JP4528670B2 - 気象レーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、信号を送信し雨雪の粒によって反射されたエコーの受信信号から気象レーダ方程式を用いて雨雪量を算出する気象レーダ装置に関する。

周知のように、気象レーダ装置にあっては、パルス信号を繰り返し送信し、雨雪の粒によって反射されたエコーを受信して、送信特性に基づく気象レーダ方程式を用いて受信信号から雨雪量を算出する。

気象レーダ方程式には、レーダ装置固有の性能から決定されるレーダ定数と呼ばれるパラメータがあり、送信電力、パルス幅の空間長、空中線利得、空中線ビーム幅及び波長（周波数）で構成されている（非特許文献１参照）。

ところで、気象レーダ装置では、送信系の経年劣化や故障により送信電力やパルス長等の特性が変化した場合に、雨雪量の算出に影響を及ぼす。しかしながら、従来の気象レーダ装置では、送信系の特性が常に理想の状態にある（メンテナンスが十分に行き届いている）としてレーダ定数を固定値としている。このため、送信の特性が変化した場合には、正確な雨雪量の算出ができないという問題があった。
吉田 孝著「改訂 レーダ技術」、発行：社団法人 電子情報通信学会、株式会社コロナ社

以上述べたように、従来の気象レーダ装置では、送信電力やパルス長が変化すると、レーダ定数が固定値であるため、正確な雨雪量の算出ができないという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、送信系の特性変化によらず、正確な雨雪量を算出することのできる気象レーダ装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、送信信号が雨雪の粒によって反射されたエコーを受信し、送信特性に基づく気象レーダ方程式を用いて受信信号から雨雪量を算出する気象レーダ装置において、前記送信信号の送信系を介して送出される送信信号を分配する分配手段と、前記分配手段で分配された送信信号の特性を計測する計測手段と、前記受信信号から前記気象レーダ方程式に基づいて雨雪量を算出する雨雪量算出手段と、前記計測手段の計測結果から送信信号の特性変化を判別し、前記雨雪量算出手段に対して前記気象レーダ方程式に与えるレーダ定数を補正する補正手段とを具備することを特徴とする。

すなわち、上記構成による気象レーダ装置では、送出される送信信号の特性を計測して特性変化が認められた場合に、雨雪量算出に用いる気象レーダ方程式のレーダ定数を自動的に補正するようにしている。

以上述べたように、本発明に係る気象レーダ装置は、送信系の特性変化に合わせてレーダ定数を補正するようにしている。したがって、本発明によれば、送信系の特性変化によらず、正確な雨雪量を算出することのできる気象レーダ装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明に係る気象レーダ装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図１において、ＩＦ送信信号発生部１１は、システム・タイミング制御部１０からの指示に従って中間周波数帯（ＩＦ帯）の送信信号を発生する。このＩＦ送信信号は周波数変換部１２で無線周波数帯（ＲＦ帯）にアップコンバートされ、さらに電力増幅部１３で電力増幅される。このようにして生成されたＲＦ送信信号は、送受切替器（サーキュレータ）１４、方向性結合器１５を介して空中線１６に送られ、当該空中線１６によって所定の空間に向けて送出される。

ここで、上記方向性結合器１５は、送受切替器１４からの送信信号を送信信号計測部１７に分配供給するもので、送信信号計測部１７は、入力された送信信号の送信電力、波長（周波数）及びパルス長を計測する。また、空中線１６の送受信指向方向（方位角及び仰角）は空中線駆動部１８によって駆動制御されるようになされており、システム・タイミング制御部１０は、予め決められた運用内容に従い、空中線駆動部１８を通じて空中線１６の送受信指向方向を駆動制御する。

上記空中線１６から送出されたＲＦ送信信号は空中の雨雪の粒で反射され、エコーとして空中線１６で捕捉される。空中線１６で受けたエコーの受信信号は方向性結合器１５及び送受切替器１４を介して受信部１９に供給される。この受信部１９は、受信信号を低雑音増幅してＩＦ帯に周波数変換し、システム・タイミング制御部１０からの指示に基づいて変調成分を復調検波するもので、その出力は信号処理部２０に供給される。

上記信号処理部２０は、受信部１９で復調検波された信号について各種信号処理（ＦＦＴ処理、周波数スペクトル積算処理、速度算出処理等）を行うもので、その処理結果はデータ解析部２１に送られる。このデータ解析部２１は、システム・タイミング制御部１０からの指示に従い、入力信号について気象レーダ方程式の解析手法を施すことによって雨雪量情報、風速情報等を求める。このとき、データ解析部２１では、上記送信信号計測部１７から送信信号の計測結果を取得し、この計測結果に基づいて気象レーダ方程式で使用されるレーダ定数を最適値に補正する。

すなわち、上記構成による気象レーダ装置では、送信信号を送信信号計測部１７に分配供給し、レーダ定数に関係する送信信号の送信電力、波長（周波数）及びパルス長を計測して、その計測結果に基づいてデータ解析部２１で使用する気象レーダ方程式のレーダ定数を補正する。

上記非特許文献１に記載される気象レーダ方程式（（１）式）とレーダ定数（（２）式）を以下に示す。

上記補正処理を実現するために、システム・タイミング制御部１０は、図２に示す手順で送信信号計測部１７、データ解析部２１を制御する。

図２において、まず、ＩＦ送信信号発生部１１に対して指示する送信信号の各種特性を保持しておく（ステップＳ１）。続いて、送信信号の送信期間情報を送信信号計測部１７に送り、その期間の計測を実行させる（ステップＳ２）。送信信号計測部１７の計測終了を待機し（ステップＳ３）、結果を受けた場合には、ステップＳ１で保持した各種特性に基づいてそれぞれの変化量が許容範囲か否かを判断し（ステップＳ４）、許容範囲を外れる場合には、データ解析部２１に計測結果を取り込ませ、レーダ定数補正を指示する（ステップＳ５）。これにより、データ解析部２１は、自動的に送信信号の計測結果を受け取ってレーダ定数を補正することが可能となり、送信信号の特性が変化したとしても、正確な雨雪量を算出することが可能となる。

したがって、上記構成による気象レーダ装置は、送信信号の特性変化に合わせてレーダ定数を補正するようにしているので、送信信号の特性が変化しても、正確な雨雪量を算出することができる。

尚、本発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

本発明に係る気象レーダ装置の一実施形態の構成を示すブロック図。 同実施形態の気象レーダ装置のレーダ定数補正手順を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１０…システム・タイミング制御部、１１…ＩＦ送信信号発生部、１２…周波数変換部、１３…電力増幅部、１４…送受切替器（サーキュレータ）、１５…方向性結合器、１６…空中線、１７…送信信号計測部、１８…空中線駆動部、１９…受信部、２０…信号処理部、２１…データ解析部。

Claims (1)

1. 繰り返し送信されるパルス波形の送信信号が雨雪の粒によって反射されたエコーを受信し、前記送信信号の送信電力、波長及びパルス長の送信特性に基づく気象レーダ方程式を用いて前記エコーの受信信号から雨雪量を算出する気象レーダ装置において、
   前記送信信号の送信系を介して送出される送信信号を分配する分配手段と、
   前記分配手段で分配された送信信号の前記送信電力、波長及びパルス長の送信特性を計測する計測手段と、
   前記受信信号から前記気象レーダ方程式に基づいて雨雪量を算出する雨雪量算出手段と、
   前記計測手段の計測結果から前記送信電力、波長及びパルス長それぞれの送信特性の基準値に対する変化量を求め、いずれかの変化量が許容範囲を外れる場合に、前記雨雪量算出手段に対して前記気象レーダ方程式に与えるレーダ定数を補正する補正手段と
   を具備することを特徴とする気象レーダ装置。

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