JP4676215B2

JP4676215B2 - レーダシステム

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Publication number: JP4676215B2
Application number: JP2005037167A
Authority: JP
Inventors: 温子川本; 満徳馬場
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
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Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2011-04-27
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Also published as: JP2006226685A

Description

本発明は、レーダ装置が取得したデータに基づいて物標の移動予測を行い、その結果を表示する移動予測表示装置、およびそのような移動予測表示装置を備えたレーダシステムに関する。

雲等の物標の動きを観測するためのレーダ装置では、物標の現在の位置のみならず物標の将来の位置を予測できることが好ましい。物標の将来の位置を予測できるレーダ装置としては、物標の過去の移動軌跡から線形予測等を行うことで物標の移動予測を行う構成としたものが従来から用いられている。

過去の移動軌跡に基づいて物標の移動予測を行うレーダ装置では、時間に対して離散的に取得された過去の位置データに基づいて最小自乗法等の演算処理を行い、将来の物標の位置を算出する。しかしながら、離散時間間隔が長過ぎる場合や過去に取得された位置データの誤差が大きい場合には、移動予測に対する誤差が大きくなってしまう。

そこで、レーダ装置と物標との間を電磁波が往復する時間に基づいて物標の位置を測定する測位レーダ装置と、送信した電磁波の周波数と物標で反射した電磁波の周波数の差に基づいて物標の移動速度を測定するドップラレーダ装置とを組み合わせることで、移動予測に対する誤差を低減することが考えられる。測位レーダ装置とドップラレーダ装置とを組み合わせたレーダ装置では、測位レーダ装置によって現在の物標の位置を測定し、ドップラレーダ装置によって測定された物標の移動速度によって物標の将来の位置を予測する。そのため、移動予測結果は過去に取得されたデータに依存せず、主にドップラレーダ装置によって直接測定された移動速度に依存するため、移動予測に対する誤差を低減することができる。

なお、次の文献には、測位レーダ装置とドップラレーダ装置とを組み合わせることにより物標の誤航跡を低減する技術が開示されている。

森田、原、関口２００４年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−２−９

測位レーダ装置とドップラレーダ装置とを組み合わせたレーダ装置では、物標の像が移動する様子によって表示画面上に移動予測結果を表示する。例えば現在の物標の位置を表す物標の像に、将来の物標の位置を表す物標の像を重ねて表示画面上に表示すれば、観測者は物標の移動予測結果を把握することができる。

ところが、レーダ装置が観測する物標の形状および大きさとしては様々なものが考えられ、このように物標の移動予測結果を表示することが好ましくない場合がある。例えば、物標が表示画面上に一様に広がって表示される様な場合には、観測者が物標の移動予測結果を把握することが困難となる。

本発明は、このような課題に対してなされたものであり、様々な形状の物標についても、観測者が物標の移動予測結果を把握することが容易である移動予測表示装置およびレーダシステムを提供する。

本発明は、物標の位置を測定する測位レーダ装置から取得した測位データと、物標の移動速度を測定するドップラレーダ装置から取得した物標移動速度データとに基づいて、物標の観測結果を示す画像表示用データを出力する、レーダシステムにおいて、観測面における物標の像を示す物標画像データを、前記測位データに基づいて生成する画像データ生成手段と、互いに異なる画像表示態様の画像表示用データを出力する第１および第２のデータ出力手段を備え、与えられた表示指示情報に応じて前記第１または第２のデータ出力手段のうちいずれか一方によって画像表示用データを出力する画像合成手段と、を備え、前記第１のデータ出力手段は、前記測位レーダ装置および前記ドップラレーダ装置の測定時より後における物標の像を示す予測画像データを、前記物標画像データと前記物標移動速度データの観測面射影成分データとに基づいて生成し、前記物標画像データおよび前記予測画像データを含む画像表示用データを出力し、前記第２のデータ出力手段は、前記物標画像データを含み前記予測画像データを含まない画像表示用データを出力し、前記レーダシステムは、さらに、前記物標画像データが示す物標の存在分布が、不規則分布または一様分布のいずれであるかを、前記物標画像データが示す物標の像に基づいて判定し、前記存在分布が不規則分布である旨の判定をしたときには、前記第１のデータ出力手段によって画像表示用データを出力すべき旨の表示指示情報を前記画像合成手段に与え、前記存在分布が一様分布である旨の判定をしたときには、前記第２のデータ出力手段によって画像表示用データを出力すべき旨の表示指示情報を前記画像合成手段に与える、表示判定手段、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るレーダシステムにおいては、前記画像合成手段は、前記測位レーダ装置および前記ドップラレーダ装置の測定時より後における物標の位置および移動状態を定量的に示す定量予測画像データを、前記物標画像データと前記物標移動速度データの観測面射影成分データとに基づいて生成する定量予測画像データ生成手段を備え、前記第１および第２のデータ出力手段のそれぞれは、前記定量予測画像データを含む画像表示用データを出力することが好適である。

また、本発明に係るレーダシステムにおいては、前記画像データ生成手段は、物標の像を示す３次元画像データを、前記測位データに基づいて生成する３次元画像データ生成手段と、複数の観測面のそれぞれについての前記物標画像データを前記３次元画像データから抽出する切り出し手段と、を備え、前記画像合成手段は、各観測面について抽出された前記物標画像データに基づいて、各観測面について画像表示用データを出力することが好適である。

また、本発明に係るレーダシステムにおいては、降水粒子を前記物標とし、気象観測に用いられ、高度が異なる複数の高度層を前記複数の観測面として指定する切り出し面指定手段と、前記画像合成手段から各観測面について出力された画像表示用データに基づいて、各高度層に対応する像を高度層間隔に対応した間隔で重ねて配置した像を、投影図を以て示す画像表示用データを生成する手段と、を備えることが好適である。

また、本発明に係るレーダシステムにおいては、前記ドップラレーダ装置は、前記物標の移動速度を示すデータを、送信電磁波と受信電磁波との周波数差に基づいて生成するドップラレーダ部と、電気通信回線から前記物標の移動速度を示すデータを取得する外部データ取得手段と、前記ドップラレーダ部が生成したデータが示す移動速度と、前記外部データ取得手段が取得したデータが示す移動速度との加重平均値に基づいて、前記物標移動速度データを求める加重平均手段と、を備えることが好適である。

本発明によれば、様々な形状の物標についても、観測者が物標の移動予測結果を把握することが容易な移動予測表示装置およびレーダシステムを実現することができる。例えば、物標が層状に広がる物体であり、表示画面上に一様に広がって表示される様な場合にも、観測者は物標の移動予測結果を容易に把握することができる。また、降水粒子を物標とする本発明の一態様にあっては、層積雲のように層状に上空を覆っている雲の移動予測結果を容易に把握することができる。

図１に本発明の第１の実施形態に係るレーダシステム１を示す。測位レーダ部１２は、アンテナ１０から送信され物標で反射した電磁波をアンテナ１０から受信する。そして、レーダシステム１と物標との間を電磁波が往復する時間と電磁波の伝搬速度とに基づいて物標までの距離を算出し、算出された距離と電磁波を送信した方向とに基づいて物標の位置を測位データとして算出する。

測位レーダ部１２が取得した測位データは、画像データ生成部１６に入力され、観測された物標を描く観測画像データが生成される。この観測画像データは３次元画像データとして生成されることが好適である。ここで、３次元画像データとは、表示しようとする３次元空間を画素に分解し、１つの画素について色彩および輝度に関するディジタル符号を配置した単位画素データの集合である。３次元空間においては画像座標が定義されており、画素の位置の指定は画像座標の座標値を指定することで行われる。画像データ生成部１６において生成された観測画像データは、後述する２次元画像を抽出するための処理等の便宜上、測位画像データ記憶部１８に入力される。

観測者は、観測画像データが表す３次元空間から切り出して観測しようとする面である切り出し面を、切り出し面指定部２２において指定する。この指定は、画像座標において切り出し面の方程式を定義する演算に帰着される。

切り出し部２０は、測位画像データ記憶部１８から観測画像データを読み込み、切り出し面指定部２２で指定された切り出し面上に存在する画素の単位画素データを抽出する。以下、切り出し面上に存在する画素についての単位画素データの集合を切り出し面画像データとする。切り出し面画像データの抽出は、単位画素データが有する画素の座標値が、上述のように定義された切り出し面の方程式を満足するか否かに基づいて行う。このように抽出された切り出し面画像データによって表される切り出し面画像が、観測しようとする面の画像、すなわち切り出し面の画像である。

レーダシステム１を気象レーダシステムとして適用する場合には、物標は降水粒子であり、切り出し面としては観測しようとする高度層を表す面を指定することが好適である。

切り出し部２０で抽出された切り出し面画像データは、画像合成部２４に入力され、次に説明するドップラレーダ部１４によって取得された物標の移動速度に関する情報と合成される。また、切り出し面画像データは画像合成部２４に入力される他、表示判定部２６にも入力される。表示判定部２６は、物標の像が切り出し面全体に亘って不規則に存在しているのか、切り出し面上に一様に広がって存在しているのかを判定する。この判定は、例えば、切り出し面の面積に対する物標が占める面積の割合に基づいて行うこと等が考えられる。このような判定を行うのは、物標の像が切り出し面全体に亘って不規則に存在しているのか、切り出し面上に一様に広がって存在しているのかによって画像合成部２４で行われる処理が異なるからである。なお、判定結果に基づく画像合成部２４の処理については後述する。

ドップラレーダ部１４は、アンテナ１０から送信された電磁波の周波数と、物標で反射してアンテナ１０で受信された電磁波の周波数との差であるドップラシフト周波数を算出し、ドップラシフト周波数に基づいて物標の移動速度を算出する。

ドップラシフト周波数に基づいて物標の移動速度を算出する場合、電磁波の送受信方向の移動速度が求められる。しかしながら、物標の移動速度は、先述の切り出し面指定部２２で指定された切り出し面に射影された成分として算出されることが物標の動向を観測する観点から好ましい。そこで、電磁波の送受信方向について求められた物標の移動速度は、移動速度ベクトルと方向余弦ベクトルとの演算によって切り出し面に射影される。方向余弦ベクトルは、切り出し面を表す方程式から算出され、切り出し面指定部２２からドップラレーダ部１４に入力される。

また、レーダシステム１を気象レーダシステムとして適用する場合には、観測しようとする高度層における降水粒子の移動速度を算出することが好ましい。そこで、一定仰角方向の電磁波の送受信を全方位について行う手法によって得られたデータから、レーダの距離分解能に相当する高度層における降水粒子の移動方向および速度を算出するＶＡＤ法（ＶｅｌｏｃｉｔｙＡｚｉｍｕｔｈＤｉｓｐｌａｙ）や、ドップラレーダ部１４の観測範囲内に微少領域を定義し、微少領域の中点における３次元速度ベクトルを推定するＶＶＰ法（ＶｏｌｕｍｅＡｚｉｍｕｔｈＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）等の処理を適用することが好適である。

ドップラレーダ部１４において算出された物標の移動速度は、物標移動速度データとして画像合成部２４に入力される。移動速度データは、切り出し面画像データを構成する画素の各々に対応して、切り出し面内の２次元ベクトルを以て物標の速度を表したものであり、物標の切り出し面内における移動速度分布を表すものである。したがって、切り出し面画像データがｎ個の画素から構成される場合、物標移動速度データは物標の速度分布を表すｎ個の２次元ベクトルの情報を含むこととなる。ただし、上記ＶＡＤ法やＶＶＰ法を用いる場合は、物標移動速度データは空間の代表値なのでｎ個より少ない。この場合は、内挿等でｎ個に拡張することもできる。

画像合成部２４は、ドップラレーダ部１４から入力された物標移動速度データに基づいて、切り出し面内における物標の現在の移動速度分布や、時間ｔ後の切り出し面内における物標の位置を定量的に表示する定量予測画像データを生成する。ここで、定量的に表示するとは、物標の移動速度分布や時間ｔ後の切り出し面内における物標の変位分布等の物理量を、数値、ベクトル量を表す矢印、予想軌跡等を以て表示することをいう。また、定量予測画像データとは、これらの物理量を定量的に表示するための画像データをいう。

画像合成部２４は、表示判定部２６により物標の像が切り出し面全体に亘って不規則に存在しているものと判定された場合と、切り出し面上に一様に広がって存在しているものと判定された場合とでは異なる処理を行うため、以下、場合に分けて説明する。

（１）物標の像が切り出し面全体に亘って不規則に存在しているものと判定された場合
画像合成部２４は、切り出し部２０から入力された切り出し面画像データと、ドップラレーダ部１４から入力された物標移動速度データとに基づいて、時間ｔ後の切り出し面画像を予測して表示する予測切り出し面画像データを生成する。時間ｔは、時間指定部２８において外部の制御装置（図示せず。）や観測者によって指定され、時間指定部２８から画像合成部２４に入力される構成となっているが、画像合成部２４において予め設定しておく構成とすることも可能である。

先の説明から明らかなように、切り出し面画像データを構成する単位画素データは、切り出し面画像データを構成する画素の各々について、画素の位置座標に関する情報を有する。一方、物標移動速度データは、切り出し面画像データを構成する画素の各々について、切り出し面内の速度ベクトルに関する情報を有する。したがって、切り出し面画像データを構成する画素の各々について、切り出し面内の速度ベクトルに時間ｔを乗算した変位ベクトルを算出することができる。

画像合成部２４は、切り出し面画像を構成する画素の各々の位置座標にこのように算出された変位ベクトルを加算することで、現在各々の画素が表出している色彩および輝度の時間ｔ後における移動先の位置座標を算出する。そして、各々の単位画素データが有する色彩および輝度の情報を、時間ｔ後の予測移動先の位置座標に存在する画素に対応する単位画素データに新たに書き込むことにより、予測切り出し面画像データを生成する。予測切り出し面画像データは、時間ｔ後に各々の画素が表出すべき色彩および輝度の情報を各々の単位画素データに反映させた画像データであるといえる。

次に、画像合成部２４は、定量予測画像データ、切り出し面画像データおよび予測切り出し面画像データを画像表示部３０に入力する。画像表示部３０は、切り出し面画像および予測切り出し面画像と共に、物標の移動速度分布や時間ｔ後の切り出し面内における物標の変位分布等の物理量を、数値、ベクトル量を表す矢印、予想軌跡等を以て重ねて表示する。

（２）物標の像が切り出し面全体に一様に広がって存在しているものと判定された場合
画像合成部２４は、予測切り出し面画像データの生成は行わず、切り出し面画像データおよび定量予測画像データを画像表示部３０に入力する。画像表示部３０は、切り出し面画像と共に、物標の移動速度分布や時間ｔ後の切り出し面内における物標の変位分布等の物理量を、数値、ベクトル量を表す矢印、予想軌跡等を以て重ねて表示する。

このように、物標の像が切り出し面全体に亘って不規則に存在している場合に限り予測切り出し面画像データを表示するのは、物標の像が切り出し面画像上に一様に広がって表示される様な場合について予測切り出し面画像を表示したとしても、物標の移動予測結果を把握することがほとんど不可能であるためである。そして、物標の移動予測結果を把握することがほとんど不可能であるにもかかわらず、それに供されるデータを生成することは計算の無駄となるため、この場合は、画像合成部２４において予測切り出し面画像データの生成は行わず計算量を削減する構成としたのである。

レーダシステム１を気象レーダシステムに適用し、切り出し面をある高度層に指定する場合には、積雲のように綿状に成長して他の雲から孤立して存在する対流性の雲は、その像が高度層全体に亘って不規則に存在しているものとなるため、予測切り出し面画像によって表示することが好ましい。一方、層積雲のように上空を層状に覆う雲は、その像が高度層全体に一様に広がって存在しているものとなるため、定量予測画像データによって定量的に表示することが好ましい。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るレーダシステム１を気象レーダシステムに適用し、雲の移動予測結果を画像表示部３０の表示画面３０ａに表示したものである。図２（ａ）はある高度層における積雲の観測結果を表示たものである。Ｔ₁は現在の雲の像を示しており、この像は切り出し面画像データに基づいて表示される。積雲が観測された場合、表示判定部２６は物標の像が切り出し面全体に亘って不規則に存在しているものと判定するため、予測切り出し面画像データが生成される。Ｔ₂は時間ｔ後に予想される雲の像を示しており、この像は予想切り出し面画像データに基づいて表示される。また、点Ｔ_C1は観測された現在の雲の像の代表点、点Ｔ_C2は時間ｔ後に予想される雲の像の代表点を示しており、点Ｔ_C1から点Ｔ_C2へ引かれた矢印は時間ｔ内における変位を表す変位ベクトルΔ₁を示す。変位ベクトルΔ₁、「Ｔ_C1の移動方向」および「Ｔ_C1の移動速度」の表示は、定量予測画像データに基づいて表示される。

図２（ｂ）は、層積雲の観測結果を表示している。Ｔ₃は画像全体に広がって観測された層積雲の像を示しており、この像は切り出し面画像データに基づいて表示される。層積雲が観測された場合、表示判定部２６は物標の像が切り出し面全体に一様に広がって存在しているものと判定するため、予測切り出し面画像データは生成されない。点ｘ₁から点ｘ₂₈のそれぞれから引かれた矢印は各点における雲の移動速度ベクトルｖを示す。また、点Ｔ_C3は変位ベクトルの観測代表点であり、点Ｔ_C3から引かれた矢印は時間ｔ内における変位を表す変位ベクトルΔ₂を示す。移動速度ベクトルｖ、変位ベクトルΔ₂、「Ｔ_C3の移動方向」および「Ｔ_C3の移動速度」の表示は、定量予測画像データに基づいて表示される。このように、本実施形態によれば、層積雲のように像が切り出し面全体に一様に広がって存在している物標についても、移動予測結果を容易に把握することができる。

上述の第１の実施形態に係るレーダシステム１では、切り出し面指定部２２で指定された１つの切り出し面について物標の移動予測を行う。この構成は３次元空間に存在する物標の移動予測結果を２次元で把握するのには好適であるが、移動予測結果を立体的に把握することは困難である。

次に説明する本発明の第２の実施形態は、このような問題に鑑み、切り出し部２０において複数の切り出し面を指定し、複数の切り出し面における物標の移動予測結果を投影図で表示する構成としたものである。この構成は、例えば、ある指定された切り出し面においては物標の像が切り出し面全体に一様に広がって存在しているが、他に指定された切り出し面においては物標の像が切り出し面全体に亘って不規則に存在しているような場合の物標の移動予測に好適である。

図３に第２の実施形態に係るレーダシステム３の構成を示す。図１のレーダシステム１と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。切り出し面指定部２２においては、複数の切り出し面が指定され、指定された複数の切り出し面のそれぞれについて物標の移動予測が行われ、移動予測画像データが生成される。ここで、移動予測画像データとは、上述の定量予測画像データ、切り出し面画像データおよび予測切り出し面画像データの総称をいうものとする。生成された移動予測画像データは、後の投影画像を生成する処理の便宜上、移動予測画像データ記憶部４０に入力される。

観測者は、切り出し面指定部２２で指定した複数の切り出し面をどの方向から眺めるかを観測方向指定部４４において指定する。この指定は、切り出し面を眺める方向を画像座標におけるベクトルＤで指定することに帰着される。

投影画像生成部４２は、観測方向指定部４４から入力されたベクトルＤを基準にした投影座標を定義する。ここで投影座標とは、３次元の観測対象をベクトルＤで表される方向から眺めた様子を、斜投影法や等角投影法等の投影法によって平面上に描くための２次元座標をいう。

投影画像生成部４２は、複数の切り出し面に対する移動予測画像データを移動予測画像データ記憶部４０から読み込む。そして、移動予測画像データが表す画像は投影座標に写像されることによって、投影法で描かれた画像に変形される。このように投影法で描かれた画像を表すものに変形された画像を表す画像データを投影画像データとする。投影画像データは画像表示部３０に入力され、画像表示部３０は複数の切り出し面における物標の移動予測結果を投影法によって表示する。

図４は、レーダシステム３を気象レーダシステムに適用し、雲の移動予測結果を画像表示部３０の表示画面３０ｂに表示したものである。切り出し面指定部２２においては、ｎ個の高度層を高度間隔ｈで指定している。図４では、切り出し面Ｌ₁においては物標の像が切り出し面全体に一様に広がって存在しているものと判定され、切り出し面Ｌ₂から切り出し面Ｌ_nにおいては物標の像が切り出し面全体に亘って不規則に存在しているものと判定されている。

図４の切り出し面Ｌ₁の表示において、Ｔ₁（Ｌ₁）は切り出し面上に広がった雲の像を示しており、この像は切り出し面Ｌ₁に対する切り出し面画像データに基づいて表示される。図４の括弧内の符号Ｌ_i（ｉは２からｎのうちいずれかの自然数である。以下のｉについて同じとする。）は、切り出し面Ｌ_iについての符号であることを意味する。切り出し面上に広がった像が観測された場合、表示判定部２６は、物標の像が切り出し面全体に一様に広がって存在しているものと判定するため、切り出し面Ｌ₁に対する予測切り出し面画像データは生成されない。点ｘ₁（Ｌ₁）から点ｘ₉（Ｌ₁）のそれぞれから引かれた矢印は各点における雲の移動速度ベクトルｖ（Ｌ₁）を示す。また、点Ｔ_C1（Ｌ₁）は変位ベクトルの観測代表点であり、点Ｔ_C1（Ｌ₁）から引かれた矢印は時間ｔ内における変位を表す変位ベクトルΔ_L1を示す。移動速度ベクトルｖ（Ｌ₁）、変位ベクトルΔ_L1、「Ｔ_C1（Ｌ₁）の移動方向」および「Ｔ_C1（Ｌ₁）の移動速度」の表示は、切り出し面Ｌ₁に対する定量予測画像データに基づいて表示される。

図４の切り出し面Ｌ₁からＬ_nの表示において。Ｔ₁（Ｌ_i）は切り出し面Ｌ_iにおける雲の像を示しており、この像は切り出し面Ｌ_iに対する切り出し面画像データに基づいて表示される。このように雲の断面の形状が島状に観測された場合、表示判定部２６は、物標の像が切り出し面全体に亘って不規則に存在しているものと判定するため、切り出し面Ｌ_iに対する予測切り出し面画像データが生成される。Ｔ₂（Ｌ_i）は時間ｔ後に予想される雲の像を示し、切り出し面Ｌ_iに対する予想切り出し面画像データに基づいて表示される。また、点Ｔ_C1（Ｌ_i）は観測された現在の雲の像の代表点、点Ｔ_C2（Ｌ_i）は時間ｔ後に予想される雲の像の代表点を示しており、点Ｔ_C1（Ｌ_i）から点Ｔ_C2（Ｌ_i）へ引かれた矢印は時間ｔ内での変位を表す変位ベクトルΔ_Liを示す。変位ベクトルΔ_Li、「Ｔ_C1（Ｌ_i）の移動方向」および「Ｔ_C1（Ｌ_i）の移動速度」の表示は、切り出し面Ｌ_iに対する定量予測画像データに基づいて表示される。本実施形態によれば、高度層毎に雲の形状が変化するような場合であっても、移動予測結果を容易に把握することができる。

第１の実施形態に係るレーダシステム１および第２の実施形態に係るレーダシステム３では、物標の移動速度をドップラレーダ部１４によって取得している。一般にレーダ装置の観測結果は、観測方向が低仰角になる程建造物や山岳等の障害物の影響を受けやすくなり観測誤差が大きくなる。したがって、ドップラレーダ部１４によって取得された物標の移動速度もまた、このような誤差を含むことが懸念される。次に説明する第３の実施形態では、このような問題点に鑑み、物標の移動速度に関するデータを公衆の電気通信回線から取得するものである。

図５に第３の実施形態に係るレーダシステム５の構成を示す。図１のレーダシステム１と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。このレーダシステム５は、特に降水粒子の移動予測を行うものである。

外部データ取得部５０は、公衆の電気通信回線から上空の降水粒子の移動速度データを取得する。この移動速度データは切り出し面上に射影した移動速度を表すものでなければならないため、データ取得に際しては切り出し部２０から入力される方向余弦ベクトルを用いる。データの配信元としては、例えばインターネットによる気象情報提供サービス等がある。外部データ取得部５０によって取得された降水粒子の移動速度データは、加重平均部５２に入力される。

一方、ドップラレーダ部１４において算出された降水粒子の移動速度は、レーダシステム１における処理と同一の処理を経て、物標移動速度データとして加重平均部５２に入力される。

加重平均部５２は、外部データ取得部５０から入力された降水粒子の移動速度データが表す速度ベクトルと、ドップラレーダ部１４から入力された物標移動速度データが表す速度ベクトルとの加重平均速度ベクトルを算出し、画像合成部２４に入力する。加重平均速度ベクトルを算出する際の重み付け係数、すなわち、外部データ取得部５０から入力されたデータとドップラレーダ部１４から入力されたデータの寄与割合は、最適な移動予測が行うことができる値に設定される。

画像合成部２４が、切り出し面についての移動予測画像データを生成し、物標すなわち降水粒子の移動予測結果を画像表示部３０に表示する構成は、第１の実施形態に係るレーダシステム１と同一である。

以上、本発明の実施形態について説明した。本発明はこれらの実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、様々な実施形態が可能であることはいうまでもない。

本発明の第１の実施形態に係るレーダシステムの構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るレーダシステムによって雲の移動予測結果を表示部に表示した様子を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るデータシステムの構成を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るレーダシステムによって雲の移動予測結果を画像表示部に表示した様子を示す図である。本発明の第３の実施形態に係るデータシステムの構成を示す図である。

符号の説明

１，３，５レーダシステム、１０アンテナ、１２測位レーダ部、１４ドップラレーダ部、１６画像データ生成部、１８測位画像データ記憶部、２０切り出し部、２２切り出し面指定部、２４画像合成部、２６表示判定部、２８時間指定部、３０画像表示部、３０ａ，３０ｂ表示画面、４０移動予測画像データ記憶部、４２投影画像生成部、４４観測方向指定部、５０外部データ取得部、５２加重平均部。

Claims

物標の位置を測定する測位レーダ装置から取得した測位データと、物標の移動速度を測定するドップラレーダ装置から取得した物標移動速度データとに基づいて、物標の観測結果を示す画像表示用データを出力する、レーダシステムにおいて、
観測面における物標の像を示す物標画像データを、前記測位データに基づいて生成する画像データ生成手段と、
互いに異なる画像表示態様の画像表示用データを出力する第１および第２のデータ出力手段を備え、与えられた表示指示情報に応じて前記第１または第２のデータ出力手段のうちいずれか一方によって画像表示用データを出力する画像合成手段と、
を備え、
前記第１のデータ出力手段は、
前記測位レーダ装置および前記ドップラレーダ装置の測定時より後における物標の像を示す予測画像データを、前記物標画像データと前記物標移動速度データの観測面射影成分データとに基づいて生成し、前記物標画像データおよび前記予測画像データを含む画像表示用データを出力し、
前記第２のデータ出力手段は、
前記物標画像データを含み前記予測画像データを含まない画像表示用データを出力し、
前記レーダシステムは、さらに、
前記物標画像データが示す物標の存在分布が、不規則分布または一様分布のいずれであるかを、前記物標画像データが示す物標の像に基づいて判定し、
前記存在分布が不規則分布である旨の判定をしたときには、前記第１のデータ出力手段によって画像表示用データを出力すべき旨の表示指示情報を前記画像合成手段に与え、前記存在分布が一様分布である旨の判定をしたときには、前記第２のデータ出力手段によって画像表示用データを出力すべき旨の表示指示情報を前記画像合成手段に与える、表示判定手段、
を備えることを特徴とするレーダシステム。
請求項１に記載のレーダシステムにおいて、
前記画像合成手段は、
前記測位レーダ装置および前記ドップラレーダ装置の測定時より後における物標の位置および移動状態を定量的に示す定量予測画像データを、前記物標画像データと前記物標移動速度データの観測面射影成分データとに基づいて生成する定量予測画像データ生成手段を備え、
前記第１および第２のデータ出力手段のそれぞれは、
前記定量予測画像データを含む画像表示用データを出力することを特徴とするレーダシステム。
請求項１または請求項２に記載のレーダシステムにおいて、
前記画像データ生成手段は、
物標の像を示す３次元画像データを、前記測位データに基づいて生成する３次元画像データ生成手段と、
複数の観測面のそれぞれについての前記物標画像データを前記３次元画像データから抽出する切り出し手段と、
を備え、
前記画像合成手段は、
各観測面について抽出された前記物標画像データに基づいて、各観測面について画像表示用データを出力することを特徴とするレーダシステム。
降水粒子を前記物標とし、気象観測に用いられる請求項３に記載のレーダシステムにおいて、
高度が異なる複数の高度層を前記複数の観測面として指定する切り出し面指定手段と、
前記画像合成手段から各観測面について出力された画像表示用データに基づいて、各高度層に対応する像を高度層間隔に対応した間隔で重ねて配置した像を、投影図を以て示す画像表示用データを生成する手段と、
を備えることを特徴とするレーダシステム。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーダシステムにおいて、
前記ドップラレーダ装置は、
前記物標の移動速度を示すデータを、送信電磁波と受信電磁波との周波数差に基づいて生成するドップラレーダ部と、
電気通信回線から前記物標の移動速度を示すデータを取得する外部データ取得手段と、
前記ドップラレーダ部が生成したデータが示す移動速度と、前記外部データ取得手段が取得したデータが示す移動速度との加重平均値に基づいて、前記物標移動速度データを求める加重平均手段と、
を備えることを特徴とするレーダシステム。