JPS62100676A - レ−ダ情報処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明にかかるレーダ情報処理装置は、特に気象レー
ダに用いられて降雨量に関するデータを正確かつ簡便に
得るに好適な処理装置である。

〔従来の技術〕

上記気象レーダにて降雨量を測定するに、対象とする雨
雲およびその降雨に対して照射したレーダ電波（一般に
パルス変調が施されている）のこれら雨雲および降雨に
よる反射電波を受信し、該受信電波の電力強度に基づい
て当の降雨量を測定することはよく知られている。こう
した受信電波を処理して降雨量測定を行うレーダ情報処
理装置の従来の一般的な構成を第４図および第５図に示
す。

第４図は、例えば航空機等に搭載されて当の雨雲の態様
やその降雨量を測定するいわゆる小規模システムの一般
的構成を示したものである。同図に示すようにこのシス
テムでは、上記受信電波を復調する受信機１０と、この
復調信号をブラウン管等を通じて表示するレーダ指示器
２０とを具えて大きくは構成され、通常は当の雨雲の態
様やその降雨量がリアルタイム測定できるようになって
いる。

第５図は、例えば地上や船舶等に搭載されて当の雨雲の
態様やその降雨量を画定するいわゆる大規模システムの
一般的構成を示したものである。

このシステムでは、同図に示すように、受信機１０によ
る復調信号をＡ／Ｄ変換器１１にてディジタル信号に変
換した後、これにコンピュータ１２によって種々補正を
加えるなどの所要の処理を施すようにしたもので、より
精度の高い情報として上記雨雲の態様やその降雨量をレ
ーダ指示器２０に表示できるようになっているのが普通
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記降雨による反射電波の受信電力は、当該降雨とレー
ダ装置との間の降雨（以下これを途中降雨という）によ
る減衰が無いものとすると、第３図の線Ｒ１にて示すよ
うにこれら当該降雨とレーダ装置との相対距離に略正比
例して減衰するようになるが、通常は、該相対距離の波
長に伴なう減衰に加えて上記途中降雨による減衰も無視
できない程度に作用するものであり、実際には、同第３
図の線Ｒ２に示すような態様でより大きく減衰するよう
になる。例えば、Ｘバンド帯では、該途中降雨に起因す
る減衰量Ｌ（上記相対距離に起因する減衰量は含まない
）は Ｌ’；２Ｘ０．００７ＸＲ”−３ｘｒ　　（ｄＢ）　　
　・ｔＪ）ただしＲ：途中降雨証（ｘｍ／ｈ、） ｒ：対象降雨とレーダ装置との 相対距離（Ｋｍ　） で表わされるこ己が知られている。

ところが、上述した従来のレーダ情報処理装置について
鑑みると、例えば第４図に示した小規模システムのもの
では、こうした途中降雨による電力減衰を何ら補正する
ことなく上述した測定を行うものであることから、正確
な降雨量はもとより、雨雲の態様についても的確な情報
を得ることは難しかった（例えば、大きな雨雲の後方に
ある雨雲は指示器上では実際より小さく表示される）し
、また第５図に示した大規模システムのものでは、コン
ピュータ１２によってソフトウェア的にこうした途中降
雨による電力減衰の補正をはじめ他の種々の要素に関し
てもそれぞれ所要の補正を行って降雨量等に関する正確
な情報を得ることはできるものの、該コンピユータ１２
自体の演算速度等の問題もからんで、こうした情報をリ
アルタイムで得ることは難しかった。勿論、同コンピュ
ータ１２として高速演算の可能なものを用いれば同情報
に関してのリアルタイム処理も可能にはなるが、これで
はシステムが大がかりとなるばかりか価格的にも膨大な
ものとなり実用的ではない。

このように従来は、降雨量に関する正確なデータをリア
ルタイムで簡便に得ることはできなかった。

〔問題点を解決するための手段および作用〕この発明で
は、前述した受信電波を、当該レーダ装置と対象降雨と
の相対距離について所定比、離毎にサンプリングしてデ
ィジタル信号に変換するようにするとともに、受信電波
の該サンプリング間隔に対応した所定距離分の電力減衰
量を示す値を同受信電波の各電力値に対応してテーブル
状に複数記憶したメモリと、該メモリから読み出される
上記電力減衰量を示す値を上記サンプリングのタイミン
グに基づいて累積（例えば累積加算）する積分手段と、
同じくこのサンプリングのタイミングに基づいて当該サ
ンプル受信電波の電力値に該積分手段の当該累積値を補
充（例えば加算）する補充手段とによってハードウェア
の循環回路を構成し、上記補充手段による随時の補充結
果を当の降雨量を示すデータとして出力するとともに該
随時の補充結果によって上記メモリを逐時アクセスする
ようにする。

これにより、上記サンプリング間隔に対応した距離毎に
受信電波のサンプル電力強度が減衰していっても、その
都度該減衰量に対応した分ずつ強度補充されるようにな
り、降雨量データとして得られる値はそれぞれ対象地域
の実際の降雨量に対応した正確な値に維持されるように
なる。

〔発明の効果〕

このように、この発明にかかるレーダ情報処理装置によ
れば、簡単なハードウェア回路を設けるだけで、降雨量
に関する正確なデータをリアルタイムで迅速に得ること
ができる。

なお、この処理装置は、前述した小規模システムおよび
大規模システムのいずれに採用することもできるが、装
置自体非常に小型、軽量に形成できること、またレーダ
装置と対象降雨との相対距離の変化が速い場合もこれに
迅速に追従できることなどを併せ考えると、機上等に搭
載される小規模システムに採用してより好適であるとい
える。

〔実施例〕

第１図に、この発明にかかるレーダ情報処理装置の一実
施例を示す。

この実施例装置に３いて、受信機１０は、前述した復調
機能の他に、該復調信号を対数（ＬＯＧ）圧縮する機能
、および前述したレーダ装置と対象降雨との相対距離に
起因する受信電力の減衰を補正する機能（一般のレーダ
装置において周知の機能である）を併せ具えているとす
る。したがって、該受信）幾１０から出力されるレーダ
ビデオ信号ＲＶＳは、受信電力に対してＬＯＧ特性を有
しかつ距離減衰補正のなされた１ｄ号となっている。こ
の信号ＲＶＳは、当該レーダ装置と対象降雨との相対距
離が所定距離変化する毎に発せられるとするサンプリン
グ信号のサンプルタイミングＳＴに基づきＡ／Ｄ変換器
１１にてアナログ／ディジタル変換されてレーダビデオ
データＲＶＤとしてデータ処理回路３０に加えられる。

データ処理回路３０は、同第１図に示すように、加算器
３１、補正値メモリ３２、および積分器３３の循環回路
によって構成されている。このうち、加Ｗ器３Ｊは、サ
ンプリング１Ａ号のサンプルタイミングＳＴに基づいて
上記Ａ／Ｄ変換器１１の出力（レーダビデオデータｌｌ
’Ｄ　）に積分器３３の出力を加算し、これを随時の降
雨量データＲＤとして図示しないレーダ指示器等に出力
するものであり、補正値メモリ３２は、受信電波の上記
サンプリング間隔に対応した所定距離分の電力減衰量を
示す値（これは先の（１）式等に基づいて適宜算出する
ことができる）を同受信電波の各電力値に対応して予め
テーブル状に複数記憶し、同じくサンプリング信号のサ
ンプルタイミングＳＴに基づいて上記加算器３１の加算
出力（降雨量データＲＤ）をアドレスデータとしたその
指示電力値に応じた記憶値（′Ｉ！力減衰量を示す値こ
れが当該補正値となる）を読み出すＲＯＭ等からなるメ
モリであり、積分器３３は、該メモリ３２から読み出さ
れる値（当該補正値）を同様にサンプリング信号のサン
プルタイミングＳＴに基づいて累積加算するものである
。以下第２図を参照してこのデータ処理回路３０の動作
を詳述する。

ここでは、該実施例装置が航空機等に搭載される小規模
システムに採用されていて、当該レーダ装置と測定対応
降雨との相対距離ｒは略時間に比例して変化する（例え
ば距離が犬となる）とする。

またこの例では、第２図（ａ）に示すように、こうした
当該レーダ装置の移動（こ伴なって、降雨がａｎｍ／ｈ
であるさする領域と降雨がｈ止／ｈであるとする領域と
の２つの降雨領域にまたがってその降雨量を測定する場
合について示す。

さてこの実施例装置では、こうした条件下にあって上記
相対距離ｒが所定距離△ｒだけ、変化する毎に受信機１
０の復調信号（レーダビデオ信号）ＲＶＳをサンプリン
グし、アナログ２／デイジタル変換してこれをデータ処
理回路３０（こ取り込む。

すなわちこの所定距離へｒずつの距離変化タイミングが
同実施例装置における上述したサンプリング信号のサン
プルタイミングＳＴ（！：なる。こうしてサンプリング
されアナログ、″ディジタル変換されたレーダビデオデ
ータＲＶＤは、上記所定距離△ｒに対応し、かつ上記２
つの降雨領域（第２図（ａ）参照）に対応して例えば第
２図（１））に示すレベル内容を示すディジタル信号と
してデータ処理回路３０に入力される。これらサンプリ
ングされたディジタル信号間の段差は、前述した途中降
雨に起因する受信電力の減衰量Ｌ（第３図並びに（１）
式参照）に対応したレベル差であり、上記サンプルタイ
ミングＳＴの時間間隔ｔに対応して（ｄＬ／ｄｔ）とい
った値で示される。例えばＸバンド帯では（ｄ　（２Ｘ
ｏ、００７　ＸＲ”　Ｘ　ｒ　）／ｄｔ　）となる。

一方、前記補正値メモリ３２には、こうしたサンプリン
グ間隔に対応した減衰値（ｄ　Ｌ／ｄ　ｔ）がその補正
値として受信電波の各電力値（レーダビデオデータＲＶ
Ｄにて示される各ディジタル値）に対応して予めテーブ
ル状に複数記憶されている。

これら補正値は、前記加算器３１の随時の邑カデータを
アドレスデータとしてこの内容に対応した”）のが随時
読み出される。この第２図の例でいえば、降雨量ａｍ／
ｈを示す受信電力値（降雨量データＲＤ）に対応しては
第２図（Ｃ）の左側降雨ａｍｍ／ｈ領域に示したような
補正値が、また降雨量ｂ　ｍｒｓ　／　ｈを示す受信電
力値（降雨量データＲＤ）に対応しては同第２図（Ｃ）
の右側降雨ｂｉｇ／ｈ領域に示したような補正値がそれ
ぞれその（ｄＬ／ｄ　ｔ　）の値として読み出されると
する。積分器３３には、第２図（ｄ）に示す態様でこれ
ら読み出された補正値（ｄｔ、／ｄ　ｔ　）が順次累積
加算される。

したがりていま、上述のサンブリンクによって第２図（
ｂ）の■に示すようなレーダビデオデータＲＶＤが得ら
れたとすると、該■のレーダビデに示す値「０」（この
時点では補正値メモリ３２からは何らの値も読み出され
ていない）とが加算器３１で加算されて第２図（Ｃ）の
■に示す値を示すデータが降雨量データＲＤとして該デ
ータ処理回路３０から出力され、同時にこの■の降雨量
データＲＤによって補正値メモリ３２がアクセスされて
第２図（Ｃ）の■に示すような補正値（ｄＬ／ｄｔ）が
該メモリ３２から読み出される。この読み出された値は
、次のサンプルタイミングで積分器３３に累積加算され
、この累積加算値（第２図（ｄ）の■の値）がそのとき
のレーダビデオデータＲＶＤ（：加算器３１にて加算さ
れる。すなわち該第２のサンプリングによって第２図（
ｂ）の■に示すようなレーダビデオデータＲＶＤが得ら
れたとすると、この■のレーダビデオデータＲＶＤとこ
の第２図（（１）の■に示す当該累積加算値とが加算器
３１で加算される。この加算値は、第２図（ｅ）の■に
示す値となり、この■の値を示すデータが該第２のサン
プリングによる降雨量データＲＤとしてデータ処理回路
３０から出力される。因みに、上記第１のサンプリング
による降雨量データＲＤと該第２のサンプリングによる
降雨量データＲＤとは、前記途中降雨によって減衰され
た分だけ補足された同一降雨量〔ａｍｘ／ｂ）を示すデ
ータである。したがって、これと同時に該第２のサンプ
リングによる降雨量データＲＤによってアクセスされる
補正値メモリ３２からは、第２図（Ｃ）の■に示すよう
に先の■と同一の値を示す補正値が読み出される。こう
した循環動作が順次実行されて、所望さされる降雨量デ
ータＲＤは、例えば鼾２図（ａ）に示す降雨ａ　ａｍ　
／　ｈ領域については第２図（ｅ）の■〜■に示すよう
な減衰を生じない同一降雨量［ａｉｘ／ｈ］を示す値に
保持される。同第２図（ａ）に示す降雨ｂ　ｙｈｒｘ　
／　ｈ領域についても、その降雨量（ｂ＋ａｓ／　ｈ　
）に応じて補正値メモリ３２力１ら読み出される補正値
が第２図（Ｃ）に示す如く変わるのみで、第２図（ｅ）
の■〜■に示すような降雨ｆｚ〔ｂｍｍ／　ｈ　）を示
す同一の値に保持される。

このようにこの実施例装置によれば、途中降雨によって
受信電波の電力強度が減衰せられても、当該レーダ装置
と対象降雨との相対距離に応じて随時リアルタイムで該
電力の減衰を補なうことができる。

なお、上記の例では、該実施例装置を小規模システムに
採用する場合について示したが、船舶や地上に置かれる
大規模システムについても同様に該実施例装置を採用で
きることは勿論である。因みにこの場合、上述したレー
ダ装置と対象降雨との相対距離は雨雲自体の移動等に起
因して変化する。

また、回倒では便宜上、上記レーダ装置と対象降雨との
相対距離が時間の経過とともに大きくなることを前提に
その動作説明を行ったが、そもそも第２図は該相対距離
の関数として各データの変化態様を示したものであって
、逆に時間の経過とともに同相対距離が縮まる場合、あ
るいはこれらの状態が組み合わされる場合（レーダ装置
が対象降雨に近づいていき、その後に遠ざかるような場
合）などであっても実際には同第２図に示した関はその
補正値（ｄＬ／ｄｔ）としても負の符号を有する値が用
いられる。

さらに上記実施例装置では、受信機１０が既にその復調
信号を対数圧縮する機能および距離補正を行う機能を有
しているとしたが、これら機能をデータ処理回路３０に
もたせるようにしても勿論よい。例えば、受信機１０か
ら出力されるレーダビデオ信号ＲＶＳが受信電力に対し
てリニアな特性を有するものであった場合には、電力値
補充手段として上記加算器３１に代えて乗算器を用いる
とともに、積分器３３としても前述した加算型のものか
ら乗算型のものに代えるこさでこれを対数圧縮すること
ができ、また補正値メモリ３２に予め記憶するデータと
して、第３図の線Ｒ１に示したようなレーダ装置６対象
降雨との相対距離に起因する受信電力減衰屋も加味した
ものを用いることで距離補正をも同時に行うことができ
る。もっとも、上記対数圧縮自体は、このデータ処理回
路３０のさらに後段で行うようにしてもよい。ただしこ
の場合、上記補正値、メモリ３２に予め記憶される補正
値も、リニアな特性に基づく減衰量ζこ対応した値さし
て設定登録される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかるレーダ情報処理装置の一実施
例構成を示すブロック図、第２図は該実施例装置の動作
例を示す線図、第３図は気象レーダによる降雨量測定に
際してのレーダ装置と対象降雨との相対距離を関数とす
る受信電力の減衰特性を示す線図、第４図および第５図
はそれぞれ従来のレーダ情報処理装置の構成例を示すブ
ロック図である。 １０・受信機、１１　・Ａ／Ｄ変換器、３０・・データ
処理回路、３１・加算器、３２・・補正値メモリ、３３
・・積分器 代理人弁理士　　木　村　高　久 第１図 距　ｔｌｆｔ（にｍ） 第３図 第４図　　　　　第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 雨雲およびその降雨に対して照射したレーダ電波のこれ
   ら雨雲および降雨による反射電波を受信するとともに、
   この受信電波を当該レーダ装置とこれら雨雲および降雨
   との相対距離について所定距離毎にサンプリングしてそ
   の電力強度に対応したディジタル降雨量データを形成す
   るレーダ情報処理装置であって、 前記受信電波の前記サンプリング間隔に対応した所定距
   離分の電力減衰量を示す値を同受信電波の各電力値に対
   応してテーブル状に複数記憶したメモリと、 該メモリから読み出される前記電力減衰量を示す値を前
   記サンプリングのタイミングに基づいて累積する積分手
   段と、 同じく前記サンプリングのタイミングに基づいて当該サ
   ンプル受信電波の電力値にこの積分手段の当該累積値を
   補充する補充手段とを具え、この補充手段による随時の
   補充結果を前記降雨量データとして出力するとともに、
   該随時の補充結果によって前記メモリをアクセスするよ
   うにしたレーダ情報処理装置。