JPS5828553B2 - Meteorological echo intensity measuring device - Google Patents

Meteorological echo intensity measuring device

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Publication number
JPS5828553B2
JPS5828553B2 JP51123147A JP12314776A JPS5828553B2 JP S5828553 B2 JPS5828553 B2 JP S5828553B2 JP 51123147 A JP51123147 A JP 51123147A JP 12314776 A JP12314776 A JP 12314776A JP S5828553 B2 JPS5828553 B2 JP S5828553B2
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JP
Japan
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video
quantization level
unit area
quantized
intensity
Prior art date
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Expired
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JP51123147A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5347794A (en
Inventor
良樹 森田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、気象用レーダや航空管制用レーダにおいて
得られる気象エコーの強度測定装置に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for measuring the intensity of weather echoes obtained in weather radars and air traffic control radars.

レーダによる気象観測は、広範囲の地域の気象情報を時
々刻々と得ることができる長所を有し、気象観測や予報
には不可欠なものである。
Meteorological observation using radar has the advantage of being able to obtain weather information over a wide area from time to time, and is indispensable for weather observation and forecasting.

近年レーダによる気象観測の迅速化、正確化を図るため
各種の自動化が推進されているが、自動化に際してはレ
ーダで受信した気象エコーの強度測定を行う必要がある
In recent years, various types of automation have been promoted in order to speed up and improve weather observation using radar, but automation requires measuring the intensity of weather echoes received by radar.

一般に気象エコーの強度測定は、レーダの覆域を所定の
大きさの単位エリアに分割し、各単位エリア毎の受信ビ
デオの平均強度を測定することによって行われ、その結
果は降雨強度の観測や雷雲の検出に用いられる。
Generally, the intensity of weather echoes is measured by dividing the radar coverage area into unit areas of a predetermined size and measuring the average intensity of the received video for each unit area.The results can be used to observe rainfall intensity. Used to detect thunderclouds.

なお、測定の対象となるレーダ、ビデオは気象エコーの
強度を広範囲にわたって測定する必要上、一般に対数特
性のビデオ(logビデオ)が用いられる。
In addition, since it is necessary to measure the intensity of meteorological echoes over a wide range of radar and video to be measured, a video having a logarithmic characteristic (log video) is generally used.

従来の気象エコーの強度測定装置の一例を第1図に示す
An example of a conventional weather echo intensity measuring device is shown in FIG.

レーダ、ビデオは、サンプル、ホールド回路1で一定の
周期でサンプリングされ、A/D変換器2でディジタル
値に変換される。
Radar and video are sampled at regular intervals by a sample and hold circuit 1, and converted into digital values by an A/D converter 2.

この様子を第2図に示す。This situation is shown in FIG.

なお第2図において、11はレーダビデオ、12はサン
プリング周期、13はサンプリングホールド回路、1の
出力を示す。
In FIG. 2, 11 is a radar video, 12 is a sampling period, 13 is a sampling hold circuit, and the output of 1 is shown.

上記A/D変換によってディジタル化されたビデオの振
幅情報は、さらにログ−リニア(Log−L 1nea
r )変換器3でリニアな振幅情報に変換され、距離積
分器4で一定の距離区分にわたって積分される。
The amplitude information of the video digitized by the above A/D conversion is further converted into log-linear (Log-L 1nea
r) It is converted into linear amplitude information by the converter 3, and integrated over a certain distance section by the distance integrator 4.

距離積分された結果は、さらに方位積分器5で一定の方
位区分にわたって積分され、その結果単位エリアにおけ
るビデオ強度の平均値が得られる。
The distance integrated result is further integrated over a certain azimuth section by an azimuth integrator 5, and as a result, an average value of video intensity in a unit area is obtained.

方位積分の結果は時間平均回路6においてさらにメモリ
7に記憶されている1スキヤン前までの測定結果と積分
され、時間的な平均が行なわれ、結果が計算機等に出力
される。
The result of the azimuth integration is further integrated in the time averaging circuit 6 with the measurement results up to the previous scan stored in the memory 7, time-wise averaging is performed, and the results are output to a computer or the like.

従来この種の測定装置では、人力レーダ、ビデオの振幅
をディジタル値に変換するA/D変換器が測定精度を決
定する要因であり、精度を上げるためには高速、高分解
能を持ったA/D変換器が必要であり、高価なものとな
る欠点があった。
Conventionally, in this type of measurement equipment, the factors that determine measurement accuracy are the human-powered radar and the A/D converter that converts the video amplitude into digital values. This method requires a D converter and has the disadvantage of being expensive.

また変換されたディジタル値はlogビデオの振幅値で
あるため、距離積分および方位積分を行うi訓こ直線ビ
デオに換算した数値に変換する必要があり、ROM(R
ead 0nly Memory )等が必要となる欠
点がある。
Also, since the converted digital value is the amplitude value of the log video, it is necessary to convert it to a value converted to a straight line video for distance integration and azimuth integration.
This method has the disadvantage that it requires the following:

さらに、距離積分および方位積分においても演算時にオ
ーバーフローが発生しないようにするためA/D変換さ
れたビット数よりも数ビット多いビット数を扱える演算
器やレジスタを必要とし、規模が大きく、高価になる欠
点があった。
Furthermore, in order to prevent overflow from occurring during calculations for distance integration and azimuth integration, arithmetic units and registers that can handle several bits more than the number of A/D converted bits are required, making them large and expensive. There was a drawback.

この発明は、これら従来のものにおける欠点を解消する
ためになされたものであり、レーダにおける気象エコー
の特性を利用した安価で精度の良い気象エコーの強度測
定装置を提供するものである。
The present invention has been made to eliminate the drawbacks of these conventional devices, and provides an inexpensive and highly accurate weather echo intensity measuring device that utilizes the characteristics of weather echoes in radar.

以下、この発明の一実施例を図に基づいて詳細に説明す
る。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第3図に於て、8はレーダ、ビデオを量子化するビデオ
量子化器、4はビデオ量子化器8により量子化されたビ
デオ(ヒツト)を一定の距離区分の間、積分(計数)す
る距離積分器、5は方位積分器で、距離積分器4からの
出力をさらに一定方位区間にわたり積分(計数)する。
In Fig. 3, 8 is a radar, a video quantizer that quantizes the video, and 4 is a video quantizer that integrates (counts) the video (hit) quantized by the video quantizer 8 over a certain distance segment. A distance integrator 5 is an azimuth integrator which further integrates (counts) the output from the distance integrator 4 over a constant azimuth section.

この結果、単位エリアにおけるヒツト数の合計が得られ
る。
As a result, the total number of hits in the unit area is obtained.

9は量子化レベル制御器で、所定の基準値と上記方位積
分器5で得られた単位エリアにおけるヒツト数の合計と
を比較し、基準値より大きい場合には、メモリ7に蓄積
されている該当単位エリアの量子化レベルを上げ、逆に
基準値より小さい場合には量子化レベルを下げるように
制御が行われる。
A quantization level controller 9 compares a predetermined reference value with the total number of hits in a unit area obtained by the azimuth integrator 5, and if it is larger than the reference value, the total number of hits is stored in the memory 7. Control is performed to increase the quantization level of the corresponding unit area, and to lower the quantization level if it is smaller than the reference value.

制御の結果は測定結果として外部計算機等に出力される
とともに、メモリ7へ記憶され、次の該当単位エリアの
処理時に読出される。
The control results are output as measurement results to an external computer, etc., and are also stored in the memory 7 and read out when the next corresponding unit area is processed.

10はD/A変換器で、メモリ7から読出された量子化
レベルの値に対応した電圧を発生し、ビデオ量子化器8
に出力する。
A D/A converter 10 generates a voltage corresponding to the quantization level value read from the memory 7, and a video quantizer 8.
Output to.

今、第4図の11にて示されるレーダ、ビデオがビデオ
量子化器8に人力されたとし、D/A変換器10から量
子化レベル16が与えられているとすると人力されたレ
ーダ、ビデオ11はその量子化レベル16と比較され、
量子化レベルを越えたものについて一定の量子化タイミ
ング14で量子化され、量子化ビデオ(ヒント)15と
なもこの量子化ビデオ15は距離積分器4及び方位積分
器5により計数されて単位エリア当りのヒツト数の合計
が得られる。
Now, suppose that the radar and video indicated by 11 in FIG. 11 is compared with its quantization level 16,
Those exceeding the quantization level are quantized at a fixed quantization timing 14, and the quantized video (hint) 15 and Namo's quantized video 15 are counted by a distance integrator 4 and an azimuth integrator 5 to form a unit area. The total number of hits is obtained.

このヒツト数の合計を量子化レベル制御器9により基準
値と比較し、ヒツト数の合計が基準値より大きい場合は
メモリ7に記憶されている該当単位エリアの量子化レベ
ル16を上げ、逆に小さい場合は下げるよう制御する。
The total number of hits is compared with a reference value by the quantization level controller 9, and if the total number of hits is greater than the reference value, the quantization level 16 of the corresponding unit area stored in the memory 7 is increased, and vice versa. If it is small, control it to lower it.

即ち、量子化レベル16を上げればそれを越えるビデオ
11の部分が少なくなって量子化ビデオ15の検出数が
少なくなり、また量子化レベル16を下げれば量子化ビ
デオ15の検出数が大きくなるのであって、各単位エリ
アにおいて、ヒツトの検出確率が一定になるように量子
化レベルを制御するフィード、バック・ループが形成さ
れ、その時の量子化レベルを測定値として採用するもの
である。
That is, if the quantization level 16 is increased, the portion of the video 11 that exceeds the quantization level 16 will be reduced, and the number of detected quantized videos 15 will be reduced, and if the quantization level 16 is decreased, the number of detected quantized videos 15 will be increased. A feed back loop is formed to control the quantization level in each unit area so that the probability of detecting a hit is constant, and the quantization level at that time is used as the measurement value.

以上の動作をアンテナの回転(走査)ごとに繰り返すこ
とにより、各単位エリアの量子化ビデオの検出数をほぼ
量子化レベル制御器9に与えられる基準値に等しくする
ことができる。
By repeating the above operation every time the antenna rotates (scans), the number of detected quantized videos in each unit area can be made approximately equal to the reference value given to the quantization level controller 9.

なお量子化レベル16の制御は前走査における量子化ビ
デオ16の検出数に基づいて行うため、厳密には実時間
処理とはならないが、気象エコーの時間的変動は比較的
緩やかであるので特に問題となるような誤差は生じない
Note that control of the quantization level 16 is performed based on the number of quantized videos 16 detected in the previous scan, so strictly speaking it is not real-time processing, but since the temporal fluctuations of weather echoes are relatively gradual, this is particularly problematic. No error will occur.

量子化ビデオ15の検出数の基準値は、被測定エコーの
強度分布から算出する。
The reference value for the number of detected quantized videos 15 is calculated from the intensity distribution of the echo to be measured.

即ち、一般に気象用レーダや航空管制用レーダの送信波
長は、数釧〜数10C1rIであり、一方気象エコーの
要因である雲や雨は直径数胴以下の微少な水滴や氷の集
合体である。
That is, in general, the transmission wavelength of weather radar and air traffic control radar is from several digits to several tens of C1rI, while clouds and rain that are the cause of weather echoes are aggregates of minute water droplets and ice with a diameter of several cylinders or less. .

このように波長に比べて小さい物体からの反射エコーの
強度はレーレ−分布することが知られている。
It is known that the intensity of reflected echoes from objects that are smaller than the wavelength has a Rayleigh distribution.

レーレ−分布しているビデオ11を一定の量子化レベル
16で量子化したときの検出確率と信号の平均強度とは
第5図に示す関係がある。
When the Rayleigh distributed video 11 is quantized at a constant quantization level 16, the detection probability and the average signal intensity have a relationship as shown in FIG.

第5図において、縦軸は、量子化ビデオ15の検出確率
、横軸は量子化レベル16とビデオ11の平均レベルの
比である。
In FIG. 5, the vertical axis represents the detection probability of the quantized video 15, and the horizontal axis represents the ratio of the quantization level 16 to the average level of the video 11.

第5図により、例えば検出確率が60 %?こなるよう
に量子化レベル16を制御すれば、その時の量子化レベ
ル16は、ビデオ15の平均レベルに等しくなる(量子
化レベル/ビデオの平均レベル=1)。
According to Figure 5, for example, is the detection probability 60%? If the quantization level 16 is controlled in such a manner, the quantization level 16 at that time becomes equal to the average level of the video 15 (quantization level/video average level=1).

従ってこの場合、量子化レベルがエコーの強度を示すこ
とになる。
Therefore, in this case, the quantization level indicates the intensity of the echo.

この場合、基準値は、単位エリアの量子化ビデオの総数
に0.6を乗する事により求めればよい。
In this case, the reference value may be obtained by multiplying the total number of quantized videos in a unit area by 0.6.

尚、この発明で用いるビデオ量子化器8は、レベル比較
器と若干のディジタル回路があればよい。
The video quantizer 8 used in the present invention only needs to have a level comparator and some digital circuits.

また距離積分および方位積分においても、ヒツトの数を
計数すればよく、従来の方式が振幅値を積分していたの
に比べて、単純な回路で構成され、かつLog−Lin
earの変換も不要である。
In addition, for distance integration and azimuth integration, it is only necessary to count the number of hits, and compared to the conventional method, which integrates amplitude values, it is constructed with a simpler circuit, and the Log-Lin
There is also no need to convert ear.

さらにD/A変換器10はA/D変換器に比べて、安価
であり、高速であるので、要求される量子化精度の実現
が容易である。
Furthermore, since the D/A converter 10 is cheaper and faster than an A/D converter, it is easier to achieve the required quantization accuracy.

以上のようIこ、この発明によればレーダによる気象エ
コーの強度測定において、量子化ビデオの計数値と比較
すべき基準値を、強度の確率分布が既知であるエコーの
平均強度を量子化レベルとして量子化したときの量子化
ビデオの検出確立に等しくなるように選ぶ事により、そ
の量子化レベルを単位エリアにおけるエコーの平均強度
として用いる事が出来るので、従来行われていたものに
比べて、安価で規模の小さい回路で所定の精度が得られ
る利点がある。
As described above, according to the present invention, when measuring the intensity of meteorological echoes by radar, the reference value to be compared with the count value of the quantized video is set to the quantization level, and the average intensity of the echo whose intensity probability distribution is known is set to the quantization level. By choosing the quantization level to be equal to the detection probability of the quantized video when quantized as , the quantization level can be used as the average intensity of the echo in a unit area. This has the advantage that a certain level of accuracy can be achieved with an inexpensive and small-scale circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の気象エコーの強度測定装置の一実施例を
示すブロック図、第2図は従来方式におけるA/D変換
処理過程を示す図、第3図はこの発明の一実施例を示す
ブロック図、第4図はこの発明におけるビデオ量子化処
理過程を示す図、第5図はレーレ−分布している信号の
検出確率と量子化レベルの関係を示す図である。 図において4・・・・・・距離積分器、5・・・・・・
方位積分器、7・・・・・・メモリ、8・・・・・・ビ
デオ量子化器、9・・・・・・量子化レベル制御器、1
0・・・・・・D/A変換器、11・・・・・・レーダ
・ビデオ、14・・・・・・量子化タイミング、15・
・・・・・量子化ビデオ、16・・・・・・量子化レベ
ルである。 なか図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of a conventional meteorological echo intensity measuring device, Fig. 2 is a diagram showing the A/D conversion processing process in the conventional method, and Fig. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing the video quantization process in the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the detection probability of a Rayleigh distributed signal and the quantization level. In the figure, 4... distance integrator, 5...
Azimuth integrator, 7...Memory, 8...Video quantizer, 9...Quantization level controller, 1
0...D/A converter, 11...Radar video, 14...Quantization timing, 15...
...Quantized video, 16...Quantization level. In the figures, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 レーダ、ビデオの振幅を一定の距離区分ごとに与え
られた量子化レベルと比較し量子化レベルを超えたもの
について量子化ビデオを発生する手段と、前記量子化ビ
デオの発生個数を単位エリアごとに計数する手段と、前
記単位エリアごとの量子化ビデオの計数結果に基づき前
記量子化レベルを単位エリアごとに制御して単位エリア
ごとの量子化ビデオの計数値を基準値に保つ手段とを備
え、前記基準値を、強度の確率分布が既知であるエコー
について該エコーの平均強度を量子化レベルとして量子
化を行ったときの、量子化ビデオの検出確率に等しくな
るように選ぶことにより、前記単位エリアごとに制御さ
れた量子化レベルを該単位エリアにおけるエコーの平均
強度として用いるようにしたことを特徴とする気象エコ
ーの強度測定装置。
1 Radar, a means for comparing the amplitude of the video with a quantization level given for each fixed distance division and generating a quantized video for those exceeding the quantization level, and calculating the number of generated quantized videos for each unit area. and means for controlling the quantization level for each unit area based on the counting result of the quantized video for each unit area to maintain the count value of the quantized video for each unit area at a reference value. , by selecting the reference value to be equal to the detection probability of the quantized video when quantizing an echo with a known intensity probability distribution using the average intensity of the echo as the quantization level. A weather echo intensity measuring device characterized in that a quantization level controlled for each unit area is used as the average intensity of echoes in the unit area.
JP51123147A 1976-10-13 1976-10-13 Meteorological echo intensity measuring device Expired JPS5828553B2 (en)

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JPS5347794A JPS5347794A (en) 1978-04-28
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