｔｙＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）法を用
いれば、風速ベクトル分布を算出することができる。Ｖ
ＶＰ法では、１台のドップラーレーダのみで計測可能と
するために雨雲内では風速場分布の一様性の仮定を立て
て計算式における変数を減らして風の速度ベクトル（風
向風速）を推定して求めている。ＶＶＰ法は、このよう
な仮定の下に速度ベクトルを算出しているため高精度と
はいえないが、１台のドップラーレーダでも広い範囲に
わたる観測が可能となる。また、その他にもデュアルド
ップラー（ＤＤ：Ｄｕａｌ Ｄｏｐｐｌｅｒ）法という
手法がある。ＤＤ法では、２台のドップラーレーダを用
いて同じ被観測点に対してそれぞれに計測を行うことで
風の速度ベクトルを算出する。ＤＤ法は、ＶＶＰ法より
高精度となるが、レーダの覆域が重なっていないと使用
できないので広範囲な観測には設備コストの面からして
不適である。ただ、レーダを使用した観測では、風向計
を用いる場合と異なり観測領域全体をくまなく計測する
ことができる。また、バイスタティックレーダシステム
では、送受信機能を有する送信局とは別に受信機能のみ
を有する受信局を設けて、送信局が送信したレーダの反
射波を受信局でも受信し計測させることによって安価に
かつより高精度にわたる風速ベクトル分布の観測を行う
ことができるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、広範囲
にわたる雨域の移動を観測するために複数台の気象レー
ダ装置をネットワーク化した場合でも、従来において
は、各気象レーダ装置が気象観測を任意のタイミングで
独自に行っていたため、気象レーダ装置それぞれに異な
る周波数を割り当てなければならなかった。これは、各
気象レーダ装置が同じ周波数のレーダを使用したなら
ば、相互に干渉し合ってノイズ等により正常な観測を妨
害してしまうおそれが生じるからである。

【０００５】また、従来の気象レーダネットワークシス
テムのように、個々の気象レーダ装置における観測デー
タを寄せ集めて単に広い領域の情報を生成するだけで
は、特に覆域の重なった区域の計測値が一致しなかった
場合など精度の面で妥当な処置とは限らない。

【０００６】本発明は以上のような問題を解決するため
になされたものであり、その第一の目的は、各ドップラ
ーレーダにおける観測及び周波数を統括して制御管理す
ることでシステム全体において使用する周波数の数を削
減することのできる気象レーダネットワークシステムを
提供することにある。

【０００７】第二の目的は、観測領域内の風の速度ベク
トルを高精度に計測することのできる気象レーダネット
ワークシステムを提供することにある。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【課題を解決するための手段】 以上のような目的を達成
するために、第１ の発明に係る気象レーダネットワーク
システムは、ネットワークを構築し、それぞれの覆域に
おいて観測データを収集する複数のドップラーレーダ
と、前記各ドップラーレーダが収集した観測データに基
づき各被観測点における速度ベクトルの計測及びその計
測精度を推定する信号処理手段と、前記各信号処理手段
からの速度ベクトルを合成して、全覆域により形成され
る観測対象領域における風の速度ベクトルの分布を得る
中央処理装置とを有し、前記中央処理装置は、覆域が重
なった区域内の同一被観測点における観測データが複数
の前記ドップラーレーダから得られた場合、当該観測デ
ータに基づき得られた速度ベクトルをその計測精度に応
じて重み付けをして合成し、その合成の結果得られた速
度ベクトルを当該被観測点における風の速度ベクトルと
するものである。

【００１２】第２の発明に係る気象レーダネットワーク
システムは、第１の発明において、前記中央処理装置
は、重なった覆域内の同一被観測点に関する観測データ
が複数の前記ドップラーレーダから得られた場合、計測
精度が最も高い速度ベクトルに重みをおいて合成するも
のである。

【００１３】第３の発明に係る気象レーダネットワーク
システムは、第１の発明において、前記中央処理装置
は、覆域が重なった区域内の同一被観測点における観測
データが複数の前記ドップラーレーダから得られた場
合、高いＳＮ比で信号が受信される前記ドップラーレー
ダから得られた速度ベクトルに重みをおいて合成するも
のである。

【００１４】第４の発明に係る気象レーダネットワーク
システムは、第１の発明において、前記中央処理装置
は、覆域が重なった区域内の同一被観測点における観測
データが複数の前記ドップラーレーダから得られた場
合、予め設定された閾値を超えたＳＮ比で受信した前記
ドップラーレーダから得られた速度ベクトルに等しい重
みをおいて合成するものである。

【００１５】第５の発明に係る気象レーダネットワーク
システムは、第１の発明において、前記中央処理装置
は、覆域が重なった区域内の同一被観測点における観測
データが複数の前記ドップラーレーダから得られた場合
であって予め設定された閾値を超えたＳＮ比で受信した
前記ドップラーレーダが複数存在する場合、当該ドップ
ラーレーダから得られた速度ベクトルに基づきデュアル
ドップラー法により得られた速度ベクトルを当該被観測
点における速度ベクトルとするものである。

【００１６】第６の発明に係る気象レーダネットワーク
システムは、第１の発明において、前記中央処理装置
は、覆域が重なった区域内の同一被観測点における観測
データが複数の前記ドップラーレーダから得られた場
合、前記ドップラーレーダから被観測点への視線方向と
平行に近くなる速度ベクトルに重みをおいて合成するも
のである。

【００１７】第７の発明に係る気象レーダネットワーク
システムは、第１の発明において、前記信号処理手段
は、ボリューム・ベロシティ・プロセッシング法により
速度ベクトルの算出を行うものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
好適な実施の形態について説明する。

【００１９】実施の形態１．図１は、本発明に係る気象
レーダネットワークシステムの全体構成の概略図であ
る。各ドップラーレーダ１は、図１において円で示した
各覆域２において観測データを収集する気象レーダ装置
であり、ドップラーレーダ１を離れた場所に設置するこ
とで観測対象領域を形成する。覆域２を多少重ね合わせ
るようにドップラーレーダ１を配置することで観測対象
領域内の計測を網羅できるようにする。各ドップラーレ
ーダ１は、それぞれセンタ局３にネットワーク接続され
ている。センタ局３は、各ドップラーレーダ１から送ら
れてくる速度ベクトル及びその計測精度等に基づき観測
対象領域における雨域、風の速度ベクトル分布等の気象
情報を生成する。また、各ドップラーレーダ１における
レーダ送信制御等の制御、管理を統合する。

【００２０】図２は、図１に示したドップラーレーダ１
及びセンタ局３のブロック構成図である。なお、ドップ
ラーレーダ１は、いずれも同様の構成で実現することが
できるので１台のドップラーレーダについて説明する。
本実施の形態におけるドップラーレーダ１は、基本的に
はモノスタティックレーダである。従って、ペンシルビ
ームアンテナ４と、ペンシルビームアンテナ４のビーム
方向の制御を行う空中線制御装置５と、更に送信装置
６、受信装置７、信号処理装置８、観測制御情報保持部
９及びＧＰＳ用アンテナ１０を有している。送信装置６
は、レーダ送信を行うための装置であり、パルス発生器
やクライストロン等の増幅管を搭載している。受信装置
７は、受信信号から反射波を抽出し、その受信電力値や
位相情報（Ｉ信号、Ｑ信号）を検出する位相検波器等を
搭載している。信号処理装置８は、受信装置７から送ら
れてくる観測データに基づき受信強度、ドップラー速
度、ドップラー速度幅を計測するドップラー信号処理、
ＶＶＰ法などにより速度ベクトルを算出するＶＶＰ処
理、算出した速度ベクトルの計測精度を推定する処理な
どを行い、センタ局３へ速度ベクトル及びその計測精度
を送る。また、送信装置６への送信タイミング指示等の
制御を行う。観測制御情報保持部９は、ドップラーレー
ダ１がレーダ送信を行う時刻を得るための送信時間情報
を保持しておくための手段である。ここには、センタ局
３からネットワーク経由で送られてくる送信時間情報が
予め設定される。ＧＰＳ用アンテナ１０は、ＧＰＳ衛星
から同期信号（時計信号）を受信し、この時計信号によ
り時計を正確に合わせて各ドップラーレーダ１間の同期
がとれるようにする。

【００２１】一方、センタ局３には、送信制御装置３１
及び中央処理装置３２が搭載されており、送信制御装置
３１は、各ドップラーレーダ１のレーダ送信制御を行う
ために送信時間情報を各ドップラーレーダ１へ送信す
る。送信タイミング管理部３３は、ネットワークを構成
するドップラーレーダの数、設置場所、使用周波数等ド
ップラーレーダに関する情報に基づき各ドップラーレー
ダ１がレーダ送信を行うタイミングを示す上記送信時間
情報を生成する。各送信時間情報は、同一周波数のレー
ダを使用する各ドップラーレーダには、他のドップラー
レーダのいずれとも送信時間が重複しないように生成さ
れる。中央処理装置３２では、速度ベクトル合成比算出
部３４により各ドップラーレーダ１から送られてくる速
度ベクトル及びその計測精度に従い速度ベクトルの合成
比を算出し、速度ベクトル画像合成部３５により算出さ
れた合成比に基づき速度ベクトル分布画像を合成する。

【００２２】本実施の形態において特徴的なことは、次
の点にある。すなわち、従来では、ネットワーク化され
た各気象レーダ装置が気象観測を任意のタイミングで独
自に行っていたため、基本的には気象レーダ装置それぞ
れに異なる周波数を割り当てなければならなかった。そ
こで、本実施の形態では、各ドップラーレーダ１による
レーダ送信のタイミングをシステム全体において統合管
理するようにし、同一周波数を使用する複数のドップラ
ーレーダには、それぞれに同じタイミングでレーダ送信
を行わないように制御管理するようにした。換言する
と、システムを構築する各ドップラーレーダにおけるレ
ーダ送信のタイミングを重複しないように設定すること
で複数のドップラーレーダ１に同一の周波数を使用させ
ることができるようにした。このことを図３に示したタ
イムチャートを用いて詳述する。

【００２３】本実施の形態では、各ドップラーレーダ１
〜Ｎにレーダ送信を行ってよい開始時刻、時間帯等の送
信時間情報をそれぞれ予め設定しておく。この送信時間
情報の内容は、各ドップラーレーダ１〜Ｎとも異なって
いる。図３においては、便宜上、各ドップラーレーダ１
〜Ｎの送信タイミングを信号のＯＮ，ＯＦＦのように表
しているが、ＯＮの時間帯ｔ１が各ドップラーレーダ１
〜Ｎにおいてレーダ送信を行うタイミングである。図３
から明らかなように、複数のドップラーレーダにより重
複してレーダ送信が行われることはない。すなわち、各
ドップラーレーダ１〜Ｎは、それぞれに設定された送信
時間情報に従った時刻にのみレーダ送信を行えば、シス
テム内において複数のドップラーレーダが同一の周波数
を使用したとしても同時には単一のドップラーレーダの
みがその周波数を使用していることになるので、送信さ
れた電波が相互に干渉し合うようなことは生じない。な
お、図３において各レーダに割り当てられている時間帯
ｔ１の間の時間帯ｔ２に反射波の受信が行われる。時間
帯ｔ１，ｔ２の長さは、観測点数、放射するパルス波の
数等扱うデータ量によって決まる。基本的には全ドップ
ラーレーダ１〜Ｎの性能が同じ場合は同じになる。次
に、本実施の形態におけるドップラーレーダ１の動作に
ついて図４に示したフローチャートを用いて説明する。

【００２４】まず、信号処理装置８は、最初に観測制御
情報保持部９から送信時間情報を取得してレーダ送信を
行うタイミングを得る（ステップ１０１）。そして、現
在時刻と送信時間情報から自己がレーダ送信を行ってよ
いか否かを判断し、設定時間になったときにレーダ送信
を行う（ステップ１０２，１０３）。その後は、レーダ
送信に伴う反射波を受信し（ステップ１０４）、速度ベ
クトルの計測及びその計測精度の算出を行い（ステップ
１０５）、その結果をセンタ局３に送信する（ステップ
１０６）。なお、受信した観測データの処理について
は、後段の実施の形態において詳述する。以上の処理を
行った結果、ドップラーレーダ１を中心とした覆域内の
所定角の範囲の観測データを収集したことになるので、
信号処理装置８は、空中線制御装置５に指示することに
よりペンシルビームアンテナ４の指向方向を少しずつず
らしながらステップ１０２からステップ１０６の処理を
繰り返すことで、ドップラーレーダ１は、３６０度方向
すなわち覆域内全体の観測データを収集することにな
る。

【００２５】以上のようにして、各ドップラーレーダ１
は、並行して覆域内における雨域の移動の観測を行うこ
とができるが、同時には同一周波数のレーダが送信され
ることはないので、他のドップラーレーダ１から送信さ
れたレーダにより気象観測が妨害されることはない。

【００２６】ところで、各ドップラーレーダ１は、上記
のように送信時間情報に従いレーダ送信を行うことによ
って他のドップラーレーダとの送信タイミングをずらす
必要がある。そのためには、各ドップラーレーダ１が正
確な時計を持っていなくてはならない。そこで、本実施
の形態においては、各ドップラーレーダ１にＧＰＳ用ア
ンテナ１０を設けてＧＰＳ衛星から発信される同期信号
（時計信号）を受信させて、その同期信号（時計信号）
に基づき各レーダにレーダ送信を行わせるようにした。
なお、送信時間情報に従い各ドップラーレーダ１にレー
ダ送信を行わせることになるため、送信時間情報は、各
レーダ送信の開始時刻、若しくは最初のレーダ送信開始
時刻とその後の時間間隔などのデータによって生成すれ
ばよい。

【００２７】本実施の形態によれば、レーダ送信のタイ
ミングの制御をシステム内全体で統合管理するようにし
たので、単一の周波数でも観測を行うことができるよう
になる。ただ、ドップラーレーダの台数や観測時間等の
諸条件によりシステム内において単一の周波数のみで観
測を行うことが現実に不可能な場合も考えられる。しか
し、この場合でも、可能な範囲で複数のドップラーレー
ダに同一の周波数を使用させるようにすれば、システム
内において必要な周波数の数を最小限に抑えることがで
きる。

【００２８】実施の形態２．上記実施の形態１において
レーダ送信処理及びその直後の反射波受信処理をしてい
ないドップラーレーダ１は、観測をしていない状態にあ
る。そこで、本実施の形態では、観測をしていない状態
のときに他のドップラーレーダから送信され、ターゲッ
トにより散乱された電波を受信する受信局として動作さ
せるようにしたことを特徴としている。このように、レ
ーダ送信をしていないドップラーレーダを受信局として
有効利用することで、送信したドップラーレーダとバイ
スタティックレーダを一時的に形成することができるの
で、バイスタティックレーダを安価に構築でき、また、
計測精度の向上を図ることができる。

【００２９】図５は、本実施の形態におけるドップラー
レーダ１及びセンタ局３のブロック構成図である。シス
テム全体の構成は、図１と同じである。なお、上記実施
の形態と同様の要素には同じ符号を付け説明を省略す
る。

【００３０】本実施の形態におけるドップラーレーダ１
は、モノスタティックモード又はバイスタティックモー
ドのいずれの方法でも観測を行うことができる構成とし
たことを特徴としている。従って、空中線としてペンシ
ルビームアンテナ４以外にもバイスタティックモードに
おける受信局として動作するときに使用する無指向性ア
ンテナ１１を有している。更に、本実施の形態では、送
信制御装置３１からの指示に従った観測に切り替えるモ
ード切替手段として切替器１２を設けており、モードの
設定に応じて送信装置６及び受信装置７をアンテナ４，
１１のいずれかに接続する。

【００３１】一方、センタ局３において本実施の形態に
おける送信制御装置３１は、前述したレーダの送信制御
に加えて各ドップラーレーダ１のモノスタティックモー
ド又はバイスタティックモードへのモード切替制御を行
う。送信制御装置３１のモード切替制御部３６は、ドッ
プラーレーダの設置場所等の情報及び送信時間情報に基
づきバイスタティックレーダを構成するドップラーレー
ダの組並びに切替器１２の切替えタイミングを決定して
保持する。

【００３２】次に、本実施の形態におけるドップラーレ
ーダ１の動作について図６に示したフローチャートを用
いて説明する。

【００３３】まず、信号処理装置８は、最初に観測制御
情報保持部９から送信時間情報を取得してレーダ送信を
行うタイミングを得る（ステップ１０１）。そして、現
在時刻と送信時間情報から自己がレーダ送信を行ってよ
いか否かを判断し、設定時間になったときにレーダ送信
を行う（ステップ１０２，１０３）。この際、切替器１
２は、ペンシルビームアンテナ４を送受信装置６，７に
接続する（ステップ１０７）。その後のレーダ送信に伴
う処理は、実施の形態１と同じなので説明を省略する。
レーダ送信を行うタイミングでない場合であって、切替
器１２がセンタ局３からバイスタティックレーダにおけ
る受信局として動作するよう指示を受けたとき（ステッ
プ１０２，１０８）、切替器１２は、無指向性アンテナ
１１を送受信装置６，７に接続する（ステップ１０
９）。その後、他のドップラーレーダが送信した電波の
反射波を受信し（ステップ１０４）、速度ベクトルの計
測及びその計測精度の算出を行い（ステップ１０５）、
その結果をセンタ局３に送信する（ステップ１０６）。

【００３４】本実施の形態によれば、観測を行っていな
いタイミングにおいて他のドップラーレーダの受信局と
して動作させることでバイスタティックレーダを一時的
に形成することができる。例えば、レーダ送信を行うド
ップラーレーダに隣接配置されたドップラーレーダをレ
ーダ送信を行うドップラーレーダの受信局として動作さ
せれば広範囲なかつ高精度な観測を行うことができる。
レーダ送信処理及び受信信号に対して施す処理は、いず
れのモードであっても基本的には同じであるため送受信
装置６，７を共有でき、バイスタティックレーダの受信
局として動作させるために無指向性アンテナ１１を新た
に用意するだけで容易かつ安価にバイスタティックレー
ダを構築することができる。

【００３５】なお、本実施の形態では、センタ局３から
の指示に従い切替器１２の切替制御を行うようにしてい
たが、観測制御情報保持部９にモード切替情報を予め保
持させて信号処理装置８により切替制御をさせるように
してもよい。

【００３６】実施の形態３．上記各実施の形態では、シ
ステム全体におけるレーダ送信制御及び各ドップラーレ
ーダの動作制御に関して説明した。本実施の形態以降
は、上記各実施の形態において各ドップラーレーダが受
信した信号に基づき計測した速度ベクトル及びその計測
精度から観測対象領域における風の速度ベクトル分布を
得る際のデータ処理に関するものである。本実施の形態
以降におけるシステム全体の構成及び各ドップラーレー
ダ及びセンタ局における構成は、上記実施の形態と同じ
でよく、信号処理装置８及び中央処理装置３２における
データ処理に特徴がある。

【００３７】まず、本実施の形態において特徴的なこと
の一つは、通常、雨域の移動を観測するレーダシステム
により風の速度ベクトルを観測することである。これ
は、被観測点において風にのって流されている雨粒の速
度ベクトルを風の速度ベクトルとみなすことで計測す
る。すなわち、本実施の形態においては、雨雲があれば
その地域における風の動きを観測できることになる。

【００３８】図７は、システム内の２台のドップラーレ
ーダの覆域を示した概念図である。各ドップラーレーダ
１，２は、自己の覆域内において各被観測点における風
のドップラ速度を計測し、速度ベクトルをＶＶＰ法等に
よって算出する。従って、図７のように一部が重なって
いる各ドップラーレーダ１，２の覆域の当該区域に含ま
れる同一の被観測点においてもそれぞれに速度ベクトル
が計測されることになる。しかし、各ドップラーレーダ
１，２により得られる同一被観測点における速度ベクト
ルの計測値（図７における速度ベクトル１，２）は、ド
ップラーレーダと被観測点の位置関係、観測環境及び計
測した速度ベクトル方向等様々な条件により必ずしも同
一とはならない。本実施の形態において他の特徴的なこ
とは、同一被観測点における風の速度ベクトルを、各ド
ップラーレーダにおいて得られた当該被観測点における
各速度ベクトルにそれぞれの計測精度に応じて重み付け
をして合成して得るようにしたことである。この重み付
けの比率は、前述した条件により本実施の形態以降のよ
うな指標により決定される。

【００３９】次に、本実施の形態における風の速度ベク
トル合成画像を生成する処理の流れについて図８に示し
たフローチャートを用いて説明する。

【００４０】各ドップラーレーダにおける信号処理装置
８は、受信装置から観測データとして受信電力値、周波
数、位相情報（Ｉ，Ｑ信号）を受け取ると、データに基
づきドップラー信号処理を行うことで受信強度、ドップ
ラー速度及びドップラー速度幅を得る（ステップ２０
１）。そして、そのデータに基づきＶＶＰ法に基づく演
算処理を行うことで各被観測点における風の速度ベクト
ルを得る（ステップ２０２）。そして、信号処理装置８
では、求められた速度ベクトルに基づき計測精度の推定
を行う（ステップ２０３）。本実施の形態では、強い降
雨の領域における反射波の減衰は大きく、そのためＳＮ
比が相対的に小さくなるということに着目して、ＳＮ比
をそのまま速度ベクトルの計測精度と推定する。つま
り、ＳＮ比が大きくなるほど計測精度がよいということ
になる。

【００４１】中央処理装置３２は、覆域内に重なった区
域を持つ各ドップラーレーダから同一被観測点における
速度ベクトルとその計測精度を受け取ると、各速度ベク
トルの計測精度に応じて重み付けをして合成することで
当該被観測点における速度ベクトルを得る（ステップ２
１１）。この重み付けは、速度ベクトル合成比算出部３
４において算出される合成比として表される。本実施の
形態では、計測精度として用いているＳＮ比が大きいも
のを精度が高いものと判定して、ＳＮ比が最も高くなる
ドップラレーダで得られた速度ベクトルを当該被観測点
における速度ベクトルとして選択する。すなわち、選択
した側と選択されなかった側の重み付け（合成比）を１
対０としたということができる。このように、簡単な比
較処理のみで速度ベクトルを選択するようにしたので、
計算処理が不要で当該被観測点における速度ベクトルを
容易に得ることができる。なお、覆域の重なっていない
区域の速度ベクトルは、その区域を覆域として持つドッ
プラーレーダが計測した速度ベクトルをそのまま採用す
る。

【００４２】速度ベクトル画像合成部３５は、以上のよ
うにして得た観測対象領域内の速度ベクトルに基づき図
９に示したような風の画像ベクトル分布画像を生成する
ことになる。図９における矢印が風の速度ベクトルを表
しており、１つの矢印に１箇所の被観測点が対応する。

【００４３】本実施の形態によれば、以上のように覆域
が重なっているところではその区域内の被観測点におけ
る速度ベクトルとして精度が最も高い速度ベクトルを選
択することで単一の計測値に基づき得られる場合より高
精度な広域の速度ベクトル分布画像を得ることができ
る。

【００４４】実施の形態４．高いＳＮ比で信号が受信さ
れるドップラーレーダから得られた速度ベクトルに重み
をおいて合成する際、上記実施の形態では、その重み付
けを１対０すなわち最も大きいＳＮ比に対応した速度ベ
クトルを当該被観測点における速度ベクトルとして選択
した。しかし、ＳＮ比が最も大きくなくても有効な計測
値であり無視しない方がよい場合もある。そこで、本実
施の形態では、図８のステップ２１１において、ＳＮ比
の値の比に基づき合成比を算出して、その合成比に基づ
き各速度ベクトルを合成するようにした。この合成比
は、計測精度（ＳＮ比）の比に対応した合成比を予めテ
ーブル化しておき、速度ベクトル合成比算出部３４は、
このテーブルを参照することによって合成比を得るよう
にする。具体的に例をあげると、ＳＮ比の比が１：１．
２の場合の合成比を１：２とするなどである。あるい
は、合成比をテーブル化せずにＳＮ比の比をそのまま合
成比としてもよい。上記例によると、合成比は１：１．
２となる。なお、その他の処理は実施の形態３と同じな
ので説明を省略する。

【００４５】実施の形態５．上記各実施の形態３では、
計測精度として使用したＳＮ比の値が最も高くなるドッ
プラレーダで得られる速度ベクトルを覆域が重なってい
る区域の被観測点における速度ベクトルとした。また、
実施の形態４では、ＳＮ比の値に基づき合成比を求めて
各ドップラーレーダにより計測された速度ベクトルを合
成して当該被観測点における速度ベクトルとした。本実
施の形態では、速度ベクトル合成比算出部３４に重み付
けをするための閾値を予め設定しておき、ＳＮ比と閾値
との大小関係により計測された速度ベクトルの重み付け
をするようにしたことを特徴としている。

【００４６】すなわち、図８のステップ２１１におい
て、速度ベクトル合成比算出部３４は、閾値と各ドップ
ラーレーダから送られてきた速度ベクトルの計測精度
（ＳＮ比）とをそれぞれ比較し、ＳＮ比が閾値以上の場
合は重みを１とし、閾値に達していない場合は重みを０
とする。このように重み付けをした後に合成を行う。つ
まり、重みが１となった速度ベクトルのみを、合成する
際の有効な計測値として使用することになる。この場合
は、重みが１となった速度ベクトルの平均が当該被観測
点の速度ベクトルとなる。もし、単一の速度ベクトルの
みの重みが１の場合は結果的に実施の形態３と同じとな
り、重みが１のＳＮ比となるドップラーレーダからの速
度ベクトルを選択することになる。実施の形態３では、
複数の速度ベクトルの計測精度が高い場合でも唯一つの
速度ベクトルが選択されることになるが、本実施の形態
では、計測精度が閾値以上であれば、その計測値が合成
時に反映されることになる。なお、実施の形態４でも計
測値が合成時に反映されることになるが、全ての計測値
が反映され閾値により合成の対象外とされることはな
い。精度のよくない計測値を常に合成に反映させると結
果的に得られる速度ベクトルの精度が低下するおそれが
あるため、本実施の形態では、閾値を設けることによっ
て精度のよくない計測値を反映させずに被観測点におけ
る速度ベクトルを得ることができる。

【００４７】本実施の形態において予め設定しておく閾
値にどのような値を設定するかは、そのときの観測条件
等を考慮して最適と考えられる値を適宜設定すればよ
い。

【００４８】実施の形態６．本実施の形態は、上記各実
施の形態３乃至５の組合わせに近い処理となる。この場
合の図８のステップ２１１の詳細を図１０のフローチャ
ートに示し、これに基づき説明をする。

【００４９】速度ベクトル合成比算出部３４は、閾値と
各ドップラーレーダから送られてきた速度ベクトルとを
それぞれ比較し、閾値以上となるＳＮ比が複数存在する
場合にはＤＤ法により速度ベクトルを算出する（ステッ
プ２２１，２２２）。閾値以上となるＳＮ比が唯一つ存
在する場合にはそのＳＮ比のドップラーレーダからの速
度ベクトルを選択することになる（ステップ２２３，２
２４）。すなわち、この場合は、ＶＶＰ法により算出さ
れた速度ベクトルが採用されることになる。もし、いず
れのＳＮ比も閾値に達していない場合は、有効な速度ベ
クトルが計測できなかったと判断してそれらの速度ベク
トルを欠損とする（ステップ２２５）。

【００５０】本実施の形態では、合成画像を生成すると
き覆域の重なっていないところはＶＶＰ法により、覆域
の重なっているところはＤＤ法により風の速度ベクトル
を計測するようにしたので、より精度の高い観測対象領
域におけるの風の画像ベクトル分布画像をより高精度に
生成することができる。

【００５１】実施の形態７．上記実施の形態３乃至６で
は、ＳＮ比を計測精度の一指標として使用したが、本実
施の形態では、ドップラーレーダから被観測点への視線
方向と当該被観測点における速度ベクトルとのなす角を
その指標として用いたことを特徴としている。この概念
図を図１１に示す。ドップラーレーダでは、視線方向と
直交する方向の速度成分を求めることは不可能である。
そこで、本実施の形態では、覆域が重なった区域内の同
一被観測点における速度ベクトルが複数のドップラーレ
ーダによって計測された場合、視線方向と平行に近くな
る速度ベクトルに重みをおいて合成することを特徴とし
ている。

【００５２】すなわち、速度ベクトル合成比算出部３４
は、計測精度として各ドップラーレーダの信号処理装置
８から送られてきた被観測点の速度ベクトルと当該被観
測点への視線方向とのなす角を参照して平行に近いほ
ど、すなわちその値が０度又は１８０度に近いほど重み
を増し、平行でなくなるほど、すなわち９０度又は２７
０度に近いほど重みが小さくなるように重み付けをして
速度ベクトルを合成する。この合成に関しては、上記実
施の形態３乃至６と同様に最も平行に近くなる速度ベク
トルを選択するようにしてもよいし、合成比に従った
り、閾値を設定しておいたりしてよい。

【００５３】このように、視線方向に基づき重み付けを
することでより高精度な風の速度ベクトル分布画像を生
成することができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、システムを構成する各
ドップラーレーダにおけるレーダ送信のタイミングを統
合管理し、同一周波数のレーダを使用するドップラーレ
ーダが重複してレーダ送信を行わないようにしたので、
複数のドップラーレーダが同一周波数を使用した場合で
も他からの妨害を受けることなく観測を正常に行うこと
ができる。これにより、システムにおいて必要な周波数
の数を最小限に抑えることができる。

【００５５】

【００５６】また、覆域が重なった区域内の同一被観測
点における観測データが複数のドップラーレーダから得
られた場合、当該観測データに基づき得られた速度ベク
トルをその計測精度に応じて重み付けをして合成するよ
うにしたので、当該被観測点における風の速度ベクトル
をより高精度に得ることができる。

【００５７】また、ＶＶＰ法とＤＤ法を組み合わせるこ
とにより、より精度の高い広域の風の速度ベクトル分布
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る気象レーダネットワークシステ
ムの全体構成の概略図である。

【図２】 実施の形態１におけるドップラーレーダ及び
センタ局のブロック構成図である。

【図３】 実施の形態１において各ドップラーレーダに
おけるレーダ送信タイミングのタイムチャートを示した
図である。

【図４】 実施の形態１におけるドップラーレーダの動
作を示したフローチャートである。

【図５】 実施の形態２におけるドップラーレーダ及び
センタ局のブロック構成図である。

【図６】 実施の形態２におけるドップラーレーダの動
作を示したフローチャートである。

【図７】 実施の形態３においてシステム内の２台のド
ップラーレーダの覆域を示した概念図である。

【図８】 実施の形態３における風の速度ベクトル合成
画像を生成する処理の流れを示したフローチャートであ
る。

【図９】 実施の形態３において生成した風の画像ベク
トル分布画像の例の一部を示した概念図である。

【図１０】 実施の形態６における風の速度ベクトル合
成画像を生成する処理の流れを示したフローチャートで
ある。

【図１１】 実施の形態７において指標として用いる視
線方向を説明するために用いる概念図である。

【符号の説明】

１ ドップラーレーダ、２ 覆域、３ センタ局、４
ペンシルビームアンテナ、５ 空中線制御装置、６ 送
信装置、７ 受信装置、８ 信号処理装置、９観測制御
情報保持部、１０ ＧＰＳ用アンテナ、１１ 無指向性
アンテナ、１２ 切替器、３１ 送信制御装置、３２
中央処理装置、３３ 送信タイミング管理部、３４ 速
度ベクトル合成比算出部、３５ 速度ベクトル画像合成
部、３６ モード切替制御部。

フロントページの続き (72)発明者 若山 俊夫 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 古田 匡 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 田中 久理 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 (56)参考文献 特開 平８−43545（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−107182（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−307688（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−204190（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 13/00 - 13/95 G01W 1/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネットワークを構築し、それぞれの覆域
   において観測データを収集する複数のドップラーレーダ
   と、 前記各ドップラーレーダが収集した観測データに基づき
   各被観測点における速度ベクトルの計測及びその計測精
   度を推定する信号処理手段と、 前記各信号処理手段からの速度ベクトルを合成して、全
   覆域により形成される観測対象領域における風の速度ベ
   クトルの分布を得る中央処理装置とを有し、 前記中央処理装置は、覆域が重なった区域内の同一被観
   測点における観測データが複数の前記ドップラーレーダ
   から得られた場合、当該観測データに基づき得られた速
   度ベクトルをその計測精度に応じて重み付けをして合成
   し、その合成の結果得られた速度ベクトルを当該被観測
   点における風の速度ベクトルとすることを特徴とする気
   象レーダネットワークシステム。
2. 【請求項２】 前記中央処理装置は、重なった覆域内の
   同一被観測点に関する観測データが複数の前記ドップラ
   ーレーダから得られた場合、計測精度が最も高い速度ベ
   クトルに重みをおいて合成することを特徴とする請求項
   １記載の気象レーダネットワークシステム。
3. 【請求項３】 前記中央処理装置は、覆域が重なった区
   域内の同一被観測点における観測データが複数の前記ド
   ップラーレーダから得られた場合、高いＳＮ比で信号が
   受信される前記ドップラーレーダから得られた速度ベク
   トルに重みをおいて合成することを特徴とする請求項１
   記載の気象レーダネットワークシステム。
4. 【請求項４】 前記中央処理装置は、覆域が重なった区
   域内の同一被観測点における観測データが複数の前記ド
   ップラーレーダから得られた場合、予め設定された閾値
   を超えたＳＮ比で受信した前記ドップラーレーダから得
   られた速度ベクトルに等しい重みをおいて合成すること
   を特徴とする請求項１記載の気象レーダネットワークシ
   ステム。
5. 【請求項５】 前記中央処理装置は、覆域が重なった区
   域内の同一被観測点における観測データが複数の前記ド
   ップラーレーダから得られた場合であって予め設定され
   た閾値を超えたＳＮ比で受信した前記ドップラーレーダ
   が複数存在す る場合、当該ドップラーレーダから得られ
   た速度ベクトルに基づきデュアルドップラー法により得
   られた速度ベクトルを当該被観測点における速度ベクト
   ルとすることを特徴とする請求項１記載の気象レーダネ
   ットワークシステム。
6. 【請求項６】 前記中央処理装置は、覆域が重なった区
   域内の同一被観測点における観測データが複数の前記ド
   ップラーレーダから得られた場合、前記ドップラーレー
   ダから被観測点への視線方向と平行に近くなる速度ベク
   トルに重みをおいて合成することを特徴とする請求項１
   記載の気象レーダネットワークシステム。
7. 【請求項７】 前記信号処理手段は、ボリューム・ベロ
   シティ・プロセッシング法により速度ベクトルの算出を
   行うことを特徴とする請求項１記載の気象レーダネット
   ワークシステム。