JPH06500861A - 高高度及び低高度レーダー・スキャンを用いるウインドシア・レーダーシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

高高度及び低高度レーダー・スキャンを用いるウィンドシア・レーダーシステム 関連出願への相互参照 本願は、本願と同時に出願され本明細書の一部を形成するものとして引用する米 国特許出願：　Ｍｏｄｕｌａｒ　５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｒａｄａｒ　Ｔｒａ ｎｓｍｉｔｔｅｒ　ｂｙ　Ｊｏｈｎ　Ｃ１ａｒｋｅ、　Ｊ盾唐■ ｐｈんＦａｕｌｋｎｅｒ、　Ｇｒｅｇｏｒｙ　Ｋ−Ｓｉｍｏｎ　ａｎｄ　Ｂｒ１ ａｎ　Ｊ、　Ｍｉｓｅｋ、　Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ　ｄモ■Fｋｅｔ ｎｕｍｂｅｒ　５７．００３　及び米国特許出願　Ｌｏｌｌ　Ｖｉｂｒａｔｉｏ ｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｒｅ５ｏｎａｔｏｒ　Ａｒｒａｎｇ ｅｍｅｎｔ　ｂｙ　Ｍｉｅｈａｅｌ　Ｍ、　Ｄｒｉｓｃｏｌｌ　ａｎｄ　Ｎｏｒ ｍａｎ　Ｇ、　Ｍａｔｔｈｅｗｓ、　vｅｓｔｉｎｇｈ。 ｕｓｅ　ｄｏｃｋｅｔ　ｎｕｍｂｅｒ　５５．９３７と関連がある。 発明の背景 発明の分野 本発明は２つのレーダー・スキャンによりウィンドシアを発生するマイクロバー ストの特性を検知するレーダーシステムに関し、さらに詳細には、下方監視レー ダーの走査から得られるグランドクラツタ及び車両によるクラッタを有向、配列 、定誤警報率処理（ｏｒｉｅｎｔｅｄ、　ｏｒｄｅｒｅｄ、ｃｏｎｓｔａｎｔ　 ｆａｌｓｅ　ａｌａｒｍ　ｒａｔｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）により減少させ、 下方監視レーダーの走査からの信号を離着陸時ウィンドシアによる危険探知処理 のための候補領域を決定する高高度スキャンに基づいて処理することによりウィ ンドシア危険警報を発生するシステムに関する。 関連技術の説明 マイクロバーストは、航空機にとって危険なウィンドシア現象を発生させる大気 が不安定になる気象現象である。この不安定性は低高度の暖気が高高度の密度の 高い冷気を支えることによって起こる。冷気塊が不定のしきい値を越えると、暖 気がもはや冷気を支え切れなくなって冷気が暖気を通って下降し、さらに蒸発冷 却によって加速されることがおおいい。マイクロバーストの名前は、柱状の冷気 が下降して地表に当たるとはねかえり四方に広がることからつけられたものであ る。このはねかえりは流体動力学及び質量保存の法則により決定される。地表へ の下降気流はほとんど不圧縮性流体のような振る舞いをして地表に沿う半径方向 外方気流となり、下降気流、外方気流及び渦が空間で「ソンブレロ」のような外 観を呈する。 離着陸時低高度にある航空機にとって、ウィンドシアによるこれらの外方気流は 局地風が逆風から追風に変わる空間領域に相当するため危険である。空気力学的 には、これは性能を低下させるウィンドシアであり航空機の高度を低下させる。 この危険性は、下降気流であるため、また最初に性能を高める逆風が当たるため いや増す。危険の大きさは航空機が高度性能を始動させそれを維持する能力、即 ちそのスラスト重量比と均衡している。その危険の程度は、性能を低下させる気 流内にある航空機の性能包絡線内に残るマージンにより測定可能である。 危険な気象状況の探知は、地上からの２つの高度における走査、或いはバー・レ ーダｍ−スキャン（ｂａｒ　ｒａｄａｒ　５ｃａｎ）により行なわれており、マ イクロバーストが探知されると地上のレーダーを監視する地上の人間がパイロッ トに警報を与える。この２つのバー・スキャンでは、比較的大きな垂直方向の扇 形ビームがオーバラップして、上方ビームによるドツプラースペクトルと下方ビ ームによるドツプラースペクトルを発生させるが、これらを減算すると差のドツ プラースペクトルの速度境界が地表に近い高さにおける風速成分を与える。 しかしながら、この地上レーダーによるアプローチは下向き走査の機上システム には特に利用できない。その理由は通常、機上レーダーは周波数が高く、方向性 利得が最大で、アンテナ・サイドローブが最小であるからである。このタイプの ２つのオーバーラツプするビームによる走査は米国再発行特許第３３，１５２号 に記載されている。機上乱気流マツピングシステムは通常、米国特許第４，８３ ５．５３６号がその典型であるようにエコー間の自己相関を用いるパルスペア処 理法を利用する。別の方法としては、米国特許第４．２２３，３０９号に記載さ れるように、ある範囲にわたる速度の分散から、性能を低下させる構造を考慮せ ずに乱気流の特性を探知するものがある。これらのアプローチはいずれもウィン ドシアを探知する下方監視システムにとっては不適当である。 ウィンドシアによる危険を効果的に回避するには、航空機の進路を監視して着陸 或いは離陸を中止させるかもしくはマイクロバーストにより惹き起こされる性能 低下の変化量を補償するに必要な十分な時間前にパイロットに警報を与える機上 ウィンドシア危険警報システムが必要である。 発明の概要 本発明の目的は、水平方向のウィンドシアを直接測定することによりウィンドシ アの危険を評価することにある。 本発明の別の目的は、民間航空機に搭載する低コストのシステムでこの危険を測 定することにある。 本発明の目的は、エコーを方位スライスごとに蓄積してそのエコーをレンジセル により増強することにある。 本発明のさらに別の目的は、下方監視レーダーのビームが遭遇する広範なグラン ドクラツタに直面して危険度を測定することにある。 また本発明の目的は、下向き監視のドツプラー及びレンジ領域の両方のクラッタ を取り除くことにある。 本発明の別の目的は、関心目標レンジ外の周期外エコーをリジェクトすることに ある。 本発明さらに別の目的は、危険を回避するに必要な十分な時間前にパイロットへ 警報を与えることにある。 本発明のさらに別の目的は、特に地上を動く物標による誤警報を減少することに ある。 本発明の目的は、アプローチの滑空角に沿って全危険係数を正確に推定すること である。 上記目的は、２つのレーダースキャン、即ち一定の上向き角度で走査する高高度 スキャン及び滑空路近くで走査する低高度スキャンにより航空機の予想飛行方向 を走査するシステムより達成可能である。高高度スキャンによるレーダーエコー はマイクロバーストのコアの探知に用いる。コアのサイズ及びそのコアのサイズ に基ずくウィンドシアの仮定モデルを用いて、低高度スキャンから危険探知処理 に用いるレーダーエコーの候補を選択する。地表を向く低高度スキャンのレーダ ーエコーを用いて危険マツプを形成し、このマツプを検討して所定の危険しきい 値より高いウィンドシアの危険が存在するか否か判定する。しきい値を越えると パイロットに警報が発せられる。所望であれば危険マツプをパイロットに表示す ることにより、パイロットがディスプレイ上の危険の最も大きい領域に基づいて 飛行中止方向を選択できるようにする。 ウィンドシアの危険の探知能力を向上させるため、本発明は周期外エラーをなく すことができる複数のパルス繰返し周波数によるレーダースキャンを含む。本発 明はまたＳ／Ｎ比を増加させるため方位角方向のスライディングウィンドウによ る検波後積分を行う。本発明はまた単一レンジゲート内の速度を結合してそのレ ンジにおける風速を表わす速度を発生させる。ウィンドバーストの危険の判定能 力を向上させるため、配列、定誤警報率プロセスを実行してウィンドシアのリッ ジと一緒の方向の蝶ネクタイ形ウィンドウを用いて低高度スキャンから離散グラ ウンドクラッタを除去する。 上記目的は他の目的及び後で明らかになるであろう利点と共に以下においてさら に詳細に説明され且つ請求される構成及び動作の詳細に記載される。同様な参照 数字が全体に亘って同様な部分を示す、その一部を形成する添付図面を参照され たい。 図面の簡単な説明 図１はマイクロバーストと本発明の２つの高度におけるバースキャンを示す。 図２は本発明のハードウェアを示す。 図３は本発明により実行される動作の一般的なブロック図である。 図４Ａ及び４Ｂは図３の一部をさらに詳細に示す。 図５は雨粒によるコアの直径と外方気流の深さとの関係を示す。 図６はピーク外方気流の高度を示す。 図７は外方気流の深さをめるための探索表の内容を示す。 図８Ａ−８Ｃは方位角スライディング探知後積分プロセス１０２を示す。 図９は有向、蝶ネクタイ形定誤警報率処理用ウィンドウを示す。 図１０Ａ−１０Ｆは有向、修正、配列定誤警報率処理１０４を示す。 図１１Ａ−１１Ｅは速度重み付はプロセス１０６のフローチャートを示す。 図１２Ａ−１２Ｆはスライス風マツプ形成操作１０８を示す。 図１３はマイクロバーストの幾何学的形状を示す。 図１４は探索表の曲線である。 図１５Ａ−１５Ｉは上方スキャンのための処理１１０を示す。 図１６Ａ−１６Ｆは水平方向ウィンドシア危険マツププロセス１１２の詳細を示 す。 図１７Ａ−１７Ｇは上方及び下方スキャン結合プロセス１１４を示す。 図１８Ａ−１８Ｃは垂直方向危険及びスケーリングプロセス１１６を示す。 図１９Ａ−１９１は危険探知操作１１８の詳細を示す。 好ましい実施例の説明 図１に示すようなマイクロバースト１０は幾つかの特性、即ち、下降気流のコア １２のサイズ、コア内の下降気流、半径方向ピーク速度部分の半径、種々の空間 位置におけるピーク外方気流の大きさ及び方向、並びに渦リングの高さにより表 わすことができる。雨粒の反射率によりコア１２を探知し、また外方気流に含ま れる雨の半径方向の運動により生じるドツプラー効果から外方気流を検知する。 コアの直径から、外方気流の深さく外方気流開始点）をめることが可能であり、 この値から半径方向ピーク速度部分の高さ及び外方気流速度をめることができる 。 本発明は航空機２２のレーダーの高高度スキャンによりコアの直径、従って外方 気流の深さを測定する。外方気流の深さから半径方向ピーク速度部分の高度及び 半径がめられマイクロバーストの輪郭が得られる。コア１０を中心とする半径速 度ピーク部分によりカバーされる領域を用いて、低高度スキャン２４から危険探 知処理のための速度候補を選択する。高高度スキャン２０は、ウィンドシアの危 険指示の可能性の高い低高度スキャン２４のレンジセルからのレーダーエコーを 選択する空間フィルタを本質的に構成する。本発明は、レンジセル候補を調べる ことにより誤警報の可能性が高いだけの領域を除外したウィンドシアを表わす変 動風速パターンを探知する。かかるパターンが探知されると、航空機２２に対す るウィンドシアの危険度を測定し、しきい値と比較する。しきい値を越えると、 システムがパイロットに操縦によりウィンドシアを回避できるに十分な時間前に 警報を与える。 図１に示すように、低高度スキャン２４は好ましくは３°の滑空角２６近くを向 いており、その結果レーダービームのサイドローブが建物や自動車のようなグラ ンドクラツタ２８に当たる。本発明は有向、配列、定誤警報率処理法によりレー ダーエコーからかかるグランドクラツタを除去する。反射率が最大でドツプラー 運動が最長のレーダーエコーは図１において低高度スキャン２４の２ｋｍの所に あるレンジセルである。本発明は、航空機が３マイルの最終アプローチの始動時 高度２５００フイートにある時ローカルレベルより上の一定角度で高高度スキャ ン２０を行うのが好ましく、このようにすると下降気流のコアを探知できる。 上向き角は、アンテナの遠いサイドローブ（最小）だけがグランドクラツタとト ラフィックを照射しメインビームクラッタがないようにした基準角度である。主 な基準は、グランドクラツタを避けて動きのないマイクロバーストのコアを検知 するように上方バーを向けることであるが、これには従来のアンテナ・アパチャ ーでローカルレベルより少なくとも５°上向きの一定の角度が必要であり、これ によりアンテナの最初のゼロ点が水平線上に位置する。 航空機２２が、好ましくはウィンドシア・レーダーシステムが作動される最初の 高度から地上ヘアプローチする際、低高度スキャン２４を過大なグランドクラツ タを回避するため持ち上げまたは上向きに回転させて、レンジ５ｋｍで地表と接 触するメインビームのスカート部分（約２°乃至３°中心から外れている）で− １５乃至−２０ｄＢ低いポイントを維持させる。この基準により、臨界までの残 り時間のレンジにおいてクラッタの大きさが周期外エコー、即ち非飽和レベル以 下になる。高高度スキャンは航空機が下降する間口−カルレベルに関し一定の角 度を保つ。ビームは３°の円形ビームであり、レンジセルは深さが３００ｍで、 高さ及び幅は勿論３°である。例えば下方の深さを１５０ｍにすると分解能が増 加するが、高速の処理ハードウェアを必要とするためシステムのコストが上がる と共に感度が下がる。処理される最初のレンジセルは好ましく航空機の前方１０ ００ｍの所にある。処理される最後のレンジセルはｌＱｋｍの所にある。 本発明は、好ましくは図２に示すようなレーダーシステム４０に組み込まれる。 このレーダーシステムは、普通、民間航空機に見られるＡＲＩＮＣ７０８の条件 を満足する従来型ジンバル付き狭帯域、低サイドローブ、スロット位相アレー、 フラットプレートアンテナ４２を含む。アンテナ４２はオフビーム・グランドク ラックからのレーダーエコーを減少させるために低いサイドローブをもつのか好 ましい。アンテナ４２は以下においてさらに詳しく説明するように矩形パターン で走査される。アンテナ４２の後にＡ−Ｄコンバータを含むスーパーへテロライ ン受信機４４があり、その後にデジタル信号プロセッサ４６及びレーダーデータ プロセッサ４８がある。プロセッサ４８の出力は所望により光の信号、音声警告 装置或いはＣＲＴディスプレイである。このシステムはまた安定化局部発振器５ ０及び送信機５２を有する。 受信機４４は、マイクロバーストのコア１２或いは他の反射性気象現象の反射率 の大きな雨粒、大きな周期外エコー誤差（ＳＴＡＥ）または他の発生源により受 信機が飽和しないようにレンジゲートを切換え可能にして減衰を与えるのが好ま しい。レンジゲートによる減衰は平均クラッタ自動利得制御（ＣＡＧＣ）に好ま しく、過大なレーダーエコーのある低いセルの前或いは後のレンジゲートにおけ る感度が維持される。レンジゲート自動利得制御曲線は最新のコヒーレント処理 インターバル（ＣＰＩ）の振幅を用いて従来の態様で更新し、それに続＜ＣＰＩ に亘って一定に保持するのが好ましい。外方気流及び下降気流の反射率は候補特 性であり、減衰率を合成的に（探知後）調整する。 アンテナとその直接の制御／サーボ回路は例外として、図１の装置は単一シャー シのパッケージ内に収納し、発振器５０により長期間及び短期間の安定チャンネ ルを形成させて速度にクラッタが広がるのを防止するに必要な相互干渉の除去、 最小速度の検出及びオフセットクラッタの位置付けを行うのが好ましい。その単 一パッケージは民間航空機の機首の空きの少ない空間にレーダーを搭載するのに 必要である。単一シャーシによるパッケージ及び安定化局部発振器の詳細につい ては前述した関連出願を見れば分かる。 飛行（民間航空輸送、一般的な航空、軍用輸送）に対する全危険係数は下方監視 コヒーレント・パルス−ドツプラーレーダーを用いる本発明により得られる。 これにより、本発明装置は機上ウィンドシェア前方監視探知システムとして働き 、パイロットに回復手順を直ちに開始するか或いは危険を回避する航路の選択を 考慮するように警告する。後者の場合、ディスプレイにパイロットを助ける危険 領域表示を含めることが可能である。 本発明は、アプローチ時におけるコックピットの仕事量から必要とされるように オペレータの介入か最小となるように作用する。オペレータはセレクタスイッチ でウィンドシアモードを選択するが、このモードはまた慣性航法システム（ＩＮ Ｓ）データ及び他の個別信号を用いて、航空機２２が着陸にさきだち例えば２５ ００フイートの適当な高度で本質的に直線最終アプローチ飛行経路にあるか否か を判定する。本発明は地上速度、高度、ピッチ、飛行方向、ローカルレベル及び クラブ角をめるため正確なＩＮＳデータが与えられると仮定する。 パルスドツプラーレーダーは地表を見下ろし、移動物標検出能力があるため用い られる。レーダーは、狭いビーム幅が形成されるようにまた航空機が接近する直 近レンジ内の風により駆動された雨粒からのレーダーエコーから明確な速度及び レンジ情報が得られるようにＸバンドで動作するのが好ましい。パイロット及び 乗組員はその仕事量のため着陸アプローチにおける長い警告時間については特に 関心がない。関連出願に述べたように、Ｘバンドのレーダーはまた民間航空機へ の搭載のためパッケージに収納することが可能である。マイクロバーストの外方 気流によるレーダーエコーは反射率がよく、そのドツプラー速度は地上レベル（ ＡＧＬ）上方はぼ２００フイート（６００ｍ）以下の高度範囲内だけにある。 アンテナ４２はこれらの風の流れをそのメインビームの強度で照射し、同じレン ジにあるグランドクラツタはサイドローブの強度で照射する。 ここに説明する好ましい波形は最大約６０ノツトの風速に対して明確な速度を与 えるが、これはＸバンドではパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）が少なくとも３゜ ８６ＫＨｚでなければならないことを意味する。レーダー・サブシステムの設計 にあたり、受信機４４及び発振器５０のダイナミックレンジを低いＰＲＦにより 平均出力を犠牲にして縮小することが可能であり、これにより周期外エラー（Ｓ ＴＡＥ）からのメインビームクラッタによるレーダーエコーを整調システム振幅 のレーダーエコーとして事実上確立する。検出可能な最小速度及び分解能を得る には、コヒーレント処理インターバル（ｃｐｒ）を長くするのが望ましい。しか しながら、かかる長いインターバルを用いると発振器５０の低い偏差周波数安定 性及び振動性環境からの機械的隔離をもつようになる。アンテナの走査速度及び その関連の走査損失はスライディングウィンドウ（ＰＤＴ）により保存される。 本発明は４　Ｋ　Ｈｚ近くにおいて２つの繰り返し周波数を交互に用い、パルス 幅の異なる素数の倍数により構成される。２オブ２レンジ相関プロセスでは、５ ＴＡＥレンジからのレーダーエコーは相関されず無視される。時間及びハードウ ェアに対する要求の現実／制約により３２ポイントの高速フーリエ変換（ＡＦＡ Ｔ）が好ましい。 本発明は、水平方向のウィンドシア（距離方向の風速の変化）を直接測定しそし て下降気流の垂直方向危険係数を測定するこ七によりウィンドシアを評価する。 水平方向のウィンドシアは、丁度滑空角を向く低高度スキャンにより風が駆動す る雨粒のレンジ方向におけるドツプラー速度の変化をもとに測定することができ る。処理にあたり、最初に風を他のレーダエコーから分離し、レンジゲート内の 風を計算し、そして導関数の定差近似を計算する。この方法は、外方気流のピー ク速度及びその位置を抽出することによりその推定及び誤警報排除を改善できる 。 下降気流の危険度の推定はそれほど直接におこなわれるのではない。低ドツプラ ー速度のメインビームクラッタと下降気流からのレーダエコーとが並ぶため、低 レベルのアンテナビームからの下降気流のコアの直径及び位置の情報が損なわれ る。 上向きでメインビームクラッタを回避する高高度スキャンにより下降気流の位置 及びその広がりが分かり、また外方気流の様子を知るため第２の高度におけるデ ータを下降気流の地面での広がりと結合すると下降気流を測定することができる 。流体の流れは基本的に不圧縮性であるため、外方気流の束の様子がその高さ、 外方気流の周面の直径及びその半径方向速度により分かれば、下降気流の面積（ 直径）かまると、下降気流の垂直方向平均速度をめることができる。 着陸アプローチモードでは、アンテナ４２は航空機２２の機首の周りにおいて方 位角±２１°を一定の速度で掃引する。高度の異なる２つのバーがインターリー ブし、それらは−緒にＪ−っの完全なフレームを形成する。低高度バーはローカ ルレベル座標にあって、滑空角近く或いは直ぐその上方の空間を、下げ過ぎて受 信機がメインビームのレーダエコーにより飽和することがないように照射する。 航空機がさらに高度をＦげると低高度バーの仰角は増加する。即ち、アンテナビ ームが持ち上げられて、主要な乾性マイクロバーストが観察される高度を照射し 、また明確なレンジにあるグランドクラツタ／車両のメインビームのエツジによ る照射が回避される。これは、低高度バーをメインビームの中心から約４°外れ た所で航空機の５ｋｍ前方の零ＡＧＬの点を指すように維持することにより実現 される。 図３は本発明の動作の一般的なシーケンスをブロック図で示す。本発明は図３に 示す幾つかの戻りループ６０−６４で分かるように幾つかの処理サイクル時間を 有する。前述したように、本発明は、２つの異なるパルス繰り返し周波数でマイ クロバーストを照射するレーダービームを送信する。内側のループ６０はＰＲＦ 関連の処理操作を示す。ＰＲＦループの第１のステップは、レーダー波形を第１ のＰＲＦで送信し、エコー信号を従来のレンジゲート方式で捕らえ、そのエコー を振幅データマトリックスに記憶させる。送信波形が第１のＰＲＦ波形である場 合、第１の波形につきＰＲＦ処理７０が実行されるが、そうでなければ第２のＰ ＲＦ波形の処理７２が実行される。 ＰＲＦ処理が完了しない場合（７４）、システムループは元に戻って波形を第２ のＰＲＦで送信する。走査エコー信号が低高度または下方バースキャンによるも のである時ＰＲＦ処理が一旦完了すると、低高度スキャンの処理７８が実行され るが、そうでなければ高高度スキャンの処理８０が実行される。特定の走査が完 了しない場合（８２）、システムは特定の高度における走査が完了するまでさら に２つのＰＲＦでの監視を行うため戻る。走査（低高度または高高度スキャン） が一旦完了するとフレーム処理８４を実行できる。フレームは高高度スキャンと 低高度スキャンを含む。１つのフレームの処理が完了すると、パイロットに警報 を与えるため、フレームを調べて危険度がしきい値より高いか否かを判定する警 報処理８６が実行される。 警報処理が一旦開始されると所謂バー往復時間の間にアンテナがもう１つの走査 を行うように動いて（矩形の走査パターンで）もう１つの掃引を開始させる（８ ８）。図３に示す全体動作の詳細をさらに説明する。ＰＲＦ処理処理ステップ及 ０７２は処理に用いるＰＲＦを除き同一であり、その結果ＰＲＦ処理をＰＲＦ間 のシステムの切換えにつきもう１度説明する。 １つの完全なフレームは両方の高度バーのレーダーデータよりなる。１つのデー タフレームは、２つの高度バーの順次走査、即ちウィンドシアの危険及び外方気 流の特性を知るための低高度における１つのバーと下降気流のコア及び外方気流 の特性を知るための高高度における１つのバーに対応する一対のデータセットよ りなる。バーの１．っおきにそれぞれ独立のフレーム出力が得られるが、フレー ム出力は最新のバーで更新可能である。単一バーを走査するのにアンテナはほぼ １秒かかり（４５°／秒）、１つの独立フレームのデータを収集するのに２秒か かる。 フＩ／−ムの更新処理は最新の１つの完全なバーのデータを用いて最新のフレー ムデータを更新することにより１秒（即ちバーレート）のインターバルで行われ る。独立のフレームレート処理は０．５Ｈｚのレートで行われる。フレームレー ト処理は、（ｉ）下降気流のコアの位置、サイズ及び速度を推定するための高度 バーによる（外方気流及び下降気流の両方の）特性の最も最近の推定を得ること （これが垂直方向危険マツプの本質を決める）、（１１）高度を尺度とした（水 平方向）ウィンドシア危険マツプと下降気流（垂直方向）危険マツプとを結合し て滑空角に沿う全危険マツプを形成すること、そして（ｉ　ｉ　ｉ）危険係数の 領域の広がりを平均化しくスライディングウィンドウの平均化）およびしきい値 と比較することにより全危険マツプを評価することを含む。危険しきい値を越え ると、危険警告信号か作動可能状態になる。危険に遭遇するまでの推定時間及び ／または危険（即ち性能を上げるウィンドシア）の物理的証拠への遭遇までの推 定時間もまた出力される。 高度バーのデータは、一定の仰角において士２１°の方位角を完全に走査するこ とによって得られる情報より構成される。バーは下降気流の位置、サイズ及び垂 直方向速度の推定に関連のある高高度バーまたは水平方向ウィンドシア及び外方 気流の推定に関連のある低高度バーのいずれかである。高高度バーの角度はメイ ンビームのグランドクラツタによるレーダーエコーか存在しない（最小）ように 選択される。これはまたドツプラーにより雨粒が検出できる上向きの監視に相当 し、上向きの走査はローカルレベルよりも５°上方の角度で行われるのが好まし い。 低高度バーは滑空角近くの風速を測定することにより予想滑空路に沿うウィンド シアに起因する危険を推定するために用いられる。高高度バーのレート処理は下 降気流のコアを推定するが、それは０．５Ｈｚのレート（２秒ごとに）行われる 。一般的に、高高度バーの処理量は低高度バーよりも一段と少ないが、これは水 平方向ウィンドシアの危険マツプを形成するため風マツプの定差を計算するため である。主要な操作は、方位角スライスの候補特性リストから候補となるマイク ロバーストの特性をを選択することである。低高度バーのレート処理により水平 方向ウィンドシアの危険マツプと外方気流の特性が決まるが、これもまた０゜５ Ｈｚのレートで行われる。 一般的に、風マツプ或いは水平方向ウィンドシアの危険マツプの計算は全部の高 度バーデータがなくても進めることが可能である。方位角スライスのデータは、 ２つの順次コヒーレント処理インターバル（ＣＰＩ）または監視に対して、レン ジとドツプラー速度と振幅データを掛は合わせたものである。その順次の監視が 交互のＰＲＦで行われるから、スライスデータは速度スケーリングが行われ且つ 検波後積分（ＰＤ　Ｉ）を用いて積分されたＦＦＴデータのことである。スライ スレート処理は利用可能な各スライスのデータにつき行われる処理である。独立 のスライス処理はほぼ５２．２Ｈｚのレート［（３６／３９３７）＋　（３６／ ３５９７）＝Ｏ１０１９２秒）］で行われる。 しかしながら、更新された最新のスライスデータは監視ごとに出力され、スライ スデータに対する操作は監視レートで行われる。方位角ウィンドウのデータはマ イクロバーストからのエコー信号につき相関見通し線（Ｌ　ＯＳ）に相当する最 新のスライスデータのことである。換言すれば、ＦＦＴデータ及びスライスデー タの収集に費やす時間はアンテナが方位角方向で掃引する時間に比べて短い。数 個の順次スライスデータは相関されたターゲットエコーにより方位角ウィンドウ を形成する。ウィンドウのスライスは検波後積分（ＰＤＩ）を施され、方位角ビ ーム幅、高度ビーム幅、レンジゲート、ドツプラーフィルタ分解能、雨／ノイズ 比が向上する。 方位角ウィンドウのＰＤＴ利得は各セルにおける独立のスライス数に依存し、ｄ Ｂビーム幅にマツチするものとしては３つのスライスウィンドウが好ましい。 一般的に、新しいスライスが各監視ごとに得られるから、方位角ウィンドウのし −ト処理は監視レートで行われる。方位角ウィンドウの結果はビーム幅の十分の −ごとに（毎秒４５°のアンテナ走査レートでは１５０Ｈｚ）出力するのが好ま しく、これは方位角ウィンドウのスライスを監視レート（はぼ１００Ｈｚ）で処 理することによってのみ近似することが可能である。方位角ウィンドウによる処 理は新しいスライスのレートで、即ちほぼ１０９．４Ｈｚの監視レートで行われ 、それには風以外のエコーの編集及び５ＴＡＥ除去が含まれる。 低高度バーのデータについては、レンジゲート毎に、しきい値と比較され、累乗 重み付けされた平均速度を抽出することにより方位角対レンジの風マツプか得ら れ、また方位角対レンジの水平方向ウィンドシア危険マツプは方位角ウィンドウ のレートに基づいて計算される。高高度バーのデータについては、反射性コアの 直径の推定及び速度マツプの特性抽出についての計算がある。 データの監視は、コヒーレント処理インターバル（ＣＴ　Ｉ）またはレーダーの ＰＲＦ休正体対応する。監視の間、データはプロセッサ４６のコーナーターンメ モリに書き込まれる。パイプラインプロセスでは、到来データが最新のコーナー ターンメモリに収集される前にそれらのレンジゲートのＦＦＴか完了していなけ ればならない。同数のＦＦＴポイント（３２）を持つ２つのＰＲＦがあるため、 ＣＰＩには幾分余裕がある。一般的に、監視レート処理は２つのＰＲＦのうちの 最も高い周波数では９．１ｍ秒後に、或いは１０９．３６Ｈｚで完了する。イン ターパルス周期（ＩＰＰ）は連続する送信パルス間の時間であり、ＰＲＦ間では 僅かな余裕がある。例えば、３９３７Ｈｚの高いＰＲＦではＴＰＰ＝２５４マイ クロ秒である。一般的に、ＣＰＩ内に行われる従来の副監視プロセスがあり、こ れらにはレンジゲート（ＡＧＣ）　、ＶＣＸＯＣＸ上ット、及び他の受信機／発 振器、送信機のテスト、制御及び後続の監視を予想しての応答コマンドの更新か 含まれる。 図２に示すように、本発明は地上速度、クラブ角、配向及び運動方向の量につき 慣性航法システム（Ｉ　Ｎ　Ｓ）を好む。本発明の装置が搭載される特定の航空 機２２がレーダーエコー信号からかかるデータを提供可能なデータソフトウェア モジュールを有していない場合、かかるモジュールを本発明に付加することか可 能である。 ステップ７０−８６をさらに詳細に示す図４Ａ及び４Ｂから分かるように、本発 明による完全なマイクロバースト・ウィンドシアプロセスは幾つかのレベルに分 割される。好ましくはアセンブリ言語で実行されるが勿論Ｃ言語のような言語で も問題がない本発明のプロセスは従来の、重み付けされ、包絡線を検出され且つ スケーリングされたＦＦＴを実行する（１００）プロセッサ４８により開始され る。重み付けＦＦＴは、コーナーターンメモリのＩ及びＱチャンネル時間サンプ リングされたデータについて普通行われる。 ＦＦＴはメインビームクラッタの出現を最小限に抑えるため低いサイドローブに 対して重み付けされる。包絡線［５ＱＲＴ　（ｘ）］出力はノイズを１．４ｑに なるようにスケーリングされる。３２ポイントのＦＦＴが好ましいが、一方で方 位角ウィンドウのラインレート・オーバーサンプリング及び振動状態における低 周波数安定性を、またもう一方でコヒーレント積分を最大にし検知可能な最小ド ツプラー速度（ＭＤＶ）を最小にすることを考慮に入れるため変化が必要であれ ば、ＦＦＴのサイズはプログラム可能なものとして取り扱うことができる。 本発明は、新しい航空機に搭載するためだけでなくＡＲＩＮＣ７０８基準によっ て決められるように一定の４５°／秒スキャンレートをもつレーダーを改造する ものとして設計される。改造の場合、３２ポイントのＦＦＴは方位角出力レート とＭＤＶとの間の適当な妥協点を見出したものである。しかしながら、調整可能 な（遅い）スキャンレートを与える装置では、ＭＤＶについての発振器５０の振 動安定性の限界まで応力を与えると大きなＦＦＴポイントサイズでは方位角にお いて等価的にオーバーサンプリングする（即ち、方位角における結果を３ｄＢビ 一ム幅の走査にかかる時間よりも大きなレートで出力する）。 振動状態のもとでのベアエコーサイドバンドの仕様の１００Ｈｚの分岐点は約２ ０ミリ秒の長いＣＴＩ（６４ポイントのＦＦＴ）とそれに付随する限界に近い程 低いＭＤＶを許容することを意味する。その結果、ＦＦＴのサイズはプログラム 可能であり、アンテナ装置のスキャンレートの制御性に依存する。コーナーター ンメモリは受信機の最小レンジから１５ｋｍの範囲に亘って３００ｍのレンジビ ン毎の時間サンプルを記憶する。このレンジ範囲により、９．２５ｋｍ　（５海 里）前方の、外方気流が５ｋｍに亘って延びる危険領域を探知する機会が得られ る。これに３２個の複素時間サンプルｘ５０個のレンジビンのコーナーターンメ モリが必要である。 コーナーターンメモリへのデータレートは２つのＰＲＦにより異なる。即ち、（ ａ）高いＰＲＦは周波数３９３７．００７９Ｈｚで１２７個のレンジゲートを有 し、また（ｂ）低いＰＲＦは周波数３５９７．１２２３Ｈｚで１３９個のレンジ ゲートを有する。これらのＰＲＦは±２８．８ｍ／秒（±５６ノツトまたは６４ ．４マイル／時）の明確なドツプラー速度をカバーする。重み付けの後、１゜８ ｍ／秒でそのフィルタ間隔が約３．０ｍ／秒（３ｄ　Ｂ）の分解能を与え、最小 探知可能速度が５ｍ／秒以下となる。ＦＦＴの重み付けは、Ｏ，Ｏｍ／秒から離 れたドツプラーフィルタにおける最大入力信号レベルのヴイジヴイリティ（例え ばレンジゲートによる減衰後のメインビーム５ＴＡＥアーバンクラツタ、マイク ロバーストの反射性コア）がノイズよりも十分に低いように選択される。 ＰＩ］とコヒーレント積分とを結合することにより受信機の飽和入力レベルにあ る信号がノイズよりも約７７ｄＢ高いレベルになる。しかしながら、この平均レ ベルはレンジゲートＡＧＣにより最大約６５ｄＢに保持するのが好ましい。プロ セス１００の出力は従来方式の近似によるように直線検波（ＳＱＲＴ）［Ｔ＊１ ＋Ｑ＊Ｑ］で得られる振幅（電圧）包絡線であり、これはノイズを１．４量子に するようにスケーリングされる。このスケーリングはＦＦＴ及びポイント数、即 ち増倍定数の重み付は関数の１つの関数にすぎない。 ＦＦＲ処理１００か一旦完了すると、システムは幾つかの監視に亘り特定のＰＲ Ｆについて方位角スライディングウィンドウ、非コヒーレント、検波後積分（Ｐ ＤＩ）による更新を行う（１０２）。ビームからのそれぞれのＰＲＦレーダーエ コーを積分（加算）して信号／ノイズ比を非コヒーレント的に向上させるため方 位角幅か３°の（６つの監視）のスライディングウィンドウを用いる。この技術 は地表マツプ形成のため軍用飛行機で用いられている。マイクロバーストの探知 に応用するこのプロセスを図８Ａ−８Ｃにつき詳細に説明する。 クラッタによるレーダーエコー信号の干渉を軽減させるため、本発明は離散ター ゲットの探知及び編集を含むウィンドシアの有向、修正、統計約定誤警報プロセ スを実行する（１０４）。マイクロバースト・ウィンドシアの危険の探知／警告 はマイクロバーストからのレーダーエコー信号の特性に基づいて行われる。それ らの特性の精度に対する信頼は信号対ノイズ比から間接的に得られるに過ぎない 。図１０Ａ−１０Ｆに関してさらに詳細に説明するこのプロセス１０４によると 、誤警報及び／またはマイクロバーストの累乗重み付けされた速度及びそれに続 く地面の特性に対する離散移動ターゲットの速度バイアス効果をなくすか或いは 減少させることができる。このアイディアは、離散ターゲットはサイドローブて あれ車両であれサムタック応答として現われ、定誤警報率（ＣＦＡＲ）ロー力ル ネイバーフッド・ウィンドウプロセスで検出可能ということである。 ＣＦＡＲネイバーフッドの精細度は検出リストの感度を下げて危険性のある風か らのレーダーエコーを受け付けないようにするが、これは比較的連続で配向され そして伸長されるべきである。ＣＦＡＲネイバーフッドは予想される危険なウィ ンドシアに匹敵するように設計されたレンジ−ドツプラー空間のウィンドウの配 向である。ウィンドシアの危険性は優勢な風（非対称性）が存在している場合で も近いレンジで且つ正の（または小さい負の）ドツプラーの領域から遠いレンジ で負の（または小さい正の）ドツプラーの領域にかけて対角線上に広がる扇とし ていつも現われる。ＣＦＡＲウィンドウのサブスクリプトをウィンドシアの危険 の予想される軌跡に沿って向けると低レベルのウィンドシアのエコー信号の検出 感度が落ちる。 このウィンドウは図９に示すように危険なウィンドシアに跨がるように設計され た平行四辺形成いは蝶ネクタイ状のウィンドウである。しきい値は、近傍のセル の振幅を分類し、最大値（他のサムスタッタを含むことがある）から離れて中間 値の近くに偏らせた１つのセルを選択することにより形成し、従って結果は振幅 が均一な場合にはその近傍に亘り平均値によく似ている。このプロセス１０４は 修正され配列された統計値としてローカルネイバーフッドしきい値の推定値を形 成し、離散エコー信号を検出する。これらのエコー信号は探知リストを形成する 。探知リスト上のセルは離散情報として編集される。即ち振幅の減算により平均 速度抽出器において他の原因で強いエラーバイアスにならないように省略される 。 次に、システムは各ＰＲＦについて振幅重み付は平均速度スライス操作１０６を 行うがこれは本質的にドツプラーフィルタ（マトリックス）におけるレンジゲー トの振幅をそのレンジにおける風速値を表わす単一の速度におしつぶす操作であ る。フィルタ指数により表わされるドツプラ速度はそのフィルタの高信号の振幅 により重み付けされ、レンジゲートの全てのフィルタに亘って平均化が行われ出 力値が得られる。この操作により実行される重み付は平均化計算の中間結果によ り特徴の抽出、信頼性評価及び２オブ２ＰＲＦ風マツプスライスの形成が可能と なる。このステップ１０６の詳細は図１１Ａ−１、ＩＥに関（２てさらに説明す る。 システムはこれに続いて、１つのＰＲＦでの（１−っのＰＲＦ速度マツプにおけ る）レンジセルの速度エコー信号（重み付けされた平均速度エコー信号）の平均 標準偏差がそのレンジセル（もう１つのＰＲＦ速度マツプ）のもう１つのＰＲＦ の速度エコー信号の標準偏差と十分にオーバーラツプしているか否かを判定する ことによって２オブ２風マツプスライスを形成する（１０８）。そして十分なオ ーバーラツプがあれば、そのエコー信号が結合され、そうでなければそのエコー 信号は零にまたは消去される。このプロセス１０８に入るデータ（図’１２Ａ− １２Ｆを参照）は、共通のビーム幅（ターゲットが相関された）監視に対応する 方位角において同じＰＲＦで隣接する監視範囲に亘って積分されている。 これらのＰＲＦでの監視は同じように相関されたターゲットエコー信号を含むも う１つのＰＲＦでの監視と組み合わされる。ＰＲＦが異なるため、それぞれのＰ ＲＦからのＰＤＩ結果は明確なレンジ及び整数の公約数の任意な曖昧なレンジに おいてのみレンジで相関される。ＰＲＦは好ましくはレンジゲートの素数の倍数 であるように選択されているため高信号が相関される最初のアンビュイティーは 構成する２つの素数の積を掛合わせたレンジゲートであるはずである。これらの 構成素数は共にほぼ１３０に等しいからそのレンジは約１００アンビユイテイー 離れている。近接レンジ（パイロットへの残り時間の警報を行うために特に関心 がある）からの、そして遠隔レンジ、特に周期外レンジ（ＳＴＡＥ）からのエコ ー信号が各ＰＲＦにある。 エコー信号の一部は相関されるが相関されないものもある。ここで用いる原理は 、明確なレンジからのエコー信号は相関を行える。即ちそのレンジセルのエコー 信号に関する同し重み付けした統計値を独立のサンプルとして再現するが、５Ｔ ＡＥからのエコー信号は相関せず即ち再現しないため重み付けした統計値が広が りを示す。スライスの統計レベルにおけるこの相関は各ＰＲＦにつき別個の完全 な風マツプを形成し、統計学的重要度の高いレンジ位置の特徴（全ての方位角サ ンプルに亘って）を抽出することに比べて好ましい。その理由は２つの風マツプ の比較を行うには大型高速メモリが必要であり、この風マツプが相関しないと判 定された場合その監視結果全体を放棄する。ステップ１０８における相関はレン ジゲートに基ついて行われる。各レンジゲートにつき合成荷重平均及び分散を計 算するための完全な中間統計値が存在する。 以下に述べるようにこれら両方の統計値につき推論のための統計的重要度テスト がある。２組の統計値が同じ母集団（即ち相関されたエコー信号）からのように 思えるか否か或いはそれらか２つの独立する分布（異なるレンジからのエコー信 号）から取り出されたように思えるかにつきレンジゲートごとに判定する。前者 の判定を終えるについて２つのデータ統計値を結合する。後者の判定か終ると、 レンジゲートか消去または零にされる。 統計値の比較は、同じレンジゲート及び異なるＰＲＦのエコー信号を受け入れる かりジェツトするために以下のテストの一方または両方を用いることができる。 エコー信号が同じ物標からのものである場合、μ、１〜曹０ 上式において、１つのＰＲＦにおけるレンジゲートの速度μはもう１つのＰＲＦ の平均値μ２に等しい。 この第１のテストは下記の統計を用いる。 ２　”　（ｘｌ−Ｎ２）／’ｔ−ｚ 上式において、ｘｌ＝ＰＲＦ１の平均速度、Ｎ２＝ＰＲＦ２の平均速度。 ！、、２゛−５ＱＲＴ　［（ＶＡＲ，／Ｎ、）２＋　（ＶＡＲ２／Ｎ２）２］こ れはＮ１がＰＲＦＩの平均値の計算に用いるフィルタの数であり、Ｎ２がＰＲＦ ２の平均値の計算に用いるフィルタの数である場合、結合されたサンプルセット の標準偏差である。 重要度α（αは小さい数、例えば０．０１であって、テストにより生じる結論の 失敗或いは不正確レートを表わす）において、エコー信号はもし−ｔ、２＞　ｔ 　＞　Ｈ，、” であれは相関されないものとしてリジェクトすべきである。 上式において、ｔはＮ１．＋Ｎ２−２の自由度に対する従来のスチューデント分 布である。　第２のテストは σ１＝’２ を用いデータか同じ環境から得られたという結論を指示するに十分等しい２つの サンプルの分散σ１　及びσ２　に依存する。 第２のテストは下記の統計を用いる。 Ｆ富ｓ、ｌ／ｓ。 上式において、ｓＭ”は２つの分散の大きい方、ｓｍλは２つの分散の小さい方 である。２つのＰＲＦのエコー信号はもし”　’（／２’　ｒＬｌｌ　−”％　 −１）であればリジェクトされる。 上式において、Ｆは従来のＦ分布である。 これらのテストは共にサンプリングノイズによるフラクチュエイションに対する 寛容度か高い。これら両方のテストについて５ＴＡＥ工コー信号が１つのレンジ ゲートに多量にある場合、そのレンジゲートの平均及び分散の変化は信頼性イン ターバルの外側にあり、エコー信号が相関されないものとしてリジェクトされる ことになる。平均値を用いる第１のテストは好ましいものであり、このテストの ステップの性能については図］、２Ａ−１２Ｆにつきさらに詳細に説明する。レ ンジゲートのデータか一旦受は入れられると、結合された中間統計値から精度が 向上した最終値か得られ、ついでスライス（方位角におけるレンジ）を用いて外 方気流の特性か命名される。 高高度バーが処理されると候補リストが得られる。即ち、マイクロバーストの存 否につき高高度バーの速度及び振幅マツプがサーチされる。低高度バーが処理さ れると、システムは水平方向ウィンドシアの危険を示すレンジ対方位角マツプで ある水平方向ウィンドシアマツプを作成する（１１２）。 速度及び振幅マツプ及びそれに付随する特性候補ベクトルはステップ１１０及び １１４において、（ａ）下降気流／降水のコアの半径：　（ｂ）下降気流のドリ フト速度（周囲の恒風の半径方向成分）：　（ｃ）下降気流中心までのレンジ； （ｄ）下降気流中心に対する方位角；（ｅ）下降気流の高度；（ｆ）下降気流ピ ーク部分のコアの反射率；（ｇ）外方気流ピーク部分までのレンジ（逆風及び追 風）；　（ｈ）外方気流ピーク部分に対する方位角；（１）外方気流ピーク部分 までの高度の推定量に変換される。 図４Ｂに示す高高度バー処理１１０は、上向きの関係を用い５ＴＡＥ工コー信号 及びサイドローブ近くのエコー信号を排除して下降気流コアの識別を行う。しか しながら最も険しい上向き角については行わない。恒風の速度の推定は低高度バ ーで行う。高高度バーは中ぐらいの上向き角で５ＴＡＥメインビームグランドク ラツタ及び他のエラーを回避する。Ｂｅｎｄｉｘ社の３０インチアンテナアレー を用いて測定したデータでは、５ＴＡＥからのグランドクラツタのエコー信号は もしビームが水平線より５°上向きであればＲＦバンド９．３２５ＧＨｚに亘っ て５４ｄＢダウンの最小値となる。その結果、比較的低いドツプラー速度におけ るいずれのエコー信号もコアの風によるものとすることが可能である。 コアの半径は高高度スキャンの振幅マツプの走査の歴史及びレンジのプロフィー ルからめる。航空機が依然として比較的高い高度にある時、上方のアンテナメイ ンビームの下端が低高度バーの高度よりも高い高度を監視する。予想される危険 な湿性マイクロバーストについては、これらの高度は外方気流及び／または渦の 深さ近く或いはそれよりも高い所にある。エコー信号は弱いかも知れないが、そ れらのドツプラーの内容は外方気流が切換わる高度を示す。即ち、このド・ソプ ラー情報により外方気流の高度における関数モデル（例えばベキ級数、分析的） の係数の回帰的推定が可能となる。高高度バーによる外方気流からのエコー信号 がないと、低高度バーの速度、出現した乾性のマイクロバースト（例えば、ＮＡ ＳＡモデルＴ２６の反射率及び速度プロフィールを参照）そして外方気流の低い 深さへのバイアスにより解釈される。 航空機が高度を下げていくと、高高度バーにより監視される高度が低高度ノ（− により調べられる高度に段々近くなる（即ち、低高度バーの仰角は飛行機の下降 につれて上方に回転する）。湿性マイクロバーストでは、２つのビームが高い精 度での外方気流の高度プロフィールの推定を可能にする筈である。このプロセス １１０は、速度、振幅及び分散マツプマトリックからデータを抽出して全危険度 の推定及び危険の警告を論理的に可能にする。しかしながら、高高度バーデータ それ自体に対するプロセスでは外方気流の深さ或いはピーク速度についていかな る結論にも到達しない。これらの結論及び計算は後で述べるようにフレーム特性 抽出ステップ１１４で形成され、このステップはそれぞれのバーから更新データ を受け取る。 最新の高高度バー仰角から得られるデータは、速度マツプ、編集された振幅マツ プ、分散（または標準偏差）マツプ、及び候補となる外方気流特性のリストより なる。これらから、プロセス１１４により（ｉ）下降気流コアのサイズ、その位 置、半径方向の運動及び反射率；そして（ｉ　ｉ）外方気流の高さプロフィール モデル（高度ＡＧＬ）の係数の推定量が得られる。ＣＦＡＲプロセス１０４の間 、風によるエコー信号だけが編集されないままで通過し、その結果、処理１１０ は外方気流、循環性渦及び下降気流のコアからのエコー信号を識別するものとな る。 マイクロバースト中心を含む方位角方向では、最小のドツプラーと大きな振幅が 小さい振幅（即ち、どちらかと言えば典型的なりランプ）の大きなドツプラー速 度により短いレンジ及び長いレンジの両方で境界つけられたレンジゲートがある 。 半径方向の恒風からドツプラーバイアスを勘酌するため、反射性下降気流コアを 含むレンジゲートは中位のドツプラーについての反射率の変化に基づいて外方気 流のセルから識別可能である。高高度バーの外方気流セルはドツプラーの重心か らオフセットしなければならずそしてコアと比較して小さい反射率を持つはずで ある。湿性マイクロバーストの場合、コアから外方気流への振幅変化はそれほど 目立たないが、スライスが重要なレンジとドツプラーの広がり（そして連続性） を示す。 マイクロバーストの分析モデルの速度フィールドは４つのバロメータ＝　（１） 特性的な水平方向寸法；　（２）最大風速；　（３）最大外方気流の高度：　（ ４）外方気流の深さにより説明されている。［ＴＳＯ−Ｃ１１７、付録１−３６ ページを参照］。これらはそれぞれ（１）Ｒ：下降気流の半径（外方気流の深さ における）　；　（２）　ｕ、、外方気流の最大速度；　（３）ｚ、＝０．２２ ｚ＊、ピーク速度の高度（Ｚ＊は半速度の高度である）　；　（４）　ｚｌ、最 大垂直方向速度の高度、外方気流の深さとして同定される。全危険係数の問題を 検討するには４つ全てを知る必要はない。垂直方向速度成分を半径と高度の関数 としてモデルを作成するには、 會　−（ｒパ）２　−νｚ＠　１） ｗ（ｒ、ｚ）謬λ２　＠　〔（・　−１）−（εｉｚ＞（・　−１）１ 境界層の高さεは ２冒１２．５６ に従って外方気流の半速度の高さく境界層の外の）に関連がある。 スケーリング定数λ＝４．　２４３ｕ、ｆｆｌ／Ｒさらに、下降気流の半径は任 意の高さに対し最大の外方気流速度におけるマイクロバースト中心からの半径と 関係がある。 ｒ、／Ｒ−Ｌ１２１２ これらの関係及び半径と高度の関数としての外方気流速度の関係が与えられると 、ｕ″″′、ｚ＊及びＲの測定、即ち３つの独立の測定値による３つの未知のモ デル係数をめるだけで低高度における垂直方向の風の場を十分記述でききる。こ れは外方気流の高高度における感度が境界層流に対して感度不足であるためであ る。外方気流の固有の高さは２つの異なる高度における外方気流ピーク速度の測 定からめることができる。２つの異なる高度における外方気流ピークの半径及び 速度の２つの測定値から外方気流の半径方向速度ｕ（ｒ、ｚ）冒（点２／２ｒ） ［１−ａｏ（ｒ／１）２１（・−ｔｔｃ　＋＠ｌ−”］を考慮するが、これを解 くとＵ、及び２＊が得られる。２＞＞εでは、スケール係数λの結果を外方気流 ピーク速度及び下降気流コアの半径の関数として用いると、高度ＡＧＬ　Ｚ、に おける外方気流ピークは以下のようになる。 ｕ、　ｍ　ｕ（ｚ、）二Ｌ３５４　ｕ、　＠−””’点２＝２＊についてのテー ラ−級数展開は、−次では、ｕ、ｓ＋ｇ　ｕ（ｚ、）二、４９ａ１ｕ、Ｃ２−（ ｚ、／ｚ’月ｕ２ｍ　ｕ（ｚ２）　二、４９１１１　ｕ、（２−（ｚ２／ｚ”） ］そして ｕ、　−１，００４会（ｕ、ｚ２−ｕ２Ｚ１］／（Ｚｚ　−２１］かくして、マ イクロバースト流のＯｓｅｇｕｅｒａ−Ｂｏｗｌｅｓの記述の分析関数及びそれ らの係数が与えられると、モデル係数ＵびＺ＊は、分析関数の複雑さか減少する ため外方気流（ｕ）及び高度（ｚ）の２つの測定値によりめることができる。現 実世界の危険を特性化するためのセンサー処理設計に関して、係数を測定データ からめるべき適当なモデルの選択はモデルを作成する現象の本質的な特徴を反映 するものである。先のＯｓｅｇｕｅｒａ−Ｂｏｗｌｅｓ方程式の垂直方向プロフ ィールの指数モデルの明らかな問題点は渦に関する記述かないことである。 現実世界の観察及びマイクロバーストの数値的シｐ、Ｅレージ３ンには共に指数 関数型崩壊を打ち切る渦の形成があり、これは渦の中心よりも高い高度における 内方気流に通じる。垂直方向外方気流のＯｓｅｇｕｅｒａ−Ｂｏｗｌｅｓ方程式 の関数は外方気流ピークの高度２−よりも一段と高い高度における観察結果とよ く一致しない。よいモデルでは２つの特性がある。第１に、観察されたデータに 関して最小平均二乗曲線かフィツトするという普通の意味においてそれらはよく 符合する必要がある。一般的に、複雑さを増すと、例えばべき項を増やすとさら によく符合することになる。第２に、よいモデルはしっかりしたものであってデ ータから未知の係数の値を容易に解くことができるものである必要がある。 最も簡単なモデルでは外方気流が高度に亘り一定であるという仮定をする。原理 的に、単一の、低高度データバーは単一のデータポイントを与えることができ、 固有の半径を低高度バーでめると垂直方向の風及び危険度か推定される。これは 本質的に、垂直方向速度の線形な関係が得られる場合におけるＢｏｗｌｅｓ（２ ９ｔｈ　ＩＥＥｅ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｄｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　 Ｃｏｎｔｒｏｌ、Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　５−７．１９９０の式９）により記載され た結果である。 ２つの高度のバーを用いると、半径及び垂直方向の両方向において外方気流のモ デルとなる関数の係数のデータを得る優れた手段が得られる。第１に、高高度バ ーにおいて地上のトラフィック及びメインビームクラッタがない状態で固有の半 径方向寸法をめると低高度バーだけによるよりも正確である。第２に、第２の高 高度バーにより高度プロフィールにおいて別のデータポイントが得られる。 別のデータポイントはモデルの作成においてもう１つの自由度をもって垂直方向 プロフィールを記述できることに匹敵する。 本発明では、外方気流に対して垂直方向寸法の線形モデルを用いる。未知の係数 がただ２つだけの他の関数も可能であると考えられる。事実、実際のモデルの詳 細は境界層における外方気流の非線形モデル（しかしながら、さらに別の未知の 係数を含まない）を含む。線形モデルの重要な特徴は数値的なシュミレーション と一致することであり、またその係数がただ２つの係数を有する他の非線形モデ ルに関するデータの漂動に比較的影響を受けないことである。垂直方向寸法の未 知の係数を３つ含む（３つのそれぞれ独立の高度のデータで解くことができる） モデルはモデルの忠実性に関しほとんど役に立たないように思える。数値的シュ ミレーションによるデータは、垂直方向速度が低高度において非常に線形である ように予想でき、二次関数的傾向が減少することを示しており、これらは全て外 方気流の線形モデルが適当であることを語る証拠である。ＬＭＳ係数の小さな増 加はその別のバーの時間損失等にとって不適当に思える。 本願の発明者が上記関係を理解した結果として、高高度及び低高度バーの測定値 を用いるシステムが設計された。原理的には、２つの高度における測定により外 方気流ピークと固有高度のうちの１つをめることができる。一般的に、低高度バ ーでの測定により外方気流半径及びそのピーク速度がまるが、これはＴＳＯ方程 式が最も効果的である場合その測定が低高度におけるものであるからである。公 式の或いは近似的な回帰的解法（上述したような）によるか探索表によるかに関 係なく、外方気流の固有高度を得ることができる。 最初に、図１５Ａ−１５１に関し詳細に説明したように、プロセス１１０の間、 候補となるマイクロバーストの位置はマツプの角度スライスに亘ってループする ことにより角度でまる。潜在的なマイクロバーストはそれらの外方気流のレンジ の特性を配列するという意味において連続ランにより画定される。これは各スラ イスが以下のように分類されることを意味する。（ａ）　“ノーマル”　（＋１ ）（追風のピークまでのレンジが逆風までのレンジよりも大きい、即ち外方気流 の場合、（ｂ）　“反転”　（−１）追風ピークまでのレンジが逆風ピークまで のレンジよりも小さい、即ち内方気流）、（ｅ）　“不確定”　（０）種々の理 由により追風及び逆風のレンジについてのレポートがなく、例えば全てのレンジ ゲートにおいてノイズだけが存在するためドツプラーのレポートが零の場合）。 ランは同一またはコンパチブルな分類を有するビーム幅配列分類に亘るスライス のシーケンスとして定義される。スライスは方位角ビームの境界内に含まれる。 例えば、以下のランを考慮する、Ａ）→＝１　＋１　＋１　＋１　０　（０＋１ 　−１　−１　＋１　０　０；Ｂ）＋１　−１．　Ｏ＋１　−１　０　−１＋１ 　０　０　０゜ ケースＡは最初の４個または５個のビームの方向が少なくともそれらの外方気流 の方向が互いに関連があることを示唆（７ている。９番目及び１０番目の角度ス ライスは一連の正の値の後に一連の負の値が来るため候補となるが、他のものは ノイズのように思える。ケースＢは完全にノイズのように思える。ケースＡはラ ンの終りの状態が符号変化であるためスライス１で始まってスライス５で止まる と言うこともできる。バーにおける所与の数の方位角スライスでは、マイクロバ ーストの候補を明示するために用いる連続的に分類されたセルの数に依存して連 続するストリングまたはランが切れたマイクロバーストの候補の数には制限があ る。かかるストリングの連続するセルの数を決めるとマイクロバーストの候補を 受け入れるに当たり制限要因となる。しかしながら、近いレンジでは同一直径の 下降気流の反射性コアが最大レンジにある場合よりも多くのセルを刺激すること に注意されたい。 ４００ｍにおける残存時間の警告は３０秒である小さな下降気流では、このプロ セスは約３．２ｋｍのレンジにおいて、即ち角度か、０．１２５ラジアン（７゜ １°）において小さなマイクロバーストのコアを受けるまたは指示する。小さな マイクロバーストの反射性コア（＋２０ｄＢｚ、）はビーム中心の３ｄＢのビー ム幅内において角度スライスを刺激する。刺激を受けたスライスは高信号の０゜ ４１８°ごとに出力されるため、ポイントエコーは７つの連続するスライスを刺 激し、３．２ｋｍのレンジにある乾性マイクロバーストは７．　２＋１．６．　 ９９＝２４個のセル（はぼ±２３°の範囲に対して全体で１１０個のセルから） を刺激する。 従って、プロセス１１０は約３ｋｍのレンジにある直径（１５ｋｍのマイクロバ ーストのコアを探知する。短いとぎれた部分により分離された同じ向きの互いに 隣接する連続ストリングは従来のストリング内挿関数を用いて結合すべき候補で あり、７つのうちの６つが同じ分類でありマツチしない候補が中間にある時７つ の候補のストリングの全ての候補を同じ分類にセットする。他の結合方法も勿論 用いることが可能である。以下の記載から分かるように、ストリングの角度は角 度を平均化した外方気流の特性に影響を与える。高高度バーは低高度バーと比較 して地上を動く目標の指示に対する感度が一段と低い。 角度スライスにつきループを形成する処理から得られるのは観察した広がり（開 始と停止）の候補（連続するラン）のリストである。これらはサイズにより配列 され、それに続く処理を制限するため続いて考慮する候補の数は最も大きい数個 だけである。最初１７個の連続セルの基準では（高高度バーＣＦＡＲプロセスが ノツチブランキングを用いないため下降気流コアの角度の広がりに対して最初の 検出可能な速度限界が存在しないので、マイクロバーストの候補は最大８個より も少なく、境界に連続するランの一部がくる。そして、各候補はその高高度バー の特徴について調べられる。 これらは（ｉ）振幅重み付けした方位角重心、（ｉ　ｉ）振幅重み付けした平均 半径方向ドリフト速度、（ｉ　ｉ　ｉ）振幅重み付けしたレンジ重心、（ｉｖ） 振幅重み付けしたレンジ標準偏差（下降気流コアの半径）、（Ｖ）ストリングの 平均ピーク外方気流（Ｒ，Ｒ）及び（ｖｉｉ）ピーク外方気流データの振幅重み 付けした高度を含む必要がある。ストリング平均化されたという表示のある？量 は候補の中のスライスの外方気流の特徴につき平均化を行うことを意味する。外 方気流の半径及び速度については、マイクロバーストは軸方向で対称な円柱状で あると仮定されるが、さらに別のモデルケースを有する楕円を用いることが可能 である。外方気流ピーク速度は平均ドリフトにより大きさが異なる。各スライス について、外方気流ピーク速度及びレンジは軸方向で対称的なモデルによりフィ ツトさせるべきサンプルを表わす。 外方気流ピークの半径及び半径方向速度は候補となるスライスの角度の広がりに 亘って加算を行うことによりめる。これらは機能または空間平均として説明され る。図１３に示すように半径方向に対称的なマイクロバーストでは、外方気流半 径を視線へ投影するには（近接レンジに逆風があると仮定して）外方気流レンジ をシステムがレポートする必要がある。 Ｒ”（Ｊ）　ｍ　Ｒ，ｃｏｓ（１）　＋　ｒ　ｃｏｓ［φ−（−）］Ｒ”（１） 　ａｍ　Ｒ，ｃｏｓ（＃）＋　ｒ　ｃｏｓ（φ０（す］上式において、Ｒ−＝外 方気流の逆風までのレンジ、Ｒ＊＝外方気流の追風までのレンジ、Ｒ０＝マイク ロバースト中心までのレンジ、ｒ＝外方気流半径最大値、θ＝レーダーとマイク ロバースト中心との間の視線から外れた方位角、φ（θ）＝外方気流ポイントで のマイクロバースト半径とレーダーと外方気流ポイントとの間の視線との間の角 度。かかる幾何学的関係では、φ（θ）には逆風または追風の外方気流ポイント に相当する２つの値かある。即ち、これは、両方の外方気流までのレンジの和の マイクロノー−ストの角度の広がり上式において、Ｎ・＝ｊ番目の候補のマイク ロバーストストリンクの広がりに対する方位角スライスの数、ζθ＝１番目のス ライスの方位角の幅、即ち隣接する外方気流の推定値の間の角度変化、Ｒ−−レ ーダーから外方気流の追風（りまたは逆風（−）までのレンジ。従って、角度境 界の少なくとも１つの切取りを予想するさらに一般的な方式では、外方気流のレ ンジに亘る加算を用いて以下のように高度における外方気流半径を推定すること かできる。 ｒ　ｗｘ　Ｒ，ａｒｃｓｉｎ［（Ｐ：ｌ會！ｌ：／Ｒ，）　＋に２］定数に１及 びに２は以下のように定義される。 （ｉ）ノーマルな状態（挟角か境界内にある）Ｋ１＝０．２５、Ｋ２＝０．　０ （百）θ１か（開始）境界にある場合のあるような状態では、Ｋ１＝Ｏ−５０、 Ｋ２＝ｓｉｎ（θ１−θ０）（ｉ　ｉ　ｉ）θ２か（停止）境界にあるような状 態では、Ｋ１＝０．５０、Ｋ２＝−ｓｉｎ（θ２−θＯ）外方気流半径ｒの抽出 はマイクロバーストの少なくとも１つのエツジが境界により！い隠されていない こと（角度重心が走査の内側にある）ことによる。もし走査全体か単一のストリ ングで占められている（両方の境界が覆い隠されている）場合、境界の覆い隠し かないものと仮定する。任意のレーダ一方位角における外（−かじながら、この 積分は容易に単純化するものではない。それは外方気流半径（ｒ）とマイクロバ ースト中心までの距離（Ｒｅ）、即ちマイクロバーストの角度の広がり［Δθ／ ２＝ａ　ｒ　ｃ　ｓ　ｉ　ｎ　（ｒ／Ｒ，）　］の関数であり、図１４のような 曲線に対し探索表にすることが可能である。境界条件の矛盾を予想するような態 様で、 上式において、 ｘ＝Ｒ０／ｒ、ζθ＝スライス間の角度ステップ。積分はＸにおける表示関数及 び積分レンジとして見ることができる。この積分の値は積分の上方境界の制限に 非常に等しく、以下のような適当なモデルを作ることができる。 工Ｃｘｔ　＃）　＝　工（Ｉ）　−５ｉｎ（＃）ｒ及びＲｏが依然求められてい ると仮定すると、与が見付がる。この計算は原理的に角度境界の覆い隠しによら ないが、外方気流の半径を用いるため覆い隠しのもとて問題がある。 空気力学的危険度に対する水平方向ウィンドシアの寄与はステップ１１２におい て判定されるように水平方向の風速の変化のレンジレートに比例し、これはＮＡ ＳＡのＲ，Ｌ、Ｂｏｗｌ’ｅｓによって表された基準に従ったものである（Ｒ。 Ｌ、Ｂｏｗｌｅｓ、Ｗｉｎｄｓｈｅａｒ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｖ。 １ｄａｎｃｅ：Ａｉｒｂｏｒｎｅ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　５ｕｅｖｅｙ、２９ｔｈｒ ＥＥＥ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｄｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒ ｏｌ、Ｈｏｎｏｌｕｌｕ　ＨＩ　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　５．１９９０）ｏ最終的な 出力危険量は特定の方位角スライスに沿って投影した航空機速度及び噴カ加速度 によりさらにスケーリングされる。これらの寸法スケールは第１に結果を空間導 関数から時間関数（従って加速度）へ変換する作用をし、次いてそれを重力加速 度の単位で表わす。完全な方位角対レンジの風速マツプ、及び対応スケールの振 幅（漠然と、レーダーの横断面マツプ）は監視レートで更新され、ステップ１０ ８において記憶される。・１１２において速度マツプを危険マツプへ変換する主 なタスクは半径方向ラインに沿う速度傾度の抽出である。これは少なくとも３つ の点の可変ウィン下つに亘って線形フィツトにより行われる。ウィンドウは各側 において有意なレーダー測定が確実に行われるように選択される。この目的で、 対応のレーダー振幅マツプを含むテストが用いられる。可変サイズの動くウィン ドウは危険係数をレーダーエコー信号のギャップまたはウィークスポットに亘っ て合理的な方法で内挿を確実にするような簡単な計算方法であるから用いる。か かる状況は速度マツプにクラッタノツチ（メインビームクラッタの処理によりセ ルがブランキングされているレンジセル）か含まれているとき低高度バーにおい て遭遇する。ポイントの周りのウィンドウを選択する基準は各側に十分な出方が あるということである。正確には、レンジの近いセルの振幅の和及びさらにレン ジセルの振幅の和がしきい値を越える場合速度傾度の推定のためにウィンドウは 合格である。 上式において、ｉはレンジセル指数、ｊは方位角セル指数、ｎ、はレンジゲート 数、ｎ、は方位角セル数、σは風マツプのスライス、Ｋは可変ウィンドウにおけ るセルの平均数である。しきい値Ｔは各方位角スライス（ｊ）について独立に計 算する必要がある。レンジウィンドウの近い部分及び遠い部分における出方をめ るに当たり、計算の中心となるゲートはその振幅の半分づつを各側に与える。 近いエツジ及び遠いエツジの状態から延びさらに複雑になる。これらは最初に各 エツジに出力２丁をキャプチャーするには幾つのセルが必要であるがを調べるこ とによって取扱われる。これらのエツジ領域は全て一度に計算され、計算全体は 近接エツジ領域の第１のセルから遠いエツジ領域の最後のセルへ進む。 使用する１つの計算増強方法は各スライスの開始時においてアレーを計算するこ とである。可変ウィンドウをめるに当たり計算の必要な全ての和はベクトルＳの 項間の差である。これにより中間の記憶量が幾らか損なわれるがかなりの量の計 算が省かれる。ウィンド形成のアルゴリズムの正確な詳細は図１６Ａ−１６Ｇに 関して説明する。独立のウィンドウにおいて、システムは速度の半径方向傾度の 推定値をめる。これには線形最小自乗フィツトが必要であり、振幅がめられてい るに限り、それらを用いてフィツトのポイントに重み付けできる。この手続きは 標準的なものである。仮想線からの偏差の自乗の重み付けした和を可変スロープ 及びインターセプトの関数と考える。この機会を利用して独立の変数を適当な時 間の単位で定義することかできる。 例えば、 ΔＲはレンジゲートサイズ（メートル）であり、■は航空機速度（メートル７秒 ）であり、θは方位角スライスである。以下の式において、インデックスｆ及び Ｓはウィンドウの最初及び最後のレンジレートを示す。仮想線からの偏差の自乗 の和をめることかでき、解釈により、誘導したスロープは加速度の所望の推りμ ｌシα■Ｏ ？ｒｘ 自μｌシａｇ。 ！ｌ　ｍｓ　（Ｌ’ｖ（プ１１）　ｔ、σ　（：Ｌｉ）　Σσ

【う、土）　−Σ ｔ］ｌσ（ｊｒｉ）　計（ｊｒｉ）σ（プ、ｉｌ）／（！：ｔ、”ｙ（ｊ、ｉ） 　！ｚ（ｊｒｉ）　−（Ｌ：ｔｔｙ（：Ｌｉ））２）そのレンジ及び方位角セル の所望の水平方向ウィンドシアの危険はステップ１１２によりまるが、ｇは重力 加速度で９．８ｍ／秒である。 低高度バーからの特徴の抽出１１４を行うには、高高度バーからのマイクロバー ストの後方領域にある低高度バーのレン′）／方位角スペースの副領域（即ち、 反射率の高い下降気流のコア）だけを考慮する。それぞれの高度バーの間にはど ちらを先に、鶏か卵かという競合関係はない。図１７Ａ−１７Ｇに関してさらに 詳細に説明するプロセス１１４は、低高度バー及び最新の高高度バーの特性から の最新の速度マツプデータを用いる。いずれの場合も、そのプロセスの出力は両 方のデータセットが存在するようになるまで有効とは見なすことはできない。第 １のバーに引き続いてプロセス１１４は最新のバーの完了時に実行され、高高度 及び低高度バーのデータセットか最新の情報を重んじるため「かえるとび」する 。 どちらのかえるが先にくるかに関係なく、低い高度のバーデータからの特性抽出 の更新が行われる。高高度バーが先のかえるである場合、古い低高度バーのマツ プデータが新しい高高度バーの候補が存在するという仮定のもとに再処理される 。 低高度バーのかえるが先の場合、新しい方のマツプデータは進化した特徴の情報 を含むことがある。低高度バーデータからの外方気流の特性の抽出は高高度バー に用いる方法と類似である。 下降気流コアの候補の下にある空間領域が同定されると、それぞれの低高度バー 領域はそれが実際に外方気流である（即ち渦の可能性が除外されている）場合に 限りマイクロバーストの外方気流の候補として受入れられ、隣の外方気流をサー チにより発見するためレンジ及び方位角において外方へ拡張される。拡張された 領域はその後幾何学的、機能平均化及び振幅重み付はルーティーンにより減少さ れ、レンジの外方気流重心、半径方向（ドリフト）速度、そして方位角及び外方 気流ピークの平均速度の外方気流の推定値、ピーク外方気流の平均レンジを発生 させる。ピーク外方気流の高度はピーク外方気流のフィツトレンジにおけるビー ムの高さＡＧＬに対してめられる。 高高度及び低高度バーの特性はまとめられ圧縮されて後で用いる出力群になる。 図１８Ａ−１８Ｃに関してさらに詳細に説明するプロセス１１６は滑空角に沿う 下降気流の危険を評価し、所謂Ｏｓｅｇｕｅｒａ−Ｂｏｗｌｅｓ方程式である反 応性ウィンドシェア探知方程式ＴＳＯ−Ｃ−１１７からの流れの軸方向対称モデ ルを用いる。３つのパラメータが任意の半径及び高度ＡＧＬ　（１０００フイー トよりも低い）における垂直速度を決定するために必要である。（ｉ）外方気流 の半速度部分の高さく境界層の外方流）、（ｉｉ）下降気流（降水）シャフト半 径及び（ｉ　ｉ　ｉ）ピーク外方気流。論理演算の分離のため、滑空角に沿う下 降気流の推定を含むプロセスは種々の高度におけるピーク外方気流の入力から外 方気流半速度部分の高度及び外方気流ピーク速度を決定する。高度の関数として の水平方向速度（ウィンドシア）のスケーリングは外方気流半速度の高さだけの 関数である。　また下降気流の推定により現われるのは外方気流の特性、特にピ ーク危険係数の推定値を与えることのできるピーク風変化（ΔＶ）及び外方気流 半径である。ステップ１１６の前のプロセスはマイクロバースト候補のある特定 の特徴、特に下降気流（降水）コアの半径、半径方向ピーク速度の半径、そのピ ーク外方気流の大きさく及び向き）をめる。高高度バーにおけるこれらの候補の 位置決定は低高度バーにおいて制限されたサーチを開始するために用いられた。 この点において、両方の高度バー、即ち地上レベルの周りの２つの異なる高度に 対して半径及び外方気流が知られている。、２つの高度における外方気流速度を 知ると、２つの自由度、即ち２つのモデル係数を有する高度プロフィールの関数 のモデリングをめることができる。 かかる機能のうち、線形モデルは渦を含むマイクロバーストについての数値シ、 ミレージョン及び測定データと一致するためここでは重要である。これらのデー タはマイクロバーストを維持する垂直方向の円柱状流れの頂部における内方気流 領域及び円柱周面に沿う外方気流の高度プロフィールを画定するものとして解釈 される。質量の連続性が流れをよく特性化するものとすると、垂直方向の風の推 定値が得られる。このプロセス１１６における仮定には以下のものが含まれる。 （１）外方気流の深さく渦リングの高さ）が下降気流半径の関数である：（ｉｉ ）ピーク外方気流の高度ＡＧＬが外方気流ピーク速度の関数である；（ｉｉｉ） ピーク外方気流が最大外方気流の高度よりも高い高さの簡単な関数である；（ｉ ｖ）垂直方向及び半径方向速度が半径方向ドメインにおける簡単な対称関数であ るそして（Ｖ）速度関数のための形状関数が高度及び半径方向の従属性において 分離可能である。 特に、半径方向の外方気流が高度において線形の関係をもつということは、２つ の異なる高度における外方気流の半径方向ピークを知るだけで外方気流の深さく 即ち渦リングの高さ）及び外方気流ピーク半径により画定される円柱の内部の全 ての点における全危険係数を得ることができることを意味する。事実、モデルが １−分に単純なものと仮定すると、測定した特性データだけてはモデルの未知の 値を決定できず、最小平均自乗（ＬＭＳ）法が用いられるかも知れない。モデル の忠実性（即ち未知の係数の数を増加すると）は増加しその結果とし危険の表示 につき精度が上がる。しかしながら、モデルの有用性についての適当な尺度とし ては、分析的及び数値的モデルの両方の理想的な仮定、例えば多数の渦、非対称 的、種々の境界／環境条件から外れるマイクロバーストの風のモデルを引続いて 形成できるしたたかさがあるか否かである。 このセクシヨンの残りの部分において一連のモデルのかぎとなるリンクを紹介し 特性データを滑空角に沿う全危険予測値へ変換する完全な数学的演算で締め括る 。 軸方向対称のマイクロバーストの流れの数学的モデルは提案されている。Ｏｓｅ ｇｕｅｒａ−Ｂｏｗｌｅｓ方程式（Ｒｏｓａ　Ｍ、Ｏｓｅｇｕｅｒａ、　ａｎｄ 　Ｒｏｌａｎｄ　Ｌ、　Ｂｏｗｌｅｓ、　Ａ　Ｓｉｍｐｌｅ、　Ａｎａｌｙｔｉ ｅ　３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｄｏｗｎｂｕｒｓｔ　Ｍｏｄｅｌ　Ｂａ５ｅ ｄ　ｏｎ　Ｂｏｕｄａｒｙ　Ｓｔａｇｎａｔｉｏｎ　Ｆｌｏｗ、ＮＡＳＡＴＭ− １００６３２，Ｊｕ　ｌ　ｙ　１９８８）は質量の連続性を鴻足し境界層効果を 導入する。最近、Ｖｉｅｒｏｙ　（Ｄａｎ　Ｄ、Ｖｉｃｒｏｙ、　Ａ　Ｓｉｍｐ ｌｅ、　Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ、　Ａｚｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃｃ　Ｍｉｃｒｏｂ ｕｒｓｔ　Ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　Ｄｏｗｎｂｕｒｓｔ　Ｅｓｔｉｍａｔｉ。 ｎ、　Ｆ　ｅ　ｂ−１９９１）はそれらの方程式を半径方向の次元において洗練 されたものにしている。フィールド測定値及び有限要素／差数値シュミレーショ ンの結果を観察すると直ちに明らかであるこれら両方のモデルの事実は渦リング が存在しないことである。 Ｖｉｃｒｏｙにより示されるように、高度次元における単純な分析モデルは境界 層より上の半径方向外方気流ピークの大きさを過大に見積る。質量連続性により 、そのモデルもまた下降気流のコア領域における垂直方向成分を過大に見積る。 また、Ｐｒｏｃｔｏｒによる数値シュミレーションから軸方向対称なマイクロバ ーストの感度の観察ベースには限界がある（Ｆｒｅｄ　Ｈ，Ｐｒｏｃｔｏｒ。 ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ａｎ　ＩｓｏｌａｔｅｄＭ ｉｃｒｏｂｕｒｓｔ、　Ｐａｒｔ　ＩＩ：　５ｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　Ｅｘｐｅ ｒｉｍｅｎｔｓ、　Ｊ、　Ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　５ｃｉｅｎｃｅｓ。 ｖｏｌ、４６．　Ｎｏ、１４．１５　Ｊｕｌｙ　１９８９．　Ｉ）、２１４３− ２１６５、）このシュミレーションは空中においてダウンバーストを駆動する不 安定性の完全な気象学上の初期条件セットを含む。それらの条件を変えることに より種々のタイプの軸方向対称マイクロバーストをシュミレーションして従属関 係があるか否かを観察できる。 図５に示すように、外方気流の深さく渦リングの高さ）は降水シャフト半径のか なり簡単な関数である。マイクロバーストが湿性か乾性かは外方気流の深さに影 響を与えない。図６に示すように高度の関数としての半径方向外方気流はかなり 線形であり、分析モデルが示唆するような指数テール部分をもって持続しない。 外方気流の深さより下の高度データでは、高度の関数としての半径方向外方気流 ピークの変動はエンドポイント条件、即ち（ａ）外方気流の高さにおいて半径方 向外方気流は零である；そして（ｂ）地表近くにおいて外方気流は最大である、 により事実上決まる。 地表レベルにおいて外方気流が最大となると仮定する際のエラーは特に垂直方向 速度を決定するためには小さいものであり（Ｒｏｌａｎｄ　Ｌ、　Ｂｏｗｌｅｓ 、Ｗｉｎｄｓｈｅａｒ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＡｖｏｉｄａｎｃｅＡｉ ｒｂｏｒｎｅ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　５ｕｒｖｅｙ、　２９ｔｈ　ＩＥＥＥＣｏｎｆ 、　ｏｎ　Ｄｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ、　Ｈｏｎｏｌｕｌｕ、 Ｈａｗａｉｉ、　１２１５／９０）さらに別の自由度、即ち未知のものを加えず に改善できる仮定である。 非常に関心のある２つのケースがある。即ち、（ｉ）両方の高度バーにおける流 れが外向きである、即ち両方の高度バーが外方気流の内部においてデータを収集 したと認めることかでき、外方気流の高度への従属の線形的な仮定かかかるデー タが高度（Ａ　Ｇ　Ｌ）の関数として外方気流ピークのモデル係数を決定できる ことを意味する。そして（ロ）低高度バーの外方気流が外向きであって高高度バ ーのデータが境界外のさらに高い高度にあるか、不確定か或いは内向きかのケー スである。外方気流の高さか降水シャフトの半径に従属すると仮定するとモデル 係数をめることが可能となる。 これら２つのケースにより高度の関数として外方気流ピークのモデル係数を決定 する基礎が得られる。外方気流の高度への従属が受け入れられると、下降気流／ 反射性コアの垂直方向速度を予測するに必要なものは下降気流に亘って垂直方向 速度の半径の従属モデルである。このセクションの残りの部分はこれら２つのア プローチを詳細に説明し半径方向速度の解を述べる。これら２つのケースにおけ る原理的な相違はそれらかそれぞれマイクロバーストの従属の仮定に頼っている ことである。 第１のケースは最大量のデータとマイクロバーストの従属についての最も少ない そして最も問題の少ない仮定を含む。図６から、渦リングが存在する場合の外方 気流のピークの高度の関数としての従属関係は境界層の上方では非常に線形であ るように見える。 ｕ（ｒ、？り）−人−Ｂ会２ 上式において、ｒｗ　＝半径方向外方気流ピークの半径、２＝高度（ＡＧＬ）入 目ｕ、Ｈ／　（Ｈ−”ａ） Ｂ”　ｕｍｕ　／　（”ｚｓ）ｙ 上式において、Ｕユ？半径方向外方気流の全体的ピーク速度、Ｈ＝外方気流の深 さそして／または渦リングの高さ、本質的にＨは半径方向外方気流が零に減少し た高度である。そしてＺｗｔはｕＷ、の高度に等しい。この高度は境界層のエツ ジを示す。２つのデータポイント（ｕｔ　、Ｚ　Ｌ　）及び（ｕ、、ｚ、）では 、入冒（ｕ、ｚ２・ｕ２”ｌ）／　（２２−Ｚ、）Ｂ　ｍ　（ｕ２−　ｕ、）バ ｚ、　−ｚ２）Ｈ禰Ａ／Ｂ。 第１ケースのモデルでは、一対の測定値により第３の関係か引用される場合に限 りモデルパラメータのセットｕ６−及びＺ、を決定できる。分析モデルにより、 外方気流ピークの高度は通常的６０〜１００ｍで外方気流速度とは無関係である 。 図６におけるＰｒｏｃｔｏｒのデータから、外方気流最大部分の高度は外方気流 ピークの関数である。にれは小さいマイクロバーストにおいてそうである）。 外方気流ピーク高度では（即ち、境界層においてｚ＜２１）、外方気流速度は以 下のようなモデルとなり、 ｕ（Ｚ）　＃　ｕ　、、　５ＱＲＴ［ｚ／ｚ、］そしてそのデルは完全である。 第２のケースの場合、下方バーからの単一ポイント（ｕｌ、２１）だけは外方気 流内にあると考えて差支えない。さらに別の仮定或いは関係が必要となる。図５ に表示され、下降気流直径（１０００ｍＡＧＬ−上方バーが走査すべき高度にお いて）を外方気流の深さと関係付けるために図７において再び示したＰｒｏｃｔ ｏｒの仕事から、下降気流半径と外方気流深さとの間の関係は比較的単純である 。探索表或いは単純なべき級数モデルにより上方バーの反射性コアから得られる 下降気流の半径を用いると、高度に亘り外方気流のモデル係数を決めるために以 下のものを利用する。１．上方バーから下降気流直径が与えられると、ｗｏは外 方気流の深さＨ（Ｗｏ）を見つけ、２．下方バーの半径方向外方気流の特性（Ｕ 工、ＺＬ）用いるとモデル係数が見つかり、Ｂ■ｕ、／［１’！（馬）　−Ｚ、 Ｉ Ａ　謬　Ｂ會Ｈ（Ｗ、） そしてモデル係数は前と同じようにさらに理解できる（即ち、ｕ１％（Ａ、Ｂ） 及びｚｗｔ　（Ａ、　Ｂ）　）。 滑空角に沿う全危険係数をめる。この推定を行うため、下方バーの高度における 水平方向危険係数は直接処理により知られ、高度の関数としての半径方向外方気 流が知られる。基本的に、高い高度からの半径方向係数はスケーリング高度が境 界層になければ下方の高度に対して線形的にスケーリング（増加）される。 これは、任意の高度におけるピーク外方気流か同じ半径で生じる（即ち、半径方 向の形状関数と高度形状関数は分離可能である）という分析モデルの特徴からそ うなる。モデル係数Ａ及びＢがまると、方位角Ｏ０、レンジＲにあるマイクロバ ースト中心に関する任意の点の垂直方向の風は以下の通りとなる。 ｖ（ｒ−Ｒ，ｚ）　＝　ｗ（ｚ）ｑ（Ｒ）上式において、ｇ′″（Ｒ）　＝ｇ　 （ｒ　−Ｒ，）は分析モデルの半径方向形状関数であり、ｗ　（ｚ）は軸上の垂 直方向速度であってマイクロバーストの軸を中心とする円柱に亘る質量の連続性 により見出だすことができる。 Ｒ１＝半径方向外方気流ピークの半径であり、それは高度とは無関係である。 垂直方向危険係数はレーダレンジと高度の座標の任意の点に対して以下のようｉ 、＝１＋ｔル。　Ｆｖ　（Ｒｔ　Ｚ　）　−（Ｎ／ｖ）　ｑ　［ｒ　（’→。＃ Ｒ＃Ｒ，）　］　’（”）ｒ（−→。、Ｒ，Ｒ，）　ｍ　５ｑｒｔ　［Ｒ”　＋ Ｒ，”　−２ＲＲ，（：０８（＃→。）】θ。＝マイクロバースト中心の方位角 、Ｒｏ＝マイクロバースト中心までのレーダレンジ、■＝航空機の空気速度。こ こで、流入に対する式ではｗ　（ｚ）の正の値は下方垂直方向に向けられている 場合であると仮定する。そして危険係数か正であると性能が低下することに注意 されたい）。 例えば、Ｏｓｅｇｕｅｒａ−Ｂｏｗｌｅｓ方程式を用いて、半径方向形状関数下 降気流の中心辺＜（ｒｃｃｒ）においてＶｉｃｒｏｙ方程式（α＝２）　（ｒｙ ＝Ｒ２）を用いると このプロセス１１６により与えられる残りの項目は離陸の場合恐らく３°または ほとんどグランドレベルに近い滑空角の高度に対する下方バーの仰角（即ち高度 ）における水平方向危険係数のスケーリングである。変数の分離は、任意の高度 における水平方向危険係数がそれら２つの高度における外方気流ピークの比率だ けにより、即ち下方バーに沿う水平方向危険係数の関数が与えられる払別の高度 にスケーリングされることを意味する。 ｌｃ’ｔＲｔφ。）−（Ｖ／ｃｉ）Ｉ（ｐｔＲｚφ。）上式において、■＝＝航 空機空気速度ｇ＝重カによる加速度（９，８ｍ／秒２）、β（θ、Ｒ１φ）＝距 離の変化に対する水平方向の風の変化、（ΔＵ／ΔＸ）視線に沿う方位角、レン ジ、高度の座標は定義により、飛行ベクトルに沿う方向の風（追風）は正てあり 、θ＝レーダ座標の方位角、Ｒ＝レーダレンジ、φ。＝俯角φ。及びφ、か下向 きの関係で正の値をもつ場合の下方バーのレーダの俯角。 下方バーに沿う任意のデータポイントの高度は以下の式により航空機の高度へ〇 Ｌから分かる。 ｚ（Ｒ）冒ｈ−Ｒ社ｎ（φ。） 水平方向の風だけを考慮すると ｕ（ｒ、ｚ）ｗ　ｆ（ｒ）　［入−ＢｚＪしたかって、 β（ｒ、ｚ）　ｗΔＵ／ΔＲ−［入−Ｂ　Ｚ］　ｄ（ｆ（ｒ）］／ｄＲ最大外方 気流の高度より上の高度のデータについては（ｚ　＞　２１ｚ　１００　ｍ）　 。 水平方向危険係数は以下のようにスケーリングされる。 レーダーデータカぐ・！、（Ｒ）霞ｈ−Ｒ社ｎ（φ。）≧２゜新しい高度か　ｚ 、（Ｒ１ｍ　ｈ　−Ｒｓ釦（φ＋）　？　”ｓ一般的に、下方バーのデータがＺ 、以下の高度（即ち、約１００ｍ以下の高度）を含む場合は起こらないと予想さ れる。また、危険係数が最大値（即ちｚ　＝　ｚ、　）より小さいものとして表 わされるべきか否かは議論の余地がある。 要約すると、下向き角φ。におけるレーダデータから滑空角φ１に沿う全危険係 数を任意の高度において推定できるようにする数学的詳細事項及び物理的な原理 が与えられた。 ？、（＃山φ、）鳴（＃、Ｒ，φ、）十昭＃、Ｒ，φ、）Ｒ０＝（特徴抽出によ る測定から得た）マイクロバースト中心までのレーダレンジ、 θ　＝レーダビームが指す座標における方位角、θ。＝（特徴抽出による測定か ら得た）マイクロバースト中心に対する方位角、φ。＝下方バーの俯角、 φ、＝滑空角の俯角、 ｈ　＝航空機高度 ■　＝航空機空気速度。他の量は２つの係数のデータ（即ち両方のバーは外方気 流内にあるか或いは下方バーだけが外方気流内にある）からめたモデル係数であ る。前述したように、計算の詳細は図１８Ａ−１８Ｃに関し述べる。 垂直方向危険度が推定されスケーリングされると（１１６Ｌシステムは探知プロ セス１１８を行う。探知プロセス１１８は図２０Ａ−２０Ｈに関し詳細に述べた ように航空機の滑空角に沿う全危険マツプをまつ最初に作成する（離陸モ−ドで は問題となる角度は異なるであろう）。ステップ１１８の第２の機能は、（ｉ） 大きな平均危険係数を有する領域の存在を検出し、（ｉ　ｉ）パイロット動作に 対する時間の臨界性を推定することである。検出及び推定の基準は、５ＡＥＡＲ Ｐ４１．０２／４　（ＳＡＥ　Ｃｏｍｍ１ｔｔｅｅ　Ｓ−７，ＡＲＰ　４１０２ ／１１．ｒｅｖ、１．ｄｒａｆｔ　９．Ａｉｒｂｏｒｎｅ　Ｗｉｎｄｓｈｅａｒ 　Ｓｕｂｅｏｍｒｎｉｔｔｅｅ、ＴＥＡＳ７−６、ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｓ７−８４ −８、ｒｅｆ−ｎｏ、８８−１０３．Ｍａ、ｙ　１．１．１９８８，５ｔｅｖｅ 　Ｓｃｈｍｉ　ｔｍｅ　ｊ　ｅ　ｒ）の前方監視ウィンドシア警報、回避及び注 意の定義を用いる。 反応性（その場に置かれた）ウインドシアセンザーが乱気流をリジェクトするの を可能にするフィルタリング時定数の類似性により、危険係数の大きさの直線的 次元はかかるフィルター時間に亘る航空機の運動により定義される。これは反応 性システムに対する探知可能な最小の危険を構成し、前方監視センサー（また誤 警報数）に適用される。遅延時間か５秒で速度が８０ｍ／秒の場合、４００ｍＸ ４００ｍの領域に亘る０、１５より高い全危険係数平均は危険領域と宣言される 必要があり、そうしないと機会を失ったものと解釈される。かかる危険領域は危 険領域の先端に遭遇するまで時間或いは残存レンジを推定することによってアラ ートに変換される。勿論、危険領域が近くであるが滑空用上に無い場合でも危険 をアラートできる。 パイロットが直ちに措置をとる必要があるか否かに基ついて種々の警報を発する ようにしてもよい。レーダーの方位角走査内の任意の危険領域も同じように回避 されるべきである。確率現象を含む全ての探知問題は誤警報の可能性、即ち実際 危険な状態が存在しない場合に発せられる警報を容認している。一般的に、誤警 報はさらに別のテスト基準により減少またはなくすることかできる。例えば、大 きな危険係数を有するピクセルはもしそのセルが矛盾する証拠、例えば下方バー による外方気流は大きな反射率を有するか適当な反射率の降水性コアがない場合 、誤警報（即ちマイクロバーストでない）として無視してもよい。 危険探知プロセス１．１８の最初の操作は、滑空角に沿ってスケーリングされた 全危険マツプを形成することである。マイクロバースト候補を同定することによ りオーバーラツプする下降気流のコアが除外されるため、危険係数の垂直方向成 分は方位角とレンジで別々に計算可能である。候補に亘るループは全危険マ・ツ ブを垂直方向成分から回避させる。各候補の重心及び下降気流の半径を用いて垂 直方向危険係数をめるため方位角及びレンジの広がりを決める。誤警報を制限す るため、候補である外方気流半径の小さい倍数内にあるセルについてのみ水平方 向危険係数を得る。従って、全危険係数マツプは候補の軌跡内にあるピクセルに ついてのループだけを用いる。 この操作を水平方向の全ての危険ピクセルが危険探知ウィンドウにより知覚でき るように変更可能なことが考えられる。その候補の下降気流軌跡内にある各ピク セルに対して、垂直方向危険係数は下降気流内の半径方向の従属についての■１ ｃｒｏｙモデルを用いてめる。これには、下降気流コアの重心から外方気流内の フィールドポイントまでのレンジをめることが必要である。水平方向及び垂直方 向危険係数は共に滑空角のそのレーダーレンジにおける適当な高度に対して計算 される。危険探知の２つの重要な特徴はレンジ値の平均化とクロスレンジウィン ドウサイズの制御である。 レンジの寸法については、平均危険係数を計算するウィンドウは問題のレンジの 中心に維持される。これによると前方及び後方の隣レンジゲートへ幾らかオーバ ーラツプが生じる。これらの隣の部分の全危険係数は警報レンジスケールウィン ドウ内のそれらの領域の割合に従って重み付けされる。方位角に関しては、平均 危険係数を計算するため方位角重心幅が用いられる。従って、走査範囲の端にあ るレンジピクセルは平均危険係数が計算されない。走査境界線の十分に内側にあ るピクセルについてのみ危険表示が形成される。中心のウィンドウの各レンジゲ ート指数については幅がめられる。 各方位角センタリングスライス指数に対して、方位角スライス指数空間に相対的 なウィンドウが形成される。このウィンドウはセンタリングレンジ指数に対して 計算され、隣のレンジゲート指数に対して調整されない。危険探知及びソーティ ングはスライディングウィンドウプロセスのレンジ配列を明らかに利用する。 任意の単一カテゴリーの最も高い危険だけが報告される。警報アラート状態が検 知された場合、プロセスは直ちに停止し、出力は飛行路が実際に危険領域を横切 るか否かの考慮をせずに方位角スキャン内の危険と認定された領域の最も近いレ ンジまでの時間を含む。 図８Ａ−８Ｃに示すステップ１０２のスライディングウィンドウは、アンテナビ ーム走査時の休止時間の間多数の方位角スライス（出力ＰＣＩデータの最小角ス テップ）に対して検波後積分（ＰＤＩ）を同時に行う。１つのスライスが完了す ると出力記録が書き込まれる。バーか始動されると、ＰＤＩ振幅ベクトルか零に され、プロセス１０２が単一の監視の完了を出力する。このプロセスにおいて、 ＰＲＦに関しスライスか蓄積される。スライディングウィンドウにはＰＲＦのそ れぞれのスライスのスライス番号の合計２倍のスライスがある。方位角スライデ ィングウィンドウは軍用航空機の地上マツプ形成に用いられている。気象レーダ ーに用いられるようなプロセス１０２は処理中のＰＲＦか高いか低いか（零は高 いＰＲＦを示す）を示すフラッグをセットする（１５０）ことにより開始される 。 次いでシステムはループ１５２に入るがこれは蓄積中の多数の方位角方向スライ スに対して実行される。次にシステムはスライスを蓄積するためのＰＲＦ指数を 計算する（１．５４）。ステップ１５６において、方位角スライスの公称時間中 心を推定するための蓄積時間タッグカウンタ値がそれぞれのＰＲＦ　ＰＤＳ　Ｐ ＤＩスライスの監視の蓄積方位角及び高度と共に計算され、視線の中心方位角及 び仰角のウィンドウスライスのＰＤＴ監視に対する蓄積値が推定される。システ ムはその後サブループ１５８へ入り、これはマイクロバースト探知のためＦＦＴ レンジ幅のレンジゲートの数によって制御される。次いてシステムはコーナータ ーンメモリの時間サンプル数により制御されるさらに別のザブループに入る。ス テップ１６２において、積分されたデータの方位角スライスのレンジＸドツプラ ーマトリックスの包絡線振幅が計算される。次いでシステムは監視カウントを更 新しく］、６４Ｌ監視カウントをテストして（１６６）、エグジットをすべきか どうか決定する。監視カウントは１）ＲＦに関して現在の方位角スライディング ウィンドウ構成に一体化された監視の全数である。監視カウントの零の指数値は 高いＰＲＦのカウントを示し、１の指数は低いＰＲＦカウントを示す。この値を インクリメントして１に等しくなると、出力が書き込まれ、方位角ウィンドウの 指数が前の方位角へスライドする。次に、監視カウントは零にセットされ（１６ ８）、最も最近のスライスへの指数ポインタが計算される。システムは再びレン ジゲートへ入り（１７０）、時間サンプルがループして（１７２Ｌ累積の各スラ イスに対してドツプラーフィルタ振幅データによりレンジゲートの配列マトリッ クスを記憶させる（１７４）。システムは次いで平均値を計算するが（１７６Ｌ 増倍定数がスライディングウィンドウの１つのＰＲＦのスライス数により割算さ れたものである場合増倍定数が割算を避けるために用いられ、ＰＲＦフラッグが 記憶される。ステップ１７８においてその累積値が零にされる。ステップ１８〇 −２００は次の操作を予期してウィンドウポインタフラッグ及び振幅を前の方位 角へスライドさせる。 有向、修正、配列ＣＦＡＲ探知プロセス１０４は蝶ネクタイ或いは平行四辺形状 ウィンドウ（図９）を用いてウィンドシアのエツジの検出を無効にする。このウ ィンドウ内のセルの振幅は修正され、配列された統計的ＣＦＡＲ１きい値を発生 させるため特別な効率的な方法でソーティングされる。（配列統計的ＣＦＡＲし きい値については、Ｈ，Ｒｏｈｌｉｎｇ、Ｒａｄａｒ　ＣＦＡＲＴｈｒｅｓｈｏ ｌｄｉｎｇ　ｉｎ　Ｃ１ｕｔｔｅｒ　ａｎｄ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｔａｒｇｅｔ 　５ｉｔｕａｔｉｏｎｓ、　ＴＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、ＡＥＳ、Ｊｕｌｙ１９８３ 、ｐ　６０８−６２１を参照）ＣＦＡＲのこのタイプはローカル・サムスタック 分散値を検出して拡張レンジドツプラー気象レーダーのエツジの検出を避けるに あたり信頼できるものである。配列統計的ＣＦＡＲの欠点は、多数の論理ソーテ ィング操作が機械のレパートリ−内にある必要があるということである。ここで 用いる用語「修正」はしきい値を計算するローカル推定値の選択が厳格に配列さ れた量の結果でないことを示す。それよりも、１つづきの簡単な比較操作により 複数ターゲットがある場合の最大限界値から離れる方向にエツジ状態の中間値よ りも上方にバイアスされる推定値を発生さ也それはノイズの平均値ＣＦＡＲに近 ずく。所与の普通のセルのＣＦＡＲウィンドウ（図９）はしつかりした遠近図に 亘って危険なウィンドシアからのエコー信号の狭いリッジを含む（即ち、ウィン ドシアの少ないマイクロバーストを半径方向でない方位角で見た図）を含むよう に決められる。この軌跡を図９に示す。選択された座標に対して、増加するレン ジゲート指数は縦座標を形成し、増加するドツプラー速度は横座標を形成する。 ＣＦＡＲウィンドウの対角線方向に対称な張出し領域は指数スロープゾルタック ス／デルティが１対１から７対１（レンジゲートが３００ｍ、フィルタ間隔が１ ．８８ｍ／秒、航空機速度が８０ｍ／秒であって約０．０５１２／秒、水平方向 危険係数が０．０５乃至０．３５である）、即ちマイクロバーストの外方気流か らのエコー信号のリッジが水平になればなるほど危険性か高い。張出し部分はウ ィンドシアのピークと交わるウェッジを含む。最も低いウィンドシアは０．１０ に近い全危険係数に相当し、その水平方向の寄与分は０．０５（湿性）である。 張出し部分の最初のドツプラ一層は中心セルから２つのドツプラーフィルタだけ 離れた所にあり、レンジについては中心セルのレンジゲートから延び、中心セル 前方に２つのレンジセル指数を含む。外側ドツプラ一層はまた３つのセルよりな るが、これらは内側層に隣接するドツプラーにあるが内側層を１つのレンジゲー トだけ先んじている。これら４つの層の各々は検出しきい値か続く最終的な配列 統計振幅を示す。各層に対し、最小及び最大の値が捨てられる。そして中間振幅 のセルが示される。そして配列統計がその層の最大値として選ばれる。このプロ セスは予想されるウィンドシアのレンジに対してウィンドシアのリッジによって 着色されたセルを選択する。風が吹いている雨を含むセルを選択するとマイクロ バーストのウィンドシアのエツジの検出感度か落ちる。 図９は３２ポイントＦＦＴ（はぼ４ＫＨｚ　ＰＲＦ、３００ｍレンジゲート）の ＣＦＡＲウィンドウの１４個のセルの振幅を示す。ウィンドウの方向を決定する ２つの線２１０．２１２は水平方向危険係数が０．０５及び０，３５のウィンド シアからの大きな振幅の高信号のりッジを表わす。以下の表１及び２は、各アイ ソドツプラ一層の中央値だけでなくて層を亘る最大値を選択するための最終値と して選択すべきかを指示する。第１に、配列ウィンドウの各ドツプラー指数内の 中央値がそのプロセスの配列を行うことによって選択される。中央値の最大値を 選択し、それにより配列を変え、そしてしきい値に対してテストする。しきい値 を越える場合、エコー信号をローカルな平均にセットする。 表１ Ｆ＝（Ｌ　０５　（湿性、最小危険） セル番号　最小値　中位値　最大値 ［７，６，５］　５　６　７ ［４，３，２］　２　３　４ 最大（６，３）　＝６ 表２ Ｆ＝０．　３５　（乾性マイクロバースト）セル番号　最小値　中位値　最大値 ［７，６，５］　７　６　５ ［４，３，２コ　４　２　３ 最大（６，２）　＝６ ０．０５よりも小さいウィンドシアでは、１の表示のある２つのセルが重要にな る。大きなウィンドシアでは、それらはノイズを含み２つの内の小さい方は統計 値の選択に影響を与えない。０．０５より小さい小型ウィンドシアでは、即ち下 降気流／外方気流のエツジが正接パースペクティブをもっている場合、３及び６ を付したセルは１を付したセルよりも小さいウィンドシアを含む。２つのセル「 １」の小さい方を選択すると多数のターゲットによる感度低下が回避され、コア ー外方気流セルをバスする。外方気流ピーク速度にある中央セルの係数は７個の 張出しセルの群をノイズだけにおき、その結果外方気流の最も低いしきい値（探 知及び編集かしやすい）が生じる。各層の中央値をめる頻度は各層の中央セルの 中央値の別のマトリックスを形成することにより最小限に抑えることができる。 これにより、中央層の中央値の論理及びソーティング操作を層の結果が異なるＣ ＦＡＲウィンドウで必要とされる場合繰り返されない。マイクロバーストの危険 の少ない特徴の検出は内側層と中央セルとの間であって中央セルのレンジゲート インデックスを２だけ先んじるドツプラーの単一張出し部分により感度が低下す る。これらのセルはしきい論理がマイクロバーストを半径方向でない方向で切り 取ってレーダーの位置関係のウィンドシアのリッジの上またはその近くにあるセ ルを選択できるようにする（即ち、危険の少ないスロープであるがマイクロバー ストの広がりの特徴に対しては望ましいウィンドシアのリッジ）。これら２つの セルの最小値は層のめいめいとして含まれる。 図ＩＱＡ−１０Ｆに示すこのプロセス１０４は従来のマトリックス処理アブロー 千を用いる。アレー及びベクトルの寸法はオフセットされ、動作及び設計の説明 の便宜のため負及び零のサブスクリプトを用いる。スクラッチマトリックスはノ ツチ内でレンジゲート及びドツプラーフィルタ指数の通常のドメインの外側にあ るセルに対して零の振幅値か挿入され、ノツチ内或いはノツチを横切るＰＤＩ振 幅データを持つセルは評価されない）。探知リストはスクラッチマトリックスの 振幅を用いて形成されるがこれらの検出されたセルの振幅はそのセルのそれぞれ のローカル平均値で置き換えられる（中央値データは既に形成されているため編 集によってそれに続くセルの検出には影響が及ばなしり。スクラッチマトリック スのアドレス形成はＣＦＡＲウィンドウの対角線に沿って行われる。この対角線 はフィルタ帯域幅及びレンジゲート比の関数であり、もし３２ポイントＦＦＴ。 ＰＲＦが４０００Ｈｚ、及びレンジゲートが３００ｍ以外の異なる構成が用いら れる場合は変化させる必要がある。しかしなから、このアドレスにより部分的な 結果を再び用いることにより修正クオンタイルオペレーションの節約の機会が与 えられる。修正、配列統計はＣＦＡＲウィンドウの平均値に類似の値を与える。 それは均一なローリ−（指数）分布バックグランドにおける誤警報確率を制御す るためにスケーリング定数で掛は合わされる。６−　８３３７の値をＣＦＡＲの しきい値の増倍定数として選ぶ。その選択は約７個の独立のサンプルがあり、選 択プロセスが３／４−７／８の配列に近いという仮定に基ついている。ｏ−ｏｏ 。 ００１ｐｆａ　（ノイズだけが存在する場合のセルの検出／編集確率）　Ｒｏｈ 　ｌ　ｉｎｇはＳ／Ｎ比に基づく計算として（我々はその平方根をとる）４６． ７の増倍係数を与える。修正、配列統計ＣＦＡＲｔきい値により検出されたレン ジ／ドツプラーセルは編集されてそれらの振幅を配列統計に基つく隣のセルの振 幅のほぼ平均で置き換えることにより出力振幅マトリックスを形成する。この操 作に関しメインビームクラッタは送信機５２においてオフセットされたクラッタ 基準発信機により０メ一トル／秒ドツプラーに位置決めされる。これらの図では 、ノツチはメインビームグランドクラツタの領域に対応して上部バーノツチ＝０ にある。 プロセス１０４は上方バーが僅かに修正したＣＦＡＲ処理を用いることができる ためいずれの仰角が処理中であるかを判定しく２３ＯＬ下方バーのノツチが下方 バーに沿うメインビームクラッタを除去するためドツプラーの半幅の指数である 場合適当な指数をセット（２３２，２３４）することにより開始し、方位角走査 角及び上方バーノツチの関数はメインビームクラッタのドツプラーについてはド ツプラーの除去の半幅の指数であり、また上方バーは無視できるメインビームク ラッタをもつから零である。そしてノツチの値はスクラッチマトリックスが零を 必要とするか否かを判定することによりテストされる（２３６）。スクラッチマ トリックスが下方バー処理により零にする必要がある場合、システムは一連のル ープ２３８，２４２へ入り、その間スクラッチマトリックスは零にされる（２４ ０，２４４）。次にシステムはループ２４６．２４８へ入り、そこで外側レンジ ゲートか零にされて零及び負のスクリプトがつけられる。システムはその後イン デクジングループ２５２．２５４に入り、そこで検波後積分振幅がスクラッチマ トリックスへ送られる（２５６）。次に一連のループがループに入り（２５８， ２６０）そこで層の中心の中央値がスクラッチマトリックスの内容を３つの変数 に蓄積する（２６２）ことにより形成される。その変数は非配列セットの中央値 を従来の対応でめる（２６４）サブルーティンＡＭＥＴのパラメータとして用い られる。そのパラメータはリセットされ（２６６）、そして再びルーティンが呼 ばれる（２６８）。次に、インデックスが適当にセットされ（２７０）プロセス がノツチから外側方向に進む半ドツプラー空間方式で行うことができる。 半分ごとに、アドレス計算があり、１つの場合それはインクリメントされもう一 方はデクリメントされる。システムはその後ループ２７２−２７６へ入り、そこ でアドレスパラメータが第１のループの終りに変更され、その第１のループでは 前に記憶させた層の中心の結果を用いて配列統計ＣＦＡＲＬきい値がめられる。 ループのこのセットの間インデックスは更新され（２７８）、２つのメンバーの 非配列セットの最小値を選択する従来のサブルーティンをコールする（２８２） ためロードされる（２８０）。パラメータはリセットされ、新しいパラメータが 中央値にセットされ（２８４）、Ｌきい値が非配列の５つのメンバーのセットか ら最大値を選択する従来のルーティーンを用いてめられる（２８６）。その選択 は、修正、配列統計の結果を誤警報を制御するしきい確定数に変換するための増 倍定数により掛は合わされる。０．７５−０．８２クオンテルに近い値を発生さ せる修正統計プロセスの８−９個の独立のサンプルを有する１４個のセルＣＦＡ Ｒウィンドウでは、６．８３３７の包絡線増倍係数が好ましい。システムはその 後探知操作を行い（２８８）、探知マトリックス２９２を適当にセットして（２ ９０）そして探知の数をカウントする（２９２）。レンジセルの内容は補正され （２９４）それは修正された統計結果を均一なノイズバックグランドのためウィ ントークの振幅値の推定に変化させるため増倍定数を用いる。インデックスはそ の後更新される（２９６）。システムはその後出方データが速度マトリックスに よりレンジにつめられている場合、正及び負の速度データの出力データリストを 書き込み、ドツプラーサブスクリプト】は零速度を、フィルタサブスクリプト２ 乃至０．５ＮＦＦＴ＋１１を大きさが増加する逆風を、０．５ＮＮＦＴ＋２は大 きさが増加する追風を含む。これは、２つのループ２８６．２９０を用いて行わ れ、その間、スクラッチマトリックスの内容はトランスファー（２８８，２９２ ゜２９４）されて、累積の各スライスにつきドツプラーフィルターの振幅によっ てレンジゲートの配列マトリックスが形成される。最後のステップ２９６はタッ グ、ポインター及び定数を蓄積し、これにはＰＤＩの中心の時間を示すバーがス タートした後の相対時間タッグと、ＰＤＩ振幅データの監視の重心方位角、ＰＤ ［振幅データの監視の受信仰角、ＰＤＩデータのＰＲＦのフラッグ、現在の高度 が上方または下方バーであるかどうかを示すフラッグを含む。最終ステップ２９ ６は出力記録、時間タッグ及び入力に伴う平均角度データを移動することにより 出力記録を完了する。これは入力データの部分を互いに時間交差するのを防ぐた めのパイプラインプロセスの明らかな操作と考えられる。 図１１Ａ−１１Ｅに示すプロセス１０６はレンジゲートに亘るループよりなり、 そこで各レンジゲート内において各編集及び補正されたドツプラーセル振幅はし きい値と比較されて過大なノイズが加わるのを阻止され、そしてそのドツプラー フィルタインデックス及びＰＲＦ従属定数に基づき速度を与えられる。処理の間 、中間結果が保持され、２つの異なるＰＲＦの重み付けされた平均速度を結合す ると後で出力か用いられる。プロセスは変数を零に初期化しく３２０）、高いま たは低いＰＲＦデータが処理中であるかどうかを判定するためテストされる。高 い場合であれば、１つのスケール値がセットされ（３２４Ｌもし低ければ別のス ケール値がセットされる（３２６）。低いスケール値は低いＰＲＦ　ＦＦＴデー タのフィルタ幅を速度データに変換するために用いられそして９３４５メガヘル ツのＸバンド周波数におけるＰＲＦの３５９７．１２２３また３２ポイントのＦ ＦＴフィルタを用いる場合、この値は１．８０４ｍ／秒である。ＰＲＦが３９３ ７．００７９ヘルツの高いスケール値は１．９６９ｍ／秒である。システムはそ の後レンジゲートループに入り（３２８Ｌサンプルの数、重み付けされたデータ の和、重み付けされた和、二乗重み付けされたデータの和、二乗重み付けの和、 そして二乗重み付けされたデータの和を零にセットする（３３０）。ドツプラー インデックスループに入り（３２２Ｌその後配列マトリックスへのエントリーか 最小振幅よりも大きくそのため重み付けされた平均速度の計算に入ることができ るかどうかのテストを行う（３３４）。ＦＦＴデータはノイズを１．４カウンタ に置くために出力につきスケーリングされており、またＰＤＴプロセスはスケー リングを用いていない（即ちノイズは１．４ｘスライス数の平方根に掛は合わさ れた値）から、３．（ＭＢのＳ／Ｎのしきい値は２．４５の信号プラスノイズ振 幅にスライス数の平方根を掛は合わせた値に相当する。次に、サンプルの数をカ ウントするインデックスカウンタがインクリメントされ（３３６）その後ドツプ ラーインデックスのループカウントが正及び負のドツプラー速度のインデックス の解釈境界であるＦＦＴサンプルの数を掛は合わせた値よりも大きいか否かのテ スト（３３８）が行われる。恒風が存在する場合、この境界はエグゼクティブレ ベルにおいて適当に変換され、供給された制御ワードが恒風のドツプラー成分に 等しいフィルタの数によって変えられる。もしそうであれば、速度は負にセット され（３４０）、解釈またはセットを正の値に開かれ（３４２）、スケーリング された値を占める。これらのステップ３４０及び３４２の速度のセットはステッ プ５５０（図１５１）または７６０（図１７Ｇ）においてめた上方の外方気流の ドリフト値を加えることによってマイクロバーストのドリフトを考慮することが できる。次に、システムは最も新しい変数されたＰＤＩ振幅を重みとしてセット しく３４４）、次いで重みを掛は合わせた速度を発生させる。 次いでシステムは蓄積統計値を計算する（３４６）。次に、ＰＲＦ／統計はサン プルカウンタをテストしく３４８．３５０）そしてスライス統計を発生させる（ ３５２−３５６）ことにより計算される。次いでシステムを最も最近の値を記憶 させる（３５８．３６０）。システムはステップ３６２において最も最近の平均 速度を最も最近のＰＲＦ逆風と比較し、もし速度か最も最近の逆風よりも大きけ れば平均速度にセットする（３６４）。同様な操作３６６．３６８は追風に対し ても行われ、そのために発生した値が出力のため記憶される（３７０）。 ウィンドウマツプスライスプロセス１０８は風マツプスライスプロセス１０８は スライスポインタと逆風及び追風値を初期化（３８０）することにより開始させ る。システムはその後レンジゲートループ３８２に入り、そこでシステムか組合 せテストを構成するための自由度の数を決定する（３８４）。その後システムは 自由度の数をテストして（３８６）、その自由度の数が零より大きくなければ図 １．２Ｄ及び１２Ｅに示すように特殊な処理を行う。そうでない場合、システム はそれらの値に対してステユーデンツＴ統計テストを行うにあたり用いるべき変 数を計算する（３８　ｇ）。システムはその後標準偏差の組合せセットにより基 準化された低ＰＲＦ／及び高ＰＲＦスライ刀こおける速度平均値間の差の絶対値 をもしそれらが相関されていない場合に計算する（３９０）。α＝−０，０００ ５の信頼インターバルを用いて信号をリジェクトし最大３０の自由度をカバーす るのか好ましい場合目出度の数の所与の信頼インターバルに対してステユーデン ツＴ分布の百分率ポイントを決定するために探索表を用いる。この探索表から得 たしきい値を３９２においてＴと比較する。もしＴがしきい値よりも大きければ それらの値を零にセットしく今だ相関されていないエコー信号の対）、そうでな ければ統計値を組合せる（３９６−４０４）。ステップ３８６において自由度零 の特殊なケースに遭遇した場合、システムは４０６において差と比率を、その後 ４０８において標準偏差を計算する。その差は４１０において、ステユーデンツ Ｔテストの増倍定数に非常によく似た定数を掛は合わせた標準偏差と比較する。 ここでは分散量は知られた値であると仮定されており、それは実質的に無限の自 由度という仮定でありその定数は３．２９である。その差が差の方か大きい場合 システムは再びマツプ値を零にセットする。そうでなければシステムはそれらの 指数と共に逆風及び追風を記憶させ角度、高度及びＰＲＦ時間を蓄積しそして高 度フラッグを記憶させる。プロセスはその後４１４．４１６において統計値を計 算する。システムはその後４１８−４２６において、逆風及び追風を平均速度に 対してテストしそれに応答して逆風及び追風の候補を更新する。システムはその 後４２８において、逆風及び追風をそれらの指数と共に蓄積し、角度高度及びＰ ＲＦ時間を蓄積しそして高度フラッグを記憶させることによりそのプロセスの出 力記録を発生させる。プロセスはその後このプロセスの次のサイクルへ送る必要 のある値を蓄積する（４３０−４３４）。 最初、プロセス１１０は図１５Ａ−１５Ｉに示すように、ステップ４６０−４７ ０において外方気流の特性をそれらの大きさをテストしクラスベクトルの値をセ ットすることによって分類する。その分類が完了すると、カウンタと角度的ラン の長さの程度をめる指数が４７２によってセットされる。プロセスはその後ルー プ４７４へ入り、そこで同じ分類の連続ラン候補の数がカウントされる。第１に 、そのクラスが４７６において記憶され、その後クラスのラン値と比較される（ ４７８）。もしマツチした場合カウントはインクレメントされる（４８０）。 その後指数はループの特殊な終端があるか否か最大角度指数に対してテストされ る（４８２）。クラス値はその後ストリングは不明確に遮られているか否かを判 定するためテストされる（４８４）。もしそうであれば、遮断カウントが４８６ においてインクリメントされ、それが最大値より大きいか否かを判定するためテ ストされる（４８８）。もしそうでなければカウントはインクリメントされる（ ４９０）。もし最大値より大きければ、システムは４９２においてカウントが最 小値よりも低いか否かを判定する。即ちストリングか十分な角度的長さを持つの かどうかを判定する。もしストリングが十分に長くないものであれば、システム はカウント変数をリセットする（４９４）。ストリングが十分に長ければ、候補 の数をその候補の開始及び停止指数を記憶させると共にインクリメントする（４ ９６）Ｑシステムはその後新しいストリングに対し準備状態となるためカウンタ をリセットする（４９８）。システムはその後ループ５００に入リセットアップ 操作（５０２−５０６）を行って十分な角度スパンの各候補の特性を計算するた め準備を行う。システムはその後候補の角度ストリング及び外方気流の境界だけ に注意して候補の処理を開始する。このループ５０８はポインタをセットしく５ １０）、特性を合計しく５２０）、その後５２０のループに入りそこで振幅重み 付けされた方位角重心、レンジ重心及びレンジの和の標準偏差が蓄積される（５ ２２）。ステップ５２４は各候補に関する振幅重み付けされた方位角重心、候補 のスライスの振幅平均半径方向速度成分（メートル７秒）、各候補の平均値につ いてのレンジ及び角度における振幅重み付けされた標準偏差、候補の振幅重み付 けされたレンジ重心及び各候補の特徴に寄与するデータの振幅重み付けされた高 度をめる。ステップ５２６は各候補を構成するスライスの外方気流のセル特性の 平均振幅と上方外方気流リフレクタンスをめる。ステップ５２８は候補重心の方 位角スライス指数と候補重心におけるピクセルの体積反射率のスケーリングされ た振幅とをめ、一方ステップ５３０は最終的に下降気流コアの反射率に対してス ケーリングされ解釈される重心の補償ピーク反射率をめる。ステップ５３０は各 候補の重心の高度を発生させる。システムはその後最初に外方気流を５３２にお いて好ましくは０．　５である外方気流レンジに亘る角度の機能的平均を行うた めの値にセットすることによってピーク外方気流の半径方向外方気流速度を計算 する。システムはその後５３４．５３６．５３８において境界条件のチェックを 行い、５４０．５４２においてパラメータを適当に調整する。システムはその後 軸方向対称後退軌跡に亘ってピーク外方気流の半径を機能平均として計算する（ ５４４．５４６）。外方気流ピーク半径方向速度はその後計算され（５４８Ｌそ れに続いて上方外方気流ドリフトをめ（５５０）、それにより外方気流速度の非 対称性をめる。 図１６Ａ−１６Ｇに示すように水平方向ウィンドシア危険マツププロセス１１２ はスライスの各レンジゲートの周りに十分な全体振幅を含むウィンドウを形成す る。ウィンドウから最小二乗法により速度エコー信号を横切るスロープが計算さ れる。方位角スライスの左及び右のエツジは取扱いを異なるようにする必要があ る。これらのセルに対し、左のエツジのスロープと右のエツジのスロープが計算 され、後で全体的に適用される。水平方向の危険は重力に対してスケーリングさ れたレンジに亘る速度フィールドのスロープである。プロセス１１２はスライス ポインタをセットしく５７２Ｌその後図１６Ｂでさらに詳しく説明するように和 を蓄積のする（５７４）ことによって開始させる。ついで５７６においてしきい 値を計算する。次に、最初及び最後のレンジゲートを５７８及び５８０において 見付けるがこれについては図１６Ｃ及び６Ｄに関しさらに詳細に説明する。 この操作は並列に行われるように示されているが、これは２つのプロセッサがあ れば好ましいやり方であり、そうでなければステップ５７８をステップ５８０の 前に行う必要がある。システムはその後レンジセルへの指数を５８２．５８４＋ 、：おいて更新し、それが５８６であるか否かめる。もしそうでなければシステ ムは５８８．５９０において開始及び終端ポイントを計算するが、これは図１， ６Ｅ及び１６Ｆにおいて詳しく説明する。再び、これらの操作は適当な手段があ れば並列に行うことができるが、そうでなければステップ５８８を最初に行う。 システムはその後図１６Ｇに示すように未調整のウィンドシアの危険度を計算し く５９２）、そして重力で調整した危険度を計算する（５９４）。システムはそ の後別の繰返しのために戻る。テスト５８６はポジティブであれば、システムは スライスポインタをインクリメントしく５９６Ｌそして角度スライスポインタが 関心のあるレンジを越えているか否かを判定する（５９８）。 図１６Ｂに示すように、蓄積操作５７４は６１２において全ての和の値を零にセ ットしその後指数を６１４において初期化することにより開始する。その後置マ ツプ振幅を加え（６１６）、その後指数をインクリメントする（６１８）。シス テムはその後指数がレンジゲートの数より大きいか否かを判定しく６２０）、も しそうであればエグジットする（６２２）。 図１６Ｃで示すように、第１のレンジゲートは６３０において第１のレンジゲー トポインタを２にセットし、ポインタを６３２においてインクリメントし、そし てレンジゲートの第１の和を二重のしきい値に対してテストすることによって見 付ける。もし第１の和が二重のしきい値よりも大きければ、システムは６３６に おいて現在の方位角スライスの各セルのウィンドシア危険マツプ値をレンジ指数 １と和が二重のしきい値を越えたポインタとの間にセットする。このポイントは 中央領域の開始ゲートであり、前のゲートは所与の方位角スライスの左エツジ領 域の最後のゲートである。左エツジ領域の各セルにはステップ６７０．６７２に おいて状態に相当する危険値が与えられ、開始ゲート及びエンドゲートは左のエ ツジ領域の最後のゲートである。 図１６Ｄに示す最後のレンジゲートを決定するためのプロセスは実質的に同様で ある。第１に、最後のレンジゲートのポインタを初期化しく６４０Ｌデクリメン トしく６４２）その後しきい値のテストを行う（６４４）。テストロ４４をパス すると、最大値からレンジゲートポインタをデクリメントするが二重のしきい値 を越えたレンジセルが中心領域の最後のレンジゲートである。次に高い指数は左 のエツジ領域の第１のレンジゲートである。右のエツジ領域の第１のゲートから 最後のゲートまでの全てのセルにはステップ６７０及び６７２に従って危険度が 与えられ、最初のゲートが右のエツジ領域の最初のゲート、またエンドケートが スライスの最後のレンジゲートである。このようにして、左及び右のエツジが対 称的に取り扱われる。 図１６Ｅに示すプロセスはポイントｉの周りのウィンドウの左または右の限界を 決定する。これは図１６Ａのブロック５８４においてインクリメントされるレン ジゲートのポインタである。ウィンドウの左の限界への開始指数またはポイン　 。 夕はウィンドウの左半分の振幅の和がステップ６５２．６５４．５６６で示すよ うにしきい値を越えるまでデクリメントされる。 図１６Ａのブロック５８４においてインクリメントされる指数は現在のレンジゲ ートである。図１６Ｆは現在のレンジゲートの周りのウィンドウの右または上方 の限界の決定を示している。ウィンドウの右半分の振幅の和は６６４において計 算される。ウィンドウのエツジはしきい値を越えるまでインクリメントされる。 図１．６Ｇに示す未調整の危険係数の計算にはその和を加え且つ６７２において スロープの計算を行うことが含まれる。 一般的に、下方バー特性推定プロセス１１４における処理のための式の数学的展 開を上方バーの特性のためのプロセス１１２に関して詳細に説明した。ここにお ける処理は上方バーの結果からの候補の最初の決定により始まる。これらは角度 及びレンジにおけるマイクロバースト下降気流の候補を同定する。上方バーと同 じような平均化及び重み付はアルゴリズムを適用する領域はそれらの候補の領域 についての展開に制限される。前述したマイクロバースト外方気流のモデルのＯ ｓｅｇｕｅｒａ−Ｂｏｗｌ　ｅｓ方程式は外方気流の水平方向速度ピークの（全 ての高度における）軌跡が下記の式にあるはずであるという予測を行う。 ｒｗｗ＝ｉ、１２１２Ｒ 上式において、Ｒは下降気流シャフト半径である。下方バーの特性のレンジ及び 角度の重心はそれぞれの下降気流半径により上方の候補重心についてのこの一定 のスケーリングによって延長された領域におけるレンジ方位角セルを考慮するこ とによってめられる。下方バーによる外方気流の特性は適正に配列されるだけで なく　（即ち、逆風のレンジは追風のピークのレンジよりも少ない）予想される 外方気流の半径に近いように選び出される。上方バーからの結果は下方バーによ り厳密性を与えられる最初の推量を形成し、それにより危険度を識別し決定する に必要な処理が減少する。マイクロバーストの特性の推定を行うための上方及び 下方バーの組合せ処理１１４は、上方バーの方位角スパンの候補に亘ってループ ８０をインクリメントすることにより開始される（図１７Ａ−１７Ｇを参照）。 ステップ６８２において、重み付けされた方位角重心の振幅と候補の重み付けさ れたレンジ重心の振幅とが６８２において記憶される。下降気流の半径はその後 、上方バーの下降気流反射性コアの半径をスケーリングする領域スケール定数を 用いてスケーリングされ（６８４）下方バー速度マツプのサーチウィンドウが得 られる。ここにおいてこのスケーリング数は１と２の間の値であり好ましくはほ ぼ１．３である。候補の方位角スパンもまた増加された領域により拡張され、下 方バーの特性の計算を上方バーにより知らされるよりもさらに大きく角度ドメイ ンを拡張するオフセット定数がこのセット値が０．　５°のような少数のスライ ス間隔に相当するのが好ましい場合に加えられる。システムはその後方位角スラ イス間の角度間隔の逆数の数値によりスパンの中心を調整しく６８６Ｌこれらの 数を打ち切る。その後開始及び停止指数を計算する（６８８）。システムはその 後処理変数を零にしく６９０．６９２Ｌ候補のストリング及び外方気流レンジ境 界に注意を制限するループ６９４に入る。システムはその後、最大及び最小値か レンジゲート及び逆風及び追風の逆数に等しい一定値を用いて調整される場合外 方気流ピーク速度を含む予想レンジゲートのレンジゲート指数を計算する。次に 、システムはループ６９８へ入り、そこでレンジの広がりが外方気流の局部サー チのためのレンジの広がりを決定する整数の定数により制御されてルーピングさ れる。この数は好ましくは３である。システムはその後７’ＯＯにおいてテスト 値を計算する。最大速度は７０２において速度テスト値に対してテストされ、も しテスト値が速度最大値よりも大きければレンジゲート指数及び最大値が７０４ において記憶される。システムはその後最小テスト値を計算しく７０６Ｌ最小速 度とを最小速度と比較しく７０８Ｌテストにバスすればその最小値を記憶させる （７１．０）。システムはその後追風指数が逆風指数よりも大きいかどうかを判 定しく７１２Ｌも］、そうでなければそれらの指数を調整する（７１．４）。シ ステムはその後７１６−７２０において振幅重み付けされた重心値を含む中間の 加算値を計算し、その後７２４−７４０において方位角重心、ドリフト速度、レ ンジ重心指数、レンジ重尼１平均高度角及び外方気流反射率の計算を含むウィン ドウの結果を用いて下方バーの特性を計算する。上方バーの特性値の一部は新し い規約に合うように名前を変える。システムはその後境界条件につきチェックを 行い（７４２７４６）、それに従って特性を調整する（７４８及び７５０）。次 にこのプロセス１］４は７５２．７５４において外方気流ピークの半径を含む外 方気流の特徴を実際の対称後退軌跡に亘って機能平均として計算する。次に、シ ステムは外方気流のピーク半径方向速度を計算しく７５６．７５８Ｌそして外方 気流の速度の非対称性またはドリフト７６０を計算する。 図１８Ａ−１８Ｃに示すように、垂直方向危険度の推定及びスケーリングプロセ ス１１６は、８００において、その１・′）が降水下降気流の関数としての外方 気流の深さのモデル係数である計算定数をセラする（、ｍ：でこの係数は１００ ｍであるのが好ましい）ことにより開始し、それによりシステムはまた係数か好 ましくは０４１２の値である場合外方気流速度の関数として最大外方気流の高度 を表わす最大係数をセットする。システムはその後ループ８０２に入り多数の候 補について同じようなループ処理を行う。このループでは、８０４において雨粒 の直径か計算され、それについて８０６においてこの係数か好ましくは１００ｍ に等しい場合１０００ｍの調整グランドレベルにおける雨粒の直径の関数として 外方気流の深さのモデル増倍係数を用いて外方気流の深さを計算する。外方気流 の深さはさらに好ましくは約１００ｍであるさらに別のオフセットの定数を用い て調整される。システムはその後８０８において上方バーデータ高度が高すぎる か否かを判定するためその深さをテストし、もしそうでなければ上方バー外方気 流速度を８１０において上方バー外方気流が事実内方気流か否かを判定するため テストを行う。次に、プロセスは８】２において上方バー外方気流が下方バー外 方気流よりも大きいか否かを判定し、それに従って上方バーデータポイントをセ ットする。システムはその後８１６において下方バーデータポイントをセットし 、８１８において高度プロフィール係数を計算する。プロフィール係数がまると 、水平方向速度の従属係数か８２０−８２８で計算されるか、これは最大外方気 流の高さ以上の高度のグランドレベル高度の上の半径方向外方速度の従属スロー プである外方気流プロフィールスロープ、高度の関数としての外方気流速度の線 形モデルのインターセプトデータである外方気流プロフィールインターセプト、 最大外方気流の高度、最大外方気流の高度の上のコードにおける垂直方向の風の 高度従属のためのべき級数モデルの定数である零定数、垂直方向速度の高度従属 のべき級数モデルの線形係数である第１の係数、及び垂直方向速度の高度従属の へき係数モデル−次係数である第２の係数を含む。 危険探知プロセス１１８は、図１９Ａｉ、９１で示すように、警報、勧告及び注 意フラッグを８５０において初期化し危険定数を計算することによって開始され る。システムはその後８５２．８５４において慣性候補システムから得られた或 いは８０ｍと仮定した空気速度と更新時間を用いて警報、勧告及び注意しきい値 を計算する。更新時間はもう１つの危険の判定までの時間、即ちデータを外挿す る必要な時間であって２つのバーの１つの完全なフレームの時間であり、それは 即ち２秒とデータを受信してマツプを形成することによる遅延の遅延時間である 。即ち、そのマツプはどこにその危険領域があったかを示し、より近いように解 釈する必要があり、これは３０秒にセットされた警報アラート時間、６０秒にセ ットされた勧告アラート時間及び３０秒にセットされた注意アラート時間と共に ３つの高度スキャンの時間或いはほぼ３秒である。システムはその後８５６にお いて危険マツプ及びカラー危険マツプをクリアする。このプロセス１１８はその 後ループ８５８へ入りその間危険領域の候補だけが調べられる。危険プロフィー ルは８６０．８６２によってセットされ、開始及び停止指数が８６４．８６６に おいて計算されるシステムはその後方位角ループへ入り、そこで方位角テスト値 が８７０においてセットされ、８７２において正しい候補だけが調べられるよう にテストされる。システムはまたレンジゲートに亘るループ８７４へ入りそこで 同じタイプの境界セツティング８７６及びテスト８７８がおこる。システムはそ の後８８０において水平ウィンドシアマツプデータを用いて水平方向の危険係数 を計算し、その後水平方向の危険係数を滑空角に関してスケーリングする（８８ ２．８８４）。システムはその後８８６．８８８においてこのフィールドポイン トが下降気流の下方にあるか否かを判定するためのテストを行い、もしそうでな ければ垂直方向の成分を８９０において零にセットする。もしフィールドポイン トが下降気流の下方にあれば、システムは８９２．８９４において水平方向の風 の半径方向定数をめ、その後滑空角に沿うそのレンジポイントと高度をめる。シ ステムはその後８９８においてプロフィールパラメータをセットし、９００にお いて高度が境界層内にあるか否かをテストし、そのプロフィールパラメータを９ ０２においてリセットする。システムはその後９０４において半径方向及び垂直 方向のプロフィールモデルを用いて垂直方向の風を計算する。相互危険係数マツ プをその後ビクセルに対して９０６において書き込む。システムはその後レンジ ゲート９０８、方位角スライディングウィンドウ９１０及びローカル指数９１２ に亘り１組のループに入って９１４−９２０において平均危険度を計算し、その 後危険度に対するレンジを計算する（９２２）。平均危険度はその後警報アラー トしきい値に対してテストされ（９２４）　、９２６において勧告アラートしき い値また９２８において注意しきい値に対してテストされる。警報しきい値かし きい値を越えると、９３０においてレンジが警報アラートしきい値よりも大きい か否かの判定が行われる。もしそうでなければ、ウィンドシア警報フラッグかセ ットされる（９３２）。同様なテスト及びセット操作が勧告しきい値及び注意し きい値に対して９３４．９３６において行われる。 本発明の多くの特徴及び利点は詳細な説明から明らかであり、従って本発明か添 付した特許請求の範囲により本発明の真の精神及び範囲内にあるすべてのかかる 特徴及び利点ををカバーするものとして意図されている。さらに、多くの変形例 及び設計変更は当業者にとって容易に悪例されるものであるから、図示説明した 構成及び動作そのものに本発明を限定することは望ましくなく、従って、すべて の適当な変形例及び均等物は本発明の範囲内にあるものとして考えられる。 本発明を危険を回避すべきときパイロットに警告を与える点につき説明した。 しかしながら、危険表示だけでなく垂直及び水平の成分を示す滑空路危険プロフ ィールをパイロットに与えることも可能である。航空機の性能が知られている時 、システムは危険が回避できない場合航空機を制御する飛行管制プロフィールを 計算することもできる。さらに別のパイロットへ警告を与えそして／または回避 の指示を与えるディスプレイは、この明細書で述べたようにかかる別の能力がデ ータからまたはそれに基づいて得られるため危険マツプを利用できる。 特表平６−５００８６１　（１Ｂ） 私 （Ｍ） ０（Ｍ／Ｓ） １１問用 Ｆｌ 現 ト２ ｊ÷３ ＦＩＧ、１０Ａ ＦＩＧ、１０Ｃ ＦＩＧ、ｌ０Ｅ １０Ｕ刊ｂ） ＦＩＧ、１０Ｆ １１ＮＰＵＴｓ　１ ＦＩＧ、１１Ａ ＦＩＧ、１１Ｂ ＦＩＧ、１１Ｃ ＦＩＧ、１１Ｄ ＦＩＧ、１１Ｅ １１ＮＰＵ帽 ＦＩＧ、１２Ａ ＦＩＧ、１２Ｂ ＦＩＧ、１２Ｃ ＦＩＧ、１２Ｄ ＦＩＧ、１２Ｅ ＦＩＧ、１３ １１ＮＰＵＴＳ　Ｉ ＦＩＧ、１５Ａ ＦＩＧ、１５Ｂ ＦＩＧ、１５Ｃ ＦＩＧ、１５Ｄ ＦＩＧ、１５Ｅ ＦＩＧ、１５Ｈ １０１ＪＲ月 ＦＩＧ、１５Ｉ ＦＩＧ、１６Ｂ ［ＡＩＬ　、　ＥＬＯＣＸ　（２）　［［Ｔ＾ＩＬ　、　８ＬＯＩＸ　（３）Ｄ ＥＴＡＩＬ　、　ＢＬＯＣＸ　（４）　ＤＥＴＡＩＬ　、　１ｏｔＸ　（５）Ｆ ＩＧ、１６Ｅ　ＦＩＧ、１６Ｆ ＦＩＧ、１６Ｇ １１ＮＰＵＴＳ　Ｉ ＦＩＧ、１７Ａ ＦＩＧ、１７Ｄ １（ＸＪ刊月 ＦＩＧ、１７Ｇ ＦＩＧ、　１８Ａ ＦＩＧ、１８Ｂ １　ｔｍ　Ｉ ＦＩＧ、１９Ａ ＦＩＧ、１９Ｃ 特表千６−５００８６１　（３２） ＦＩＧ、１９Ｆ ＦＩＧ、１９Ｇ ３００偕５１ ＦＩＧ、１９Ｈ ＦＩＧ、１９Ｉ 霊、１１．．１１１１１１．．１ムＮ＋ＰＣＴ／υ５９２１０５１６９フロント ページの続き （７２）発明者　マウントキャスル、ボウル、デクランアメリカ合衆国、メリー ランド州 （２１０４５）　、コロンビア、ヘイシェド・レーン、　８８３１ （７２）発明者　パダーリン、ウォルター、ウィリアムアメリカ合衆国、メリー ランド州 （２１０３７）　、エツジウォーター、ローリング・ロード、　３１８３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．危険なウインドシアの探知方法であって、（ａ）上方レーダースキャンで大 気を走査し、（ｂ）上方レーダースキャンにおいて第１の危険候補を調べ、（ｃ ）下方レーダースキャンにおいて大気を走査し、（ｄ）第１の危険候補に応じて 下方スキャンで第２の危険候補を調べ、（ｅ）第２の危険候補に応じて全危険度 を示すことよりなる方法。 ２．全危険度は航空機の滑空角に対してスケーリングされている特許請求の範囲 第１項に記載の方法。 ３．ステップ（ｄ）の前に、危険なウインドシアの軌跡に関し方向が定められた 非矩形のウインドウを用いて下方スキャンにっき定誤警報率処理を行うステップ をさらに含む特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４．定誤警鞍率処理はドップラー次数の最大の中位数を選んでドップラーセルを ウインドウの中で配列する特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．ステップ（ｅ）は上方スキャンから求めた半径方向外方気流よりマイクロバ ーストのプロフィールを求めることを含む特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６．ステップ（ｅ）は上方スキャンから得た上方の半径方向外方気流と下方スキ ャンから得た下方の半径方向外方気流よりマイクロバーストのプロフィールを得 ることよりなることを含む特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ７，定誤警報率処理の前に方位角スライディングウインドウを用いて検波後積分 を行うステップをさらに含む特許請求の範囲第３項に記載に方法。 ８．上方スキャンを２つのパルス繰返し周波数で行い、相関された速度エコーを レンジゲートに基づき結合するステップをさらに含む特許請求の範囲第１項に記 載の方法。 ９．下方スキャンを２つのパルス繰返し周波数で行い、相関されたエコーをレン ジゲートに基づいて結合するステップをさらに含む特許請求の範囲第１項に記載 の方法。 １０．ステップ（ｂ）は最小値を越える風の振幅を有する方位角方向の多数の隣 接するレンジセルが所定数を越えると候補と同定する特許請求の範囲第１項に記 載の方法。 １１．その候補の最大の追風と最大の逆風が候補である半径方向外方気流の直径 を決めるレーダレンジを指示する特許請求の範囲第１０項に記載の方法。 １２．その候補の最大の追風と最大の逆風が楕円形で非対称の候補を画定するレ ーダレンジを指示する特許請求の範囲第１０項に記載の方法。 １３．ステップ（ｂ）はドリフトを求めるステップを含み、前記方法はさらにド リフトに応じて全危険度を調整するステップを含む特許請求の範囲第１項に記載 の方法。 １４．危険なウインドシアを検知する方法であって、（ａ）上方レーダースキャ ンデ大気を走査し、（ｂ）下方レーダースキャンで大気を走査し、（ｃ）上方及 び下方スキャンから下降気流のコアのサイズを求めることよりなる方法。 １５．航空機の機上から危険なウインドシアを探知する方法であって、（ａ）航 空機のローカルレベルのほぼ５°上方において２つのパルス繰返し周波数を用い て上方レーダースキャンにより大気を走査し、そして上方スキャンによるエコー 信号を受信し、 （ｂ）方位角スライディングウインドウを用いて上方スキャンのエコー信号にっ き検波後積分を行い、 （ｃ）危険なウインドシアの軌跡に関し方向を定められた非矩形のウインドウを 用いて上方スキャンのエコー信号に対し配列された定誤警報率処理を行い、（ｄ ）相関された上方スキャンのエコー信号をレンジゲートに基づき結合し、（ｅ） ほぼ航空機の滑空角に沿って２つの繰返し周波数を用いて下方レーダースキャン により大気を走査し、そして下方スキャンによるエコー信号を受信し、（ｆ）ス テップ（ｂ）−（ｄ）を下方スキャンのエコー信号に対して行い、（ｇ）上方ス キャンのエコー信号から危険候補の重心、上部直径及び上部半径方向外方気流を 求め、 （ｈ）危険候補に応じて下方スキャンのエコー信号の一部を処理のため選択し、 （ｉ）その部分からその候補の下部直径及び下部半径方向外方気流を求め、（ｊ ）その候補の垂直方向プロフィールを求め、（ｋ）全危険度を求め、 （ｌ）その滑空角に対する全危険度をスケーリングし、（ｍ）スケーリングされ た全危険度をしきい値と比較してしきい値を越えたときパイロットに警報を与え ることよりなる方法。 １６．機上より危険なウインドシアを探知する方法であって、（ａ）レーダース キャンで大気を走査してレーダーエコー信号を受信し、（ｂ）方位角スライディ ングウインドウを用いてレーダーエコー信号にっき検波後積分を行い、 （ｃ）積分されたエコー信号からウインドシアを探知することよりなる方法。 １７．機上から危険なウインドシアを探知する方法であって、（ａ）レーダース キャンで大気を走査しそしてレーダースキャンエコー信号を受信し、 （ｂ）エコー信号にっき定誤警報率処理を行い、（ｃ）処理されたエコー信号か らウインドシアを探知することよりなる方法。 １８．機上から危険なウインドシアを探知する方法であって、（ａ）上方及び下 方のレーダースキャンで大気を走査し、（ｂ）半径方向外方気流と高度との間の 線形関係を用いて上方及び下方レーダースキャンからウインドシアのプロフィー ルを形成し、（ｃ）そのプロフィールから危険度を求めることよりなる方法。 １９．高高度及び低高度スキャンで走査されるアンテナと、高高度スキャンから 第１のウインドシア候補を求める手段と、第１のウインドシア候補に応じて第２ のウインドシア候補を求める手段と、第２のウインドシア候補に応じて危険なウ インドシアが存在するか否かを判定する危険探知手段とよりなるウインドシア・ レーダシステム。