JP6858778B2 - レーダシステム、レーダ装置、及び気象観測方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のレーダ装置で気象観測を行うレーダシステム、該レーダシステムに用いられるレーダ装置、及び気象観測方法に関する。

従来より、互いに異なる位置に配置された複数のレーダ装置を用いて気象観測を行うレーダシステムが知られている。例えば特許文献１には、複数のドップラーレーダを備えた気象レーダネットワークシステム（レーダシステム）が開示されている。このレーダシステムでは、気象情報として、風の速度ベクトルを観測することができる。また、特許文献２には、少なくとも３つのレーダからの信号に基づいて雨雲の位置と雨雲の３次元速度を検出する雨雲検出部を備えた気象情報処理装置が開示されている。

特許第３４６０５８６号公報 国際公開２０１５／００５０２０号

ところで、特許文献１及び特許文献２に開示されるシステムでは、各レーダで観測された気象情報に関わらず、同じ観測領域に対して気象観測が行われる。そうすると、例えば重点的に観測を行いたい領域についても、他領域と同等の条件で（具体的には、他領域と同等の空間分解能、空間分解能等で）観測が行われるため、その領域の気象情報を細かく観測することができない。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、複数のレーダ装置での観測結果に応じて重点的に気象観測を行いたい領域をダイナミックに決定可能なレーダシステム、レーダ装置、及び気象観測方法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明のある局面に係るレーダシステムは、互いに異なる位置に配置されていて、気象観測を行って観測データを取得する複数のレーダ装置と、前記観測データに基づいて、各前記レーダ装置の観測領域内における各地点の気象情報を算出する気象情報算出部と、前記気象情報に基づいて、複数の前記レーダ装置のそれぞれの観測領域を、各前記レーダ装置が有するアンテナを中心とした周囲の領域である第１領域、及び各前記レーダ装置が有するアンテナを基点とした当該レーダ装置に設定される角度範囲の領域である第２領域のいずれかにそれぞれ決定する観測領域決定部と、を備えている。

また、上記課題を解決するため、本発明のある局面に係るレーダ装置は、所定範囲を走査するアンテナと、前記アンテナによって気象観測が行われた観測領域内の観測データを取得する観測データ取得部と、を備え、前記アンテナは、前記観測データに基づいて算出された前記観測領域内における各地点の気象情報、及び他のレーダ装置で得られた観測データに基づいて算出された気象情報に基づいて、前記観測領域が、前記アンテナを中心とした周囲の領域である第１領域、及び前記アンテナを基点として設定される角度範囲の領域である第２領域のいずれかであると決定する観測領域決定部、の決定結果に基づいて走査される。

また、上記課題を解決するため、本発明のある局面に係る気象観測方法は、気象観測を行って観測データを取得する複数のレーダ装置を互いに異なる位置に配置し、前記観測データに基づいて各前記レーダ装置の観測領域内における各地点の気象情報を算出し、前記気象情報に基づいて、複数の前記レーダ装置のそれぞれの観測領域を、各前記レーダ装置が有するアンテナを中心とした周囲の領域である第１領域、及び各前記レーダ装置が有するアンテナを基点とした当該レーダ装置に設定される角度範囲の領域である第２領域のいずれかにそれぞれ決定する。

本発明によれば、複数のレーダ装置での観測結果に応じて重点的に気象観測を行いたい領域をダイナミックに決定可能なレーダシステム、レーダ装置、及び気象観測方法を提供できる。

本発明の実施形態に係るレーダシステムの模式図である。 図１に示す各レーダ装置の構成を示すブロック図である。 ＣＡＰＰＩモード時におけるアンテナのスキャン動作を説明するための模式図であって、図３（Ａ）は上方から視た図、図３（Ｂ）は側方から視た図である。 セクタＰＰＩモード時におけるアンテナのスキャン動作を説明するための模式図であって、図４（Ａ）は上方から視た図、図４（Ｂ）は側方から視た図である。 各レーダ装置で気象情報を観測すべき領域が第１領域及び第２領域のいずれであるかを決定する際の決定手法を説明するための図である。 各レーダ装置がＣＡＰＰＩモードで動作しているときの各地点の風向を太線矢印で示す模式図である。 レーダ装置１０ａがセクタＰＰＩモードで動作し且つレーダ装置１０ｂ，１０ｃがＣＡＰＰＩモードで動作しているときの各地点の風向を太線矢印で示す模式図である。 本実施形態に係るレーダシステムを用いて行う気象観測方法を説明するためのフローチャートである。 変形例に係るレーダシステムの構成を示すブロック図である。 変形例に係るレーダシステムの構成を示すブロック図である。 図１０に示す各レーダ装置の構成を示すブロック図である。 図１０に示す気象情報算出部によって算出された各地点の降水強度を示す分布図である。 レーダ装置２０ｂがセクタＰＰＩモードで動作し且つレーダ装置２０ａ，２０ｃがＣＡＰＰＩモードで動作しているときの各地点の降水強度を示す模式図である。 変形例に係るレーダシステムが有する各レーダ装置の互いに対する配置を説明するための模式図である。 変形例に係るレーダシステムの構成を示すブロック図である。 図１５に示す各レーダ装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明は、複数のレーダ装置で気象観測を行うレーダシステム、該レーダシステムに用いられるレーダ装置、及び気象観測方法として広く適用することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る気象レーダシステム１（以下では、単にレーダシステム１と記載する）の模式図である。また、図２は、図１に示す各レーダ装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態に係るレーダシステム１は、観測領域内の各地点における水平方向の風向及び風速を、互いに離れた位置に配置された３つのレーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃを用いて算出するように構成されている。本実施形態に係るレーダシステム１では、送信波の周波数と、大気中の降水粒子（雨、雪、あられ、ひょう）に反射して帰来する反射波の周波数との差異に基づいて算出されるドップラー速度を用いて、各地点における風速の向き及び大きさ（すなわち風速ベクトルＶ）が算出される。すなわち、レーダシステム１では、ドップラー速度が観測された地点における風速ベクトルが、気象情報として算出される。

レーダシステム１は、図１に示すように、３つのレーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、中央演算処理部２と、表示器３とを備えている。

３つのレーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、図１に示すように、互いに異なる位置に配置されている。図１に示す例では、各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃを正三角形状に配置する例を挙げているが、これに限らず、その他の形状に配置してもよい。各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ間の距離は、例えば一例として、１０〜２０ｋｍ程度である。

各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、同じ構成要素を有している。以下では、各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃを区別して説明しない場合には、レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃを、レーダ装置１０と称する場合もある。

レーダ装置１０は、図２を参照して、アンテナ１１と、サーキュレータ１２と、送信波形生成部１３と、増幅部１４と、送信機１５と、受信機１６と、バンドパスフィルタ１７と、増幅部１８と、信号処理部１９と、駆動制御部２１とを備えている。

アンテナ１１は、指向性の狭い送信波を送波可能なレーダアンテナである。アンテナ１１は、送信波としての電磁波を送波する送波部として設けられているとともに、送信波の反射波としての受信波を受波する受波部として設けられている。アンテナ１１には、送信機１５から出力された送信信号がサーキュレータ１２を介して入力される。アンテナ１１からは、当該送信信号から生成される送信波が送波される。また、アンテナ１１は、受波した反射波から得られる受信信号を、サーキュレータ１２を介して受信機１６へ出力する。

アンテナ１１は、回転駆動機構としての電動モータ（図示省略）を有している。アンテナ１１は、この電動モータが回転駆動することにより水平面に沿って３６０°回転することができる。また、アンテナ１１は、仰角φを０°〜１８０°の範囲で変更可能に構成されている。アンテナ１１は、送信波及び受信波を送受信する方向（具体的には、方位θ、仰角φ）を変えながら、送信波及び受信波の送受波を繰り返し行うように構成されている。

以上の構成で、互いに異なる位置に配置された各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、該各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの周囲を３次元スキャン（すなわち、ＣＡＰＰＩスキャン）することができるため、レーダシステム１では、上述のように、比較的広範囲に亘って降水を観測できる。

サーキュレータ１２は、送波時には、送信機１５からアンテナ１１に送信信号が送られる接続に切り替える。また、サーキュレータ１２は、受波時には、アンテナ１１によって受波された受信波から得られた受信信号がアンテナ１１から受信機１６へ送られる接続に切り替える。

送信波形生成部１３は、アンテナ１１から送波される送信波の基となる波形を有する送信信号を生成する。送信波形生成部１３で生成された送信信号は、増幅部１４によって増幅された後、送信機１５及びサーキュレータ１２を介してアンテナ１１へ出力される。

受信機１６は、アンテナ１１によって受波された受信波から得られた受信信号を、サーキュレータ１２を介して受信する。受信機１６で受信された受信信号は、バンドパスフィルタ１７によってノイズ等の不要な信号が除去され、増幅部１８によって増幅された後、信号処理部１９に出力される。

信号処理部１９は、アンテナ１１によって気象観測が行われた観測領域内の観測データを取得する観測データ取得部として設けられている。信号処理部１９は、ハードウェア・プロセッサ８（例えば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ等）及び不揮発性メモリ等のデバイスで構成される。例えば、ＣＰＵが不揮発性メモリからプログラムを読み出して実行することにより、ハードウェア・プロセッサ８が、信号処理部１９として機能する。信号処理部１９は、風速を観測する各地点での風速ベクトルにおける、当該信号処理部１９が設けられたレーダ装置１０と風速を観測する各地点とを結ぶ直線に沿った方向の風速成分のうちの、水平面に沿った水平風速成分を、観測データとして取得する。

駆動制御部２１は、アンテナ１１が所定の規則性に従って駆動するように、該アンテナ１１を制御する。本実施形態では、各レーダ装置１０のアンテナ１１は、ＣＡＰＰＩモード（第１観測手法）による風速測定と、セクタＰＰＩモード（第２観測手法）による風速測定とを行う。駆動制御部２１は、中央演算処理部２からの指令に応じて、アンテナ１１の駆動を制御することにより、アンテナ１１の走査範囲を制御する。

図３は、ＣＡＰＰＩモード時におけるアンテナ１１のスキャン動作を説明するための模式図であって、図３（Ａ）は上方から視た図、図３（Ｂ）は側方から視た図である。また、図４は、セクタＰＰＩモード時におけるアンテナ１１のスキャン動作を説明するための模式図であって、図４（Ａ）は上方から視た図、図４（Ｂ）は側方から視た図である。

ＣＡＰＰＩモード時は、アンテナ１１は、図３（Ａ）を参照して、水平面に沿って所定方向に回転動作する。また、アンテナ１１は、図３（Ｂ）を参照して、１回転する毎に仰角を角度幅Δθ_１だけ変更し、同様の回転動作を続ける。これにより、ＣＡＰＰＩモード時には、レーダ装置１０は、自身を中心とした３次元空間をスキャンする。すなわち、駆動制御部２１は、ＣＡＰＰＩモード時、アンテナ１１を水平面に沿った所定方向に回転させつつ、１回転する毎に仰角を角度幅Δθ_１だけ変更するように、アンテナ１１の駆動を制御する。なお、以下では、上述した角度幅を、仰角変更幅と称する場合もある。

一方、セクタＰＰＩモード時は、アンテナ１１は、図４（Ａ）を参照して、水平面に沿って所定の角度範囲内において往復動作する。また、アンテナ１１は、図４（Ｂ）を参照して、片道方向への走査を行う毎に、仰角を、仰角変更幅Δθ_２（Δθ_２＜Δθ_１）だけ変更し、同様の走査を続ける。これにより、セクタＰＰＩモード時は、細かい仰角変更幅Δθ_２毎に観測範囲内をスキャンできる。すなわち、駆動制御部２１は、セクタＰＰＩモード時、アンテナ１１を水平面に沿った所定の角度範囲内で往復動作させつつ、片道方向への走査を行う毎に仰角を角度幅Δθ_２だけ変更するように、アンテナ１１の駆動を制御する。

中央演算処理部２は、各レーダ装置１０とは別体の外部装置として設けられている。中央演算処理部２は、気象情報算出部４と、気象特徴算出部５と、観測領域決定部６とを有している。中央演算処理部２は、ハードウェア・プロセッサ７（例えば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ等）及び不揮発性メモリ等のデバイスで構成される。例えば、ＣＰＵが不揮発性メモリからプログラムを読み出して実行することにより、ハードウェア・プロセッサ７が、気象情報算出部４、気象特徴算出部５、及び観測領域決定部６として機能する。

気象情報算出部４は、観測領域内に含まれる各地点の風速ベクトルのうち水平面に沿う方向の風速ベクトル（地点毎水平風速ベクトル）を、各地点での気象情報として算出する。具体的には、気象情報算出部４は、各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの信号処理部１９で算出された地点毎の風速成分を統合することにより、地点毎水平風速ベクトルを算出する。地点毎水平風速ベクトルには、各地点の風速及び風向が、情報として含まれる。気象情報算出部４で算出された、各地点での風速ベクトルに関する情報は、表示器３及び気象特徴算出部５に出力される。

表示器３には、観測領域内の風速分布図（具体的には、気象情報算出部４で算出された各地点の水平風速ベクトル）が表示される。各地点の風速ベクトルは、例えば一例として矢印で表され、各矢印の向きが風向を示し、各矢印の長さが風速を示す。

気象特徴算出部５は、各地点での地点毎水平風速ベクトルに基づき、観測領域内における気象情報の特徴である領域内気象特徴を算出する。本実施形態では、気象特徴算出部５は、領域内気象特徴として、観測領域内の各地点のある高度面における風向の平均である平均風向を算出する。具体的には、気象特徴算出部５は、例えば一例として、地点毎水平風速ベクトルを合成して得られた風速ベクトルが示す向きを、平均風向として算出する。なお、平均風向の算出方法はこれに限らず、その他の方法によって平均風向が算出されてもよい。

図５は、各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃで気象情報を観測すべき領域が第１領域及び第２領域のいずれであるかを決定する際の決定手法を説明するための図である。第１領域は、上方から視て、各レーダ装置１０のアンテナ１１を中心とした円形状の領域であり、第２領域は、上方から視て、各レーダ装置１０のアンテナ１１を中心とした扇形状の領域である。図５では、各レーダ装置１０の位置を模式的にドットで示している。また、図５では、３つのレーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの位置を頂点とする三角形Ｔｒの重心を符号Ｇで示し、各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ及び重心Ｇを通過する直線を、それぞれ、第１直線Ｌ１，第２直線Ｌ２，第３直線Ｌ３としている。また、図５では、気象特徴算出部５で算出された平均風向と同じ向きの速度ベクトル（平均風速ベクトル）を符号Ｗ_ＡＶＥで示している。

観測領域決定部６は、３つのレーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち、いずれのレーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃがセクタＰＰＩモードで動作すべきかを決定する。具体的には、観測領域決定部６は、各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの位置から重心Ｇへ向かって立ったと仮定した場合に、その平均風速ベクトルＷ_ＡＶＥの向かい風成分又は追い風成分が最も大きくなるレーダ装置の観測領域を第２領域Ｚ２と決定し（すなわち、そのレーダ装置をセクタＰＰＩモードで動作すべきレーダ装置として決定し）、他のレーダ装置の観測領域を第１領域Ｚ１と決定する（すなわち、他のレーダ装置をＣＡＰＰＩモードで動作すべきレーダ装置として決定する）。

より詳しくは、観測領域決定部６は、平均風速ベクトルＷ_ＡＶＥにおける第１直線Ｌ１方向の成分である第１直線成分Ｗ_ＡＶＥ１、平均風速ベクトルＷ_ＡＶＥにおける第２直線Ｌ２方向の成分である第２直線成分Ｗ_ＡＶＥ２、及び平均風速ベクトルＷ_ＡＶＥにおける第３直線Ｌ３方向の成分である第３直線成分Ｗ_ＡＶＥ３、を算出する。これらの直線成分は、レーダ装置毎に算出されるレーダ装置毎風速成分である。そして、観測領域決定部６は、その値が最も大きい直線成分が算出されたレーダ装置をセクタＰＰＩモードで動作すべきレーダ装置として決定し、その他のレーダ装置をＣＡＰＰＩモードで動作すべきレーダ装置として決定する。図５に示す例では、第１直線成分Ｗ_ＡＶＥ１が最も大きいため、観測領域決定部６は、レーダ装置１０ａの観測領域を第２領域Ｚ２に設定し、レーダ装置１０ｂ，１０ｃの観測領域を第１領域Ｚ１に設定する。

観測領域決定部６は、第２領域Ｚ２を、以下のようにして決定する。具体的には、観測領域決定部６は、レーダ装置１０を中心として、３つのレーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの位置を頂点とする三角形Ｔｒの重心Ｇへ向かって拡がる扇型の領域を、第２領域Ｚ２として決定する。

図６は、各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃがＣＡＰＰＩモードで動作しているときの各地点の風向を太線矢印で示す模式図である。また、図７は、レーダ装置１０ａがセクタＰＰＩモードで動作し且つレーダ装置１０ｂ，１０ｃがＣＡＰＰＩモードで動作しているときの各地点の風向を太線矢印で示す模式図である。

レーダシステム１では、観測領域決定部６による決定結果が導出されるまでは、各レーダ装置１０は、ＣＡＰＰＩモードで動作する。そして、レーダシステム１では、観測領域決定部６による決定結果が導出されると、その決定結果に基づいて各レーダ装置１０が動作する。図７では、レーダ装置１０ａがセクタＰＰＩモードで動作し且つレーダ装置１０ｂ，１０ｃがＣＡＰＰＩモードで動作している状態を示している。

［気象観測方法］
図８は、上述したレーダシステム１を用いて行う気象観測方法を説明するためのフローチャートである。以下では、図８を参照して、レーダシステム１を用いて実施される気象観測方法について説明する。

まず、ステップＳ１では、各レーダ装置１０が互いに異なる位置に配置される。その際、各レーダ装置１０は、例えば一例として、重点的に気象観測を行いたい領域が３つのレーダ装置１０で囲まれるように、各レーダ装置１０を配置する。

次に、ステップＳ２では、レーダシステム１が起動される。これにより、各レーダ装置１０によって、観測領域内の各地点における水平風速成分が算出され、それらが統合されることにより、各地点の水平方向における風向が算出される。なお、レーダシステム１の起動直後は、各レーダ装置１０は、第１領域Ｚ１内の水平風速成分を算出する。言い換えれば、各レーダ装置１０は、ＣＡＰＰＩモードによる風速測定を行う。そして、レーダシステム１は、各レーダ装置１０の第１領域Ｚ１内の水平風速成分を統合して得られた地点毎水平風速ベクトルを平均化して、平均風向を算出する。

次に、ステップＳ３では、ステップＳ２で算出された平均風向に基づき、各レーダ装置１０の観測領域を決定する。具体的には、ステップＳ３では、図５を参照して、平均風速ベクトルＷ_ＡＶＥの向かい風成分又は追い風成分（第１直線成分Ｗ_ＡＶＥ１、第２直線成分Ｗ_ＡＶＥ２、第３直線成分Ｗ_ＡＶＥ３）が最も大きくなるレーダ装置の観測領域を第２領域Ｚ２と決定し、それ以外のレーダ装置の観測領域を第１領域Ｚ１と決定する。

最後に、ステップＳ４では、ステップＳ３で決定された観測領域に基づいて、各レーダ装置１０のアンテナ１１の走査範囲が制御される。具体的には、観測領域が第１領域に決定されたレーダ装置１０は、引き続き第１領域の気象観測をＣＡＰＰＩ観測によって行い、観測領域が第２領域に決定されたレーダ装置１０は、第２領域の気象観測をセクタＰＰＩ観測によって行う。

そして、本実施形態に係るレーダシステム１を用いて行われる気象観測方法では、所定のタイミング毎に各レーダ装置の観測領域が決定され、観測領域が決定される毎に、その決定された観測領域に基づくアンテナの制御が行われる。

［効果］
以上のように、本実施形態に係るレーダシステム１によれば、複数のレーダ装置１０から得られた気象情報に基づいて、各レーダ装置１０の観測領域が第１領域Ｚ１及び第２領域Ｚ２のいずれか一方に決定される。こうすると、重点的に気象情報を観測したい領域を最も適切に観測できるレーダ装置１０の観測領域を、第１領域Ｚ１よりも狭い第２領域Ｚ２に切り替えることができる。そうすると、当該第２領域Ｚ２を走査するアンテナ１１の走査範囲が狭くなるため、その分、第２領域Ｚ２内の気象情報の更新周期を短くすることが可能となる。或いは、図３及び図４を用いて説明したように、仰角変更幅をΔθ_１からΔθ_２へ小さくできるため、仰角方向における空間分解能を上げることができる。

従って、レーダシステム１によれば、複数のレーダ装置１０での観測結果に応じて重点的に気象観測を行いたい領域をダイナミックに決定可能なレーダシステムを提供できる。

また、レーダシステム１によれば、第１領域Ｚ１を観測するレーダ装置は、第１観測手法（本実施形態の場合、ＣＡＰＰＩ観測）によって観測データを取得し、第２領域Ｚ２を観測するレーダ装置は、第２観測手法（本実施形態の場合、セクタＰＰＩ観測）によって観測データを取得する。すなわち、レーダシステム１によれば、複数のレーダ装置１０での観測結果に応じて、観測したい領域を観測する手法をダイナミックに決定することができる。

また、レーダシステム１によれば、第１領域Ｚ１がＣＡＰＰＩ観測により観測され、第２領域Ｚ２がセクタＰＰＩ観測によって観測される。これにより、各領域Ｚ１，Ｚ２に含まれる各地点の気象情報を得ることができる。

また、レーダシステム１によれば、観測領域内における各地点の風向を得ることができる。

また、レーダシステム１によれば、平均風向に基づいて、各レーダ装置の観測領域が決定される。このように、統計的な情報に基づいて各レーダ装置の観測領域を決定することにより、観測領域をより適切に決定することができる。

また、レーダシステム１によれば、レーダ装置毎風速成分（本実施形態の場合、第１直線成分Ｗ_ＡＶＥ１、第２直線成分Ｗ_ＡＶＥ２、及び第３直線成分Ｗ_ＡＶＥ３）の大きさに基づき、各レーダ装置の観測領域が決定される。これにより、観測領域をより一層適切に決定することができる。

また、レーダシステム１によれば、図５を参照して、各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃから三角形Ｔｒの重心Ｇに向かって立った場合において、平均風向の向かい風成分又は追い風成分が最も大きいレーダ装置（図５の場合、レーダ装置１０ａ）の観測領域が、第２領域に決定される。レーダ装置は、その特性上、自身と観測地点とを結ぶ直線に沿う成分を多く有する風速を精度よく測定することができる。この点につき、レーダシステム１のようにして第２領域Ｚ２を観測するレーダ装置を決定すると、重心Ｇ付近の領域の風向を、他のレーダ装置１０ｂ，１０ｃよりも正確に算出可能なレーダ装置１０ａによって、時間分解能及び空間分解能を上げて測定できる。すなわち、この構成によれば、セクタＰＰＩモードで動作すべきレーダ装置を適切に選択できる。

また、レーダ装置１０によれば、重点的に気象観測を行いたい領域をダイナミックに決定可能なレーダシステム１に適したレーダ装置を提供できる。

また、気象観測方法によれば、重点的に気象観測を行いたい領域をダイナミックに決定することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

（１）上記実施形態では、第２領域Ｚ２の気象観測を行うレーダ装置を１つ、決定したが、これに限らず、第２領域Ｚ２の気象観測を行うレーダ装置が複数、決定されてもよい。

（２）上記実施形態では、各地点の水平風速ベクトルである地点毎水平風速ベクトルを、各地点に含まれる降水粒子のドップラー速度に基づいて算出したが、これに限らない。具体的には、例えば一例として、降水セル（降水粒子が観測されるセル）を時系列に追尾し、降水セルの変移量に基づいてその移流ベクトル（伝搬ベクトル）を算出してもよい。

（３）図９は、変形例に係るレーダシステム１ａの構成を示すブロック図である。上述した実施形態では、各レーダ装置１０の観測領域が、各レーダ装置１０とは別に設けられた中央演算処理部２によって決定される例を挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、複数のレーダ装置のいずれかに、上述した中央演算処理部２の機能を持たせてもよい。図９に示す変形例に係るレーダシステム１ａは、レーダ装置１０ａ及び中央演算処理部２が一体化されたマスター用レーダ装置９と、スレーブ用のレーダ装置１０ｂ，１０ｃとを備えている。このような構成を有するレーダシステム１ａであっても、上述した実施形態に係るレーダシステム１の場合と同様、複数のレーダ装置１０での観測結果に応じて重点的に気象観測を行いたい領域をダイナミックに決定可能なレーダシステムを提供できる。なお、図９に示すレーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃが有する各構成要素は、上述した実施形態の各レーダ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃが有する各構成要素と同じであるため、その図示を省略している。

（４）上記実施形態では、第１観測手法としてＣＡＰＰＩ観測を採用し、第２観測手法としてセクタＰＰＩ観測を採用する例を挙げて説明したが、これに限らず、それら以外の観測手法を採用してもよい。例えば、第１観測手法として、ＰＰＩ観測、ＲＨＩ観測等を採用してもよい。また、第２観測手法として、ＲＨＩ観測（セクタＲＨＩ観測であってもよい）を採用してもよい。

（５）図１０は、変形例に係るレーダシステム１ｂの構成を示すブロック図である。また、図１１は、図１０に示す各レーダ装置２０の構成を示すブロック図である。

上述した実施形態及び変形例では、レーダシステム１によって観測される気象情報が風向である例を挙げて説明したが、これに限らない。本変形例に係るレーダシステム１ｂによって観測される気象情報は、降水強度である。以下では、上記実施形態に係るレーダシステム１と異なる箇所について説明し、それ以外の箇所については説明を省略する。

各レーダ装置２０は、図１１に示すように、アンテナ１１と、サーキュレータ１２と、送信波形生成部１３と、増幅部１４と、送信機１５と、受信機１６と、バンドパスフィルタ１７と、増幅部１８と、信号処理部１９ａと、駆動制御部２１とを備えている。各レーダ装置２０の信号処理部１９ａは、アンテナ１１から送波される送信波の反射波のエコー強度を、各レーダ装置２０に対応して設定された観測領域内の各地点から取得する。

中央演算処理部２ａは、気象情報算出部４ａと、多降水領域抽出部２２と、観測領域決定部６ａとを有している。

気象情報算出部４ａは、観測領域内の各地点から得られたエコー強度に基づき、各地点の降水強度を算出する。図１２は、図１０に示す気象情報算出部４ａによって算出された各地点の降水強度を示す分布図である。図１２では、降水強度が強い領域を、密度が濃いドットハッチングで示し、降水強度が弱い領域を、密度が薄いドットハッチングで示している。

多降水領域抽出部２２は、気象情報算出部４ａによって算出された各地点の降水強度を、所定の閾値と比較する。そして、多降水領域抽出部２２は、降水強度が閾値を超える領域を、多降水領域Ｚｒ（図１２参照）として抽出する。

観測領域決定部６ａは、各レーダ装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃが観測すべき観測領域を決定する。具体的には、観測領域決定部６ａは、多降水領域抽出部２２によって抽出された多降水領域Ｚｒを含む観測領域を有するレーダ装置の観測領域を、第２領域に決定し、その他のレーダ装置の観測領域を、第１観測領域に決定する。図１２に示す例では、レーダ装置２０ｂの観測領域が、第２領域Ｚ２に決定され、レーダ装置２０ａ，２０ｃの観測領域が、第１領域Ｚ１に決定される。

本変形例の観測領域決定部６ａは、第２領域Ｚ２を、以下のようにして決定する。具体的には、観測領域決定部６ａは、レーダ装置２０を中心として、多降水領域Ｚｒ側へ向かって拡がって該多降水領域Ｚｒを含む扇形の領域を、第２領域Ｚ２として決定する。図１３は、レーダ装置２０ｂがセクタＰＰＩモードで動作し且つレーダ装置２０ａ，２０ｃがＣＡＰＰＩモードで動作しているときの各地点の降水強度を示す模式図である。

以上のように、本変形例に係るレーダシステム１ｂでは、気象情報としての降水強度に基づいて、各レーダ装置２０の観測領域が第１領域Ｚ１及び第２領域Ｚ２のいずれか一方に決定される。これにより、降水強度が大きい領域（多降水領域Ｚｒ）をその観測領域内に含むレーダ装置の観測領域を、該多降水領域を含む第２領域に決定することができる。そうすると、その第２領域内における降水強度分布の取得更新周期を短くしたり、仰角方向における空間分解能を上げることができる。従って、レーダシステム１ｂによれば、複数のレーダ装置２０での観測結果に応じて重点的に降水強度観測を行いたい領域をダイナミックに決定可能なレーダシステムを提供できる。

また、レーダシステム１ｂでは、多降水領域Ｚｒが含まれるように第２領域Ｚ２が決定されるため、降水強度が大きい領域において、降水強度分布の取得更新周期を短くしたり、或いは仰角方向における空間分解能を上げることができる。

（６）図１４は、変形例に係るレーダシステム１ｃが有する各レーダ装置１０ａ，１０ｃ，１０ｄの互いに対する配置を説明するための模式図である。なお、図１４では、中央演算処理部の図示を省略している。

本変形例に係るレーダシステム１ｃは、３つのレーダ装置のうちの１つが可動式のレーダ装置である点を除き、上述した実施形態に係るレーダシステム１と同じである。以下では、上記実施形態と異なる箇所について説明し、それ以外の箇所については説明を省略する。

本変形例に係るレーダシステム１ｃは、３つのレーダ装置１０ａ，１０ｃ，１０ｄを備えている。これら３つのレーダ装置１０ａ，１０ｃ，１０ｄのうち、レーダ装置１０ａ，１０ｃは、その地点に固定される固定式レーダ装置である。一方、レーダ装置１０ｄは、設置位置を変更可能な、移動式レーダ装置である。

移動式レーダ装置１０ｄは、卓越風の向きに応じて、その設置位置が変更される。卓越風とは、ある地方である特定期間に吹く、最も頻度が多い風向の風である。卓越風の一例としては、冬季に日本で発生する北西風及び夏季に日本で発生する南東風である季節風が挙げられる。図１４（Ａ）に示す白抜き矢印は、北西から吹く季節風Ｗ_ＮＷを示し、図１４（Ｂ）に示す白抜き矢印は、南東から吹く季節風Ｗ_ＳＥを示している。

移動式レーダ装置１０ｄは、主に北西からの季節風Ｗ_ＮＷが吹く期間には、図１４（Ａ）に示すように、２つの固定式レーダ装置１０ａ，１０ｃよりも当該季節風Ｗ_ＮＷの風上側（言い換えれば、２つの固定式レーダ装置１０ａ，１０ｃよりも北西側）に配置される。一方、移動式レーダ装置１０ｄは、主に南東からの季節風Ｗ_ＳＥが吹く期間には、図１４（Ｂ）に示すように、２つの固定式レーダ装置１０ａ，１０ｃよりも当該季節風Ｗ_ＳＥの風上側（言い換えれば、２つの固定式レーダ装置１０ａ，１０ｃよりも南東側）に配置される。

ところで、風向を正確に把握することは、より精度の高い降水予測を行うにあたり、非常に重要である。例えば、雨雲は、風上側から風下側へ向かって流れやすいため、降水予測を行いたい領域の風上側の風向を正確に算出することで、降水予測の精度を上げることができる。

この点につき、本変形例では、移動式レーダ装置１０ｄは、固定式レーダ装置１０ａ，１０ｃよりも季節風の風上側に配置される。こうすると、重点的に降水予測を行いたい領域（具体的には、３つのレーダ装置１０ａ，１０ｃ，１０ｄによって囲まれた領域）よりも風上側から吹く風の風向を、移動式レーダ装置１０ｄによって精度よく算出することができる。そうすると、その季節風に乗って移動する雨雲の進路を正確に予測しやすくなるため、正確な降水予測を行うことが可能となる。

以上のように、本変形例によれば、所望の領域において、正確な降水予測を行うことが可能となる。

なお、本変形例では、卓越風として季節風を挙げ、季節風が吹いてくる方向に応じて移動式レーダ装置１０ｄの位置を移動する例を挙げて説明したが、これに限らず、その他の卓越風が吹いてくる方向に応じて移動式レーダ装置１０ｄの位置が移動されてもよい。

また、本変形例では、卓越風に応じて移動式レーダ装置１０ｄの位置を移動する例を挙げて説明したが、これに限らず、その他の周囲環境（例えば、レーダシステム１ｃが設置される地域特有の気象環境等）に応じて、移動式レーダ装置１０ｄの位置が移動されてもよい。

（７）図１５は、変形例に係るレーダシステム１ｄの構成を示すブロック図である。また、図１６は、図１５に示す各レーダ装置の構成を示すブロック図である。

上述した実施形態では、各アンテナ１１の回転駆動を制御する駆動制御部２１が、各レーダ装置１０に設けられた例を挙げて説明したが、これに限らない。図１５に示すレーダシステム１ｄでは、駆動制御部２１が、中央演算処理部２ｂに設けてられている。この場合、各レーダ装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃのアンテナ１１を回転駆動させるための駆動制御信号が、中央演算処理部２ｂから、各レーダ装置３０へ送信される。各アンテナ１１は、その駆動制御信号に基づいて回転駆動されることにより、第１領域Ｚ１又は第２領域を走査する。

１，１ａ〜１ｄ レーダシステム
４，４ａ 気象情報算出部
６，６ａ 観測領域決定部
１０，１０ａ〜１０ｃ レーダ装置
１０ｄ 移動式レーダ装置
１１ アンテナ
２０，２０ａ〜２０ｃ レーダ装置
２１ 駆動制御部
Ｚ１ 第１領域
Ｚ２ 第２領域

Claims (13)

1. 互いに異なる位置に配置されており、気象の観測データを取得する複数のレーダ装置と、
   前記複数のレーダ装置のそれぞれが有するアンテナを中心とした周囲の領域である第１領域を観測領域として取得した前記観測データに基づいて、前記観測領域における各地点の風向を平均した平均風向と同じ向きの平均風速ベクトルのうち、前記複数のレーダ装置の位置を頂点とする多角形内の点と各前記レーダ装置とを結ぶ直線方向の成分であるレーダ装置毎の風速成分の大きさを含む気象情報を算出する気象情報算出部と、
   前記気象情報に基づいて、前記複数のレーダ装置のうち少なくとも一つのレーダ装置を選定し、選定したレーダ装置の前記観測領域を、自装置のアンテナを基点とした特定の角度範囲の領域である第２領域に変更する観測領域決定部と、
   を備えていることを特徴とする、レーダシステム。
2. 請求項１に記載のレーダシステムにおいて、
   前記観測領域決定部の変更に基づいて、各前記アンテナの走査範囲を制御する駆動制御部、を更に備えていることを特徴とする、レーダシステム。
3. 請求項２に記載のレーダシステムにおいて、
   前記第１領域を観測するレーダ装置は、第１観測手法によって前記観測データを取得し、
   前記第２領域を観測するレーダ装置は、前記第１観測手法とは異なる第２観測手法によって前記観測データを取得することを特徴とする、レーダシステム。
4. 請求項３に記載のレーダシステムにおいて、
   前記第１観測手法は、ＣＡＰＰＩ観測であり、前記第２観測手法は、セクタＰＰＩ観測又はＲＨＩ観測であることを特徴とする、レーダシステム。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれかに記載のレーダシステムにおいて、
   前記多角形内の点は、多角形の重心であることを特徴とする、レーダシステム。
6. 請求項５に記載のレーダシステムにおいて、
   前記観測領域決定部は、前記レーダ装置毎の風速成分が最も大きいレーダ装置を選定するレーダシステム。
7. 請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載のレーダシステムにおいて、
   前記複数のレーダ装置のうちの少なくとも１つのレーダ装置は、周囲環境に応じて移動される移動式レーダ装置であることを特徴とする、レーダシステム。
8. 請求項７に記載のレーダシステムにおいて、
   前記移動式レーダ装置は、前記周囲環境としての卓越風に応じて移動されることを特徴とする、レーダシステム。
9. 請求項８に記載のレーダシステムにおいて、
   前記移動式レーダ装置は、前記複数のレーダ装置のうちの該移動式レーダ装置以外のレーダ装置である固定式レーダ装置よりも、前記卓越風の風上側に移動されることを特徴とする、レーダシステム。
10. レーダ装置において、
    所定範囲を走査するアンテナと、
    前記アンテナによって観測領域における気象の観測データを取得する観測データ取得部と、
    を備え、
    自装置を含む複数のレーダ装置のそれぞれが有するアンテナを中心とした周囲の領域である第１領域を観測領域として取得した観測データに基づいて、前記観測領域における各地点の風向を平均した平均風向と同じ向きの平均風速ベクトルのうち、前記複数のレーダ装置の位置を頂点とする多角形内の点と各前記レーダ装置とを結ぶ直線方向の成分であるレーダ装置毎の風速成分の大きさを含む気象情報が算出され、前記気象情報に基づいて、前記複数のレーダ装置のうち少なくとも一つのレーダ装置を選定し、選定したレーダ装置の前記観測領域を、自装置のアンテナを基点とした特定の角度範囲の領域である第２領域に変更する観測領域決定部の結果に基づいて、前記第１領域又は前記第２領域のいずれか一方の観測領域を走査することを特徴とする、レーダ装置。
11. 請求項１０に記載のレーダ装置において、
    該レーダ装置とは異なる外部装置が前記観測領域決定部を有していることを特徴とする、レーダ装置。
12. 請求項１０に記載のレーダ装置において、
    前記観測領域決定部を更に備えていることを特徴とする、レーダ装置。
13. 気象の観測データを取得する複数のレーダ装置を互いに異なる位置に配置し、
    前記複数のレーダ装置のそれぞれが有するアンテナを中心とした周囲の領域である第１領域を観測領域として取得した前記観測データに基づいて、前記観測領域における各地点の風向を平均した平均風向と同じ向きの平均風速ベクトルのうち、前記複数のレーダ装置の位置を頂点とする多角形内の点と各前記レーダ装置とを結ぶ直線方向の成分であるレーダ装置毎の風速成分の大きさを含む気象情報を算出し、
    前記気象情報に基づいて、前記複数のレーダ装置のうち少なくとも一つのレーダ装置を選定し、選定したレーダ装置の前記観測領域を、自装置のアンテナを基点とした特定の角度範囲の領域である第２領域に変更する、気象観測方法。
    
    
    

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