JP3508631B2 - Doppler observation equipment - Google Patents

Doppler observation equipment

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JP3508631B2
JP3508631B2 JP19293399A JP19293399A JP3508631B2 JP 3508631 B2 JP3508631 B2 JP 3508631B2 JP 19293399 A JP19293399 A JP 19293399A JP 19293399 A JP19293399 A JP 19293399A JP 3508631 B2 JP3508631 B2 JP 3508631B2
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清之 畑
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、観測位置上空の風
速・風向を測定し、当該観測位置上空における高度分布
情報等を提供するドップラ観測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Doppler observation device for measuring wind speed and direction above an observation position and providing altitude distribution information above the observation position.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、上空の気象観測にはゾンデ等によ
る観測が行われているが、ゾンデ観測では、ゾンデを上
げた時刻のデータしか得ることができず、通常、時間分
解能の低い観測データ(例えば、数時間単位)しか得ら
れない。これに対し、近年、ウインドプロファイラとい
う風の場を時間空間的に密に測定できるドップラ・レー
ダが広く利用されており、このようなドップラ・レーダ
によれば、より高い時間分解能(例えば、1分〜数10
分単位)で観測位置上空の風向・風速を測定することが
可能である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a meteorological observation in the sky has been conducted by using a sonde, etc., but in the sonde observation, only the data at the time when the sonde is raised can be obtained, and the observation data usually has a low time resolution. (For example, every few hours). On the other hand, in recent years, a Doppler radar that can measure a wind field called a wind profiler densely in space and time has been widely used. According to such a Doppler radar, a higher time resolution (for example, 1 minute ~ Number 10
It is possible to measure the wind direction and speed above the observation position in minutes.

【0003】例えば、特開平10−197549号公報
には、想定される測定誤差や地形などの状態を考慮に入
れ、観測位置上空の風速の水平成分を測定するようにし
たフェーズドアレイアンテナ型のドップラ風速計(いわ
ゆるドップラ・レーダである)が記載されている。そし
て、このように高い時間分解能で測定された風速・風向
の測定データによれば、観測位置上空における大気の高
度分布などを精度よく算定することができ、この高度分
布データに基づいて、例えば、大気汚染の発生状況、航
空機の航空の障害となる乱気流の検出、さらには局地的
な降雨状況の予測などをより正確に行うことが可能とな
る。
For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-197549 discloses a phased array antenna type Doppler which measures the horizontal component of the wind speed above the observation position, taking into consideration possible measurement errors and topographical conditions. An anemometer (a so-called Doppler radar) is described. Then, according to the measurement data of the wind speed and the wind direction measured with such a high time resolution, it is possible to accurately calculate the altitude distribution of the atmosphere above the observation position, and based on this altitude distribution data, for example, It becomes possible to more accurately detect the occurrence status of air pollution, the detection of turbulence that obstructs aviation of aircraft, and the prediction of local rainfall status.

【0004】例えば、降雨状況の予測では、従来、気象
庁から提供される気象情報が用いられているが、このよ
うな気象庁からの予測情報は広域な範囲を対象として観
測された観測データに基づくものであり(例えば、アメ
ダスのデータは5km四方に区切られた区画毎の雨量を
測定している。)、局地的な降雨状況の予測については
あまり精度よく行うことができなかったが、上述のよう
なドップラ・レーダによれば、観測位置上空の高度分布
をより高い時間分解能で観測することが可能となるの
で、このような高度分布情報に基づいて観測位置周辺の
降雨規模、降雨位置等を予測することにより、集中豪雨
の発生位置、規模等をより正確に予測することができ、
防災面への活用が大いに期待できる(多数の水系を有す
る山岳部などでは、このような集中豪雨による災害の発
生を防止すべくより正確な降雨状況の予測が必要であ
る。)。
[0004] For example, the weather information provided by the Meteorological Agency has been conventionally used in the prediction of rainfall conditions, but such forecast information from the Meteorological Agency is based on the observation data observed over a wide area. (For example, the data of AMeDAS measures the amount of rainfall in each section divided into 5km squares.) Although it was not possible to accurately predict the local rainfall situation, With such Doppler radar, it is possible to observe the altitude distribution above the observation position with higher time resolution, so the rainfall scale around the observation position, the rainfall position, etc. can be determined based on such altitude distribution information. By predicting, the location and scale of heavy rainfall can be predicted more accurately,
It can be expected to be utilized for disaster prevention (in mountainous areas with a large number of water systems, more accurate forecasting of rainfall conditions is necessary to prevent the occurrence of disasters due to such heavy rainfall).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のドップ
ラ・レーダは、風の一様性を仮定して(水平面内の風速
分布がほぼ均一なことを条件とする。)水平風を測定す
るように構成されているため、例えば、特開平10−1
97549号公報に記載されたようなドップラ風速計の
ように電波受信時における斜めアンテナビームの天頂角
が観測高度に拘わらず一定の状態で風速・風向の測定が
なされた場合には、観測高度が高くなるほど風の一様性
を仮定する領域、すなわち観測領域が広がることとな
り、より高い観測高度領域においては風の観測領域が広
くなることにより、風分布に空間的な不均一が生じ、観
測精度が劣化するという問題点があった。
However, the conventional Doppler radar measures the horizontal wind assuming that the wind is uniform (provided that the wind velocity distribution in the horizontal plane is substantially uniform). Is configured as described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-1
If the zenith angle of the oblique antenna beam at the time of radio wave reception is constant regardless of the observation altitude, as in the Doppler anemometer described in Japanese Patent No. 97549, the observation altitude is The higher the height, the wider the observation area becomes, which is the area where the wind is assumed to be uniform, and the higher the observation altitude area, the wider the observation area of the wind becomes. However, there was a problem of deterioration.

【0006】また、このような風分布の不均一による観
測精度の劣化を最小限にするために、高い観測高度にお
ける斜めアンテナビームの天頂角を小さく設定した場合
には、低い観測高度領域における大気のドップラ速度
(射影成分)が小さくなることとなり、地形エコーとの
識別が困難になり低い観測高度における観測精度が劣化
するという問題点があった。
Further, in order to minimize the deterioration of the observation accuracy due to such non-uniform wind distribution, when the zenith angle of the oblique antenna beam at a high observation altitude is set small, the atmosphere in the low observation altitude region is Since the Doppler velocity (projection component) becomes small, it is difficult to distinguish it from the topographic echo, and there is a problem that the observation accuracy at low observation altitude deteriorates.

【0007】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あり、観測高度にかかわらず正確
な風速・風向(以下、単に水平風という。)の測定がで
き、これらの測定結果からより正確な高度分布情報等を
観測することができる新規なドップラ観測装置を提供す
ることを目的とする。また、上記風速・風向についての
測定時間を短くすることができ、観測効率のより向上し
た新規なドップラ観測装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and enables accurate measurement of wind speed and wind direction (hereinafter, simply referred to as horizontal wind) regardless of the observation altitude. It is an object of the present invention to provide a new Doppler observation device capable of observing more accurate altitude distribution information and the like from the results. It is another object of the present invention to provide a novel Doppler observation device which can shorten the measurement time for the wind speed and the wind direction and has improved observation efficiency.

【0008】この発明の請求項1に係るドップラ観測装
置は、アンテナビームを走査するアンテナ部と、このア
ンテナ部に送受信信号を送受信する送受信部と、上記ア
ンテナ部を送信時にファンビーム型に、受信時にペンシ
ルビーム型に制御し、受信時にアンテナビームを低高度
から高高度に変化させるビーム制御部と、上記アンテナ
部の観測位置から水平方向に所定の距離だけ隔てた位置
における天頂方向にドップラシフト量の複数の算定点を
設け、各算定点に対応したアンテナビームの天頂角を上
記ビーム制御部に指示し、上記送受信部の受信タイミン
グを制御する制御手段と、上記アンテナ部より受信され
た電波から大気のドップラシフト量を検出する信号処理
部とを備えたものである。
A Doppler observation apparatus according to claim 1 of the present invention includes an antenna unit for scanning an antenna beam, and an antenna unit for scanning the antenna beam.
The transmitter and receiver that sends and receives signals to and from the antenna
The antenna part is fan-beam type when transmitting, and the pencil type when receiving.
It controls to a low beam type, and the antenna beam is low altitude when receiving.
Beam control unit that changes from high to high altitude, and the above antenna
A position that is separated from the observation position of the center by a predetermined distance in the horizontal direction.
Multiple calculation points of the Doppler shift amount in the zenith direction at
The zenith angle of the antenna beam corresponding to each calculation point is set up.
Control means for instructing the beam control section to control the reception timing of the transmission / reception section, and reception means from the antenna section.
Signal processing to detect the amount of Doppler shift of the atmosphere from the received radio waves
And a section .

【0009】この発明の請求項2に係るドップラ観測装
置は、上記アンテナビームを離散的に変化させることを
特徴とする請求項1に記載のものである。
A Doppler observation apparatus according to claim 2 of the present invention
Position is to change the antenna beam discretely.
It is the one according to claim 1 characterized.

【0010】この発明の請求項3に係るドップラ観測装
置は、上記ドップラシフト量の検出結果から地形エコー
の影響を評価し、この評価結果に応じて上記アンテナビ
ームの天頂角パターンを変更するようにしたことを特徴
とする請求項1に記載のものである。
A Doppler observation apparatus according to claim 3 of the present invention
The terrain is based on the detection results of the Doppler shift amount and the terrain echo
The effect of
The feature is that the zenith angle pattern of the dome is changed.
It is the one according to claim 1.

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】実施の形態1 以下、この発明の一実施形態について図1乃至図4を用
いて説明する。図1はこの発明の一実施形態によるドッ
プラ観測装置を示すブロック構成図であり、図2は図1
に示すドップラ観測装置によって放射ないし走査される
アンテナビームのビーム特性図である。なお、アンテナ
ビームのビーム特性はアンテナ開口面全面あるいは一部
を励振させることにより制御することが可能であり、本
実施の形態によるドップラ観測装置では、観測効率を向
上させる観点から、電波送信時には図2(a)に示すよ
うなビーム特性、電波受信時には図2(b)に示すよう
なビーム特性のアンテナビームをそれぞれ放射ないし走
査させている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a block diagram showing a Doppler observation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a beam characteristic diagram of an antenna beam emitted or scanned by the Doppler observation device shown in FIG. Note that the beam characteristics of the antenna beam can be controlled by exciting the whole or part of the antenna aperture surface, and the Doppler observation apparatus according to the present embodiment can improve the observation efficiency from the viewpoint of radio wave transmission. Antenna beams having the beam characteristics shown in FIG. 2A and the beam characteristics shown in FIG.

【0015】図1において、1は複数のアンテナ素子が
配列された素子アレイ1a及びこの素子アレイ1aに所
定の位相信号を供給して後述するアンテナ開口面に所定
ビーム特性のアンテナビームを形成させる移相器1bに
より構成されたフェーズドアレイ方式のアンテナ部、2
はアンテナ部1から観測位置上空に送信させる所定周波
数の送信信号を生成する送信部、3はアンテナ部1にて
受信されサーキュレータ等の送受信切換部4を介して入
力された目標物等からの反射電波を受信処理する受信部
(5は2ないし4を含んだ送受信部である。)、6は受
信部3で受信処理された受信信号についてFFT変換処
理等の信号処理を施して反射電波に含まれた周波数のド
ップラシフト量を検出する信号処理部、7はアンテナ部
1に形成されるアンテナビームのビーム特性及びビーム
方向などを制御すべく移相器1bへの指示を行うビーム
制御部、8はCPUやメモリ等を有し、内蔵されたプロ
グラムや外部装置からの指令に従って信号処理部6によ
り検出されたドップラシフト量から観測位置上空におけ
る水平風の算定処理ないし高度分布の算定処理を行い、
また電波の送受信タイミングに応じてビーム制御部6に
アンテナビーム切り替えの指示などを行う制御手段であ
る。なお、制御手段8によって算定処理された各種処理
データ(観測位置上空の水平風のデータないし高度分布
のデータ等)は、例えば表示装置等他の装置へ出力さ
れ、気象予報などに利用される(図示省略)。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an element array 1a in which a plurality of antenna elements are arranged, and a transfer for supplying a predetermined phase signal to the element array 1a to form an antenna beam having a predetermined beam characteristic on an antenna aperture plane described later. Phased array type antenna section composed of phase shifter 1b, 2
Is a transmission unit that generates a transmission signal of a predetermined frequency to be transmitted from the antenna unit 1 to the sky above the observation position, and 3 is a reflection from a target object or the like received by the antenna unit 1 and input via the transmission / reception switching unit 4 such as a circulator. A receiving unit (5 is a transmitting / receiving unit including 2 to 4) that receives and processes radio waves, and 6 includes signal processing such as FFT conversion processing on the reception signal received by the receiving unit 3 and includes the reflected radio waves. A signal processing unit for detecting the Doppler shift amount of the selected frequency; 7 a beam control unit for instructing the phase shifter 1b to control the beam characteristics and beam direction of the antenna beam formed in the antenna unit 1; Has a CPU, a memory, etc., and calculates the horizontal wind above the observation position from the Doppler shift amount detected by the signal processing unit 6 in accordance with a built-in program or a command from an external device. To perform calculation processing of height distribution,
Further, it is a control means for instructing the beam control unit 6 to switch the antenna beam in accordance with the transmission / reception timing of radio waves. Various processing data calculated by the control means 8 (horizontal wind data over the observation position or altitude distribution data, etc.) is output to another device such as a display device and used for weather forecast ( (Not shown).

【0016】また、図2において、9は素子アレイ1a
のアンテナ開口面、10a,10bはアンテナ開口面9
から斜め上空に向けて形成されたアンテナビーム(以
下、斜めアンテナビームという。)であり、10aは電
波送信時における斜めアンテナビームの指向特性、10
bは電波受信時における斜めアンテナビームの指向特性
をそれぞれ示している。図2に示すように、本実施の形
態によるドップラ観測装置では、電波送信時には仰角方
向にブロードな指向特性を有するいわゆるファンビーム
型のアンテナビームが形成され、電波受信時には方位方
向及び仰角方向とも比較的鋭い指向性を有するいわゆる
ペンシルビーム型のアンテナビームが形成される。そし
て、これら斜めアンテナビーム10a,10bは、アン
テナ開口面8と直交する方向、すなわち天頂方向を基準
としこの天頂方向からの角度(以下、天頂角という。)
によりアンテナ仰角がそれぞれ制御されている。
Further, in FIG. 2, 9 is an element array 1a.
Antenna aperture planes 10a and 10b are antenna aperture planes 9
Is an antenna beam (hereinafter, referred to as an oblique antenna beam) formed obliquely above the sky, and 10a is a directional characteristic of the oblique antenna beam during radio wave transmission.
b shows the directional characteristics of the diagonal antenna beams when receiving radio waves. As shown in FIG. 2, in the Doppler observation apparatus according to the present embodiment, a so-called fan-beam type antenna beam having broad directional characteristics in the elevation angle direction is formed during radio wave transmission, and is compared with the azimuth direction and elevation angle direction during radio wave reception. A so-called pencil beam type antenna beam having a sharp sharp directivity is formed. The oblique antenna beams 10a and 10b are angled from the zenith direction (hereinafter referred to as the zenith angle) with reference to the direction orthogonal to the antenna aperture plane 8, that is, the zenith direction.
The antenna elevation angle is controlled by.

【0017】一般に、ドップラ・レーダによる水平風の
測定は、天頂方向となす角度が等しくかつ水平面に投影
した送受信電波方向がほぼ正反対の異なる2方向の斜め
アンテナビームについて斜め方向の風速を検出し、これ
ら斜め方向の風速から垂直成分を消去して水平成分を検
出することにより行われるものであり(例えば、特開平
10−197549号に記載の算定方法。)、本実施の
形態によるドップラ観測装置も同様の算定処理により各
観測高度における大気の移動速度を測定するものであ
る。例えば、東西方向の水平風を観測する場合、東又は
西方向斜め上方の測定値と天頂方向の測定値とから垂直
成分を除去して観測位置上空における東西方向の水平風
を算定し、あるいは、東方向斜め上方の測定値と西方向
斜め上方の測定値とから垂直成分を除去して観測位置上
空における東西方向の水平風を算定するものである。
In general, horizontal wind measurement by a Doppler radar detects oblique wind speeds of two oblique antenna beams having different azimuth angles with the zenith direction and different directions of transmitted and received radio waves projected on a horizontal plane. This is performed by eliminating the vertical component from these oblique wind speeds and detecting the horizontal component (for example, the calculation method described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-197549), and the Doppler observation device according to the present embodiment is also used. By the same calculation process, the moving speed of the atmosphere at each observation altitude is measured. For example, when observing a horizontal wind in the east-west direction, calculate the horizontal wind in the east-west direction above the observation position by removing the vertical component from the measurement value in the east or west diagonal direction and the measurement value in the zenith direction, or The vertical component is removed from the measurement values diagonally above the east direction and the measurement values diagonally above the west direction to calculate the horizontal wind in the east-west direction above the observation position.

【0018】なお、図2は東西方向の水平風を測定する
場合について示しているが、他の方位方向について水平
風を測定する場合も同様であり、各方位方向について測
定された水平風の3次元合成ベクトル処理により観測位
置上空における水平風の算定が行われる(Eは東方向、
Wは西方向、Nは北方向、Sは南方向である。)。
Although FIG. 2 shows the case of measuring horizontal winds in the east-west direction, the same applies to the case of measuring horizontal winds in other azimuth directions as well. Horizontal winds above the observation position are calculated by dimensional composite vector processing (E is east direction,
W is west, N is north, and S is south. ).

【0019】次に、東西方向についての水平風の測定を
例に本実施の形態によるドップラ観測装置の動作を説明
する(他の各方位方向の水平風の算定について説明を省
略する。)。図3は本実施の形態によるドップラ観測装
置の送受信タイミングおよび電波受信中におけるビーム
天頂角の変化について説明するための送受信タイミング
説明図である。本実施の形態によるドップラ観測装置で
は、送信動作が開始されると、まず、制御手段8が送受
信部5の送信部2に送信指示を行うと共に、ビーム制御
部7に指示を行いアンテナ部1に図2(a)に示すよう
な特性の斜めアンテナビーム10aを形成させる。そし
て、送信部2から出力された所定周波数の送信信号は、
送受信切換部4、アンテナ部1を介しこの斜めアンテナ
ビーム10aにより観測位置上空に送信電波として送信
される。ここで、斜めアンテナビーム10aは、図2
(a)に示すような天頂方向付近を含む仰角方向に幅広
なビーム特性を有するアンテナビームであり、送信部2
から出力された送信信号は比較的短い送信時間にて観測
領域全域に送信することができる(図3の上段図11を
参照。)。
Next, the operation of the Doppler observation apparatus according to the present embodiment will be described by taking the horizontal wind measurement in the east-west direction as an example (the description of the calculation of the horizontal winds in other azimuth directions will be omitted). FIG. 3 is a transmission / reception timing explanatory diagram for explaining the transmission / reception timing of the Doppler observation apparatus according to the present embodiment and the change of the beam zenith angle during reception of radio waves. In the Doppler observation apparatus according to this embodiment, when the transmission operation is started, first, the control unit 8 instructs the transmission unit 2 of the transmission / reception unit 5 to transmit, and the beam control unit 7 to instruct the antenna unit 1. The oblique antenna beam 10a having the characteristics shown in FIG. 2A is formed. Then, the transmission signal of the predetermined frequency output from the transmission unit 2 is
This oblique antenna beam 10a is transmitted via the transmission / reception switching unit 4 and the antenna unit 1 to the sky above the observation position as a transmission radio wave. Here, the diagonal antenna beam 10a is shown in FIG.
It is an antenna beam having a wide beam characteristic in the elevation angle direction including the vicinity of the zenith direction as shown in (a).
The transmission signal output from can be transmitted over the entire observation area in a relatively short transmission time (see FIG. 11, upper stage FIG. 3).

【0020】次に、受信動作が開始されると、制御手段
8は送受信部5に送受信の切り換えを指示すると共に、
ビーム制御部7を制御してアンテナ開口面9に形成され
た斜めアンテナビーム10aを図2(b)に示すような
ペンシルビーム型の斜めアンテナビーム10bに切り換
える。そして、ビーム制御部7はこの斜めアンテナビー
ム10bを後述するように制御して大気中の不均一な箇
所等から反射された反射電波について受信を行う。電波
受信時における斜めアンテナビーム10bは、仰角方向
のビーム幅が狭いので観測領域内を走査して観測領域全
域をカバーするには多少の時間を要するが(図3の中段
図12を参照。)、本実施の形態では、斜めアンテナビ
ーム10bの走査手順を天頂角が大となる方向から小と
なる仰角方向へ変化するよう制御されているので(図3
の下段図13を参照。)、各観測高度領域からの反射電
波を効率的に受信することができる。
Next, when the reception operation is started, the control means 8 instructs the transmission / reception section 5 to switch between transmission and reception, and
The beam control unit 7 is controlled to switch the diagonal antenna beam 10a formed on the antenna aperture 9 to the pencil beam type diagonal antenna beam 10b as shown in FIG. 2B. Then, the beam control unit 7 controls the oblique antenna beam 10b as described later to receive the reflected radio wave reflected from a non-uniform place in the atmosphere. Since the oblique antenna beam 10b at the time of receiving a radio wave has a narrow beam width in the elevation direction, it takes some time to scan the inside of the observation region and cover the entire observation region (see middle stage FIG. 12 of FIG. 3). In the present embodiment, the scanning procedure of the oblique antenna beam 10b is controlled so as to change from the direction in which the zenith angle is large to the direction in which the zenith angle is small (FIG. 3).
See FIG. 13 at the bottom. ), The reflected radio waves from each observation altitude region can be efficiently received.

【0021】すなわち、パルスレーダは、送受信の時間
差が観測位置からの距離に対応し、受信した反射波の時
系列の受信データから観測位置とターゲットとの間の距
離方向の分布を測定することができるが、本実施の形態
によるドップラ観測装置では、ビーム制御部7がこのよ
うなターゲット(ここでは、大気組成によるゆらぎや大
気密度によるゆらぎ等の大気の不均一箇所であり、以
下、散乱体という。)までの距離が比較的短い低観測高
度領域(すなわち天頂角が大となる仰角方向)から、散
乱体までの距離が長くなる高観測高度領域(すなわち天
頂角が小となる仰角方向)へ天頂角が変化するよう斜め
アンテナビーム10bを走査して散乱体からの反射電波
を受信するようにしたので、散乱体までの距離に応じた
時間差でそれぞれ反射された各散乱体からの反射電波を
受信することができ、観測位置上空における大気からの
反射電波を効率的に受信することができる。
That is, in the pulse radar, the time difference between transmission and reception corresponds to the distance from the observation position, and the distribution in the distance direction between the observation position and the target can be measured from the reception data of the received reflected waves in time series. However, in the Doppler observation apparatus according to the present embodiment, the beam control unit 7 uses such a target (here, a nonuniform portion of the atmosphere such as a fluctuation due to the atmospheric composition or a fluctuation due to the atmospheric density, hereinafter referred to as a scatterer). To a high observation altitude region where the distance to the scatterer is long (that is, in the elevation direction where the zenith angle is small). Since the oblique antenna beam 10b is scanned so as to change the zenith angle and the reflected radio waves from the scatterer are received, there is a time difference according to the distance to the scatterer. Is reflected radio wave can be received from each scatterer with the reflected waves from the atmosphere at the observation position over can be received efficiently.

【0022】なお、斜めアンテナビーム10bの走査速
度は観測位置周辺の気象条件、要求される観測精度等に
応じて設定されるものであるが、本実施の形態によるド
ップラ観測装置では、各観測高度における観測領域、す
なわち水平風の算定位置が各観測高度において等しくな
るように斜めアンテナビーム10bの走査速度が設定さ
れ、受信部3の受信タイミングが設定される。
The scanning speed of the oblique antenna beam 10b is set according to the weather conditions around the observation position, the required observation accuracy, etc., but with the Doppler observation apparatus according to this embodiment, The scanning speed of the oblique antenna beam 10b and the reception timing of the receiving unit 3 are set so that the observation region in, that is, the calculated position of the horizontal wind becomes equal at each observation altitude.

【0023】そして、斜めアンテナビーム10bにより
受信され、受信部3にて受信処理された時系列の受信デ
ータについて上述したような射影成分(斜め方向の風速
から垂直成分を消去したもの)をそれぞれ算定すること
により、各観測高度における水平風が測定できる。上述
のとおり、水平風測定の原理は、大気中の屈折率の粗密
が散乱体となって反射され、この反射波のドップラ効果
による周波数の変化を検出することに基づき行われるも
ので、本実施の形態によるドップラ観測装置では、この
ような反射電波からのドップラシフト量をドップラ処理
部6にて検出し、これら時系列のドップラシフト量に基
づいて水平風の算定を行うことにより、各観測高度毎の
水平風を算定することができる。
Then, the projection components (obtained by eliminating the vertical component from the oblique wind speed) are calculated for the time-series reception data received by the oblique antenna beam 10b and processed by the receiving unit 3. By doing so, the horizontal wind at each observation altitude can be measured. As described above, the principle of horizontal wind measurement is based on the fact that the density of the refractive index in the atmosphere is reflected as a scatterer and the change in frequency due to the Doppler effect of this reflected wave is detected. In the Doppler observation device in the form of, the Doppler shift amount from such reflected radio waves is detected by the Doppler processing unit 6, and the horizontal wind is calculated based on these time-series Doppler shift amounts to obtain each observation altitude. The horizontal wind for each can be calculated.

【0024】図4は本実施の形態によるドップラ観測装
置の電波受信時における水平風の測定状況を模式的に示
した測定状況説明図であるが、図4に示すように、本実
施の形態によるドップラ装置では、各観測高度の水平風
の観測領域(水平風の算定点S1ないしSn)が等しく
なるように斜めアンテナビーム10bの走査および受信
部3における受信タイミングの制御を行っているので、
観測位置上空の風分布に空間的な不均一があるような場
合において、高い観測高度領域においても風の一様性を
仮定する領域が不用意に拡がることがなく、各観測高度
における水平風の測定精度を向上させることができる。
なお、図4において、K1ないしKn(nは整数)は水
平風の測定が行われる各観測高度、S1ないしSnは各
観測高度における水平風の算定点である。
FIG. 4 is a measurement situation explanatory view schematically showing the measurement situation of the horizontal wind at the time of radio wave reception of the Doppler observation apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. The Doppler device controls the scanning of the oblique antenna beam 10b and the reception timing of the receiving unit 3 so that the horizontal wind observation regions (horizontal wind calculation points S1 to Sn) at the respective observation altitudes become equal.
In the case where there is spatially non-uniform wind distribution over the observation position, the area assuming the uniformity of wind does not inadvertently expand even at high observation altitude regions, and horizontal winds at each observation altitude The measurement accuracy can be improved.
In FIG. 4, K1 to Kn (n is an integer) are observation altitudes at which the horizontal wind is measured, and S1 to Sn are horizontal wind calculation points at the respective observation altitudes.

【0025】そして、以上のような水平風の測定を観測
位置を中心とした複数の方位方向(南北方向を含む。)
について行うことにより多数の方位方向について各観測
高度毎の水平風を測定することができ、これら各方位方
向について測定された各観測高度毎の水平風について3
次元ベクトルの合成処理を行うことにより、観測位置上
空における水平風の3次元分布を算定することができ
る。この水平風の3次元分布に基づいて観測位置上空に
おける大気の高度分布が観測される。
Then, the horizontal wind measurement as described above is performed in a plurality of azimuth directions (including the north and south directions) with the observation position as the center.
It is possible to measure horizontal winds at each observation altitude for a large number of azimuth directions, and to measure horizontal winds at each observation altitude for each azimuth direction.
The three-dimensional distribution of horizontal winds above the observation position can be calculated by performing the dimensional vector synthesis process. The altitude distribution of the atmosphere above the observation position is observed based on this three-dimensional distribution of horizontal wind.

【0026】以上のように、本実施の形態によるドップ
ラ観測装置によれば、電波送信時には図2(a)に示す
ような仰角方向に幅広なビーム特性を有するアンテナビ
ームにより送信信号を送信し、電波受信時には図2
(b)に示すような仰角方向にビーム幅の狭いビーム特
性を有するアンテナビームをその天頂角が大となる方向
から小となる方向に変化させて反射電波を受信するよう
にしたので、観測位置上空に対する電波の送受信を高速
に行うことができ、観測位置上空の水平風の測定効率、
ひいては高度分布の観測効率を大幅に向上させることが
できる。また、観測高度に拘わらず水平風の観測領域が
等しくなるようにしたので、各観測高度における測風精
度を向上させより正確な大気の高度分布を観測すること
ができる。
As described above, according to the Doppler observation apparatus according to this embodiment, when transmitting a radio wave, a transmission signal is transmitted by an antenna beam having a wide beam characteristic in the elevation angle direction as shown in FIG. Fig. 2 when receiving radio waves
Since the antenna beam having a beam characteristic with a narrow beam width in the elevation direction as shown in (b) is changed from a direction in which the zenith angle is large to a direction in which the zenith angle is small, the reflected radio wave is received. High-speed transmission and reception of radio waves to the sky, measurement efficiency of horizontal winds above the observation position,
As a result, the observation efficiency of the altitude distribution can be greatly improved. Further, since the horizontal wind observation areas are made equal regardless of the observation altitude, it is possible to improve the wind measurement accuracy at each observation altitude and observe a more accurate atmospheric altitude distribution.

【0027】また、観測位置上空における大気の高度分
布を正確に観測することができれば、上述したような観
測位置周辺における局地的な気象現象の変化、例えば降
雨状況などをより正確に予測することが可能となり、災
害発生の回避など防災面への活用、あるいはより精度の
高い大気汚染発生状況の監視、航空機の航空の障害とな
る乱気流の検出などを図ることができる。
Further, if the altitude distribution of the atmosphere above the observation position can be accurately observed, it is possible to more accurately predict the change in the local meteorological phenomenon around the observation position as described above, for example, the rainfall situation. Therefore, it is possible to use it for disaster prevention, such as avoiding a disaster, to monitor the occurrence of air pollution with higher accuracy, and to detect turbulence that interferes with aircraft aviation.

【0028】実施の形態2.次に本発明の他の実施形態
について説明する。上記実施の形態によるドップラ観測
装置では、電波受信時における斜めアンテナビーム10
bの天頂角は時間の経過に伴い連続的に変化させていた
が、この天頂角を変化させる範囲は低仰角方向から高仰
角方向(30度ないし60度?)にまで及ぶきわめて広
範囲なものであり、観測領域全域について大気からの反
射電波を受信するためには当該斜めアンテナビーム10
bの走査速度に制限を受ける。即ち、アンテナビームの
走査速度をあまり速く設定すると、時間分解能が低下し
て測定された水平風の測風精度も劣化するという問題が
あり、所望の時間分解能を得るためにはアンテナビーム
の走査速度をあまり速く設定することはできない。
Embodiment 2. Next, another embodiment of the present invention will be described. In the Doppler observation apparatus according to the above embodiment, the oblique antenna beam 10 at the time of radio wave reception is received.
The zenith angle of b changed continuously with the passage of time, but the range of changing this zenith angle is extremely wide ranging from low elevation direction to high elevation direction (30 to 60 degrees?). In order to receive the reflected radio waves from the atmosphere over the entire observation area, the diagonal antenna beam 10
The scanning speed of b is limited. That is, if the scanning speed of the antenna beam is set too high, there is a problem that the time resolution is lowered and the wind measurement accuracy of the measured horizontal wind is also deteriorated. To obtain the desired time resolution, the scanning speed of the antenna beam is reduced. Cannot be set too fast.

【0029】本実施の形態によるドップラ観測装置で
は、このような問題を解消すべく、電波受信時における
斜めアンテナビーム10bの天頂角を観測高度に対応さ
せ離散的に変化させるようにしたものである。このよう
な斜めアンテナビーム10bの天頂角の変化は、例えば
制御手段8に予め設定されたプログラム等の制御により
実現されるものであり、本実施の形態によるドップラ観
測装置の装置概要は図1に示すものとほぼ同様に構成さ
れるものである(具体的な装置説明については省略す
る。)図5は斜めアンテナビーム10bのビーム天頂角
を離散的に変化させた様子を説明するための送受信タイ
ミング説明図であり、本実施の形態によるドップラ観測
装置では、斜めアンテナビームのビーム天頂角を低高度
用、中高度用、高高度用の3段階に変化させている(図
5の下段図14を参照。)。
In the Doppler observation apparatus according to this embodiment, in order to solve such a problem, the zenith angle of the oblique antenna beam 10b at the time of radio wave reception is discretely changed corresponding to the observation altitude. . Such a change in the zenith angle of the oblique antenna beam 10b is realized, for example, by the control of a program or the like preset in the control means 8, and a device outline of the Doppler observation device according to the present embodiment is shown in FIG. The configuration is almost the same as that shown (a detailed description of the device is omitted.). FIG. 5 is a transmission / reception timing for explaining a state in which the beam zenith angle of the oblique antenna beam 10b is discretely changed. It is an explanatory view, and in the Doppler observation apparatus according to the present embodiment, the beam zenith angle of the oblique antenna beam is changed into three levels for low altitude, middle altitude, and high altitude (see the lower diagram in FIG. 5). reference.).

【0030】本実施の形態によるドップラ観測装置によ
れば、図5に示すように、所定の観測高度における反射
電波の受信時間を長く設定することができ、上記実施の
形態によるドップラ観測装置のように斜めアンテナビー
ムを連続的に変化させる場合に比べて受信電波の時間分
解能を大幅に向上させることができる。なお、本実施の
形態では、斜めアンテナビームの天頂角を3段階に変化
させているが、より正確な大気の高度分布を観測するた
めには多数の観測高度について水平風を測定することが
望ましく、要求される観測精度に応じて3段階以上の多
段階に斜めアンテナビームを変化させるようにしてもよ
い。
According to the Doppler observation apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, it is possible to set the reception time of the reflected radio wave at a predetermined observation altitude to be long, and the Doppler observation apparatus according to the above-mentioned embodiment is provided. Moreover, the time resolution of the received radio wave can be significantly improved as compared with the case where the diagonal antenna beam is continuously changed. Although the zenith angle of the oblique antenna beam is changed in three steps in this embodiment, it is desirable to measure horizontal winds at many observation altitudes in order to observe the altitude distribution of the atmosphere more accurately. The oblique antenna beam may be changed in multiple stages of three stages or more according to the required observation accuracy.

【0031】以上のように、本実施の形態によるドップ
ラ観測装置によれば、電波受信時における斜めアンテナ
ビームの天頂角を離散的に変化させるようにしたので、
さらに、受信した反射電波の時間分解能を向上させるこ
とができ、各観測高度における水平風の測風精度が向上
しより正確な大気の高度分布を観測することができる。
また、ビーム天頂角の切り換えに要する時間をも短縮す
ることができるので、水平風の測定時間も短かくするこ
とができ、観測精度の劣化を防止しながら観測効率を向
上させることができる。
As described above, according to the Doppler observation apparatus according to this embodiment, the zenith angle of the oblique antenna beam at the time of radio wave reception is discretely changed.
Furthermore, the time resolution of the received reflected radio waves can be improved, the accuracy of horizontal wind measurement at each observation altitude is improved, and a more accurate altitude distribution of the atmosphere can be observed.
Moreover, since the time required for switching the beam zenith angle can be shortened, the horizontal wind measurement time can be shortened, and the observation efficiency can be improved while preventing the deterioration of the observation accuracy.

【0032】実施の形態3.次に本発明の他の実施形態
についてさらに図6及び図7を用いて説明する。上記各
実施の形態では、風の一様性を仮定する領域、即ち、観
測位置上空の観測領域が観測高度に拘わらずほぼ一定と
なるように電波受信時における斜めアンテナビーム10
bの天頂角を変化させていたが、上述したようなドップ
ラ観測装置では、大気中からの反射電波だけでなく地表
面や観測位置周囲の建物等からの反射電波(以下、地形
エコーという。)についても区別することなく受信して
しまい、このような地形エコーの影響を受けやすい観測
位置においては、いわゆる大気エコーと地形エコーとの
識別が困難となる場合あり、水平風の測風精度に大きな
影響を及ぼす。
Embodiment 3. Next, another embodiment of the present invention will be further described with reference to FIGS. 6 and 7. In each of the above-described embodiments, the oblique antenna beam 10 at the time of radio wave reception is set so that the region where wind uniformity is assumed, that is, the observation region above the observation position is substantially constant regardless of the observation altitude.
Although the zenith angle of b was changed, in the Doppler observation device as described above, not only reflected waves from the atmosphere but also reflected waves from the ground surface and buildings around the observation position (hereinafter referred to as topographic echo). However, it may be difficult to distinguish between so-called atmospheric echoes and topographic echoes at observation positions that are easily affected by topographic echoes. affect.

【0033】本実施の形態によるドップラ観測装置は、
このような問題を解消すべく、測定された水平風につい
ていわゆる地形エコーの評価を行い、この地形エコーの
評価結果から地形エコーによる測風精度の劣化が生じて
いると判定された観測高度について、斜めアンテナビー
ム10bの天頂角パターンを変更し、その変更後の天頂
角にて再度水平風の測定を行うようにしたものである。
The Doppler observation apparatus according to this embodiment is
In order to eliminate such problems, so-called terrain echo was evaluated for the measured horizontal wind, and the observation altitude determined from the evaluation results of this terrain echo was that the wind measurement accuracy was deteriorated due to the terrain echo, The zenith angle pattern of the oblique antenna beam 10b is changed, and the horizontal wind is measured again at the changed zenith angle.

【0034】図6は本実施形態によるドップラ観測装置
の動作フローを示す動作フローチャート図であり、この
動作フローは、例えば、制御手段8に予め設定されたプ
ログラム等により実現される。なお、本実施の形態によ
るドップラ観測装置の装置概要も図1に示すものとほぼ
同様に構成されるものであり、また、水平風の算定処理
も上記実施の形態によるドップラ観測装置と同様な手法
により行われる。本実施の形態によるドップラ観測装置
では、まず、図2(a),図2(b)に示すような斜め
アンテナビーム10a,10bを用いて電波の送受信が
行われ、観測位置上空における大気のドップラシフト量
が検出される(S01)。そして、これらドップラシフ
ト量から各観測高度における水平風の算定処理が行われ
(S02)、算定された水平風についてそれぞれ地形エ
コーによる影響の評価が行われる(S03)。
FIG. 6 is an operation flowchart showing an operation flow of the Doppler observation apparatus according to this embodiment. This operation flow is realized by, for example, a program preset in the control means 8. The device outline of the Doppler observation device according to the present embodiment is configured almost the same as that shown in FIG. 1, and the horizontal wind calculation process is similar to that of the Doppler observation device according to the above embodiments. Done by. In the Doppler observation apparatus according to this embodiment, first, radio waves are transmitted and received using the oblique antenna beams 10a and 10b as shown in FIGS. 2A and 2B, and the Doppler of the atmosphere above the observation position is transmitted. The shift amount is detected (S01). Then, the horizontal wind at each observation altitude is calculated from these Doppler shift amounts (S02), and the effect of topographic echo is evaluated for each calculated horizontal wind (S03).

【0035】上述したように、ウインドプロファイラ等
のドップラ観測装置は、大気中で反射される微弱な電波
を受信ないし解析して大気の移動速度を測定するもので
あるため、地表面や観測位置周囲の建物等からの強い反
射電波が受信されるとそのような地形エコーの影響を受
けやすい。即ち、このような地形エコーは検出されるド
ップラシフト量が一般に零であり、観測位置上空の大気
の移動速度がごく小さい場合には、信号処理部6にて検
出される大気のドップラシフト量もごく小さいものとな
るため、いわゆる大気エコーと地形エコーとが重なって
検出された場合には、これら各受信データのスペクトラ
ムを比較してもこれらの識別が困難となる(例えば、山
の斜面等はその表面部分がゆらいでおり、このような斜
面から反射された地形エコーはドップラシフト量が正確
には零とならない。)。
As described above, since the Doppler observation device such as a wind profiler receives or analyzes weak radio waves reflected in the atmosphere to measure the moving speed of the atmosphere, the Doppler observation device is used to measure the moving speed of the atmosphere. When strong reflected radio waves are received from buildings, etc., it is easily affected by such topographic echo. That is, such a terrain echo generally has a detected Doppler shift amount of zero, and when the moving speed of the atmosphere above the observation position is very small, the Doppler shift amount of the atmosphere detected by the signal processing unit 6 is also small. When the so-called atmospheric echo and terrain echo are detected in an overlapping manner, it is difficult to identify them even if the spectra of these received data are compared (for example, the slope of a mountain Its surface is fluctuating, and the topographic echo reflected from such a slope does not have zero Doppler shift.

【0036】ここで、地形エコーの影響を受けているか
否かの具体的評価は、測風精度が劣化しているか否かに
より評価すればよく、例えば、SN比、速度幅、クラッ
タレベルなどに基づいて行うことが可能である。この地
形エコーの評価は3次元ベクトル合成された各観測高度
における水平風について行ってもよいし、さらに各方位
方向において算定された各水平風について行うようにし
てもよい。以上のような地形エコーの評価結果から測風
精度の劣化が検出されなければ、制御手段8は正常に水
平風の測定が行われたものと判定して天頂角パターンの
変更は行わず測定された各観測高度における水平風に基
づいて観測位置上空の高度分布を算定し、測風精度の劣
化が検出された場合には、その測風精度の劣化が検出さ
れた観測高度につい再度水平風の測定を行うよう斜めア
ンテナビーム10bの天頂角パターンの変更が指示され
る(S04)。
Here, a concrete evaluation as to whether or not the influence of the terrain echo is made may be made by whether or not the wind measurement accuracy is deteriorated. For example, the SN ratio, the speed range, the clutter level, etc. may be evaluated. It can be done based on. The evaluation of the terrain echo may be performed for the horizontal wind at each observation altitude obtained by the three-dimensional vector synthesis, or may be performed for each horizontal wind calculated in each azimuth direction. If the deterioration of the wind measurement accuracy is not detected from the evaluation result of the terrain echo as described above, the control means 8 determines that the horizontal wind measurement is normally performed, and the measurement is performed without changing the zenith angle pattern. When the altitude distribution above the observation position is calculated based on the horizontal wind at each observation altitude, and the deterioration of the wind measurement accuracy is detected, the level of the horizontal wind The change of the zenith angle pattern of the oblique antenna beam 10b is instructed to perform the measurement (S04).

【0037】具体的には、制御手段8からビーム制御部
7に対して斜めアンテナビーム10bの天頂角パターン
の変更の指示が行われ、このビーム制御部7の制御によ
りアンテナ開口面9に形成された斜めアンテナビーム1
0bの天頂角パターンが変更される。図7は地形エコー
の評価に基づいて斜めアンテナビーム10bの天頂角を
変更した様子を示す天頂角パターン説明図であり、本実
施の形態によるドップラ観測装置では、図7に示すよう
に、地形エコーの影響が検出された観測高度においてそ
の観測領域が広くなるように斜めアンテナビーム10b
の天頂角が変更され、その変更後の斜めアンテナビーム
10bの天頂角にて再度当該観測高度における水平風の
測定が行われる(図7中、S1は変更前の水平風の算定
点、S1’は変更後の水平風の算定点である。)。
Specifically, the control means 8 instructs the beam control section 7 to change the zenith angle pattern of the oblique antenna beam 10b, and the beam control section 7 controls the beam to be formed on the antenna aperture 9. Diagonal antenna beam 1
The zenith angle pattern of 0b is changed. FIG. 7 is a zenith angle pattern explanatory view showing a state in which the zenith angle of the oblique antenna beam 10b is changed based on the evaluation of the terrain echo. In the Doppler observation device according to the present embodiment, as shown in FIG. The oblique antenna beam 10b so that the observation area becomes wider at the observation altitude where the influence of
Is changed, and the horizontal wind at the observation altitude is measured again at the zenith angle of the oblique antenna beam 10b after the change (in FIG. 7, S1 is the horizontal wind calculation point before the change, S1 ′). Is the calculated horizontal wind calculation point.)

【0038】上述したとおり、水平風の算定は、アンテ
ナビーム10bの視線方向の射影成分に基づきなされる
ものであり、アンテナビーム10bの天頂角を大きくす
ればそれに応じて射影成分も大きくなるので、たとえ大
気の移動速度がごく小さく地形エコーとの識別が困難な
場合であっても、天頂角を広げることにより大気エコー
と地形エコーとの識別が容易となり、当該観測高度領域
における水平風の測風精度を向上させることができる。
なお、地形エコーの影響は、観測高度領域が低くなるほ
ど大きくなる傾向があり、高い観測高度においてはほと
んどその影響を受けない。
As described above, the horizontal wind is calculated based on the projection component of the antenna beam 10b in the line-of-sight direction. If the zenith angle of the antenna beam 10b is increased, the projection component is increased accordingly. Even if the speed of movement of the atmosphere is very small and it is difficult to distinguish from the topographic echo, widening the zenith angle makes it easier to distinguish between the atmospheric echo and the topographic echo, and the horizontal wind measurement in the observation altitude region is performed. The accuracy can be improved.
The effect of topographic echo tends to increase as the observation altitude region decreases, and is hardly affected at high observation altitudes.

【0039】以上のように、本実施の形態によるドップ
ラ観測装置によれば、測定された水平風について地形エ
コーの評価を行い、地形エコーによる測風精度の劣化が
検出された場合には、電波受信時における斜めアンテナ
ビーム10bの天頂角パターンを変更して再度水平風の
測定を行うようにしたので、いわゆる大気エコーと地形
エコーと識別を容易にすることができ、さらに、より正
確な大気の高度分布を観測することができる。また、地
形エコーによる影響は、観測高度が低くなるほど大きく
なる傾向があり、高い観測高度における水平風の測定に
はそれほど影響を及ぼさないので、高い観測高度におい
て観測領域が広がり水平風の測風精度が劣化するという
問題も生じ難い。
As described above, according to the Doppler observation apparatus according to the present embodiment, the terrain echo is evaluated for the measured horizontal wind, and when the deterioration of the wind measurement accuracy due to the terrain echo is detected, the radio wave is detected. Since the zenith angle pattern of the oblique antenna beam 10b at the time of reception is changed and the horizontal wind is measured again, it is possible to easily distinguish what is called an atmospheric echo and a terrain echo, and further, a more accurate atmospheric The altitude distribution can be observed. In addition, the effect of topographic echo tends to increase as the observation altitude becomes lower, and does not significantly affect the measurement of horizontal wind at high observation altitude. Is less likely to occur.

【0040】なお、上記のような地形エコーの評価結果
からビーム天頂角パターンの変化によっても地形エコー
の影響がどうしても防止できないような場合も想定でき
るので、そのような場合には、以上のようなドップラ観
測装置を自動車等の移動体に載置して車載型のドップラ
観測装置としておき、観測位置を変更できるようにして
おいてもよい。このような車載型のドップラ観測装置の
利点は、例えば、地形エコーの原因となっている地形エ
コー対象物(山、建築物等)が除去できないような場合
において水平風の正確な観測を行うことが可能となるこ
とであり、1台のドップラ観測装置によって複数の観測
位置上空の水平風の測定ないし高度分布の観測を行うこ
とができる。ドップラ観測手段は通常の固定手段などに
より移動体に固定すればよい。
From the evaluation result of the topographic echo as described above, it is possible to assume a case where the influence of the topographic echo cannot be prevented even by the change of the beam zenith angle pattern. The Doppler observation device may be placed on a moving body such as an automobile to serve as a vehicle-mounted Doppler observation device so that the observation position can be changed. The advantage of such an on-board Doppler observation device is that accurate observation of horizontal wind can be performed, for example, when the topographic echo object (mountain, building, etc.) that causes the topographic echo cannot be removed. Therefore, it is possible to measure horizontal winds over a plurality of observation positions or observe altitude distribution with one Doppler observation device. The Doppler observation means may be fixed to the moving body by an ordinary fixing means or the like.

【0041】実施の形態4.次に本発明の他の実施形態
について説明する。上記各実施の形態によるドップラ観
測装置では、測風精度を向上させ、かつ、高度分布の観
測効率を向上させるために、水平風の測定に際していわ
ゆるファンビーム型のアンテナビームとペンシルビーム
型のアンテナビームとをそれぞれ使い分けていたが、送
受信のいずれにおいてもペンシルビーム型のアンテナビ
ームを用いて水平風の測定を行うようにしてもよい。こ
の場合、上記実施の形態によるドップラ観測装置と異な
り観測領域全域をカバーするため電波の送受信を何度も
繰り返して行う必要があるので、その分、水平風の測定
に時間を要するが、上述したように、アンテナビームの
天頂角を各観測高度に応じた角度に設定して測定するこ
とにより、水平風の観測領域が観測高度に拘わらず等し
くなり、各観測高度における水平風の測風精度が向上
し、より正確な大気の高度分布を観測することができ
る。
Fourth Embodiment Next, another embodiment of the present invention will be described. In the Doppler observation device according to each of the above-mentioned embodiments, in order to improve the wind measurement accuracy and improve the observation efficiency of the altitude distribution, a so-called fan beam type antenna beam and a pencil beam type antenna beam are used for horizontal wind measurement. , And the horizontal wind may be measured by using a pencil beam type antenna beam for both transmission and reception. In this case, unlike the Doppler observation apparatus according to the above-described embodiment, it is necessary to repeatedly transmit and receive radio waves in order to cover the entire observation area, and accordingly, it takes time to measure the horizontal wind. As described above, by setting the zenith angle of the antenna beam to an angle corresponding to each observation altitude and measuring, the horizontal wind observation area becomes equal regardless of the observation altitude, and the horizontal wind measurement accuracy at each observation altitude becomes It is possible to improve and observe the altitude distribution of the atmosphere more accurately.

【0042】以上のように、この発明によれば、各観測
高度における水平風の測風精度を向上させることができ
る。
As described above, according to the present invention, the accuracy of horizontal wind measurement at each observation altitude can be improved.

【0043】[0043]

【0044】[0044]

【0045】[0045]

【0046】[0046]

【0047】[0047]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の一実施形態によるドップラ観測装
置を示すブロック構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a Doppler observation device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示すドップラ観測装置により放射ない
し走査されるアンテナビームのビーム説明図である。
FIG. 2 is a beam explanatory diagram of an antenna beam emitted or scanned by the Doppler observation device shown in FIG.

【図3】 図1に示すドップラ観測装置の送受信タイミ
ングおよび電波受信時の斜めアンテナビームの天頂角変
化について説明するための送受信タイミング説明図であ
る。
FIG. 3 is a transmission / reception timing explanatory diagram for explaining transmission / reception timing of the Doppler observation device shown in FIG. 1 and a change in zenith angle of an oblique antenna beam when a radio wave is received.

【図4】 図1に示すドップラ観測装置の受信時におけ
るアンテナビームの天頂角あるいは仰角の変化状況を示
す観測説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of observation showing a change situation of a zenith angle or an elevation angle of an antenna beam at the time of reception by the Doppler observation device shown in FIG. 1.

【図5】 この発明の他の実施形態によるドップラ観測
装置を説明するための斜めアンテナビームの送受信タイ
ミング説明図である。
FIG. 5 is a transmission / reception timing explanatory diagram of an oblique antenna beam for explaining a Doppler observation device according to another embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の他の実施形態によるドップラ観測
装置の動作フローを示す動作フローチャート図である。
FIG. 6 is an operation flowchart showing an operation flow of the Doppler observation apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図7】 地形エコーの評価に基づいて斜めアンテナビ
ーム10bの天頂角を変更した様子を示す天頂角パター
ン説明図である。
FIG. 7 is a zenith angle pattern explanatory diagram showing a state in which the zenith angle of the oblique antenna beam 10b is changed based on the evaluation of the terrain echo.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アンテナ部、2 送信部、3 受信部、4 送受信
切換部、6 ドップラ処理部、7 ビーム制御部、8
制御手段、9 アンテナ開口面、10a、10b アン
テナビーム
1 antenna section, 2 transmitter section, 3 receiver section, 4 transmission / reception switching section, 6 Doppler processing section, 7 beam control section, 8
Control means, 9 Antenna aperture, 10a, 10b Antenna beam

フロントページの続き (72)発明者 土本 順久 神奈川県鎌倉市上町屋730−11 三菱電 機特機システム株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−197549(JP,A) 特開 平9−281131(JP,A) 特開 平9−90034(JP,A) 特開 平8−5737(JP,A) 特開 平10−288665(JP,A) 特開 平11−281740(JP,A) 特開2000−338238(JP,A) 特開 昭62−274228(JP,A) 特開 平11−271443(JP,A) 特開 平6−174823(JP,A) 特開 昭54−43493(JP,A) 特公 昭62−44227(JP,B2) 特公 平7−13657(JP,B2) 特公 平6−3453(JP,B2) 特公 昭60−34067(JP,B2) 特表 平7−502341(JP,A) 特許3393183(JP,B2) 松田知也、橋口浩之、渡邉伸一郎、若 山俊夫、津田敏隆、佐藤亨、山中大学、 山本衛、中村卓司、深尾昌一郎,“ミリ 波ドップラーレーダーの開発とその初期 観測結果”,大気圏シンポジウム,日 本,宇宙科学研究所,1998年 3月 5 日,第12回、平成9年度,p.42−45 松田知也、橋口浩之、渡邉伸一郎、若 山俊夫、深尾昌一郎,“ミリ波ドップラ ーレーダーを用いた大気運動の観測法の 開発”,大気圏シンポジウム,日本,宇 宙科学研究所,1998年 3月 4日,第 13回、平成10年度,p.60−63 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01W 1/00 - 1/18 G01S 13/00 - 13/95 G01P 5/00 - 5/26 G01P 13/00 - 13/04 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (72) Inventor Junhisa Tsuchimoto 730-11 Kamimachiya, Kamakura City, Kanagawa Mitsubishi Electric Tokuhoki System Co., Ltd. (56) References JP-A-10-197549 (JP, A) JP-A-9 -281131 (JP, A) JP-A-9-90034 (JP, A) JP-A-8-5737 (JP, A) JP-A-10-288665 (JP, A) JP-A-11-281740 (JP, A) ) JP 2000-338238 (JP, A) JP 62-274228 (JP, A) JP 11-271443 (JP, A) JP 6-174823 (JP, A) JP 54-43493 (JP, A) JP 62-44227 (JP, B2) JP 7-13657 (JP, B2) JP 6-4533 (JP, B2) JP 60-34067 (JP, B2) JP Table 7-502341 (JP, A) Patent 3393183 (JP, B2) Tomoya Matsuda, Hiroyuki Hashiguchi, Shinichiro Watanabe, Toshio Wakayama, Toshitaka Tsuda, Toru Sato, Yamanaka University, Mamoru Yamamoto, Takuji Nakamura, Shoichiro Fukao, "Milli" Wave doppler radar Development and its initial observation results ", Atmospheric Symposium, Japan, Institute of Space Science, March 5, 1998, 12th, 1997, p. 42-45 Tomoya Matsuda, Hiroyuki Hashiguchi, Shinichiro Watanabe, Toshio Wakayama, Shoichiro Fukao, "Development of Observation Method of Atmospheric Motions Using Millimeter-Wave Doppler Radar", Atmospheric Symposium, Japan, Space Science Research Institute, 1998 3 March 4th, 13th 1998, p. 60-63 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01W 1/00-1/18 G01S 13/00-13/95 G01P 5/00-5/26 G01P 13/00-13 / 04 JISST file (JOIS)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アンテナビームを走査するアンテナ部
と、このアンテナ部に送受信信号を送受信する送受信部
と、上記アンテナ部を送信時にファンビーム型に、受信
時にペンシルビーム型に制御し、受信時にアンテナビー
ムを低高度から高高度に変化させるビーム制御部と、
記アンテナ部の観測位置から水平方向に所定の距離だけ
隔てた位置における天頂方向にドップラシフト量の複数
の算定点を設け、各算定点に対応したアンテナビームの
天頂角を上記ビーム制御部に指示し、上記送受信部の
タイミングを制御する制御手段と、上記アンテナ部よ
り受信された電波から大気のドップラシフト量を検出す
る信号処理部とを備えたことを特徴とするドップラ観測
装置。
1. An antenna unit for scanning an antenna beam
And a transmission / reception unit that transmits / receives transmission / reception signals to / from this antenna unit
And, the antenna part is received in a fan-beam type when transmitting.
Sometimes it is controlled by the pencil beam type, and the antenna beam is received when receiving.
A beam control unit for high altitude change the beam from a low altitude, above
Note: A certain distance in the horizontal direction from the observation position of the antenna section
Multiple Doppler shifts in the zenith direction at separate positions
Of the antenna beam corresponding to each calculation point
The zenith angle instructed to the beam control unit, receiving of the transceiver unit
Control means for controlling the signal timing and the antenna section.
The amount of atmospheric Doppler shift is detected from the received radio waves.
Doppler observation apparatus characterized by comprising a signal processing unit that.
【請求項2】 上記アンテナビームを離散的に変化させ
ることを特徴とする請求項1に記載のドップラ観測装
置。
2. The Doppler observation apparatus according to claim 1, wherein the antenna beam is discretely changed.
【請求項3】 上記ドップラシフト量の検出結果から地
形エコーの影響を評価し、この評価結果に応じて上記ア
ンテナビームの天頂角パターンを変更するようにしたこ
とを特徴とする請求項1に記載のドップラ観測装置。
3. The zenith angle pattern of the antenna beam is changed in accordance with the evaluation result of the topographic echo from the detection result of the Doppler shift amount, and the zenith angle pattern of the antenna beam is changed according to the evaluation result. Doppler observation device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3393183B2 (en) 1999-02-12 2003-04-07 三菱電機株式会社 Doppler speed detection device and detection method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3393183B2 (en) 1999-02-12 2003-04-07 三菱電機株式会社 Doppler speed detection device and detection method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
松田知也、橋口浩之、渡邉伸一郎、若山俊夫、津田敏隆、佐藤亨、山中大学、山本衛、中村卓司、深尾昌一郎,"ミリ波ドップラーレーダーの開発とその初期観測結果",大気圏シンポジウム,日本,宇宙科学研究所,1998年 3月 5日,第12回、平成9年度,p.42−45
松田知也、橋口浩之、渡邉伸一郎、若山俊夫、深尾昌一郎,"ミリ波ドップラーレーダーを用いた大気運動の観測法の開発",大気圏シンポジウム,日本,宇宙科学研究所,1998年 3月 4日,第13回、平成10年度,p.60−63

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108139478A (en) * 2015-10-23 2018-06-08 三菱电机株式会社 Wind measuring device

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