JPH08271647A - 地上観測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人工衛星を利用して地表を観測する際に、予
め雲を専門に観測する検出器を利用して雲の分布状態に
ついて取得することにより、地上観測センサーの延命
と、効率良く観測を行うことを目的とする。 【構成】 雲量検出器１は、レーダアンテナ部２により
電波を送信する。送信された電波は雲３に反射され、レ
ーダアンテナ部２に戻り、検出部５によって検出された
後、観測データ記録部７に記録される。観測データ記録
部７に記録されたデータは、データ再生部８によってレ
ーダ信号から反射された雲の反射強度として再生され
る。この後、雲の反射強度は、雲占有率評価部１１によ
ってｎ×ｎ分割され、それぞれの雲占有率が算出され
る。雲占有率は雲の分布状態を知る指標として雲占有率
記録部１４に記録される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば地上観測を目
的とする地上観測用光学検出器を制御する装置に係わ
り、雲占有率測定を行う専用検出器を利用して地上観測
用光学検出器の観測開始及び終了を制御する地上観測装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来のこの種の検出方式について
説明する。図５は、例えば、地上から人工衛星に対して
地上観測の指示をした場合の、人工衛星上で地上観測用
光学検出器が作動する流れを説明してものである。図５
に示したように地上局２０は人工衛星１８に対して、地
上観測の開始を指示する。人工衛星１８ではこの指示を
データ送受信部２１にて受信し、検出器制御部２２を通
して地上観測用光学検出器２３に動作開始の指示を行
う。この指示に基づいて地上観測用光学検出器２３内の
光学部３６は地球３５の地表面より反射または放射され
たスペクトル２９，３０を集光し、検出部５によって検
出信号に変換する。変換された検出信号は増幅部６によ
って増幅され、観測データ記録部７のテープ上に記録さ
れる。その後、地上局２０から地上観測終了の指示を受
け人工衛星１８は観測を終了する。その結果、地上から
指示された観測開始から終了時刻までの時間内において
は図６のように現在の軌道３４上において地上観測用光
学検出器観測位置３２について地表面を観測することに
なる。なお、図５において、２８は太陽である。

【０００３】また、従来の方式では人工衛星に指示する
観測開始、終了時刻は地上において決定される。ほとん
どの場合、決定される観測開始、終了時刻は観測する地
域をカバーする時刻であるが、さらにその範囲内で有効
なデータのみをとるために雲の分布情報を基に時刻が決
定されることもある。雲の分布情報は地上で特定の地域
の上空を観測する気象レーダ等によって得られたものを
入手するか、静止気象観測衛星データ等を写真または地
上の通信回線等を利用して入手することによって得るこ
とができる。この雲の分布情報を用いて雲の影響を受け
ない範囲を予想して地上観測を行う時刻を決めており、
これを人工衛星の観測を開始、終了時刻としていた。そ
の後、地上観測用光学検出器によって観測された地上観
測データは人工衛星から地上局に送信され、送信された
データは地上において観測データとして有効であるか、
そうでないかを確認するため人間の目視で一定の観測時
間毎に区切られる範囲において雲の占める割合を１１段
階評価（例えば、雲が０〜３％の場合は０、３〜１０％
の場合は１、１０〜２０％の場合は２）されるか、もし
くは計算機によって時間毎に区切られる範囲についてさ
らに４×４の格子に区切り、各格子内について雲の占有
率を計算させることによって雲の占める割合を雲占有率
として算出させていた。１１段階評価の値（０〜１０）
や雲占有率は観測データと共に観測時の情報の一部とし
て保存登録され、観測データを再び使用する際には観測
されたデータが雲に覆われていない有効なものであるか
どうかの判断基準として使用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような方法は、
人工衛星の地上局から人工衛星に対して観測を指示した
時間内では対称の観測範囲が雲に覆われているかどうか
は観測時にははっきりとはわからない。なぜなら、雲の
情報を事前に得るための静止気象衛星の観測データは地
上観測用の光学検出器に比べて観測精度が粗いため雲の
情報としては完全とは言えないこと、また地上で得られ
る気象データも地域が限定されるため、一度に広い範囲
を観測する人工衛星に対しては不十分である。従って、
地上で観測されたデータを処理したときに初めて雲に覆
われていたかどうかがわかるような状況であり、雲がな
く地上観測に有効なデータとそうでないデータもすべて
可視化するための処理が必要であった。そして、もし処
理されたデータがほとんど雲で覆われている場合、その
データは地上観測データとして有効なデータとはいえず
不要データとして扱われ、その後使用されることはな
い。観測を予定としている範囲の雲の状況が正確にわか
らず、地上から指示された観測時間内をすべて観測する
従来の方式では、観測データとして有効でないデータの
処理も行わなければならず、地上での処理時間が多くな
り、またデータを蓄積する資源量が過剰になるという理
由で問題があった。

【０００５】また、人工衛星に搭載されている光学検出
器のうち近赤外線または赤外線波長領域について観測す
る光学検出器は、検出器を低温にしてノイズの発生を押
さえ精度を保っている。近赤外線または赤外線波長領域
の検出器の寿命はクーラーガスがなくなった時点で終了
することになる。このクーラーガスは検出器を使用する
毎に必要なため雲の占める割合が多く観測データとして
有効でない範囲を観測している間も使用される。このた
め、有効な観測データを数多く得るためには観測時間を
増やすしかないが、人工衛星の重量に制限があるためク
ーラーガスを安易に増やすことは難しいという理由で問
題があった。

【０００６】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたものであり、データの処理を効率良くできるとと
もに有効な範囲を観測できる地上観測装置を得ることを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の実施例１にお
いては、雲量検出器を電波の送信を行い、その送信した
電波の反射波を受信するレーダアンテナ部と、このレー
ダアンテナ部に受信された電波を電気信号として検出す
る検出部と、その電気信号を増幅する増幅部と、増幅部
の電気信号をテープ上に記録する観測データ記録部と、
観測データ記録部に記録された雲観測データから一定時
間内の範囲のデータを雲の反射強度として再生し、結果
を記録するデータ再生部メモリ、データ再生部メモリを
使って信号処理するデータ再生部信号処理装置とからな
るデータ再生部と、雲の反射強度のデータをアジマス方
向にｎ（ｎは２以上）分割、レンジ方向にｎ分割、合計
ｎ×ｎ分割した範囲においてそれぞれ雲の反射強度の分
布を雲占有率として評価し、結果を記録する雲占有率評
価部メモリ、この雲占有率評価部メモリを使って信号処
理する雲占有率評価部信号処理装置からなる雲占有率評
価部と、雲占有率を雲占有率データとして記録する雲占
有率記録部から構成する。

【０００８】この発明の実施例２においては、地上観測
装置を、地球の反射もしくは地表からの放射スペクトル
を集光する光学部、光学部の値を電気信号として検出す
る検出部と、その電気信号を増幅する増幅部と、増幅部
の電気信号をテープ上に記録する観測データ記録部とか
ら構成される地上観測用光学検出器と、雲量検出器と、
地上観測用光学検出器及び雲量検出器を制御する検出器
制御部と、地上からの観測指示データと雲量検出器内の
雲占有率記録部に記録された雲占有率のデータを比較し
て観測を行うか否かを判定し、その結果を記録する判定
部メモリ、判定部メモリを使って信号処理をする信号処
理装置とで構成された判定部と、判定部及び雲占有率評
価部の各々のメモリに同一時間間隔の信号を発生するク
ロック部と、地上とのデータの送受信を行うデータ送受
信部とで構成する。

【０００９】この発明の実施例２は地上観測用光学検出
器に対する雲量検出器の観測位置を人工衛星が１周回後
に通過する軌道上としたものである。

【００１０】

【作用】この発明の実施例１において、雲量検出器は、
雲の観測を行うためにレーダアンテナ部により従来より
雲観測に適当であるとされている決められた波長の電波
を送信する。送信された電波は雲に反射され、レーダア
ンテナ部に戻り、検出部によって検出される。検出され
たデータは増幅部によって出力が増幅されたのち、雲量
検出機内の観測データ記録部によって雲観測データとし
て記録される。観測データ記録部に記録されたデータ
は、データ再生部によってレーダ信号から反射された電
波の強度、即ち雲の反射強度として再生される。この
後、雲の反射強度は、雲占有率評価部によってｎ×ｎ分
割され、それぞれの雲占有率が算出される。雲占有率は
雲の分布状態を知る指標として雲占有率記録部に記録さ
れる。

【００１１】また、この発明の実施例２においては、人
工衛星は、地上局から雲の観測実行指示を受け、雲量検
出器によって雲の観測を行う。観測されたデータはデー
タ再生部及び雲占有率評価部によって雲占有率のデータ
として算出された後、雲占有率記録部に記録される。そ
して、地上より人工衛星に観測実行指示と観測を行うか
否かの基準となる雲占有率の条件が送信されると既に取
得されている雲占有率データを用いて観測に適した雲占
有率の条件を基準に判定部で観測実行か否かの判定がさ
れる。その後、地上観測用光学検出器によって判定結果
に従った観測が実行される。

【００１２】この発明の実施例２において、雲量検出器
は、地上観測用光学検出器が観測する１周回後のデータ
を取得する。

【００１３】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１について図面を用
いて詳細に説明する。図１は、この発明の地上観測装置
の制御方式を説明するための接続構成図である。図１に
おいて、１はレーダアンテナ部２、検出部５、増幅部
６、観測データ記録部７、データ再生部８、雲占有率評
価部１１及び雲占有率記録部１４を備えた雲量検出器、
９，１０はデータ再生部８を構成するメモリと信号処理
装置、１２，１３は評価部１１を構成する信号処理装置
とメモリである。

【００１４】次に、雲量検出器内におけるレーダアンテ
ナ部で反射波を受信後、雲占有率記録部に雲占有率デー
タが記録されるまでの流れを詳細に説明する。図１にお
いて、雲量検出器１内のレーダアンテナ部２より送信さ
れた従来より雲観測に適当であるとされているある決め
られた波長の電波は、雲３により反射され、反射された
反射波４はレーダアンテナ部２で受信された後、検出部
５によってレーダ信号として検出され、増幅部６にて信
号出力を増幅された後、観測データ記録部７に記録され
る。

【００１５】データ再生部８は、観測データ記録部７の
レーダ信号より反射波の強度即ち雲の反射強度をデータ
再生部８内のデータ再生部信号処理装置１０を用いて従
来のレーダー方程式から計算し、データ再生部８内のデ
ータ再生部メモリ９に記録する。次に雲占有率評価部１
１は、データ再生部メモリ９に格納されている一定時間
内の雲の反射強度からアジマス方向にｎ分割、レンジ方
向にｎ分割、合計ｎ×ｎ分割からなる範囲についてある
一定強度以上の反射波を持つものを雲として雲占有率を
計算し、雲占有率データとして雲占有率評価部メモリ１
３に出力し、その後、雲占有率評価部メモリ１３の内容
を雲占有率記録部１４に記録する。

【００１６】図２はデータ再生部８で再生されたデータ
を雲占有率評価部１１にて行う処理に伴って、データ再
生部メモリ、雲占有率評価部メモリに格納される状態を
説明する図である。

【００１７】図２において、データ再生部８で再生され
た雲のデータはデータ再生部メモリ９内に再生画像１５
として格納される。雲占有率評価部１１の雲占有率評価
部信号処理装置１２はデータ再生部メモリ９内の再生画
像１５をｎ×ｎに分割して読み込み、分割された範囲、
例えばＡ１Ｌ１での雲の占める割合を計算し、計算され
た結果を雲占有率評価部メモリ１３に格納する。これを
ｎ×ｎ回実行する。計算された結果１６は、観測した範
囲において雲がどのように分布しているかを適切に判断
する情報として使用することができる。

【００１８】図３は雲占有率評価部１１にて行う処理に
おいて、雲量検出器１によって観測された範囲の分割方
法を説明する図である。

【００１９】図３において、アジマス方向１７は人工衛
星１８が進行する方向であり、その方向に対してある一
定時間ｔ内で得られた範囲をｎ分割している。また、レ
ンジ方向１９はアジマス方向に対して直交している方向
で、この方向では送信された電波が同時に地上に当たっ
て得られる範囲についてｎ分割される。これより、ある
一定時間ｔ内に得られた雲の反射強度は図３に示された
ように範囲がｎ×ｎ分割され、各範囲において雲の占有
率が求められることになる。

【００２０】実施例２．次に、図１を用いて実施例２に
ついて詳細に説明する。図１において、地上を観測する
地上観測用光学検出器の構成及びデータ送受信部の構成
は従来と同様であり、図１において、２２は検出器制御
部、２４は信号処理装置２５とメモリ２６からなる判定
部、２７はクロック部である。

【００２１】図１において、地上から観測指示が人工衛
星１８に送られてから地上観測用光学検出器２３で観測
を行うまでの流れを詳細に説明する。地上局２０より人
工衛星１８に対して雲観測の指示が送られる。人工衛星
１８ではデータ送受信部２１が指示を受信し、検出器制
御部２２を通して雲量検出器１に観測を開始の指示を送
る。レーダアンテナ部２は雲観測用に従来より雲観測に
適当であるとされているある決められた波長の電波を送
信し、雲３によって反射された反射波４はレーダアンテ
ナ部２で受信された後、検出部５によってレーダ信号と
して検出され、増幅部６にて信号出力を増幅された後、
観測データ記録部７に記録される。

【００２２】データ再生部８は、観測データ記録部７の
レーダ信号より反射波の強度即ち雲の反射強度をデータ
再生部８内のデータ再生部信号処理装置１０を用いて従
来のレーダー方程式から計算し、データ再生部８内のデ
ータ再生部メモリ９に記録する。次に雲占有率評価部１
１は、データ再生部メモリ９に格納されている一定時間
内の雲の反射強度からアジマス方向にｎ分割、レンジ方
向にｎ分割、合計ｎ×ｎ分割からなる範囲について雲占
有率を計算し、雲占有率評価部メモリ１３に出力する。
その後、雲占有率評価部メモリ１３の内容を雲占有率デ
ータとして雲占有率記録部１４に記録する。雲占有率デ
ータの作成は観測終了の指示が地上より送られてくるま
で繰り返し実行され、雲占有率記録部１４に結果を記録
し続ける。

【００２３】次に、人工衛星１８が進行し雲量検出器１
が観測した地上の範囲と同じ範囲が地上観測用光学検出
器２３で観測できる時刻に、地上より地上観測用光学検
出器２３の観測開始指示と、雲占有率上限データと、判
定部２４による判定方法が人工衛星１８に送信される。
雲占有率上限データは観測した雲の占める割合の上限の
数値であり、判定方法も数値である。人工衛星１８で
は、データ送受信部２１によって指示を受信し、検出器
制御部２２に指示が出力される。また、同時に判定部２
４の判定部メモリ２６に対しては雲占有率の上限値デー
タが出力される。検出器制御部２２は、判定部２４の判
定部メモリ２６に雲占有率記録部１４に記録されている
雲占有率データを入力させる。

【００２４】判定部２４では雲占有率記録部１４から入
力した雲占有率データを地上から指示された判定方法に
従って判定部信号処理装置２５によって計算し、計算し
た結果と地上から指示された雲占有率の上限を比較す
る。判定部信号処理装置２４で計算される判定方法はあ
らかじめ判定部２４に幾つか組み込まれており、地上か
らは判定方法を選択するだけである。

【００２５】判定部信号処理装置２５によって計算され
た値が地上より送信された雲占有率上限値より小さい場
合は地上観測光学検出器２３による観測を行なう様にク
ロック部２７を用いて一定時間ｔの間、検出器制御部２
２に出力される。検出器制御部２２はこれを受け地上観
測用光学検出器２３に観測を行うように指示を出力す
る。

【００２６】地上観測用光学検出器２３は観測指示に従
って太陽２８から反射光２９もしくは地表面からの放射
光３０を観測する。一定時間ｔの間、地上観測用光学検
出器２３によって地表面が観測された後、検出器制御部
２２は、判定部２４の判定部メモリ２６に次の一定時間
ｔに算出された雲占有率データを雲占有率記録部１４か
ら入力させる。判定部２４では前述したように、地上観
測用光学検出器２３が観測を行うか否かを同様に判定
し、検出器制御部２２に結果を出力する。この動作は、
地上より観測終了の指示がなされるまで実行される。

【００２７】図４は、例えば雲量検出器観測位置３１と
地上観測用光学検出器観測位置３２の関係について示し
たものである。この場合、地上観測用光学検出器観測位
置３２に対して雲量検出器観測位置３１は人工衛星１８
が次回に通過する軌道３３上について観測する。雲観測
にはレーダを用いているので人工衛星１８の移動に対し
てドップラー効果の影響をなるべく受けないためには、
人工衛星１８の進行方向に対して直交する方向の観測が
適している。従って、雲量検出器観測位置３１と地上用
光学検出器観測位置３２は図４のような関係となり、雲
量検出器１は、地上観測用光学検出器２３が観測する１
周回後のデータを取得することになる。

【００２８】

【発明の効果】以上のようにこの発明は、雲観測専用の
センサと雲占有率を計算する処理部を人工衛星に搭載す
ることにより、従来地上で目視による判定または計算機
によって計算されていた雲占有率の取得作業を人工衛星
上で行い、結果を記録することによって人工衛星上で雲
占有率に関する情報を取得できるという効果がある。

【００２９】また、この発明は、人工衛星に雲占有率を
取得する雲量検出器及び検出器の制御部を地上観測用検
出器と一緒に搭載することで、従来雲占有率が高く有効
なデータが取れないような地域の観測を行わないように
地上観測用光学検出器の制御を行うことができる。この
ことより、地上観測データとして雲に覆われる範囲が少
なく利用価値の高いデータのみを人工衛星データとして
取得し、地上においては不要データの処理をする必要が
なくなるから、人工衛星データの処理時間の短縮、及び
地上でデータ保存のための資源も節約することができる
という効果がある。また、人工衛星に搭載される地上観
測用光学検出器の冷却用クーラーガスを節約すること
で、地上観測用光学検出器の寿命を延ばすことができる
という副次的効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１及び２を説明する構成図
である。

【図２】 データ再生部メモリ、雲占有率評価部メモリ
に格納される状態を説明する図である。

【図３】 雲量検出器内の雲占有率評価部がｎ×ｎ分割
する際の分割方法を説明する図である。

【図４】 雲量検出器の観測位置と地上観測用光学検出
器の観測位置との関係を説明する図である。

【図５】 従来の地上観測装置を示す接続構成図であ
る。

【図６】 従来の地上観測装置においての人工衛星と観
測位置の関係を説明する図である。

【符号の説明】

１ 雲量検出器、２ レーダアンテナ部、３ 雲、４
雲からの反射波、５検出器、６ 増幅器、７ 観測デー
タ記録部、８ データ再生部、９ データ再生部メモ
リ、１０ データ再生部信号処理装置、１１ 雲占有率
評価部、１２雲占有率評価部信号処理装置、１３雲占有
率記録部メモリ、１４ 雲占有率記録部、１５ 再生画
像、１６ 計算された結果、１７ アジマス方向、１８
人工衛星、１９ レンジ方向、２０ 地上局、２１
データ送受信部、２２ 検出器制御部、２３ 地上観測
用光学検出器、２４ 判定部、２５ 判定部信号処理装
置、２６ 判定部メモリ、２７ クロック部、２８ 太
陽、２９ 地上からの反射波、３０ 地上からの放射
波、３１ 雲量検出器観測位置、３２ 地上観測用光学
検出器観測位置、３３ 次回通過する軌道、３４ 現在
の軌道、３５ 地球、３６ 光学部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雲に選択的に反射されるあらかじめ決ま
   った波長帯の電波を送信し、その送信した電波の反射波
   を受信するレーダアンテナ部と、上記レーダアンテナ部
   に受信された電波を電気信号として検出する検出部と、
   上記検出部で検出された信号を増幅する増幅部と、上記
   増幅部で増幅された電気信号を雲観測データとして記録
   する観測データ記録部と、上記観測データ記録部に記録
   された雲観測データから一定時間内の範囲のデータを雲
   の反射強度として再生し、結果を記録するデータ再生部
   メモリ、このデータ再生部メモリを使って信号処理する
   データ再生部信号処理装置とからなるデータ再生部と、
   雲の反射強度のデータをアジマス方向にｎ（ｎは２以
   上）分割、レンジ方向にｎ分割、合計ｎ×ｎ分割した範
   囲においてそれぞれ雲の反射強度の分布を雲占有率とし
   て評価し、結果を記録する雲占有率評価部メモリ、この
   雲占有率評価部メモリを使って信号処理する雲占有率評
   価部信号処理装置とからなる雲占有率評価部と、上記雲
   占有率を雲占有率データとして記録する雲占有率記録部
   とによって構成された雲量検出器を人工衛星に搭載した
   ことを特徴とする地上観測装置。
2. 【請求項２】 地球の地表面が反射したスペクトル又は
   地表面から放射されたスペクトルを集光する光学部、こ
   の光学部で集光された光量を電気信号として検出する検
   出部、この検出部で検出された信号を増幅する増幅部
   と、この増幅部で増幅された電気信号を地上観測データ
   として記録する観測データ記録部とから構成される地上
   観測用光学検出器と、雲に選択的に反射される波長帯の
   電波を送信し、その送信した電波の反射波を受信するレ
   ーダアンテナ部、このレーダアンテナ部に受信された電
   波を電気信号として検出する検出部、この検出部で検出
   された信号を増幅する増幅部、この増幅部で増幅された
   電気信号を雲観測データとして記録する観測データ記録
   部、この観測データ記録部に記録された雲観測データか
   ら一定時間内の範囲のデータを雲の反射強度として再生
   し、結果を記録するデータ再生部メモリとこのデータ再
   生部メモリを使って信号処理するデータ再生部信号処理
   装置からなるデータ再生部、雲の反射強度のデータをア
   ジマス方向にｎ（ｎは２以上）分割、レンジ方向にｎ分
   割、合計ｎ×ｎ分割した範囲においてそれぞれ雲の反射
   強度の分布を雲占有率として評価し結果を記録する雲占
   有率評価部メモリとこの雲占有率評価部メモリを使って
   信号処理する雲占有率評価部信号処理装置からなる雲占
   有率評価部、上記雲占有率を雲占有率データとして記録
   する雲占有率記録部とによって構成された雲量検出器
   と、上記地上観測用光学検出器及び雲量検出器を制御す
   る検出器制御部と、地上からの観測支持データと上記雲
   占有率記録部に記録された雲占有率のデータを比較し、
   地上から支持された条件を満たすか決定し、その結果を
   記録する判定部メモリとこの判定部メモリを使って信号
   処理を行なう判定部信号処理装置とからなる判定部と、
   上記判定部及び雲占有率評価部メモリに同一時間間隔の
   信号を発生するクロック部と、地上とのデータの送受信
   を行うデータ送受信部とを人工衛星に搭載したことを特
   徴とする地上観測装置。
3. 【請求項３】 地上観測用光学検出器の観測位置に対す
   る雲量検出器の観測位置を、人工衛星が１周回後に通過
   する軌道上とすることを特徴とする請求項２記載の地上
   観測装置。