JP3638862B2 - Turbulence detection device and turbulence detection method - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機通過時に、航空機の後方に発生する乱気流を検出する乱気流検出装置及び乱気流検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、航空機利用者が増加し、大都市に近接する空港における航空機の離発着数を増大させることが望まれている。一般には、新滑走路の増設が困難であるため、安全を確保しつつ離発着の間隔を短くすることが求められている。従来、離発着の時間間隔は、航空機の飛行に伴って主翼の後方に発生する乱気流が消失するのに十分な時間をとることで決められている。従って、離発着間隔を短縮するためには、後方乱気流の発生と消失を検出できる乱気流検出装置が必要である。
【０００３】
図２３は例えば「テンプレートマッチングを用いた航空機の後方乱気流の検出、信学技報 ＳＡＮＥ９９−９、大森、桐本著 １９９９年発行」に示された従来の乱気流検出装置を示す構成図であり、図において、１は送受信部２から出力された電磁波を空間に放射する一方、大気により反射された電磁波を受信する電磁波放射部、２は電磁波を生成して電磁波放射部１に出力する一方、電磁波放射部１の受信信号に対して増幅処理や周波数変換処理などを施す送受信部、３は送受信部２による処理後の受信信号から大気の視線方向風速を算出し、その視線方向風速を解析して乱気流を検出する信号処理部、４は信号処理部３の検出結果を表示する表示部、５は送受信部２，信号処理部３及び表示部４を制御する操作部である。
【０００４】
次に動作について説明する。
乱気流検出装置をドップラライダにより実現する場合について説明する。まず、送受信部２が電磁波である光パルスを生成すると、電磁波放射部１がその光パルスを空間に放射する。
なお、電磁波放射部１は、例えば、光パルスを空間に放射する際に、光パルスを収束させる望遠鏡と、放射の方向を制御する反射鏡とから構成される。
【０００５】
そして、電磁波放射部１が大気により反射された光パルスを受信すると、送受信部２が電磁波放射部１の受信信号に対して増幅処理や周波数変換処理などを実施する。なお、反射位置の風速に応じてドップラー効果が生じるため、大気により反射された光パルスの周波数はドップラ効果による偏移を受ける。
【０００６】
信号処理部３は、送受信部２による処理後の受信信号を受けると、その受信信号のドップラ周波数を算出し、そのドップラ周波数をターゲットのドップラ速度（大気の視線方向風速）に変換する。
そして、信号処理部３は、大気の視線方向風速を解析して乱気流を検出し、その検出結果を表示部４に表示する。乱気流の検出原理は後述する。
【０００７】
乱気流検出装置をドップラレーダにより実現する場合は、送受信部２が光パルスを生成する代わりに電波を生成し、電磁波放射部１がその電波を空間に放射する。電磁波放射部１としてはアンテナが用いられる。その他はドップラライダの場合と同じである。
【０００８】
次に乱気流の検出原理を具体的に説明する。
図２４は乱気流検出装置による後方乱気流の観測の状況を示す説明図である。航空機が通過すると、その後方に２つの渦から構成される乱気流が生じる。この乱気流をドップラレーダ又はドップラライダで観測すると、正のドップラ速度が観測される領域と、負のドップラ速度が観測される領域とが現れる。
【０００９】
そこで、例えば図２５に示すようなテンプレートを用いて、領域に応じて予め設定された重みをかけてドップラ速度のデータを加算する。図２５のテンプレートでは±１の重みをかけている。ここで、加算結果をテンプレート点数で除算したものをテンプレートマッチング値と呼ぶことにする。
テンプレートマッチング値は、乱気流の存在する位置では積算され、その値はテンプレート内におけるドップラ速度絶対値の空間平均値と等しくなる。一方、乱気流の存在しない位置では０に近づく。このように、乱気流の有無によってテンプレートマッチング値に差異が生じるため、乱気流の検出が可能となる。
【００１０】
図２６は信号処理部３の具体的な構成を示す構成図であり、図において、１１は受信信号からドップラ速度を算出するドップラ速度算出部、１２はテンプレートマッチング法を実行して乱気流を検出するテンプレートマッチング部である。
【００１１】
ドップラ速度算出部１１は、送受信部２より出力された受信信号からドップラ速度を算出する。ドップラ速度を算出するには、その受信信号をフーリエ変換して、その受信信号のパワースペクトルを算出する。パワースペクトルを算出する際に、通常はインコヒーレント積分が行われる。パワースペクトルには大気エコースペクトルが含まれる。この大気エコースペクトルのピーク位置の周波数からドップラ速度を算出することができる。
【００１２】
テンプレートマッチング部１２は、テンプレートと一致する風速変化パターンをドップラ速度のデータから抽出することにより後方乱気流を検出する。テンプレートとしては、例えば前述の図２５に示すようなものを用いる。
【００１３】
従来の乱気流検出装置では以上のような原理で乱気流検出を実施するが、従来のテンプレートマッチング方式では、ＳＮ比が低い場合に検出性能が劣化することがある。
図２７は受信機雑音の影響を受ける場合の信号処理アルゴリズムの全体特性を示す説明図である。
【００１４】
図２７（ａ）はドップラスペクトルのＳＮ比が十分高い場合、即ち、雑音の影響を受けない場合の乱気流検出状況を示している。乱気流が存在する位置では、符号の異なるドップラ速度が検出され、テンプレートマッチングによりドップラ速度が積み上がられることにより乱気流が検出される。一方、乱気流の存在しない位置では、速度０の位置にドップラスペクトルが検出されるが、テンプレートマッチングでは速度が積み上げられないため乱気流が検出されない。
【００１５】
図２７（ｂ）はＳＮ比が低い場合、即ち、雑音の影響を受ける場合の乱気流検出状況を示している。ＳＮ比が低下して、ドップラスペクトルの検出閾値より大きな受信機雑音がドップラスペクトルのピークレベルを越えると、誤って検出される可能性が高くなる。
図２７（ｂ）では、乱気流の存在しない位置において、誤ったドップラスペクトルピークを検出した状況を示している。誤検出したドップラ速度の大きさが小さい場合には、テンプレートマッチングの平均化処理により、誤検出されたドップラ速度は抑圧され、乱気流の誤警報が発生しない。しかし、大きなドップラ速度の位置にドップラスペクトルが検出されると、テンプレートマッチングによっても誤検出されたドップラ速度を十分に抑圧できず、乱気流の誤警報を発生する可能性が高くなる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の乱気流検出装置は以上のように構成されているので、受信信号のＳＮ比が低い場合、ドップラ速度が誤って算出され、乱気流の誤警報が発生することがある課題があった。
【００１７】
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、誤検出されたドップラ速度を除去して、乱気流の誤警報を抑圧することができる乱気流検出装置及び乱気流検出方法を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る乱気流検出装置は、風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する空間スクリーニング手段を設けたものである。
【００１９】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００２１】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化するようにしたものである。
【００２２】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換するようにしたものである。
【００２３】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換するようにしたものである。
【００２４】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換するようにしたものである。
【００２５】
この発明に係る乱気流検出装置は、風速の時間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する時間スクリーニング手段を設けたものである。
【００２６】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００２７】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００２８】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化するようにしたものである。
【００２９】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換するようにしたものである。
【００３０】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換するようにしたものである。
【００３１】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換するようにしたものである。
【００３２】
この発明に係る乱気流検出方法は、風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するようにしたものである。
【００３３】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００３４】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００３５】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化するようにしたものである。
【００３６】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換するようにしたものである。
【００３７】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換するようにしたものである。
【００３８】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換するようにしたものである。
【００３９】
この発明に係る乱気流検出方法は、風速の時間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するようにしたものである。
【００４０】
この発明に係る乱気流検出方法は、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００４１】
この発明に係る乱気流検出方法は、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００４２】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化するようにしたものである。
【００４３】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換するようにしたものである。
【００４４】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換するようにしたものである。
【００４５】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換するようにしたものである。
【００４６】
【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による乱気流検出装置を示す構成図であり、図において、２１は送受信部２２から出力された電磁波を空間に放射する一方、大気により反射された電磁波を受信する電磁波放射部、２２は電磁波を生成して電磁波放射部２１に出力する一方、電磁波放射部２１の受信信号に対して増幅処理や周波数変換処理などを施す送受信部である。なお、電磁波放射部２１及び送受信部２２から送受信手段が構成されている。
【００４７】
２３は乱気流を検出する信号処理部、２４は送受信部２２より出力された受信信号から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するドップラ速度算出部（ドップラ速度算出手段）、２５は風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出部２４により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する空間スクリーニング部（空間スクリーニング手段）、２６はテンプレートマッチング法を実行して、空間スクリーニング部２５により不要信号が除去されたドップラ速度空間分布から乱気流を検出するテンプレートマッチング部（乱気流検出手段）、２７は信号処理部２３により検出された乱気流の位置を表示する表示部である。
【００４８】
次に動作について説明する。
まず、送受信部２２が電磁波を生成すると、電磁波放射部２１が当該電磁波を空間に放射する。
そして、電磁波放射部２１が大気により反射された電磁波を受信すると、送受信部２２が電磁波放射部２１の受信信号に対して増幅処理や周波数変換処理などを実施する。
【００４９】
信号処理部２３のドップラ速度算出部２４は、送受信部２２による処理後の受信信号を受けると、その受信信号から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出する。
ドップラライダ装置で乱気流を観測する場合、そのビームは通常垂直方向に走査されるので、受信信号は距離方向と仰角方向の２次元断面上で得られる。そのため、ドップラ速度算出部２４においても、距離−角度の２次元断面上のドップラ速度を出力する。
ドップラ速度の算出は例えば次のようにして行う。まず、各距離、角度で得られる受信信号にフーリエ変換を施す。すると、視線方向風速に対応するドップラ周波数の位置にスペクトルピークが現れる。そのスペクトルピークを検出し、そのドップラ周波数からドップラ速度（視線方向風速）を算出する。
【００５０】
空間スクリーニング部２５は、ドップラ速度算出部２４がドップラ速度空間分布を算出すると、風速の空間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号（ドップラスペクトル誤検出により生じる不要応答）を除去する。空間スクリーニング部２５の具体的な処理内容は後述する。
テンプレートマッチング部２６は、テンプレートと一致する風速変化パターンをドップラ速度空間分布から抽出することにより後方乱気流を検出し、その乱気流の位置を表示部２７に表示する。
【００５１】
図２は空間スクリーニング部２５の具体的な構成を示す構成図であり、図において、３１は観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の空間中央値（基準値）を算出する空間中央値算出部、３２は注目点のドップラ速度と空間中央値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定する空間中央値比較部、３３は差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去する不要応答除去部である。
【００５２】
図３は不要応答除去部３３の具体的な構成を示す構成図であり、図において、４１は空間中央値比較部３２により差の絶対値が所定の閾値より大きいと判定された注目点のドップラ速度のみを不要応答欠損化部４２に出力する判定部、４２は判定部４１から出力された注目点のドップラ速度を欠損化する不要応答欠損化部である。
なお、図８は空間スクリーニング部２５の処理内容を示すフローチャートである。
【００５３】
空間スクリーニング部２５の具体的な処理内容を説明する。
ドップラ速度算出部２４から出力されるドップラ速度は、各距離−角度毎に得られることから、スクリーニング処理は各距離−角度毎に行われる。ここで、スクリーニング処理の対象となる空間点を注目点と呼ぶことにする。
スクリーニング処理では、注目点のドップラ速度を周囲の被観測点（以後、周囲点と呼ぶ）のドップラ速度と比較し、注目点のドップラ速度が周囲点のドップラ速度に対して不連続となっていないかどうかを調べる。その結果、不連続である場合には、注目点のドップラ速度の除去を行う。
【００５４】
即ち、空間中央値算出部３１では、周囲点のドップラ速度の空間中央値（基準値）を算出する（ステップＳＴ１）。これにより、注目点の周囲における代表的なドップラ速度の値が得られることになる。なお、空間中央値を計算する際、注目点のドップラ速度を含めて中央値を算出してもよい。
【００５５】
空間中央値比較部３２では、空間中央値算出部３１から出力される空間中央値と注目点のドップラ速度を比較する。具体的には、比較する両データの差を算出し（ステップＳＴ２）、その差の絶対値を予め設定されたスクリーニング閾値と比較する（ステップＳＴ３）。注目点のドップラ速度が周囲点に対して連続的であれば、差の絶対値が小さい。逆に、注目点のドップラ速度が周囲点に対して不連続である場合（ドップラ速度算出部２４においてドップラスペクトルが誤検出された場合）、差の絶対値が大きくなる。
そこで、差の絶対値を予め設定したスクリーニング閾値と比較し、差の絶対値が閾値を越えた場合には、その注目点のドップラ速度が不要応答であると判定し、不要応答であることを示す印を付ける。
【００５６】
不要応答除去部３３では、空間中央値比較部３２において不要応答であると判定された注目点について、そのドップラ速度の除去を行う。
即ち、不要応答除去部３３の判定部４１では、空間中央値比較部３２で不要応答の判定が付いたドップラ速度を不要応答欠損化部４２に渡し、不要応答でないドップラ速度をそのまま出力する。
【００５７】
不要応答欠損化部４２では、不要応答が生じた注目点のドップラ速度を欠損化する（ステップＳＴ４）。これにより、後段のテンプレートマッチング処理では、不要応答のドップラ速度が使用されないため、テンプレートマッチングにおける乱気流誤警報を防ぐことが可能となる。注目点のドップラ速度が不要応答と判定されなかった場合には、入力されたドップラ速度をそのまま出力する。
【００５８】
図４は空間スクリーニング部２５の別の具体的な構成を示す構成図であり、図９は空間スクリーニング部２５の処理内容を示すフローチャートである。
この構成例では、不要応答中央値置換部４３が、不要応答が生じた注目点のドップラ速度を、空間中央値算出部３１により算出された空間中央値と置換するようにしている（ステップＳＴ５）。
これにより、後段のテンプレートマッチング処理では、不要応答のドップラ速度が使用されないため、テンプレートマッチングにおける乱気流誤警報を防ぐことが可能となる。また、スクリーニング処理において、ドップラ速度が欠損化されないため、後段のスクリーニング処理で使用するデータ点数が減少しない。
【００５９】
図５は空間スクリーニング部２５の別の具体的な構成を示す構成図であり、図１０は空間スクリーニング部２５の処理内容を示すフローチャートである。
この構成例では、注目点のドップラ速度データが不要応答と判定されている場合、補間値算出部４４が周囲点のドップラ速度を用いて注目点の補間値を算出する（ステップＳＴ６）。例えば、簡易な補間方法としては、距離方向もしくは角度方向において、注目点に隣接する点のドップラ速度を用いて線形補間するものがある。あるいは、周囲点に対して多次曲面を当てはめることにより、注目点の補間値を決定してもよい。
不要応答補間値置換部４５では、注目点のドップラ速度を補間値算出部４４により算出されたドップラ速度に置き換える（ステップＳＴ７）。
【００６０】
以上の処理は距離−角度の２次元でデータが得られることを想定しているが、距離方向あるいは角度方向のみにデータが得られる場合についても、同様の処理を行うことができる。例えば、ライダ装置のビーム方向を固定し、パルス波を送信して観測を行う場合には、距離方向のみの1次元データが得られる。その際には、距離方向の風速連続性のみを利用して前述の処理を行えばよい。また、ビームを走査し、連続波送信により観測を行う場合には、角度方向のみにデータが得られることになる。その場合には、角度方向の風速連続性を仮定して前述の処理を行えばよい。
【００６１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出部２４により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果を奏する。
【００６２】
また、スクリーニング処理において、注目点のドップラ速度を空間中央値と比較することにより、不要応答の有無を正確に判定することができる。
さらに、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を欠損化することにより、確実に不要応答を除去することができる。
【００６３】
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を空間中央値算出部３１により算出された空間中央値で置き換えるため、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を周囲のドップラ速度から補間するため、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことがない。そのため、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる。
【００６４】
実施の形態２．
図６はこの実施の形態２における空間スクリーニング部２５の具体的な構成を示す構成図であり、図において、３４は観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去する空間最大値・最小値除去部、３５は最大値及び最小値のドップラ速度が除去された近傍領域におけるドップラ速度の平均値（以下、空間平均値と称する）を計算する空間平均値算出部、３６は注目点のドップラ速度と空間平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定する空間平均値比較部である。
【００６５】
図７は不要応答除去部３３の具体的な構成を示す構成図であり、図において、４６は判定部４１から出力された注目点のドップラ速度を空間平均値に置換する不要応答平均値置換部である。
なお、図１１は空間スクリーニング部２５の処理内容を示すフローチャートである。
【００６６】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、空間中央値を用いて、空間スクリーニング処理を実施するものについて示したが、これを簡略化して、周囲点のうち、ドップラ速度が最大値と最小値をとる点を除いた他の周囲点のドップラ速度の平均値を空間連続性の基準としてもよい。これによれば、空間中央値の算出が必要な上記実施の形態１よりも、空間スクリーニング部２５における計算量を小さくすることができる。
【００６７】
具体的には次の通りである。
空間最大値・最小値除去部３４では、周囲点のドップラ速度のうち、ドップラ速度が最大、最小となる被観測点を取り除く処理を実施する。不要応答の発生頻度が低く、周囲点の範囲内に発生した不要応答が高々１つである場合には、空間平均値算出部３５によって不要応答を除去することができる。なお、不要応答の発生頻度が高い場合には、最大値と２番目に大きなドップラ速度、および最小値と２番目に小さいドップラ速度を除外する、というように、複数の最大値、複数の最小値を除去するようにしてもよい。
【００６８】
空間平均値算出部３５では、不要応答の取り除かれた周囲点のドップラ速度からドップラ速度の平均値を算出する（ステップＳＴ１１）。
この空間平均値が注目点の代表的なドップラ速度と見なせることから、空間平均値比較部３６では、空間平均値と注目点のドップラ速度を比較し、両者の差の絶対値が予め設定した閾値を越えた場合に、注目点のドップラ速度が不要応答であると判定する（ステップＳＴ１２，ＳＴ１３）。
【００６９】
空間平均値比較部３６により注目点のドップラ速度が不要応答と見なされた場合、不要応答除去部３３の判定部４１では、そのドップラ速度を不要応答平均値置換部４６に出力する。
不要応答平均値置換部４６では、注目点のドップラ速度を空間平均値算出部３５により算出された空間平均値と置き換える（ステップＳＴ１４）。これにより、不要応答が除去される。
【００７０】
なお、不要応答除去部３３については、上記実施の形態１と同様に、図３あるいは図５に示す構成のものを用いることもできる。
図３の構成を用いる場合には、図１２に示すように、不要応答と見なされた注目点のドップラ速度を欠損化するようにする（ステップＳＴ１５）。
図５の構成を用いる場合には、図１３に示すように、周囲点のドップラ速度から補間値を算出し（ステップＳＴ１６）、不要応答と見なされた注目点のドップラ速度を補間値に置き換えるようにする（ステップＳＴ１７）。
【００７１】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、スクリーニング処理において、ドップラ速度が最大及び最小となるデータのみを取り除いて空間平均値を算出し、その空間平均値と注目点のドップラ速度を比較するようにしているため、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことが可能である。
【００７２】
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を空間平均値算出部３５により算出された空間平均値で置き換えるため、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を欠損化することにより、確実に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を周囲のドップラ速度から補間するため、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことがない。そのため、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる。
【００７３】
実施の形態３．
図１４はこの発明の実施の形態３による乱気流検出装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。２８は風速の時間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出部２４により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する時間スクリーニング部（時間スクリーニング手段）である。
【００７４】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１，２では、風速の空間的連続性を考慮してスクリーニング処理を実施するものについて示したが、時間方向の風速連続性を利用しても不要応答を取り除くことができる。
【００７５】
即ち、上記実施の形態１，２では、ドップラライダ装置を1回走査して得られた２次元断面上のドップラ速度を用いてスクリーニング処理を実施する（一つの時刻のドップラ速度のみを用いてスクリーニング処理を実施する）が、この実施の形態３では、複数の異なる時刻のドップラ速度を用いてスクリーニング処理を行うために、同じ観測領域を複数回走査して得られた複数の異なる時刻のドップラ速度に対して処理を行う。
【００７６】
具体的には、時間スクリーニング部２８がドップラ速度算出部２４により算出された複数時刻のドップラ速度を入力する。そして、観測領域中の被観測点毎に得られる時系列データに対して、風速の時間的連続性を利用したスクリーニング処理を行う。
【００７７】
図１５は時間スクリーニング部２８の具体的な構成を示す構成図であり、図において、５１は注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の時間中央値（基準値）を算出する時間中央値算出部、５２は注目時刻のドップラ速度と時間中央値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定する時間中央値比較部である。
なお、図１７は時間スクリーニング部２８の処理内容を示すフローチャートである。
【００７８】
時間スクリーニング部２８の具体的な処理内容を説明する。
時間中央値算出部５１では、各被観測点において、時系列のドップラ速度の時間中央値を算出する（ステップＳＴ２１）。時間中央値の算出に用いる時系列データの時間範囲は、時間スクリーニング処理の対象となる注目時刻を含む前後の時間である。ただし、実時間処理を実現するために、注目時刻以後のデータ収録を待たずに、注目時刻以前のデータのみを用いて時間中央値を算出するようにしてもよい。
【００７９】
時間中央値比較部５２では、時間中央値算出部５１により算出された時間中央値と注目時刻のドップラ速度とを比較する。具体的には、比較する両データの差を算出し（ステップＳＴ２２）、その差の絶対値を予め設定されたスクリーニング閾値と比較する（ステップＳＴ２３）。
注目時刻のドップラ速度が前後の時刻のドップラ速度に対して連続的であれば、差の絶対値が小さい。逆に、注目時刻のドップラ速度が前後の時刻のドップラ速度に対して不連続である場合（ドップラ速度算出部２４によりドップラスペクトルが誤検出された場合）、差の絶対値が大きくなる。
そこで、差の絶対値を予め設定したスクリーニング閾値と比較し、差の絶対値が閾値を越えた場合に、その注目時刻のドップラ速度が不要応答であると判定し、不要応答であることを示す印を付ける。
【００８０】
不要応答除去部３３では、時間中央値比較部５２において不要応答であると判定された注目時刻のドップラ速度を、時間中央値算出部５１により算出された時間中央値と置き換えることにより、注目時刻のドップラ速度を除去する（ステップＳＴ２４）。
この場合、不要応答除去部３３の構成は図４のようになる。
【００８１】
なお、不要応答除去部３３については、上記実施の形態１と同様に、図３あるいは図５に示す構成のものを用いることもできる。
図３の構成を用いる場合には、図１８に示すように、不要応答と見なされた注目時刻のドップラ速度を欠損化するようにする（ステップＳＴ２５）。
図５の構成を用いる場合には、図１９に示すように、前後の時刻のドップラ速度から補間値を算出し（ステップＳＴ２６）、不要応答と見なされた注目時刻のドップラ速度を補間値に置き換えるようにする（ステップＳＴ２７）。
【００８２】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、風速の時間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出部２４により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果を奏する。
【００８３】
また、スクリーニング処理において、注目時刻のドップラ速度を時間中央値と比較することにより、不要応答の有無を正確に判定することができる。
さらに、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を欠損化することにより、確実に不要応答を除去することができる。
【００８４】
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を、時間中央値算出部５１により算出された時間中央値で置き換えるため、ドップラ速度が得られる時刻の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を、前後の時間のドップラ速度を用いて補間するため、ドップラ速度が得られる時刻の数が減らなくなる。そのため、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる。
【００８５】
実施の形態４．
図１６はこの実施の形態４における時間スクリーニング部２８の具体的な構成を示す構成図であり、図において、５３は注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去する時間最大値・最小値除去部、５４は時間最大値・最小値除去部５３により最大値及び最小値のドップラ速度が除去された近傍時刻におけるドップラ速度の平均値（以下、時間平均値と称する）を計算する時間平均値算出部、５５は注目時刻のドップラ速度と時間平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定する時間平均値比較部である。
なお、図２０は時間スクリーニング部２８の処理内容を示すフローチャートである。
【００８６】
次に動作について説明する。
上記実施の形態３では、時間中央値を用いて、時間スクリーニング処理を実施するものについて示したが、これを簡略化して、前後の時刻のうち、ドップラ速度が最大値と最小値をとる時刻を除いた他の時刻のドップラ速度の平均値を時間連続性の基準としてもよい。これによれば、時間中央値の算出が必要な上記実施の形態３よりも、時間スクリーニング部２８における計算量を小さくすることができる。
【００８７】
具体的には次の通りである。
時間最大値・最小値除去部５３では、前後の時刻のドップラ速度のうち、ドップラ速度が最大、最小となる時刻のものを取り除く処理を実施する。不要応答の発生頻度が低く、注目時刻前後に発生した不要応答が高々１つである場合には、時間平均値算出部５４によって不要応答を除去することができる。
なお、不要応答の発生頻度が高い場合には、最大値と２番目に大きなドップラ速度、および最小値と２番目に小さいドップラ速度を除外する、というように、複数の最大値、複数の最小値を除去するようにしてもよい。
【００８８】
時間平均値算出部５４では、不要応答の取り除かれた前後の時刻のドップラ速度からドップラ速度の時間平均値を算出する（ステップＳＴ３１）。
この時間平均値が注目時刻付近の代表的なドップラ速度と見なせることから、時間平均値比較部５５において、時間平均値と注目時刻のドップラ速度を比較し、両者の差の絶対値が予め設定した閾値を越えた場合に、注目時刻のドップラ速度が不要応答であると判定する（ステップＳＴ３２，ＳＴ３３）。
【００８９】
時間平均値比較部５５により注目時刻のドップラ速度が不要応答と見なされた場合、不要応答除去部３３では、そのドップラ速度を時間平均値比較部５５により算出された時間平均値と置き換える（ステップＳＴ３４）。これにより、不要応答が除去される。
この場合、不要応答除去部３３の構成は図７のようになる。
【００９０】
なお、不要応答除去部３３については、上記実施の形態１，３と同様に、図３あるいは図５に示す構成のものを用いることもできる。
図３の構成を用いる場合には、図２１に示すように、不要応答と見なされた注目時刻のドップラ速度を欠損化するようにする（ステップＳＴ３５）。
図５の構成を用いる場合には、図２２に示すように、前後の時刻のドップラ速度から補間値を算出し（ステップＳＴ３６）、不要応答と見なされた注目時刻のドップラ速度を補間値に置き換えるようにする（ステップＳＴ３７）。
【００９１】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、スクリーニング処理において、ドップラ速度が最小または最大となるドップラ速度のみを取り除いて時間平均値を算出し、その時間平均値と注目時刻のドップラ速度を比較するようにしているため、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことが可能である。
【００９２】
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を欠損化することにより、確実に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を時間平均値算出部５４により算出された時間平均値で置き換えるため、ドップラ速度が得られる時刻の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を前後の時間のドップラ速度を用いて補間するため、ドップラ速度が得られる時刻の数が減らなくなる。そのため、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる。
【００９３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する空間スクリーニング手段を設けるように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果がある。
【００９４】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答の有無を正確に判定することができる効果がある。
【００９５】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことができる効果がある。
【００９６】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化するように構成したので、確実に不要応答を除去することができる効果がある。
【００９７】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【００９８】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【００９９】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数が減らなくなり、その結果、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる効果がある。
【０１００】
この発明によれば、風速の時間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する時間スクリーニング手段を設けるように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果がある。
【０１０１】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答の有無を正確に判定することができる効果がある。
【０１０２】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことができる効果がある。
【０１０３】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化するように構成したので、確実に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１０４】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１０５】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１０６】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数が減らなくなり、その結果、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる効果がある。
【０１０７】
この発明によれば、風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果がある。
【０１０８】
この発明によれば、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答の有無を正確に判定することができる効果がある。
【０１０９】
この発明によれば、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことができる効果がある。
【０１１０】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化するように構成したので、確実に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１１１】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１１２】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１１３】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数が減らなくなり、その結果、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる効果がある。
【０１１４】
この発明によれば、風速の時間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果がある。
【０１１５】
この発明によれば、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答の有無を正確に判定することができる効果がある。
【０１１６】
この発明によれば、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことができる効果がある。
【０１１７】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化するように構成したので、確実に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１１８】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１１９】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１２０】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数が減らなくなり、その結果、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による乱気流検出装置を示す構成図である。
【図２】 空間スクリーニング部の具体的な構成を示す構成図である。
【図３】 不要応答除去部の具体的な構成を示す構成図である。
【図４】 空間スクリーニング部の別の具体的な構成を示す構成図である。
【図５】 空間スクリーニング部の別の具体的な構成を示す構成図である。
【図６】 この実施の形態２における空間スクリーニング部の具体的な構成を示す構成図である。
【図７】 不要応答除去部の具体的な構成を示す構成図である。
【図８】 空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図９】 空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１０】 空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】 空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１２】 空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１３】 空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１４】 この発明の実施の形態３による乱気流検出装置を示す構成図である。
【図１５】 時間スクリーニング部の具体的な構成を示す構成図である。
【図１６】 この実施の形態４における時間スクリーニング部の具体的な構成を示す構成図である。
【図１７】 時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１８】 時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１９】 時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図２０】 時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図２１】 時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図２２】 時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図２３】 従来の乱気流検出装置を示す構成図である。
【図２４】 乱気流検出装置による後方乱気流の観測の状況を示す説明図である。
【図２５】 乱気流検出用のテンプレートを示す説明図である。
【図２６】 信号処理部の具体的な構成を示す構成図である。
【図２７】 受信機雑音の影響を受ける場合の信号処理アルゴリズムの全体特性を示す説明図である。
【符号の説明】
２１ 電磁波放射部（送受信手段）、２２ 送受信部（送受信手段）、２３ 信号処理部、２４ ドップラ速度算出部（ドップラ速度算出手段）、２５ 空間スクリーニング部（空間スクリーニング手段）、２６ テンプレートマッチング部（乱気流検出手段）、２７ 表示部、２８ 時間スクリーニング部（時間スクリーニング手段）、３１ 空間中央値算出部、３２ 空間中央値比較部、３３ 不要応答除去部、３４ 空間最大値・最小値除去部、３５ 空間平均値算出部、３６ 空間平均値比較部、４１ 判定部、４２ 不要応答欠損化部、４３ 不要応答中央値置換部、４４ 補間値算出部、４５ 不要応答補間値置換部、４６ 不要応答平均値置換部、５１ 時間中央値算出部、５２ 時間中央値比較部、５３ 時間最大値・最小値除去部、５４ 時間平均値算出部、５５ 時間平均値比較部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a turbulence detection device and a turbulence detection method for detecting turbulence generated behind an aircraft when passing through an aircraft.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the number of aircraft users has increased, and it has been desired to increase the number of aircraft taking off and landing at airports close to large cities. In general, since it is difficult to add a new runway, it is required to shorten the take-off and landing intervals while ensuring safety. Conventionally, the time interval between takeoff and landing is determined by taking a sufficient time for the turbulence generated behind the main wing to disappear as the aircraft flies. Therefore, in order to shorten the separation / departure interval, a turbulence detection device capable of detecting the occurrence and disappearance of the backward turbulence is required.
[0003]
FIG. 23 is a block diagram showing a conventional turbulence detection device shown in, for example, “Detection of Aircraft Backward Turbulence Using Template Matching, IEICE Technical Report SANE99-9, Omori, published by Kirimoto 1999” In the figure, reference numeral 1 denotes an electromagnetic wave output from the transmitter / receiver 2 to the space, while an electromagnetic wave emitter 2 receives the electromagnetic wave reflected by the atmosphere, and 2 generates an electromagnetic wave and outputs it to the electromagnetic wave emitter 1. A transmission / reception unit 3 that performs amplification processing, frequency conversion processing, and the like on the reception signal of the radiating unit 1 calculates an atmospheric sight direction wind speed from the reception signal processed by the transmission / reception unit 2, and analyzes the sight direction wind speed. A signal processing unit 4 that detects turbulence, a display unit 4 that displays a detection result of the signal processing unit 3, and an operation unit that controls the transmission / reception unit 2, the signal processing unit 3, and the display unit 4.
[0004]
Next, the operation will be described.
A case where the turbulence detection device is realized by a Doppler lidar will be described. First, when the transmission / reception unit 2 generates a light pulse that is an electromagnetic wave, the electromagnetic wave radiation unit 1 radiates the light pulse to space.
In addition, the electromagnetic wave radiation | emission part 1 is comprised from the telescope which converges a light pulse, and the reflective mirror which controls the direction of radiation, for example, when radiating | emitting a light pulse to space.
[0005]
And when the electromagnetic wave radiation | emission part 1 receives the light pulse reflected by air | atmosphere, the transmission / reception part 2 will implement an amplification process, a frequency conversion process, etc. with respect to the received signal of the electromagnetic wave radiation | emission part 1. FIG. Since the Doppler effect is generated according to the wind speed at the reflection position, the frequency of the light pulse reflected by the atmosphere undergoes a shift due to the Doppler effect.
[0006]
When the signal processing unit 3 receives the reception signal processed by the transmission / reception unit 2, the signal processing unit 3 calculates the Doppler frequency of the reception signal and converts the Doppler frequency into a target Doppler velocity (wind velocity in the direction of the sight of the atmosphere).
Then, the signal processing unit 3 detects the turbulence by analyzing the wind speed in the sight line direction of the atmosphere, and displays the detection result on the display unit 4. The detection principle of turbulence will be described later.
[0007]
When the turbulence detection device is realized by Doppler radar, the transmission / reception unit 2 generates radio waves instead of generating optical pulses, and the electromagnetic wave emission unit 1 radiates the radio waves to space. An antenna is used as the electromagnetic wave radiation unit 1. Others are the same as in the case of Doppler lidar.
[0008]
Next, the principle of detecting turbulence will be described in detail.
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a state of observation of wake turbulence by the turbulence detector. When the aircraft passes, turbulence consisting of two vortices is generated behind it. When this turbulence is observed with a Doppler radar or Doppler lidar, a region where a positive Doppler velocity is observed and a region where a negative Doppler velocity is observed appear.
[0009]
Thus, for example, using a template as shown in FIG. 25, Doppler speed data is added with a weight set in advance according to the region. In the template of FIG. 25, a weight of ± 1 is applied. Here, a result obtained by dividing the addition result by the number of template points is referred to as a template matching value.
The template matching value is integrated at a position where turbulence exists, and the value is equal to the spatial average value of the absolute value of Doppler velocity in the template. On the other hand, it approaches 0 at a position where turbulence does not exist. As described above, since the template matching value varies depending on the presence or absence of turbulence, turbulence can be detected.
[0010]
FIG. 26 is a configuration diagram showing a specific configuration of the signal processing unit 3. In FIG. 26, reference numeral 11 denotes a Doppler velocity calculation unit that calculates the Doppler velocity from the received signal, and reference numeral 12 executes a template matching method to detect turbulence. A template matching unit.
[0011]
The Doppler speed calculation unit 11 calculates the Doppler speed from the reception signal output from the transmission / reception unit 2. In order to calculate the Doppler velocity, the received signal is Fourier transformed to calculate the power spectrum of the received signal. When calculating the power spectrum, incoherent integration is usually performed. The power spectrum includes an atmospheric echo spectrum. The Doppler velocity can be calculated from the frequency of the peak position of the atmospheric echo spectrum.
[0012]
The template matching unit 12 detects the backward turbulence by extracting the wind speed change pattern that matches the template from the Doppler speed data. For example, the template shown in FIG. 25 is used.
[0013]
The conventional turbulence detection device performs turbulence detection based on the principle as described above. However, in the conventional template matching method, the detection performance may be deteriorated when the SN ratio is low.
FIG. 27 is an explanatory diagram showing the overall characteristics of the signal processing algorithm when affected by receiver noise.
[0014]
FIG. 27A shows the turbulence detection situation when the signal-to-noise ratio of the Doppler spectrum is sufficiently high, that is, when it is not affected by noise. At a position where turbulence exists, Doppler velocities having different signs are detected, and turbulence is detected by increasing the Doppler velocities by template matching. On the other hand, a Doppler spectrum is detected at a speed 0 position at a position where no turbulence exists, but turbulence is not detected because the speed is not accumulated in template matching.
[0015]
FIG. 27B shows the turbulence detection situation when the S / N ratio is low, that is, when it is affected by noise. When the signal-to-noise ratio decreases and receiver noise larger than the detection threshold of the Doppler spectrum exceeds the peak level of the Doppler spectrum, the possibility of erroneous detection increases.
FIG. 27B shows a situation where an erroneous Doppler spectrum peak is detected at a position where turbulence does not exist. When the magnitude of the erroneously detected Doppler velocity is small, the erroneously detected Doppler velocity is suppressed by the template matching averaging process, and a false alarm of turbulence does not occur. However, if a Doppler spectrum is detected at a position with a large Doppler velocity, the erroneously detected Doppler velocity cannot be sufficiently suppressed even by template matching, and the possibility of generating a false alarm of turbulence increases.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional turbulence detection device is configured as described above, there is a problem that when the received signal has a low S / N ratio, the Doppler speed is erroneously calculated and a false alarm of turbulence may occur.
[0017]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a turbulence detection device and a turbulence detection method capable of removing erroneously detected Doppler velocities and suppressing false alarms of turbulence. Objective.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The turbulence detection device according to the present invention is provided with a spatial screening means for removing unnecessary signals included in the Doppler velocity spatial distribution calculated by the Doppler velocity calculation means in consideration of the spatial continuity of the wind speed. is there.
[0019]
In the turbulence detection device according to the present invention, the spatial screening means calculates the reference value of the Doppler velocity from the Doppler velocity in the region near the attention point in the observation region, and calculates the difference between the Doppler velocity at the attention point and the reference value. When the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold value, the Doppler velocity at the point of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region.
[0020]
In the turbulence detection device according to the present invention, the spatial screening means removes the maximum Doppler velocity and the minimum Doppler velocity from the Doppler velocity in the region near the point of interest in the observation region, and performs the Doppler velocity in the vicinity region. And the difference between the Doppler velocity of the point of interest and the average value is calculated, and when the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold, the Doppler velocity space distribution in the observation region The Doppler speed is removed.
[0021]
In the turbulent air flow detection device according to the present invention, when the spatial screening means removes the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is lost.
[0022]
In the turbulence detection device according to the present invention, when the spatial screening means removes the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is replaced with a reference value. .
[0023]
In the turbulence detection device according to the present invention, when the spatial screening means removes the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is replaced with an average value. .
[0024]
In the turbulence detection device according to the present invention, when the spatial screening means removes the Doppler velocity of the attention point from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region, the interpolated value of the Doppler velocity of the attention point is calculated from the Doppler velocity in the neighboring region. The Doppler velocity at the point of interest is replaced with the interpolation value.
[0025]
The turbulence detection device according to the present invention is provided with a time screening means for removing unnecessary signals included in the Doppler velocity space distribution calculated by the Doppler velocity calculation means in consideration of the temporal continuity of the wind speed. is there.
[0026]
In the turbulence detection device according to the present invention, the time screening means calculates the reference value of the Doppler velocity from the Doppler velocity at the time near the attention time, calculates the difference between the Doppler velocity at the attention time and the reference value, When the absolute value of is larger than a predetermined threshold value, the Doppler velocity at the time of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region.
[0027]
In the turbulence detection device according to the present invention, the time screening means removes the maximum Doppler velocity and the minimum Doppler velocity from the Doppler velocity at the time near the time of interest, and calculates the average value of the Doppler velocity at the neighborhood time. Calculates the difference between the Doppler velocity at the time of interest and the average value, and removes the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity spatial distribution in the observation area when the absolute value of the difference is greater than a predetermined threshold. It is what you do.
[0028]
In the turbulent air flow detection device according to the present invention, when the time screening unit removes the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the time of interest is lost.
[0029]
In the turbulence detection device according to the present invention, when the time screening unit removes the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the time of interest is replaced with a reference value. .
[0030]
In the turbulence detection device according to the present invention, when the time screening means removes the Doppler velocity at the attention time from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region, the Doppler velocity at the attention time is replaced with an average value. .
[0031]
In the turbulence detection device according to the present invention, when the time screening means removes the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the interpolated value of the Doppler velocity at the time of interest is calculated from the Doppler velocity at the nearby time. The Doppler speed at the time of interest is replaced with the interpolation value.
[0032]
The turbulence detection method according to the present invention removes unnecessary signals included in the Doppler velocity spatial distribution in consideration of the spatial continuity of the wind velocity.
[0033]
The turbulence detection method according to the present invention calculates a reference value of the Doppler velocity from the Doppler velocity in the region near the point of interest in the observation region, calculates the difference between the Doppler velocity of the point of interest and the reference value, When the absolute value of is larger than a predetermined threshold value, the Doppler velocity at the point of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region.
[0034]
In the turbulence detection method according to the present invention, the maximum Doppler velocity and the minimum Doppler velocity are removed from the Doppler velocity in the region near the target point in the observation region, and the average value of the Doppler velocity in the vicinity region is obtained. In addition to calculating, the difference between the Doppler velocity of the attention point and the average value is calculated, and when the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold, the Doppler velocity of the attention point is removed from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region. It is what you do.
[0035]
The turbulence detection method according to the present invention eliminates the Doppler velocity at the point of interest when the Doppler velocity at the point of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region.
[0036]
The turbulence detection method according to the present invention replaces the Doppler velocity at the point of interest with a reference value when removing the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region.
[0037]
In the turbulent airflow detection method according to the present invention, when the Doppler velocity at the point of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is replaced with an average value.
[0038]
The turbulence detection method according to the present invention calculates an interpolated value of the Doppler velocity of the point of interest from the Doppler velocity in the neighboring region when removing the Doppler velocity of the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, and the point of interest. The Doppler speed is replaced with the interpolation value.
[0039]
The turbulence detection method according to the present invention removes unnecessary signals included in the Doppler velocity space distribution in consideration of the temporal continuity of the wind velocity.
[0040]
In the turbulence detection method according to the present invention, a reference value of the Doppler velocity is calculated from the Doppler velocity at a time close to the attention time, a difference between the Doppler velocity at the attention time and the reference value is calculated, and an absolute value of the difference is calculated. When larger than the predetermined threshold value, the Doppler velocity at the time of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region.
[0041]
In the turbulence detection method according to the present invention, the maximum Doppler speed and the minimum Doppler speed are removed from the Doppler speed in the vicinity time of the attention time, and the average value of the Doppler speed in the vicinity time is calculated. The difference between the Doppler velocity at the attention time and the average value is calculated, and when the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold, the Doppler velocity at the attention time is removed from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region. Is.
[0042]
The turbulence detection method according to the present invention eliminates the Doppler velocity at the time of interest when the Doppler velocity at the time of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region.
[0043]
The turbulence detection method according to the present invention replaces the Doppler velocity at the time of interest with a reference value when removing the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region.
[0044]
The turbulence detection method according to the present invention replaces the Doppler velocity at the time of interest with an average value when removing the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region.
[0045]
When removing the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the turbulence detection method according to the present invention calculates the interpolation value of the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity at the nearby time, and the time of interest. The Doppler speed is replaced with the interpolation value.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a turbulence detector according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 21 radiates electromagnetic waves output from a transmission / reception unit 22 to space while receiving electromagnetic waves reflected by the atmosphere. The electromagnetic wave radiating unit 22 is a transmission / reception unit that generates an electromagnetic wave and outputs the electromagnetic wave to the electromagnetic wave radiating unit 21, while performing amplification processing, frequency conversion processing, and the like on the reception signal of the electromagnetic wave radiating unit 21. The electromagnetic wave radiation unit 21 and the transmission / reception unit 22 constitute transmission / reception means.
[0047]
23 is a signal processing unit for detecting turbulence, 24 is a Doppler velocity calculating unit (Doppler velocity calculating means) for calculating the Doppler velocity spatial distribution in the observation region from the received signal output from the transmitting / receiving unit 22, and 25 is a spatial velocity of the wind velocity. In consideration of continuity, a spatial screening unit (spatial screening unit) 26 that removes unnecessary signals included in the Doppler velocity spatial distribution calculated by the Doppler velocity calculation unit 24, executes a template matching method, A template matching unit (turbulence detection unit) 27 detects turbulence from the Doppler velocity space distribution from which unnecessary signals are removed by the screening unit 25, and 27 is a display unit that displays the position of the turbulence detected by the signal processing unit 23.
[0048]
Next, the operation will be described.
First, when the transmission / reception unit 22 generates an electromagnetic wave, the electromagnetic wave radiation unit 21 radiates the electromagnetic wave into space.
And when the electromagnetic wave radiation | emission part 21 receives the electromagnetic waves reflected by air | atmosphere, the transmission / reception part 22 will perform an amplification process, a frequency conversion process, etc. with respect to the received signal of the electromagnetic wave radiation | emission part 21. FIG.
[0049]
When the Doppler velocity calculation unit 24 of the signal processing unit 23 receives the reception signal after processing by the transmission / reception unit 22, the Doppler velocity space distribution in the observation region is calculated from the reception signal.
When turbulence is observed with a Doppler lidar apparatus, the beam is normally scanned in the vertical direction, so that the received signal is obtained on a two-dimensional section in the distance direction and the elevation direction. Therefore, the Doppler velocity calculation unit 24 also outputs the Doppler velocity on the two-dimensional cross section of distance-angle.
The Doppler speed is calculated as follows, for example. First, a Fourier transform is performed on the received signal obtained at each distance and angle. Then, a spectrum peak appears at the position of the Doppler frequency corresponding to the visual line direction wind speed. The spectrum peak is detected, and the Doppler velocity (gaze direction wind velocity) is calculated from the Doppler frequency.
[0050]
When the Doppler velocity calculation unit 24 calculates the Doppler velocity spatial distribution, the spatial screening unit 25 considers the spatial continuity of the wind speed and generates an unnecessary signal (generated by Doppler spectrum erroneous detection) included in the Doppler velocity spatial distribution. Unnecessary response). Specific processing contents of the space screening unit 25 will be described later.
The template matching unit 26 detects the backward turbulence by extracting the wind speed change pattern that matches the template from the Doppler velocity space distribution, and displays the position of the turbulence on the display unit 27.
[0051]
FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific configuration of the space screening unit 25. In FIG. 2, reference numeral 31 denotes a spatial median value (reference value) of the Doppler velocity from the Doppler velocity in the region near the point of interest in the observation region. The spatial median value calculation unit 32 calculates the difference between the Doppler velocity of the target point and the spatial median value, and determines whether or not the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold value. When the absolute value is larger than a predetermined threshold, the unnecessary response removing unit removes the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region.
[0052]
FIG. 3 is a configuration diagram showing a specific configuration of the unnecessary response removal unit 33. In FIG. 3, reference numeral 41 denotes a Doppler of a point of interest that is determined by the spatial median value comparison unit 32 that the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold value. A determination unit 42 that outputs only the speed to the unnecessary response loss unit 42, and an unnecessary response deletion unit 42 that deletes the Doppler speed of the target point output from the determination unit 41.
FIG. 8 is a flowchart showing the processing contents of the space screening unit 25.
[0053]
Specific processing contents of the space screening unit 25 will be described.
Since the Doppler speed output from the Doppler speed calculation unit 24 is obtained for each distance-angle, the screening process is performed for each distance-angle. Here, a spatial point to be subjected to the screening process is referred to as a point of interest.
In the screening process, the Doppler speed of the attention point is compared with the Doppler speed of the surrounding observed points (hereinafter referred to as the surrounding points), and the Doppler speed of the attention point is not discontinuous with the Doppler speed of the surrounding points. Find out if. If the result is discontinuous, the Doppler velocity at the point of interest is removed.
[0054]
That is, the space median value calculation unit 31 calculates the space median value (reference value) of Doppler velocities at surrounding points (step ST1). As a result, a representative Doppler velocity value around the attention point is obtained. When calculating the median value of space, the median value including the Doppler velocity of the target point may be calculated.
[0055]
The spatial median value comparison unit 32 compares the spatial median output from the spatial median value calculation unit 31 with the Doppler velocity of the target point. Specifically, the difference between the two data to be compared is calculated (step ST2), and the absolute value of the difference is compared with a preset screening threshold (step ST3). If the Doppler speed of the attention point is continuous with respect to the surrounding points, the absolute value of the difference is small. On the contrary, when the Doppler velocity of the attention point is discontinuous with respect to the surrounding points (when the Doppler spectrum is erroneously detected in the Doppler velocity calculation unit 24), the absolute value of the difference becomes large.
Therefore, the absolute value of the difference is compared with a preset screening threshold value, and if the absolute value of the difference exceeds the threshold value, it is determined that the Doppler speed at that point of interest is an unnecessary response, and the response is an unnecessary response. Mark to indicate.
[0056]
The unnecessary response removing unit 33 removes the Doppler velocity of the attention point determined as an unnecessary response by the space median value comparing unit 32.
That is, the determination unit 41 of the unnecessary response removal unit 33 passes the Doppler speed, which is determined as an unnecessary response by the spatial median comparison unit 32, to the unnecessary response deletion unit 42, and outputs a Doppler speed that is not an unnecessary response as it is.
[0057]
The unnecessary response deletion unit 42 deletes the Doppler velocity at the point of interest where the unnecessary response has occurred (step ST4). Thereby, since the Doppler speed of the unnecessary response is not used in the template matching process at the subsequent stage, it is possible to prevent a turbulent air flow false alarm in the template matching. If the Doppler speed at the point of interest is not determined as an unnecessary response, the input Doppler speed is output as it is.
[0058]
FIG. 4 is a block diagram showing another specific configuration of the space screening unit 25, and FIG. 9 is a flowchart showing the processing contents of the space screening unit 25.
In this configuration example, the unnecessary response median value replacement unit 43 replaces the Doppler velocity at the point of interest where the unnecessary response has occurred with the spatial median value calculated by the spatial median value calculation unit 31 (step ST5). .
Thereby, since the Doppler speed of the unnecessary response is not used in the template matching process at the subsequent stage, it is possible to prevent a turbulent air flow false alarm in the template matching. Further, since the Doppler speed is not lost in the screening process, the number of data points used in the subsequent screening process does not decrease.
[0059]
FIG. 5 is a block diagram showing another specific configuration of the space screening unit 25, and FIG. 10 is a flowchart showing the processing contents of the space screening unit 25.
In this configuration example, when it is determined that the Doppler velocity data of the attention point is an unnecessary response, the interpolation value calculation unit 44 calculates the interpolation value of the attention point using the Doppler velocity of the surrounding points (step ST6). For example, as a simple interpolation method, there is a method in which linear interpolation is performed using a Doppler velocity of a point adjacent to a point of interest in the distance direction or the angle direction. Alternatively, the interpolation value of the target point may be determined by applying a multi-dimensional curved surface to the surrounding points.
The unnecessary response interpolation value replacement unit 45 replaces the Doppler speed of the target point with the Doppler speed calculated by the interpolation value calculation unit 44 (step ST7).
[0060]
Although the above processing assumes that data is obtained in two dimensions of distance-angle, the same processing can be performed when data is obtained only in the distance direction or the angle direction. For example, when the beam direction of the lidar apparatus is fixed and observation is performed by transmitting a pulse wave, one-dimensional data only in the distance direction can be obtained. In that case, the above-described processing may be performed using only the wind speed continuity in the distance direction. In addition, when scanning is performed using a beam and observation is performed by continuous wave transmission, data is obtained only in the angular direction. In that case, the above-described processing may be performed assuming the wind speed continuity in the angular direction.
[0061]
As apparent from the above, according to the first embodiment, unnecessary signals included in the Doppler velocity spatial distribution calculated by the Doppler velocity calculation unit 24 are removed in consideration of the spatial continuity of the wind speed. Since it comprised as mentioned above, there exists an effect which can suppress the false alarm of a turbulent airflow.
[0062]
Further, in the screening process, the presence / absence of an unnecessary response can be accurately determined by comparing the Doppler velocity of the target point with the space median.
Furthermore, the unnecessary response removal unit 33 can reliably remove the unnecessary response by deleting the Doppler speed of the target point determined as the unnecessary response.
[0063]
Further, since the unnecessary response removing unit 33 replaces the Doppler velocity of the target point determined as an unnecessary response with the spatial median value calculated by the spatial median value calculating unit 31, the number of observed points from which the Doppler velocity is obtained is reduced. Therefore, unnecessary responses can be easily removed.
Further, since the unnecessary response removing unit 33 interpolates the Doppler speed of the target point determined as an unnecessary response from the surrounding Doppler speed, the number of observed points from which the Doppler speed can be obtained is not reduced. Therefore, the accuracy deterioration of the Doppler speed after unnecessary response removal is reduced.
[0064]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a specific configuration of the space screening unit 25 in the second embodiment. In FIG. 6, reference numeral 34 denotes a maximum Doppler velocity among Doppler velocities in the region near the target point in the observation region. And a spatial maximum value / minimum value removing unit 35 for removing the minimum Doppler velocity, and 35 is an average value of Doppler velocity (hereinafter referred to as a spatial average value) in a neighboring region where the maximum value and the minimum Doppler velocity are removed. The calculated spatial average value calculation unit 36 is a spatial average value comparison unit that calculates the difference between the Doppler velocity of the target point and the spatial average value and determines whether the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold value.
[0065]
FIG. 7 is a configuration diagram showing a specific configuration of the unnecessary response removal unit 33. In FIG. 7, reference numeral 46 denotes an unnecessary response average value replacement unit that replaces the Doppler velocity of the attention point output from the determination unit 41 with a spatial average value. It is.
FIG. 11 is a flowchart showing the processing contents of the space screening unit 25.
[0066]
Next, the operation will be described.
In the first embodiment, the spatial median is used to perform the spatial screening process. However, this is simplified, except that the Doppler speed takes the maximum value and the minimum value among the surrounding points. An average value of Doppler velocities at other surrounding points may be used as a reference for spatial continuity. According to this, the amount of calculation in the space screening unit 25 can be made smaller than in the first embodiment in which the calculation of the space median is required.
[0067]
Specifically, it is as follows.
The spatial maximum value / minimum value removing unit 34 performs processing for removing the observed point having the Doppler velocity at the maximum and minimum from the Doppler velocity at the surrounding points. If the occurrence frequency of unnecessary responses is low and there is at most one unnecessary response within the range of the surrounding points, the spatial average value calculation unit 35 can remove the unnecessary responses. If the frequency of occurrence of unnecessary responses is high, the maximum value and the second largest Doppler speed are excluded, and the minimum value and the second smallest Doppler speed are excluded. May be removed.
[0068]
The spatial average value calculation unit 35 calculates the average value of the Doppler velocity from the Doppler velocity at the surrounding points from which unnecessary responses have been removed (step ST11).
Since this spatial average value can be regarded as a representative Doppler velocity of the attention point, the spatial average value comparison unit 36 compares the spatial average value with the Doppler velocity of the attention point, and the absolute value of the difference between the two is a preset threshold value. Is exceeded, it is determined that the Doppler speed of the target point is an unnecessary response (steps ST12 and ST13).
[0069]
When the spatial average value comparison unit 36 regards the Doppler velocity at the point of interest as an unnecessary response, the determination unit 41 of the unnecessary response removal unit 33 outputs the Doppler velocity to the unnecessary response average value replacement unit 46.
The unnecessary response average value replacement unit 46 replaces the Doppler velocity of the target point with the spatial average value calculated by the spatial average value calculation unit 35 (step ST14). Thereby, an unnecessary response is removed.
[0070]
As the unnecessary response removing unit 33, the configuration shown in FIG. 3 or 5 can be used as in the first embodiment.
When the configuration of FIG. 3 is used, as shown in FIG. 12, the Doppler velocity at the point of interest regarded as an unnecessary response is lost (step ST15).
When the configuration of FIG. 5 is used, as shown in FIG. 13, an interpolation value is calculated from the Doppler velocity at the surrounding points (step ST16), and the Doppler velocity at the point of interest regarded as an unnecessary response is replaced with the interpolation value. (Step ST17).
[0071]
As is apparent from the above, according to the second embodiment, in the screening process, only the data with the maximum and minimum Doppler velocities is removed to calculate the spatial average value, and the spatial average value and the Doppler velocities at the point of interest are calculated. Therefore, it is possible to determine whether there is an unnecessary response with a small amount of calculation.
[0072]
Further, since the unnecessary response removing unit 33 replaces the Doppler velocity of the target point determined as an unnecessary response with the spatial average value calculated by the spatial average value calculating unit 35, the number of observed points from which the Doppler velocity is obtained is reduced. Therefore, unnecessary responses can be easily removed.
Further, the unnecessary response removal unit 33 can reliably remove the unnecessary response by deleting the Doppler speed of the target point determined as the unnecessary response.
Further, since the unnecessary response removing unit 33 interpolates the Doppler speed of the target point determined as an unnecessary response from the surrounding Doppler speed, the number of observed points from which the Doppler speed can be obtained is not reduced. Therefore, the accuracy deterioration of the Doppler speed after unnecessary response removal is reduced.
[0073]
Embodiment 3 FIG.
14 is a block diagram showing a turbulent airflow detection device according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. A time screening unit (time screening unit) 28 removes unnecessary signals included in the Doppler velocity space distribution calculated by the Doppler velocity calculation unit 24 in consideration of temporal continuity of the wind speed.
[0074]
Next, the operation will be described.
In Embodiments 1 and 2 described above, the screening process is performed in consideration of the spatial continuity of the wind speed. However, unnecessary responses can be removed even if the wind speed continuity in the time direction is used.
[0075]
That is, in the first and second embodiments, the screening process is performed using the Doppler velocity on the two-dimensional section obtained by scanning the Doppler lidar device once (the screening is performed using only the Doppler velocity at one time). In the third embodiment, since the screening process is performed using a plurality of Doppler velocities at different times, the Doppler velocities at a plurality of different times obtained by scanning the same observation region a plurality of times are used in the third embodiment. Process.
[0076]
Specifically, the time screening unit 28 inputs the Doppler speeds at a plurality of times calculated by the Doppler speed calculation unit 24. Then, screening processing using temporal continuity of the wind speed is performed on the time-series data obtained for each observed point in the observation region.
[0077]
FIG. 15 is a block diagram showing a specific configuration of the time screening unit 28. In the figure, reference numeral 51 denotes a time median calculation for calculating the time median value (reference value) of the Doppler speed from the Doppler speed at a time near the time of interest. Reference numeral 52 denotes a time median value comparison unit that calculates the difference between the Doppler speed at the time of interest and the time median, and determines whether the absolute value of the difference is greater than a predetermined threshold.
FIG. 17 is a flowchart showing the processing contents of the time screening unit 28.
[0078]
Specific processing contents of the time screening unit 28 will be described.
The time median value calculation unit 51 calculates the time median value of the time-series Doppler velocity at each observed point (step ST21). The time range of the time-series data used for calculating the median time is the time before and after the time of interest that is the target of the time screening process. However, in order to realize real-time processing, the median time may be calculated using only data before the attention time without waiting for data recording after the attention time.
[0079]
The time median value comparison unit 52 compares the time median value calculated by the time median value calculation unit 51 with the Doppler speed at the time of interest. Specifically, the difference between the two data to be compared is calculated (step ST22), and the absolute value of the difference is compared with a preset screening threshold (step ST23).
If the Doppler speed at the time of interest is continuous with respect to the Doppler speed at the previous and subsequent times, the absolute value of the difference is small. On the contrary, when the Doppler speed at the time of interest is discontinuous with respect to the Doppler speed at the previous and subsequent times (when the Doppler spectrum is erroneously detected by the Doppler speed calculation unit 24), the absolute value of the difference becomes large.
Therefore, the absolute value of the difference is compared with a preset screening threshold, and when the absolute value of the difference exceeds the threshold, it is determined that the Doppler speed at the time of interest is an unnecessary response, and indicates that it is an unnecessary response. Mark.
[0080]
The unnecessary response removal unit 33 replaces the Doppler speed at the attention time determined to be an unnecessary response by the time median value comparison unit 52 with the time median value calculated by the time median value calculation unit 51, thereby The Doppler speed is removed (step ST24).
In this case, the structure of the unnecessary response removal unit 33 is as shown in FIG.
[0081]
As the unnecessary response removing unit 33, the configuration shown in FIG. 3 or 5 can be used as in the first embodiment.
When the configuration of FIG. 3 is used, as shown in FIG. 18, the Doppler speed at the time of interest considered as an unnecessary response is lost (step ST25).
When the configuration of FIG. 5 is used, as shown in FIG. 19, an interpolation value is calculated from the Doppler speeds at the previous and subsequent times (step ST26), and the Doppler speed at the time of interest considered as an unnecessary response is replaced with the interpolation value. (Step ST27).
[0082]
As apparent from the above, according to the third embodiment, unnecessary signals included in the Doppler velocity space distribution calculated by the Doppler velocity calculation unit 24 are removed in consideration of the temporal continuity of the wind velocity. Since it comprised as mentioned above, there exists an effect which can suppress the false alarm of a turbulent airflow.
[0083]
In the screening process, the presence / absence of an unnecessary response can be accurately determined by comparing the Doppler speed at the time of interest with the median time.
Furthermore, the unnecessary response removal unit 33 can reliably remove the unnecessary response by deleting the Doppler speed at the time determined to be an unnecessary response.
[0084]
Further, since the unnecessary response removal unit 33 replaces the Doppler speed at the time determined to be an unnecessary response with the median time calculated by the time median value calculation unit 51, the number of times at which the Doppler speed can be obtained is not reduced. Unnecessary responses can be easily removed.
Further, since the unnecessary response removing unit 33 interpolates the Doppler speed at the time determined to be an unnecessary response using the Doppler speeds at the previous and subsequent times, the number of times at which the Doppler speed is obtained is not reduced. Therefore, the accuracy deterioration of the Doppler speed after unnecessary response removal is reduced.
[0085]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 16 is a block diagram showing a specific configuration of the time screening unit 28 according to the fourth embodiment. In FIG. 16, reference numeral 53 denotes a maximum Doppler speed and a minimum value among Doppler speeds near the time of interest. The maximum time / minimum value removal unit 54 for removing the Doppler velocity is an average value (hereinafter referred to as time) of the Doppler velocity at the vicinity time when the maximum and minimum Doppler velocities are removed by the maximum time / minimum value removal unit 53. A time average value calculating unit 55 for calculating a difference between the Doppler speed at the time of interest and the time average value, and determining whether or not the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold. It is a value comparison unit.
FIG. 20 is a flowchart showing the processing contents of the time screening unit 28.
[0086]
Next, the operation will be described.
In the third embodiment, the time median is used to perform the time screening process, but this is simplified and the time at which the Doppler speed takes the maximum value and the minimum value among the preceding and following times is shown. The average value of the Doppler velocities at other times excluded may be used as a reference for time continuity. According to this, the amount of calculation in the time screening unit 28 can be made smaller than in the third embodiment that requires calculation of the median time.
[0087]
Specifically, it is as follows.
The time maximum value / minimum value removal unit 53 performs a process of removing the Doppler speeds at the times at which the Doppler speeds are maximum and minimum from the previous and subsequent time. If the frequency of occurrence of unnecessary responses is low and there is at most one unnecessary response before and after the attention time, the time average value calculation unit 54 can remove the unnecessary responses.
If the frequency of occurrence of unnecessary responses is high, the maximum value and the second largest Doppler speed are excluded, and the minimum value and the second smallest Doppler speed are excluded. May be removed.
[0088]
The time average value calculation unit 54 calculates the time average value of the Doppler speed from the Doppler speed at the time before and after the unnecessary response is removed (step ST31).
Since this time average value can be regarded as a representative Doppler speed near the time of interest, the time average value comparison unit 55 compares the time average value and the Doppler speed of the time of interest, and the absolute value of the difference between the two is preset. When the threshold value is exceeded, it is determined that the Doppler speed at the time of interest is an unnecessary response (steps ST32 and ST33).
[0089]
When the time average value comparison unit 55 regards the Doppler speed at the time of interest as an unnecessary response, the unnecessary response removal unit 33 replaces the Doppler speed with the time average value calculated by the time average value comparison unit 55 (step ST34). ). Thereby, an unnecessary response is removed.
In this case, the configuration of the unnecessary response removal unit 33 is as shown in FIG.
[0090]
As the unnecessary response removing unit 33, the configuration shown in FIG. 3 or FIG. 5 can be used as in the first and third embodiments.
When the configuration of FIG. 3 is used, as shown in FIG. 21, the Doppler speed at the time of interest considered as an unnecessary response is lost (step ST35).
When the configuration of FIG. 5 is used, as shown in FIG. 22, an interpolation value is calculated from the Doppler speeds at the previous and subsequent times (step ST36), and the Doppler speed at the time of interest considered as an unnecessary response is replaced with the interpolation value. (Step ST37).
[0091]
As is apparent from the above, according to the fourth embodiment, in the screening process, only the Doppler speed at which the Doppler speed is minimum or maximum is removed, the time average value is calculated, and the Doppler of the time average value and the attention time is calculated. Since the speeds are compared, it is possible to determine whether or not there is an unnecessary response with a small amount of calculation.
[0092]
In addition, the unnecessary response removing unit 33 can reliably remove the unnecessary response by deleting the Doppler speed at the time determined to be the unnecessary response.
Further, since the unnecessary response removal unit 33 replaces the Doppler speed at the time determined as an unnecessary response with the time average value calculated by the time average value calculation unit 54, without reducing the number of times at which the Doppler speed is obtained, Unnecessary responses can be easily removed.
Further, since the unnecessary response removing unit 33 interpolates the Doppler speed at the time determined to be an unnecessary response by using the Doppler speeds at the preceding and succeeding times, the number of times at which the Doppler speed is obtained does not decrease. Therefore, the accuracy deterioration of the Doppler speed after the unnecessary response removal is reduced.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in consideration of the spatial continuity of the wind speed, the spatial screening means for removing unnecessary signals included in the Doppler velocity spatial distribution calculated by the Doppler velocity calculation means is provided. As a result, it is possible to suppress false alarms of turbulence.
[0094]
According to this invention, the spatial screening means calculates the Doppler velocity reference value from the Doppler velocity in the region near the attention point in the observation region, calculates the difference between the Doppler velocity of the attention point and the reference value, Since it is configured to determine whether or not the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold, there is an effect that it is possible to accurately determine whether or not there is an unnecessary response.
[0095]
According to this invention, the spatial screening means removes the maximum Doppler velocity and the minimum Doppler velocity from the Doppler velocity in the region near the target point in the observation region, and calculates the average value of the Doppler velocity in the vicinity region. And calculating the difference between the Doppler speed of the target point and the average value, and determining whether the absolute value of the difference is greater than a predetermined threshold value. There is an effect that can be performed with a small amount of calculation.
[0096]
According to this invention, when the spatial screening means removes the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is deleted. There is an effect that can be removed.
[0097]
According to the present invention, when the spatial screening means removes the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is replaced with the reference value. There is an effect that unnecessary responses can be easily removed without reducing the number of observed points to be obtained.
[0098]
According to the present invention, when the spatial screening means removes the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is replaced with the average value. There is an effect that unnecessary responses can be easily removed without reducing the number of observed points to be obtained.
[0099]
According to the present invention, when the spatial screening means removes the Doppler velocity of the target point from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region, the interpolation value of the Doppler velocity of the target point is calculated from the Doppler velocity in the neighboring region, and the attention is made. Since the point Doppler velocity is replaced with the interpolated value, the number of observed points from which the Doppler velocity is obtained is not reduced, and as a result, the accuracy degradation of the Doppler velocity after unnecessary response removal is reduced. .
[0100]
According to this invention, in consideration of the temporal continuity of the wind speed, the time screening means for removing unnecessary signals included in the Doppler velocity space distribution calculated by the Doppler velocity calculation means is provided. This has the effect of suppressing false alarms of turbulence.
[0101]
According to this invention, the time screening means calculates the reference value of the Doppler speed from the Doppler speed at the time near the time of interest, calculates the difference between the Doppler speed at the time of interest and the reference value, and the absolute value of the difference Since it is configured to determine whether or not is greater than a predetermined threshold, there is an effect that it is possible to accurately determine the presence or absence of an unnecessary response.
[0102]
According to the present invention, the time screening means removes the maximum Doppler speed and the minimum Doppler speed from the Doppler speeds near the time of interest, and calculates the average value of the Doppler speeds near that time. Since the difference between the Doppler speed at the time of interest and the average value is calculated and the absolute value of the difference is determined to be greater than a predetermined threshold, it is possible to determine whether there is an unnecessary response with a small amount of calculation. There are effects that can be performed.
[0103]
According to the present invention, when the time screening means removes the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the time of interest is lost. There is an effect that can be removed.
[0104]
According to the present invention, when the time screening unit removes the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the time of interest is replaced with the reference value. There is an effect that unnecessary responses can be easily removed without reducing the number of observed points to be obtained.
[0105]
According to the present invention, when the time screening means removes the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the time of interest is replaced with the average value. There is an effect that unnecessary responses can be easily removed without reducing the number of observed points to be obtained.
[0106]
According to the present invention, when the time screening means removes the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the interpolation value of the Doppler velocity at the time of interest is calculated from the Doppler velocity at the neighboring time, and the attention Since the configuration is such that the Doppler speed at the time is replaced with the interpolation value, the number of observed points from which the Doppler speed is obtained does not decrease, and as a result, the accuracy deterioration of the Doppler speed after unnecessary response removal is reduced. .
[0107]
According to the present invention, in consideration of the spatial continuity of the wind speed, the unnecessary signal included in the Doppler velocity spatial distribution is removed, so that it is possible to suppress a false alarm of turbulence. .
[0108]
According to the present invention, the reference value of the Doppler velocity is calculated from the Doppler velocity in the region near the point of interest in the observation region, the difference between the Doppler velocity of the point of interest and the reference value is calculated, and the absolute value of the difference Since it is configured to determine whether or not is greater than a predetermined threshold, there is an effect that it is possible to accurately determine the presence or absence of an unnecessary response.
[0109]
According to the present invention, the maximum Doppler velocity and the minimum Doppler velocity are removed from the Doppler velocity in the region near the target point in the observation region, and the average value of the Doppler velocity in the vicinity region is calculated. Since the difference between the Doppler speed of the target point and the average value is calculated and the absolute value of the difference is determined to be larger than a predetermined threshold, it is possible to determine whether there is an unnecessary response with a small amount of calculation. There are effects that can be performed.
[0110]
According to the present invention, when removing the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is configured to be lost, so that unnecessary responses can be reliably removed. There is an effect that can be done.
[0111]
According to the present invention, when the Doppler velocity at the point of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is replaced with the reference value, so that the Doppler velocity can be obtained. There is an effect that unnecessary responses can be easily removed without reducing the number of points.
[0112]
According to the present invention, when the Doppler velocity at the point of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is replaced with the average value, so that the Doppler velocity can be obtained. There is an effect that unnecessary responses can be easily removed without reducing the number of points.
[0113]
According to the present invention, when removing the Doppler velocity of the attention point from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the interpolation value of the Doppler velocity of the attention point is calculated from the Doppler velocity in the neighboring region, and the Doppler velocity of the attention point is calculated. Is replaced with the interpolated value, the number of observed points from which the Doppler velocity is obtained is not reduced, and as a result, there is an effect that the accuracy degradation of the Doppler velocity after unnecessary response removal is reduced.
[0114]
According to the present invention, in consideration of the temporal continuity of the wind speed, the unnecessary signal included in the Doppler velocity space distribution is removed, so that it is possible to suppress the false alarm of turbulence. is there.
[0115]
According to this invention, the reference value of the Doppler speed is calculated from the Doppler speed at the time near the time of interest, the difference between the Doppler speed at the time of interest and the reference value is calculated, and the absolute value of the difference is a predetermined threshold value. Since it is configured to determine whether or not it is larger, there is an effect that the presence or absence of an unnecessary response can be accurately determined.
[0116]
According to the present invention, the maximum Doppler velocity and the minimum Doppler velocity are removed from the Doppler velocities near the time of interest, and the average value of the Doppler velocities at the neighborhood time is calculated. The difference between the Doppler speed and the average value is calculated, and it is determined whether or not the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold value. Therefore, it is possible to determine whether or not there is an unnecessary response with a small amount of calculation. effective.
[0117]
According to the present invention, when the Doppler velocity at the time of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the time of interest is deleted, so that unnecessary responses can be reliably removed. There is an effect that can be done.
[0118]
According to the present invention, when the Doppler velocity at the time of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation area, the Doppler velocity at the time of interest is replaced with the reference value, so that the Doppler velocity can be obtained. There is an effect that unnecessary responses can be easily removed without reducing the number of points.
[0119]
According to the present invention, when the Doppler velocity at the time of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation area, the Doppler velocity at the time of interest is replaced with the average value, so that the Doppler velocity can be obtained. There is an effect that unnecessary responses can be easily removed without reducing the number of points.
[0120]
According to the present invention, when removing the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation area, the interpolation value of the Doppler velocity at the time of interest is calculated from the Doppler velocity at the neighboring time, and the Doppler velocity at the time of interest is calculated. Is replaced with the interpolated value, the number of observed points from which the Doppler velocity is obtained is not reduced, and as a result, there is an effect that the accuracy degradation of the Doppler velocity after unnecessary response removal is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a turbulent air flow detection device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific configuration of a space screening unit.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a specific configuration of an unnecessary response removing unit.
FIG. 4 is a configuration diagram showing another specific configuration of the space screening unit.
FIG. 5 is a configuration diagram showing another specific configuration of the space screening unit.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a specific configuration of a space screening unit in the second embodiment.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a specific configuration of an unnecessary response removing unit.
FIG. 8 is a flowchart showing processing contents of a space screening unit.
FIG. 9 is a flowchart showing processing contents of a space screening unit.
FIG. 10 is a flowchart showing the processing contents of a space screening unit.
FIG. 11 is a flowchart showing processing contents of a space screening unit.
FIG. 12 is a flowchart showing processing contents of a space screening unit.
FIG. 13 is a flowchart showing processing contents of a space screening unit.
FIG. 14 is a block diagram showing a turbulent airflow detection device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 15 is a configuration diagram showing a specific configuration of a time screening unit.
FIG. 16 is a configuration diagram showing a specific configuration of a time screening unit in the fourth embodiment.
FIG. 17 is a flowchart showing processing contents of a time screening unit.
FIG. 18 is a flowchart showing processing contents of a time screening unit.
FIG. 19 is a flowchart showing processing contents of a time screening unit.
FIG. 20 is a flowchart showing processing contents of a time screening unit.
FIG. 21 is a flowchart showing processing contents of a time screening unit.
FIG. 22 is a flowchart showing processing contents of a time screening unit.
FIG. 23 is a block diagram showing a conventional turbulence detection device.
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a state of observation of wake turbulence by the turbulence detection device.
FIG. 25 is an explanatory diagram showing a turbulent airflow detection template.
FIG. 26 is a configuration diagram showing a specific configuration of a signal processing unit.
FIG. 27 is an explanatory diagram showing overall characteristics of a signal processing algorithm when it is affected by receiver noise.
[Explanation of symbols]
21 Electromagnetic radiation unit (transmission / reception unit), 22 Transmission / reception unit (transmission / reception unit), 23 Signal processing unit, 24 Doppler velocity calculation unit (Doppler velocity calculation unit), 25 Spatial screening unit (space screening unit), 26 Template matching unit (turbulence) Detection means), 27 display part, 28 time screening part (time screening means), 31 spatial median value calculation part, 32 spatial median value comparison part, 33 unnecessary response removal part, 34 spatial maximum value / minimum value removal part, 35 space Average value calculation unit, 36 Spatial average value comparison unit, 41 Determination unit, 42 Unnecessary response loss unit, 43 Unnecessary response median value replacement unit, 44 Interpolation value calculation unit, 45 Unnecessary response interpolation value replacement unit, 46 Unnecessary response average value Replacement unit, 51-hour median value calculation unit, 52-hour median value comparison unit, 53-hour maximum / minimum value removal unit, 54-hour average value calculation unit 55 hours average value comparison unit.

Claims (24)

電磁波を空間に放射し、大気により反射された電磁波を受信する送受信手段と、上記送受信手段により受信された電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するドップラ速度算出手段と、風速の空間的連続性を考慮して、上記ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する空間スクリーニング手段と、上記空間スクリーニング手段により不要信号が除去されたドップラ速度空間分布から乱気流を検出する乱気流検出手段と、上記空間スクリーニング手段は、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出装置。Transmitting / receiving means for radiating electromagnetic waves into space and receiving electromagnetic waves reflected by the atmosphere; Doppler velocity calculating means for calculating Doppler velocity spatial distribution in the observation region from the electromagnetic waves received by the transmitting / receiving means; and spatial velocity of the wind speed In consideration of continuity, spatial screening means for removing unnecessary signals included in the Doppler velocity spatial distribution calculated by the Doppler velocity calculation means, and Doppler velocity spatial distribution from which unnecessary signals are removed by the spatial screening means The turbulence detection means for detecting the turbulence from the above and the spatial screening means calculate a reference value of the Doppler speed from the Doppler speed in the region near the point of interest in the observation area, and calculates the Doppler speed of the point of interest and the reference value. When the difference is calculated and the absolute value of the difference is greater than a predetermined threshold, the Doppler velocity in the observation area Turbulence detection device and removing the Doppler velocity of the target point from between distribution. 電磁波を空間に放射し、大気により反射された電磁波を受信する送受信手段と、上記送受信手段により受信された電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するドップラ速度算出手段と、風速の空間的連続性を考慮して、上記ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する空間スクリーニング手段と、上記空間スクリーニング手段により不要信号が除去されたドップラ速度空間分布から乱気流を検出する乱気流検出手段と、上記空間スクリーニング手段は、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出装置。Transmitting / receiving means for radiating electromagnetic waves into space and receiving electromagnetic waves reflected by the atmosphere; Doppler velocity calculating means for calculating Doppler velocity spatial distribution in the observation region from the electromagnetic waves received by the transmitting / receiving means; and spatial velocity of the wind speed In consideration of continuity, spatial screening means for removing unnecessary signals included in the Doppler velocity spatial distribution calculated by the Doppler velocity calculating means, and Doppler velocity spatial distribution from which unnecessary signals are removed by the spatial screening means The turbulence detection means for detecting turbulence from the above-mentioned space screening means removes the maximum Doppler speed and the minimum Doppler speed from the Doppler speed in the area near the target point in the observation area, Calculate the average value of Doppler velocity at The difference between the average value was calculated, when the absolute value of the difference is greater than a predetermined threshold value, turbulence detection device and removing the Doppler velocity of the target point from Doppler velocity space distribution in the observation area. 空間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化することを特徴とする請求項１または請求項２記載の乱気流検出装置。Spatial screening means, when removing the Doppler velocity of the target point from Doppler velocity space distribution in the observation area, according to claim 1 or claim 2, wherein the turbulence detector is characterized by lacking the Doppler velocity of the point of interest apparatus. 空間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。Spatial screening means, when removing the Doppler velocity of the target point from Doppler velocity space distribution in the observation area, turbulence detection device according to claim 1, wherein replacing the Doppler velocity of the target point on the reference value. 空間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換することを特徴とする請求項２記載の乱気流検出装置。 3. The turbulence detection apparatus according to claim 2 , wherein the spatial screening means replaces the Doppler velocity at the point of interest with an average value when removing the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region. 空間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換することを特徴とする請求項１または請求項２記載の乱気流検出装置。When the spatial screening means removes the Doppler velocity of the target point from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region, the spatial screening means calculates the interpolation value of the Doppler velocity of the target point from the Doppler velocity in the neighboring region, and calculates the Doppler velocity of the target point. turbulence detection device according to claim 1 or claim 2, wherein the substitution on the interpolated value. 電磁波を空間に放射し、大気により反射された電磁波を受信する送受信手段と、上記送受信手段により受信された電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するドップラ速度算出手段と、風速の時間的連続性を考慮して、上記ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する時間スクリーニング手段と、上記時間スクリーニング手段により不要信号が除去されたドップラ速度空間分布から乱気流を検出する乱気流検出手段と、上記時間スクリーニング手段は、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出装置。Transmission / reception means for radiating electromagnetic waves into space and receiving electromagnetic waves reflected by the atmosphere, Doppler velocity calculation means for calculating Doppler velocity spatial distribution in the observation region from the electromagnetic waves received by the transmission / reception means, and temporal wind speed In consideration of continuity, time screening means for removing unnecessary signals included in the Doppler velocity spatial distribution calculated by the Doppler velocity calculation means, and Doppler velocity spatial distribution from which unnecessary signals are removed by the time screening means The turbulence detection means for detecting turbulence from the time and the time screening means calculate a reference value of the Doppler speed from the Doppler speed at a time close to the attention time, and calculate a difference between the Doppler speed at the attention time and the reference value. When the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold, the Doppler velocity space distribution in the observation area Turbulence detection device and removing the Doppler velocity of Luo the attention time. 電磁波を空間に放射し、大気により反射された電磁波を受信する送受信手段と、上記送受信手段により受信された電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するドップラ速度算出手段と、風速の時間的連続性を考慮して、上記ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する時間スクリーニング手段と、上記時間スクリーニング手段により不要信号が除去されたドッ プラ速度空間分布から乱気流を検出する乱気流検出手段と、上記時間スクリーニング手段は、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出装置。 Transmission / reception means for radiating electromagnetic waves into space and receiving electromagnetic waves reflected by the atmosphere, Doppler velocity calculation means for calculating Doppler velocity spatial distribution in the observation region from the electromagnetic waves received by the transmission / reception means, and temporal wind speed considering the continuity, dot plug velocity space unwanted signal is removed by the time the screening means for removing undesired signal contained in the Doppler velocity space distribution calculated by the Doppler velocity calculation means, said time screening means The turbulence detection means for detecting the turbulence from the distribution and the time screening means remove the maximum Doppler speed and the minimum Doppler speed from the Doppler speeds near the time of interest, and perform the Doppler speeds near the time. And calculate the Doppler speed at the time of interest and the average It was calculated, when the absolute value of the difference is greater than a predetermined threshold value, turbulence detection device and removing the Doppler velocity of the target time from the Doppler velocity space distribution in the observation area. 時間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化することを特徴とする請求項７または請求項８記載の乱気流検出装置。Time screening means, when removing the Doppler velocity of the target time from the Doppler velocity space distribution in the observation area, according to claim 7 or claim 8, wherein the turbulence detector is characterized by lacking the Doppler velocity of the target time apparatus. 時間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換することを特徴とする請求項７記載の乱気流検出装置。8. The turbulence detection device according to claim 7 , wherein the time screening means replaces the Doppler velocity at the attention time with a reference value when removing the Doppler velocity at the attention time from the Doppler velocity space distribution in the observation region. 時間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換することを特徴とする請求項８記載の乱気流検出装置。9. The turbulence detection device according to claim 8 , wherein the time screening means replaces the Doppler velocity at the attention time with an average value when removing the Doppler velocity at the attention time from the Doppler velocity space distribution in the observation region. 時間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換することを特徴とする請求項７または請求項８記載の乱気流検出装置。When removing the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation area, the time screening means calculates an interpolated value of the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity at the nearby time, and calculates the Doppler velocity at the time of interest. turbulence detection device according to claim 7 or claim 8, wherein the substitution on the interpolated value. 電磁波を空間に放射して、大気により反射された電磁波を受信すると、その受信した電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するとともに、風速の空間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去し、その不要信号を除去したドップラ速度空間分布から乱気流を検出し、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出方法。When electromagnetic waves are radiated into the space and electromagnetic waves reflected by the atmosphere are received, the Doppler velocity spatial distribution in the observation area is calculated from the received electromagnetic waves, and the Doppler velocity is taken into consideration for the spatial continuity of the wind velocity. The unnecessary signal included in the spatial distribution is removed, the turbulence is detected from the Doppler velocity spatial distribution from which the unnecessary signal is removed, and the reference value of the Doppler velocity is calculated from the Doppler velocity in the region near the point of interest in the observation region. Calculating the difference between the Doppler velocity of the point of interest and the reference value, and removing the Doppler velocity of the point of interest from the Doppler velocity spatial distribution in the observation area when the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold value. A turbulence detection method characterized by the above . 電磁波を空間に放射して、大気により反射された電磁波を受信すると、その受信した電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するとともに、風速の空間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去し、その不要信号を除去したドップラ速度空間分布から乱気流を検出し、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出方法。When an electromagnetic wave is radiated into the space and an electromagnetic wave reflected by the atmosphere is received, the Doppler velocity spatial distribution in the observation area is calculated from the received electromagnetic wave, and the Doppler velocity is taken into consideration for the spatial continuity of the wind velocity. The unnecessary signal included in the spatial distribution is removed, turbulence is detected from the Doppler velocity spatial distribution from which the unnecessary signal is removed, and the maximum Doppler velocity is selected from the Doppler velocity in the region near the point of interest in the observation region. The minimum value of the Doppler velocity is removed and the average value of the Doppler velocity in the neighboring area is calculated, and the difference between the Doppler velocity of the target point and the average value is calculated, and the absolute value of the difference is less than the predetermined threshold value. A turbulence detection method characterized by removing the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region when the magnitude is large. 観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化することを特徴とする請求項１３または請求項１４記載の乱気流検出方法。15. The turbulence detection method according to claim 13 or 14 , wherein when removing the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is lost. 観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換することを特徴とする請求項１３記載の乱気流検出方法。The turbulence detection method according to claim 13 , wherein when removing the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is replaced with a reference value. 観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換することを特徴とする請求項１４記載の乱気流検出方法。The turbulence detection method according to claim 14 , wherein when the Doppler velocity at the point of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the point of interest is replaced with an average value. 観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換することを特徴とする請求項１３または請求項１４記載の乱気流検出方法。When removing the Doppler velocity at the point of interest from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region, the interpolation value of the Doppler velocity at the point of interest is calculated from the Doppler velocity in the neighboring region, and the Doppler velocity at the point of interest is replaced with the interpolation value. The turbulence detection method according to claim 13 or 14 , characterized by: 電磁波を空間に放射して、大気により反射された電磁波を受信すると、その受信した電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するとともに、風速の時間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去し、その不要信号を除去したドップラ速度空間分布から乱気流を検出し、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出方法。When electromagnetic waves are radiated into the space and electromagnetic waves reflected by the atmosphere are received, the Doppler velocity spatial distribution in the observation area is calculated from the received electromagnetic waves, and the Doppler velocity is taken into account in consideration of the temporal continuity of the wind speed. The unnecessary signal included in the spatial distribution is removed, the turbulence is detected from the Doppler velocity spatial distribution from which the unnecessary signal has been removed , the reference value of the Doppler velocity is calculated from the Doppler velocity near the time of interest, and the attention The difference between the Doppler velocity at the time and the reference value is calculated, and when the absolute value of the difference is larger than a predetermined threshold, the Doppler velocity at the time of interest is removed from the Doppler velocity spatial distribution in the observation region. Turbulence detection method. 電磁波を空間に放射して、大気により反射された電磁波を受信すると、その受信した電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するとともに、風速の時間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去し、その不要信号を除去したドップラ速度空間分布から乱気流を検出し、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出方法。 When electromagnetic waves are radiated into the space and electromagnetic waves reflected by the atmosphere are received, the Doppler velocity spatial distribution in the observation area is calculated from the received electromagnetic waves, and the Doppler velocity is taken into account in consideration of the temporal continuity of the wind speed. The unnecessary signal included in the spatial distribution is removed, turbulence is detected from the Doppler velocity spatial distribution from which the unnecessary signal is removed, and the maximum Doppler velocity and the minimum Doppler velocity are selected from the Doppler velocities near the time of interest. Remove the speed and calculate the average value of the Doppler speed at the neighboring time, calculate the difference between the Doppler speed at the time of interest and the average value, and observe when the absolute value of the difference is larger than the predetermined threshold A turbulence detection method , characterized in that the Doppler velocity at the time of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the region . 観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化することを特徴とする請求項１９または請求項２０記載の乱気流検出方法。21. The turbulence detection method according to claim 19 or 20 , wherein when removing the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the time of interest is lost. 観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換することを特徴とする請求項１９記載の乱気流検出方法。20. The turbulence detection method according to claim 19 , wherein when the Doppler velocity at the time of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the time of interest is replaced with a reference value. 観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換することを特徴とする請求項２０記載の乱気流検出方法。21. The turbulence detection method according to claim 20 , wherein when the Doppler velocity at the time of interest is removed from the Doppler velocity space distribution in the observation region, the Doppler velocity at the time of interest is replaced with an average value. 観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換することを特徴とする請求項１９または請求項２０記載の乱気流検出方法。When removing the Doppler velocity at the time of interest from the Doppler velocity space distribution in the observation area, the interpolation value of the Doppler velocity at the time of interest is calculated from the Doppler velocity at the neighboring time, and the Doppler velocity at the time of interest is replaced with the interpolation value. 21. The turbulence detection method according to claim 19 or 20, wherein:
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