JP3571268B2 - 霧観測レーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、観測空間における視程距離を算出する霧観測レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値１１を求める気象レーダ装置で、４は、気象レーダ装置１が求めた反射強度値１１に基づき、観測空間において肉眼で認めうる視程距離１６を算出する視程距離算出手段である。この視程距離の悪化は、自動車の運転の障害や、飛行機の離発着の障害等、社会生活上重大な影響を持つものである。
【０００３】
次に動作について説明する。
気象レーダ装置１を使用して視程距離１６を算出する霧観測レーダ装置では、まず気象レーダ装置１により視程距離１６を算出しようとする空間について観測を行い、空気中の気象粒子からの反射波による反射強度値１１を求める。
【０００４】
次に、視程距離算出手段４は、得られた反射強度値１１を用いて、例えば次の（１）式、（２）式により視程距離１６を求める。
ここで、Ｚは反射強度値１１で、ｄＢＺは反射強度値Ｚの対数値、Ｗは霧水量（ｇ／ｍ３ ），Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（ｍ）は視程距離１６を示している。
【０００５】
上記（１）式、（２）式は、柳沢他、ミリ波レーダーによる海霧の観測、天気、Ｖｏｌ．３３，ｎｏ．１１，ｐｐ．６０３−６１２，１９８６及びＢ．Ｋｕｎｋｅｌ，Ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｒｏｐｌｅｔ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎ Ｆｏｇ Ｍｏｄｅｌｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｌｉｍａｔｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．３，ｐｐ３４−４１，Ｊａｎ．１９８４に示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の霧観測レーダ装置は、以上のように構成されているので、上記の（１）式、（２）式により視程距離１６の算出が行われ、反射強度値１１が大きい場合には、視程距離１６が一律に短くなる結果が得られる。しかし、一般に反射強度値１１が大きくなる降雨時は、霧の場合に比べ視程距離１６は格段に長くなり、霧の場合と同じ式を用いて降雨時の視程距離１６を算出すると、誤差は大きくなる。図９は霧の場合と雨の場合の反射強度値１１と視程距離１６との関係を示す図である。
【０００７】
しかし、従来の方法では、上記の通り気象レーダ装置１のデータからは、雨と霧を区別することなく一律に視程距離１６に換算していた。これは気象レーダ装置１のデータから雨と霧を区別することができなかったためであり、このため、気象レーダ装置１単独では、霧による視程距離１６を正確に算出することができないという課題があった。
【０００８】
また、他のセンサーにより霧か雨かを判断し、雨の場合は人手により視程距離１６を修正するといった手段を取った場合には、他のセンサーがない地点で視程距離１６を正しく算出できず、気象レーダ装置１の観測メリットである広域同時性が生かされないという課題があった。
【０００９】
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、気象レーダ装置１の特徴である広域同時観測を生かしながら、霧及び雨の場合の視程距離を正確に算出できる霧観測レーダ装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る霧レーダ装置は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値とエコー頂高度値の空間分布を求める気象レーダ装置と、上記気象レーダ装置が求めたエコー頂高度値の空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたものである。
【００１１】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が、ＣＡＰＰＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布を求めるものである。
【００１２】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が、ＲＨＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布を求めるものである。
【００１３】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置により求められたエコー頂高度値の空間分布が、高度１ｋｍ〜２ｋｍでほぼ一定に分布する場合に、霧／雨判別手段は霧と判別し、上記エコー頂高度値の空間分布が、高度１ｋｍ〜２ｋｍ以上の高い高度まで分布する場合に雨と判別するものである。
【００１４】
この発明に係る霧レーダ装置は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値と鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求める気象レーダ装置と、上記気象レーダ装置が求めた鉛直方向のドップラ速度の空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたものである。
【００１５】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が、ＶＶＰ観測により鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求めるものである。
【００１６】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ法により求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求めるものである。
【００１７】
この発明に係る霧レーダ装置は、霧／雨判別手段が、気象レーダ装置が求めた鉛直方向のドップラ速度の空間分布に、下向きのドップラ速度成分がない場合に霧と判別し、上記鉛直方向のドップラ速度の空間分布に、下向きのドップラ速度成分がある場合に雨と判別するものである。
【００１８】
この発明に係る霧レーダ装置は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値と気象粒子形状の空間分布を求める気象レーダ装置と、上記気象レーダ装置が求めた気象粒子形状の空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたものである。
【００１９】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布を求めるものである。
【００２０】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が求めた気象粒子形状が球形である場合に、霧／雨判別手段は霧と判別し、上記気象粒子形状が偏平である場合に雨と判別するものである。
【００２１】
この発明に係る霧レーダ装置は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値を求めると共に、エコー頂高度値の空間分布、鉛直方向のドップラ速度の空間分布、気象粒子形状の空間分布のうち、少なくともいずれか２つの空間分布を求める気象レーダ装置と、上記気象レーダ装置が求めた少なくともいずれか２つの空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたものである。
【００２２】
この発明に係る霧レーダ装置は、霧／雨判別手段が霧であることを判別した場合に、視程距離算出手段が、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出するものである。
【００２３】
この発明に係る霧レーダ装置は、霧／雨判別手段が雨であることを判別した場合に、視程距離算出手段が、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出するものである。
【００２４】
この発明に係る霧レーダ装置は、霧／雨判別手段が霧であることを判別した場合に、視程距離算出手段は、霧の場合の変換パラメータを使用した反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出し、上記霧／雨判別手段が雨であることを判別した場合に、雨の場合の変換パラメータを使用した上記反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値１１とエコー頂高度値の空間分布１２を求める気象レーダ装置、２は、気象レーダ装置１が求めたエコー頂高度値の空間分布１２に基づき、霧であるか雨であるかを判別して判別結果１５を出力する霧／雨判別手段、３は、気象レーダ装置１が求めた反射強度値１１と霧／雨判別手段２が判別した判別結果１５に基づき、霧の場合又は雨の場合の視程距離１６を算出する視程距離算出手段である。
【００２６】
ここで、エコー頂高度値は、反射強度値１１の一定の値について、最も高度が高い所の値の水平分布のことで、ある一定の値については、通常は気象レーダ装置１が観測しうる最も弱い値を選定する。
【００２７】
次に動作について説明する。
気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、ＣＡＰＰＩ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｌｔｉｔｕｄｅ Ｐｌａｎ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）観測により、エコー頂高度値の空間分布１２を求める。このＣＡＰＰＩ観測は、気象レーダ装置１のアンテナ（図示せず）を、Ａｚｉｍｕｔｈ方向に、仰角を変化させながら数回転させながら電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信する方法で、全周にわたり、距離、方位、高度別のデータを得ることができるので、観測空間が雨であるか霧であるかを、エコー頂高度値により判別するのに適している。
【００２８】
図２は霧の場合の反射強度値１１（ｄＢＺ）におけるエコー頂高度値の空間分布１２を示す図であり、エコー頂高度値が１〜２ｋｍの高さで一様に分布している。また、図３は雨の場合の反射強度値１１（ｄＢＺ）におけるエコー頂高度値の空間分布１２を示す図であり、エコー頂高度値が２ｋｍ以上の高さに渡って分布している。すなわち、図２及び図３において、エコー頂高度値は、反射強度値１１（ｄＢＺ）の最も高度が高い所の値の水平分布から得られる。なお、図２及び図３に示すｄＢＺの値は、基準値を「０」とした相対的な値である。
【００２９】
霧／雨判別手段２は、エコー頂高度値の空間分布１２が図２に示すような分布を示している場合には霧の判別結果１５を出力し、エコー頂高度値の空間分布１２が図３に示すような分布を示している場合には雨の判別結果１５を出力する。
【００３０】
視程距離算出手段３は、視程距離１６を算出しようとする空間における反射強度値１１について、霧／雨判別手段２による判別結果１５が霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式、例えば図９に示す霧の場合の特性を示す変換式、すなわち、上記（１）式、（２）式を用いて視程距離１６を算出する。また、霧／雨判別手段２による判別結果１５が雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式、例えば図９に示す雨の場合の特性を示す変換式を用いて視程距離１６を算出する。
【００３１】
以上のように、この実施の形態１によれば、気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、ＣＡＰＰＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求め、霧／雨判別手段２がエコー頂高度値の空間分布１２により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００３２】
また、この実施の形態１によれば、ＣＡＰＰＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求めているので、全周にわたり、距離、方位、高度別のデータを得ることができ、霧／雨判別手段２が精度良く霧／雨の判別を行うことができるという効果が得られる。
【００３３】
実施の形態２．
この実施の形態２による霧観測レーダの構成は、実施の形態１の図１に示す構成と同等である。
【００３４】
次に動作について説明する。
実施の形態１では、気象レーダ装置１がＣＡＰＰＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求めていたが、この実施の形態２では、気象レーダ装置１がＲＨＩ（Ｒａｎｇｅ Ｈｅｉｇｈｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求める。その他の動作は、実施の形態１と同等である。このＲＨＩ観測は、方位角を固定して、仰角方向にアンテナを動かしながら電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信する方法で、その方向の距離、高度別のデータを得ることができるので、効率的に観測することができる。
【００３５】
以上のように、この実施の形態２によれば、気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、ＲＨＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求め、霧／雨判別手段２がエコー頂高度値の空間分布１２により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００３６】
また、この実施の形態２によれば、ＲＨＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求めているので、霧／雨判別手段２が効率的に霧／雨の判別を行うことができるという効果が得られる。
【００３７】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値１１と鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求める気象レーダ装置、２は、気象レーダ装置１が求めた鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３に基づき、霧であるか雨であるかを判別して判別結果１５を出力する霧／雨判別手段であり、視程距離算出手段３は、実施の形態１の図１に示すものと同等である。
【００３８】
次に動作について説明する。
気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、ＶＶＰ（Ｖｏｌｕｍｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）観測により鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求める。このＶＶＰ観測は、１台のドップラレーダ（気象レーダ装置１）のデータから、各単位体積での動きの３次元ベクトルを算出する方法で、細かな鉛直流の空間分布を求めることができ、鉛直流から霧／雨を判別するのに適している。
【００３９】
図５は霧の場合の視線方向のドップラ速度の空間分布を示す図である。図の左下隅にドップラレーダが設置されているので、図の左側は、鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を示しており、鉛直方向にごく弱いドップラ速度が観測されている。また、図６は雨の場合の視線方向のドップラ速度の空間分布を示す図であり、図の左側は、鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を示している。雨の場合は雨粒子が落下することにより、鉛直方向（下向き）の１〜１０ｍ／ｓ程度のドップラ速度が観測されている。なお、図５及び図６において、ドップラ速度の値が正の場合が下向きのドップラ速度を示している。
【００４０】
霧／雨判別手段２は、鉛直方向のドップラ速度分布１３が図５に示すような分布を示している場合には霧の判別結果１５を出力し、鉛直方向のドップラ速度分布１３が図６に示すような分布を示している場合には雨の判別結果１５を出力する。視程距離算出手段３は、実施の形態１と同様にして、霧の場合の視程距離１６，又は雨の場合の視程距離１６を算出する。
【００４１】
以上のように、この実施の形態３によれば、気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、ＶＶＰ観測により鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求め、霧／雨判別手段２が鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００４２】
また、この実施の形態３によれば、ＶＶＰ観測により鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求めているので、細かな鉛直流の空間分布を求めることができ、霧／雨判別手段２が精度良く霧／雨の判別を行うことができるという効果が得られる。
【００４３】
実施の形態４．
この実施の形態４による霧観測レーダの構成は、実施の形態３の図４に示す構成と同等である。
【００４４】
次に動作について説明する。
実施の形態３では、気象レーダ装置１がＶＶＰ観測により鉛直方向のドップラ速度分布１３を求めていたが、この実施の形態４では、気象レーダ装置１が、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ａｚｉｍｕｔｈ Ｄｉｓｐｌａｙ）法により求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求める。このＶＡＤ法を用いる観測は計算を単純に行えるため、効率的に鉛直方向のドップラ速度分布１３を求めることができる。その他の動作は、実施の形態３と同等である。
【００４５】
以上のように、この実施の形態４によれば、気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ法によって求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求め、霧／雨判別手段２が鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００４６】
また、この実施の形態４によれば、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ法により求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求めているので、霧／雨判別手段２が効率的に霧／雨の判別を行うことができるという効果が得られる。
【００４７】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値１１と気象粒子形状の空間分布１４を求める気象レーダ装置、２は、気象レーダ装置１が求めた気象粒子形状の空間分布１４に基づき、霧であるか雨であるかを判別して判別結果１５を出力する霧／雨判別手段で、視程距離算出手段３は、実施の形態１の図１に示すものと同等である。
【００４８】
次に動作について説明する。
気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布１４を求める。霧の場合はほとんど落下しないために粒子形状はほぼ球形であるが、雨の場合は雨粒子が落下することにより、空気の抵抗を受けて粒子形状が偏平になる。この二重偏波観測は、垂直偏波及び水平偏波の電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、気象粒子の偏平率を求める方法である。
【００４９】
霧／雨判別手段２は、気象粒子形状が球形である場合には霧の判別結果１５を出力し、気象粒子形状が偏平である場合には雨の判別結果１５を出力する。視程距離算出手段３は、実施の形態１と同様にして、霧の場合の視程距離１６，又は雨の場合の視程距離１６を算出する。
【００５０】
以上のように、この実施の形態５によれば、気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布１４を求め、霧／雨判別手段２が気象粒子形状の空間分布１４により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００５１】
また、この実施の形態５によれば、気象レーダ装置１は、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布１４を求めることにより、霧／雨判別手段２が精度良く霧／雨の判別をすることができるという効果がある。
【００５２】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜実施の形態５では、エコー頂高度値の空間分布１２，鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３，気象粒子形状の空間分布１４のいずれかを用いて、霧の場合であるか、雨の場合であるかを判別したが、この実施の形態６では、これらの３要素の内のいずれか２要素、又は３要素全てにより、霧の場合であるか、雨の場合であるかを判別する。
【００５３】
以上のように、この実施の形態６によれば、気象レーダ装置１は、エコー頂高度値の空間分布１２，鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３，気象粒子形状の空間分布１４の内の２要素又は３要素を求めると共に、霧／雨判別手段２が２要素又は３要素により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００５４】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜実施の形態６では、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出しているが、この実施の形態７は、霧の場合も、雨の場合も、同一の反射強度値・視程距離変換式を用いて、この変換式において、霧用と雨用で特有な変換パラメータを使用する。
【００５５】
以上のように、この実施の形態７によれば、視程距離算出手段３が霧用と雨用で特有な変換パラメータを使用した同一の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができると共に、同じ変換式を用いることにより、変換処理が比較的単純化されるといういう効果が得られる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、反射強度値とエコー頂高度値の空間分布を求める気象レーダ装置と、エコー頂高度値の空間分布に基づき、気象粒子が霧であるか雨であるかの判別結果を出力する霧／雨判別手段と、反射強度値と判別結果に基づき、視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたことにより、霧の場合の視程距離又は雨の場合の視程距離を正確に算出することができるという効果がある。
【００５７】
この発明によれば、気象レーダ装置は、ＣＡＰＰＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布を求めることにより、全周にわたり、距離、方位、高度別のデータを得ることができ、精度良く霧／雨の判別を行うことができるという効果がある。
【００５８】
この発明によれば、気象レーダ装置は、ＲＨＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布を求めることにより、効率的に霧／雨の判別を行うことができるという効果がある。
【００５９】
この発明によれば、反射強度値と鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求める気象レーダ装置と、鉛直方向のドップラ速度の空間分布に基づき気象粒子が霧であるか雨であるかの判別結果を出力する霧／雨判別手段と、反射強度値と判別結果に基づき視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたことにより、霧の場合の視程距離又は雨の場合の視程距離を正確に算出することができるという効果がある。
【００６０】
この発明によれば、気象レーダ装置は、ＶＶＰ観測により鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求めることにより、精度良く霧／雨の判別を行うことができるという効果がある。
【００６１】
この発明によれば、気象レーダ装置は、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ法により求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求めることにより、効率的に霧／雨の判別を行うことができるという効果がある。
【００６２】
この発明によれば、反射強度値と気象粒子形状の空間分布を求める気象レーダ装置と、気象粒子形状の空間分布に基づき気象粒子が霧であるか雨であるかの判別結果を出力する霧／雨判別手段と、反射強度値と判別結果に基づき視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたことにより、霧の場合の視程距離又は雨の場合の視程距離を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００６３】
この発明によれば、気象レーダ装置は、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布を求めることにより、精度良く霧／雨の判別を行うことができるという効果がある。
【００６４】
この発明によれば、反射強度値を求めると共に、エコー頂高度値の空間分布、鉛直方向のドップラ速度の空間分布、気象粒子形状の空間分布のうち、少なくともいずれか２つの空間分布を求める気象レーダ装置と、少なくともいずれか２つの空間分布に基づき気象粒子が霧であるか雨であるかの判別結果を出力する霧／雨判別手段と、反射強度値と判別結果に基づき視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたことにより、霧の場合の視程距離又は雨の場合の視程距離を正確に算出することができるという効果がある。
【００６５】
この発明によれば、霧である場合に、視程距離算出手段は霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出することにより、霧の場合の視程距離視程距離を正確に算出することができるという効果がある。
【００６６】
この発明によれば、雨である場合に、視程距離算出手段は雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出することにより、雨の場合の視程距離視程距離を正確に算出することができるという効果がある。
【００６７】
この発明によれば、視程距離算出手段は、霧である場合に、霧の場合の変換パラメータを使用した反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出し、雨である場合に、雨の場合の変換パラメータを使用した上記反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出することにより、霧の場合の視程距離又は雨の場合の視程距離を正確に算出することができると共に、同じ変換式を用いることにより、変換処理が比較的単純化されるといういう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による霧の場合のエコー頂高度値の空間分布を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による雨の場合のエコー頂高度値の空間分布を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３による霧の場合の視線方向のドップラ速度の空間分布を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３による雨の場合の視線方向のドップラ速度の空間分布を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態５による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図９】霧の場合と雨の場合の反射強度値と視程距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 気象レーダ装置、２ 霧／雨判別手段、３ 視程距離算出手段、１１ 反射強度値、１２ エコー頂高度値の空間分布、１３ 鉛直方向のドップラ速度の空間分布、１４ 気象粒子形状の空間分布、１５ 判別結果、１６ 視程距離。
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、観測空間における視程距離を算出する霧観測レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値１１を求める気象レーダ装置で、４は、気象レーダ装置１が求めた反射強度値１１に基づき、観測空間において肉眼で認めうる視程距離１６を算出する視程距離算出手段である。この視程距離の悪化は、自動車の運転の障害や、飛行機の離発着の障害等、社会生活上重大な影響を持つものである。
【０００３】
次に動作について説明する。
気象レーダ装置１を使用して視程距離１６を算出する霧観測レーダ装置では、まず気象レーダ装置１により視程距離１６を算出しようとする空間について観測を行い、空気中の気象粒子からの反射波による反射強度値１１を求める。
【０００４】
次に、視程距離算出手段４は、得られた反射強度値１１を用いて、例えば次の（１）式、（２）式により視程距離１６を求める。
【０００５】
上記（１）式、（２）式は、柳沢他、ミリ波レーダーによる海霧の観測、天気、Ｖｏｌ．３３，ｎｏ．１１，ｐｐ．６０３−６１２，１９８６及びＢ．Ｋｕｎｋｅｌ，Ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｒｏｐｌｅｔ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎ Ｆｏｇ Ｍｏｄｅｌｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｌｉｍａｔｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．３，ｐｐ３４−４１，Ｊａｎ．１９８４に示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の霧観測レーダ装置は、以上のように構成されているので、上記の（１）式、（２）式により視程距離１６の算出が行われ、反射強度値１１が大きい場合には、視程距離１６が一律に短くなる結果が得られる。しかし、一般に反射強度値１１が大きくなる降雨時は、霧の場合に比べ視程距離１６は格段に長くなり、霧の場合と同じ式を用いて降雨時の視程距離１６を算出すると、誤差は大きくなる。図９は霧の場合と雨の場合の反射強度値１１と視程距離１６との関係を示す図である。
【０００７】
しかし、従来の方法では、上記の通り気象レーダ装置１のデータからは、雨と霧を区別することなく一律に視程距離１６に換算していた。これは気象レーダ装置１のデータから雨と霧を区別することができなかったためであり、このため、気象レーダ装置１単独では、霧による視程距離１６を正確に算出することができないという課題があった。
【０００８】
また、他のセンサーにより霧か雨かを判断し、雨の場合は人手により視程距離１６を修正するといった手段を取った場合には、他のセンサーがない地点で視程距離１６を正しく算出できず、気象レーダ装置１の観測メリットである広域同時性が生かされないという課題があった。
【０００９】
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、気象レーダ装置１の特徴である広域同時観測を生かしながら、霧及び雨の場合の視程距離を正確に算出できる霧観測レーダ装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る霧レーダ装置は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値とエコー頂高度値の空間分布を求める気象レーダ装置と、上記気象レーダ装置が求めたエコー頂高度値の空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたものである。
【００１１】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が、ＣＡＰＰＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布を求めるものである。
【００１２】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が、ＲＨＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布を求めるものである。
【００１３】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置により求められたエコー頂高度値の空間分布が、高度１ｋｍ〜２ｋｍでほぼ一定に分布する場合に、霧／雨判別手段は霧と判別し、上記エコー頂高度値の空間分布が、高度１ｋｍ〜２ｋｍ以上の高い高度まで分布する場合に雨と判別するものである。
【００１４】
この発明に係る霧レーダ装置は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値と鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求める気象レーダ装置と、上記気象レーダ装置が求めた鉛直方向のドップラ速度の空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたものである。
【００１５】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が、ＶＶＰ観測により鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求めるものである。
【００１６】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ法により求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求めるものである。
【００１７】
この発明に係る霧レーダ装置は、霧／雨判別手段が、気象レーダ装置が求めた鉛直方向のドップラ速度の空間分布に、下向きのドップラ速度成分がない場合に霧と判別し、上記鉛直方向のドップラ速度の空間分布に、下向きのドップラ速度成分がある場合に雨と判別するものである。
【００１８】
この発明に係る霧レーダ装置は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値と気象粒子形状の空間分布を求める気象レーダ装置と、上記気象レーダ装置が求めた気象粒子形状の空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたものである。
【００１９】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布を求めるものである。
【００２０】
この発明に係る霧レーダ装置は、気象レーダ装置が求めた気象粒子形状が球形である場合に、霧／雨判別手段は霧と判別し、上記気象粒子形状が偏平である場合に雨と判別するものである。
【００２１】
この発明に係る霧レーダ装置は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値を求めると共に、エコー頂高度値の空間分布、鉛直方向のドップラ速度の空間分布、気象粒子形状の空間分布のうち、少なくともいずれか２つの空間分布を求める気象レーダ装置と、上記気象レーダ装置が求めた少なくともいずれか２つの空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたものである。
【００２２】
この発明に係る霧レーダ装置は、霧／雨判別手段が霧であることを判別した場合に、視程距離算出手段が、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出するものである。
【００２３】
この発明に係る霧レーダ装置は、霧／雨判別手段が雨であることを判別した場合に、視程距離算出手段が、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出するものである。
【００２４】
この発明に係る霧レーダ装置は、霧／雨判別手段が霧であることを判別した場合に、視程距離算出手段は、霧の場合の変換パラメータを使用した反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出し、上記霧／雨判別手段が雨であることを判別した場合に、雨の場合の変換パラメータを使用した上記反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値１１とエコー頂高度値の空間分布１２を求める気象レーダ装置、２は、気象レーダ装置１が求めたエコー頂高度値の空間分布１２に基づき、霧であるか雨であるかを判別して判別結果１５を出力する霧／雨判別手段、３は、気象レーダ装置１が求めた反射強度値１１と霧／雨判別手段２が判別した判別結果１５に基づき、霧の場合又は雨の場合の視程距離１６を算出する視程距離算出手段である。
【００２６】
ここで、エコー頂高度値は、反射強度値１１の一定の値について、最も高度が高い所の値の水平分布のことで、ある一定の値については、通常は気象レーダ装置１が観測しうる最も弱い値を選定する。
【００２７】
次に動作について説明する。
気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、ＣＡＰＰＩ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｌｔｉｔｕｄｅ Ｐｌａｎ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）観測により、エコー頂高度値の空間分布１２を求める。このＣＡＰＰＩ観測は、気象レーダ装置１のアンテナ（図示せず）を、Ａｚｉｍｕｔｈ方向に、仰角を変化させながら数回転させながら電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信する方法で、全周にわたり、距離、方位、高度別のデータを得ることができるので、観測空間が雨であるか霧であるかを、エコー頂高度値により判別するのに適している。
【００２８】
図２は霧の場合の反射強度値１１（ｄＢＺ）におけるエコー頂高度値の空間分布１２を示す図であり、エコー頂高度値が１〜２ｋｍの高さで一様に分布している。また、図３は雨の場合の反射強度値１１（ｄＢＺ）におけるエコー頂高度値の空間分布１２を示す図であり、エコー頂高度値が２ｋｍ以上の高さに渡って分布している。すなわち、図２及び図３において、エコー頂高度値は、反射強度値１１（ｄＢＺ）の最も高度が高い所の値の水平分布から得られる。なお、図２及び図３に示すｄＢＺの値は、基準値を「０」とした相対的な値である。
【００２９】
霧／雨判別手段２は、エコー頂高度値の空間分布１２が図２に示すような分布を示している場合には霧の判別結果１５を出力し、エコー頂高度値の空間分布１２が図３に示すような分布を示している場合には雨の判別結果１５を出力する。
【００３０】
視程距離算出手段３は、視程距離１６を算出しようとする空間における反射強度値１１について、霧／雨判別手段２による判別結果１５が霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式、例えば図９に示す霧の場合の特性を示す変換式、すなわち、上記（１）式、（２）式を用いて視程距離１６を算出する。また、霧／雨判別手段２による判別結果１５が雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式、例えば図９に示す雨の場合の特性を示す変換式を用いて視程距離１６を算出する。
【００３１】
以上のように、この実施の形態１によれば、気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、ＣＡＰＰＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求め、霧／雨判別手段２がエコー頂高度値の空間分布１２により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００３２】
また、この実施の形態１によれば、ＣＡＰＰＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求めているので、全周にわたり、距離、方位、高度別のデータを得ることができ、霧／雨判別手段２が精度良く霧／雨の判別を行うことができるという効果が得られる。
【００３３】
実施の形態２．
この実施の形態２による霧観測レーダの構成は、実施の形態１の図１に示す構成と同等である。
【００３４】
次に動作について説明する。
実施の形態１では、気象レーダ装置１がＣＡＰＰＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求めていたが、この実施の形態２では、気象レーダ装置１がＲＨＩ（Ｒａｎｇｅ Ｈｅｉｇｈｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求める。その他の動作は、実施の形態１と同等である。このＲＨＩ観測は、方位角を固定して、仰角方向にアンテナを動かしながら電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信する方法で、その方向の距離、高度別のデータを得ることができるので、効率的に観測することができる。
【００３５】
以上のように、この実施の形態２によれば、気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、ＲＨＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求め、霧／雨判別手段２がエコー頂高度値の空間分布１２により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００３６】
また、この実施の形態２によれば、ＲＨＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布１２を求めているので、霧／雨判別手段２が効率的に霧／雨の判別を行うことができるという効果が得られる。
【００３７】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値１１と鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求める気象レーダ装置、２は、気象レーダ装置１が求めた鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３に基づき、霧であるか雨であるかを判別して判別結果１５を出力する霧／雨判別手段であり、視程距離算出手段３は、実施の形態１の図１に示すものと同等である。
【００３８】
次に動作について説明する。
気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、ＶＶＰ（Ｖｏｌｕｍｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）観測により鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求める。このＶＶＰ観測は、１台のドップラレーダ（気象レーダ装置１）のデータから、各単位体積での動きの３次元ベクトルを算出する方法で、細かな鉛直流の空間分布を求めることができ、鉛直流から霧／雨を判別するのに適している。
【００３９】
図５は霧の場合の視線方向のドップラ速度の空間分布を示す図である。図の左下隅にドップラレーダが設置されているので、図の左側は、鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を示しており、鉛直方向にごく弱いドップラ速度が観測されている。また、図６は雨の場合の視線方向のドップラ速度の空間分布を示す図であり、図の左側は、鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を示している。雨の場合は雨粒子が落下することにより、鉛直方向（下向き）の１〜１０ｍ／ｓ程度のドップラ速度が観測されている。なお、図５及び図６において、ドップラ速度の値が正の場合が下向きのドップラ速度を示している。
【００４０】
霧／雨判別手段２は、鉛直方向のドップラ速度分布１３が図５に示すような分布を示している場合には霧の判別結果１５を出力し、鉛直方向のドップラ速度分布１３が図６に示すような分布を示している場合には雨の判別結果１５を出力する。視程距離算出手段３は、実施の形態１と同様にして、霧の場合の視程距離１６，又は雨の場合の視程距離１６を算出する。
【００４１】
以上のように、この実施の形態３によれば、気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、ＶＶＰ観測により鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求め、霧／雨判別手段２が鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００４２】
また、この実施の形態３によれば、ＶＶＰ観測により鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求めているので、細かな鉛直流の空間分布を求めることができ、霧／雨判別手段２が精度良く霧／雨の判別を行うことができるという効果が得られる。
【００４３】
実施の形態４．
この実施の形態４による霧観測レーダの構成は、実施の形態３の図４に示す構成と同等である。
【００４４】
次に動作について説明する。
実施の形態３では、気象レーダ装置１がＶＶＰ観測により鉛直方向のドップラ速度分布１３を求めていたが、この実施の形態４では、気象レーダ装置１が、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ａｚｉｍｕｔｈ Ｄｉｓｐｌａｙ）法により求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求める。このＶＡＤ法を用いる観測は計算を単純に行えるため、効率的に鉛直方向のドップラ速度分布１３を求めることができる。その他の動作は、実施の形態３と同等である。
【００４５】
以上のように、この実施の形態４によれば、気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ法によって求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求め、霧／雨判別手段２が鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００４６】
また、この実施の形態４によれば、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ法により求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３を求めているので、霧／雨判別手段２が効率的に霧／雨の判別を行うことができるという効果が得られる。
【００４７】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は、空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値１１と気象粒子形状の空間分布１４を求める気象レーダ装置、２は、気象レーダ装置１が求めた気象粒子形状の空間分布１４に基づき、霧であるか雨であるかを判別して判別結果１５を出力する霧／雨判別手段で、視程距離算出手段３は、実施の形態１の図１に示すものと同等である。
【００４８】
次に動作について説明する。
気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布１４を求める。霧の場合はほとんど落下しないために粒子形状はほぼ球形であるが、雨の場合は雨粒子が落下することにより、空気の抵抗を受けて粒子形状が偏平になる。この二重偏波観測は、垂直偏波及び水平偏波の電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、気象粒子の偏平率を求める方法である。
【００４９】
霧／雨判別手段２は、気象粒子形状が球形である場合には霧の判別結果１５を出力し、気象粒子形状が偏平である場合には雨の判別結果１５を出力する。視程距離算出手段３は、実施の形態１と同様にして、霧の場合の視程距離１６，又は雨の場合の視程距離１６を算出する。
【００５０】
以上のように、この実施の形態５によれば、気象レーダ装置１は、気象粒子からの反射強度値１１を求めると共に、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布１４を求め、霧／雨判別手段２が気象粒子形状の空間分布１４により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００５１】
また、この実施の形態５によれば、気象レーダ装置１は、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布１４を求めることにより、霧／雨判別手段２が精度良く霧／雨の判別をすることができるという効果がある。
【００５２】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜実施の形態５では、エコー頂高度値の空間分布１２，鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３，気象粒子形状の空間分布１４のいずれかを用いて、霧の場合であるか、雨の場合であるかを判別したが、この実施の形態６では、これらの３要素の内のいずれか２要素、又は３要素全てにより、霧の場合であるか、雨の場合であるかを判別する。
【００５３】
以上のように、この実施の形態６によれば、気象レーダ装置１は、エコー頂高度値の空間分布１２，鉛直方向のドップラ速度の空間分布１３，気象粒子形状の空間分布１４の内の２要素又は３要素を求めると共に、霧／雨判別手段２が２要素又は３要素により、霧の場合であるか雨の場合であるかを判別し、視程距離算出手段３が、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００５４】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜実施の形態６では、霧の場合には、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出し、雨の場合には、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出しているが、この実施の形態７は、霧の場合も、雨の場合も、同一の反射強度値・視程距離変換式を用いて、この変換式において、霧用と雨用で特有な変換パラメータを使用する。
【００５５】
以上のように、この実施の形態７によれば、視程距離算出手段３が霧用と雨用で特有な変換パラメータを使用した同一の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離１６を算出することにより、気象レーダ装置１の広域同時観測性を損なうことなく、霧の場合の視程距離１６又は雨の場合の視程距離１６を正確に算出することができると共に、同じ変換式を用いることにより、変換処理が比較的単純化されるといういう効果が得られる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、反射強度値とエコー頂高度値の空間分布を求める気象レーダ装置と、エコー頂高度値の空間分布に基づき、気象粒子が霧であるか雨であるかの判別結果を出力する霧／雨判別手段と、反射強度値と判別結果に基づき、視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたことにより、霧の場合の視程距離又は雨の場合の視程距離を正確に算出することができるという効果がある。
【００５７】
この発明によれば、気象レーダ装置は、ＣＡＰＰＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布を求めることにより、全周にわたり、距離、方位、高度別のデータを得ることができ、精度良く霧／雨の判別を行うことができるという効果がある。
【００５８】
この発明によれば、気象レーダ装置は、ＲＨＩ観測によりエコー頂高度値の空間分布を求めることにより、効率的に霧／雨の判別を行うことができるという効果がある。
【００５９】
この発明によれば、反射強度値と鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求める気象レーダ装置と、鉛直方向のドップラ速度の空間分布に基づき気象粒子が霧であるか雨であるかの判別結果を出力する霧／雨判別手段と、反射強度値と判別結果に基づき視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたことにより、霧の場合の視程距離又は雨の場合の視程距離を正確に算出することができるという効果がある。
【００６０】
この発明によれば、気象レーダ装置は、ＶＶＰ観測により鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求めることにより、精度良く霧／雨の判別を行うことができるという効果がある。
【００６１】
この発明によれば、気象レーダ装置は、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ法により求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求めることにより、効率的に霧／雨の判別を行うことができるという効果がある。
【００６２】
この発明によれば、反射強度値と気象粒子形状の空間分布を求める気象レーダ装置と、気象粒子形状の空間分布に基づき気象粒子が霧であるか雨であるかの判別結果を出力する霧／雨判別手段と、反射強度値と判別結果に基づき視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたことにより、霧の場合の視程距離又は雨の場合の視程距離を正確に算出することができるという効果が得られる。
【００６３】
この発明によれば、気象レーダ装置は、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布を求めることにより、精度良く霧／雨の判別を行うことができるという効果がある。
【００６４】
この発明によれば、反射強度値を求めると共に、エコー頂高度値の空間分布、鉛直方向のドップラ速度の空間分布、気象粒子形状の空間分布のうち、少なくともいずれか２つの空間分布を求める気象レーダ装置と、少なくともいずれか２つの空間分布に基づき気象粒子が霧であるか雨であるかの判別結果を出力する霧／雨判別手段と、反射強度値と判別結果に基づき視程距離を算出する視程距離算出手段とを備えたことにより、霧の場合の視程距離又は雨の場合の視程距離を正確に算出することができるという効果がある。
【００６５】
この発明によれば、霧である場合に、視程距離算出手段は霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出することにより、霧の場合の視程距離視程距離を正確に算出することができるという効果がある。
【００６６】
この発明によれば、雨である場合に、視程距離算出手段は雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出することにより、雨の場合の視程距離視程距離を正確に算出することができるという効果がある。
【００６７】
この発明によれば、視程距離算出手段は、霧である場合に、霧の場合の変換パラメータを使用した反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出し、雨である場合に、雨の場合の変換パラメータを使用した上記反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出することにより、霧の場合の視程距離又は雨の場合の視程距離を正確に算出することができると共に、同じ変換式を用いることにより、変換処理が比較的単純化されるといういう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による霧の場合のエコー頂高度値の空間分布を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による雨の場合のエコー頂高度値の空間分布を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３による霧の場合の視線方向のドップラ速度の空間分布を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３による雨の場合の視線方向のドップラ速度の空間分布を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態５による霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の霧観測レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図９】霧の場合と雨の場合の反射強度値と視程距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 気象レーダ装置、２ 霧／雨判別手段、３ 視程距離算出手段、１１ 反射強度値、１２ エコー頂高度値の空間分布、１３ 鉛直方向のドップラ速度の空間分布、１４ 気象粒子形状の空間分布、１５ 判別結果、１６ 視程距離。
Claims (15)
- 空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値とエコー頂高度値の空間分布を求める気象レーダ装置と、上記気象レーダ装置が求めたエコー頂高度値の空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、
上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを
備えたことを特徴とする霧観測レーダ装置。 - 気象レーダ装置は、ＣＡＰＰＩ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｌｔｉｔｕｄｅ Ｐｌａｎ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）観測により、エコー頂高度値の空間分布を求める
ことを特徴とする請求項１記載の霧観測レーダ装置。 - 気象レーダ装置は、ＲＨＩ（Ｒａｎｇｅ Ｈｅｉｇｈｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）観測により、エコー頂高度値の空間分布を求める
ことを特徴とする請求項１記載の霧観測レーダ装置。 - 霧／雨判別手段は、
気象レーダ装置により求められたエコー頂高度値の空間分布が、高度１ｋｍ〜２ｋｍでほぼ一定に分布する場合に霧と判別し、
上記エコー頂高度値の空間分布が、高度１ｋｍ〜２ｋｍ以上の高い高度まで分布する場合に雨と判別する
ことを特徴とする請求項１記載の霧観測レーダ装置。 - 空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値と鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求める気象レーダ装置と、
上記気象レーダ装置が求めた鉛直方向のドップラ速度の空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、
上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを
備えたことを特徴とする霧観測レーダ装置。 - 気象レーダ装置は、ＶＶＰ（Ｖｏｌｕｍｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）観測により、鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求める
ことを特徴とする請求項５記載の霧観測レーダ装置。 - 気象レーダ装置は、視線方向のドップラ速度から、ＶＡＤ（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ａｚｉｍｕｔｈ Ｄｉｓｐｌａｙ）法により求めた水平風をベクトル的に引き算することにより、鉛直方向のドップラ速度の空間分布を求める
ことを特徴とする請求項５記載の霧観測レーダ装置。 - 霧／雨判別手段は、
気象レーダ装置が求めた鉛直方向のドップラ速度の空間分布に、下向きのドップラ速度成分がない場合に霧と判別し、
上記鉛直方向のドップラ速度の空間分布に、下向きのドップラ速度成分がある場合に雨と判別する
ことを特徴とする請求項５記載の霧観測レーダ装置。 - 空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値と気象粒子形状の空間分布を求める気象レーダ装置と、
上記気象レーダ装置が求めた気象粒子形状の空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、
上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを
備えたことを特徴とする霧観測レーダ装置。 - 気象レーダ装置は、二重偏波観測により気象粒子形状の空間分布を求める
ことを特徴とする請求項９記載の霧観測レーダ装置。 - 霧／雨判別手段は、
気象レーダ装置が求めた気象粒子形状が球形である場合に霧と判別し、
上記気象粒子形状が偏平である場合に雨と判別する
ことを特徴とする請求項９記載の霧観測レーダ装置。 - 空気中に電磁波を発射し、空気中の気象粒子からの反射波を受信して、反射強度値を求めると共に、エコー頂高度値の空間分布、鉛直方向のドップラ速度の空間分布、気象粒子形状の空間分布のうち、少なくともいずれか２つの空間分布を求める気象レーダ装置と、
上記気象レーダ装置が求めた少なくともいずれか２つの空間分布に基づき、上記気象粒子が霧であるか雨であるかを判別して判別結果を出力する霧／雨判別手段と、
上記気象レーダ装置が求めた反射強度値と、上記霧／雨判別手段が判別した判別結果に基づき、肉眼で認めうる視程距離を算出する視程距離算出手段とを
備えたことを特徴とする霧観測レーダ装置。 - 視程距離算出手段は、霧／雨判別手段が霧であることを判別した場合に、霧の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出する
ことを特徴とする請求項１，請求項５，請求項９又は請求項１２のうちのいずれか１項記載の霧観測レーダ装置。 - 視程距離算出手段は、霧／雨判別手段が雨であることを判別した場合に、雨の場合の反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出する
ことを特徴とする請求項１，請求項５，請求項９又は請求項１２のうちのいずれか１項記載の霧観測レーダ装置。 - 視程距離算出手段は、霧／雨判別手段が霧であることを判別した場合に、霧の場合の変換パラメータを使用した反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出し、上記霧／雨判別手段が雨であることを判別した場合に、雨の場合の変換パラメータを使用した上記反射強度値・視程距離変換式を用いて視程距離を算出する
ことを特徴とする請求項１，請求項５，請求項９又は請求項１２のうちのいずれか１項記載の霧観測レーダ装置。
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