JP4511979B2 - 降雨減衰解析装置、区分別減衰量解析装置、降雨減衰解析方法及び区分別減衰量解析プログラム - Google Patents
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Description
[降雨マージン算出装置による降雨減衰補償の概要]
まず、図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態である降雨マージン算出装置1(1A)による降雨減衰補償の概要について説明する。図1は、本発明における降雨マージン算出装置による降雨減衰補償の概要を模式的に示す説明図である。図2は、本発明における降雨マージン算出装置によって算出された降雨マージンを与えて、降雨減衰補償を行う例を示す説明図、(a)は、フェーズドアレーアンテナによって、電波を送受信する地域に降雨マージンを与えた電波を送信し、降雨の集中する一部の範囲に特に高い強度の電波を送信する例を示す模式図、(b)は、(a)において送信される電波の強さを表すグラフである。
次に、図3を参照して、本発明における第一の実施の形態である降雨マージン算出装置1の構成について説明する。図3は、本発明における第一の実施の形態である降雨マージン算出装置の構成を示したブロック図である。降雨マージン算出装置1は、外部から地点別雨量データを入力し、この観測地点ごとの降雨減衰量の確率分布を解析するとともに、この降雨減衰量の確率分布を示す減衰量分布データと外部から入力された雨量データと、1時間あたりで放送が遮断されない時間を示す要求放送時間データとに基づいて、降雨マージンを算出するものである。降雨マージン算出装置1は、降雨減衰解析装置3と、メッシュ減衰量解析装置5とを備える。
降雨減衰解析装置3は、地点別雨量データに基づいて、各々の観測地点における衛星放送の電波の減衰量の確率分布を解析するものである。ここでは、降雨減衰解析装置3は、地点別雨量データ入力手段31と、降雨強度分布解析手段32と、解析データ記憶手段33と、減衰解析手段34と、減衰量分布データ出力手段35とを備える。そして、ここでは、降雨減衰解析装置3は、複数の観測地点において継続的に観測された10分間雨量を示す地点別雨量データを入力し、観測地点ごとに衛星放送の電波の減衰量の確率分布を解析して、この減衰量の確率分布を示す減衰量分布データを、観測地点と、この地点別雨量データによって示される10分間雨量を1時間分加算した1時間雨量とに対応させてメッシュ減衰量解析装置5の減衰量分布データ記憶手段52に記憶することとした。
Rp=Median{Rp[1]、Rp[2]、…、Rp[n]} …(1)
A0=γ・Rn[dB/km] …(2)
D=H・cosecθ[km] …(3)
A=γ・∫Rndx[dB] …(4)
次に、メッシュ減衰量解析装置5の構成について説明する。メッシュ減衰量解析装置5は、外部から入力される、メッシュごとの1時間雨量の予測値を示す雨量データと、降雨減衰解析装置3によって生成された減衰量分布データとに基づいて、衛星放送の電波の減衰量を解析し、降雨による減衰を補償する降雨マージンを算出するものである。ここでは、メッシュ減衰量解析装置5は、減衰量分布データ入力手段51と、減衰量分布データ記憶手段52と、雨量データ入力手段53と、減衰量分布データ読み出し手段54と、要求放送時間データ入力手段55と、電波減衰解析手段56と、算出データ記憶手段57と、降雨マージン算出手段58と、降雨マージン出力手段59とを備える。
Pt=Pr−Gt−Gr−20log(λ/4πr)+ar+A …(9)
次に、図7及び図8(適宜図3参照)を参照して、本発明の第一の実施の形態である降雨マージン算出装置1の降雨減衰解析装置3とメッシュ減衰量解析装置5との動作について説明する。
まず、図7を参照(適宜図3参照)して、降雨減衰解析装置3が、観測地点ごとに所定の1時間雨量に対して衛星放送の電波の減衰量の確率分布を示す減衰量分布データを生成する動作について説明する。図7は、本発明の第一の実施の形態における降雨減衰解析装置の動作を示したフローチャートである。
降雨減衰解析装置3は、地点別雨量データ入力手段31によって、外部から地点別雨量データを入力する(ステップS31)。続いて、降雨減衰解析装置3は、降雨強度分布解析手段32によって、ステップS31において入力された地点別雨量データに基づいて、観測地点ごとに1時間雨量を算出し、1時間雨量が所定値となる10分間降雨強度の確率分布を対数正規分布で近似して降雨強度分布データを生成する(ステップS32)。
そして、降雨減衰解析装置3は、減衰解析手段34の降雨区間長算出手段341によって、ステップS32において10分間降雨強度が解析された観測地点の降雨区間長を算出する(ステップS33)。続いて、降雨減衰解析装置3は、減衰分布算出手段342によって、ステップS32において生成された降雨強度分布データと、ステップS33において算出された降雨区間長とに基づいて、降雨による減衰量の確率分布を解析し、平均値及び標準偏差を観測地点と1時間あたりの雨量とに対応させた減衰量分布データを生成する(ステップS34)。
次に、図8を参照(適宜図3参照)して、メッシュ減衰量解析装置5が、外部から入力された雨量データに基づいて、衛星放送の電波の送信電力の降雨マージンを算出する動作について説明する。図8は、本発明の第一の実施の形態におけるメッシュ減衰量解析装置の動作を示したフローチャートである。
メッシュ減衰量解析装置5は、雨量データ入力手段53によって、外部から雨量データを入力する。また、メッシュ減衰量解析装置5は、要求放送時間データ入力手段55によって、外部から要求放送時間データを入力する(ステップS51)。
そして、メッシュ減衰量解析装置5は、減衰量分布データ読み出し手段54によって、メッシュごとに、減衰量分布データ記憶手段52から、メッシュに予め対応付けられた観測地点と、ステップS51において入力された雨量データによって示される当該メッシュの1時間雨量とに対応する減衰量分布データを読み出す(ステップS52)。
更に、メッシュ減衰量解析装置5は、電波減衰解析手段56によって、ステップS51において入力された要求放送時間データによって示される超過確率の許容値に基づいて、メッシュごとに、ステップS52において読み出された減衰量分布データにおいて、超過確率がこの許容値となる減衰量を解析する(ステップS53)。
次に、図9(適宜図3参照)を参照して、本発明における第二の実施の形態である降雨マージン算出装置1Aの構成について説明する。図9は、本発明における第二の実施の形態である降雨マージン算出装置の構成を示したブロック図である。図9に示すように、降雨マージン算出装置1Aは、外部から地点別雨量データを入力し、この観測地点ごとの降雨強度の確率分布を解析するとともに、この降雨強度の確率分布を示す降雨強度分布データと、外部から入力された雨量データと、1時間あたりで放送が遮断されない時間を示す要求放送時間データとに基づいて、降雨マージンを算出するものである。降雨マージン算出装置1Aは、降雨減衰解析装置3Aと、メッシュ減衰量解析装置5Aとを備える。
降雨減衰解析装置3Aは、地点別雨量データに基づいて、各々の観測地点における10分間降雨強度の確率分布を解析するものである。この降雨減衰解析装置3Aは、降雨減衰解析装置3の解析データ記憶手段33と、減衰解析手段34と、減衰量分布データ出力手段35とを備えず、降雨強度分布解析手段32の代わりに降雨強度分布解析手段32Aを備え、更に、降雨強度分布データ出力手段36Aを備える。なお、降雨減衰解析装置3A内の地点別雨量データ入力手段31は、図3に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
メッシュ減衰量解析装置5Aは、外部から入力される、メッシュごとの1時間雨量の予測値を示す雨量データと、降雨減衰解析装置3Aによって算出された降雨強度分布データとに基づいて、衛星放送の電波の減衰量を解析し、降雨による減衰を補償する降雨マージンを算出するものである。このメッシュ減衰量解析装置5Aは、減衰量分布データ入力手段51と、減衰量分布データ記憶手段52と、減衰量分布データ読み出し手段54とを備えず、雨量データ入力手段53と、電波減衰解析手段56との代わりに雨量データ入力手段53Aと、電波減衰解析手段56Aとを備え、更に、降雨強度分布データ入力手段61Aと、降雨強度分布データ記憶手段62Aと、降雨強度分布データ読み出し手段64Aと、解析データ記憶手段33Aと、減衰解析手段34Aとを備える。なお、メッシュ減衰量解析装置5A内の降雨強度分布データ入力手段61A、降雨強度分布データ記憶手段62A、雨量データ入力手段53A、降雨強度分布データ読み出し手段64A、解析データ記憶手段33A及び減衰解析手段34A、電波減衰解析手段56A以外の構成は、図3に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
次に、図10(適宜図9参照)を参照して、本発明の第二の実施の形態である降雨マージン算出装置1Aの動作について説明する。図10は、本発明の第二の実施の形態におけるメッシュ減衰量解析装置の動作を示したフローチャートである。なお、ここでは、降雨減衰解析装置3Aが、複数の観測地点及び1時間雨量についての降雨強度分布データを生成し、メッシュ減衰量解析装置5Aが、降雨強度分布データ入力手段61Aによってこの降雨強度分布データを入力して、降雨強度分布データ記憶手段62Aに記憶していることとし、これ以降のメッシュ減衰量解析装置5Aの動作について説明する。
メッシュ減衰量解析装置5Aは、雨量データ入力手段53Aによって、外部から雨量データを入力する。また、メッシュ減衰量解析装置5Aは、要求放送時間データ入力手段55によって、外部から要求放送時間データを入力する(ステップS61)。
そして、メッシュ減衰量解析装置5Aは、降雨強度分布データ読み出し手段64Aによって、メッシュごとに、降雨強度分布データ記憶手段62Aから、メッシュに予め対応付けられた観測地点と、ステップS61において入力された雨量データによって示される当該メッシュの1時間雨量とに対応する降雨強度分布データを読み出す(ステップS62)。
そして、メッシュ減衰量解析装置5Aは、減衰解析手段34Aの降雨区間長算出手段341によって、ステップS62において読み出された降雨強度分布データの観測地点における降雨区間長を算出する(ステップS63)。続いて、メッシュ減衰量解析装置5Aは、減衰分布算出手段342Aによって、ステップS62において読み出された降雨強度分布データと、ステップS63において算出された降雨区間長とに基づいて、降雨による減衰量の確率分布を解析し、平均値及び標準偏差を観測地点と1時間あたりの雨量とに対応させた減衰量分布データを生成する(ステップS64)。
更に、メッシュ減衰量解析装置5Aは、電波減衰解析手段56Aによって、ステップS61において入力された要求放送時間データによって示される超過確率の許容値に基づいて、メッシュごとに、ステップS64において生成された減衰量分布データにおいて、超過確率がこの許容値となる減衰量を解析する(ステップS65)。
31 地点別雨量データ入力手段
32、32A 降雨強度分布解析手段
34、34A 減衰解析手段
52 減衰量分布データ記憶手段(減衰量分布データ記憶装置)
53、53A 雨量データ入力手段
54 減衰量分布データ読み出し手段
56、56A 電波減衰解析手段
62A 降雨強度分布データ記憶手段(降雨強度分布データ記憶装置)
64A 降雨強度分布データ読み出し手段
Claims (5)
- ある観測地点について観測された10分間ごとの降雨強度のうち、1時間における雨量が所定値となる前記降雨強度を示す地点別雨量データに基づいて、前記観測地点における前記1時間あたりの雨量の降雨による電波の減衰量の確率分布を解析する降雨減衰解析装置であって、
前記地点別雨量データによって示される前記降雨強度の確率分布を対数正規分布で近似して、前記確率分布を示す降雨強度分布データを生成する降雨強度分布解析手段と、
この降雨強度分布解析手段によって生成された降雨強度分布データである10分間降雨強度の確率分布の平均値及び標準偏差を、1分間降雨強度の確率分布の平均値及び標準偏差とみなして、前記1時間あたりの雨量の降雨における前記減衰量の確率分布を解析して当該確率分布を示す減衰量分布データを生成する減衰解析手段と
を備え、
前記降雨強度分布解析手段は、
前記観測地点ごとに継続して観測された6つの10分間雨量を加算して1時間雨量を算出し、当該1時間雨量が前記所定値となる前記6つの10分間雨量の組を複数取り出し、この取り出した10分間雨量の各値を6倍して10分間降雨強度を算出し、前記取り出した複数の組の各々に対して10分間降雨強度の値を昇順に並び替え、値が小さいものから順にその値をこえる確率を、第1超過確率、第2超過確率、第3超過確率、第4超過確率、及び、第5超過確率とし、この複数の組にわたる各超過確率における10分間降雨強度の中央値を、当該超過確率における10分間降雨強度とし、この5つの超過確率から導かれる10分間降雨強度分布から当該分布に従う10分間降雨強度の平均値と標準偏差とを算出して、前記降雨強度分布データとする
ことを特徴とする降雨減衰解析装置。 - ある観測地点について観測された10分間ごとの降雨強度のうち、所定時間内における雨量が所定値となる前記降雨強度を示す地点別雨量データによって示される前記降雨強度の確率分布を対数正規分布で近似して、前記確率分布を示す降雨強度分布データを生成する降雨強度分布解析手段と、
この降雨強度分布解析手段によって生成された降雨強度分布データに基づいて、前記所定時間あたりの雨量の降雨における前記減衰量の確率分布を解析して当該確率分布を示す減衰量分布データを生成する減衰解析手段と
を備える降雨減衰解析装置によって生成された、ある観測地点において所定時間あたりの雨量が所定値となる降雨による電波の減衰量の確率分布を示す減衰量分布データに基づいて、前記減衰量の解析対象となる地域内の複数の区分の各々について降雨による前記電波の減衰量を解析する区分別減衰量解析装置であって、
前記減衰量分布データを前記観測地点及び前記雨量と対応付けて、複数の前記観測地点及び複数の前記雨量について記憶する減衰量分布データ記憶手段と、
前記区分ごとの所定時間あたりの雨量を示す雨量データを入力する雨量データ入力手段と、
前記減衰量分布データ記憶手段から、前記区分ごとに、当該区分に予め対応付けられた前記観測地点と、前記雨量データによって示される前記雨量とに対応する減衰量分布データを読み出す減衰量分布データ読み出し手段と、
この減衰量分布データ読み出し手段によって読み出された前記減衰量分布データによって示される前記減衰量の確率分布と、前記確率分布において前記減衰量がある値より大きな値をとる確率である超過確率の許容値を示す許容値データとに基づいて、前記区分ごとに前記超過確率が前記許容値となる減衰量を解析する電波減衰解析手段と
を備えることを特徴とする区分別減衰量解析装置。 - ある観測地点について観測された所定時間内における雨量が所定値となる降雨の10分間ごとの降雨強度の確率分布を対数正規分布で近似して生成された、当該確率分布を示す降雨強度分布データを、前記観測地点及び前記雨量と対応付けて、複数の前記観測地点及び複数の前記雨量について記憶する降雨強度分布データ記憶装置から前記降雨強度分布データを読み出して、減衰量の解析対象となる地域内の複数の区分の各々について降雨による電波の減衰量を解析する区分別減衰量解析装置であって、
前記区分ごとの所定時間あたりの雨量を示す雨量データを入力する雨量データ入力手段と、
前記降雨強度分布データ記憶装置から、前記区分ごとに、当該区分に予め対応付けられた前記観測地点と、前記雨量データによって示される前記雨量とに対応する降雨強度分布データを読み出す降雨強度分布データ読み出し手段と、
この降雨強度分布データ読み出し手段によって読み出された降雨強度分布データに基づいて、前記所定時間あたりの雨量の降雨による前記電波の減衰量の確率分布を解析する減衰解析手段と、
この減衰解析手段によって解析された前記減衰量の確率分布と、前記確率分布において前記減衰量がある値より大きな値をとる確率である超過確率の許容値を示す許容値データとに基づいて、前記区分ごとに前記超過確率が前記許容値となる減衰量を解析する電波減衰解析手段と
を備えることを特徴とする区分別減衰量解析装置。 - ある観測地点について観測された10分間ごとの降雨強度のうち、1時間における雨量が所定値となる前記降雨強度を示す地点別雨量データに基づいて、前記観測地点における前記1時間あたりの雨量の降雨による電波の減衰量の確率分布を解析する降雨減衰解析方法であって、
前記地点別雨量データによって示される前記降雨強度の確率分布を対数正規分布で近似して、前記確率分布を示す降雨強度分布データを生成する降雨強度分布解析ステップと、
この降雨強度分布解析手段によって生成された降雨強度分布データである10分間降雨強度の確率分布の平均値及び標準偏差を、1分間降雨強度の確率分布の平均値及び標準偏差とみなして、前記1時間あたりの雨量の降雨における前記減衰量の確率分布を解析して当該確率分布を示す減衰量分布データを生成する減衰解析ステップと
を含み、
前記降雨強度分布解析ステップは、
前記観測地点ごとに継続して観測された6つの10分間雨量を加算して1時間雨量を算出し、当該1時間雨量が前記所定値となる前記6つの10分間雨量の組を複数取り出し、この取り出した10分間雨量の各値を6倍して10分間降雨強度を算出し、前記取り出した複数の組の各々に対して10分間降雨強度の値を昇順に並び替え、値が小さいものから順にその値を超える確率を、第1超過確率、第2超過確率、第3超過確率、第4超過確率、及び、第5超過確率とし、この複数の組にわたる各超過確率における10分間降雨強度の中央値を、当該超過確率における10分間降雨強度とし、この5つの超過確率から導かれる10分間降雨強度分布から当該分布に従う10分間降雨強度の平均値と標準偏差とを算出して、前記降雨強度分布データとする
ことを特徴とする降雨減衰解析方法。 - ある観測地点について観測された10分間ごとの降雨強度のうち、所定時間内における雨量が所定値となる前記降雨強度を示す地点別雨量データによって示される前記降雨強度の確率分布を対数正規分布で近似して、前記確率分布を示す降雨強度分布データを生成する降雨強度分布解析手段と、
この降雨強度分布解析手段によって生成された降雨強度分布データに基づいて、前記所定時間あたりの雨量の降雨における前記減衰量の確率分布を解析して当該確率分布を示す減衰量分布データを生成する減衰解析手段と
を備える降雨減衰解析装置によって生成された、ある観測地点において所定時間あたりの雨量が所定値となる降雨による電波の減衰量の確率分布を示す減衰量分布データを、前記観測地点及び前記雨量と対応付けて、複数の前記観測地点及び複数の前記雨量について記憶する減衰量分布データ記憶装置から前記減衰量分布データを読み出して、前記減衰量の解析対象となる地域内の複数の区分の各々について降雨による前記電波の減衰量を解析するためにコンピュータを、
前記区分ごとの所定時間あたりの雨量を示す雨量データを入力する雨量データ入力手段、
前記減衰量分布データ記憶装置から、前記区分ごとに、当該区分に予め対応付けられた前記観測地点と、前記雨量データによって示される前記雨量とに対応する減衰量分布データを読み出す減衰量分布データ読み出し手段、
この減衰量分布データ読み出し手段によって読み出された前記減衰量分布データによって示される前記減衰量の確率分布と、前記確率分布において前記減衰量がある値より大きな値をとる確率である超過確率の許容値を示す許容値データとに基づいて、前記区分ごとに前記超過確率が前記許容値となる減衰量を解析する電波減衰解析手段
として機能させることを特徴とする区分別減衰量解析プログラム。
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