JP3530940B2 - Weather object velocity measuring device and method - Google Patents

Weather object velocity measuring device and method

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JP3530940B2
JP3530940B2 JP2001386858A JP2001386858A JP3530940B2 JP 3530940 B2 JP3530940 B2 JP 3530940B2 JP 2001386858 A JP2001386858 A JP 2001386858A JP 2001386858 A JP2001386858 A JP 2001386858A JP 3530940 B2 JP3530940 B2 JP 3530940B2
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Japan
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meteorological
pulse
electromagnetic wave
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velocity
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理 小林
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独立行政法人通信総合研究所
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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、航空機や人工衛星
などの飛行体からパルスペア・ドップラーレーダーやパ
ルスペア・ドップラーライダーを使って、雨や雪や雲な
どの気象物の上昇・降下速度を測定する気象物速度測定
装置及びその方法に関し、特に、飛行方向のずれやビー
ム照射角度のずれの影響を受けることなく、気象物の上
昇・降下速度を正確に測定できるようにする気象物速度
測定装置及びその方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention measures the rising and falling speeds of meteorological objects such as rain, snow and clouds from a flying object such as an aircraft or an artificial satellite using a pulse pair Doppler radar or a pulse pair Doppler lidar. More particularly, the present invention relates to a meteorological velocity measuring device and a method thereof, which can accurately measure the ascent / descent velocity of a meteorological object without being affected by a deviation in a flight direction or a beam irradiation angle. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】航空機や人工衛星から、雨や雪や雲など
の気象物(気象降下物)の上昇・降下速度を測定する場
合には、FM−CWレーダーやドップラーライダー(レ
ーザー光を使うレーダー)などの周波数空間ドップラー
レーダーを用いることが検討されており、最近では、よ
り分解能の高いパルスペアドップラーレーダーを用いる
ことも検討されつつある。
2. Description of the Related Art FM-CW radar and Doppler lidar (laser light radar) are used to measure the rising and falling speeds of meteorological objects (weather fallout) such as rain, snow and clouds from aircraft and artificial satellites. ) And other frequency space Doppler radars are being considered, and recently, the use of pulse-pair Doppler radars with higher resolution is also being considered.

【0003】航空機や人工衛星から気象物の上昇・降下
速度を測定する場合、飛行方向が水平から若干ずれるの
が避けられないとともに、ビーム照射角度が飛行方向に
直交する方向から若干ずれるのが避けられない。
When measuring the ascending / descending velocity of a meteorological object from an aircraft or an artificial satellite, it is inevitable that the flight direction is slightly deviated from the horizontal direction, and the beam irradiation angle is slightly deviated from the direction orthogonal to the flight direction. I can't.

【0004】周波数空間ドップラーレーダー(ドップラ
ーライダー)では、この2つの角度にずれが存在してい
ても、理論上、ビーム照射角度による単純な補正を地表
(海面や陸地)からのエコーに施すことで、その影響を
受けることなく、気象物の上昇・降下速度を正確に測定
できるという特性があるので、航空機や人工衛星から気
象物の上昇・降下速度を測定する場合には、周波数空間
ドップラーレーダー(ドップラーライダー)の適用が容
易かつ信頼のある状況である。
In a frequency space Doppler radar (Doppler lidar), theoretically, even if there is a deviation between these two angles, a simple correction by the beam irradiation angle is applied to the echo from the ground surface (sea surface or land). Since it has the characteristic that the rising and falling speeds of meteorological objects can be accurately measured without being affected by it, when measuring the rising and falling speeds of meteorological objects from aircraft and satellites, frequency space Doppler radar ( Doppler rider) is easy and reliable to apply.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、周波数
空間ドップラーレーダー(ドップラーライダー)を用い
ていたのでは、気象物からの反射波が弱く、気象物の上
昇・降下速度の測定精度を高められないという問題点が
ある。
However, if the frequency space Doppler radar (Doppler lidar) is used, the reflected wave from the meteorological object is weak, and it is impossible to improve the measurement accuracy of the ascent / descent rate of the meteorological object. There is a problem.

【0006】そこで、最近、時間的に近接したパルスペ
アの電磁波を送出してドップラー処理を施すというパル
スペア・ドップラーレーダー(ドップラーライダー)を
用いて、航空機や人工衛星から気象物の上昇・降下速度
を測定するという試みが行われている。なお、この方法
は、元来、地上の固定レーダーに対して適用されてきた
ものである。
Therefore, recently, a pulse pair Doppler radar (Doppler lidar) that transmits electromagnetic waves of pulse pairs that are temporally close to each other and performs Doppler processing is used to measure the rising and falling speeds of meteorological objects from aircrafts and artificial satellites. There is an attempt to do so. This method was originally applied to fixed radars on the ground.

【0007】しかしながら、パルスペア・ドップラーレ
ーダー(ドップラーライダー)は、その名に反して、直
接ドップラー効果を測定するものではなく、時間的に近
接した2つのパルス間の相関を通して位相差を測定する
ものである。
However, the pulse pair Doppler radar (Doppler lidar), contrary to its name, does not directly measure the Doppler effect but rather measures the phase difference through the correlation between two pulses that are temporally close to each other. is there.

【0008】これから、周波数空間ドップラーレーダー
(ドップラーライダー)で用いられている飛行方向のず
れやビーム照射角度のずれを補正するための方法を用い
ることができないことで、これらの角度ずれが生じない
ことを想定した形で測定を行うしかなく、これがために
気象物の上昇・降下速度を正確に測定できないという問
題点がある。
Since the method for correcting the deviation in the flight direction and the deviation in the beam irradiation angle used in the frequency space Doppler radar (Doppler lidar) cannot be used, these angular deviations do not occur. There is a problem that the rising and falling speeds of meteorological objects cannot be accurately measured because there is no choice but to carry out the measurement in the form of assuming.

【0009】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、航空機や人工衛星などの飛行体からパルスペ
ア・ドップラーレーダーやパルスペア・ドップラーライ
ダーを使って、雨や雪や雲などの気象物の上昇・降下速
度を測定するときにあって、飛行方向のずれやビーム照
射角度のずれの影響を受けることなく、気象物の上昇・
降下速度を正確に測定できるようにする新たな気象物速
度測定技術の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a pulse-pair Doppler radar or a pulse-pair Doppler lidar from an air vehicle such as an aircraft or an artificial satellite to measure meteorological objects such as rain, snow and clouds. When measuring the ascending / descending velocity, the meteorological objects can be climbed / raised without being affected by the deviation of the flight direction or the deviation of the beam irradiation angle.
The purpose of the present invention is to provide a new meteorological velocity measurement technology that enables accurate measurement of descent rate.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の気象物速度測定装置は、飛行体から時間的
に近接したパルスペアの電磁波を送出し、その送出に応
答して気象物から反射されてくる電磁波の位相変化を検
出することで、気象物の速度を測定するという構成を採
るときにあって、反射されてくる電磁波を直交検波す
る手段と、直交検波した第1パルスの反射電磁波と、
直交検波した第2パルスの反射電磁波との共役積を算出
することで、気象物に起因する位相変化を算出するとと
もに、地表に起因する位相変化を算出する手段と、そ
の算出した地表に起因する位相変化に基づいて、送出し
たパルスペア電磁波のビーム照射角度のずれを算出し、
その算出したずれ角度とその算出した気象物に起因する
位相変化とから、気象物の速度を測定する手段とを備え
るように構成する。
In order to achieve this object, the meteorological object velocity measuring device of the present invention sends electromagnetic waves of a pulse pair which are temporally close to each other from a flying body, and responds to the sending of the meteorological object. There is a structure in which the velocity of a meteorological object is measured by detecting the phase change of the electromagnetic wave reflected from the device. The means for quadrature detecting the reflected electromagnetic wave and the first pulse of the quadrature detected Reflected electromagnetic waves,
By calculating the conjugate product of the quadrature-detected second pulse with the reflected electromagnetic wave, the phase change caused by the meteorological object is calculated, and the phase change caused by the ground surface is calculated, and the phase change caused by the calculated ground surface is calculated. Based on the phase change, calculate the deviation of the beam irradiation angle of the transmitted pulse pair electromagnetic wave,
A means for measuring the velocity of the meteorological object based on the calculated shift angle and the calculated phase change due to the meteorological object is provided.

【0011】(イ)第1の処理過程 このように構成される本発明の気象物速度測定装置で
は、先ず最初に、第1パルスの送出に応答して反射され
てくる電磁波を受信すると、それを直交検波する。
(A) First processing step In the meteorological velocity measuring device of the present invention having the above-described structure, first, when the electromagnetic wave reflected in response to the transmission of the first pulse is received, Quadrature detection.

【0012】第1パルスの反射電磁波には、図1に示す
ように、気象物からの反射電磁波V 1cと地表からの反射
電磁波V1eとが含まれており、この反射電磁波V1cを直
交検波することで、 V1c=I1c+iQ1c を検出するとともに、この反射電磁波V1eを直交検波す
ることで、 V1e=I1e+iQ1e を検出するのである。
The reflected electromagnetic wave of the first pulse is shown in FIG.
, Electromagnetic waves reflected from meteorological objects V 1cAnd reflections from the ground
Electromagnetic wave V1eAnd the reflected electromagnetic wave V1cStraight
By detecting waves, V1c= I1c+ IQ1c And the reflected electromagnetic wave V1eQuadrature detection
By doing V1e= I1e+ IQ1e Is detected.

【0013】(ロ)第2の処理過程 本発明の気象物速度測定装置では、続いて、第2パルス
の送出に応答して反射されてくる電磁波を受信すると、
それを直交検波する。
(B) Second processing step In the meteorological velocity measuring device of the present invention, subsequently, when the electromagnetic wave reflected in response to the transmission of the second pulse is received,
It is quadrature detected.

【0014】第2パルスの反射電磁波には、図1に示す
ように、気象物からの反射電磁波V 2cと地表からの反射
電磁波V2eとが含まれており、この反射電磁波V2cを直
交検波することで、 V2c=I2c+iQ2c を検出するとともに、この反射電磁波V1eを直交検波す
ることで、 V2e=I2e+iQ2e を検出するのである。
The reflected electromagnetic wave of the second pulse is shown in FIG.
, Electromagnetic waves reflected from meteorological objects V 2cAnd reflections from the ground
Electromagnetic wave V2eAnd the reflected electromagnetic wave V2cStraight
By detecting waves, V2c= I2c+ IQ2c And the reflected electromagnetic wave V1eQuadrature detection
By doing V2e= I2e+ IQ2e Is detected.

【0015】(ハ)第3の処理過程(第4の処理過程の
方が先でもよい) 本発明の気象物速度測定装置では、続いて、直交検波し
た第1パルスの反射電磁波に含まれる気象物からの反射
電磁波V1c(パルス送出開始時点からある時間経過した
ときの反射電磁波V1c)と、直交検波した第2パルスの
反射電磁波に含まれる気象物からの反射電磁波V2c(パ
ルス送出開始時点からその時間経過したときの反射電磁
波V2c)との共役積V1c×V2c * を算出することで、気
象物に起因する位相変化Δψc ( =2kvdop [c]
s )を算出する。
(C) Third processing step (the fourth processing step may be first) In the meteorological object velocity measuring device of the present invention, the weather contained in the reflected electromagnetic wave of the first pulse which is quadrature detected subsequently. a reflection wave V 1c (reflected wave V 1c when the elapsed time from the pulse transmission start time) from the object, starting reflected wave V 2c (pulsing from meteorological contained in the reflected wave of the second pulse and quadrature detection By calculating the conjugate product V 1c × V 2c * with the reflected electromagnetic wave V 2c ) when the time has elapsed from the time point, the phase change Δψ c (= 2 kv dop [c] due to the meteorological object.
Calculate T s ).

【0016】ここで、kはパルスの波数、Ts はパルス
ペアの時間間隔である。また、vdo p [c] は気象物に起
因するドップラー速度であり、飛行体の速度に関する項
“v pl×sin θB ”と、気象物の速度に関する項
“vc ”とにより、 vdop [c] =−vpl×sin θB +vcpl:飛行体の速度 θB :飛行方向に直交する方向からのビーム照射角度の
ずれ と表せる。
Where k is the pulse wave number, TsIs a pulse
The time interval of the pair. Also, vdo p[c] is for meteorological objects
Is the Doppler velocity due to
"V pl× sin θB", And the section on the speed of meteorological objects
"VcBy vdop[c] = -vpl× sin θB+ Vc vpl: Aircraft speed θB: Beam irradiation angle from the direction orthogonal to the flight direction
Gap Can be expressed as

【0017】このvdop [c] の持つ第1項は、図2に示
すように、飛行体の速度vplをビーム照射方向(パルス
照射方向)に射影したものである。
The first term of v dop [c] is the projection of the velocity v pl of the flying object in the beam irradiation direction (pulse irradiation direction) as shown in FIG.

【0018】但し、このドップラー速度vdop [c] は、
正確には、 vdop [c] =−vpl×sin θB ×cos ψ0 +vc ψ0 :ビーム照射誤差の方位角(アジマス角度) と表せる。ここで、“cos ψ0 =1”として取り扱って
も測定精度上何ら問題はない。なお、vdop [c] の正方
向は、ビームの発信方向に向けてとってある。
However, this Doppler velocity v dop [c] is
To be precise, it can be expressed as v dop [c] = − v pl × sin θ B × cos ψ 0 + v c ψ 0 : azimuth angle (azimuth angle) of beam irradiation error. Here, there is no problem in terms of measurement accuracy even if handled as “cos ψ 0 = 1”. The positive direction of v dop [c] is set in the beam emission direction.

【0019】(ニ)第4の処理過程(第3の処理過程の
方が後でもよい) 本発明の気象物速度測定装置では、続いて、直交検波し
た第1パルスの反射電磁波に含まれる地表からの反射電
磁波V1eと、直交検波した第2パルスの反射電磁波に含
まれる地表からの反射電磁波V2eとの共役積V1e×V2e
* を算出することで、地表に起因する位相変化Δψe (
=2kvdop [e] Ts )を算出する。
(D) Fourth processing step (third processing step may be later) In the meteorological velocity measuring device of the present invention, subsequently, the ground surface contained in the reflected electromagnetic wave of the first pulse subjected to orthogonal detection. Product of the reflected electromagnetic wave V 1e from V and the reflected electromagnetic wave V 2e from the ground surface included in the reflected electromagnetic wave of the second pulse that has been orthogonally detected V 1e × V 2e
By calculating * , the phase change Δψ e (
= 2 kv dop [e] T s ) is calculated.

【0020】ここで、kはパルスの波数、Ts はパルス
ペアの時間間隔である。また、vdo p [e] は地表に起因
するドップラー速度であり、パルス中心の地表移動速度
に起因する項“vd ×sin (θA +θB )”と、飛行体
の上昇(降下)によって引き起こされる2つのパルス間
の行路差に起因する項“vpl×(sin θA /cos (θ A
+θB )”とにより、 vdop [e] =−vd ×sin (θA +θB )+vpl×(si
n θA /cos (θA +θB )) vpl:飛行体の速度 θA :飛行方向の水平方向からのずれ θB :飛行方向に直交する方向からのビーム照射角度の
ずれ と表せる。
Where k is the pulse wave number, TsIs a pulse
The time interval of the pair. Also, vdo p[e] is due to the ground surface
Doppler velocity, which is the velocity of ground movement around the pulse center
Term "vd× sin (θA+ ΘB) ”
Between two pulses caused by rising (falling) of
“Vpl× (sin θA/ Cos (θ A
+ ΘB) ”And vdop[e] =-vd× sin (θA+ ΘB) + Vpl× (si
n θA/ Cos (θA+ ΘB)) vpl: Aircraft speed θA: Deviation from the horizontal direction of flight θB: Beam irradiation angle from the direction orthogonal to the flight direction
Gap Can be expressed as

【0021】この“vpl×(sin θA /cos (θA +θ
B ))”は、図3に示すように、飛行体の上昇(降下)に
より生ずる行路差(図中のL2)を表している。
This “v pl × (sin θ A / cos (θ A + θ
As shown in FIG. 3, “ B ))” indicates a path difference (L2 in the figure) caused by the ascent (descent) of the air vehicle.

【0022】また、vd は、“vpl×cos θA ”と、
“vpl×sin θA ×tan (θA +θB)”との和であ
る、 vd =vpl×cos θA +vpl×sin θA ×tan (θA
θB ) として求められ、図4に示すように、パルス中心の地表
移動速度を表している。
Further, v d is “v pl × cos θ A ”,
Which is the sum of “v pl × sin θ A × tan (θ A + θ B )”, v d = v pl × cos θ A + v pl × sin θ A × tan (θ A +
θ B ), and as shown in FIG. 4, it represents the ground movement speed of the pulse center.

【0023】ここで、vdop [e] の第1項(−vd ×si
n (θA +θB ))は、図5に示すように、vd をパルス
照射方向に射影していることから分かるように、いわ
ば、地表がランダム性を有していることで、あたかも気
象物のような独立した粒子として振る舞うことで現れる
項である。
Here, the first term of v dop [e] (-v d × si
As shown in FIG. 5, n (θ A + θ B )) is a projection of v d in the pulse irradiation direction. It is a term that appears by behaving as an independent particle like a thing.

【0024】このようにして、地表に起因するドップラ
ー速度vdop [e] は、最終的に、 vdop [e] =−vpl×cos θA ×sin (θA +θB )−
pl×sin θA ×tan (θA +θB )×sin (θA +θ
B )+vpl×(sin θA /cos (θA +θB )) と表せる。
Thus, the Doppler velocity v dop [e] due to the surface of the earth finally becomes v dop [e] = -v pl x cos θ A x sin (θ A + θ B )-
v pl × sin θ A × tan (θ A + θ B ) × sin (θ A + θ
B ) + vpl × (sin θ A / cos (θ A + θ B )).

【0025】但し、後述する理論的考察から分かるよう
に、このドップラー速度vdop [e]は、正確には、 vdop [e] =−vpl×cos θA ×sin (θA +θB )×
cos ψ0−vpl×sin θA ×tan (θA +θB )×sin
(θA +θB )+vpl×(sin θA /cos (θA
θB ) ψ0 :ビーム照射誤差の方位角 と表せる。ここで、“cos ψ0 =1”として取り扱って
も測定精度上何ら問題はない。
However, as can be seen from the theoretical consideration described later, this Doppler velocity v dop [e] is, to be exact, v dop [e] = -v pl × cos θ A × sin (θ A + θ B ). ×
cos ψ 0 −v pl × sin θ A × tan (θ A + θ B ) × sin
A + θ B ) + v pl × (sin θ A / cos (θ A +
θ B ) ψ 0 : It can be expressed as an azimuth angle of beam irradiation error. Here, there is no problem in terms of measurement accuracy even if handled as “cos ψ 0 = 1”.

【0026】(ホ)第5の処理過程 本発明の気象物速度測定装置では、続いて、第4の処理
過程で算出した地表に起因する位相変化Δψe ( =2k
dop [e] Ts )と、予め知られているパルスの波数k
と、予め知られているパルスペアの時間間隔Ts と、飛
行体に実装されている計測器により測定されるvpl,θ
A とから、飛行方向に直交する方向からのビーム照射角
度のずれ角度であるθB を算出する。
(E) Fifth processing step In the meteorological velocity measuring apparatus of the present invention, subsequently, the phase change Δψ e (= 2k) due to the ground surface calculated in the fourth processing step.
v dop [e] T s ) and the known wavenumber k of the pulse
And the time interval T s of the pulse pair known in advance, and v pl , θ measured by the instrument mounted on the air vehicle.
From A , θ B , which is the deviation angle of the beam irradiation angle from the direction orthogonal to the flight direction, is calculated.

【0027】そして、第3の処理過程で算出した気象物
に起因する位相変化Δψc ( =2kvdop [c] Ts
と、その算出したビーム照射角度のずれ角度θB と、予
め知られているパルスの波数kと、予め知られているパ
ルスペアの時間間隔Ts と、飛行体に実装されている計
測器により測定されるvplとから、気象物の速度vc
求める。なお、図1では、vdop [e] をαで記述し、v
dop [c] をβで記述している。
Then, the phase change Δψ c (= 2 kv dop [c] T s ) due to the meteorological object calculated in the third processing step
And the calculated beam irradiation angle deviation angle θ B , a known pulse wave number k, a known pulse pair time interval T s, and measurement by a measuring instrument mounted on the air vehicle. Then, the velocity v c of the meteorological object is obtained from v pl that is calculated . In FIG. 1, v dop [e] is described by α, and
dop [c] is described as β.

【0028】このようにして、本発明の気象物速度測定
装置によれば、航空機や人工衛星からパルスペア・ドッ
プラーレーダーやパルスペア・ドップラーライダーを使
って、雨や雪や雲などの気象物の上昇・降下速度を測定
するときにあって、飛行方向のずれやパルス照射角度の
ずれの影響を受けることなく、気象物の上昇・降下速度
を測定できるようになることで、気象物の上昇・降下速
度を高精度で測定できるようになる。
As described above, according to the meteorological velocity measuring device of the present invention, the rise of meteorological objects such as rain, snow, clouds, etc. from an aircraft or an artificial satellite using a pulse pair Doppler radar or a pulse pair Doppler lidar. When measuring the descent speed, it becomes possible to measure the rising and falling speeds of meteorological objects without being affected by the deviation of the flight direction and the deviation of the pulse irradiation angle. Can be measured with high accuracy.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に従って本発明
を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail according to embodiments.

【0030】図6に、本発明を具備する気象物速度測定
装置1の一実施形態例を図示する。
FIG. 6 shows an embodiment of the meteorological velocity measuring apparatus 1 according to the present invention.

【0031】本発明を具備する気象物速度測定装置1
は、航空機や人工衛星に搭載されて、パルスペア・ドッ
プラーレーダーを使って雨や雪や雲などの気象物の上昇
・降下速度を測定する処理を行うものであって、図6に
示すように、パルスペア送信器10と、受信器11と、
直交検波器12と、A/D変換器13と、メモリ14
と、共役積算出器15と、気象物速度算出器16とを備
える。
Meteorological object velocity measuring device 1 having the present invention
Is to be mounted on an aircraft or an artificial satellite, and performs a process of measuring rising and falling speeds of meteorological objects such as rain, snow and clouds using a pulse pair Doppler radar, and as shown in FIG. A pulse pair transmitter 10, a receiver 11 and
Quadrature detector 12, A / D converter 13, and memory 14
And a conjugate product calculator 15 and a meteorological velocity calculator 16.

【0032】このパルスペア送信器10は、時間的に近
接したパルスペアの電磁波を送出する。
The pulse pair transmitter 10 sends out electromagnetic waves of pulse pairs that are temporally close to each other.

【0033】受信器11は、パルスペア送信器10の送
出するパルスに応答して、気象物や地表から反射されて
くる電磁波を受信する。気象物や地表から電磁波が反射
されてこない間については、雑音レベルの電磁波を受信
することになる。
The receiver 11 receives the electromagnetic wave reflected from the meteorological object or the ground surface in response to the pulse sent from the pulse pair transmitter 10. While the electromagnetic waves are not reflected from the meteorological objects or the surface of the earth, electromagnetic waves of noise level are received.

【0034】直交検波器12は、受信器11の受信する
電磁波を直交検波していくことで、第1パルスの反射電
磁波V1 (パルスペアの第1発目のパルスの送出に応答
して反射されてきた電磁波)を直交検波して“V1 =I
1 +iQ1 ”を算出するとともに、受信器11の受信す
る第2パルスの反射電磁波V2 (パルスペアの第2発目
のパルスの送出に応答して反射されてきた電磁波)を直
交検波して“V2 =I 2 +iQ2 ”を算出する。
The quadrature detector 12 receives the signal from the receiver 11.
By performing quadrature detection of electromagnetic waves, the reflected power of the first pulse
Magnetic wave V1(Responds to sending the first pulse of the pulse pair
Then, the electromagnetic waves reflected by the1= I
1+ IQ1Is calculated and received by the receiver 11.
Second pulse reflected electromagnetic wave V2(The second shot of the pulse pair
Electromagnetic waves reflected in response to the pulse transmission of
Detect the wave "V2= I 2+ IQ2”Is calculated.

【0035】A/D変換器13は、直交検波器12によ
り直交検波された電磁波をディジタル信号に変換する。
The A / D converter 13 converts the electromagnetic wave orthogonally detected by the orthogonal detector 12 into a digital signal.

【0036】メモリ14は、A/D変換器13によりデ
ィジタル信号に変換された電磁波の時系列データを記憶
していくことで、第1パルスの反射電磁波V1 の直交検
波の時系列データを記憶するとともに、第2パルスの反
射電磁波V2 の直交検波の時系列データを記憶する。
The memory 14 stores the time series data of the electromagnetic wave converted into the digital signal by the A / D converter 13 to store the time series data of the quadrature detection of the reflected electromagnetic wave V 1 of the first pulse. At the same time, the time series data of the quadrature detection of the reflected electromagnetic wave V 2 of the second pulse is stored.

【0037】共役積算出器15は、メモリ14に記憶さ
れる第1パルスの反射電磁波V1 と、メモリ14に記憶
される第2パルスの反射電磁波V2 との共役積V1c×V
2c *を算出することで、気象物に起因する位相変化Δψ
c ( =2kvdop [c] Ts )と、地表に起因する位相変
化Δψe ( =2kvdop [e] Ts )とを算出する。
The conjugate product calculator 15 calculates the conjugate product V 1c × V of the reflected electromagnetic wave V 1 of the first pulse stored in the memory 14 and the reflected electromagnetic wave V 2 of the second pulse stored in the memory 14.
By calculating 2c * , the phase change Δψ caused by meteorological objects can be calculated.
c (= 2 kv dop [c] T s ) and the phase change Δψ e (= 2 kv dop [e] T s ) due to the ground surface are calculated.

【0038】気象物速度算出器16は、共役積算出器1
5から、気象物に起因する位相変化Δψc ( =2kv
dop [c] Ts )と、地表に起因する位相変化Δψe ( =
2kv dop [e] Ts )とを受け取り、それらに基づい
て、気象物の上昇・降下速度を算出する。
The meteorological velocity calculator 16 is the conjugate product calculator 1.
From 5, the phase change Δψ caused by meteorological objectsc(= 2kv
dop[c] Ts) And the phase change due to the ground surface Δψe(=
2kv dop[e] Ts) And receive and based on them
Then, the rising and falling speeds of the meteorological objects are calculated.

【0039】先ず最初に、本発明の理論的根拠について
説明する。
First, the theoretical basis of the present invention will be described.

【0040】ランダム性を有する面(地表など)から反
射される電磁波については、図4中に示すθ0(=θA
θB )が「|θ0 |≪1」の場合、
For electromagnetic waves reflected from a surface having randomness (such as the surface of the earth), θ 0 (= θ A +) shown in FIG.
θ B ) is “| θ 0 | << 1”,

【0041】[0041]

【数1】 [Equation 1]

【0042】と表されることが知られている。It is known to be expressed as

【0043】ここで、r0 はランダム面までの距離、散
乱ベクトルκ(以下、<κ>で示す)は散乱前後の波数
ベクトルの差のベクトル、Gはアンテナ・ゲインを示し
ている。
Here, r 0 is the distance to the random surface, the scattering vector κ (hereinafter referred to as <κ>) is the vector of the difference between the wave number vectors before and after the scattering, and G is the antenna gain.

【0044】そして、I(t;<κ>)は、Then, I (t; <κ>) is

【0045】[0045]

【数2】 [Equation 2]

【0046】を示し、F(<κ>)は、And F (<κ>) is

【0047】[0047]

【数3】 [Equation 3]

【0048】を示している。Is shown.

【0049】なお、〔数3〕式中に示すRamp は振幅の
複素反射率を示し、〔数2〕式中に示すσr 2 はビーム
の広がりに関する量を示し、〔数2〕式中に示すp(<
x>;t)は、
[0049] Incidentally, R # 038 shown in Formula 3 Formula represents a complex reflectance amplitude, expression (2) sigma r 2 shown in formula represents a quantity related to the spread of the beam, expression (2) wherein P (<
x>; t) is

【0050】[0050]

【数4】 [Equation 4]

【0051】という関数構造を持つ。It has a function structure of

【0052】ここで、〔数2〕式では、積分対象の関数
がビームの広がりに関係する指数項を含む形となってい
るが、指数項を含まないものについては、「電磁波解析
問題の実際(山下栄吉編,電子情報通信学会,1995)」
の第5章に記載されているように、パルスペア操作を行
わない反射強度のみの測定理論においては公知である。
Here, in the equation (2), the function to be integrated has a form including an exponential term related to the spread of the beam. (Eikichi Yamashita, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 1995) "
It is well known in the theory of measurement of reflection intensity only without pulse pair manipulation, as described in Chapter 5 of.

【0053】また、指数項を含む形にしているのは、移
動体からのパルスペア操作に必然的に付随するドップラ
ーフェーディングによる相関信号の劣化を考慮に入れる
ためである。
The reason why the exponential term is included is to take into consideration the deterioration of the correlation signal due to Doppler fading which is inevitably accompanied by the operation of the pulse pair from the moving body.

【0054】本発明では、上述したように、直交検波し
た第1パルスの反射電磁波V1 と、直交検波した第2パ
ルスの反射電磁波V2 との共役積を算出するという構成
を採っている。
[0054] In the present invention, as described above, the reflection waves V 1 of the first pulse in quadrature detection, adopts a configuration that calculates the conjugate product of the reflection wave V 2 of the second pulses quadrature detection.

【0055】この共役積は、本発明者が検証したところ
によると、〔数1〕式を起点として長い計算を行うこと
で、
According to the verification by the present inventor, this conjugate product is obtained by performing a long calculation by using the formula [1] as a starting point.

【0056】[0056]

【数5】 [Equation 5]

【0057】と求められる。Is calculated.

【0058】すなわち、ドップラー効果にかかる位相変
化は、
That is, the phase change due to the Doppler effect is

【0059】[0059]

【数6】 [Equation 6]

【0060】であると求められることになる。Will be obtained.

【0061】この〔数6〕式の第1項は、The first term of the equation (6) is

【0062】[0062]

【数7】 [Equation 7]

【0063】と近似できる。ここで、θA,θB,θ0(=θ
A +θB ),vplについては、〔課題を解決するための手
段〕欄で説明したものと同一である。また、ψ0 はビー
ム照射誤差の方位角であり、“cos ψ0 =1”として取
り扱っても測定精度上何ら問題はない。
Can be approximated by Where θ A, θ B, θ 0 (= θ
A + θ B ), v pl is the same as that described in the [Means for Solving the Problems] section. Further, ψ 0 is the azimuth angle of the beam irradiation error, and there is no problem in measurement accuracy even if handled as “cos ψ 0 = 1”.

【0064】この〔数7〕式から分かるように、そし
て、〔課題を解決するための手段〕欄で説明したよう
に、ランダム性を有する地表に起因するドップラー速度
dop [e] は、 vdop [e] =−vpl×cos θA ×sin (θA +θB )×
cos ψ0−vpl×sin θA ×tan (θA +θB )×sin
(θA +θB )+vpl×(sin θA /cos (θA
θB )) と表せることになる。
As can be seen from the formula [7] and as described in the [Means for Solving the Problems] section, the Doppler velocity v dop [e] due to the ground surface having randomness is v dop [e] = -v pl × cos θ A × sin (θ A + θ B ) ×
cos ψ 0 −v pl × sin θ A × tan (θ A + θ B ) × sin
A + θ B ) + v pl × (sin θ A / cos (θ A +
θ B )).

【0065】一方、気象物に起因するドップラー速度v
dop [c] は、通常通り、 vdop [c] =−vpl×sin θB ×cos ψ0 +vc と表せる。
On the other hand, Doppler velocity v due to meteorological objects
As usual, dop [c] can be expressed as v dop [c] = − v pl × sin θ B × cos ψ 0 + v c .

【0066】このようにして、本発明者は、〔課題を解
決するための手段〕欄で説明した本発明の理論的根拠に
ついての知見を得たのである。
In this way, the present inventor has obtained the knowledge about the theoretical basis of the present invention described in the [Means for solving the problem] section.

【0067】この理論的考察では条件「|θ0 |≪1」
が仮定されているが、これは定量的な相関強度の導出の
ためであり、定量的なドップラー速度の導出に対しては
不要である。このことは、〔数2〕式における追加的な
2次の指数項を無視することで容易に示せる。従って、
上記vdop [e] は任意のθA,θB,ψ0 に対して成立する
ものである。
In this theoretical consideration, the condition “| θ 0 | << 1”
Is assumed, but this is for the derivation of the quantitative correlation strength, and is not necessary for the derivation of the quantitative Doppler velocity. This can be easily shown by ignoring the additional quadratic exponential term in the equation (2). Therefore,
The above v dop [e] holds for arbitrary θ A, θ B, ψ 0 .

【0068】本発明を具備する気象物速度測定装置1
は、この理論的根拠に従って、雨や雪や雲などの気象物
の上昇・降下速度を測定する処理を行うものであって、
この処理を実現するために、共役積算出器15は、直交
検波器12の検波処理に従ってメモリ14に反射電磁波
の直交検波されたものが格納されると、図7に示すよう
に、パルス送出開始からの経過時間が同一となる反射電
磁波を演算対象として、ある時間幅をもって、直交検波
された第1パルスの反射電磁波V1 と、直交検波された
第2パルスの反射電磁波V2 との共役積を算出する。
Meteorological object velocity measuring device 1 having the present invention
Is a process for measuring the rising and falling speeds of meteorological objects such as rain, snow and clouds according to this theoretical basis.
In order to realize this processing, when the conjugate product calculator 15 stores the quadrature-detected reflected electromagnetic waves in the memory 14 according to the detection processing of the quadrature detector 12, as shown in FIG. Assuming that the reflected electromagnetic waves having the same elapsed time from the above are calculated, the conjugate product of the orthogonally detected reflected electromagnetic wave V 1 of the first pulse and the orthogonally detected reflected electromagnetic wave V 2 of the second pulse with a certain time width. To calculate.

【0069】メモリ14に格納される反射電磁波には、
気象物からの反射電磁波V1c, V2cと、地表からの反射
電磁波V1e, V2eとが含まれている(その他に、反射電
磁波ではない雑音レベルのものも含まれている)。
The reflected electromagnetic waves stored in the memory 14 include
The reflected electromagnetic waves V 1c and V 2c from the meteorological objects and the reflected electromagnetic waves V 1e and V 2e from the ground surface are included (in addition, those having noise levels other than the reflected electromagnetic waves are also included).

【0070】これから、この共役積の算出処理に従っ
て、直交検波された第1パルスの反射電磁波V1 に含ま
れる地表からの反射電磁波V1eと、直交検波された第2
パルスの反射電磁波V2 に含まれる地表からの反射電磁
波V2eとの共役積V1e×V2e *が算出されることで、地
表に起因する位相変化Δψe ( =2kvdop [e] Ts
が算出されることになる。
According to the process of calculating the conjugate product, the reflected electromagnetic wave V 1e from the ground included in the reflected electromagnetic wave V 1 of the quadrature detected first pulse and the quadrature detected second electromagnetic wave V 1e .
By calculating a conjugate product V 1e × V 2e * of the reflected electromagnetic wave V 2e from the ground surface included in the reflected electromagnetic wave V 2 of the pulse, a phase change Δψ e (= 2 kv dop [e] T s due to the ground surface. )
Will be calculated.

【0071】そして、この共役積の算出処理に従って、
直交検波された第1パルスの反射電磁波V1 に含まれる
気象物からの反射電磁波V1cと、直交検波された第2パ
ルスの反射電磁波V2 に含まれる気象物からの反射電磁
波V2cとの共役積V1c×V2c * が算出されることで、気
象物に起因する位相変化Δψc ( =2kvdop [c]
s )が算出されることになる。
Then, according to the calculation processing of the conjugate product,
Quadrature-detected reflected electromagnetic wave V of the first pulse1include
Electromagnetic waves reflected from meteorological objects V1cAnd the quadrature detected second power
Lus' reflected electromagnetic wave V2Electromagnetic waves reflected from meteorological objects contained in
Wave V2cConjugate product V with1c× V2c *Is calculated,
Phase change due to elephant Δψc(= 2kvdop[c]
T s) Will be calculated.

【0072】このとき求まる地表に起因するドップラー
速度vdop [e] は、上述した理論的根拠に従って、 vdop [e] =−vpl×cos θA ×sin (θA +θB )×
cos ψ0−vpl×sin θA ×tan (θA +θB )×sin
(θA +θB )+vpl×(sin θA /cos (θA
θB )) と表せる。
The Doppler velocity v dop [e] resulting from the ground surface obtained at this time is calculated as follows: v dop [e] = − v pl × cos θ A × sin (θ A + θ B ) ×
cos ψ 0 −v pl × sin θ A × tan (θ A + θ B ) × sin
A + θ B ) + v pl × (sin θ A / cos (θ A +
θ B ))

【0073】そして、このとき求まる気象物に起因する
ドップラー速度vdop [c] は、これまで通り、 vdop [c] =−vpl×sin θB ×cos ψ0 +vc と表せる。
Then, the Doppler velocity v dop [c] resulting from the meteorological object obtained at this time can be expressed as follows: v dop [c] = -v pl x sin θ B x cos ψ 0 + v c .

【0074】ここで、地表からの反射電磁波の強度は、
気象物からの反射電磁波の強度に比べて極めて大きい。
これから、メモリ14に格納される電磁波の中から地表
に起因する反射電磁波を取り出すことは簡単であるの
で、共役積算出器15は、そのようにして取り出した反
射電磁波に対して共役積を算出することで、地表に起因
する位相変化Δψe ( =2kvdop [e] Ts )を算出す
るように処理することになる。
Here, the intensity of the electromagnetic wave reflected from the ground surface is
Extremely strong compared to the intensity of electromagnetic waves reflected from meteorological objects.
From this, it is easy to extract the reflected electromagnetic waves caused by the ground surface from the electromagnetic waves stored in the memory 14, and therefore the conjugate product calculator 15 calculates the conjugate product for the reflected electromagnetic waves thus extracted. Thus, the phase change Δψ e (= 2 kv dop [e] T s ) due to the ground surface is calculated.

【0075】一方、気象物からの反射電磁波について
は、雑音レベルの電磁波と違ってあるレベル以上にある
ので、それに従って、メモリ14に格納される電磁波の
中から気象物に起因する反射電磁波を取り出すことも可
能であることから、そのようにして取り出した反射電磁
波に対して共役積を算出するようにしてもよいし、その
ようなことをせずに、メモリ14に格納される全ての電
磁波に対して共役積を算出するようにして、気象物に起
因する反射電磁波から算出された共役積であるのか否か
の判断については、後段に位置する気象物速度算出器1
6にその判断を委ねる(雑音レベルの電磁波の場合には
安定した速度を示さないので分かる)ようにしてもよ
い。
On the other hand, the reflected electromagnetic waves from the meteorological objects are above a certain level unlike the electromagnetic waves of the noise level, and accordingly, the reflected electromagnetic waves caused by the meteorological objects are extracted from the electromagnetic waves stored in the memory 14. Since it is also possible to calculate the conjugate product for the reflected electromagnetic wave thus extracted, it is possible to calculate all the electromagnetic waves stored in the memory 14 without doing so. For determining whether or not the conjugate product is calculated from the reflected electromagnetic waves caused by the meteorological object by calculating the conjugate product for the meteorological object, the meteorological object velocity calculator 1 located in the subsequent stage is determined.
The judgment may be entrusted to 6 (which is known because a stable speed is not shown in the case of electromagnetic waves of noise level).

【0076】このようにして、共役積算出器15の処理
に従って、地表に起因する位相変化Δψe ( =2kv
dop [e] Ts )と、気象物に起因する位相変化Δψc (
=2kvdop [c] Ts )とが算出されると、気象物速度
算出器16は、これらの位相変化と、予め知られている
パルスの波数kと、予め知られているパルスペアの時間
間隔Ts と、飛行体に実装されている計測器により測定
されるvpl,θA とを使い、例えば図8に示す処理手順
に従って気象物の上昇・降下速度を算出する。
In this way, according to the processing of the conjugate product calculator 15, the phase change Δψ e (= 2 kv) due to the ground surface.
dop [e] T s ) and the phase change Δψ c (
= 2kv dop [c] T s ) is calculated, the meteorological velocity calculator 16 determines that these phase changes, the wave number k of the pulse known in advance, and the time interval of the pulse pair known in advance. Using T s and v pl , θ A measured by a measuring instrument mounted on the air vehicle, the rising / falling speed of the meteorological object is calculated according to the processing procedure shown in FIG. 8, for example.

【0077】すなわち、気象物速度算出器16は、例え
ば図8の処理手順に示すように、先ず最初に、ステップ
1で、共役積算出器15により算出された地表に起因す
る位相変化Δψe ( =2kvdop [e] Ts )と、予め知
られているパルスの波数kと、予め知られているパルス
ペアの時間間隔Ts とに従って、地表に起因するドップ
ラー速度vdop [e](図6中ではαで記述している)を抽
出する。
That is, as shown in the processing procedure of FIG. 8, for example, the meteorological velocity calculator 16 firstly, in step 1, the phase change Δψ e (caused by the ground product calculated by the conjugate product calculator 15). = 2 kv dop [e] T s ), the known pulse wave number k, and the known pulse pair time interval T s , according to the surface Doppler velocity v dop [e] (FIG. 6). (Described in α)) is extracted.

【0078】その抽出したドップラー速度vdop [e]
は、 vdop [e] =−vpl×cos θA ×sin (θA +θB )×
cos ψ0−vpl×sin θA ×tan (θA +θB )×sin
(θA +θB )+vpl×(sin θA /cos (θA
θB )) と表せるので、続いて、ステップ2で、その抽出したド
ップラー速度vdop [e]と、飛行体に実装されている計
測器により測定されるvpl,θA とに従って、飛行方向
に直交する方向からのビーム照射角度のずれ角度である
θB を算出する。
The extracted Doppler velocity v dop [e]
Is v dop [e] = − v pl × cos θ A × sin (θ A + θ B ) ×
cos ψ 0 −v pl × sin θ A × tan (θ A + θ B ) × sin
A + θ B ) + v pl × (sin θ A / cos (θ A +
θ B )), then in step 2, according to the extracted Doppler velocity v dop [e] and v pl , θ A measured by the instrument mounted on the air vehicle, the flight direction is calculated. Θ B , which is the deviation angle of the beam irradiation angle from the direction orthogonal to, is calculated.

【0079】続いて、ステップ3で、共役積算出器15
により算出された気象物に起因する位相変化Δψc ( =
2kvdop [c] Ts )と、予め知られているパルスの波
数kと、予め知られているパルスペアの時間間隔Ts
に従って、気象物に起因するドップラー速度vdop [c]
(図6中ではβで記述している)を抽出する。
Then, in step 3, the conjugate product calculator 15
Phase change Δψ c (=
2 kv dop [c] T s ), a known pulse wave number k, and a known pulse pair time interval T s , according to the meteorological Doppler velocity v dop [c]
(Indicated by β in FIG. 6) is extracted.

【0080】その抽出したドップラー速度vdop [c]
が、 vdop [c] =−vpl×sin θB ×cos ψ0 +vc と表せるので、続いて、ステップ4で、その抽出したド
ップラー速度vdop [c]と、飛行体に実装されている計
測器により測定されるvplと、算出したずれ角度θB
に従って、気象物の上昇・降下速度vc を算出する。
The extracted Doppler velocity v dop [c]
Can be expressed as v dop [c] = − v pl × sin θ B × cos ψ 0 + v c , then, in step 4, the extracted Doppler velocity v dop [c] and the implementation on the air vehicle are performed. The ascending / descending velocity v c of the meteorological object is calculated according to v pl measured by the measuring instrument and the calculated deviation angle θ B.

【0081】このようにして、本発明を具備する気象物
速度測定装置1によれば、飛行方向のずれやパルス照射
角度のずれの影響を受けることなく、気象物の上昇・降
下速度を測定できるようになる。
As described above, according to the meteorological object velocity measuring device 1 having the present invention, it is possible to measure the ascending / descending velocity of a meteorological object without being affected by the deviation of the flight direction and the deviation of the pulse irradiation angle. Like

【0082】[0082]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
航空機や人工衛星からパルスペア・ドップラーレーダー
やパルスペア・ドップラーライダーを使って、雨や雪や
雲などの気象物の上昇・降下速度を測定するときにあっ
て、飛行方向のずれやパルス照射角度のずれの影響を受
けることなく、気象物の上昇・降下速度を測定できるよ
うになることで、気象物の上昇・降下速度を高精度で測
定できるようになる。
As described above, according to the present invention,
When measuring the rising and falling speeds of meteorological objects such as rain, snow and clouds using the Pulse Pair Doppler Radar and the Pulse Pair Doppler Rider from aircraft and satellites, the deviation of the flight direction and the deviation of the pulse irradiation angle By being able to measure the rising and falling speeds of meteorological objects without being affected by, it becomes possible to measure the rising and falling speeds of meteorological objects with high accuracy.

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

【図1】本発明の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of the present invention.

【図2】本発明の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the present invention.

【図3】本発明の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the present invention.

【図4】本発明の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the present invention.

【図5】本発明の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態例である。FIG. 6 is an example of an embodiment of the present invention.

【図7】共役積算出器の実行する算出処理の説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a calculation process executed by a conjugate product calculator.

【図8】気象物速度算出器の実行する算出処理の一例で
ある。
FIG. 8 is an example of a calculation process executed by a meteorological velocity calculator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 気象物速度測定装置 10 パルスペア送信器 11 受信器 12 直交検波器 13 A/D変換器 14 メモリ 15 共役積算出器 16 気象物速度算出器 1 Meteorological velocity measuring device 10 pulse pair transmitter 11 receiver 12 Quadrature detector 13 A / D converter 14 memory 15 Conjugate product calculator 16 Meteorological velocity calculator

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 飛行体から時間的に近接したパルスペア
の電磁波を送出し、その送出に応答して気象物から反射
されてくる電磁波の位相変化を検出することで、気象物
の速度を測定する気象物速度測定装置であって、 反射されてくる電磁波を直交検波する手段と、 直交検波した第1パルスの反射電磁波と、直交検波した
第2パルスの反射電磁波との共役積を算出することで、
気象物に起因する位相変化を算出するとともに、地表に
起因する位相変化を算出する手段と、 上記地表に起因する位相変化に基づいて、送出したパル
スペア電磁波のビーム照射角度のずれを算出し、その算
出したずれ角度と上記気象物に起因する位相変化とか
ら、気象物の速度を測定する手段とを備えることを、 特徴とする気象物速度測定装置。
1. The velocity of a meteorological object is measured by transmitting an electromagnetic wave of a pulse pair that is close in time from an air vehicle and detecting a phase change of the electromagnetic wave reflected from the meteorological object in response to the transmission. A meteorological velocity measuring device, comprising: means for quadrature detecting reflected electromagnetic waves; calculating a conjugate product of the quadrature detected reflected electromagnetic waves of the first pulse and the quadrature detected reflected electromagnetic waves of the second pulse. ,
A means for calculating the phase change caused by the meteorological object, and a means for calculating the phase change caused by the ground surface, and the deviation of the beam irradiation angle of the transmitted pulse pair electromagnetic wave based on the phase change caused by the ground surface, and A meteorological velocity measuring device, comprising: means for measuring the velocity of the meteorological object from the calculated shift angle and the phase change caused by the meteorological object.
【請求項2】 請求項1記載の気象物速度測定装置にお
いて、 上記位相変化を算出する手段は、地表に起因する位相変
化Δψe として、 Δψe =2kvdop [e] Tsdop [e] =−vpl×cos θA ×sin (θA +θB )×
cos ψ0−vpl×sin θA ×tan (θA +θB )×sin
(θA +θB )+vpl×(sin θA /cos (θA
θB )) k :パルスの波数 Ts :パルスペアの時間間隔 vpl:飛行体の速度 θA :飛行方向の水平方向からのずれ θB :飛行方向に直交する方向からのビーム照射角度の
ずれ ψ0 :ビーム照射誤差の方位角(アジマス角度) を算出することを、 特徴とする気象物速度測定装置。
2. The meteorological velocity measuring device according to claim 1, wherein the means for calculating the phase change is Δψ e = 2 kv dop [e] T s v dop [e as the phase change Δψ e due to the ground surface. ] = -V pl × cos θ A × sin (θ A + θ B ) ×
cos ψ 0 −v pl × sin θ A × tan (θ A + θ B ) × sin
A + θ B ) + v pl × (sin θ A / cos (θ A +
θ B )) k: Wave number of pulse T s : Time interval of pulse pair v pl : Velocity of flying object θ A : Deviation from horizontal direction of flight direction θ B : Deviation of beam irradiation angle from direction orthogonal to flight direction ψ 0 : A meteorological velocity measuring device characterized by calculating the azimuth angle (azimuth angle) of the beam irradiation error.
【請求項3】 飛行体から時間的に近接したパルスペア
の電磁波を送出し、その送出に応答して気象物から反射
されてくる電磁波の位相変化を検出することで、気象物
の速度を測定する気象物速度測定方法であって、 第1パルスの送出に応答して反射されてくる反射電磁波
を直交検波する過程と、 第2パルスの送出に応答して反射されてくる反射電磁波
を直交検波する過程と、 直交検波した第1パルスの反射電磁波に含まれる気象物
からの反射電磁波と、直交検波した第2パルスの反射電
磁波に含まれる気象物からの反射電磁波との共役積を算
出することで、気象物に起因する位相変化を算出する過
程と、 直交検波した第1パルスの反射電磁波に含まれる地表か
らの反射電磁波と、直交検波した第2パルスの反射電磁
波に含まれる地表からの反射電磁波との共役積を算出す
ることで、地表に起因する位相変化を算出する過程と、 上記地表に起因する位相変化に基づいて、送出したパル
スペア電磁波のビーム照射角度のずれを算出し、その算
出したずれ角度と上記気象物に起因する位相変化とか
ら、気象物の速度を測定する過程とを備えることを、 特徴とする気象物速度測定方法。
3. The velocity of a meteorological object is measured by transmitting an electromagnetic wave of a pulse pair that is close in time from an air vehicle and detecting a phase change of the electromagnetic wave reflected from the meteorological object in response to the transmission. A meteorological velocity measuring method, wherein a process of quadrature detection of a reflected electromagnetic wave reflected in response to the sending of a first pulse and a quadrature detection of a reflected electromagnetic wave reflected in response to the sending of a second pulse. By calculating the conjugate product of the process and the reflected electromagnetic wave from the meteorological object included in the reflected electromagnetic wave of the quadrature detected first pulse and the reflected electromagnetic wave from the meteorological object included in the reflected electromagnetic wave of the quadrature detected second pulse , The process of calculating the phase change due to meteorological objects, the reflected electromagnetic wave from the ground surface included in the reflected electromagnetic wave of the quadrature detected first pulse, and the surface included in the reflected electromagnetic wave of the second pulse detected in quadrature By calculating the conjugate product with the reflected electromagnetic wave, the process of calculating the phase change due to the surface of the earth, and based on the phase change due to the surface of the earth, calculate the deviation of the beam irradiation angle of the transmitted pulse pair electromagnetic wave, A meteorological object velocity measuring method comprising: a step of measuring a velocity of the meteorological object from the calculated shift angle and the phase change caused by the meteorological object.
【請求項4】 請求項3記載の気象物速度測定方法にお
いて、 上記地表に起因する位相変化を算出する過程では、地表
に起因する位相変化Δψe として、 Δψe =2kvdop [e] Tsdop [e] =−vpl×cos θA ×sin (θA +θB )×
cos ψ0−vpl×sin θA ×tan (θA +θB )×sin
(θA +θB )+vpl×(sin θA /cos (θA
θB )) k :パルスの波数 Ts :パルスペアの時間間隔 vpl:飛行体の速度 θA :飛行方向の水平方向からのずれ θB :飛行方向に直交する方向からのビーム照射角度の
ずれ ψ0 :ビーム照射誤差の方位角(アジマス角度) を算出することを、 特徴とする気象物速度測定方法。
4. The meteorological velocity measuring method according to claim 3, wherein, in the process of calculating the phase change caused by the surface of the earth, Δψ e = 2 kv dop [e] T s as the phase change Δψ e caused by the surface of the earth. v dop [e] = -v pl × cos θ A × sin (θ A + θ B ) ×
cos ψ 0 −v pl × sin θ A × tan (θ A + θ B ) × sin
A + θ B ) + v pl × (sin θ A / cos (θ A +
θ B )) k: Wave number of pulse T s : Time interval of pulse pair v pl : Velocity of flying object θ A : Deviation from horizontal direction of flight direction θ B : Deviation of beam irradiation angle from direction orthogonal to flight direction ψ 0 : A meteorological velocity measuring method characterized by calculating the azimuth angle (azimuth angle) of the beam irradiation error.
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