WO2001038904A1 - Detecteur de couches turbulentes - Google Patents

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WO2001038904A1
WO2001038904A1 PCT/JP2000/002526 JP0002526W WO0138904A1 WO 2001038904 A1 WO2001038904 A1 WO 2001038904A1 JP 0002526 W JP0002526 W JP 0002526W WO 0138904 A1 WO0138904 A1 WO 0138904A1
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layer
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turbulent
turbulent layer
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PCT/JP2000/002526
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Shumpei Kameyama
Yoshihito Hirano
Shusou Wadaka
Hidetoshi Tanaka
Wakasa Kise
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention detects the presence or absence of a turbulent layer from the wind speed and density at observation points in the atmosphere, and particularly detects the turbulence layer from wind speeds and densities at two or more parent measurement points in the atmosphere.
  • the present invention relates to a turbulent layer detection device.
  • this type of conventional turbulent layer detection apparatus uses a passive sensor to receive heat radiated by molecules in the atmosphere and to determine the temperature and temperature. The altitude distribution of the potential temperature is measured, and the wind speed distribution in the atmosphere is further measured. It is known to calculate and detect a turbulent layer.
  • the present invention provides a turbulent layer detection device that can reduce the cost of the device and shorten the time required for detection. Disclosure of the invention
  • a turbulent layer detection device includes a transmitting unit that transmits a beam of electromagnetic waves, sound waves, or light waves into the atmosphere, an electromagnetic wave, a sound wave, transmitted by the transmitting unit, and scattered by fine particles or the like in the atmosphere.
  • a receiving unit that receives light waves
  • a wind speed measuring unit that measures the beam direction component of the wind speed at two or more observation points on the beam from the received signal received by the receiving unit, or two or more locations on the beam Either one of the density measurement units that measure the density at the observation point
  • a turbulence layer detection unit that detects the presence or absence of a turbulence layer based on the output of either the wind speed measurement unit or the density measurement unit ing.
  • the wind speed measurement unit calculates the horizontal wind speed from the beam direction component of the wind speed.
  • the height difference between two parent measurement points adjacent to two or more observation points is larger than the thickness of the turbulent layer to be detected.
  • the turbulence layer detection unit detects the horizontal wind speed difference from the horizontal wind speeds at two observation points adjacent to two or more parent measurement points on the beam, and calculates the horizontal wind speed difference. Detects a turbulent layer from large and small, or measures the density of two or more observation points on the beam at two adjacent measurement points, and changes the density at the altitude between these two measurement points.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the horizontal wind speed difference, and the horizontal wind speed difference is calculated as follows. When the threshold value is exceeded, it is determined that a turbulent layer exists.
  • the turbulent layer detector has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the density change rate from a known density distribution of the atmosphere, and calculates the density change rate and the measured horizontal wind speed.
  • the Richardson number is calculated using the difference, and when this Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value related to the Richardson number, it is determined that a turbulent layer exists.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the density change rate, and determines that a turbulent layer exists when the measured value of the density change rate becomes smaller than this threshold value. Further, the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates a horizontal wind speed difference from a known wind speed distribution of the atmosphere, and calculates the horizontal wind speed difference. Using the measured rate of change in density, the Richardson number is calculated. When the Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value for the Richardson number, it is determined that a turbulent layer exists.
  • the turbulence layer detection unit has a predetermined threshold value for the horizontal wind speed difference and a predetermined threshold value for the rate of change in density, and the measured value of the horizontal wind speed difference is The determination that a turbulent layer exists when at least one of the conditions is satisfied when the measured value of the density change rate becomes smaller than the predetermined value related to the density change rate when the measured value of the density change rate exceeds the predetermined threshold value is exceeded. Do.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the Richardson number, calculates the Richardson number using the measured value of the horizontal wind speed difference and the measured value of the density change rate, and calculates the Richardson number. When the number of sons becomes smaller than a predetermined threshold regarding the number of Richardson, it is determined that a turbulent layer exists.
  • the turbulent layer detection unit detects a turbulent layer using one of the measurement results of the density change rate and the horizontal wind speed difference, and determines that the turbulent layer has been detected. Then, check the presence of a turbulent bed using the other measurement results.
  • the transmitting unit sequentially scans the beam direction in the atmosphere, and the receiving unit receives the scanned beam scattered by fine particles and the like in the atmosphere.
  • the beam direction component of the wind speed is measured at two or more parent measurement points on the beam. Measure the density at two or more observation points.
  • the wind speed measurement unit obtains the horizontal wind speed from the beam direction component of the wind speed at each point in the process of scanning the beam direction.
  • the height difference between two or more adjacent observation points is greater than the thickness of the turbulent layer to be detected.
  • the turbulent layer detector detects the horizontal wind speed at the observation point on the beam at each point in the beam scanning process, and calculates the horizontal direction of the upper and lower layers of the atmospheric layer in each part of the atmospheric layer.
  • the difference in wind speed is detected, and the difference Detect the presence or absence of a turbulent layer in each part of the stratum, or measure the density at the parent measurement point on the beam at each point in the beam direction in the process of scanning the beam.
  • the rate of change of the density is measured, and the presence or absence of a turbulent layer in each part of the atmospheric layer is detected from the magnitude of the rate of change of the density.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the horizontal wind speed difference, and determines that a turbulent layer exists when the horizontal wind speed difference exceeds this threshold value.
  • the turbulent layer detector has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the density change rate from a known density distribution of the atmosphere, and calculates the density change rate and the measured horizontal wind speed. Using the difference, the Richardson number is calculated, and it is determined that a turbulent layer exists when the Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value related to the Richardson number.
  • the turbulence layer detection unit has a predetermined threshold value for the density change rate, and determines that a turbulent layer exists when the measured value of the density change rate in each part of the atmospheric layer becomes smaller than this threshold value. I do.
  • the turbulence layer detector has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the horizontal wind speed difference from the known wind speed distribution of the atmosphere, and calculates the horizontal wind speed difference and the measured density.
  • the Richardson number is calculated using the rate of change, and when the Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value related to the Richardson number, it is determined that a turbulent layer exists.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the wind speed difference in the horizontal direction and a predetermined threshold value for the rate of change in density.
  • the measured value of the density change rate at the parent measurement points in the upper and lower layers of the atmospheric layer is higher than the predetermined threshold value for the density change rate.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the Richardson number, and in each part of the atmospheric layer, the measured value of the horizontal wind speed difference and the change in density at the parent measurement points in the upper and lower layers of the atmospheric layer.
  • the Richardson number is calculated using the measured rate, and when this Richardson number falls below a predetermined threshold for the Richardson number, the turbulence A determination is made that a layer exists.
  • the turbulence layer detection unit detects the turbulence layer using one of the measurement results of the density change rate and the horizontal wind velocity difference between the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer, and detects the turbulence layer. When it is determined that a layer has been detected, the presence or absence of a turbulent layer is confirmed using the results of the other measurement.
  • the transmitting unit has a function of transmitting two or more beams of electromagnetic waves, sound waves, or light waves, and the receiving unit is capable of scattering each of the two or more beams by fine particles in the atmosphere. Receive electromagnetic waves, sound waves, or light waves generated by
  • the wind speed measurement unit measures the beam direction component of the wind speed at the parent measurement points on two or more beams
  • the density measurement unit measures the density at the parent measurement points on two or more beams. Measure.
  • the wind speed measurement unit calculates the horizontal wind speed from the beam direction components of the wind speed at the observation points on two or more beams.
  • the positions of at least two observation points of each parent measurement point on two or more beams are two points along the direction perpendicular to the ground surface.
  • the distance between the two points along the vertical direction to the ground surface is larger than the thickness of the turbulent layer to be detected.
  • the turbulent layer detection unit detects the horizontal wind speed difference between the upper and lower layers of the atmospheric layer in each part of the atmospheric layer based on the horizontal wind speed at the observation point on each of the two or more beams.
  • the presence or absence of a turbulent layer in each part of the atmospheric layer is detected from the magnitude of the horizontal wind speed difference, or the density at two or more observation points on each beam is measured.
  • the rate of change of density is measured, and the presence or absence of a turbulent layer in each part of the atmospheric layer is detected from the magnitude of the rate of change of density.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the horizontal wind speed difference, and determines that a turbulent layer exists when the horizontal wind speed difference exceeds this threshold value.
  • the turbulent layer detector has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the density change rate from a known density distribution of the atmosphere, and calculates the density change rate and the measured horizontal wind speed.
  • the Richardson number is calculated using the difference, and when this Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value related to the Richardson number, it is determined that a turbulent layer exists.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the density change rate, and determines that a turbulent layer exists when the measured value of the density change rate becomes smaller than this threshold value.
  • the turbulence layer detector has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the horizontal wind speed difference from the known wind speed distribution of the atmosphere, and calculates the horizontal wind speed difference and the measured density. Using the rate of change, the Richardson number is calculated, and it is determined that a turbulent layer exists when the Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value for the Richardson number.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the wind speed difference in the horizontal direction and a predetermined threshold value for the rate of change in density.
  • the measured value of the density change rate at the parent measurement points in the upper and lower layers of the atmospheric layer indicates the predetermined threshold value for the density change rate.
  • it becomes smaller it is determined that a turbulent layer exists when at least one of the conditions is satisfied.
  • the turbulence layer detector has a predetermined threshold value for the Richardson number.
  • the measured value of the horizontal wind speed difference and the change in density at the measurement points in the upper and lower layers of the atmospheric layer are measured.
  • the Richardson number is calculated using the measured value of the rate, and it is determined that a turbulent layer exists when the Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value for the Richardson number.
  • the turbulence layer detection unit detects the turbulence layer using one of the measurement results of the density change rate and the horizontal wind velocity difference between the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer, and detects the turbulence layer. When it is determined that a layer has been detected, the presence or absence of a turbulent layer is confirmed using the results of the other measurement. Further, the predetermined threshold value for the Richardson number is 0.25.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a turbulent layer detection device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the turbulence layer detection device of FIG. 1,
  • Figure 3 is a diagram explaining the transition of turbulent layer generation
  • Fig. 4 is a waveform diagram showing the waveform of the transmission signal transmitted by the transmission unit.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram explaining the case where the number of observation points is increased to four
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a turbulent layer detection device according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating how a bent atmospheric layer is detected in the second embodiment
  • FIG. 8 is an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a turbulent layer detection device according to Example 3
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a state of detecting a bent atmospheric layer in Example 3.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a turbulent layer detection device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1 is the atmospheric layer in which the presence or absence of a turbulent layer is detected
  • 2 is the aircraft
  • 3 is the turbulent layer detector mounted on the aircraft
  • 4 is the parent measurement point
  • 5 is the parent measurement point.
  • the turbulent layer detector 3 is a beam of an electromagnetic wave, a sound wave, or a light wave transmitted by the turbulent layer detection device 3.
  • Fig. 1 the atmospheric layer 1 exists horizontally with the surface of the earth.
  • Observation point 4 exists at two places on beam 5. It is also assumed that the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1 exist horizontally with the ground surface, and that the wind speed, density, and the like are substantially constant in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the turbulent layer detection device 3 of FIG.
  • reference numeral 31 denotes a transmitting unit for transmitting a beam 5 of an electromagnetic wave, a sound wave, or a light wave into the atmosphere.
  • Reference numeral 32 denotes a receiving unit that receives the electromagnetic wave, sound wave, or light wave transmitted by the transmitting unit 31 and scattered by fine particles in the atmosphere.
  • Reference numeral 33 denotes a wind speed measurement unit that measures the beam direction component of the wind speed at two or more parent measurement points on the beam 5 from the reception signal received by the reception unit 32.
  • Reference numeral 34 denotes a density measurement unit that measures the density at two or more parent measurement points on the beam 5 from the reception signal received by the reception unit 32.
  • Reference numeral 35 denotes a turbulence layer detection unit that detects the presence or absence of a turbulence layer based on the output of either the wind speed measurement unit 33 or the density measurement unit 34.
  • the turbulent layer to be detected is caused by turbulence in the atmospheric layer 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the transition of turbulent layer generation.
  • 6 is the wind direction.
  • the turbulent layer is generated through the processes shown in Fig. 3 (a) to (d) when there is a difference in the horizontal wind speed between the upper and lower atmospheric layers sandwiching a certain atmospheric layer 1.
  • V i is the horizontal wind velocity of the layer in contact with the upper part of the atmospheric layer 1
  • V 2 is the horizontal wind velocity of the layer in contact with the lower part of the atmospheric layer 1
  • the density in the layer in contact with the upper part of the atmospheric layer 1 is Pi
  • the density in the layer in contact with the lower part of the atmospheric layer 1 is P 2 .
  • the Richardson number When the Richardson number is large, the air turbulence is small. When this value is small, the turbulence of the airflow is large.
  • Equation 1 the larger the difference in wind speed in the horizontal direction between the upper and lower layers of the atmospheric layer 1 and the smaller the rate of change in density, the smaller the Richardson number Ri, that is, the greater the degree of airflow turbulence.
  • the term “turbulent layer” means at least the meaning of an atmospheric layer in which the horizontal wind speed difference in the layer above and below the layer is larger than a certain threshold value, Meaning that the rate of change of the density obtained from the density in the layer in contact with the layer is smaller than a certain threshold value, and the difference in wind speed in the horizontal direction and the change in the density in the layer above and below the layer
  • the Richardson number calculated from the ratio and the thickness of the layer means one or more of the atmospheric layers that are smaller than a certain threshold.
  • the turbulent layer detection device 3 is mounted on the aircraft 2. So as shown in FIG. 2, the turbulent layer detection device 3 transmits a beam 5 of an electromagnetic wave, a sound wave, or a light wave to the atmosphere, and the beam 5 is generated by particles in the atmosphere.
  • the receiving unit 32 receives electromagnetic waves, sound waves, or light waves generated by the scattering.
  • the transmission unit 31 and the reception unit 32 may be the same and may be used for both transmission and reception, or may be separate.
  • the transmission signal used in the present invention is repeatedly generated at a certain repetition cycle as shown in (a) and (d) of FIG.
  • This signal may be a signal having a certain carrier frequency as shown in FIG. 4 (a), or may be a vibration waveform having a finite duration as shown in FIG. 4 (b).
  • a signal having one or more DC sub-pulse waveforms may be used.
  • a signal having a pseudo random modulated waveform may be used.
  • the wind speed measurement unit 33 measures the beam direction component of the wind speed at two observation points 4 on the beam 5 from the reception signal received by the reception unit 32. Further, the density measuring section 34 measures the density at two observation points 4 on the beam 5. Note that the turbulence layer detection device 3 does not necessarily need to include both the wind speed measurement unit 33 and the density measurement unit 34 in terms of function, and if at least one of them is provided, the turbulence layer detection device 3 Can be.
  • the measurement of the above-described beam direction component of the wind speed by the wind speed measurement unit 33 can be performed by detecting the Doppler shift of the received signal.
  • the density measurement by the density measuring section 34 can be performed by measuring the intensity of the received signal. This makes it possible to measure the wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer, instead of directly measuring the wind speed in the turbulent layer.
  • the wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer are more stable than those in the turbulent layer. Therefore, errors in measuring wind speed and density can be reduced. As a result, the accuracy of detection of the turbulent layer can be improved.
  • the wind speed measuring unit 33 further calculates the horizontal wind speed V h at the two observation points 4 on the beam 5, the angle S between the direction of the beam 5 and the direction of the atmospheric layer 1, and the wind speed in the beam direction.
  • V b is obtained by the following equation (2).
  • the upper and lower It is possible to measure the horizontal component v h of wind speed in the formation.
  • the wind speed in the horizontal direction for example, the presence or absence of a turbulent layer can be detected based on the above-mentioned Richardson number.
  • the height difference between the two observation points 4 should be greater than the thickness of the turbulent layer that needs to be detected.
  • the distance L between the parent measurement points 4 is given by the angle S between the direction of the beam 5 and the direction of the atmosphere layer 1, assuming that the thickness of the turbulent layer to be detected is D '. Equation (3) is determined.
  • the turbulent layer detecting section 35 from the wind speed V h of the horizontal Direction of parent measurement point 4 at two locations on the beam 5, and detects the wind speed difference V c in the horizontal direction, the horizontal wind velocity difference V c
  • the turbulent layer is detected from the size of the turbulent layer.
  • the turbulent layer detector 35 measures the density at two observation points 4 on the beam 5, and calculates the density measured at the higher parent measurement point of the two observation points 4,
  • equation (4) the density change rate at the altitude between the two observation points is measured, and the turbulent layer is detected from the magnitude of the measured density change rate / O.
  • the horizontal wind speed difference Vc and the density change rate pc are indices for detecting the turbulent layer. Therefore, the horizontal wind speed difference V c and the density change rate 0.
  • the wind speed difference V in the horizontal direction To detect a turbulent layer from the magnitude of the wind speed difference V in the horizontal direction.
  • a method may be used in which a threshold value is determined in advance, and when the measured value of the horizontal wind speed difference Vc exceeds the threshold value, it is determined that a turbulent layer exists. This makes it possible to reliably detect a turbulent layer in which the horizontal wind speed difference is greater than or equal to the threshold value.
  • the threshold for the Richardson number described above is determined, and [2] From the commonly known density distribution of the atmosphere, as shown in the Science Chronological Table (1997 edition), p.383, National Astronomical Observatory of Japan, Maruzen, the rate of change of density ⁇ . Using this value and the measured wind speed difference V c , in equation (1), the thickness D of the atmospheric layer is replaced with the altitude difference D ”of the two observation points 4, and the two observation points 4 By calculating the Richardson number R i at the altitude between the two and comparing the calculated value with the above threshold value regarding the Richardson number, a method of determining that a turbulent layer exists may be used.
  • the thickness D of the atmospheric layer is replaced with the altitude difference D " Since the Richardson number R i at the altitude between the observation points 4 is calculated and compared with the threshold value for the Richardson number, a method of determining that a turbulent layer exists may be used. This gives the horizontal wind speed difference V c and the rate of change of density. Since the presence or absence of a turbulent layer is detected based on both values, the accuracy of turbulent layer detection can be further increased.
  • the magnitude of horizontal wind velocity difference V c to perform a detection of the turbulent layer by using information of both the magnitude of the rate of change of density threshold and a density for the wind speed difference V c in the horizontal direction
  • the threshold for the rate of change p c is determined in advance, and the measured value of the horizontal wind speed difference V c at the two observation points 4 is the horizontal wind speed difference V.
  • the threshold value of the wind speed difference V e of the wind speed difference V e in the horizontal direction is the horizontal direction, and can be the density difference is to reliably detect small turbulent layer than the threshold value for the density difference.
  • the thickness D of the atmospheric layer is replaced by the altitude difference D "between the two parent measuring points 4, and the Richardson number R i at the altitude between the two measuring points 4 is calculated.
  • the transmitting unit 31 transmits the beam 5 to the atmosphere, and the receiving unit 32 receives a signal generated by the beam 5 being scattered by fine particles or the like in the atmosphere.
  • the wind speed measurement unit 33 measures the beam direction component Vb of the wind speed at the parent measurement point 4 from the reception signal received by the reception unit 32.
  • the density measuring section 34 measures the density from the received signal received by the receiving section 32.
  • the wind speed measurement unit 33 calculates the horizontal wind speed V h at the two observation points 4 on the beam 5 by (Equation 2) ).
  • turbulent layer detecting section 35 from the wind speed V h of the horizontal direction in the two parental measuring point 4 on the beam 5, and detects the wind speed difference V e in the horizontal direction, horizontal wind speed difference V c Detect turbulent layers from large and small. Further, the density at the two parent measurement points 4 on the beam 5 is measured, and the turbulent layer is detected from the magnitude of the density change rate Pc .
  • the turbulent layer detection unit 35 may detect the turbulent layer from both information of the magnitude of the horizontal wind speed difference Vc and the magnitude of the density change rate pc, and either one of them. The turbulent layer may be detected from the data.
  • the turbulent layer detection device 3 transmits a signal for notifying the aircraft 2 of the existence of the turbulent layer when the turbulent layer is detected.
  • the turbulent layer detection device does not directly measure the wind speed in the turbulent layer, but measures the wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer. I have.
  • the wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer Stable compared to speed and density. Therefore, errors in measuring wind speed and density can be reduced. As a result, the accuracy of detection of the turbulent layer can be improved.
  • the presence of a turbulent layer between the two parent measurement points 4 can be detected from the measurement results of the wind velocity and density at only two observation points 4, so that the wind velocity and density can be measured at multiple points up to the inside of the atmosphere layer 1.
  • the time required for detection can be shortened.
  • the equipment can be made less expensive than conventional methods of measuring temperature and wind speed.
  • the number of parent measurement points 4 on the beam 5 is two, but the number of observation points 4 may be any number as long as it is two or more.
  • Figure 5 shows the case where there are four parent measurement points 4.
  • the atmospheric layer 1 is horizontal to the ground surface, but if the turbulent layer is detected only from the density change rate, the atmospheric layer 1 does not need to be horizontal to the ground surface.
  • the atmospheric layer 1 may be bent.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a turbulent layer detection device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the atmospheric layer 1 exists horizontally with the ground surface.
  • the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1 exist horizontally with the ground surface.
  • the wind speed, density, etc. in each part of the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1 are not always constant. Therefore, not all parts of the atmospheric layer 1 are turbulent layers, and the turbulent layer may exist partially in the atmospheric layer 1.
  • the turbulent layer detection device 3 has a configuration substantially the same as the configuration shown in FIG. 2 of the first embodiment, and includes a transmission unit 31 that transmits a beam 5 of an electromagnetic wave, a sound wave, or a light wave into the atmosphere, and a beam 5.
  • a receiving section 32 is provided for receiving electromagnetic waves, sound waves, or light waves generated by being scattered by fine particles or the like in the atmosphere.
  • the transmission unit 31 and the reception unit 32 may be the same and may be used for both transmission and reception, or may be separate units.
  • the turbulence detector 3 sequentially scans the direction of the electromagnetic wave, sound wave, or light wave beam 5 in the atmosphere.
  • the wind speed measuring unit 33 calculates the beam direction component Vb of the wind speed from the reception signal received by the receiving unit 32 at two points on the beam 5. Measure at parent measurement point 4. Further, at each point in the process of scanning the direction of the beam 5, the density measuring section 34 measures the density at two points on the beam 5 from the received signal received by the receiving section 32. .
  • the turbulence layer detection device 3 does not necessarily need to include both the wind speed measurement unit 33 and the density measurement unit 34 in terms of function, and if at least one of them is provided, the turbulence layer detection device 3 Can be.
  • the measurement of the above-described beam direction component of the wind speed by the wind speed measurement unit 33 can be performed by detecting the Doppler shift of the received signal.
  • the density measurement by the density measuring section 34 can be performed by measuring the intensity of the received signal.
  • the wind speed measuring unit 3 3 calculates the horizontal wind speed V h at the two parent measurement points 4 on the beam 5, and ⁇ the direction of the beam 5 and the atmospheric layer.
  • the angle between the direction 1 and the wind speed in the beam direction is defined as Vb , and is calculated by the following equation (2).
  • the height difference between the two observation points 4 should be greater than the thickness of the turbulent layer that needs to be detected.
  • the distance between observation points 4 needs to be detected based on the thickness of the turbulent layer that needs to be detected and the angle between the direction of beam 5 and the direction of atmospheric layer 1.
  • the thickness of the turbulent layer is D '
  • the thickness is determined so that the following equation (3) is obtained.
  • the distance between each parent measurement point 4 and the distance between the turbulent layer detection device 3 and the observation point 4 may be changed. As a result, when the scanning of the beam 5 is completed, the horizontal component and the density of the wind speed in each part of the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1 can be obtained.
  • turbulent layer detecting section 35 from the horizontal wind velocity V h in the parent measurement point 4 at two places on your Keru beams 5 each time the process of scanning the direction of the beam 5, each of the atmospheric layer 1 in part, detecting the wind speed difference V c in the horizontal direction of the upper and lower layers of the atmospheric layer 1 from the magnitude of the wind speed difference V c of horizontal direction direction, to detect the presence or absence of turbulent layer in each portion of the atmospheric layer 5 also
  • the turbulent layer detector 35 measures the density at two observation points 4 on the beam 5 at each point in the direction of the beam 5 in the process of scanning the beam 5, and detects the atmospheric
  • the density measured at the observation point of the layer in contact with the upper part of Layer 1 is i
  • the density measured at the parent measurement point of the layer in contact with the lower part of Air Layer 1 is 2
  • the threshold is measured horizontal wind velocity difference V c
  • a method of determining that a turbulent layer exists when the value exceeds the value may be used.
  • the threshold value for the Richardson number R i described above is determined, and for example, as shown in Reference [2] (Science Chronology (1997 edition), p.383, National Astronomical Observatory of Japan, Maruzen)
  • the rate of change in density p c is estimated from the generally known density distribution of the atmosphere, and this value is compared with the measured wind speed difference V.
  • Equation (1) the thickness D of the atmospheric layer is replaced by the altitude difference D1 between the two parent measurement points 4 in each of the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1, and the distance between the two observation points 4 is calculated.
  • a method of determining the existence of a turbulent layer by calculating the Richardson number R i at altitude and comparing the calculated threshold value with the threshold value for the Richardson number may be used.
  • the density change rate / 0. A threshold may be determined in advance, and a method of determining that a turbulent layer exists when the measured value of the density change rate in each part of the atmospheric layer 1 becomes smaller than the above threshold may be used.
  • the threshold value for the Richardson number described above is determined, and the horizontal wind speed difference V e at the observation point 4 is estimated from the wind speed distribution in general atmosphere, and this value and the rate of change of the measured density are estimated.
  • / o using the c replace the thickness D of the air layer in the formula (1) in the altitude difference D 1 of the two observation points 4 in each portion of the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1 Ete, two observation points 4
  • a method of determining the existence of a turbulent layer may be used by calculating the Ridson number R i at an altitude in the middle and comparing the calculated value with the above threshold value for the Ridson number.
  • a threshold value for the Richardson number R i described above is determined, and in each part of the atmospheric layer 1, the measured value of the horizontal wind velocity difference V c at the measurement points 4 in the upper and lower layers of the atmospheric layer 1 and the density From the measured value of the rate of change P c , in equation (1), the thickness D of the atmosphere layer is replaced by the height difference D 1 between the two observation points 4 in each part of the upper and lower layers sandwiching the atmosphere layer 1, and The Richardson number R i at the altitude between the parent measurement points 4 may be calculated, and when this value becomes smaller than the threshold value for the Richardson number R i, it may be determined that a turbulent layer exists.
  • the transmitting unit 31 transmits the beam 5 into the atmosphere while scanning it. At each point in the direction of the beam 5 in the process of scanning the beam 5, the turbulent bed detector 3 sends the signal generated by the beam 5 scattered by fine particles in the atmosphere. Issue.
  • the wind speed measurement unit 33 measures the beam direction component Vb of the wind speed at the observation point 4 from the reception signal received by the reception unit 32 at each time point in the process of scanning the direction of the beam 5 .
  • the density measuring unit 34 measures the density from the received signal received by the receiving unit 32 at each point in the process of scanning the direction of the beam 5.
  • the wind speed measurement unit 33 calculates the horizontal wind speed V h at the two observation points 4 on the beam by using (Equation 2) Ask by
  • turbulent layer detecting section 35 the beam Keru Contact each time the process of scanning the direction of 5, the horizontal wind velocity V h at the two observation points 4 on the beam 5, each of the atmospheric layer 1 in part, detecting the wind speed difference V c in the horizontal direction of the upper and lower layers of the atmospheric layer 1 from the magnitude of the wind speed difference V c of horizontal direction direction, to detect the presence or absence of turbulent layer in each portion of the atmospheric layer 5 also Measure the density at two observation points 4 on the beam 5 at each point in the process of scanning the direction of the beam 5, and in each part of the atmosphere layer 1, the parent measurement of the layer in contact with the upper part of the atmosphere layer 1.
  • the rate of change P of the density in each part of the atmospheric layer 1 Estimating a, from the magnitude of the estimated density change rate of ⁇ o c, to detect the presence or absence of turbulent layer in each portion 'of the atmospheric layer 1.
  • Turbulent layer detecting section 3-5 the magnitude and rate of change of the density of the wind speed difference V c of the horizontal direction.
  • the turbulent layer may be detected from both information of the magnitude of the turbulent layer, or the turbulent layer may be detected from either of them.
  • the turbulent layer detection device 3 transmits a signal for notifying the aircraft 2 of the existence of the turbulent layer when the turbulent layer is detected.
  • the turbulent layer detection device does not directly measure the wind speed in the turbulent layer, but measures the wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer. I have.
  • the wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer are more stable than those in the turbulent layer. Therefore, errors in measuring wind speed and density can be reduced. This improves the accuracy of turbulent layer detection. Can be.
  • the presence of a turbulent layer between the two parent measurement points 4 can be detected from the measurement results of the wind velocity and density at only two observation points 4, so that the wind velocity and density can be measured at multiple points up to the inside of the atmosphere layer 1.
  • the time required for detection can be shortened.
  • the apparatus can be inexpensive as compared with the conventional method of measuring the temperature and the wind speed.
  • the beam 5 is scanned to measure the horizontal components and densities of the upper and lower wind velocities in multiple parts of the atmospheric layer 1, so that the atmospheric layer 1 and the upper and lower layers sandwiching it are uniform in the horizontal direction. Without it, the presence or absence of a turbulent layer can be detected. Furthermore, the distribution of the existence of the turbulent layer and the profile of the turbulent layer can be detected.
  • the atmospheric layer 1 is horizontal with respect to the ground surface, but if the turbulent layer is detected from the density change rate, the atmospheric layer 1 is not horizontal with respect to the ground surface. As shown in FIG. 7, the atmosphere layer 1 may be bent.
  • the number of observation points 4 on the beam 5 at each point in the process of scanning the direction of the beam 5 is two, but this number may be any number as long as it is two or more.
  • Figure 7 shows the case where the number of observation points 4 on the beam 5 is four.
  • Turbulent layer detector 3 reduces the number of processes to be performed on the received signal, making it possible to reduce the cost of the device, compared to the case where both measurements are always performed.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a turbulent layer detection device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the atmospheric layer 1 exists horizontally with the ground surface.
  • the turbulent layer detection device 3 has substantially the same configuration as the configuration shown in FIG. 2 of the first embodiment, and includes a transmission unit 31 that transmits two beams 5 of electromagnetic waves, acoustic waves, or light waves, and two beams.
  • Each of the rooms 5 is provided with a receiving unit 32 for receiving an electromagnetic wave, a sound wave, or a light wave generated by being scattered by fine particles or the like in the atmosphere.
  • the transmission section 31 and the reception section 32 may be the same and may be used for both transmission and reception, or may be separate.
  • the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1 exist horizontally with the surface of the earth. However, it is assumed that the wind speed, the density, and the like in each of the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1 are constant. Not necessarily. Therefore, not all portions of the atmospheric layer 1 are turbulent layers, and the turbulent layer may partially exist in the atmospheric layer 1.
  • the wind speed measuring unit 33 measures the beam direction component of the wind speed from the received signal received by the receiving unit 32 at the parent measurement point 4 on each of the two beams. Further, the density measuring unit 34 measures the density from the reception signal received by the receiving unit 32 at the observation point 4 on each of the two beams.
  • the turbulence layer detection device 3 does not necessarily need to include both the wind speed measurement unit 33 and the density measurement unit 34 in terms of function, and if at least one of them is provided, the turbulence layer detection device 3 Can be.
  • the measurement of the above-described beam direction component of the wind speed by the wind speed measurement unit 33 can be performed by detecting the Doppler shift of the received signal.
  • the density measurement by the density measuring section 34 can be performed by measuring the intensity of the received signal.
  • the wind speed measurement unit 3 3 calculates the horizontal wind speed V h , the angle between 0 in the direction of the beam 5 and the direction of the atmospheric layer 1, and the wind speed in the beam direction as V b Is calculated by the following equation (2).
  • parent station 4 on each of the above two beams is along the vertical direction to the ground surface. There are two places.
  • the height difference between the observation points 4 on each of the two beams is set to be larger than the thickness of the turbulent layer that needs to be detected.
  • the distance L between the observation points 4 is determined by the thickness of the turbulent layer that needs to be detected and the angle between the direction of the beam 5 and the direction of the atmospheric layer 1. Assuming that the thickness is D ', the thickness is determined so that the following equation (3) is obtained.
  • turbulent layer detecting section 35 in the observation point 4 on each beam of two above, since measuring the horizontal wind velocity V h, in portions of the atmospheric layer 1, the upper and lower layers of the atmospheric layer 1 The horizontal wind speed difference Vc is detected, and the horizontal wind speed difference V. The presence or absence of a turbulent layer in each part of the atmospheric layer 1 is detected from the magnitude of
  • the turbulent layer detector 35 measures the density at the observation point 4 on each of the above two beams, and in each part of the atmospheric layer 1, the observation point of the layer in contact with the upper part of the atmospheric layer 1 Let the density measured at, be, and the density measured at the observation point of the layer in contact with the upper part of the atmospheric layer 1 be 2, and use the equation (5) below to calculate the density Rate of change . It was measured from the magnitude of the change rate p c of the measured density, for detecting the presence or absence of turbulent layer in certain portions of the atmospheric layer 1.
  • the threshold is measured horizontal wind velocity difference V c
  • a threshold value for the Richardson number Ri described above is determined in advance.
  • D1 is replaced with the Richardson number R i at the altitude between the two observation points 4 and is compared with the above threshold value for the Richardson number. May be used.
  • a threshold value for the density change rate is determined in advance, and when the measured value of the density change rate Pc becomes smaller than the above threshold value, the turbulence A method of determining that a layer exists may be used.
  • the threshold value for the Richardson number R i described above is determined, and the horizontal wind speed difference V e at the II measurement point 4 is estimated from the wind speed distribution in general air, and this value and the measured density Using the rate of change p c in equation (1), replace the thickness D of the atmospheric layer with the altitude difference D 1 between the two observation points 4 in each part of the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1 and obtain two observations.
  • a method of determining the existence of a turbulent layer by calculating the Richardson number at the altitude between point 4 and comparing the calculated value with the above threshold value for the Richardson number may be used.
  • the detection of the turbulent layer by using information of both the magnitude of the rate of change of density, wind speed difference in the horizontal direction V.
  • the threshold value for the density change rate P c and the threshold value for the density change rate P c are both determined.
  • the measured value of the horizontal wind speed difference V c is the horizontal wind speed difference V.
  • Rutoki beyond the threshold for the measured value of the rate of change p c of density the density rate of change. It is sufficient to use a method of determining that a turbulent layer exists when at least one of the conditions when the value becomes smaller than the above threshold value is satisfied.
  • a threshold value for the Richardson number R i described above is determined, and in each part of the atmospheric layer 1, the measured value of the horizontal wind velocity difference V c at the parent measurement point 4 in the upper and lower layers of the atmospheric layer 1 and the density From the measured value of the rate of change P c , in equation (1), the thickness D of the atmospheric layer is replaced with the altitude difference D 1 between the two parent measurement points 4 in each part of the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1, and 2
  • the Richardson number R i at the altitude between two observation points 4 may be calculated, and when this value becomes smaller than the threshold value for the Richardson number R i, it may be determined that a turbulent layer exists.
  • the transmitting unit 31 transmits the two beams 5 to the atmosphere.
  • the receiving unit 32 receives a signal generated by the beam 5 being scattered by fine particles or the like in the atmosphere for each of the two beams 5.
  • the wind speed measurement unit 3 3 The beam direction component Vb of the wind speed at the parent measurement point 4 is measured from the reception signal received in Step 2.
  • the density measuring section 34 measures the density of each of the two beams 5 from the received signal received by the receiving section 32.
  • the wind speed measurement unit 33 calculates the horizontal wind speed V h at the two observation points 4 on the beam by using (Equation 2) Ask by
  • the turbulent layer detection unit 35 measures the horizontal wind speed V h at the observation point 4 on each of the two beams, so that a part of the atmospheric layer 1 detecting a wind speed difference V c of the lower horizontal wind velocity difference in the horizontal direction V.
  • the presence or absence of a turbulent layer in each part of the atmospheric layer 1 is detected from the magnitude of
  • the density was measured at the point 4 on each of the above two beams, and the change rate ⁇ of the density at a certain portion of the atmospheric layer 1 was obtained. Is estimated, and the presence or absence of a turbulent layer in a certain portion of the atmospheric layer 1 is detected from the magnitude of the estimated change rate of the density.
  • the turbulent layer detector 35 calculates the horizontal velocity difference ⁇ .
  • the magnitude and the density variation rate ⁇ the magnitude of o e, from the information of both, may be detected turbulence layer, from either may be detected turbulence layer.
  • the turbulent layer detector 35 transmits a signal to the aircraft 2 to inform the aircraft 2 of the existence of the turbulent layer.
  • the turbulent layer detection device does not directly measure the wind speed in the turbulent layer, but measures the wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer. I have.
  • the wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer are more stable than those in the turbulent layer. Therefore, errors in measuring wind speed and density can be reduced. As a result, the accuracy of detection of the turbulent layer can be improved.
  • the presence of a turbulent layer between the two parent measurement points 4 can be detected from the measurement results of the wind velocity and density at only two parent measurement points 4, so that the wind velocity and density can be further extended to the inside of the atmosphere layer 1 There is no need for measurement, and the time required for detection can be reduced.
  • both wind speed and density at multiple parent measurement points in the atmosphere are obtained. Measurement, so only one transmitter and one receiver are required. Therefore, the apparatus can be inexpensive as compared with the conventional method of measuring the temperature and the wind speed.
  • the number of the beams 5 is two, but the number is made three or more so that the presence or absence of a turbulent layer can be detected in a plurality of upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1.
  • the distribution of the existence of the turbulent layer and the profile of the turbulent layer can be detected.
  • the atmospheric layer 1 is horizontal with respect to the surface of the ground, but the detection of the turbulent layer is based on the density change rate. If it does, the atmospheric layer 1 does not have to be horizontal to the ground surface, and the atmospheric layer 1 may be bent as shown in FIG.
  • the number of observation points 4 on the beam 5 is two, but this number may be any number as long as it is two or more.
  • Figure 9 shows the case where the number of observation points 4 on beam 5 is four. If the number of parent measurement points 4 on the beam 5 at each time point is increased, the presence or absence of a turbulent layer in the atmospheric layer 1 over a wider range is determined by the rate of change in density ⁇ . When, it can be carried out using both the measurement results of the wind speed difference V c at the upper and lower layers of the atmospheric layer 1. Thereby, the accuracy of turbulent layer detection when the atmospheric layer 1 is not horizontal can be improved.
  • the turbulent flow is usually determined by using only one of the above measurement of the density change rate p c and the measurement of the horizontal wind velocity difference V c between the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1. If a layer is detected and it is determined that a turbulent layer has been detected, the other function is used to check for the presence of a turbulent layer. When, as compared with the case of constantly measuring both measurements ⁇ Tsuta wind speed difference V c in the direction of the layer of the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer 1, the processing performed on the received signal in a turbulent layer detecting equipment 3 And reduce the cost of equipment
  • a turbulent layer detection device includes a transmitting unit that transmits a beam of electromagnetic waves, sound waves, or light waves into the atmosphere, an electromagnetic wave, a sound wave, transmitted by the transmitting unit, and scattered by fine particles or the like in the atmosphere.
  • a receiving unit that receives light waves
  • a wind speed measuring unit that measures the beam direction component of the wind speed at two or more observation points on the beam from the received signal received by the receiving unit, or two or more locations on the beam Either one of the density measurement units that measure the density at the observation point
  • a turbulence layer detection unit that detects the presence or absence of a turbulence layer based on the output of either the wind speed measurement unit or the density measurement unit ing.
  • the wind speed measurement unit calculates the horizontal wind speed from the beam direction component of the wind speed. Therefore, by using the horizontal wind speed, it is possible to detect the presence or absence of a turbulent layer by Richardson number.
  • the height difference between two parent measurement points adjacent to two or more observation points is larger than the thickness of the turbulent layer to be detected. Therefore, by determining the distance between the observation points larger than the thickness of the turbulent layer to be detected, both adjacent observation points are in the turbulent layer of the thickness that needs to be detected. Presence can be prevented. As a result, it is possible to increase the probability that two adjacent parent measurement points can be arranged in upper and lower layers sandwiching a turbulent layer having a thickness that needs to be detected.
  • the turbulent layer detector detects the horizontal wind speed difference from the horizontal wind speeds at two adjacent measurement points of two or more observation points on the beam, and calculates the horizontal wind speed difference. Detect the turbulent layer from the large and small, or measure the density of two or more observation points on the beam at two adjacent observation points, and calculate the rate of change of the density at the altitude between these two observation points. Measure and detect the turbulent layer based on the magnitude of this density change rate
  • the horizontal wind speed difference and the rate of change in density are indicators for detecting the turbulent layer. did Therefore, the presence or absence of a turbulent layer can be detected with high accuracy by measuring the horizontal wind speed difference and the rate of change in density.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the horizontal wind speed difference, and determines that a turbulent layer exists when the horizontal wind speed difference exceeds this threshold value. Therefore, it is possible to reliably detect a turbulent layer in which the horizontal wind speed difference is equal to or larger than a predetermined threshold.
  • the turbulent layer detector has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the density change rate from a known density distribution of the atmosphere, and calculates the density change rate and the measured horizontal wind speed.
  • the Richardson number is calculated using the difference, and when this Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value related to the Richardson number, it is determined that a turbulent layer exists. Therefore, since the presence or absence of a turbulent layer is detected based on both the horizontal wind speed difference and the density change rate, the detection accuracy of the turbulent layer can be further increased.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the density change rate, and determines that a turbulent layer exists when the measured value of the density change rate becomes smaller than this threshold value. Therefore, it is possible to reliably detect a turbulent layer in which the density change rate is smaller than a predetermined threshold.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the horizontal wind speed difference from the known wind speed distribution of the atmosphere, and calculates the horizontal wind speed difference and the measured density.
  • the Richardson number is calculated using the rate of change of the Richardson number.
  • a predetermined threshold value related to the Richardson number it is determined that a turbulent layer exists. Therefore, since the presence or absence of a turbulent layer is detected based on both the horizontal wind speed difference and the density change rate, the detection accuracy of the turbulent layer can be further improved.
  • the turbulence layer detection unit has a predetermined threshold value for the horizontal wind speed difference and a predetermined threshold value for the rate of change in density, and the measured value of the horizontal wind speed difference is The determination that a turbulent layer exists when at least one of the conditions is satisfied, when the density exceeds the predetermined threshold and when the measured value of the density change rate is smaller than the predetermined threshold regarding the density change rate. I do. Therefore, the horizontal wind speed difference is horizontal. It is possible to reliably detect a turbulent layer in which the wind speed difference in the direction is larger than a predetermined threshold value or the density difference is smaller than a predetermined threshold value for the density difference.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the Richardson number, calculates the Richardson number using the measured value of the horizontal wind speed difference and the measured value of the density change rate, and calculates the Richardson number.
  • the number of sons becomes smaller than a predetermined threshold regarding the number of Richardson, it is determined that a turbulent layer exists. Therefore, based on both the horizontal wind speed difference and the density change rate, the presence or absence of a turbulent layer is detected using the Richardson number, which is a value indicating the degree of turbulence in the atmospheric layer. The accuracy of turbulent layer detection can be further improved.
  • the turbulent layer detection unit detects a turbulent layer using one of the measurement results of the density change rate and the horizontal wind speed difference, and determines that the turbulent layer has been detected. Then, check the presence of a turbulent bed using the other measurement results. Therefore, the turbulence layer is detected using either the measurement result of the density change rate or the horizontal wind speed difference, and when it is determined that the turbulence layer has been detected, the other measurement result is obtained. If a turbulent layer is used to confirm the presence or absence of a turbulent layer, the turbulent layer detector can detect the received signal compared to the case where both the rate of change of the density and the measurement of the horizontal wind speed difference are always measured. The number of processes to be performed can be reduced, and the apparatus can be inexpensive.
  • the transmitting unit sequentially scans the beam direction in the atmosphere, and the receiving unit receives the scanned beam scattered by fine particles in the atmosphere. Therefore, by scanning the beam, the horizontal components and densities of the upper and lower wind velocities in multiple parts of the atmospheric layer are measured, and even if the atmospheric layer and the upper and lower layers sandwiching it are not horizontally uniform, The presence or absence of a fluidized bed can be detected. Furthermore, the distribution of the existence of the turbulent layer and the profile of the turbulent layer can be detected.
  • the wind speed measurement unit measures the beam direction component of the wind speed at two or more observation points on the beam at each point in the process of scanning the beam direction, and the density measurement unit scans the beam direction. At each point in the process, the density is measured at two or more parent measurement points on the beam. Therefore, this makes it possible to measure the wind speed and the density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer, instead of directly measuring the wind speed in the turbulent layer.
  • the wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer are Stable compared to wind speed and density in the fluidized bed. Therefore, errors in measuring wind speed and density can be reduced. As a result, it is possible to improve the accuracy in detecting the turbulent layer.
  • the wind speed measurement unit obtains the horizontal wind speed from the beam direction component of the wind speed at each point in the process of scanning the beam direction. Therefore, by using the horizontal wind speed, the presence or absence of a turbulent layer can be detected by the Richardson number.
  • the height difference between two or more adjacent observation points is greater than the thickness of the turbulent layer to be detected. Therefore, by determining the distance between the parent measurement points to be larger than the thickness of the turbulent layer to be detected, both of the two adjacent parent measurement points can be detected in the turbulent layer having a thickness that needs to be detected. Can be prevented. As a result, it is possible to increase the probability that two adjacent observation points can be arranged in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer having the thickness to be detected.
  • the turbulent layer detector detects the horizontal direction of the upper and lower layers of the atmospheric layer in each part of the atmospheric layer based on the horizontal wind speed at the parent measurement point on the beam at each point in the beam scanning process. Detects the presence or absence of a turbulent layer in each part of the atmospheric layer based on the magnitude of this horizontal wind speed difference, or detects the presence of a turbulent The density at each parent measurement point is measured, and the density change rate is measured in each part of the atmospheric layer. The presence or absence of a turbulent layer in each part of the atmospheric layer is detected based on the magnitude of the density change rate.
  • the horizontal wind speed difference and the rate of change of density are indices for detecting the turbulent layer. Therefore, the presence or absence of a turbulent layer can be detected with high accuracy by measuring the horizontal wind speed difference and the density change rate.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the horizontal wind speed difference, and determines that a turbulent layer exists when the horizontal wind speed difference exceeds this threshold value. Therefore, it is possible to reliably detect a turbulent layer in which the horizontal wind speed difference is equal to or larger than a predetermined threshold.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the rate of change of density from the known density distribution of the atmosphere, and measures the rate of change of density.
  • the Richardson number is calculated using the horizontal wind speed difference and the Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value related to the Richardson number, and it is determined that a turbulent layer exists. Therefore, since the presence or absence of a turbulent layer is detected based on both the horizontal wind speed difference and the density change rate, the detection accuracy of the turbulent layer can be further increased.
  • the turbulence layer detection unit has a predetermined threshold value for the density change rate, and determines that a turbulent layer exists when the measured value of the density change rate in each part of the atmospheric layer becomes smaller than this threshold value. I do. Therefore, a turbulent layer in which the density difference is smaller than the predetermined threshold value can be reliably detected.
  • the turbulence layer detector has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the horizontal wind speed difference from the known wind speed distribution of the atmosphere, and calculates the horizontal wind speed difference and the measured density.
  • the Richardson number is calculated using the change rate, and when the Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value related to the Richardson number, it is determined that a turbulent layer exists. Therefore, since the presence or absence of a turbulent layer is detected based on both the horizontal wind speed difference and the density change rate, the detection accuracy of the turbulent layer can be further improved.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the wind speed difference in the horizontal direction and a predetermined threshold value for the rate of change in density.
  • the measured value of the density change rate at the observation points in the upper and lower layers of the atmospheric layer is higher than the predetermined threshold value for the density change rate.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the Richardson number, and in each part of the atmospheric layer, the measured value of the horizontal wind speed difference and the change in density at the parent measurement points in the upper and lower layers of the atmospheric layer.
  • the Richardson number is calculated using the measured value of the rate, and it is determined that a turbulent layer exists when the Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value for the Richardson number. Therefore, both the horizontal wind speed difference and the density change rate Based on this value, the presence or absence of a turbulent layer is detected using the Richardson number, which is a value indicating the degree of turbulence in the atmospheric layer, so that the accuracy of turbulent layer detection can be further improved .
  • the turbulence layer detection unit detects the turbulence layer using one of the measurement results of the density change rate and the horizontal wind velocity difference between the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer, and detects the turbulence layer.
  • the turbulence layer is detected using either one of the density change rate and the horizontal wind speed difference, and when it is determined that the turbulence layer has been detected, the other measurement is performed. If the result is used to confirm the presence or absence of a turbulent layer, the turbulent layer detector can detect the received signal compared to the case where both the rate of change of the density and the measurement of the horizontal wind speed difference are constantly measured. Can reduce the number of processes to be performed on the apparatus, and can reduce the cost of the apparatus.
  • the transmitting unit has a function of transmitting two or more beams of electromagnetic waves, sound waves, or light waves, and the receiving unit is capable of scattering each of the two or more beams by fine particles in the atmosphere.
  • Receive electromagnetic waves, sound waves, or light waves generated by Therefore the presence of a turbulent layer between the two observation points 4 can be detected from the measurement results of the wind speed and the density at only the two observation points 4, and the wind velocity and the density are measured at multiple points even inside the atmosphere layer 1. There is no need, and the time required for detection can be reduced.
  • the wind speed measurement unit measures the beam direction component of the wind speed at the parent measurement points on two or more beams
  • the density measurement unit measures the density at the parent measurement points on two or more beams. Measure. Therefore, instead of directly measuring the wind speed in the turbulent layer, it is possible to measure the wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer. The wind speed and density in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer are more stable than those in the turbulent layer. Therefore, errors in measuring wind speed and density can be reduced. As a result, it is possible to improve the accuracy of detection of the turbulent layer.
  • the wind speed measurement unit obtains the horizontal wind speed from the beam direction components of the wind speed at the parent measurement points on two or more beams. Therefore, the use of horizontal wind speed makes it possible to detect the presence or absence of a turbulent layer based on the Richardson number.
  • At least two observation points of each observation point on two or more beams There are two locations along the vertical direction relative to the ground surface. Therefore, since the measurement is performed at two points along the vertical direction with respect to the ground surface, the accuracy in detecting the turbulent layer can be improved.
  • the distance between the two points along the vertical direction to the ground surface is larger than the thickness of the turbulent layer to be detected. Therefore, by determining the distance between the observation points larger than the thickness of the turbulent layer to be detected, both of the two adjacent parent measurement points will be in the turbulent layer of the thickness that needs to be detected. Can be prevented. As a result, it is possible to increase the probability that two adjacent observation points can be arranged in the upper and lower layers sandwiching the turbulent layer of the required thickness.
  • the turbulent layer detection unit detects the horizontal wind speed difference between the upper and lower layers of the atmospheric layer in each part of the atmospheric layer based on the horizontal wind speed at the observation point on each of the two or more beams. Detect the presence or absence of a turbulent layer in each part of the atmospheric layer from the magnitude of the horizontal wind speed difference, or measure the density at the parent measurement point on each of two or more beams, and in each part of the atmospheric layer, The rate of change of density is measured, and the presence or absence of a turbulent layer in each part of the atmospheric layer is detected from the magnitude of the rate of change of density.
  • the horizontal wind speed difference and the rate of change of the density are indices for detecting the turbulent layer. Therefore, the presence or absence of a turbulent layer can be detected with high accuracy by measuring the horizontal wind speed difference and the rate of change in density.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the horizontal wind speed difference, and determines that a turbulent layer exists when the horizontal wind speed difference exceeds this threshold value. Therefore, it is possible to reliably detect a turbulent layer in which the horizontal wind speed difference is equal to or larger than a predetermined threshold.
  • the turbulent layer detector has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the density change rate from a known density distribution of the atmosphere, and calculates the density change rate and the measured horizontal wind speed.
  • the Richardson number is calculated using the difference, and when this Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value related to the Richardson number, it is determined that a turbulent layer exists. Therefore, the presence / absence of a turbulent layer is detected based on both the horizontal wind speed difference and the density change rate, further improving the accuracy of turbulent layer detection. be able to.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the density change rate, and determines that a turbulent layer exists when the measured value of the density change rate is smaller than this threshold value. Therefore, it is possible to reliably detect a turbulent layer in which the density difference is smaller than a predetermined threshold.
  • the turbulence layer detector has a predetermined threshold value for the Richardson number, estimates the horizontal wind speed difference from the known wind speed distribution of the atmosphere, and calculates the horizontal wind speed difference and the measured density. The Richardson number is calculated using the rate of change, and when the Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value related to the Richardson number, it is determined that a turbulent layer exists. Therefore, since the presence or absence of a turbulent layer is detected based on both the horizontal wind speed difference and the density change rate, the detection accuracy of the turbulent layer can be further improved.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold value for the wind speed difference in the horizontal direction and a predetermined threshold value for the rate of change in density.
  • the measured value of the density change rate at the parent measurement points in the upper and lower layers of the atmospheric layer is higher than the predetermined threshold value for the density change rate.
  • the turbulent layer detection unit has a predetermined threshold for the Richardson number, and in each part of the atmospheric layer, the measured value of the horizontal wind speed difference and the rate of change of the density at the observation points in the upper and lower layers of the atmospheric layer.
  • the Richardson number is calculated using the measured values of the above, and when this Richardson number becomes smaller than a predetermined threshold value related to the Richardson number, it is determined that a turbulent layer exists. Therefore, the presence or absence of a turbulent layer is detected using the Richardson number, which is a value indicating the degree of turbulence in the atmospheric layer, based on both the horizontal wind speed difference and the rate of change in density. The accuracy of turbulent layer detection can be further improved.
  • the turbulence layer detection unit detects the turbulence layer using one of the measurement results of the density change rate and the horizontal wind velocity difference between the upper and lower layers sandwiching the atmospheric layer, and detects the turbulence layer. Inspect layers When it is determined that a turbulent layer has been generated, the presence or absence of a turbulent layer is confirmed using the other measurement result. Therefore, the turbulence layer is detected using either one of the density change rate and the horizontal wind speed difference, and when it is determined that the turbulence layer has been detected, the other measurement is performed. If the result is used to confirm the presence or absence of a turbulent layer, the turbulent layer detector can detect the received signal compared to the case where both the rate of change of the density and the measurement of the horizontal wind speed difference are constantly measured. Can reduce the number of processes to be performed, and can reduce the cost of the apparatus.
  • the predetermined threshold value for the Richardson number is 0.25. Therefore, it is possible to detect a turbulent layer in which vortex turbulence, which is a problem particularly in aircraft operation, exists.

Description

明 細 書 乱流層検出装置 技術分野
この発明は、 大気中の観測点における風速および密度から乱流層の有無を検出 するもので、 特に、 大気中の 2点以上の親測点における風速および密度から、 乱 流層の検出を行う乱流層検出装置に関するものである。 技術背景
従来のこの種の乱流層検出装置としては、 米国特許 5 1 1 7 6 8 9号公報に示 されているように、 パッシブなセンサにより大気中の分子が放射する熱を受信し て温度および温位の高度分布を測定し、 大気中の風速分布をさらに測定し、 上記 温度および温位の高度分布と風速分布の測定結果から、 大気層の乱れの程度の指 数であるリチヤードソン数を計算して乱流層の検出を行うものが知られている。 しかしながら、 上述の方法による装置では、 風速の測定と、 温度および温位の 測定とを、 同じ受信信号から行うことが極めて困難であったため、 少なくとも 2 種類の送受信部が必要であった。 したがって、 装置が高価になるという問題があ つた。
また、 大気中におけるリチヤードソン数の分布を大気層中の多点にわたり求め る必要があるので、 乱流層の検出に要する時間が膨大になるという問題もあった この発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、 電磁波、 音波、 もしくは光波 のビームを大気中に送信し、 大気中の複数の親測点において微粒子等により散乱 された電磁波、 音波、 もしくは光波を受信し、 この受信信号から、 大気中の複数 の観測点における風速および密度の両方を測定し、 風速および密度の測定結果か ら、 複数の親測点で挟まれる大気層における乱流層の有無を検出することによつ て、 装置を安価とすることができ、 また、 検出に要する時間を短縮することがで きる乱流層検出装置を提供するものである。 発明の開示
この発明に係る乱流層検出装置は、 大気中に電磁波、 音波、 もしくは光波のビ ームを送信する送信部と、 送信部が送信し、 大気中の微粒子等により散乱された 電磁波、 音波、 もしくは光波を受信する受信部と、 受信部が受信した受信信号か ら、 ビーム上の 2箇所以上の観測点において風速のビーム方向成分を測定する風 速測定部、 あるいはビーム上の 2箇所以上の観測点において密度を測定する密度 測定部のいずれか一方と、 風速測定部あるいは密度測定部のいずれか一方の出力 に基づいて、 乱流層の有無の検出をする乱流層検出部とを備えている。
また、 風速測定部は、 風速のビーム方向成分から水平方向の風速を求める。 また、 2箇所以上の観測点の隣り合う 2つの親測点の高度差は、 検出する乱流 層の厚さよりも大きい。
また、 乱流層検出部は、 ビーム上の 2箇所以上の親測点の隣り合う 2つの観測 点における水平方向の風速から、 水平方向の風速差を検出し、 この水平方向の風 速差の大小から乱流層を検出し、 あるいは、 ビーム上の 2箇所以上の観測点の隣 り合う 2つの親測点における密度を測定し、 この隣り合う 2つの親測点間の高度 における密度の変化率を測定し、 この密度の変化率の大小から乱流層を検出する また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値を有し、 水平方 向の風速差が、 この閾値を超えるときに乱流層が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の密度分布から、 密度の変化率を推定し、 この密度の変化率と測定され た水平方向の風速差とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチャードソ ン数が、 リチヤードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層が存 在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率に関する所定の閾値を有し、 密度の変化 率の測定値が、 この閾値より小さくなるときに乱流層が存在する判定を行う。 また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の風速分布から、 水平方向の風速差を推定し、 この水平方向の風速差と 測定された密度の変化率とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチヤー ドソン数が、 リチヤ一ドソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層 が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値と密度の変化率 に関する所定の閾値とを有し、 水平方向の風速差の測定値が、 この水平方向の風 速差に関する所定の閾値を超えるときと、 密度の変化率の測定値が、 密度の変化 率に関する所定の閾値より小さくなるときの内、 少なくともどちらか一方の条件 を満たすときに乱流層が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 水平方 向の風速差の測定値と密度の変化率の測定値を用いて、 リチヤードソン数を計算 し、 このリチャードソン数が、 リチャードソン数に関する所定の閾値より小さく なるときに乱流層が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率と、 水平方向の風速差のうち、 どちらか 一方の測定結果を用いて乱流層の検出を行い、 乱流層を検出したと判定した際に もう一方の測定結果を用いて乱流層の有無を確認する。
また、 送信部は、 ビームの方向を、 大気中において逐次スキャンさせ、 受信部 は、 スキャンされたビームが大気中の微粒子等により散乱されたものを受信する また、 風速測定部は、 ビームの方向をスキャンする過程における各時点におい て、 ビーム上の 2箇所以上の親測点において風速のビーム方向成分を測定し、 密 度測定部は、 ビームの方向をスキャンする過程における各時点において、 ビーム 上の 2箇所以上の観測点において密度を測定する。
また、 風速測定部は、 ビームの方向をスキャンする過程の各時点において、 風 速のビ一ム方向成分から水平方向の風速を求める。
また、 2箇所以上の観測点の隣り合う 2つの観測点の高度差は、 検出する乱流 層の厚さよりも大きい。
また、 乱流層検出部は、 ビームの方向をスキャンする過程の各時点におけるビ ーム上の観測点における水平方向の風速から、 大気層の各部分において、 大気層 の上下層の水平方向の風速差を検出し、 この水平方向の風速差の大小から、 大気 層の各部分における乱流層の有無を検出し、 あるいは、 ビームをスキャンする過 程におけるビームの方向の各時点におけるビーム上の親測点における密度を測定 し、 大気層の各部分において、 密度の変化率を測定し、 この密度の変化率の大小 から、 大気層の各部分における乱流層の有無を検出する。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値を有し、 水平方 向の風速差が、 この閾値を超えるときに乱流層が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の密度分布から、 密度の変化率を推定し、 この密度の変化率と測定され た水平方向の風速差とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチャードソ ン数が、 リチャードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層が存 在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率に関する所定の閾値を有し、 大気層の各 部分における密度の変化率の測定値が、 この閾値より小さくなるときに乱流層が 存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の風速分布から、 水平方向の風速差を推定し、 この水平方向の風速差と 測定された密度の変化率とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチヤ一 ドソン数が、 リチャードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層 が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値と密度の変化率 に関する所定の閾値とを有し、 大気層の各部分において、 大気層の上下層にある 観測点における水平方向の風速差が、 この水平方向の風速差に関する所定の閾値 を超えるときと、 大気層の上下層にある親測点における密度の変化率の測定値が 、 密度の変化率に関する所定の閾値より小さくなるときの内、 少なくともどちら か一方が所定の条件を満たすときに乱流層が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 大気層 の各部分において、 大気層の上下層にある親測点における水平方向の風速差の測 定値と密度の変化率の測定値を用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチヤ ードソン数が、 リチャードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流 層が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率と、 大気層を挟む上下層の水平方向の風 速差のうち、 どちらか一方の測定結果を用いて乱流層の検出を行い、 乱流層を検 出したと判定した際にもう一方の測定結果を用いて乱流層の有無を確認する。 また、 送信部は、 電磁波、 音波、 もしくは光波の 2本以上のビームを送信する 機能を有し、 受信部は、 2本以上のビームのそれそれについて、 大気中の微粒子 等により散乱されることにより生じる電磁波、 音波、 もしくは光波を受信する。 また、 風速測定部は、 2本以上の各ビーム上の親測点において、 風速のビーム 方向成分を測定し、 密度測定部は、 2本以上の各ビーム上の親測点において、 密 度を測定する。
また、 風速測定部は、 2本以上のビーム上の観測点において、 風速のビーム方 向成分から水平方向の風速を求める。
また、 2本以上のビーム上の各々の親測点のうちの少なくとも 2つの観測点の 位置は、 地表に対して垂直方向に沿った 2箇所である。
また、 地表に対して垂直方向に沿った 2箇所の距離は、 検出する乱流層の厚さ よりも大きい。
また、 乱流層検出部は、 2本以上の各ビーム上の観測点における水平方向の風 速から、 大気層の各部分において、 大気層の上下層の水平方向の風速差を検出し 、 この水平方向の風速差の大小から、 大気層の各部分における乱流層の有無を検 '出し、 あるいは、 2本以上の各ビーム上の観測点における密度を測定し、 大気層 の各部分において、 密度の変化率を測定し、 この密度の変化率の大小から、 大気 層の各部分における乱流層の有無を検出する。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値を有し、 水平方 向の風速差が、 この閾値を超えるときに乱流層が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の密度分布から、 密度の変化率を推定し、 この密度の変化率と測定され た水平方向の風速差とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチャードソ ン数が、 リチヤードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層が存 在する判定を行う。 また、 乱流層検出部は、 密度の変化率に関する所定の閾値を有し、 密度の変化 率の測定値が、 この閾値より小さくなるときに乱流層が存在する判定を行う。 また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の風速分布から、 水平方向の風速差を推定し、 この水平方向の風速差と 測定された密度の変化率とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチヤー ドソン数が、 リチヤードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層 が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値と密度の変化率 に関する所定の閾値とを有し、 大気層の各部分において、 大気層の上下層にある 観測点における水平方向の風速差が、 この水平方向の風速差に関する所定の閾値 を超えるときと、 大気層の上下層にある親測点における密度の変化率の測定値が 、 密度の変化率に関する所定の閾値をより小さくなるときの内、 少なくともどち らか一方の条件を満たすときに乱流層が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 大気層 の各部分において、 大気層の上下層にある覲測点における水平方向の風速差の測 定値と密度の変化率の測定値を用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチヤ 一ドソン数が、 リチヤ一ドソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流 層が存在する判定を行う。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率と、 大気層を挟む上下層の水平方向の風 速差のうち、 どちらか一方の測定結果を用いて乱流層の検出を行い、 乱流層を検 出したと判定した際にもう一方の測定結果を用いて乱流層の有無を確認する。 さらに、 リチャードソン数に関する所定の閾値が、 0 . 2 5である。 図面の簡単な説明
図 1はこの発明の実施例 1に係わる乱流層検出装置を説明する説明図、 図 2は図 1の乱流層検出装置の構成を示すブロック図、
図 3は乱流層発生の遷移を説明する図、
図 4は送信部が送信する送信信号の波形を示す波形図、
図 5は観測点を 4つに増やした場合を説明する説明図、 図 6はこの発明の実施例 2に係わる乱流層検出装置を説明する説明図、 図 7は実施例 2において曲がった大気層を検出する様子を説明する説明図、 図 8はこの発明の実施例 3に係わる乱流層検出装置を説明する説明図、 図 9は実施例 3において曲がった大気層を検出する様子を説明する説明図であ る。 発明を実施するための最良の形態
実施例 1 .
この発明の実施例 1に係わる乱流層検出装置について図 1から図 4を参照しな がら説明する。 図 1はこの発明の実施例 1に係わる乱流層検出装置を説明する説 明図である。 図 1において、 1は、 乱流層の有無が検出される大気層、 2は、 航 空機、 3は、 航空機 2に搭載された乱流層検出装置、 4は、 親測点、 5は、 乱流 層検出装置 3の送信する電磁波、 音波、 もしくは光波のビームである。
なお、 図 1において、 大気層 1は、 地表と水平に存在している。 また、 観測点 4は、 ビーム 5上の 2箇所に存在している。 また、 大気層 1を挟む上下の層は、 地表と水平に存在しており、 かつ乱流層を挟む上下の層のそれそれの層において 、 風速、 密度等はほぼ一定であるとする。
図 2は図 1の乱流層検出装置 3の構成を示すプロック図である。 図 2において 、 3 1は、 大気中に電磁波、 音波、 もしくは光波のビーム 5を送信する送信部で ある。 3 2は、 送信部 3 1が送信し、 大気中の微粒子等により散乱された電磁波 、 音波、 もしくは光波を受信する受信部である。 3 3は、 受信部 3 2が受信した 受信信号から、 ビーム 5上の 2箇所以上の親測点において風速のビーム方向成分 を測定する風速測定部である。 3 4は、 受信部 3 2が受信した受信信号から、 ビ ーム 5上の 2箇所以上の親測点において密度を測定する密度測定部である。 3 5 は、 風速測定部 3 3あるいは密度測定部 3 4のいずれか一方の出力に基づいて、 乱流層の有無の検出をする乱流層検出部である。
本発明において検出対象である乱流層は、 大気層 1に乱れが生じることにより
、 大気層 1の全ての部分、 もしくは一部分が、 遷移して発生するものである。 次 に、 乱流層の発生について図 3を用いて述べる。 図 3は乱流層発生の遷移を説明する図である。 図 3において、 6は風向きであ る。 乱流層は、 ある大気層 1を挟む上下の大気層における水平方向の風速に風速 差がある場合において、 図 3の （a) 〜 （d) に示す過程を経て発生する。 図 3 において、 V iはある大気層 1の上側に接している層の水平方向の風速であり、 V 2は上記大気層 1の下側に接している層の水平方向の風速であり、 Dは大気層 の厚さである。 また、 大気層 1の上側に接している層における密度は Piであり 、 上記大気層 1の下側に接している層における密度は P2である。
大気層 1における気流の乱れの程度は、 密度の変化率を （/O i— zo / i C ρ λ + ρ2) /2} とし、 大気層 1の厚さ Dと、 大気層 1の上下層の水平方向の 風速差 Vc ( = V1-V2) と、 重力 gとから、 後述の数式 （ 1) で表されるリチ ャ一ドソン数 Riの大きさにより表すことができる。 リチヤードソン数が大きい ときには、 気流の乱れは小さく。 この値が小さいときには気流の乱れは大きい。 式 1からわかるように、 大気層 1の上下層の水平方向の風速差が大きく、 密度の 変化率が小さいほど、 リチャードソン数 Riは小さい、 つまり、 気流の乱れの程 度は大きい。
なお、 特に航空機の運行において問題となる渦状の乱気流の存在する乱流層が 存在するための条件は、 文献 [1] (E. . Parks他著， " Identification of v ortex induced clear air turbulence using airline flight records.' , Pape rs. American Institute of Aeronautics and Astronautics, pp.1-8, 1984. ) によると、 リチャードソン数 Ri< 0. 25である。
なお、 本発明における 「乱流層」 という文言は、 少なくとも、 その層の上下に 接している層における上記水平方向の風速差が、 ある閾値よりも大きい大気層と いう意味と、 その層に上下に接している層における密度から求めた上記密度の変 化率が、 ある閾値よりも小さい大気層という意味と、 その層の上下に接している 層における上記水平方向の風速差および上記密度の変化率と、 その層の厚さとか ら求めたリチヤードソン数 が、 ある閾値よりも小さい大気層という意味と の内のいずれか一つ、 もしくは二つ以上の意味を持つ。
乱流層の発生状態について以上に述べた。 次に、 乱流層検出装置について述べ る。 図 1に示されるように、 乱流層検出装置 3は航空機 2に搭載されている。 そ して、 乱流層検出装置 3は、 図 2に示すように、 電磁波、 音波、 もしくは光波の ビーム 5を、 大気中に送信する送信部 3 1と、 ビーム 5が大気中の微粒子等によ り散乱されることにより生じる電磁波、 音波、 もしくは光波を受信する受信部 3 2を備えている。 送信部 3 1と受信部 3 2は、 同じものにして送信と受信を兼用 してもよいし、 別々のものにしてもよい。
なお、 本発明において用いる送信信号は、 図 4の （a ) および （d ) に示すよ うに、 ある一定の繰り返し周期で繰り返して発生される。 この信号としては、 図 4の （a ) に示すように、 ある一定のキャリア周波数を有する信号でも良いし、 また、 図 4の （b ) に示すように継続時間が有限な振動波形でも良いし、 また、 図 4の （c ) に示すように、 1個または複数個の D Cサブパルス波形からなる信 号でも良いし。 また、 図 4の （d ) に示すように、 擬似ランダム変調された波形 からなる信号でも良い。
そして、 風速測定部 3 3は、 受信部 3 2により受信した受信信号から、 風速の ビーム方向成分を、 ビーム 5上の 2箇所の観測点 4において測定する。 また、 密 度測定部 3 4は、 密度をビーム 5上の 2箇所の観測点 4において測定する。 尚、 乱流層検出装置 3は、 機能上、 風速測定部 3 3と密度測定部 3 4とを必ず しも両方備える必要はなく、 少なくともどちらか一方を備えていれば、 乱流層の 検出をすることができる。
風速測定部 3 3による風速の上記ビーム方向成分の測定は、 上記受信信号のド ップラ一シフ トを検出することから行うことができる。 また、 密度測定部 3 4に よる密度の測定は、 上記受信信号の強度を測定することから行うことができる。 これにより、 乱流層中の風速を直接測定するのではなく、 乱流層を挟む上下の 層における風速および密度の測定を可能にする。 乱流層を挟む上下層における風 速および密度は、 乱流層中の風速および密度と比較して安定している。 したがつ て、 風速および密度を測定する上での誤差を小さくできる。 これにより、 乱流層 の検出に関する精度を上げることができる。
風速測定部 3 3は、 さらにビーム 5上の 2つの観測点 4における水平方向の風 速 V hを、 Sをビーム 5の方向と大気層 1の方向のなす角、 ビーム方向の風速を
V bとして、 後述の数式 （2 ) により求める。 これにより、 大気層 1を挟む上下 層における風速の水平方向成分 v hを測定することが可能になる。 この水平方向 の風速を用いることにより、 例えば上述したリチヤ一ドソン数による乱流層の有 無の検出が可能になる。
2箇所の観測点 4の高度差は、 検出する必要のある乱流層の厚さよりも大きく なるようにする。 つまり、 親測点 4の間の距離 Lは、 検出する必要のある乱流層 の厚さを D ' とした場合に、 ビーム 5の方向と大気層 1の方向のなす角 Sから、 後述の数式 （3 ) となるように決める。
このように観測点 4間の距離を決めることにより、 隣り合う 2つの親測点 4の 両方が、 検出する必要のある厚さの乱流層中に存在することを防ぐことができる 。 これにより、 隣り合う 2つの観測点を、 検出する必要のある厚さの乱流層を挟 む上下の層中に配置できる確率を高めることができる。
そして、 乱流層検出部 3 5は、 ビーム 5上の 2箇所の親測点 4における水平方 向の風速 V hから、 水平方向の風速差 V cを検出し、 水平方向の風速差 V cの大小 から乱流層を検出する。 また、 乱流層検出部 3 5は、 ビーム 5上の 2箇所の観測 点 4における密度を測定し、 2つの観測点 4の内の高度の高い方の親測点におい て測定した密度を ,とし、 2つの観測点 4の内の高度の低い方の親測点にお いて測定した密度を 2とし、 2つの観測点 4の高度差を D " ( =Lsin 0 ) と して、 後述の数式 （4 ) により、 2つの観測点間の高度における、 密度の変化率 を測定し、 測定した密度の変化率 /O。の大小から乱流層を検出する。
' 上述したリチャードソン数と乱流層の有無の関係からも分かるように、 水平方 向の風速差 V cおよび密度の変化率 p cは、 乱流層を検出する上での指標となる 。 したがって、 水平方向の風速差 V cおよび密度の変化率 0。を測定することに より、 乱流層の有無を高精度で検出することができる。
なお、 水平方向の風速差 V。の大小から乱流層の検出を行うには、 水平方向の 風速差 V。に関する閾値を決めておき、 水平方向の風速差 V cの測定値が上記閾 値を超えるときに乱流層が存在するという判定を行う方式を用いれば良い。 これ により、 水平方向の風速差が上記閾値以上である乱流層を確実に検出することが できる。
また、 上述したリチャードソン数 に関する閾値を決めておき、 例えば文献 [ 2 ] (理科年表 （平成 9年度版） ， p.383， 国立天文台編， 丸善） に示されて いるような、 一般的に知られている大気の密度分布から、 密度の変化率 ρ。を推 定し、 この値と、 測定した風速差 V cとを用い、 式 （ 1 ) において大気層の厚さ Dを 2つの観測点 4の高度差 D " に置き換えて、 2つの観測点 4間の高度におけ るリチャードソン数 R iを計算してリチャードソン数に関する上記閾値と比較す ることから、 乱流層が存在するという判定を行う方式を用いても良い。 これによ り、 水平方向の風速差 V cおよび密度の変化率 p cの両方の値をもとに、 乱流層 の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上げることができる。 また、 密度の変化率/ o cの大小から乱流層の検出を行うには、 密度の変化率 p eに関する閾値を決めておき、 密度の変化率 。の測定値が上記閾値より小さく なるときに乱流層が存在するという判定を行う方式を用いれば良い。 これにより 、 密度の変化率が上記閾値より小さい乱流層を確実に検出することができる。 また、 上述したリチャードソン数 R iに関する閾値を決めておき、 一般的な大 気における風速分布から、 観測点 4における水平方向の風速差 V cを推定し、 こ の値と、 測定した密度の変化率とを用い、 式 （ 1 ) において大気層の厚さ Dを 2 つの観測点 4の高度差 D " に置き換えて、 2つの観測点 4間の高度におけるリチ ヤードソン数 R iを計算してリチヤードソン数に関する上記閾値と比較すること から、 乱流層が存在するという判定を行う方式を用いても良い。 これにより、 水 平方向の風速差 V cおよび密度の変化率 。の両方の値をもとに、 乱流層の有無 の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上げることができる。
また、 水平方向の風速差 V cの大小と、 密度の変化率 の大小との両方の情 報を用いて乱流層の検出を行うには、 水平方向の風速差 V cに関する閾値と密度 の変化率 p cに関する閾値とを両方決めておき、 2つの観測点 4における水平方 向の風速差 V cの測定値が、 水平方向の風速差 V。に関する上記閾値を越えると きと、 密度の変化率 P eの測定値が、 密度の変化率 。に関する上記閾値より小 さくなるときとの内、 少なくともどちらか一方の条件を満たすときに乱流層が存 在するという判定を行う方式を用いればよい。 これにより、 水平方向の風速差 V eが水平方向の風速差 V eの上記閾値よりも大きく、 かつ、 上記密度差 が密度 差に関する上記閾値より小さい乱流層を確実に検出することができる。 また、 上述したリチャードソン数 に関する閾値を決めておき、 2つの親測 点 4における水平方向の風速差 V cの測定値と密度の変化率 。の測定値とを用 レ、、 式 （ 1 ) において大気層の厚さ Dを 2つの親測点 4の高度差 D " に置き換え て、 2つの観測点 4間の高度におけるリチャードソン数 R iを計算し、 この値が リチヤードソン数 R iに関する閾値より小さくなるときに乱流層が存在するとい う判定を行っても良い。 これにより、 水平方向の風速差 V cおよび密度の変化率 の両方の値をもとに、 大気層の乱れの程度を示す値であるリチヤードソン数 R iを用いて乱流層の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上げ ることができる。
次に、 本発明の実施例 1に係る乱流層検出装置の動作について説明する。 送 信部 3 1は、 上記ビーム 5を大気中に送信し、 受信部 3 2は、 上記ビーム 5が大 気中の微粒子等により散乱されることにより生じる信号を受信する。
次に、 風速測定部 3 3は、 受信部 3 2により受信した受信信号から、 親測点 4 における風速のビーム方向成分 V bを測定する。 一方、 密度測定部 3 4は、 受信 部 3 2により受信した受信信号から密度を測定する。
なお、 風速測定部 3 3が風速のビーム方向成分 V bを測定する場合には、 風速 測定部 3 3は、 ビーム 5上の 2つの観測点 4における水平方向の風速 V hを、 （ 式 2 ) により求める。
次に、 乱流層検出部 3 5は、 ビーム 5上の 2つの親測点 4における水平方向の 風速 V hから、 水平方向の風速差 V eを検出し、 水平方向の風速差 V cの大小から 乱流層を検出する。 また、 ビーム 5上の 2つの親測点 4における密度を測定し、 密度の変化率 P cの大小から乱流層を検出する。 乱流層検出部 3 5は、 上記水平 方向の風速差 V cの大小と上記密度の変化率 p cの大小との、 両方の情報から、 乱流層を検出しても良いし、 いずれか一方から乱流層を検出しても良い。
最後に、 乱流層検出装置 3は、 乱流層が検出された場合に航空機 2に対して乱 流層の存在を知らしめるための信号を送信する。
このような構成の本発明の実施例 1における乱流層検出装置は、 乱流層中の風 速を直接測定するのではなく、 乱流層を挟む上下の層における風速および密度を 測定している。 乱流層を挟む上下の層における風速および密度は、 乱流層中の風 速および密度と比較して安定している。 したがって、 風速および密度を測定する 上での誤差を小さくできる。 これにより、 乱流層の検出に関する確度を上げるこ とができる。
また、 2つの観測点 4のみにおける風速および密度の測定結果から、 2つの親 測点 4間における乱流層の存在を検出できるので、 風速および密度を大気層 1の 内部までさらに多点にわたって測定する必要がなく、 検出に要する時間を短縮す ることができる。
さらに、 同じ受信信号から、 大気中の複数の観測点における風速および密度の 両方を測定しているので、 送信部 3 1と受信部 3 1は 1つずつあればよい。 した がって、 温位と風速を測定する従来の方法と比較して、 装置を廉価にできる。 なお、 図 1において、 ビ一ム 5上の親測点 4は 2つであるが、 観測点 4は 2つ 以上であればいくつでもよい。 図 5に親測点 4を 4つにした場合を示す。 親測点 4を多くすれば、 より広い範囲において、 どの大気層 1に乱流層が存在するのか を知ることができる。
なお、 図 5においては、 大気層 1は、 地表に対して水平であるが、 密度の変化 率 のみから乱流層の検出を行うのであれば、 大気層 1は地表に対して水平で なくとも、 また大気層 1が曲がっていても構わない。
なお、 上述した、 密度の変化率の測定 。と、 大気層 1を挟む上下層の水平方 向の風速差 V cの測定の内、 通常はどちらか一方のみの測定結果を用いて乱流層 の検出を行い、 乱流層を検出したと判定した際にもう一方の測定結果を用いて乱 流層の有無を確認すれば、 密度の変化率 。と、 大気層 1を挟む上下層の水平方 向の風速差 V cの測定の両方の測定を常時行う場合と比較して、 乱流層検出装置 3で受信信号に対して行う処理を減らし、 装置を廉価にすることが可能になる。 実施例 2 .
この発明の実施例 2に係わる乱流層検出装置について図 6を参照しながら説明 する。 図 6はこの発明の実施例 2に係わる乱流層検出装置を説明する説明図であ る。 図 6において、 大気層 1は、 地表と水平に存在している。 また、 親測点 4は 各ビーム 5上に 2箇所ある。 また、 大気層 1を挟む上下の層は、 地表と水平に存 在している、 ただし、 大気層 1を挟む上下の層の各部分における、 風速、 密度等 は一定であるとは限らない。 したがって、 大気層 1の全ての部分が乱流層である とは限らず、 乱流層は、 大気層 1において部分的に存在する場合もある。
乱流層検出装置 3は、 実施例 1の図 2に示す構成と概略同じ構成をなし、 電磁 波、 音波、 もしくは光波のビーム 5を、 大気中に送信する送信部 3 1と、 ビーム 5が大気中の微粒子等により散乱されることにより生じる電磁波、 音波、 もしく は光波を受信する受信部 3 2とを備えている。 送信部 3 1と受信部 3 2は、 同じ ものにして送信と受信を兼用してもよいし、 別々のものにしてもよい。
そして、 本実施例においては、 乱気流検出装置 3は、 電磁波、 音波、 もしくは 光波のビーム 5の方向を、 大気中において逐次スキャンする。
そして、 風速測定部 3 3は、 ビーム 5の方向をスキャンする過程における各時 点において、 受信部 3 2により受信した受信信号から、 風速のビーム方向成分 V bを、 ビーム 5上の 2箇所の親測点 4において測定する。 また、 密度測定部 3 4 は、 ビーム 5の方向をスキャンする過程における各時点において、 受信部 3 2に より受信した受信信号から、 密度をビーム 5上の 2箇所の覲測点 4において測定 する。
尚、 乱流層検出装置 3は、 機能上、 風速測定部 3 3と密度測定部 3 4とを必ず しも両方備える必要はなく、 少なくともどちらか一方を備えていれば、 乱流層の 検出をすることができる。
'風速測定部 3 3による風速の上記ビーム方向成分の測定は、 上記受信信号のド ップラーシフトを検出することから行うことができる。 また、 密度測定部 3 4に よる密度の測定は、 上記受信信号の強度を測定することから行うことができる。 風速測定部 3 3は、 ビーム 5の方向をスキャンする過程の各時点において、 ビ ーム 5上の 2つの親測点 4における水平方向の風速 V hを、 Θをビーム 5の方向 と大気層 1の方向のなす角、 ビーム方向の風速を V bとして、 後述の数式 （2 ) により求める。
2箇所の観測点 4の高度差は、 検出する必要のある乱流層の厚さよりも大きく なるようにする。 つまり、 観測点 4の間の距離は、 検出する必要のある乱流層の 厚さと、 ビーム 5の方向と大気層 1の方向のなす角により、 検出する必要のある 乱流層の厚さを D ' として、 後述の数式 （3 ) となるように决める。 なお、 ビーム 5の方向をスキャンする過程の各時点において、 各親測点 4の間 の距離、 および乱流層検出装置 3と観測点 4までの距離を変えても構わない。 こ れにより、 ビーム 5のスキャンが終了した時点で、 大気層 1を挟む上下層の各部 分における風速の水平方向成分と密度とを求めることができる。
また、 乱流層検出部 3 5は、 ビーム 5の方向をスキャンする過程の各時点にお けるビーム 5上の 2箇所の親測点 4における水平方向の風速 V hから、 大気層 1 の各部分において、 大気層 1の上下層の水平方向の風速差 V cを検出し、 水平方 向の風速差 V cの大小から、 大気層 5の各部分における乱流層の有無を検出する また、 乱流層検出部 3 5は、 ビーム 5をスキャンする過程におけるビーム 5の 方向の各時点における、 ビーム 5上の 2箇所の観測点 4における密度を測定し、 大気層 1の各部分において、 大気層 1の上部に接している層の観測点において測 定した密度を iとし、 大気層 1の下部に接している層の親測点において測定 した密度を 2とし、 大気層 1の上部に接している層の親測点 4と、 大気層 1 の下部に接している層の親測点 4の高度差を D 1とし、 後述の数式 （5 ) により 、 大気層 1の各部分における、 密度の変化率 p。を推定し、 推定した密度の変化 率 。の大小から、 大気層 1の各部分における乱流層の有無を検出する。
なお、 水平方向の風速差 V cの大小から乱流層の検出を行うには、 水平方向の '風速差 V eに関する閾値を決めておき、 水平方向の風速差 V cの測定値が上記閾 値を超えるときに乱流層が存在するという判定を行う方式を用いれば良い。 また、 上述したリチャードソン数 R iに関する閾値を決めておき、 例えば文献 [ 2 ] (理科年表 （平成 9年度版） ， p.383, 国立天文台編， 丸善） に示されて いるような、 一般的に知られている大気の密度分布から、 密度の変化率 p cを推 定し、 この値と、 測定した風速差 V。とを用い、 式 （ 1 ) において大気層の厚さ Dを大気層 1を挟む上下層の各部分における 2つの親測点 4の高度差 D 1に置き 換えて、 2つの観測点 4間の高度におけるリチヤ一ドソン数 R iを計算してリチ ヤードソン数に関する上記閾値と比較することから、 乱流層が存在するという判 定を行う方式を用いても良い。 また、 密度の変化率 /O cの大小から乱流層の検出を行うには、 密度の変化率 /0 。に関する閾値を決めておき、 大気層 1の各部分における密度の変化率 の測 定値が上記閾値よりちいさくなるときに乱流層が存在するという判定を行う方式 を用いれば良い。
また、 上述したリチャードソン数 に関する閾値を決めておき、 一般的な大 気における風速分布から、 観測点 4における水平方向の風速差 V eを推定し、 こ の値と、 測定した密度の変化率/ o cとを用い、 式 （ 1 ) において大気層の厚さ D を大気層 1を挟む上下層の各部分における 2つの観測点 4の高度差 D 1に置き換 えて、 2つの観測点 4間の高度におけるリチヤ一ドソン数 R iを計算してリチヤ 一ドソン数に関する上記閾値と比較することから、 乱流層が存在するという判定 を行う方式を用いても良い。
また、 水平方向の風速差 V。の大小と、 密度の変化率 の大小との両方の情 報を用いて乱流層の検出を行うには、 水平方向の風速差 V cに関する閾値と密度 の変化率 <0。に関する閾値とを両方決めておき、 大気層 1の各部分において、 水 平方向の風速差 V cの測定値が、 水平方向の風速差 V cに関する上記閾値を越え るときと、 密度の変化率 /0。の測定値が、 密度の変化率 に関する上記閾値よ り小さくなるときとの内、 少なくともどちらか一方の条件を満たすときに乱流層 が存在するという判定を行う方式を用いればよい。
また、 上述したリチャードソン数 R iに関する閾値を決めておき、 大気層 1の 各部分において、 大気層 1の上下層にある覲測点 4における水平方向の風速差 V cの測定値と密度の変化率 P cの測定値とから、 式 （ 1 ) において大気層の厚さ Dを大気層 1を挟む上下層の各部分における 2つの観測点 4の高度差 D 1に置き 換えて、 2つの親測点 4間の高度におけるリチャードソン数 R iを計算し、 この 値がリチヤ一ドソン数 R iに関する閾値より小さくなるときに乱流層が存在する という判定を行っても良い。
次に、 本発明の実施例 2に係る乱流層検出装置の動作について説明する。 送 信部 3 1は、 ビーム 5をスキャンしながら大気中に送信する。 受信部 3 2は、 ビ ーム 5をスキャンする過程におけるビーム 5の方向の各時点において、 乱流層検 出装置 3は、 ビーム 5が大気中の微粒子等により散乱されることにより生じる信 号を受信する。
次に、 風速測定部 3 3は、 ビーム 5の方向をスキャンする過程の各時点におい て、 受信部 3 2により受信した受信信号から、 観測点 4における風速のビーム方 向成分 V bを測定する。 一方、 密度測定部 3 4は、 ビーム 5の方向をスキャンす る過程の各時点において、 受信部 3 2により受信した受信信号から密度を測定す る。
なお、 風速測定部 3 3が風速のビーム方向成分 V bを測定する場合には、 風速 測定部 3 3は、 ビーム上の 2つの観測点 4における水平方向の風速 V hを、 （式 2 ) により求める。
次に、 乱流層検出部 3 5は、 ビーム 5の方向をスキャンする過程の各時点にお ける、 ビーム 5上の 2つの観測点 4における水平方向の風速 V hから、 大気層 1 の各部分において、 大気層 1の上下層の水平方向の風速差 V cを検出し、 水平方 向の風速差 V cの大小から、 大気層 5の各部分における乱流層の有無を検出する また、 ビーム 5の方向をスキャンする過程の各時点における、 ビーム 5上の 2 つの観測点 4における密度を測定し、 大気層 1の各部分において、 大気層 1の上 部に接している層の親測点において測定した密度と、 大気層 1の上部に接してい る層の観測点において測定した密度とから、 大気層 1の各部分における、 密度の 変化率 P。を推定し、 推定した密度の変化率 <o cの大小から、 大気層 1の各部分 'における乱流層の有無を検出する。 乱流層検出部 3 5は、 上記水平方向の風速差 V cの大小と上記密度の変化率 。の大小との、 両方の情報から、 乱流層を検出 しても良いし、 いずれか一方から乱流層を検出しても良い。
最後に、 乱流層検出装置 3は、 乱流層が検出された場合に航空機 2に対して乱 流層の存在を知ら.しめるための信号を送信する。
このような構成の本発明の実施例 2における乱流層検出装置は、 乱流層中の風 速を直接測定するのではなく、 乱流層を挟む上下の層における風速および密度を 測定している。 乱流層を挟む上下の層における風速および密度は、 乱流層中の風 速および密度と比較して安定している。 したがって、 風速および密度を測定する 上での誤差を小さくできる。 これにより、 乱流層の検出に関する確度を上げるこ とができる。
また、 2つの観測点 4のみにおける風速および密度の測定結果から、 2つの親 測点 4間における乱流層の存在を検出できるので、 風速および密度を大気層 1の 内部までさらに多点にわたって測定する必要がなく、 検出に要する時間を短縮す ることができる。
また、 同じ受信信号から、 大気中の複数の観測点における風速および密度の両 方を測定しているので、 送信部と受信部は 1つずつあればよい。 したがって、 温 位と風速を測定する従来の方法と比較して、 装置を廉価にできる。
また、 ビーム 5をスキャンすることにより、 大気層 1の複数部分における、 上 下層の風速の水平方向成分および密度を測定するので、 大気層 1およびそれを挟 む上下層が水平方向に一様でなくとも、 乱流層の有無を検出できる。 さらには乱 流層の存在の分布および乱流層のプロファイルを検出することができる。
尚、 図 6においては、 大気層 1は、 地表に対して水平であるが、 密度の変化率 から乱流層の検出を行うのであれば、 大気層 1は地表に対して水平でなくとも、 図 7に示すように、 大気層 1が曲がっていても構わない。
なお、 図 6において、 ビーム 5の方向をスキャンする過程の各時点における、 ビーム 5上の観測点 4の数は 2つであるが、 この数は 2つ以上であればいくつで もよい。 図 7にビーム 5上の観測点 4を 4つにした場合を示す。 各時点における ビーム 5上の観測点 4を多くすれば、 より広い範囲において、 大気層 1における 乱流層の存在の有無を、 密度の変化率 と、 大気層 1の上下層における風速差 V cとの両方の測定結果を用いて行うことができる。 これにより、 大気層 1が水 平でない場合における、 乱流層の検出の確度を上げることができる。
なお、 上述した、 密度の変化率の測定 と、 大気層 1を挟む上下層の水平方 向の風速差 V cの測定の内、 通常はどちらか一方のみの測定結果を用いて乱流層 の検出を行い、 乱流層を検出したと判定した際にもう一方の機能を用いて乱流層 の有無を確認すれば、 密度の変化率 5。と、 大気層 1を挟む上下層の層の方向に 沿つた風速差 V。の測定の両方の測定を常時行う場合と比較して、 乱流層検出装 置 3で受信信号に対して行う処理を減らし、 装置を廉価にすることが可能になる 実施例 3 .
この発明の実施例 3に係わる乱流層検出装置について図 8を参照しながら説明 する。 図 8はこの発明の実施例 3に係わる乱流層検出装置を説明する説明図であ る。 図 8において、 大気層 1は、 地表と水平に存在している。
乱流層検出装置 3は、 実施例 1の図 2に示す構成と概略同じ構成をなし、 電磁 波、 音波、 もしくは光波の 2本のビーム 5を送信する送信部 3 1と、 2本のビ一 ム 5のそれそれについて、 大気中の微粒子等により散乱されることにより生じる 電磁波、 音波、 もしくは光波を受信する受信部 3 2とを備えている。 送信部 3 1 と受信部 3 2は、 同じものにして送信と受信を兼用してもよいし、 別々のものに してもよい。
また、 図 8において、 大気層 1を挟む上下の層は、 地表と水平に存在している 、 ただし、 大気層 1を挟む上下の層の各部分における、 風速、 密度等は一定であ るとは限らない。 したがって、 大気層 1の全ての部分が乱流層であるとは限らず 、 乱流層は、 大気層 1において部分的に存在する場合もある。
そして、 風速測定部 3 3は、 2本の各ビーム上の親測点 4において、 受信部 3 2により受信した受信信号から、 風速のビーム方向成分を測定する。 また、 密度 測定部 3 4は、 2本の各ビーム上の観測点 4において、 受信部 3 2により受信し た受信信号から密度を測定する。
尚、 乱流層検出装置 3は、 機能上、 風速測定部 3 3と密度測定部 3 4とを必ず しも両方備える必要はなく、 少なくともどちらか一方を備えていれば、 乱流層の 検出をすることができる。
風速測定部 3 3による風速の上記ビーム方向成分の測定は、 上記受信信号のド ップラ一シフ トを検出することから行うことができる。 また、 密度測定部 3 4に よる密度の測定は、 上記受信信号の強度を測定することから行うことができる。 風速測定部 3 3は、 2本の各ビーム上の観測点 4において、 水平方向の風速 V hを、 0をビーム 5の方向と大気層 1の方向のなす角、 ビーム方向の風速を V b として、 後述の数式 （2 ) により求める。
そして、 上記 2本の各ビーム上の親測点 4は、 地表に対しての垂直方向に沿つ た 2箇所とする。
また、 上記 2本の各ビーム上の観測点 4の高度差は、 検出する必要のある乱流 層の厚さよりも大きくなるようにする。 つまり、 観測点 4の間の距離 Lは、 検出 する必要のある乱流層の厚さと、 ビーム 5の方向と大気層 1の方向のなす角によ り、 検出する必要のある乱流層の厚さを D ' として、 後述の数式 （3 ) となるよ うに決める。
これにより、 大気層 1のある部分を挟む上下層における風速の水平方向成分 V hと密度とを求めることができる。
また、 乱流層検出部 3 5は、 上記 2本の各ビーム上の観測点 4において、 水平 方向の風速 V hを測定することから、 大気層 1のある部分において、 大気層 1の 上下層の水平方向の風速差 V cを検出し、 水平方向の風速差 V。の大小から、 大 気層 1の各部分における乱流層の有無を検出する。
また、 乱流層検出部 3 5は、 上記 2本の各ビーム上の観測点 4において、 密度 を測定し、 大気層 1の各部分において、 大気層 1の上部に接している層の観測点 において測定した密度を ,とし、 大気層 1の上部に接している層の観測点に おいて測定した密度を 2とし、 後述の数式 （5 ) により、 大気層 1のある部 分における、 密度の変化率 。を測定し、 測定した密度の変化率 p cの大小から 、 大気層 1のある部分における乱流層の有無を検出する。
なお、 水平方向の風速差 V cの大小から乱流層の検出を行うには、 水平方向の '風速差 V eに関する閾値を決めておき、 水平方向の風速差 V cの測定値が上記閾 値を超えるときに乱流層が存在するという判定を行う方式を用いれば良い。 また、 上述したリチャードソン数 R iに関する閾値を決めておき、 例えば文献
[ 2 ] (理科年表 （平成 9年度版） ， p. 383， 国立天文台編， 丸善） に示されて いるような、 一般的に知られている大気の密度分布から、 密度の変化率 。を推 定し、 この値と、 測定した水平方向の風速差 V cとを用い、 式 （ 1 ) において大 気層の厚さ Dを大気層 1を挟む上下層の各部分における 2つの観測点 4の高度差
D 1に置き換えて、 2つの観測点 4間の高度におけるリチヤードソン数 R iを計 算してリチャードソン数に関する上記閾値と比較することから、 乱流層が存在す るという判定を行う方式を用いても良い。 また、 密度の変化率の大小から乱流層の検出を行うには、 密度の変化率 に 関する閾値を決めておき、 密度の変化率 P cの測定値が上記閾値より小さくなる ときに乱流層が存在するという判定を行う方式を用いれば良い。
また、 上述したリチャードソン数 R iに関する閾値を決めておき、 一般的な大 気における風速分布から、 II測点 4における水平方向の風速差 V eを推定し、 こ の値と、 測定した密度の変化率 p cとを用い、 式 （ 1 ) において大気層の厚さ D を大気層 1を挟む上下層の各部分における 2つの観測点 4の高度差 D 1に置き換 えて、 2つの観測点 4間の高度におけるリチヤードソン数 を計算してリチヤ ―ドソン数に関する上記閾値と比較することから、 乱流層が存在するという判定 を行う方式を用いても良い。
また、 水平方向の風速差 V cの大小と、 密度の変化率 の大小との両方の情 報を用いて乱流層の検出を行うには、 水平方向の風速差 V。に関する閾値と密度 の変化率 P cに関する閾値とを両方決めておき、 大気層 1の各部分において、 水 平方向の風速差 V cの測定値が、 水平方向の風速差 V。に関する上記閾値を越え るときと、 密度の変化率 p cの測定値が、 密度の変化率 。に関する上記閾値よ り小さくなるときとの内、 少なくともどちらか一方の条件を満たすときに乱流層 が存在するという判定を行う方式を用いればよい。
また、 上述したリチャードソン数 R iに関する閾値を決めておき、 大気層 1の 各部分において、 大気層 1の上下層にある親測点 4における水平方向の風速差 V cの測定値と密度の変化率 P cの測定値とから、 式 （ 1 ) において大気層の厚さ Dを大気層 1を挟む上下層の各部分における 2つの親測点 4の高度差 D 1に置き 換えて、 2つの観測点 4間の高度におけるリチャードソン数 R iを計算し、 この 値がリチヤードソン数 R iに関する閾値より小さくなるときに乱流層が存在する という判定を行っても良い。
次に、 本発明の実施例 3に係る乱流層検出装置の動作について説明する。 送 信部 3 1は、 上記 2本のビーム 5を大気中に送信する。 受信部 3 2は、 2本のビ ーム 5のそれそれに関して、 ビーム 5が大気中の微粒子等により散乱されること により生じる信号を受信する。
次に、 風速測定部 3 3は、 上記 2本のビーム 5のそれそれについて、 受信部 3 2により受信した受信信号から、 親測点 4における風速のビーム方向成分 V bを 測定する。 一方、 密度測定部 3 4は、 上記 2本のビーム 5のそれそれについて、 受信部 3 2により受信した受信信号から密度を測定する。
なお、 風速測定部 3 3が風速のビーム方向成分 V bを測定する場合には、 風速 測定部 3 3は、 ビーム上の 2つの観測点 4における水平方向の風速 Vhを、 （式 2 ) により求める。
次に、 乱流層検出部 3 5は、 上記 2本の各ビーム上の観測点 4において、 水平 方向の風速 V hを測定することから、 大気層 1のある部分において、 大気層 1の 上下層の水平方向の風速差 V cを検出し、 水平方向の風速差 V。の大小から、 大 気層 1の各部分における乱流層の有無を検出する。
また、 上記 2本の各ビーム上の覲測点 4において、 密度を測定し、 大気層 1の ある部分における、 密度の変化率 ρ。を推定し、 推定した密度の変化率 の大 小から、 大気層 1のある部分における乱流層の有無を検出する。 乱流層検出部 3 5は、 上記水平方向の風速差 ν。の大小と上記密度の変化率 <o eの大小との、 両 方の情報から、 乱流層を検出しても良いし、 いずれか一方から乱流層を検出して も良い。
最後に、 乱流層検出部 3 5は、 乱流層が検出された場合、 乱流層検出装置 3は 、 航空機 2に対して乱流層の存在を知らしめるための信号を送信する。
このような構成の本発明の実施例 3における乱流層検出装置は、 乱流層中の風 速を直接測定するのではなく、 乱流層を挟む上下の層における風速および密度を 測定している。 乱流層を挟む上下の層における風速および密度は、 乱流層中の風 速および密度と比較して安定している。 したがって、 風速および密度を測定する 上での誤差を小さくできる。 これにより、 乱流層の検出に関する確度を上げるこ とができる。
また、 2つの親測点 4のみにおける風速および密度の測定結果から、 2つの親 測点 4間における乱流層の存在を検出できるので、 風速および密度を大気層 1の 内部までさらに多点にわたって測定する必要がなく、 検出に要する時間を短縮す ることができる。
また、 同じ受信信号から、 大気中の複数の親測点における風速および密度の両 方を測定しているので、 送信部と受信部は 1つずつあればよい。 したがって、 温 位と風速を測定する従来の方法と比較して、 装置を廉価にできる。
尚、 図 8において、 ビーム 5の数は 2つであつたが、 この数を 3つ以上にし、 大気層 1を挟む上下層の複数部分において、 乱流層の有無を検出できるようにす れば、 乱流層の存在の分布および乱流層のプロファイルを検出することができる 図 8においては、 大気層 1は、 地表に対して水平であるが、 密度の変化率 から乱流層の検出を行うのであれば、 大気層 1は地表に対して水平でなくとも、 図 9に示すように、 大気層 1が曲がっていても構わない。
なお、 図 8において、 ビーム 5上の観測点 4の数は 2つであるが、 この数は 2 つ以上であればいくつでもよい。 図 9にビーム 5上の観測点 4を 4つにした場合 を示す。 各時点におけるビーム 5上の親測点 4を多くすれば、 より広い範囲にお いて、 大気層 1における乱流層の存在の有無を、 密度の変化率 Ρ。と、 大気層 1 の上下層における風速差 V cとの両方の測定結果を用いて行うことができる。 こ れにより、 大気層 1が水平でない場合における、 乱流層の検出の確度を上げるこ とができる。
なお、 上述した、 密度の変化率の測定 p cと、 大気層 1を挟む上下層の水平方 向の風速差 V cの測定の内、 通常はどちらか一方のみの測定結果を用いて乱流層 の検出を行い、 乱流層を検出したと判定した際にもう一方の機能を用いて乱流層 の有無を確認すれば、 密度の変化率 。と、 大気層 1を挟む上下層の層の方向に 沿つた風速差 V cの測定の両方の測定を常時行う場合と比較して、 乱流層検出装 置 3で受信信号に対して行う処理を減らし、 装置を廉価にすることが可能になる
、
+、
、 、
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L V
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C t 〇 c v =
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c P 産業上の利用の可能性
この発明に係る乱流層検出装置は、 大気中に電磁波、 音波、 もしくは光波のビ ームを送信する送信部と、 送信部が送信し、 大気中の微粒子等により散乱された 電磁波、 音波、 もしくは光波を受信する受信部と、 受信部が受信した受信信号か ら、 ビーム上の 2箇所以上の観測点において風速のビーム方向成分を測定する風 速測定部、 あるいはビーム上の 2箇所以上の観測点において密度を測定する密度 測定部のいずれか一方と、 風速測定部あるいは密度測定部のいずれか一方の出力 に基づいて、 乱流層の有無の検出をする乱流層検出部とを備えている。 そのため 、 乱流層中の風速を直接測定するのではなく、 乱流層を挟む上下の層における風 速および密度の測定を可能にする。 乱流層を挟む上下層における風速および密度 は、 乱流層中の風速および密度と比較して安定している。 したがって、 風速およ び密度を測定する上での誤差を小さくできる。 これにより、 乱流層の検出に関す る精度を上げることができる。
また、 風速測定部は、 風速のビーム方向成分から水平方向の風速を求める。 そ のため、 水平方向の風速を用いることにより、 リチャードソン数による乱流層の 有無の検出が可能になる。
また、 2箇所以上の観測点の隣り合う 2つの親測点の高度差は、 検出する乱流 層の厚さよりも大きい。 そのため、 このように観測点間の距離を、 検出する乱流 層の厚さよりも大きく決めることにより、 隣り合う 2つの観測点の両方が、 検出 'する必要のある厚さの乱流層中に存在することを防ぐことができる。 これにより 、 隣り合う 2つの親測点を、 検出する必要のある厚さの乱流層を挟む上下の層中 に配置できる確率を高めることができる。
また、 乱流層検出部は、 ビーム上の 2箇所以上の観測点の隣り合う 2つの親測 点における水平方向の風速から、 水平方向の風速差を検出し、 この水平方向の風 速差の大小から乱流層を検出し、 あるいは、 ビーム上の 2箇所以上の観測点の隣 り合う 2つの観測点における密度を測定し、 この隣り合う 2つの観測点間の高度 における密度の変化率を測定し、 この密度の変化率の大小から乱流層を検出する
。 そのため、 リチャードソン数と乱流層の有無の関係からも分かるように、 水平 方向の風速差および密度の変化率は、 乱流層を検出する上での指標となる。 した がって、 水平方向の風速差および密度の変化率を測定することにより、 乱流層の 有無を高精度で検出することができる。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値を有し、 水平方 向の風速差が、 この閾値を超えるときに乱流層が存在する判定を行う。 そのため 、 水平方向の風速差が所定の閾値以上である乱流層を確実に検出することができ る。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の密度分布から、 密度の変化率を推定し、 この密度の変化率と測定され た水平方向の風速差とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチャードソ ン数が、 リチヤードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層が存 在する判定を行う。 そのため、 水平方向の風速差および密度の変化率の両方の値 をもとに、 乱流層の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上げる ことができる。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率に関する所定の閾値を有し、 密度の変化 率の測定値が、 この閾値より小さくなるときに乱流層が存在する判定を行う。 そ のため、 密度の変化率が所定の閾値より小さい乱流層を確実に検出することがで きる。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の風速分布から、 水平方向の風速差を推定し、 この水平方向の風速差と '測定された密度の変化率とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチヤー ドソン数が、 リチャードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層 が存在する判定を行う。 そのため、 水平方向の風速差および密度の変化率の両方 の値をもとに、 乱流層の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上 げることができる。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値と密度の変化率 に関する所定の閾値とを有し、 水平方向の風速差の測定値が、 この水平方向の風 速差に関する所定の閾値を超えるときと、 密度の変化率の測定値が、 密度の変化 率に関する所定の閾値より小さいときの内、 少なくともどちらか一方の条件を満 足するときに乱流層が存在する判定を行う。 そのため、 水平方向の風速差が水平 方向の風速差の所定の閾値よりも大きく、 または、 密度差が密度差に関する所定 の閾値より小さい乱流層を確実に検出することができる。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 水平方 向の風速差の測定値と密度の変化率の測定値を用いて、 リチヤードソン数を計算 し、 このリチャードソン数が、 リチャードソン数に関する所定の閾値より小さく なるときに乱流層が存在する判定を行う。 そのため、 水平方向の風速差および密 度の変化率の両方の値をもとに、 大気層の乱れの程度を示す値であるリチヤード ソン数を用いて乱流層の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上 げることができる。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率と、 水平方向の風速差のうち、 どちらか 一方の測定結果を用いて乱流層の検出を行い、 乱流層を検出したと判定した際に もう一方の測定結果を用いて乱流層の有無を確認する。 そのため、 密度の変化率 と、 水平方向の風速差のうち、 どちらか一方の測定結果を用いて乱流層の検出を 行い、 乱流層を検出したと判定した際にもう一方の測定結果を用いて乱流層の有 無を確認すれば、 密度の変化率と、 水平方向の風速差の測定の両方の測定を常時 行う場合と比較して、 乱流層検出装置で受信信号に対して行う処理を減らすこと ができ、 装置を廉価にすることができる。
また、 送信部は、 ビームの方向を、 大気中において逐次スキャンさせ、 受信部 は、 スキャンされたビームが大気中の微粒子等により散乱されたものを受信する '。 そのため、 ビームをスキャンすることにより、 大気層の複数部分における、 上 下層の風速の水平方向成分および密度を測定するので、 大気層およびそれを挟む 上下層が水平方向に一様でなくとも、 乱流層の有無を検出できる。 さらには乱流 層の存在の分布および乱流層のプロフアイルを検出することができる。
また、 風速測定部は、 ビームの方向をスキャンする過程における各時点におい て、 ビーム上の 2箇所以上の観測点において風速のビーム方向成分を測定し、 密 度測定部は、 ビームの方向をスキャンする過程における各時点において、 ビーム 上の 2箇所以上の親測点において密度を測定する。 そのため、 これにより、 乱流 層中の風速を直接測定するのではなく、 乱流層を挟む上下の層における風速およ び密度の測定を可能にする。 乱流層を挟む上下層における風速および密度は、 乱 流層中の風速および密度と比較して安定している。 したがって、 風速および密度 を測定する上での誤差を小さくできる。 これにより、 乱流層の検出に関する精度 を上げることができる。
また、 風速測定部は、 ビームの方向をスキャンする過程の各時点において、 風 速のビーム方向成分から水平方向の風速を求める。 そのため、 水平方向の風速を 用いることにより、 リチヤードソン数による乱流層の有無の検出が可能になる。 また、 2箇所以上の観測点の隣り合う 2つの観測点の高度差は、 検出する乱流 層の厚さよりも大きい。 そのため、 このように親測点間の距離を、 検出する乱流 層の厚さよりも大きく決めることにより、 隣り合う 2つの親測点の両方が、 検出 する必要のある厚さの乱流層中に存在することを防ぐことができる。 これにより 、 隣り合う 2つの観測点を、 検出する必要のある厚さの乱流層を挟む上下の層中 に配置できる確率を高めることができる。
また、 乱流層検出部は、 ビームの方向をスキャンする過程の各時点におけるビ ーム上の親測点における水平方向の風速から、 大気層の各部分において、 大気層 の上下層の水平方向の風速差を検出し、 この水平方向の風速差の大小から、 大気 層の各部分における乱流層の有無を検出し、 あるいは、 ビームをスキャンする過 程におけるビームの方向の各時点におけるビーム上の親測点における密度を測定 し、 大気層の各部分において、 密度の変化率を測定し、 この密度の変化率の大小 から、 大気層の各部分における乱流層の有無を検出する。 そのため、 リチャード 'ソン数と乱流層の有無の関係からも分かるように、 水平方向の風速差および密度 の変化率は、 乱流層を検出する上での指標となる。 したがって、 水平方向の風速 差および密度の変化率を測定することにより、 乱流層の有無を高精度で検出する ことができる。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値を有し、 水平方 向の風速差が、 この閾値を超えるときに乱流層が存在する判定を行う。 そのため 、 水平方向の風速差が所定の閾値以上である乱流層を確実に検出することができ る。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の密度分布から、 密度の変化率を推定し、 この密度の変化率と測定され た水平方向の風速差とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチャードソ ン数が、 リチャードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層が存 在する判定を行う。 そのため、 水平方向の風速差および密度の変化率の両方の値 をもとに、 乱流層の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上げる ことができる。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率に関する所定の閾値を有し、 大気層の各 部分における密度の変化率の測定値が、 この閾値より小さくなるときに乱流層が 存在する判定を行う。 そのため、 密度差が所定の閾値より小さい乱流層を確実に 検出することができる。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の風速分布から、 水平方向の風速差を推定し、 この水平方向の風速差と 測定された密度の変化率とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチヤ一 ドソン数が、 リチヤードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層 が存在する判定を行う。 そのため、 水平方向の風速差および密度の変化率の両方 の値をもとに、 乱流層の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上 げることができる。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値と密度の変化率 に関する所定の閾値とを有し、 大気層の各部分において、 大気層の上下層にある 観測点における水平方向の風速差が、 この水平方向の風速差に関する所定の閾値 'を超えるときと、 大気層の上下層にある観測点における密度の変化率の測定値が 、 密度の変化率に関する所定の閾値より小さいときの内、 少なくともどちらか一 方の条件を満足するときに乱流層が存在する判定を行う。 そのため、 水平方向の 風速差が水平方向の風速差の所定の閾値よりも大きく、 または、 密度差が密度差 に関する所定の閾値より小さい乱流層を確実に検出することができる。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 大気層 の各部分において、 大気層の上下層にある親測点における水平方向の風速差の測 定値と密度の変化率の測定値を用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチヤ 一ドソン数が、 リチヤ一ドソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流 層が存在する判定を行う。 そのため、 水平方向の風速差および密度の変化率の両 方の値をもとに、 大気層の乱れの程度を示す値であるリチヤードソン数を用いて 乱流層の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上げることができ る。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率と、 大気層を挟む上下層の水平方向の風 速差のうち、 どちらか一方の測定結果を用いて乱流層の検出を行い、 乱流層を検 出したと判定した際にもう一方の測定結果を用いて乱流層の有無を確認する。 そ のため、 密度の変化率と、 水平方向の風速差のうち、 どちらか一方の測定結果を 用いて乱流層の検出を行い、 乱流層を検出したと判定した際にもう一方の測定結 果を用いて乱流層の有無を確認すれば、 密度の変化率と、 水平方向の風速差の測 定の両方の測定を常時行う場合と比較して、 乱流層検出装置で受信信号に対して 行う処理を減らすことができ、 装置を廉価にすることができる。
また、 送信部は、 電磁波、 音波、 もしくは光波の 2本以上のビームを送信する 機能を有し、 受信部は、 2本以上のビームのそれそれについて、 大気中の微粒子 等により散乱されることにより生じる電磁波、 音波、 もしくは光波を受信する。 そのため、 2つの観測点 4のみにおける風速および密度の測定結果から、 2つの 観測点 4間における乱流層の存在を検出できるので、 風速および密度を大気層 1 の内部までさらに多点にわたって測定する必要がなく、 検出に要する時間を短縮 することができる。
また、 風速測定部は、 2本以上の各ビーム上の親測点において、 風速のビーム 方向成分を測定し、 密度測定部は、 2本以上の各ビーム上の親測点において、 密 度を測定する。 そのため、 乱流層中の風速を直接測定するのではなく、 乱流層を 挟む上下の層における風速および密度の測定を可能にする。 乱流層を挟む上下層 における風速および密度は、 乱流層中の風速および密度と比較して安定している 。 したがって、 風速および密度を測定する上での誤差を小さくできる。 これによ り、 乱流層の検出に関する精度を上げることができる。
また、 風速測定部は、 2本以上のビーム上の親測点において、 風速のビーム方 向成分から水平方向の風速を求める。 そのため、 水平方向の風速を用いることに より、 リチヤードソン数による乱流層の有無の検出が可能になる。
また、 2本以上のビーム上の各々の観測点のうちの少なくとも 2つの観測点の 位置は、 地表に対して垂直方向に沿った 2箇所である。 そのため、 地表に対して 垂直方向に沿った 2箇所で測定するので、 乱流層の検出に関する精度を上げるこ とができる。
また、 地表に対して垂直方向に沿った 2箇所の距離は、 検出する乱流層の厚さ よりも大きい。 そのため、 このように観測点間の距離を、 検出する乱流層の厚さ よりも大きく決めることにより、 隣り合う 2つの親測点の両方が、 検出する必要 のある厚さの乱流層中に存在することを防ぐことができる。 これにより、 隣り合 う 2つの観測点を、 検出する必要のある厚さの乱流層を挟む上下の層中に配置で きる確率を高めることができる。
また、 乱流層検出部は、 2本以上の各ビーム上の観測点における水平方向の風 速から、 大気層の各部分において、 大気層の上下層の水平方向の風速差を検出し 、 この水平方向の風速差の大小から、 大気層の各部分における乱流層の有無を検 出し、 あるいは、 2本以上の各ビーム上の親測点における密度を測定し、 大気層 の各部分において、 密度の変化率を測定し、 この密度の変化率の大小から、 大気 層の各部分における乱流層の有無を検出する。 そのため、 リチャードソン数と乱 流層の有無の関係からも分かるように、 水平方向の風速差および密度の変化率は 、 乱流層を検出する上での指標となる。 したがって、 水平方向の風速差および密 度の変化率を測定することにより、 乱流層の有無を高精度で検出することができ る。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値を有し、 水平方 向の風速差が、 この閾値を超えるときに乱流層が存在する判定を行う。 そのため 、 水平方向の風速差が所定の閾値以上である乱流層を確実に検出することができ る。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の密度分布から、 密度の変化率を推定し、 この密度の変化率と測定され た水平方向の風速差とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチャードソ ン数が、 リチヤードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層が存 在する判定を行う。 そのため、 水平方向の風速差および密度の変化率の両方の値 をもとに、 乱流層の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上げる ことができる。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率に関する所定の閾値を有し、 密度の変化 率の測定値が、 この閾値より小さいときに乱流層が存在する判定を行う。 そのた め、 密度差が所定の閾値より小さい乱流層を確実に検出することができる。 また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知で ある大気の風速分布から、 水平方向の風速差を推定し、 この水平方向の風速差と 測定された密度の変化率とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチヤー ドソン数が、 リチャードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流層 が存在する判定を行う。 そのため、 水平方向の風速差および密度の変化率の両方 の値をもとに、 乱流層の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上 げることができる。
また、 乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値と密度の変化率 に関する所定の閾値とを有し、 大気層の各部分において、 大気層の上下層にある 観測点における水平方向の風速差が、 この水平方向の風速差に関する所定の閾値 を超えるときと、 大気層の上下層にある親測点における密度の変化率の測定値が 、 密度の変化率に関する所定の閾値より小さいときの内、 少なくともどちらか一 方の条件を満足するときに乱流層が存在する判定を行う。 そのため、 水平方向の 風速差が水平方向の風速差の所定の閾値よりも大きく、 または、 密度差が密度差 に関する所定の閾値以上である乱流層を確実に検出することができる。
また、 乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 大気層 の各部分において、 大気層の上下層にある観測点における水平方向の風速差の測 定値と密度の変化率の測定値を用いて、 リチャードソン数を計算し、 このリチヤ —ドソン数が、 リチヤードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流 層が存在する判定を行う。 そのため、 水平方向の風速差および密度の変化率の両 方の値をもとに、 大気層の乱れの程度を示す値であるリチャードソン数を用いて 乱流層の有無の検出を行うので、 乱流層の検出の確度をさらに上げることができ る。
また、 乱流層検出部は、 密度の変化率と、 大気層を挟む上下層の水平方向の風 速差のうち、 どちらか一方の測定結果を用いて乱流層の検出を行い、 乱流層を検 出したと判定した際にもう一方の測定結果を用いて乱流層の有無を確認する。 そ のため、 密度の変化率と、 水平方向の風速差のうち、 どちらか一方の測定結果を 用いて乱流層の検出を行い、 乱流層を検出したと判定した際にもう一方の測定結 果を用いて乱流層の有無を確認すれば、 密度の変化率と、 水平方向の風速差の測 定の両方の測定を常時行う場合と比較して、 乱流層検出装置で受信信号に対して 行う処理を減らすことができ、 装置を廉価にすることができる。
さらに、 リチャードソン数に関する所定の閾値が、 0 . 2 5である。 そのため 、 特に航空機の運行において問題となる渦状の乱気流の存在する乱流層を検出す ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 大気中に電磁波、 音波、 もしくは光波のビームを送信する送信部と、 上記送信部が送信し、 大気中の微粒子等により散乱された電磁波、 音波、 もし くは光波を受信する受信部と、
上記受信部が受信した受信信号から、 上記ビーム上の 2箇所以上の観測点にお いて風速のビーム方向成分を測定する風速測定部、 あるいは上記ビーム上の 2箇 所以上の親測点において密度を測定する密度測定部のレ、ずれか一方と、
上記風速測定部あるいは上記密度測定部のいずれか一方の出力に基づいて、 乱 流層の有無の検出をする乱流層検出部と
を備えたことを特徴とする乱流層検出装置。
2 . 上記風速測定部は、 風速の上記ビーム方向成分から水平方向の風速を求め る
ことを特徴とする請求項 1記載の乱流層検出装置。
3 . 上記 2箇所以上の観測点の隣り合う 2つの親測点の高度差は、 検出する乱 流層の厚さよりも大きい
ことを特徴とする請求項 1記載の乱流層検出装置。
4 . 上記乱流層検出部は、 上記ビーム上の 2箇所以上の親測点の隣り合う 2つ の親測点における上記水平方向の風速から、 水平方向の風速差を検出し、 該水平 方向の風速差の大小から乱流層を検出し、
あるいは、 上記ビーム上の 2箇所以上の観測点の隣り合う 2つの親測点におけ る密度を測定し、 該隣り合う 2つの観測点間の高度における密度の変化率を測定 し、 該密度の変化率の大小から乱流層を検出する
ことを特徴とする請求項 2記載の乱流層検出装置。
5 . 上記乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値を有し、 上記 水平方向の風速差が、 該閾値を超えるときに乱流層が存在する判定を行う ことを特徴とする請求項 4記載の乱流層検出装置。
6 . 上記乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知 である大気の密度分布から、 密度の変化率を推定し、 該密度の変化率と測定され た上記水平方向の風速差とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 該リチャード ソン数が、 上記リチャードソン数に関する所定の閾値より小さくなるときに乱流 層が存在する判定を行う
ことを特徴とする請求項 4記載の乱流層検出装置。
7 . 上記乱流層検出部は、 密度の変化率に関する所定の閾値を有し、 密度の変 化率の測定値が、 該閾値より小さくなるときに乱流層が存在する判定を行う ことを特徴とする請求項 4記載の乱流層検出装置。
8 . 上記乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 既知 である大気の風速分布から、 上記水平方向の風速差を推定し、 該水平方向の風速 差と測定された上記密度の変化率とを用いて、 リチャードソン数を計算し、 該リ チャードソン数が、 上記リチヤードソン数に関する所定の閾値より小さくなると きに乱流層が存在する判定を行う
ことを特徴とする請求項 4記載の乱流層検出装置。
9 . 上記乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値と密度の変化 率に関する所定の閾値とを有し、 水平方向の風速差の測定値が、 該水平方向の風 速差に関する所定の閾値を超えるときと、 密度の変化率の測定値が、 密度の変化 率に関する所定の閾値より小さくなるときの内、 少なくともどちらか一方の条件 を満たすときに乱流層が存在する判定を行う
ことを特徴とする請求項 4記載の乱流層検出装置。
1 0 . 上記乱流層検出部は、 リチャードソン数に関する所定の閾値を有し、 上 記水平方向の風速差の測定値と密度の変化率の測定値を用いて、 リチヤ一ドソン 数を計算し、 該リチャードソン数が、 上記リチャードソン数に関する所定の閾値 より小さくなるときに乱流層が存在する判定を行う
ことを特徴とする請求項 4記載の乱流層検出装置。
1 1 . 上記乱流層検出部は、 上記密度の変化率と、 上記水平方向の風速差のう ち、 どちらか一方の測定結果を用いて乱流層の検出を行い、 乱流層を検出したと 判定した際にもう一方の測定結果を用いて乱流層の有無を確認する
ことを特徴とする請求項 4記載の乱流層検出装置。
1 2 . 上記送信部は、 上記ビームの方向を、 大気中において逐次スキャンさせ 、 上記受信部は、 スキャンされた該ビームが大気中の微粒子等により散乱された ものを受信する
ことを特徴とする請求項 1記載の乱流層検出装置。
1 3 . 上記風速測定部は、 上記ビームの方向をスキャンする過程における各時 点において、 上記ビーム上の 2箇所以上の親測点において風速のビーム方向成分 を測定し、
上記密度測定部は、 上記ビームの方向をスキャンする過程における各時点にお いて、 上記ビーム上の 2箇所以上の覲測点において密度を測定する
ことを特徴とする請求項 1 2記載の乱流層検出装置。
1 4 . 上記送信部は、 電磁波、 音波、 もしくは光波の 2本以上のビームを送信 する機能を有し、
上記受信部は、 2本以上の上記ビームのそれそれについて、 大気中の微粒子等に より散乱されることにより生じる電磁波、 音波、 もしくは光波を受信する ことを特徴とする請求項 1記載の乱流層検出装置。
1 5 . 上記風速測定部は、 上記 2本以上の各ビーム上の親測点において、 風速 のビーム方向成分を測定し、
上記密度測定部は、 上記 2本以上の各ビーム上の観測点において、 密度を測定 する
ことを特徴とする請求項 1 4記載の乱流層検出装置。
1 6 . 上記風速測定部は、 上記 2本以上のビーム上の親測点において、 風速の 上記ビーム方向成分から水平方向の風速を求める
ことを特徴とする請求項 1 5記載の乱流層検出装置。
1 7 . 上記乱流層検出部は、 上記 2本以上の各ビーム上の観測点における水平 方向の風速から、 大気層の各部分において、 大気層の上下層の水平方向の風速差 を検出し、 該水平方向の風速差の大小から、 大気層の各部分における乱流層の有 無を検出し、
あるいは、 上記 2本以上の各ビーム上の観測点における密度を測定し、 大気層 の各部分において、 密度の変化率を測定し、 該密度の変化率の大小から、 大気層 の各部分における乱流層の有無を検出する
ことを特徴とする請求項 1 6記載の乱流層検出装置。
1 8 . 上記乱流層検出部は、 水平方向の風速差に関する所定の閾値を有し、 上 記水平方向の風速差が、 該閾値を超えるときに乱流層が存在する判定を行う ことを特徴とする請求項 1 7記載の乱流層検出装置。
1 9 . 上記乱流層検出部は、 上記密度の変化率と、 大気層を挟む上下層の上記 水平方向の風速差のうち、 どちらか一方の測定結果を用いて乱流層の検出を行い 、 乱流層を検出したと判定した際にもう一方の測定結果を用いて乱流層の有無を 確認する
ことを特徴とする請求項 1 7または 1 8に記載の乱流層検出装置。
2 0 . 上記リチャードソン数に関する所定の閾値が、 0 . 2 5である ことを特徴とする請求項 6、 請求項 8、 請求項 1 0のいずれか記載の乱流層検 出装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110261874A (zh) * 2019-05-31 2019-09-20 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于相干激光的实时晴空颠簸探测方法及系统

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8031622B2 (en) * 2002-02-19 2011-10-04 Qualcomm, Incorporated Method and apparatus for receive diversity in a communication system
US20050151961A1 (en) * 2003-12-31 2005-07-14 Mcgraw John T. Surface layer atmospheric turbulence differential image motion measurement
US8103045B2 (en) * 2005-01-04 2012-01-24 Stc.Unm Structure function monitor
FR2908876B1 (fr) * 2006-11-21 2009-02-13 Thales Sa Procede de detection automatique de turbulence
JP5152748B2 (ja) * 2007-10-09 2013-02-27 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 予測乱気流域解析装置
FR2938085B1 (fr) * 2008-11-05 2010-12-03 Airbus France Procede et dispositif d'attenuation des effets d'une turbulence sur un aeronef
CN107101799B (zh) * 2017-06-14 2023-06-30 浙江大学 入射角可变多层式大气湍流模拟装置
CN113589298B (zh) * 2021-06-16 2023-08-11 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种拖线阵湍流边界层噪声测试数据线谱净化方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652122A (en) * 1985-06-26 1987-03-24 United Technologies Corporation Gust detection system
JPH06342084A (ja) * 1990-06-25 1994-12-13 Europ De Syst Opt Seso:Soc 気象パラメータ測定装置
JP2779563B2 (ja) * 1992-02-27 1998-07-23 株式会社カイジョー ドップラー音波レーダの送受信装置
JP2895249B2 (ja) * 1991-01-29 1999-05-24 三菱重工業株式会社 音響トモグラフィ装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3646555A (en) * 1969-05-02 1972-02-29 David Atlas Method and apparatus for radar turbulence detection
US4649388A (en) * 1985-11-08 1987-03-10 David Atlas Radar detection of hazardous small scale weather disturbances
US5117689A (en) 1990-11-27 1992-06-02 The United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration Microwave temperature profiler for clear air turbulence prediction

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652122A (en) * 1985-06-26 1987-03-24 United Technologies Corporation Gust detection system
JPH06342084A (ja) * 1990-06-25 1994-12-13 Europ De Syst Opt Seso:Soc 気象パラメータ測定装置
JP2895249B2 (ja) * 1991-01-29 1999-05-24 三菱重工業株式会社 音響トモグラフィ装置
JP2779563B2 (ja) * 1992-02-27 1998-07-23 株式会社カイジョー ドップラー音波レーダの送受信装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PARKS E. K. ET. AL.: "Identification of Vortex Induced Clear Air Turbulence Using Airline Flight Records", AMERICAN INSTITUTE OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS, NEW YORK, 9 January 1984 (1984-01-09), pages 1 - 8, XP002928725 *
See also references of EP1156348A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110261874A (zh) * 2019-05-31 2019-09-20 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于相干激光的实时晴空颠簸探测方法及系统
CN110261874B (zh) * 2019-05-31 2020-12-25 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于相干激光的实时晴空颠簸探测方法及系统

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