JPH0961522A - 気象レーダ装置 - Google Patents
気象レーダ装置Info
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- JPH0961522A JPH0961522A JP8125145A JP12514596A JPH0961522A JP H0961522 A JPH0961522 A JP H0961522A JP 8125145 A JP8125145 A JP 8125145A JP 12514596 A JP12514596 A JP 12514596A JP H0961522 A JPH0961522 A JP H0961522A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 近似式を用いずにドプラ周波数及びその分散
を求め、ドプラ周波数やその分散の不正確さをなくしま
た自動利得制御を廃止可能にする。 【解決手段】 サンプルＺｉの時系列データに基づいて
複素乗算器１０にて得られた複素相関を利用し、速度演
算回路２４〜２８及び分散演算回路３０〜３４を用いて
ドプラ周波数及びその分散を演算する。速度演算回路２
４〜２８と分散演算回路３０〜３４の対はそれぞれ複素
相関の移動平均値の位相の不連続点を境とする複数の領
域のうちいずれかに対応して設ける。切換回路３６がこ
の位相がどの領域に属するかを示す速度演算回路２０か
らの出力に基づいていずれかの組に係るドプラ周波数及
び分散を選択する。別の構成では、単一の分散演算回路
が複素相関に基づいて求めたドプラ角周波数の絶対値を
とって、ドプラ角周波数を正の値とし、このドプラ角周
波数の絶対値に基づいて分散を演算する。
を求め、ドプラ周波数やその分散の不正確さをなくしま
た自動利得制御を廃止可能にする。 【解決手段】 サンプルＺｉの時系列データに基づいて
複素乗算器１０にて得られた複素相関を利用し、速度演
算回路２４〜２８及び分散演算回路３０〜３４を用いて
ドプラ周波数及びその分散を演算する。速度演算回路２
４〜２８と分散演算回路３０〜３４の対はそれぞれ複素
相関の移動平均値の位相の不連続点を境とする複数の領
域のうちいずれかに対応して設ける。切換回路３６がこ
の位相がどの領域に属するかを示す速度演算回路２０か
らの出力に基づいていずれかの組に係るドプラ周波数及
び分散を選択する。別の構成では、単一の分散演算回路
が複素相関に基づいて求めたドプラ角周波数の絶対値を
とって、ドプラ角周波数を正の値とし、このドプラ角周
波数の絶対値に基づいて分散を演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、「気象粒子」であ
る例えば雨滴、雪片、雲粒等からエコーとして得られた
受信信号に基づき当該気象粒子の性状を検出する気象レ
ーダ装置に関し、特に受信信号のドプラ周波数の分散を
検出する方法に関する。
る例えば雨滴、雪片、雲粒等からエコーとして得られた
受信信号に基づき当該気象粒子の性状を検出する気象レ
ーダ装置に関し、特に受信信号のドプラ周波数の分散を
検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３には、一従来例に係る気象レーダ装
置、特にドプラ周波数（速度）及びその分散を検出する
回路の構成が示されている。
置、特にドプラ周波数（速度）及びその分散を検出する
回路の構成が示されている。
【０００３】この図に示される回路は、まず、複素乗算
器１０、スイープメモリ１２及び１４を備えている。ス
イープメモリ１２及び１４は、ディジタル化された受信
信号、すなわち時刻ｉにおけるサンプルＺi を１スイー
プ、すなわちレーダ装置における１回の送受信に相当す
る時間だけ遅延させる手段であり、サンプルＺi の同相
成分Ｉ及び直交成分Ｑそれぞれに対応して設けられてい
る。従って、時刻ｉにおいて複素乗算器１０に入力され
る情報は、時刻ｉにおけるサンプルＺi 及びスイープメ
モリ１２及び１４によって遅延された時刻ｉ−１におけ
るサンプルＺi- 1 である。複素乗算器１０は、サンプル
Ｚi-1 とサンプルＺi の複素共役の積を演算する。例え
ば、サンプルＺi-1 が次式（１）
器１０、スイープメモリ１２及び１４を備えている。ス
イープメモリ１２及び１４は、ディジタル化された受信
信号、すなわち時刻ｉにおけるサンプルＺi を１スイー
プ、すなわちレーダ装置における１回の送受信に相当す
る時間だけ遅延させる手段であり、サンプルＺi の同相
成分Ｉ及び直交成分Ｑそれぞれに対応して設けられてい
る。従って、時刻ｉにおいて複素乗算器１０に入力され
る情報は、時刻ｉにおけるサンプルＺi 及びスイープメ
モリ１２及び１４によって遅延された時刻ｉ−１におけ
るサンプルＺi- 1 である。複素乗算器１０は、サンプル
Ｚi-1 とサンプルＺi の複素共役の積を演算する。例え
ば、サンプルＺi-1 が次式（１）
【数１】 により表され、サンプルＺi が次式（２）
【数２】 によって表されるとすると、図４に示される原理によ
り、複素乗算器１０によって演算される値は、次式
（３）と表されることになる。
り、複素乗算器１０によって演算される値は、次式
（３）と表されることになる。
【０００４】
【数３】 上式（３）に基づいて演算される積Ｚi-1 Ｚi*（＊は複
素共役）の実部及び虚部は、それぞれ、平均回路１６又
は１８に供給される。平均回路１６及び１８において
は、Ｎ個のサンプルに関し、平均演算が行われる。従っ
て、平均回路１６によって得られる値は、次式（４）
素共役）の実部及び虚部は、それぞれ、平均回路１６又
は１８に供給される。平均回路１６及び１８において
は、Ｎ個のサンプルに関し、平均演算が行われる。従っ
て、平均回路１６によって得られる値は、次式（４）
【数４】 となり、平均回路１８によって得られる値は、次式
（５）となる。
（５）となる。
【０００５】
【数５】 なお、図３に示される回路は、“Spectral Mean and Va
riance Estimation via Pulse Pair Processing ”、l.
R.Novick,Kenneth M.Glover,16th Radar Meteology Con
ference,April22-24,1975 に開示されている。この回路
では、パルスペアプロセッシングを用いており、そのた
め速度演算回路２０及び分散演算回路２２を備えてい
る。そのうち速度演算回路２０は、平均回路１６及び１
８の演算結果に基づきかつ次式（６）
riance Estimation via Pulse Pair Processing ”、l.
R.Novick,Kenneth M.Glover,16th Radar Meteology Con
ference,April22-24,1975 に開示されている。この回路
では、パルスペアプロセッシングを用いており、そのた
め速度演算回路２０及び分散演算回路２２を備えてい
る。そのうち速度演算回路２０は、平均回路１６及び１
８の演算結果に基づきかつ次式（６）
【数６】 を用いて、ドプラ角周波数ωdaを演算する。ここに、次
式（７）で示されるドプラ角周波数ωdaを２πで除した
値ｆdaは、
式（７）で示されるドプラ角周波数ωdaを２πで除した
値ｆdaは、
【数７】 雨滴等の気象粒子からエコーとして得られた受信信号に
含まれるドプラ周波数であり、当該気象粒子の相対速度
を表している。従って、このような速度演算回路２０を
用いることにより適当な速度を検出することができる。
また、上述の速度演算回路２０は、具体的には次式
（８）
含まれるドプラ周波数であり、当該気象粒子の相対速度
を表している。従って、このような速度演算回路２０を
用いることにより適当な速度を検出することができる。
また、上述の速度演算回路２０は、具体的には次式
（８）
【数８】 の演算を行う必要があるため、当該速度演算回路２０は
逆正接テーブルを格納したＲＯＭ等により実現すること
ができる。
逆正接テーブルを格納したＲＯＭ等により実現すること
ができる。
【０００６】一方、分散演算回路２２は、ドプラ周波数
の分散を演算する。その際、ドプラ周波数の分散Ｗを求
める算出式として、次式（９）
の分散を演算する。その際、ドプラ周波数の分散Ｗを求
める算出式として、次式（９）
【数９】 が用いられる。但し、この式に含まれる自己相関Ｒ
（０）は受信電力に相当しているから、図３に示される
回路の前段において自動利得制御を施しＲ（０）が一定
になるようにすれば、次の近似式（１０）
（０）は受信電力に相当しているから、図３に示される
回路の前段において自動利得制御を施しＲ（０）が一定
になるようにすれば、次の近似式（１０）
【数１０】 を成り立たせることができる。分散演算回路２２は、こ
の近似式に従いドプラ周波数の分散Ｗを演算する。な
お、分散演算回路２２においては、複素相関Ｒ（τ）と
して平均回路１６及び１８の出力を利用している。そし
て、このようにして得られた分散Ｗに基づいて気象粒子
の性状が検出される。
の近似式に従いドプラ周波数の分散Ｗを演算する。な
お、分散演算回路２２においては、複素相関Ｒ（τ）と
して平均回路１６及び１８の出力を利用している。そし
て、このようにして得られた分散Ｗに基づいて気象粒子
の性状が検出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法によってドプラ周波数の分散を求める際には、
自己相関Ｒ（０）が一定となるよう精密な自動利得制御
を施す必要があるため、前段の回路の構成が複雑化す
る。また、分散演算回路において使用する式が近似式で
あるため、一般に、分散を正確に求めることができると
は限らない。更に、図３に示される回路に入力される信
号はディジタル信号であるから演算の結果得られる分散
の値もディジタル信号として得られることになるが、分
散を表すディジタル信号の１ビットが実際にどの程度の
分散に相当するのかを決定するのは難しい。これは同様
にデジタル信号として得られる速度の場合においては、
次式（１１）
うな方法によってドプラ周波数の分散を求める際には、
自己相関Ｒ（０）が一定となるよう精密な自動利得制御
を施す必要があるため、前段の回路の構成が複雑化す
る。また、分散演算回路において使用する式が近似式で
あるため、一般に、分散を正確に求めることができると
は限らない。更に、図３に示される回路に入力される信
号はディジタル信号であるから演算の結果得られる分散
の値もディジタル信号として得られることになるが、分
散を表すディジタル信号の１ビットが実際にどの程度の
分散に相当するのかを決定するのは難しい。これは同様
にデジタル信号として得られる速度の場合においては、
次式（１１）
【数１１】 中の最大ドプラ周波数ｆmax にレーダ繰返し周波数を、
また波長λに送信波長をそれぞれ代入すれば１ビット当
たりの速度の量が一意に決定されることと対照的であ
り、分散の１ビット当たりの大きさは、上記近似式（１
０）からは求めることができない。そして、このように
１ビット当たりの分散の大きさがわからないということ
は、分散値の決定にあたって不便であった。
また波長λに送信波長をそれぞれ代入すれば１ビット当
たりの速度の量が一意に決定されることと対照的であ
り、分散の１ビット当たりの大きさは、上記近似式（１
０）からは求めることができない。そして、このように
１ビット当たりの分散の大きさがわからないということ
は、分散値の決定にあたって不便であった。
【０００８】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、近似式を用いた分
散演算を廃止し、ひいては前段の回路における自動利得
制御をなくし、分散を正確に求めることを可能にすると
共に、１ビット当たりの分散の量を明確に決定可能にす
ることを目的とする。また、本発明は、統計的手法に基
づく分散等の演算にあたって受信信号間のドプラ角周波
数の位相に現れる不連続性の影響を防止し、分散等をよ
り正確に求めることを可能にすることを目的とする。
とを課題としてなされたものであり、近似式を用いた分
散演算を廃止し、ひいては前段の回路における自動利得
制御をなくし、分散を正確に求めることを可能にすると
共に、１ビット当たりの分散の量を明確に決定可能にす
ることを目的とする。また、本発明は、統計的手法に基
づく分散等の演算にあたって受信信号間のドプラ角周波
数の位相に現れる不連続性の影響を防止し、分散等をよ
り正確に求めることを可能にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る気象レーダ装置は、以下のよう
な特徴を有する。
るために、本発明に係る気象レーダ装置は、以下のよう
な特徴を有する。
【００１０】（１）雨滴等の気象粒子からエコーとして
得られた受信信号の時系列に基づき、相異なる時点にて
得られた受信信号の間の複素相関を演算する手段と、上
記複素相関の時系列に基づきドプラ周波数の分散を演算
する分散演算手段と、を備え、上記気象粒子の性状をド
プラ周波数の分散として検出することを特徴とする。
得られた受信信号の時系列に基づき、相異なる時点にて
得られた受信信号の間の複素相関を演算する手段と、上
記複素相関の時系列に基づきドプラ周波数の分散を演算
する分散演算手段と、を備え、上記気象粒子の性状をド
プラ周波数の分散として検出することを特徴とする。
【００１１】上記構成では、まず、雨滴等の気象粒子か
らエコーとして得られた受信信号の時系列に基づき、相
異なる時点にて得られた受信信号の間の複素相関が演算
される。更に、複素相関の時系列に基づき、ドプラ周波
数（実施形態においてはドプラ角周波数）が演算され、
このドプラ周波数に基づいてその分散が演算される。こ
のように、本発明においては、複素相関の時系列に基づ
く統計的手法によってドプラ周波数の分散が演算されて
いるため、パルスぺアプロセッシング等における近似式
を用いることなくドプラ周波数の分散が演算される結
果、前段の回路における自動利得制御が不要となる。ま
た、分散等が正確に演算され、出力１ビット当たりの分
散等の量が明確に決定される。
らエコーとして得られた受信信号の時系列に基づき、相
異なる時点にて得られた受信信号の間の複素相関が演算
される。更に、複素相関の時系列に基づき、ドプラ周波
数（実施形態においてはドプラ角周波数）が演算され、
このドプラ周波数に基づいてその分散が演算される。こ
のように、本発明においては、複素相関の時系列に基づ
く統計的手法によってドプラ周波数の分散が演算されて
いるため、パルスぺアプロセッシング等における近似式
を用いることなくドプラ周波数の分散が演算される結
果、前段の回路における自動利得制御が不要となる。ま
た、分散等が正確に演算され、出力１ビット当たりの分
散等の量が明確に決定される。
【００１２】（２）また、本発明は、上記複素相関の時
系列に基づきその移動平均値の位相を演算する手段と、
上記移動平均値の位相がその正接値の不連続点を境とす
る複数の領域のうちどの領域に属するかを判定する手段
と、を備え、それぞれ上記複数の領域のうちいずれかに
対応するよう上記分散演算手段を複数個設け、更に、上
記領域判定の結果に基づきいずれかの分散演算手段を選
択しその分散演算手段により演算された分散を検出結果
として採用する手段を備えることを特徴とする。
系列に基づきその移動平均値の位相を演算する手段と、
上記移動平均値の位相がその正接値の不連続点を境とす
る複数の領域のうちどの領域に属するかを判定する手段
と、を備え、それぞれ上記複数の領域のうちいずれかに
対応するよう上記分散演算手段を複数個設け、更に、上
記領域判定の結果に基づきいずれかの分散演算手段を選
択しその分散演算手段により演算された分散を検出結果
として採用する手段を備えることを特徴とする。
【００１３】このような構成とすれば、逆正接関数であ
る移動平均値の位相の不連続点の影響を受けることな
く、すなわち、より正確にドプラ周波数やその分散が演
算されることになる。
る移動平均値の位相の不連続点の影響を受けることな
く、すなわち、より正確にドプラ周波数やその分散が演
算されることになる。
【００１４】更に、本発明は、上記複素相関の時系列に
基づきドプラ周波数を演算するドプラ周波数演算手段を
備え、上記気象粒子の性状をドプラ周波数及びその分散
として検出することを特徴とする。
基づきドプラ周波数を演算するドプラ周波数演算手段を
備え、上記気象粒子の性状をドプラ周波数及びその分散
として検出することを特徴とする。
【００１５】（３）また、本発明は、上記複素相関の時
系列に基づきその移動平均値の位相を演算する手段と、
上記移動平均値の位相がその正接値の不連続点を境とす
る複数の領域のうちどの領域に属するかを判定する手段
と、を備え、それぞれ上記複数の領域のうちいずれかに
対応するよう上記ドプラ周波数演算手段を複数個設け、
更に、上記領域判定の結果に基づきいずれかのドプラ周
波数演算手段を選択しそのドプラ周波数演算手段により
演算されたドプラ周波数を検出結果として採用する手段
を備えることを特徴とする。
系列に基づきその移動平均値の位相を演算する手段と、
上記移動平均値の位相がその正接値の不連続点を境とす
る複数の領域のうちどの領域に属するかを判定する手段
と、を備え、それぞれ上記複数の領域のうちいずれかに
対応するよう上記ドプラ周波数演算手段を複数個設け、
更に、上記領域判定の結果に基づきいずれかのドプラ周
波数演算手段を選択しそのドプラ周波数演算手段により
演算されたドプラ周波数を検出結果として採用する手段
を備えることを特徴とする。
【００１６】（４）本発明の他の構成においては、上記
（１）同様の気象レーダ装置において、ドプラ周波数を
演算するドプラ周波数演算手段と、そのドプラ周波数の
絶対値を取り、平均値と二乗平均値から分散を演算する
分散演算手段と、を有することを特徴とする。
（１）同様の気象レーダ装置において、ドプラ周波数を
演算するドプラ周波数演算手段と、そのドプラ周波数の
絶対値を取り、平均値と二乗平均値から分散を演算する
分散演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１７】上記構成においては、まず、雨滴等の気象
粒子からエコーとして得られた受信信号の時系列に基づ
き、相異なる時点にて得られた受信信号の間の複素乗算
が演算される。更に、複素乗算の時系列に基づいてドプ
ラ周波数（実施形態においてはドプラ角周波数）を演算
して絶対値を取る。このように絶対値を取ってドプラ周
波数を正の値のみとして、以後の分散演算を行うことと
すれば、複素乗算値の逆正接関数であるドプラ周波数の
不連続性の影響により分散値が増大することが防止さ
れ、単一の分散演算手段によって正確なドプラ周波数の
分散を求めることが可能となる。
粒子からエコーとして得られた受信信号の時系列に基づ
き、相異なる時点にて得られた受信信号の間の複素乗算
が演算される。更に、複素乗算の時系列に基づいてドプ
ラ周波数（実施形態においてはドプラ角周波数）を演算
して絶対値を取る。このように絶対値を取ってドプラ周
波数を正の値のみとして、以後の分散演算を行うことと
すれば、複素乗算値の逆正接関数であるドプラ周波数の
不連続性の影響により分散値が増大することが防止さ
れ、単一の分散演算手段によって正確なドプラ周波数の
分散を求めることが可能となる。
【００１８】（５）更に、上記構成において、上記複素
乗算の時系列に基づきその移動平均値の位相を演算し、
この位相に基づいてドプラ周波数を演算するドプラ周波
数演算手段を有し、気象粒子の性状をドプラ周波数及び
その分散として検出することを特徴とする。
乗算の時系列に基づきその移動平均値の位相を演算し、
この位相に基づいてドプラ周波数を演算するドプラ周波
数演算手段を有し、気象粒子の性状をドプラ周波数及び
その分散として検出することを特徴とする。
【００１９】（６）また、上記構成において、上記分散
値の平方根を取り標準偏差を求める標準偏差演算手段を
有し、気象粒子の性状をドプラ周波数及びその分散の標
準偏差として検出することを特徴とする。
値の平方根を取り標準偏差を求める標準偏差演算手段を
有し、気象粒子の性状をドプラ周波数及びその分散の標
準偏差として検出することを特徴とする。
【００２０】以上に示す本発明の（４）〜（６）構成に
おいても、上述の（１）〜（３）の構成と同様に、複素
乗算の時系列に基づく統計的手法によってドプラ周波数
やその分散が演算されているため、パルスぺアプロセッ
シング等における近似式を用いることなくドプラ周波数
やその分散が演算される。
おいても、上述の（１）〜（３）の構成と同様に、複素
乗算の時系列に基づく統計的手法によってドプラ周波数
やその分散が演算されているため、パルスぺアプロセッ
シング等における近似式を用いることなくドプラ周波数
やその分散が演算される。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について図面に基づき説明す
る。なお、従来例と同様の構成には同一の符号を付し説
明を省略する。
（以下、実施形態という）について図面に基づき説明す
る。なお、従来例と同様の構成には同一の符号を付し説
明を省略する。
【００２２】実施形態１．図１に示される回路は、図３
に示される回路中の分散演算回路２２を廃止すると共
に、新たに速度演算回路２４〜２８、分散演算回路３０
〜３４及び切換回路３６を設けた構成を有している。こ
れらのうち速度演算回路２４〜２８は、それぞれ、ドプ
ラ角周波数ωdb〜ωddを次式（１２）に基づいて演算す
る。
に示される回路中の分散演算回路２２を廃止すると共
に、新たに速度演算回路２４〜２８、分散演算回路３０
〜３４及び切換回路３６を設けた構成を有している。こ
れらのうち速度演算回路２４〜２８は、それぞれ、ドプ
ラ角周波数ωdb〜ωddを次式（１２）に基づいて演算す
る。
【００２３】
【数１２】 但し、速度演算回路２４〜２８は、上述の式の後半に記
されているように、複素乗算値の逆正接関数となる位相
［ωdbＴ、ωdcＴ、ωddＴ］が、所定の範囲内に属する
場合にドプラ角周波数ωdb〜ωddを演算する。
されているように、複素乗算値の逆正接関数となる位相
［ωdbＴ、ωdcＴ、ωddＴ］が、所定の範囲内に属する
場合にドプラ角周波数ωdb〜ωddを演算する。
【００２４】ここで、各速度演算回路２４〜２８は、例
えば逆正接テーブルを格納したＲＯＭ等によって構成さ
れており、テーブルは、例えば次表に示すように設定さ
れている。
えば逆正接テーブルを格納したＲＯＭ等によって構成さ
れており、テーブルは、例えば次表に示すように設定さ
れている。
【００２５】
【表１】 この表に示されているように、各速度演算回路２４〜２
８は、それぞれ複素乗算器１０から供給されるＺi-1 Ｚ
i ＊の実部Ｒｅ及び虚部Ｉｍの正負の符号に基づいて、
複素平面の第１〜第４象限のいずれかを特定し、その範
囲内でドプラ角周波数を求め、これを出力する。
８は、それぞれ複素乗算器１０から供給されるＺi-1 Ｚ
i ＊の実部Ｒｅ及び虚部Ｉｍの正負の符号に基づいて、
複素平面の第１〜第４象限のいずれかを特定し、その範
囲内でドプラ角周波数を求め、これを出力する。
【００２６】また、本実施形態において、上記速度演算
回路２４〜２８は、不連続なドプラ角周波数をその連続
範囲内ごとに正確に求めるために３つ設けられており、
上述のようにそれぞれ異なる範囲でドプラ角周波数を演
算している。具体的には、速度演算回路２４（−π〜
π）はドプラ角周波数の［−π／２〜π／２］の範囲、
速度演算回路２６（０〜２π）はドプラ角周波数の［π
／２〜π］の範囲、更に速度演算回路２８（−２π〜
０）はドプラ角周波数の［−π〜−π／２］の範囲につ
いて正確な分散を求めるために設けられている。
回路２４〜２８は、不連続なドプラ角周波数をその連続
範囲内ごとに正確に求めるために３つ設けられており、
上述のようにそれぞれ異なる範囲でドプラ角周波数を演
算している。具体的には、速度演算回路２４（−π〜
π）はドプラ角周波数の［−π／２〜π／２］の範囲、
速度演算回路２６（０〜２π）はドプラ角周波数の［π
／２〜π］の範囲、更に速度演算回路２８（−２π〜
０）はドプラ角周波数の［−π〜−π／２］の範囲につ
いて正確な分散を求めるために設けられている。
【００２７】分散演算回路３０〜３４は、いずれも、平
均回路３８、二乗平均回路４０、二乗回路４２及び減算
回路４４から構成されている。以下の説明では、分散演
算回路３０の動作に関し説明するが、分散演算回路３２
及び３４の動作も同様であることに注意されたい。
均回路３８、二乗平均回路４０、二乗回路４２及び減算
回路４４から構成されている。以下の説明では、分散演
算回路３０の動作に関し説明するが、分散演算回路３２
及び３４の動作も同様であることに注意されたい。
【００２８】分散演算回路３０の平均回路３８は、次式
（１３）に基づいて、対応する速度演算回路２４により
求められた速度ωdbの平均値を求め二乗回路４２は、さ
らにこの平均値の二乗を求める。
（１３）に基づいて、対応する速度演算回路２４により
求められた速度ωdbの平均値を求め二乗回路４２は、さ
らにこの平均値の二乗を求める。
【００２９】
【数１３】 その一方で、分散演算回路３０の二乗平均回路４０は、
次式（１４）によりドプラ角周波数ωdbの二乗平均を求
める。
次式（１４）によりドプラ角周波数ωdbの二乗平均を求
める。
【００３０】
【数１４】 減算回路４４は、二乗平均回路４０及び二乗回路４２の
演算結果を用い、次式（１５）を演算して、分散を求
め、これを切換回路３６に供給する。
演算結果を用い、次式（１５）を演算して、分散を求
め、これを切換回路３６に供給する。
【００３１】
【数１５】 分散演算回路３２は、対応する速度演算回路２６より得
られたドプラ角周波数ωdcに基づき同様の手順で分散Ｗ
b を求めて切換回路３６に供給し、分散演算回路３４は
対応する速度演算回路２８により求められたドプラ角周
波数ωddに基づき同様の手順で分散Ｗc を求め切換回路
３６に供給する。これら分散演算回路３０〜３４は、ま
た、その平均回路３８により得られた値をそれぞれ２π
で除して切換回路３６にドプラ周波数（速度）として供
給する。
られたドプラ角周波数ωdcに基づき同様の手順で分散Ｗ
b を求めて切換回路３６に供給し、分散演算回路３４は
対応する速度演算回路２８により求められたドプラ角周
波数ωddに基づき同様の手順で分散Ｗc を求め切換回路
３６に供給する。これら分散演算回路３０〜３４は、ま
た、その平均回路３８により得られた値をそれぞれ２π
で除して切換回路３６にドプラ周波数（速度）として供
給する。
【００３２】切換回路３６は、分散演算回路２２から得
られるドプラ周波数及びその分散を、速度演算回路２０
の出力に基づき選択する。すなわち、ドプラ角周波数ω
daとレーダ繰り返し周期（１スイープ時間）との積で表
される複素相関［ωdaＴ］の移動平均値の位相に応じ、
次式（１６）
られるドプラ周波数及びその分散を、速度演算回路２０
の出力に基づき選択する。すなわち、ドプラ角周波数ω
daとレーダ繰り返し周期（１スイープ時間）との積で表
される複素相関［ωdaＴ］の移動平均値の位相に応じ、
次式（１６）
【数１６】 に基づいて出力すべき分散Ｗを選択し、また次式（１
７）
７）
【数１７】 に基づき出力すべきドプラ周波数ｆd を選択する。
【００３３】従って、本実施形態によれば、ドプラ周波
数ｆd 及び分散Ｗが、統計的手法によって求められ、近
似式を用いることによる不正確さがなくなると共に、近
似式を用いるために必要な自動利得制御を廃止すること
が可能になる。また、分散Ｗが近似式を用いずに正確に
求められるので、デジタル信号として算出される分散Ｗ
についてその１ビット当たりの分散の大きさを明確に特
定することが可能になる。即ち、速度１ビット当たりの
大きさが既知であるから、この大きさの値を２乗するこ
とにより、容易に分散の１ビット当たりの大きさを求め
ることができる。
数ｆd 及び分散Ｗが、統計的手法によって求められ、近
似式を用いることによる不正確さがなくなると共に、近
似式を用いるために必要な自動利得制御を廃止すること
が可能になる。また、分散Ｗが近似式を用いずに正確に
求められるので、デジタル信号として算出される分散Ｗ
についてその１ビット当たりの分散の大きさを明確に特
定することが可能になる。即ち、速度１ビット当たりの
大きさが既知であるから、この大きさの値を２乗するこ
とにより、容易に分散の１ビット当たりの大きさを求め
ることができる。
【００３４】更に、上述のように複素相関の移動平均値
の位相に基づき最適なドプラ周波数及び分散の選択を行
っているため、正接関数の不連続性の影響を排除するこ
とができる。すなわち、逆正接テーブルを格納するＲＯ
Ｍにより構成されている速度演算回路２４〜２８で求め
られるデータ（ドプラ角周波数）における不連続性の影
響、具体的にはドプラ角周波数の不連続点近傍（波形の
折り返し発生領域）にて分散値に大きな誤差が発生する
ことなどを排除することができる。
の位相に基づき最適なドプラ周波数及び分散の選択を行
っているため、正接関数の不連続性の影響を排除するこ
とができる。すなわち、逆正接テーブルを格納するＲＯ
Ｍにより構成されている速度演算回路２４〜２８で求め
られるデータ（ドプラ角周波数）における不連続性の影
響、具体的にはドプラ角周波数の不連続点近傍（波形の
折り返し発生領域）にて分散値に大きな誤差が発生する
ことなどを排除することができる。
【００３５】また、本実施形態の構成により得られたド
プラ周波数（速度）及び分散に基づき、例えば、気象レ
ーダ装置によって観測した領域における気象粒子の速度
が一様であっても、分散値が大きい場合には、航空機等
のその領域の飛行を避ける等、ドプラ周波数及びその分
散は、様々な用途に適用することが可能である。
プラ周波数（速度）及び分散に基づき、例えば、気象レ
ーダ装置によって観測した領域における気象粒子の速度
が一様であっても、分散値が大きい場合には、航空機等
のその領域の飛行を避ける等、ドプラ周波数及びその分
散は、様々な用途に適用することが可能である。
【００３６】実施形態２．図２は、実施形態２に係る気
象レーダ装置の回路を示しており、実施形態１と同様
に、図３の回路中の分散演算回路２２を廃止している。
そして、新たに速度演算回路２４、分散演算回路５０及
び平方根回路、即ち標準偏差回路６２を設けた構成を有
している。複素乗算器１０にて上式（３）に基づいて求
められるＺi- 1 Ｚi*の実部及び虚部は、それぞれ平均回
路１６、１８に供給されると共に、速度演算回路２４に
供給される。速度演算回路２４は、上記Ｚi-1 Ｚi*を用
いて次式（１８）を演算してドプラ角周波数ωdbを求め
る。
象レーダ装置の回路を示しており、実施形態１と同様
に、図３の回路中の分散演算回路２２を廃止している。
そして、新たに速度演算回路２４、分散演算回路５０及
び平方根回路、即ち標準偏差回路６２を設けた構成を有
している。複素乗算器１０にて上式（３）に基づいて求
められるＺi- 1 Ｚi*の実部及び虚部は、それぞれ平均回
路１６、１８に供給されると共に、速度演算回路２４に
供給される。速度演算回路２４は、上記Ｚi-1 Ｚi*を用
いて次式（１８）を演算してドプラ角周波数ωdbを求め
る。
【００３７】
【数１８】 上述の分散演算回路５０は、絶対値回路５２、平均回路
５４、二乗平均回路５８、二乗回路５６及び減算回路６
０から構成されている。分散演算回路５０の絶対値回路
５２は速度演算回路２４において求められたドプラ角周
波数、すなわち速度ωdbの絶対値を取る回路である。こ
の速度ωdbは、ドプラ周波数の位相［ωdbＴ］がπから
−πへ飛ぶと波形の折り返しが発生して符号が反転し、
値が不連続となる。このような不連続な速度ωdbに基づ
いて分散計算を行うと、平均回路５４において不連続な
値が平均され、得られる平均値が不正確となり、結果と
して分散値が増加してしまう。本実施形態２のように絶
対値回路５２を設けて速度ωdbの絶対値をとれば、速度
ωdbは｜ωdb｜となり正のみとなる。従って、正のみの
速度ωdbに基づいて分散演算回路５０がドプラ周波数の
分散を演算すれば、速度ωdbの不連続性による分散値の
増加等の問題を避けることができる。
５４、二乗平均回路５８、二乗回路５６及び減算回路６
０から構成されている。分散演算回路５０の絶対値回路
５２は速度演算回路２４において求められたドプラ角周
波数、すなわち速度ωdbの絶対値を取る回路である。こ
の速度ωdbは、ドプラ周波数の位相［ωdbＴ］がπから
−πへ飛ぶと波形の折り返しが発生して符号が反転し、
値が不連続となる。このような不連続な速度ωdbに基づ
いて分散計算を行うと、平均回路５４において不連続な
値が平均され、得られる平均値が不正確となり、結果と
して分散値が増加してしまう。本実施形態２のように絶
対値回路５２を設けて速度ωdbの絶対値をとれば、速度
ωdbは｜ωdb｜となり正のみとなる。従って、正のみの
速度ωdbに基づいて分散演算回路５０がドプラ周波数の
分散を演算すれば、速度ωdbの不連続性による分散値の
増加等の問題を避けることができる。
【００３８】絶対値回路５２で得らえる速度ωdbの絶対
値（以下、絶対速度という）｜ωdb｜は、次に平均回路
５４及び二乗平均回路５８にそれぞれ供給される。平均
回路５４は、次式（１９）を演算して絶対速度｜ωdb｜
の平均値を求める。
値（以下、絶対速度という）｜ωdb｜は、次に平均回路
５４及び二乗平均回路５８にそれぞれ供給される。平均
回路５４は、次式（１９）を演算して絶対速度｜ωdb｜
の平均値を求める。
【００３９】
【数１９】 二乗回路５６は、上記平均値の二乗を演算して求める。
その一方で、二乗平均回路５８は、ドプラ角周波数ωdb
の二乗平均を次式（２０）に基づいて求める。
その一方で、二乗平均回路５８は、ドプラ角周波数ωdb
の二乗平均を次式（２０）に基づいて求める。
【００４０】
【数２０】 減算回路６０は、二乗平均回路５８及び二乗回路５６か
らの演算結果を用い、分散Ｗa を次式（２１）により求
め、これを分散Ｗとして出力すると共に、平方根回路６
２に供給する。そして、平方根回路６２は、分散Ｗa に
基づいてその平方根を算出し、これによりドプラ周波数
の標準偏差が得られ、この標準偏差は、分散Ｗと同様に
気象粒子の性状の検出に利用される。このように、ドプ
ラ周波数の標準偏差を利用すれば、レーダ装置のオペー
レータ等が容易に気象粒子の速度のばらつきを知ること
が可能となるため、気象粒子の性状の検出が容易とな
る。
らの演算結果を用い、分散Ｗa を次式（２１）により求
め、これを分散Ｗとして出力すると共に、平方根回路６
２に供給する。そして、平方根回路６２は、分散Ｗa に
基づいてその平方根を算出し、これによりドプラ周波数
の標準偏差が得られ、この標準偏差は、分散Ｗと同様に
気象粒子の性状の検出に利用される。このように、ドプ
ラ周波数の標準偏差を利用すれば、レーダ装置のオペー
レータ等が容易に気象粒子の速度のばらつきを知ること
が可能となるため、気象粒子の性状の検出が容易とな
る。
【００４１】
【数２１】 以上本実施形態２によれば、分散Ｗが統計的手法によっ
て求められているため、実施形態１と同様に、近似式を
用いることによる不正確さがなくなり、従来前段回路に
必要とされていた自動利得制御を廃止することが可能に
なる。さらに、分散の１ビット当たりの大きさが明確に
特定される。
て求められているため、実施形態１と同様に、近似式を
用いることによる不正確さがなくなり、従来前段回路に
必要とされていた自動利得制御を廃止することが可能に
なる。さらに、分散の１ビット当たりの大きさが明確に
特定される。
【００４２】また、本実施形態２では、上述のように分
散演算回路５０において絶対値回路５２を設けて、ドプ
ラ周波数の絶対値を取っている。従って、正接関数とし
て求められるドプラ周波数の不連続性が解決できるだけ
でなく、単一の分散演算回路によって分散を正確に計算
することができ、簡単な回路構成で分散計算の誤差をな
くしている。
散演算回路５０において絶対値回路５２を設けて、ドプ
ラ周波数の絶対値を取っている。従って、正接関数とし
て求められるドプラ周波数の不連続性が解決できるだけ
でなく、単一の分散演算回路によって分散を正確に計算
することができ、簡単な回路構成で分散計算の誤差をな
くしている。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
近似式ではなく統計的手法を用いて分散を求めるように
したため、気象粒子の性状をより正確にかつ自動利得制
御を伴うことなく検出することが可能になり、また出力
信号１ビット当たりの分散の量等を明確に特定すること
が可能になる。
近似式ではなく統計的手法を用いて分散を求めるように
したため、気象粒子の性状をより正確にかつ自動利得制
御を伴うことなく検出することが可能になり、また出力
信号１ビット当たりの分散の量等を明確に特定すること
が可能になる。
【図１】 本発明の実施形態１に係る気象レーダ装置、
特にその分散を求める回路の構成を示すブロック図であ
る。
特にその分散を求める回路の構成を示すブロック図であ
る。
【図２】 本発明の実施形態２に係る気象レーダ装置、
特にその分散を求める回路の構成を示すブロック図であ
る。
特にその分散を求める回路の構成を示すブロック図であ
る。
【図３】 一従来例に係る気象レーダ装置、特にドプラ
周波数やその分散を求める回路の構成を示すブロック図
である。
周波数やその分散を求める回路の構成を示すブロック図
である。
【図４】 スイープメモリを用いた複素乗算の概要を示
す直交空間図である。
す直交空間図である。
１０ 複素乗算器、１２，１４ スイープメモリ、１
６，１８，３８，５４平均回路、２０，２４，２６，２
８ 速度演算回路、３０，３２，３４，５０分散演算回
路、３６ 切換回路、４０，５８ 二乗平均回路、４
２，５６ 二乗回路、４４，６０ 減算回路、５２ 絶
対値回路、６２ 平方根回路。
６，１８，３８，５４平均回路、２０，２４，２６，２
８ 速度演算回路、３０，３２，３４，５０分散演算回
路、３６ 切換回路、４０，５８ 二乗平均回路、４
２，５６ 二乗回路、４４，６０ 減算回路、５２ 絶
対値回路、６２ 平方根回路。
Claims (7)
- 【請求項１】 各種気象粒子からエコーとして得られた
受信信号の時系列に基づき、相異なる時点にて得られた
受信信号の間の複素相関を演算する手段と、 上記複素相関の時系列に基づきドプラ周波数の分散を演
算する分散演算手段と、 を備え、 上記気象粒子の性状をドプラ周波数の分散として検出す
ることを特徴とする気象レーダ装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の気象レーダ装置におい
て、 上記複素相関の時系列に基づきその移動平均値の位相を
演算する手段と、 上記移動平均値の位相がその正接値の不連続点を境とす
る複数の領域のうちどの領域に属するかを判定する手段
と、 を備え、 それぞれ上記複数の領域のうちいずれかに対応するよう
上記分散演算手段を複数個設け、 更に、上記領域判定の結果に基づきいずれかの分散演算
手段を選択しその分散演算手段により演算された分散を
検出結果として採用する手段を備えることを特徴とする
気象レーダ装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の気象レーダ装置におい
て、 上記複素相関の時系列に基づきドプラ周波数を演算する
ドプラ周波数演算手段を備え、 上記気象粒子の性状をドプラ周波数及びその分散として
検出することを特徴とする気象レーダ装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の気象レーダ装置におい
て、 上記複素相関の時系列に基づきその移動平均値の位相を
演算する手段と、 上記移動平均値の位相がその正接値の不連続点を境とす
る複数の領域のうちどの領域に属するかを判定する手段
と、 を備え、 それぞれ上記複数の領域のうちいずれかに対応するよう
上記ドプラ周波数演算手段を複数個設け、 更に、上記領域判定の結果に基づきいずれかのドプラ周
波数演算手段を選択しそのドプラ周波数演算手段により
演算されたドプラ周波数を検出結果として採用する手段
を備えることを特徴とする気象レーダ装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の気象レーダ装置におい
て、 ドプラ周波数を演算するドプラ周波数演算手段と、 そのドプラ周波数の絶対値を取り、平均値と二乗平均値
から分散を演算する分散演算手段と、 を有することを特徴とする気象レーダ装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の気象レーダ装置におい
て、 更に、上記複素乗算の時系列に基づきその移動平均値の
位相を演算し、この位相に基づいてドプラ周波数を演算
するドプラ周波数演算手段を有し、 気象粒子の性状をドプラ周波数及びその分散として検出
することを特徴とする気象レーダ装置。 - 【請求項７】 請求項５又は請求項６のいずれかに記載
の気象レーダ装置において、 更に、上記分散値の平方根を取り標準偏差を求める標準
偏差演算手段を有し、 気象粒子の性状をドプラ周波数及びその分散の標準偏差
として検出することを特徴とする気象レーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8125145A JPH0961522A (ja) | 1995-06-13 | 1996-05-20 | 気象レーダ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-146488 | 1995-06-13 | ||
| JP14648895 | 1995-06-13 | ||
| JP8125145A JPH0961522A (ja) | 1995-06-13 | 1996-05-20 | 気象レーダ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961522A true JPH0961522A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=26461661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8125145A Pending JPH0961522A (ja) | 1995-06-13 | 1996-05-20 | 気象レーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0961522A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7275860B2 (en) | 2004-01-27 | 2007-10-02 | Seiko Instruments Inc. | Display correcting mechanism and timepiece having display correcting mechanism |
-
1996
- 1996-05-20 JP JP8125145A patent/JPH0961522A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7275860B2 (en) | 2004-01-27 | 2007-10-02 | Seiko Instruments Inc. | Display correcting mechanism and timepiece having display correcting mechanism |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050104 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050329 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050726 |