JP4266810B2 - Wind speed vector calculation device - Google Patents

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Description

この発明は、電磁波を空間に放射し、大気で反射された電磁波を受信することにより風速を計測する風速計測装置に用いられる風速ベクトル算出装置に関するものである。   The present invention relates to a wind speed vector calculating device used in a wind speed measuring apparatus that measures an air speed by radiating electromagnetic waves into a space and receiving electromagnetic waves reflected in the atmosphere.

風速の空間分布の観測は、気象監視や気象予測において重要な観測項目となっている。例えば空港気象ドップラレーダでは、滑走路周辺の風速分布を観測することにより、風が急変している位置を検出している。この検出結果は、飛行計画に反映され、航空交通の安全性の向上に寄与している。このようなドップラ効果を用いて風観測を行うレーダでは、レーダから観測対象を見たときの視線方向の風速成分のみが計測され、レーダの視線方向と直交する方向の風速成分については直接計測することができない。しかし、レーダの視線方向と直交する方向の風速成分をも計測することにより、風速ベクトルを観測したいというニーズも多い。   Observation of the spatial distribution of wind speed is an important observation item in weather monitoring and weather forecasting. For example, in airport weather Doppler radar, the position where the wind is changing suddenly is detected by observing the wind speed distribution around the runway. This detection result is reflected in the flight plan and contributes to improving the safety of air traffic. In a radar that performs wind observation using such a Doppler effect, only the wind speed component in the line-of-sight direction when the observation target is viewed from the radar is measured, and the wind speed component in the direction orthogonal to the radar line-of-sight direction is directly measured. I can't. However, there are many needs to observe the wind speed vector by measuring the wind speed component in the direction orthogonal to the direction of the line of sight of the radar.

上述のニーズに対応するために、複数の地点にドップラレーダを配置し、同じ観測領域を同時に観測し、異なる方向から計測したドップラ速度を合成することにより、風速ベクトルを算出する観測手法がある。ただし、複数のドップラレーダの利用は費用がかかるため、単一のドップラレーダで風速ベクトルを算出する観測手法が取られることも多い。この場合、観測対象である大気の風速分布が空間的に一様であるという仮定を利用して、異なる観測方向で得られたドップラ速度を合成することにより風速ベクトルを求めている。この方法の1つに、VAD(Velocity Azimuth Display)法と呼ばれているものがある(例えば、非特許文献1参照)。また、少数のビーム方向で観測されたドップラ速度を用いて風速ベクトルを算出する方法に、ウィンドプロファイラと呼ばれている技術がある(例えば、非特許文献2、特許文献1参照)。   In order to meet the above-described needs, there is an observation method in which Doppler radars are arranged at a plurality of points, the same observation area is observed simultaneously, and Doppler velocities measured from different directions are combined to calculate a wind speed vector. However, since the use of a plurality of Doppler radars is expensive, an observation method for calculating a wind speed vector with a single Doppler radar is often used. In this case, the wind speed vector is obtained by synthesizing Doppler velocities obtained in different observation directions using the assumption that the wind speed distribution of the atmospheric air to be observed is spatially uniform. One of these methods is called a VAD (Velocity Azimuth Display) method (for example, see Non-Patent Document 1). As a method for calculating a wind speed vector using Doppler velocities observed in a small number of beam directions, there is a technique called a wind profiler (for example, see Non-Patent Document 2 and Patent Document 1).

特開2001−159636号公報JP 2001-159636 A H. Sauvageot, ”Rader Meteorology”, U.S.A., Artech House, INC. 1992, p.210-213H. Sauvageot, “Rader Meteorology”, U.S.A., Artech House, INC. 1992, p.210-213 D. A. Carter et al., Development in UHF lower tropospheric wind profiling at NOAA’s Aeronomy Laboratory”, Radio Science, vol.30, Number.4, 1995, pp.977-1001D. A. Carter et al., Development in UHF lower tropospheric wind profiling at NOAA ’s Aeronomy Laboratory ”, Radio Science, vol.30, Number.4, 1995, pp.977-1001

従来の風速ベクトル算出の方法は、いずれも、風の空間的一様性を仮定して、異なる複数のビーム方向で観測されたドップラ速度を合成することにより算出するものであった。これは、時間平均長が長くとるために、風速計測の時間分解能が低くなる場合は問題ないが、時間分解能が高い場合には、風の空間分布が空間的に伝搬する時間だけ時系列変化の時間差が生じることになり、風速ベクトル算出に誤差が生じるという問題があった。この状況を例えば、図17を用いて説明する。図において、方向1と方向2の2方向でドップラ速度を観測し、このドップラ速度を用いて風速ベクトルを算出することを考える。ここで、図の右下から左上に向かう方向に風が存在している状態において、一時的に強い風速を持つ大気の塊が通過したとする。その場合に方向1と方向2で観測されるドップラ速度は図18に示すようになる。すなわち、方向2で、まず大きなドップラ速度が観測され、続いて方向1で、大きなドップラ速度が観測される。このように、風速空間分布の空間伝搬時間に対応する時間差だけ、ビーム方向によってドップラ速度の時系列変化に時間差が生じる。しかし、従来の方法ではこのような時間差を考慮していないため、風速ベクトル算出の精度に劣化を生じていた。   All of the conventional methods for calculating the wind speed vector are calculated by combining Doppler velocities observed in a plurality of different beam directions, assuming the spatial uniformity of the wind. This is not a problem when the time resolution of the wind speed measurement is low because the time average length is long, but when the time resolution is high, the time series changes only for the time when the spatial distribution of the wind is spatially propagated. There is a problem that a time difference occurs and an error occurs in wind speed vector calculation. This situation will be described with reference to FIG. In the figure, it is assumed that the Doppler speed is observed in two directions, direction 1 and direction 2, and the wind speed vector is calculated using the Doppler speed. Here, it is assumed that an air mass having a temporarily high wind speed passes in a state where the wind exists in the direction from the lower right to the upper left in the figure. In this case, the Doppler velocity observed in directions 1 and 2 is as shown in FIG. That is, a large Doppler velocity is first observed in direction 2, and then a large Doppler velocity is observed in direction 1. In this way, a time difference occurs in the time-series change of the Doppler velocity depending on the beam direction by the time difference corresponding to the spatial propagation time of the wind speed spatial distribution. However, since the conventional method does not consider such a time difference, the accuracy of the wind speed vector calculation has deteriorated.

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、レーダによる風速計測装置において、風速空間分布の空間伝搬時間または空間伝搬方向を考慮することにより、精度の高い風速ベクトルの算出を行うことのできる風速ベクトル算出装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and in a wind speed measuring apparatus using a radar, a highly accurate wind speed vector is calculated by taking into account the spatial propagation time or spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution. It is an object of the present invention to obtain a wind speed vector calculation device capable of performing the above.

この発明に係る風速ベクトル算出装置は、空間に電磁波を放射し、大気で反射された電磁波を受信し、周波数解析によりドップラ速度を算出し、そのドップラ速度から風速を得る風速計測装置の風速ベクトル算出装置であって、複数の異なる方向にビームを指向して得られた大気のドップラ速度を算出するドップラ速度算出部と、算出されたドップラ速度に基づいて風速空間分布が空間中を伝搬する空間伝搬時間を推定する空間分布伝搬時間推定部と、ドップラ速度算出部で算出された各ビームで得られるドップラ速度の時系列を、推定された空間伝搬時間に対応する時間だけ移動させて補償するドップラ速度時間補償部と、複数のビーム方向に対する伝搬時間補償後のドップラ速度の時系列に基づいて風速ベクトルを算出する風速ベクトル算出部とを備えたものである。   The wind speed vector calculation apparatus according to the present invention radiates electromagnetic waves into space, receives electromagnetic waves reflected in the atmosphere, calculates a Doppler speed by frequency analysis, and calculates a wind speed vector of a wind speed measuring apparatus that obtains the wind speed from the Doppler speed. A device that calculates the Doppler velocity of the atmosphere obtained by directing the beam in a plurality of different directions, and the spatial propagation in which the wind velocity spatial distribution propagates through the space based on the calculated Doppler velocity Doppler velocity that compensates by moving the time series of Doppler velocities obtained by each beam calculated by the spatial distribution propagation time estimator that estimates time and the Doppler velocity calculator by the time corresponding to the estimated spatial propagation time A wind speed vector that calculates a wind speed vector based on a time series of time compensation units and a time series of Doppler velocities after propagation time compensation for a plurality of beam directions It is obtained by a detecting section.

この発明によれば、風速空間分布の空間伝搬時間を、異なるビーム方向で観測されたドップラ速度の時系列から推定し補償するようにしているので、精度の高い風速ベクトル算出を行うことができる効果がある。   According to the present invention, since the spatial propagation time of the wind speed spatial distribution is estimated and compensated from the time series of Doppler velocities observed in different beam directions, it is possible to perform highly accurate wind speed vector calculation. There is.

実施の形態1.
図2はこの発明の風速ベクトル算出装置を適用する典型的な風速ベクトル計測装置の全体構成を表すブロック図である。図において、風速ベクトル計測装置は、基準信号発生部1、送信部2、送受信切替部3、電磁波送受部4、受信部5、信号処理部6、ビーム走査部7からなる構成を持つ。
次に、風速ベクトル計測装置の動作について説明する。
基準信号発生部1は基準信号を発生し、送信部2に入力する。この基準信号が入力されると、送信部2では、基準信号に同期する高出力の送信信号を発生させる。発生した送信信号は、送受信切替部3を経由して電磁波送受部4から空間に放射される。ここで、風速ベクトル計測装置が、例えば光波レーダ方式で実現されている場合には、電磁波送受部4から放射されるのはレーザビームとなる。ビーム走査部7では、電磁波送受部4から放射される電磁波の放射方向を複数の方向に制御している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of a typical wind speed vector measuring apparatus to which the wind speed vector calculating apparatus of the present invention is applied. In the figure, the wind velocity vector measuring device has a configuration including a reference signal generating unit 1, a transmitting unit 2, a transmission / reception switching unit 3, an electromagnetic wave transmitting / receiving unit 4, a receiving unit 5, a signal processing unit 6, and a beam scanning unit 7.
Next, the operation of the wind speed vector measuring device will be described.
The reference signal generator 1 generates a reference signal and inputs it to the transmitter 2. When this reference signal is input, the transmitter 2 generates a high-output transmission signal synchronized with the reference signal. The generated transmission signal is radiated from the electromagnetic wave transmission / reception unit 4 to the space via the transmission / reception switching unit 3. Here, when the wind velocity vector measuring device is realized by, for example, a light wave radar system, the laser beam is emitted from the electromagnetic wave transmitting / receiving unit 4. In the beam scanning unit 7, the radiation direction of the electromagnetic wave radiated from the electromagnetic wave transmitting / receiving unit 4 is controlled in a plurality of directions.

空間に放射された電磁波は大気によって反射される。反射された電磁波は電磁波送受部4で受信され、その受信信号は送受信切替部3を経由して受信部5に入力される。入力された受信信号は、受信部5内の増幅器で増幅された後に、基準信号発生部1から入力される基準信号と混合することにより、低い周波数帯に周波数変換された受信低周波信号として取り出される。ビーム走査部7により電磁波の放射方向を制御しているから、受信低周波信号は複数のビーム方向に対して得られる。複数のビーム方向で得られた受信低周波信号に対して、信号処理部6で信号処理がなされ、風速ベクトルが得られる。この信号処理部6には、以下に述べるようなこの発明の風速ベクトル算出装置61〜64のいずれかを適用することができる。   The electromagnetic waves radiated to the space are reflected by the atmosphere. The reflected electromagnetic wave is received by the electromagnetic wave transmission / reception unit 4, and the reception signal is input to the reception unit 5 via the transmission / reception switching unit 3. The input received signal is amplified by an amplifier in the receiving unit 5 and then mixed with the reference signal input from the reference signal generating unit 1 to be extracted as a received low-frequency signal that has been frequency-converted to a low frequency band. It is. Since the radiation direction of the electromagnetic wave is controlled by the beam scanning unit 7, the received low-frequency signal can be obtained for a plurality of beam directions. A signal processing unit 6 performs signal processing on the received low-frequency signals obtained in a plurality of beam directions, and wind speed vectors are obtained. Any one of the wind speed vector calculating devices 61 to 64 of the present invention described below can be applied to the signal processing unit 6.

図1はこの発明の実施の形態1による風速ベクトル算出装置の構成を示すブロック図である。図において、風速ベクトル算出装置61は、ドップラ速度算出部101、空間分布伝搬時間推定部102、ドップラ速度時間補償部103および風速ベクトル算出部104を備えている。   1 is a block diagram showing a configuration of a wind speed vector calculating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the wind velocity vector calculation device 61 includes a Doppler velocity calculation unit 101, a spatial distribution propagation time estimation unit 102, a Doppler velocity time compensation unit 103, and a wind velocity vector calculation unit 104.

次に、風速ベクトル算出装置61の動作について説明する。
複数のビーム方向での観測で得られた受信低周波信号に対して、ドップラ速度算出部101では、受信低周波信号の時系列を周波数領域の信号に変換することにより、目標である大気のドップラ速度を得る。周波数領域への変換には、例えばフーリエ変換の手法が用いられる。空間分布伝搬時間推定部102では、ドップラ速度算出部101で算出されたドップラ速度に基づいて、風速空間分布が空間中を伝搬する時間(これを空間伝搬時間とする。)を推定する。
Next, the operation of the wind speed vector calculation device 61 will be described.
For the received low-frequency signal obtained by observation in a plurality of beam directions, the Doppler velocity calculation unit 101 converts the time series of the received low-frequency signal into a signal in the frequency domain, thereby performing Doppler of the target atmosphere. Get speed. For example, a Fourier transform technique is used for the conversion to the frequency domain. Based on the Doppler velocity calculated by the Doppler velocity calculation unit 101, the spatial distribution propagation time estimation unit 102 estimates a time during which the wind velocity spatial distribution propagates in the space (this is referred to as a space propagation time).

ドップラ速度時間補償部103は、各ビームで得られるドップラ速度の時系列の時間を、推定された空間伝搬時間に対応する時間だけ移動させて補償する。この補償方法は、例えば、2つのビーム方向で観測している場合に、ビーム1からビーム2まで風速空間分布が伝搬する空間伝搬時間がt1であるとすると、ビーム2の受信低周波信号から得られたドップラ速度の時系列を時間t1だけ進めることである。あるいは、ビーム1の受信低周波信号から得られたドップラ速度時系列を時間t1だけ遅らせることである。   The Doppler velocity time compensation unit 103 compensates by moving the time series time of the Doppler velocity obtained by each beam by a time corresponding to the estimated space propagation time. This compensation method is obtained from the received low-frequency signal of beam 2 when the spatial propagation time during which the wind speed spatial distribution propagates from beam 1 to beam 2 is t1, for example, when observation is performed in two beam directions. The time series of the Doppler speed is advanced by time t1. Alternatively, the Doppler velocity time series obtained from the received low frequency signal of beam 1 is delayed by time t1.

風速ベクトル算出部104は、複数のビーム方向に対する伝搬時間補償後のドップラ速度に基づいて風速ベクトルを算出する。ビームを連続的に方位角方向に走査する場合には、VAD法を用いればよい。また、少数の離散的なビーム方向で観測した場合には、非特許文献の方法と同様に風速ベクトルを算出すればよい。   The wind speed vector calculation unit 104 calculates a wind speed vector based on the Doppler speed after propagation time compensation for a plurality of beam directions. When the beam is continuously scanned in the azimuth direction, the VAD method may be used. Further, when the observation is performed with a small number of discrete beam directions, the wind speed vector may be calculated in the same manner as in the non-patent literature method.

図3は空間分布伝搬時間推定部の構成を示すブロック図である。図において、空間分布伝搬時間推定部102は、相互相関関数算出部111およびピーク検出部112を有する。相互相関係数算出部111では、ドップラ速度算出部101で算出されたドップラ速度が入力されると、その中から一定の時間長を持つドップラ速度の時系列データを2つのビーム方向について選択し、選択された2つのドップラ速度の時系列データの相互相関関数を算出する。ピーク検出部112では、算出された相互相関関数の絶対値の最大値(ピーク)を検出し、そのときの時間差を風速空間分布の空間伝搬時間として出力する。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the spatial distribution propagation time estimation unit. In the figure, the spatial distribution propagation time estimation unit 102 includes a cross-correlation function calculation unit 111 and a peak detection unit 112. When the Doppler velocity calculated by the Doppler velocity calculation unit 101 is input, the cross-correlation coefficient calculation unit 111 selects Doppler velocity time-series data having a fixed time length from the two beam directions, The cross-correlation function of the time series data of the two selected Doppler velocities is calculated. The peak detection unit 112 detects the maximum value (peak) of the calculated absolute value of the cross-correlation function, and outputs the time difference at that time as the spatial propagation time of the wind speed spatial distribution.

図3の空間分布伝搬時間推定部102では、2つの方向のビームのドップラ速度の時系列の相互相関関数が最大となる時間差を時間補正の量とすることについて述べた。しかし、3つ以上のビーム方向で観測したドップラ速度から風速ベクトルを算出する場合には、相互相関関数の算出に用いたのとは別のビーム方向で観測されたドップラ速度の時間補償も行う必要がある。そのような場合に適用する空間分布伝搬時間推定部の構成を図4に示す。この構成は、図3の構成に伝搬時間推定部113が加わったものである。
伝搬時間推定部113では、風速空間分布の空間伝搬速度が観測領域で一様であると仮定して、線形補間によって、相互相関関数の算出に用いたのとは別のビーム方向における風速空間分布の空間伝搬時間を推定する。これにより、VAD法などの3つ以上のビーム方向で得られたドップラ速度を用いて風速ベクトルを算出する場合にも、空間伝搬時間を考慮した風速ベクトル算出精度の向上が可能となる。
The spatial distribution propagation time estimation unit 102 in FIG. 3 has described that the time difference at which the time-series cross-correlation function of the Doppler velocities of the beams in the two directions is maximized is used as the amount of time correction. However, when calculating the wind speed vector from the Doppler velocity observed in three or more beam directions, it is also necessary to perform time compensation of the Doppler velocity observed in a different beam direction from that used for calculating the cross-correlation function. There is. The configuration of the spatial distribution propagation time estimation unit applied in such a case is shown in FIG. In this configuration, a propagation time estimation unit 113 is added to the configuration of FIG.
In the propagation time estimation unit 113, it is assumed that the spatial propagation velocity of the wind velocity spatial distribution is uniform in the observation region, and the wind velocity spatial distribution in a beam direction different from that used for calculating the cross-correlation function by linear interpolation. Estimate the spatial propagation time of. As a result, even when the wind speed vector is calculated using Doppler velocities obtained in three or more beam directions such as the VAD method, it is possible to improve the wind speed vector calculation accuracy considering the space propagation time.

さらに別の空間分布伝搬時間推定部の構成例を図5に示す。この構成は、図3の構成に空間伝搬速度算出部114、空間伝搬速度平均部115および空間伝搬時間算出部116が加わったものである。ここでは、2ビーム方向の組み合わせで得られる空間伝搬速度を、複数のビームの組み合わせで算出し、その平均値から空間全体での平均的な空間伝搬時間を得るようにしている。具体的には、空間伝搬速度算出部114では、ピーク検出部112で得られた空間伝搬時間と伝搬距離とに基づいて空間伝搬速度を算出する。2ビーム方向の組み合わせで複数のビームについてこの処理を実行した結果を、空間伝搬速度平均部115に与えて平均化し平均空間伝搬速度を算出する。空間全体においてこの平均空間伝搬速度で伝搬すると仮定して、空間伝搬時間算出部116では、各ビームの空間伝搬時間を算出する。このことにより、3つ以上の多数のビームで得られたドップラ速度を用いて空間伝搬時間を得るため、受信機雑音の影響などによってドップラ速度の精度が低下している場合にも、平均効果によって空間伝搬時間の推定精度の劣化を防ぐことができる。
なお、一般的に、風速空間分布の空間伝搬時間は空間位置によって異なる。したがって、この実施の形態1における空間伝搬時間の補償は、観測距離毎に行うようにするのがよい。ただし、風速空間分布の空間伝搬時間が観測領域内で一様として近似できる場合には、観測距離によらず一定の値で空間伝搬時間の補償を行うようにしてもよい。
Furthermore, the structural example of another space distribution propagation time estimation part is shown in FIG. This configuration is obtained by adding a spatial propagation velocity calculation unit 114, a spatial propagation velocity averaging unit 115, and a spatial propagation time calculation unit 116 to the configuration of FIG. Here, the spatial propagation speed obtained by the combination of the two beam directions is calculated by the combination of a plurality of beams, and the average spatial propagation time in the entire space is obtained from the average value. Specifically, the spatial propagation velocity calculation unit 114 calculates the spatial propagation velocity based on the spatial propagation time and propagation distance obtained by the peak detection unit 112. The result of executing this processing for a plurality of beams in a combination of two beam directions is given to the spatial propagation speed averaging unit 115 and averaged to calculate an average spatial propagation speed. Assuming that the entire space propagates at this average space propagation speed, the space propagation time calculation unit 116 calculates the space propagation time of each beam. Because of this, in order to obtain the space propagation time using the Doppler velocity obtained with a large number of three or more beams, even if the accuracy of the Doppler velocity is reduced due to the influence of receiver noise, etc., the average effect It is possible to prevent degradation of the estimation accuracy of the space propagation time.
In general, the spatial propagation time of the wind speed spatial distribution varies depending on the spatial position. Therefore, it is preferable to compensate for the space propagation time in the first embodiment at every observation distance. However, when the spatial propagation time of the wind velocity spatial distribution can be approximated as uniform within the observation region, the spatial propagation time may be compensated with a constant value regardless of the observation distance.

以上のように、この実施の形態1によれば、複数の異なる方向にビームを指向して得られた大気のドップラ速度を算出し、算出された風速空間分布が空間中を伝搬する空間伝搬時間を推定し、各ビームで得られるドップラ速度の時系列を、推定された空間伝搬時間に対応する時間だけ移動させて補償し、複数のビーム方向に対する伝搬時間補償後のドップラ速度に基づいて風速ベクトルを算出するようにしている。特に、風速空間分布の空間伝搬時間を、異なるビーム方向で観測されたドップラ速度の時系列の相互相関関数から推定するようにしているので、精度の高い風速ベクトル算出を行うことができる効果が得られる。   As described above, according to the first embodiment, the Doppler velocity of the atmosphere obtained by directing the beam in a plurality of different directions is calculated, and the spatial propagation time during which the calculated wind velocity spatial distribution propagates in the space. The time series of Doppler velocities obtained for each beam is compensated by moving the time series corresponding to the estimated spatial propagation time, and the wind speed vector based on the Doppler velocities after propagation time compensation for multiple beam directions. Is calculated. In particular, the spatial propagation time of the wind speed spatial distribution is estimated from the cross-correlation function of the time series of Doppler velocities observed in different beam directions, so that the effect of calculating the wind speed vector with high accuracy is obtained. It is done.

実施の形態2.
以上の実施の形態1では、風速空間分布の空間伝搬時間を、異なるビーム方向で観測されたドップラ速度の時系列の相互相関関数から推定することについて述べてきた。これに替えて、この実施の形態2では、風速空間分布の空間伝搬時間を、計測された風速ベクトルから推定することについて説明する。この実施の形態2の風速ベクトル算出装置は図1の構成と同じであるが、空間分布伝搬時間推定部102の構成が図6に示すように実施の形態1ものとは異なっている。この空間分布伝搬時間推定部102は、ドップラ速度時系列平滑部121、仮風速ベクトル算出部122および伝搬時間算出部123を有する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment described above, estimation of the spatial propagation time of the wind speed spatial distribution from the time series cross-correlation functions of Doppler velocities observed in different beam directions has been described. Instead, in the second embodiment, the estimation of the space propagation time of the wind speed spatial distribution from the measured wind speed vector will be described. The wind speed vector calculating apparatus according to the second embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 1, but the configuration of the spatial distribution propagation time estimation unit 102 is different from that of the first embodiment as shown in FIG. The spatial distribution propagation time estimation unit 102 includes a Doppler velocity time series smoothing unit 121, a provisional wind speed vector calculation unit 122, and a propagation time calculation unit 123.

次に、図6の空間分布伝搬時間推定部102の動作について説明する。
図1のドップラ速度算出部101は、複数の異なる方向にビームを指向して得られた大気のドップラ速度を算出しているが、ドップラ速度時系列平滑部121では、この伝搬時間補償前のドップラ速度の時系列を時間方向に平滑化する。この処理には、例えば移動平均フィルタが用いられる。仮風速ベクトル算出部122では、ドップラ速度時系列平滑部121の出力である時間平滑後のドップラ速度を用いて、仮風速ベクトルの算出を行い、伝搬時間算出部123へ出力する。この仮風速ベクトルは、風速空間分布の伝搬時間が補償されていないものであるが、ドップラ速度時系列平滑部121によって時間方向に平滑化されているため、時間分解能を犠牲にすることにより仮風速ベクトルの算出精度の劣化を防ぐようにしている。なお、仮風速ベクトルの算出精度の劣化を考慮しないで済む場合には、仮風速ベクトル算出部122は、ドップラ速度算出部101の伝搬時間補償前のドップラ速度から直接、仮風速ベクトルを算出するようにしてもよい。
Next, the operation of the spatial distribution propagation time estimation unit 102 in FIG. 6 will be described.
The Doppler velocity calculation unit 101 in FIG. 1 calculates the Doppler velocity of the atmosphere obtained by directing the beam in a plurality of different directions. The Doppler velocity time-series smoothing unit 121 performs Doppler before this propagation time compensation. Smooth the time series of speed in the time direction. For this process, for example, a moving average filter is used. The provisional wind speed vector calculation unit 122 calculates the provisional wind speed vector using the time-smoothed Doppler velocity that is the output of the Doppler velocity time series smoothing unit 121, and outputs it to the propagation time calculation unit 123. Although this temporary wind speed vector is not compensated for the propagation time of the wind speed spatial distribution, it is smoothed in the time direction by the Doppler speed time series smoothing unit 121, so that the temporary wind speed is sacrificed at the expense of time resolution. The vector calculation accuracy is prevented from deteriorating. When it is not necessary to consider the deterioration of the calculation accuracy of the temporary wind speed vector, the temporary wind speed vector calculation unit 122 calculates the temporary wind speed vector directly from the Doppler speed before the propagation time compensation of the Doppler speed calculation unit 101. It may be.

次に、伝搬時間算出部123では、仮風速ベクトルから空間伝搬時間を算出する。この空間伝搬時間の推定方法を図7により説明する。仮風速ベクトルで表される方向と速度で風速空間分布が伝搬すると近似する。観測点1を通り、かつ仮風速ベクトルと直交する直線を伝搬面1とし、観測点2を通り、かつ仮風速ベクトルと直交する直線を伝搬面2と呼ぶことにする。風速空間分布が観測点2から観測点1まで伝搬する際の伝搬距離は、伝搬面1と伝搬面2の間の距離となる。そこで、この伝搬距離を観測点2の仮風速ベクトルの大きさで除したものが、観測点2から観測点1までの風速空間分布の空間伝搬時間となる。したがって、空間分布伝搬時間推定部102は、この空間伝搬時間を算出し出力することになる。   Next, the propagation time calculation unit 123 calculates the space propagation time from the temporary wind speed vector. This space propagation time estimation method will be described with reference to FIG. It approximates that the wind speed spatial distribution propagates in the direction and speed represented by the provisional wind speed vector. A straight line passing through the observation point 1 and orthogonal to the tentative wind speed vector is referred to as a propagation plane 1, and a straight line passing through the observation point 2 and orthogonal to the tentative wind speed vector is referred to as a propagation plane 2. The propagation distance when the wind velocity spatial distribution propagates from observation point 2 to observation point 1 is the distance between propagation surface 1 and propagation surface 2. Therefore, the space propagation time of the wind speed spatial distribution from observation point 2 to observation point 1 is obtained by dividing this propagation distance by the magnitude of the provisional wind speed vector at observation point 2. Therefore, the spatial distribution propagation time estimation unit 102 calculates and outputs this spatial propagation time.

以上のように、この実施の形態2によれば、風速空間分布の空間伝搬時間を、仮風速ベクトルから推定するようにしたので、相互相関関数の演算を行わないため、少ない演算量で風速空間分布の伝搬時間を考慮した精度の高い風速ベクトル算出が可能となる。また、ドップラ速度の時系列を時間方向に平滑化することにより、仮風速ベクトル算出精度の劣化を防ぐことができるため、最終的に得られる風速ベクトルの精度が向上する効果が得られる。   As described above, according to the second embodiment, since the spatial propagation time of the wind speed space distribution is estimated from the provisional wind speed vector, since the cross correlation function is not calculated, the wind speed space is reduced with a small amount of calculation. It is possible to calculate the wind speed vector with high accuracy in consideration of the propagation time of the distribution. Further, since the time series of the Doppler speed is smoothed in the time direction, it is possible to prevent the deterioration of the provisional wind speed vector calculation accuracy, so that the effect of improving the accuracy of the finally obtained wind speed vector can be obtained.

実施の形態3.
上記実施の形態2では、仮風速ベクトル算出部122で伝搬時間補償前のドップラ速度を用いて仮の風速ベクトルを算出することについて述べてきた。これに替えて、この実施の形態3では、近い過去において伝搬時間補償後のドップラ速度を用いて風速ベクトル算出部104で算出された風速ベクトルの結果をそのまま仮風速ベクトルとして用いることについて説明する。図8は実施の形態3による風速ベクトル算出装置の構成を示すブロック図である。また、図9は実施の形態3に係る空間分布伝搬時間推定部の詳細を表すブロック図である。これら2つの図において、図1および図6に相当する構成部分には同一の符号を付して示す。この実施の形態3では、風速ベクトル算出装置62の各構成部分の組み合わせ方が実施の形態2とは異なっている。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, the provisional wind speed vector calculation unit 122 has been described using the Doppler speed before propagation time compensation to calculate the provisional wind speed vector. Instead, in this third embodiment, a description will be given of using the result of the wind speed vector calculated by the wind speed vector calculation unit 104 as it is as the temporary wind speed vector using the Doppler speed after propagation time compensation in the near past. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the wind speed vector calculation apparatus according to the third embodiment. FIG. 9 is a block diagram showing details of the spatial distribution propagation time estimation unit according to the third embodiment. In these two figures, components corresponding to those in FIGS. 1 and 6 are denoted by the same reference numerals. The third embodiment is different from the second embodiment in how the constituent parts of the wind speed vector calculation device 62 are combined.

次に、風速ベクトル算出装置62の動作について説明する。
風速ベクトル算出部104で得られた伝搬時間補償後の風速ベクトルが空間分布伝搬時間推定部102に入力される。空間分布伝搬時間推定部102では、入力された風速ベクトルを仮風速ベクトルとして、上記実施の形態2と同様に、図7で説明した方法により、伝搬時間算出部123によって風速空間分布の空間伝搬時間が推定される。ドップラ速度時間補償部103では、この空間伝搬時間だけドップラ速度算出部101から与えられるドップラ速度の時系列の時間を補償する。風速ベクトル算出部104において、最終的な風速ベクトルを算出する。
Next, the operation of the wind speed vector calculation device 62 will be described.
The wind speed vector after propagation time compensation obtained by the wind speed vector calculation unit 104 is input to the spatial distribution propagation time estimation unit 102. In the spatial distribution propagation time estimation unit 102, the input wind speed vector is used as a temporary wind speed vector, and the propagation time calculation unit 123 performs the spatial propagation time of the wind speed spatial distribution by the method described in FIG. Is estimated. The Doppler velocity time compensation unit 103 compensates the time series time of the Doppler velocity given from the Doppler velocity calculation unit 101 by this spatial propagation time. The wind speed vector calculation unit 104 calculates a final wind speed vector.

仮風速ベクトルとして空間分布伝搬時間推定部102に入力する風速ベクトルは、直前の時刻に風速ベクトル算出部104で得られた風速ベクトルを用いている。したがって、空間分布伝搬時間推定部102、ドップラ速度時間補償部0103および風速ベクトル算出部104の3つのブロックで構成されるループを繰返し実行することになり、風速ベクトル算出精度を向上させることができる。   The wind speed vector input to the spatial distribution propagation time estimation unit 102 as the provisional wind speed vector is the wind speed vector obtained by the wind speed vector calculation unit 104 at the immediately preceding time. Therefore, the loop composed of the three blocks of the spatial distribution propagation time estimation unit 102, the Doppler velocity time compensation unit 0103, and the wind speed vector calculation unit 104 is repeatedly executed, and the wind speed vector calculation accuracy can be improved.

ここで、観測開始直後の場合について説明する。
風速ベクトル算出部104での風速ベクトル算出がまだ行われていない段階では、空間分布伝搬時間推定部102の出力がないため、ドップラ速度時間補償部103には伝搬時間が入力されない。そのような段階では、ドップラ速度時間補償部103はドップラ速度の時間補償を行わないこととする。これにより、観測開始直後の時刻では算出される風速ベクトルの精度が低くなるが、次の時刻以降には時間補償されることになるから精度の高い風速ベクトルが算出されるようになり、問題はない。また、前述のように空間分布伝搬時間推定部102、ドップラ速度時間補償部103および風速ベクトル算出部104の3つのブロックで構成されるループ処理を繰返し実行することになるので、観測開始直後の時刻においても、時間補償された精度の高い風速ベクトルを算出することができる。
Here, the case immediately after the start of observation will be described.
When the wind speed vector calculation unit 104 has not yet calculated the wind speed vector, since there is no output from the spatial distribution propagation time estimation unit 102, the propagation time is not input to the Doppler velocity time compensation unit 103. At such a stage, the Doppler speed time compensation unit 103 does not perform time compensation of the Doppler speed. As a result, the accuracy of the calculated wind speed vector is low at the time immediately after the start of observation, but since the time is compensated after the next time, a highly accurate wind speed vector is calculated. Absent. In addition, as described above, the loop processing composed of the three blocks of the spatial distribution propagation time estimation unit 102, the Doppler velocity time compensation unit 103, and the wind speed vector calculation unit 104 is repeatedly executed. In the above, it is possible to calculate a time-compensated highly accurate wind speed vector.

以上のように、この実施の形態3によれば、伝搬時間補償後に得られた風速ベクトルから風速空間分布の空間伝搬時間を推定するようにしているので、空間伝搬時間推定の精度が高くなり、それを用いて算出される風速ベクトルの精度も高くなる。さらに、反復してループ処理を行うことで、風速ベクトル算出精度をより向上させる効果が得られる。   As described above, according to the third embodiment, since the spatial propagation time of the wind speed spatial distribution is estimated from the wind speed vector obtained after the propagation time compensation, the accuracy of the spatial propagation time estimation is improved, The accuracy of the wind speed vector calculated using this also increases. Furthermore, the effect of further improving the wind speed vector calculation accuracy can be obtained by repeatedly performing the loop processing.

実施の形態4.
上記実施の形態1乃至3では、風速空間分布の空間伝搬時間を補正することについて述べてきた。この実施の形態4では、風速空間分布の空間伝搬方向を補償することについて説明する。図10はこの発明の実施の形態4による風速ベクトル算出装置の構成を示すブロック図である。図において、図1に相当する構成部分には同一の符号を付して示す。風速ベクトル算出装置63は、図1の風速ベクトル算出装置61の空間分布伝搬時間推定部102に替えて空間分布伝搬方向推定部202を備え、またドップラ速度時間補償部103に替えてドップラ速度抽出部203を備えている。
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, correction of the space propagation time of the wind speed spatial distribution has been described. In the fourth embodiment, compensation of the spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution will be described. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a wind speed vector calculation apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The wind velocity vector calculation device 63 includes a spatial distribution propagation direction estimation unit 202 in place of the spatial distribution propagation time estimation unit 102 of the wind velocity vector calculation device 61 in FIG. 1, and a Doppler velocity extraction unit in place of the Doppler velocity time compensation unit 103. 203.

次に、風速ベクトル算出装置63の動作について説明する。
ドップラ速度算出部101では、受信低周波信号の時系列を周波数領域の信号に変換することにより、目標である大気のドップラ速度を得る。周波数領域への変換には、例えばフーリエ変換の手法が用いられる。空間分布伝搬方向推定部202では、風速空間分布の空間伝搬方向を推定する。ドップラ速度抽出部203では、推定された空間伝搬方向と平行な直線上で観測されたドップラ速度を抽出する。具体的には、図12に示すように、推定された空間伝搬方向と平行な1つの直線が観測の方向1を表す線分と交わる点を観測点1、同じ直線が異なる観測の方向2を表す線分と交わる点を観測点2とし、観測点1と観測点2のドップラ速度をそれぞれ抽出する。風速ベクトル算出部104では、抽出されたドップラ速度に基づいて風速ベクトルを算出する。
Next, the operation of the wind speed vector calculation device 63 will be described.
The Doppler velocity calculation unit 101 obtains the target Doppler velocity of the atmosphere by converting the time series of the received low frequency signal into a frequency domain signal. For example, a Fourier transform technique is used for the conversion to the frequency domain. The spatial distribution propagation direction estimation unit 202 estimates the spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution. The Doppler velocity extraction unit 203 extracts the Doppler velocity observed on a straight line parallel to the estimated spatial propagation direction. Specifically, as shown in FIG. 12, an observation point 1 is a point where one straight line parallel to the estimated spatial propagation direction intersects a line segment representing the observation direction 1, and an observation direction 2 where the same straight line is different. The point intersecting with the line segment to be represented is taken as observation point 2, and Doppler velocities at observation point 1 and observation point 2 are extracted. The wind speed vector calculation unit 104 calculates a wind speed vector based on the extracted Doppler speed.

図11は空間分布伝搬方向推定部202の詳細構成を表すブロック図である。図において、空間分布伝搬方向推定部202は、風向軸相互相関関数算出部211およびピーク検出部212を有する。図13は観測の方向1と方向2の2つのビーム方向で観測している状況を表している。ここで、ビームの方向1の上にある観測点1を固定し、空間伝搬方向がθであるとする。ビームの方向2と空間伝搬方向を表す直線の交点を観測点2とすると、観測点1と観測点2では、ある空間伝搬時間を経て同一の風速空間分布を観測することになる。実際には、空間伝搬方向θは未知である。そこで、風向軸相互相関関数算出部211では、観測点1のドップラ速度の時系列と観測点2のドップラ速度の時系列の相互相関係数を、仮定するθを変化させて計算する。異なるθで計算した相互相関係数を集めてθの関数にしたものを風向軸相互相関関数と呼ぶことにする。換言すると、風向軸相互相関関数算出部211は、異なる2つのビーム方向で得られた同一時刻のドップラ速度の相互相関係数を、ビーム方向によって同一または異なる距離のドップラ速度の時系列から算出することにより、風向軸相互相関関数を求めることになる。ピーク検出部212では、この風向軸相互相関関数が最大となるθを検出し、そのθ、すなわちピーク位置における風向を風速空間分布の空間伝搬方向であるとして出力する。   FIG. 11 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the spatial distribution propagation direction estimation unit 202. In the figure, the spatial distribution propagation direction estimation unit 202 includes a wind direction axis cross-correlation function calculation unit 211 and a peak detection unit 212. FIG. 13 shows a situation where observation is performed in two beam directions, ie, direction 1 and direction 2 of observation. Here, it is assumed that the observation point 1 above the beam direction 1 is fixed and the spatial propagation direction is θ. When the intersection of the beam direction 2 and the straight line representing the spatial propagation direction is the observation point 2, the observation point 1 and the observation point 2 observe the same wind speed spatial distribution after a certain spatial propagation time. Actually, the spatial propagation direction θ is unknown. Accordingly, the wind direction axis cross-correlation function calculation unit 211 calculates the cross-correlation coefficient between the time series of the Doppler velocity at the observation point 1 and the time series of the Doppler velocity at the observation point 2 by changing the assumed θ. The cross-correlation coefficients calculated at different θ and collected as a function of θ are called wind direction cross-correlation functions. In other words, the wind direction axis cross-correlation function calculation unit 211 calculates the cross-correlation coefficient of Doppler velocities at the same time obtained in two different beam directions from the time series of Doppler velocities at the same or different distances depending on the beam direction. Thus, the wind direction axis cross-correlation function is obtained. The peak detecting unit 212 detects θ that maximizes the wind direction cross-correlation function, and outputs the θ, that is, the wind direction at the peak position, as the spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution.

なお、図13において、例えばθが90度となる場合には、図13における左右の方向には風速空間分布は伝搬しない。この場合、観測点1から観測点2または観測点2から観測点1へと風速空間分布が伝搬するというような、観測点1と観測点2の組み合わせを得ることができない。このような場合には、風向軸相互相関関数に明確なピークが現れないことになる。その場合は、従来の方法と同様に、観測点1と観測点2がレーダから同一距離となるようにして、観測点1と観測点2のドップラ速度をドップラ速度抽出部203で抽出し、風速ベクトル算出部104による風速ベクトル算出を行えばよい。
以上の説明は、風速空間分布の空間伝搬方向に関する補償のみを行うものであるが、実施の形態1乃至3で述べた伝搬時間の補償も合わせて行うようにしてもよい。
In FIG. 13, for example, when θ is 90 degrees, the wind speed spatial distribution does not propagate in the left and right directions in FIG. In this case, a combination of observation point 1 and observation point 2 such that the wind speed spatial distribution propagates from observation point 1 to observation point 2 or from observation point 2 to observation point 1 cannot be obtained. In such a case, no clear peak appears in the wind direction axis cross-correlation function. In this case, as in the conventional method, the Doppler velocities at the observation points 1 and 2 are extracted by the Doppler velocity extraction unit 203 so that the observation points 1 and 2 are at the same distance from the radar. The wind speed vector may be calculated by the vector calculation unit 104.
In the above description, only the compensation for the spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution is performed. However, the compensation for the propagation time described in the first to third embodiments may be performed together.

以上のように、この実施の形態4によれば、異なるビーム方向でのドップラ速度を組み合わせる際に、各ビーム方向においてドップラ速度を抽出する距離を、風速空間分布の空間伝搬方向に基づいて選択するようにしているので、風速ベクトルの算出精度を向上させる効果が得られる。   As described above, according to the fourth embodiment, when combining Doppler velocities in different beam directions, the distance at which the Doppler velocities are extracted in each beam direction is selected based on the spatial propagation direction of the wind velocity spatial distribution. Thus, the effect of improving the calculation accuracy of the wind speed vector can be obtained.

実施の形態5.
上記実施の形態4では、風速空間分布の空間伝搬方向を、異なるビーム方向で観測されたドップラ速度の時系列の相互相関関数から推定することについて述べた。この実施の形態5では、風速空間分布の空間伝搬方向を、計測された風速ベクトルから推定することについて説明する。実施の形態5の風速ベクトル算出装置の構成は図10のものと同じであるが、空間分布伝搬方向推定部202が図14に示すような構成を有する。図14において、空間分布伝搬方向推定部202は、ドップラ速度時系列平滑部121、仮風速ベクトル算出部122および伝搬方向抽出部223を有する。伝搬方向抽出部223以外は実施の形態2の図6で述べた構成部分と同じである。
Embodiment 5 FIG.
In the fourth embodiment, it has been described that the spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution is estimated from the time-series cross-correlation function of Doppler velocities observed in different beam directions. In the fifth embodiment, estimation of the spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution from the measured wind speed vector will be described. The configuration of the wind speed vector calculation apparatus according to the fifth embodiment is the same as that of FIG. 10, but the spatial distribution propagation direction estimation unit 202 has a configuration as shown in FIG. In FIG. 14, the spatial distribution propagation direction estimation unit 202 includes a Doppler velocity time series smoothing unit 121, a provisional wind speed vector calculation unit 122, and a propagation direction extraction unit 223. Except for the propagation direction extraction unit 223, the configuration is the same as the configuration described in FIG.

次に、図15の空間分布伝搬方向推定部202の動作について説明する。
ドップラ速度時系列平滑部121では、ドップラ速度算出部101から入力される伝搬方向補償前のドップラ速度の時系列を時間方向に平滑化する。仮風速ベクトル算出部122では、ドップラ速度時系列平滑部121の出力である時間平滑後のドップラ速度を用いて、仮風速ベクトルの算出を行い、伝搬方向抽出部223へ出力する。伝搬方向抽出部223では、算出された仮風速ベクトルについて、その方向を空間伝搬方向であるとみなしてドップラ速度抽出部203へ出力する。ドップラ速度抽出部203では、仮風速ベクトルの方向と平行な直線上で観測されたドップラ速度を抽出する。
なお、仮風速ベクトルの算出精度の劣化を考慮しないで済む場合には、仮風速ベクトル算出部122は、ドップラ速度算出部101のドップラ速度から直接、仮風速ベクトルを算出するようにしてもよい。
以上の説明では、風速空間分布の空間伝搬方向に関する補償のみを行うものであったが、前述の実施の形態1乃至3で述べた空間伝搬時間の補償も合わせて行うようにしてもよい。
Next, the operation of the spatial distribution propagation direction estimation unit 202 in FIG. 15 will be described.
The Doppler velocity time series smoothing unit 121 smoothes the time series of the Doppler velocity before propagation direction compensation input from the Doppler velocity calculation unit 101 in the time direction. The provisional wind speed vector calculation unit 122 calculates the provisional wind speed vector using the time-smoothed Doppler velocity that is the output of the Doppler velocity time series smoothing unit 121, and outputs it to the propagation direction extraction unit 223. The propagation direction extraction unit 223 regards the calculated temporary wind speed vector as the spatial propagation direction and outputs the vector to the Doppler velocity extraction unit 203. The Doppler speed extraction unit 203 extracts the Doppler speed observed on a straight line parallel to the direction of the provisional wind speed vector.
When it is not necessary to consider the deterioration of the calculation accuracy of the temporary wind speed vector, the temporary wind speed vector calculation unit 122 may calculate the temporary wind speed vector directly from the Doppler speed of the Doppler speed calculation unit 101.
In the above description, only the compensation relating to the spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution is performed. However, the spatial propagation time compensation described in the first to third embodiments may be performed together.

以上のように、この実施の形態5によれば、相互相関関数の演算を行わないため、少ない演算量で風速空間分布の空間伝搬方向を考慮した精度の高い風速ベクトル算出を可能にする効果が得られる。また、ドップラ速度時系列を時間方向に平滑化することにより、仮風速ベクトル算出精度の劣化を防ぐことができるため、最終的に得られる風速ベクトルの精度が向上する効果が得られる。   As described above, according to the fifth embodiment, since the cross-correlation function is not calculated, there is an effect that enables highly accurate calculation of the wind speed vector in consideration of the spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution with a small amount of calculation. can get. Further, since the Doppler velocity time series is smoothed in the time direction, it is possible to prevent the deterioration of the provisional wind speed vector calculation accuracy, thereby obtaining the effect of improving the accuracy of the finally obtained wind velocity vector.

実施の形態6.
前記実施の形態5では、仮風速ベクトル算出部122で伝搬方向補償前のドップラ速度を用いて仮風速ベクトルを算出することについて述べてきた。これに替えて、この実施の形態6では、近い過去において伝搬方向補償後のドップラ速度を用いて風速ベクトル算出部104で算出した風速ベクトルの結果を、そのまま仮風速ベクトルとして用いることについて説明する。図15はこの発明の実施の形態6による風速ベクトル算出装置の構成を示すブロック図である。また、図16はこの実施の形態6に係る空間分布伝搬方向推定部の構成を表すブロック図である。図において、図10および図14に相当する構成部分には同一の符号を付して示す。この実施の形態6は、各構成部分の組み合わせ方が実施の形態5のものとは異なっている。
Embodiment 6 FIG.
In the fifth embodiment, the provisional wind speed vector calculation unit 122 has been described using the Doppler speed before the propagation direction compensation to calculate the provisional wind speed vector. Instead, in the sixth embodiment, a description will be given of using the result of the wind speed vector calculated by the wind speed vector calculation unit 104 using the Doppler speed after propagation direction compensation in the near past as a temporary wind speed vector. FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a wind speed vector calculation apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the spatial distribution propagation direction estimation unit according to the sixth embodiment. In the figure, components corresponding to those in FIGS. 10 and 14 are denoted by the same reference numerals. The sixth embodiment is different from the fifth embodiment in how the components are combined.

次に、風速ベクトル算出装置64の動作について説明する。
ここでは、風速ベクトル算出部104で得られた伝搬方向補償後の風速ベクトルを空間分布伝搬方向推定部202に入力する。空間分布伝搬方向推定部202では、入力された風速ベクトルを仮風速ベクトルとして、伝搬方向算出部223が仮風速ベクトルの方向を風速空間分布の伝搬方向として出力する。ドップラ速度抽出部203では、実施の形態4と同様にして、ドップラ速度を抽出し、風速ベクトル算出部104において、最終的な風速ベクトルを算出する。
Next, the operation of the wind speed vector calculation device 64 will be described.
Here, the wind speed vector after propagation direction compensation obtained by the wind speed vector calculation unit 104 is input to the spatial distribution propagation direction estimation unit 202. In the spatial distribution propagation direction estimation unit 202, the input wind speed vector is used as the temporary wind speed vector, and the propagation direction calculation unit 223 outputs the direction of the temporary wind speed vector as the propagation direction of the wind speed spatial distribution. The Doppler speed extraction unit 203 extracts the Doppler speed as in the fourth embodiment, and the wind speed vector calculation unit 104 calculates the final wind speed vector.

仮風速ベクトルとして空間分布伝搬方向推定部202に入力する風速ベクトルは、直前の時刻に風速ベクトル算出部104で得られた風速ベクトルを用いている。したがって、空間分布伝搬方向推定部202、ドップラ速度抽出部203および風速ベクトル算出部104の3つのブロックで構成されるループ処理を繰返し実行することにより、風速ベクトル算出精度を向上させることができる。   The wind speed vector input to the spatial distribution propagation direction estimation unit 202 as the provisional wind speed vector is the wind speed vector obtained by the wind speed vector calculation unit 104 at the immediately preceding time. Therefore, it is possible to improve the wind speed vector calculation accuracy by repeatedly executing a loop process including the three blocks of the spatial distribution propagation direction estimation unit 202, the Doppler speed extraction unit 203, and the wind speed vector calculation unit 104.

ここで、観測開始直後の場合について説明する。
風速ベクトル算出部104での風速ベクトル算出がまだ行われていない段階では、空間分布伝搬方向推定部202の出力がないため、ドップラ速度抽出部203に伝搬方向が入力されない。そのような段階では、ドップラ速度抽出部203ではドップラ速度の伝搬方向補償を行わないこととする。これにより、観測開始直後の時刻では算出される風速ベクトルの精度が低くなるが、次の時刻以降には空間伝搬方向について補償された精度の高い風速ベクトルが算出されるようになるから問題はない。また、前述のように空間分布伝搬方向推定部202、ドップラ速度抽出部203および風速ベクトル算出部104の3つのブロックで構成されるループを繰返し実行することになるから、観測開始直後の時刻においても、時間補償された精度の高い風速ベクトルを算出することができる。
以上の説明では、風速空間分布の伝搬方向に関する補償のみを行うものであるが、実施の形態1乃至3で述べた伝搬時間の補償も合わせて行うようにしてもよい。
Here, the case immediately after the start of observation will be described.
At the stage where the wind speed vector calculation unit 104 has not yet performed the wind speed vector calculation, since there is no output from the spatial distribution propagation direction estimation unit 202, the propagation direction is not input to the Doppler velocity extraction unit 203. At such a stage, the Doppler velocity extraction unit 203 does not perform propagation direction compensation of the Doppler velocity. This reduces the accuracy of the calculated wind speed vector at the time immediately after the start of observation, but there is no problem because a highly accurate wind speed vector compensated for the spatial propagation direction is calculated after the next time. . Further, as described above, since the loop composed of the three blocks of the spatial distribution propagation direction estimation unit 202, the Doppler velocity extraction unit 203, and the wind speed vector calculation unit 104 is repeatedly executed, even at the time immediately after the start of observation. It is possible to calculate a time-compensated highly accurate wind speed vector.
In the above description, only the compensation regarding the propagation direction of the wind speed spatial distribution is performed. However, the compensation of the propagation time described in the first to third embodiments may be performed together.

以上のように、この実施の形態6によれば、伝搬方向補償後に得られる風速ベクトルから風速空間分布の空間伝搬方向を推定するようにしているので、伝搬方向推定の精度が高くなり、それを用いて算出される風速ベクトルの精度も高くなる。さらに、反復処理を行うことにより、風速ベクトル算出精度をより向上させる効果が得られる。   As described above, according to the sixth embodiment, since the spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution is estimated from the wind speed vector obtained after propagation direction compensation, the accuracy of the propagation direction estimation is improved, The accuracy of the wind speed vector calculated by using this also becomes high. Furthermore, an effect of further improving the wind speed vector calculation accuracy can be obtained by performing iterative processing.

この発明の実施の形態1による風速ベクトル算出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the wind speed vector calculation apparatus by Embodiment 1 of this invention. 典型的な風速ベクトル計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a typical wind speed vector measuring apparatus. この発明の実施の形態1に係る空間分布伝搬時間推定部の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the spatial distribution propagation time estimation part which concerns on Embodiment 1 of this invention. の発明の実施の形態1に係る別の空間分布伝搬時間推定部の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of another space distribution propagation time estimation part which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るのさらに別の空間分布伝搬時間推定部の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of another spatial distribution propagation time estimation part based on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る空間分布伝搬時間推定部の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the spatial distribution propagation time estimation part which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における仮風速ベクトルから空間伝搬時間を推定する方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the method of estimating space propagation time from the provisional wind speed vector in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による風速ベクトル算出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the wind speed vector calculation apparatus by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係る空間分布伝搬時間推定部の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the spatial distribution propagation time estimation part which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4による風速ベクトル算出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the wind speed vector calculation apparatus by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4に係る空間分布伝搬方向推定部の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the spatial distribution propagation direction estimation part which concerns on Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4における風速ベクトル算出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the wind speed vector calculation method in Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4における風向軸相互相関関数の計算について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about calculation of the wind direction axis cross correlation function in Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5に係る空間分布伝搬方向推定部の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the spatial distribution propagation direction estimation part which concerns on Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6による風速ベクトル算出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the wind speed vector calculation apparatus by Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態6に係る空間分布伝搬方向推定部の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the spatial distribution propagation direction estimation part which concerns on Embodiment 6 of this invention. 従来の風速ベクトル計測例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the conventional wind speed vector measurement. 図17の計測例で起こる風速変化パタンの時間軸方向のずれを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shift | offset | difference of the time-axis direction of the wind speed change pattern which occurs in the measurement example of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101 ドップラ速度算出部、102 空間分布伝搬時間推定部、103 ドップラ速度時間補償部、104 風速ベクトル算出部、111 相互相関関数算出部、112 ピーク検出部、113 伝搬時間推定部、114 空間伝搬速度算出部、115 空間伝搬速度平均部、116 空間伝搬時間算出部、121 ドップラ速度時系列平滑部、122 仮風速ベクトル算出部、123 伝搬時間算出部、202 空間分布伝搬方向推定部、203 ドップラ速度抽出部、211 風向軸相互相関関数算出部、212 ピーク検出部、223 伝搬方向抽出部。   101 Doppler velocity calculation unit, 102 Spatial distribution propagation time estimation unit, 103 Doppler velocity time compensation unit, 104 Wind speed vector calculation unit, 111 Cross correlation function calculation unit, 112 Peak detection unit, 113 Propagation time estimation unit, 114 Spatial propagation velocity calculation 115, space propagation speed averaging section, 116 space propagation time calculation section, 121 Doppler speed time series smoothing section, 122 provisional wind speed vector calculation section, 123 propagation time calculation section, 202 spatial distribution propagation direction estimation section, 203 Doppler speed extraction section 211 Wind direction axis cross-correlation function calculation unit 212 Peak detection unit 223 Propagation direction extraction unit

Claims (14)

空間に電磁波を放射し、大気で反射された電磁波を受信し、周波数解析によりドップラ速度を算出し、そのドップラ速度から風速を得る風速計測装置の風速ベクトル算出装置であって、
複数の異なる方向にビームを指向して得られた大気のドップラ速度を算出するドップラ速度算出部と、
算出されたドップラ速度に基づいて風速空間分布が空間中を伝搬する空間伝搬時間を推定する空間分布伝搬時間推定部と、
前記ドップラ速度算出部で算出された各ビームで得られるドップラ速度の時系列を、推定された空間伝搬時間に対応する時間だけ移動させて補償するドップラ速度時間補償部と、
複数のビーム方向に対する伝搬時間補償後のドップラ速度の時系列に基づいて風速ベクトルを算出する風速ベクトル算出部と
を備えたことを特徴とする風速ベクトル算出装置。
A wind speed vector calculation device of a wind speed measuring device that radiates electromagnetic waves into space, receives electromagnetic waves reflected in the atmosphere, calculates a Doppler velocity by frequency analysis, and obtains a wind velocity from the Doppler velocity,
A Doppler velocity calculator that calculates the Doppler velocity of the atmosphere obtained by directing the beam in a plurality of different directions;
A spatial distribution propagation time estimation unit for estimating a spatial propagation time for the wind speed spatial distribution to propagate through the space based on the calculated Doppler velocity;
A Doppler velocity time compensation unit that compensates by moving a time series of Doppler velocity obtained by each beam calculated by the Doppler velocity calculation unit by a time corresponding to the estimated spatial propagation time;
A wind speed vector calculation device comprising: a wind speed vector calculation unit that calculates a wind speed vector based on a time series of Doppler velocities after propagation time compensation for a plurality of beam directions.
空間分布伝搬時間推定部が、
ドップラ速度算出部で算出されたドップラ速度の中から、一定の時間長を持つドップラ速度の時系列データを異なる2つのビーム方向について選択し、選択された2つのドップラ速度の時系列データの相互相関関数を算出する相互相関関数算出部と、
算出された相互相関関数のピークを検出し、そのピークにおける時間差を風速空間分布の空間伝搬時間として出力するピーク検出部と
を有したことを特徴とする請求項1記載の風速ベクトル算出装置。
The spatial distribution propagation time estimation unit
From the Doppler velocities calculated by the Doppler velocity calculation unit, select time-series data of Doppler velocities with a fixed time length for two different beam directions, and cross-correlate the time-series data of the two selected Doppler velocities. A cross-correlation function calculation unit for calculating a function;
The wind speed vector calculation apparatus according to claim 1, further comprising: a peak detection unit that detects a peak of the calculated cross-correlation function and outputs a time difference between the peaks as a spatial propagation time of the wind speed spatial distribution.
空間分布伝搬時間推定部が、
ドップラ速度算出部で算出されたドップラ速度の中から、一定の時間長を持つドップラ速度の時系列データを異なる2つのビーム方向について選択し、選択された2つのドップラ速度の時系列データの相互相関関数を算出する相互相関関数算出部と、
算出された相互相関関数のピークを検出し、そのピークにおける時間差を風速空間分布の空間伝搬時間として出力するピーク検出部と、
風速空間分布の伝搬速度が観測領域で一様であると仮定して、前記相互相関関数算出部が用いたのとは別のビーム方向における風速空間分布の空間伝搬時間を推定し出力する伝搬時間推定部と
を有したことを特徴とする請求項1記載の風速ベクトル算出装置。
The spatial distribution propagation time estimation unit
From the Doppler velocities calculated by the Doppler velocity calculation unit, select time-series data of Doppler velocities with a fixed time length for two different beam directions, and cross-correlate the time-series data of the two selected Doppler velocities. A cross-correlation function calculation unit for calculating a function;
A peak detector that detects a peak of the calculated cross-correlation function and outputs a time difference at the peak as a spatial propagation time of the wind speed spatial distribution;
Assuming that the propagation velocity of the wind velocity spatial distribution is uniform in the observation region, the propagation time for estimating and outputting the spatial propagation time of the wind velocity spatial distribution in a beam direction different from that used by the cross-correlation function calculation unit The wind speed vector calculation apparatus according to claim 1, further comprising: an estimation unit.
空間分布伝搬時間推定部が、
ドップラ速度算出部で算出されたドップラ速度の中から、一定の時間長を持つドップラ速度の時系列データを異なる2つのビーム方向について選択し、選択された2つのドップラ速度の時系列データの相互相関関数を算出する相互相関関数算出部と、
算出された相互相関関数のピークを検出し、そのピークにおける時間差を風速空間分布の空間伝搬時間として出力するピーク検出部と、
前記ピーク検出部で得られた空間伝搬時間と空間伝搬距離に基づいて、複数のビームについて2ビーム方向の組み合わせで空間伝搬速度をそれぞれ算出する空間伝搬速度算出部と、
算出され空間伝搬速度を平均化して平均空間伝搬速度を算出する空間伝搬速度平均部と、
算出された平均空間伝搬速度から各ビームの空間伝搬時間を算出する空間伝搬時間算出部と
を有したことを特徴とする請求項1記載の風速ベクトル算出装置。
The spatial distribution propagation time estimation unit
From the Doppler velocities calculated by the Doppler velocity calculation unit, select time-series data of Doppler velocities with a fixed time length for two different beam directions, and cross-correlate the time-series data of the two selected Doppler velocities. A cross-correlation function calculation unit for calculating a function;
A peak detector that detects a peak of the calculated cross-correlation function and outputs a time difference at the peak as a spatial propagation time of the wind speed spatial distribution;
A spatial propagation velocity calculation unit for calculating a spatial propagation velocity in a combination of two beam directions for a plurality of beams based on the spatial propagation time and the spatial propagation distance obtained by the peak detection unit;
A spatial propagation velocity averaging unit that calculates the average spatial propagation velocity by averaging the calculated spatial propagation velocity;
The wind velocity vector calculation apparatus according to claim 1, further comprising a space propagation time calculation unit that calculates a space propagation time of each beam from the calculated average space propagation velocity.
空間分布伝搬時間推定部が、
ドップラ速度算出部で算出され複数の異なるビーム方向のドップラ速度に基づいて仮風速ベクトルを算出する仮風速ベクトル算出部と、
2方向のビームそれぞれの観測点を通り、かつ算出された仮風速ベクトルと直交する直線をそれぞれ伝搬面とし、両伝搬面間の距離を仮風速ベクトルの大きさで除することにより、両観測点間を伝搬する風速空間分布の空間伝搬時間を算出する伝搬時間算出部と
を有したことを特徴とする請求項1記載の風速ベクトル算出装置。
The spatial distribution propagation time estimation unit
A provisional wind speed vector calculation unit that calculates a provisional wind speed vector based on a plurality of different Doppler velocities calculated in a Doppler velocity calculation unit;
Both observation points are obtained by dividing the distance between the two propagation planes by the magnitude of the provisional wind velocity vector, using the straight lines that pass through the observation points of the beams in the two directions and orthogonal to the calculated provisional wind velocity vector as propagation planes. The wind speed vector calculation apparatus according to claim 1, further comprising: a propagation time calculation unit that calculates a space propagation time of a wind speed spatial distribution propagating between the wind speeds.
空間分布伝搬時間推定部は、ドップラ速度算出部で算出され複数の異なるビーム方向のドップラ速度の時系列を時間方向に平滑化する速度時系列平滑部を有し、
仮風速ベクトル算出部が、前記速度時系列平滑部で得られた時間平滑後のドップラ速度に基づいて仮風速ベクトルを算出するようにしたことを特徴とする請求項5記載の風速ベクトル算出装置。
The spatial distribution propagation time estimation unit includes a velocity time series smoothing unit that smoothes a time series of Doppler velocities in a plurality of different beam directions calculated in the Doppler velocity calculation unit in the time direction,
6. The wind speed vector calculation device according to claim 5, wherein the temporary wind speed vector calculation unit calculates the temporary wind speed vector based on the Doppler speed after time smoothing obtained by the speed time series smoothing unit.
空間に電磁波を放射し、大気で反射された電磁波を受信し、周波数解析によりドップラ速度を算出し、そのドップラ速度から風速を得る風速計測装置の風速ベクトル算出装置であって、
複数の異なる方向にビームを指向して得られた大気のドップラ速度を算出するドップラ速度算出部と、
入力される風速ベクトルに基づいて風速空間分布が空間中を伝搬する空間伝搬時間を推定する空間分布伝搬時間推定部と、
前記ドップラ速度算出部で算出された各ビームで得られるドップラ速度の時系列を、推定された空間伝搬時間に対応する時間だけ移動させて補償するドップラ速度時間補償部と、
複数のビーム方向に対する伝搬時間補償後のドップラ速度の時系列に基づいて風速ベクトルを算出し、算出した風速ベクトルを前記空間分布伝搬時間推定部へ入力する風速ベクトルとする風速ベクトル算出部とを備え、
前記空間分布伝搬時間推定部が、前記入力される風速ベクトルと一致する速度と方向で風速空間分布が伝搬すると仮定して、各ビーム方向における風速空間分布の空間伝搬時間を算出する伝搬時間算出部を有したことを特徴とする風速ベクトル算出装置。
A wind speed vector calculation device of a wind speed measuring device that radiates electromagnetic waves into space, receives electromagnetic waves reflected in the atmosphere, calculates a Doppler velocity by frequency analysis, and obtains a wind velocity from the Doppler velocity,
A Doppler velocity calculator that calculates the Doppler velocity of the atmosphere obtained by directing the beam in a plurality of different directions;
A spatial distribution propagation time estimation unit for estimating a spatial propagation time for the wind speed spatial distribution to propagate through the space based on the input wind speed vector;
A Doppler velocity time compensation unit that compensates by moving a time series of Doppler velocity obtained by each beam calculated by the Doppler velocity calculation unit by a time corresponding to the estimated spatial propagation time;
A wind speed vector calculating unit that calculates a wind speed vector based on a time series of Doppler velocities after propagation time compensation for a plurality of beam directions and uses the calculated wind speed vector as a wind speed vector to be input to the spatial distribution propagation time estimation unit . ,
Assuming that the spatial distribution propagation time estimation unit propagates the wind velocity spatial distribution at a velocity and direction that matches the input wind velocity vector, a propagation time calculation unit that calculates the spatial propagation time of the wind velocity spatial distribution in each beam direction A wind speed vector calculating device characterized by comprising:
空間分布伝搬時間推定部、ドップラ速度時間補償部および風速ベクトル算出部から構成されるループ処理を繰り返すようにしたことを特徴とする請求項7記載の風速ベクトル算出装置。   8. The wind speed vector calculation apparatus according to claim 7, wherein a loop process including a spatial distribution propagation time estimation unit, a Doppler speed time compensation unit, and a wind speed vector calculation unit is repeated. 空間に電磁波を放射し、大気で反射された電磁波を受信し、周波数解析によりドップラ速度を算出し、そのドップラ速度から風速を得る風速計測装置の風速ベクトル算出装置であって、
複数の異なる方向にビームを指向して得られた大気のドップラ速度を算出するドップラ速度算出部と、
算出されたドップラ速度に基づいて風速空間分布が空間中を伝搬する空間伝搬方向を推定する空間分布伝搬方向推定部と、
推定された風速空間分布の空間伝搬方向と前記ドップラ速度算出部で算出されたドップラ速度に基づいて、前記空間伝搬方向と平行な1つの直線を設定し、設定した直線と複数の異なる観測の方向とがそれぞれ交わる点のドップラ速度を各ビームから抽出するドップラ速度抽出部と、
抽出されたドップラ速度から風速ベクトルを算出する風速ベクトル算出部とを備えたことを特徴とする風速ベクトル算出装置。
A wind speed vector calculation device of a wind speed measuring device that radiates electromagnetic waves into space, receives electromagnetic waves reflected in the atmosphere, calculates a Doppler velocity by frequency analysis, and obtains a wind velocity from the Doppler velocity,
A Doppler velocity calculator that calculates the Doppler velocity of the atmosphere obtained by directing the beam in a plurality of different directions;
A spatial distribution propagation direction estimation unit for estimating a spatial propagation direction in which the wind velocity spatial distribution propagates in the space based on the calculated Doppler velocity;
Based on the estimated spatial propagation direction of the wind velocity spatial distribution and the Doppler velocity calculated by the Doppler velocity calculation unit, one straight line parallel to the spatial propagation direction is set, and the set straight line and a plurality of different observation directions A Doppler velocity extraction unit that extracts the Doppler velocity at the point where each intersects with each beam,
A wind speed vector calculation apparatus comprising: a wind speed vector calculation unit that calculates a wind speed vector from the extracted Doppler speed.
空間分布伝搬方向推定部が、
異なる2つのビーム方向で得られた同一時刻のドップラ速度の相互相関係数を、ビーム方向によって同一または異なる距離のドップラ速度の時系列から算出することにより、風向軸相互相関関数を求める風向軸相互相関関数算出部と、
求められた風向軸相互相関関数のピークを検出し、ピーク位置における風向を、風速空間分布の空間伝搬方向として出力するピーク検出部とを備えたことを特徴とする請求項9記載の風速ベクトル算出装置。
Spatial distribution propagation direction estimation unit,
By calculating the cross-correlation coefficient of the Doppler velocities at the same time obtained in two different beam directions from the time series of Doppler velocities at the same or different distances depending on the beam direction, the wind direction cross-correlation function is obtained. A correlation function calculator;
10. A wind speed vector calculation according to claim 9, further comprising: a peak detection unit that detects a peak of the obtained wind direction axis cross-correlation function and outputs the wind direction at the peak position as a spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution. apparatus.
空間分布伝搬方向推定部が、
ドップラ速度算出部で算出され複数の異なるビーム方向のドップラ速度に基づいて仮風速ベクトルを算出する仮風速ベクトル算出部と、
算出された仮風速ベクトルの方向を風速空間分布の空間伝搬方向として出力する伝搬方向抽出部と
を有したことを特徴とする請求項9記載の風速ベクトル算出装置。
Spatial distribution propagation direction estimation unit,
A provisional wind speed vector calculation unit that calculates a provisional wind speed vector based on a plurality of different Doppler velocities calculated in a Doppler velocity calculation unit;
The wind speed vector calculation apparatus according to claim 9, further comprising: a propagation direction extraction unit that outputs the direction of the calculated temporary wind speed vector as a spatial propagation direction of the wind speed spatial distribution.
空間分布伝搬方向推定部は、ドップラ速度算出部で算出され複数の異なるビーム方向のドップラ速度の時系列を時間方向に平滑化する速度時系列平滑部を有し、
仮風速ベクトル算出部が、前記速度時系列平滑部で得られた時間平滑後のドップラ速度に基づいて仮風速ベクトルを算出するようにしたことを特徴とする請求項11記載の風速ベクトル算出装置。
The spatial distribution propagation direction estimation unit has a velocity time series smoothing unit that smoothes a time series of Doppler velocities in a plurality of different beam directions calculated in the Doppler velocity calculation unit in the time direction,
12. The wind speed vector calculation apparatus according to claim 11, wherein the temporary wind speed vector calculation unit calculates the temporary wind speed vector based on the Doppler speed after time smoothing obtained by the speed time series smoothing unit.
空間に電磁波を放射し、大気で反射された電磁波を受信し、周波数解析によりドップラ速度を算出し、そのドップラ速度から風速を得る風速計測装置の風速ベクトル算出装置であって、
複数の異なる方向にビームを指向して得られた大気のドップラ速度を算出するドップラ速度算出部と、
入力される風速ベクトルに基づいて風速空間分布が空間中を伝搬する空間伝搬方向を推定する空間分布伝搬方向推定部と、
推定された空間伝搬方向と前記ドップラ速度算出部で算出されたドップラ速度に基づいて、前記空間伝搬方向と平行な1つの直線を設定し、設定した直線と複数の異なる観測の方向とがそれぞれ交わる点のドップラ速度を各ビームから抽出するドップラ速度抽出部と、
抽出されたドップラ速度から風速ベクトルを算出し、算出した風速ベクトルを前記空間分布伝搬方向推定部へ入力する風速ベクトルとする風速ベクトル算出部とを備え、
前記空間分布伝搬方向推定部が、前記入力される風速ベクトルを仮風速ベクトルとして、仮風速ベクトルの方向を風速空間分布の伝搬方向として出力する伝搬方向算出部を有したことを特徴とする風速ベクトル算出装置。
A wind speed vector calculation device of a wind speed measuring device that radiates electromagnetic waves into space, receives electromagnetic waves reflected in the atmosphere, calculates a Doppler velocity by frequency analysis, and obtains a wind velocity from the Doppler velocity,
A Doppler velocity calculator that calculates the Doppler velocity of the atmosphere obtained by directing the beam in a plurality of different directions;
A spatial distribution propagation direction estimation unit for estimating a spatial propagation direction in which the wind speed spatial distribution propagates in the space based on the input wind speed vector;
Based on the estimated spatial propagation direction and the Doppler velocity calculated by the Doppler velocity calculation unit, a straight line parallel to the spatial propagation direction is set, and the set straight line and a plurality of different observation directions intersect. A Doppler velocity extraction unit that extracts the Doppler velocity of the point from each beam;
A wind speed vector calculating unit configured to calculate a wind speed vector from the extracted Doppler speed, and to input the calculated wind speed vector to the spatial distribution propagation direction estimating unit;
The wind velocity vector, wherein the spatial distribution propagation direction estimation unit includes a propagation direction calculation unit that outputs the input wind velocity vector as a temporary wind velocity vector and outputs the direction of the temporary wind velocity vector as a propagation direction of the wind velocity spatial distribution. Calculation device.
空間分布伝搬方向推定部、ドップラ速度抽出部および風速ベクトル算出部から構成されるループ処理を繰り返すようにしたことを特徴とする請求項13記載の風速ベクトル算出装置。   14. The wind speed vector calculation apparatus according to claim 13, wherein a loop process including a spatial distribution propagation direction estimation unit, a Doppler speed extraction unit, and a wind speed vector calculation unit is repeated.
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