(57)【要約】【課題】降雨減衰を簡易かつ確実に予測する。【解決手段】降雨減衰予測装置１の受信部１０は、５分毎１ｋｍメッシュ降水強度の気象データを受信し、気象データをメモリ１１に格納する。予測部１２は、予め設定された移動パターンに基づいて、現時点から予測時間までの間で対象回線を通過するであろう現時点の雨雲のエリアを、ソート範囲として設定する。そして、予測部１２は、メモリ１１に格納された気象データを用いてソート範囲内で最大降水強度を特定し、最大降水強度から降雨減衰量を算出し、基準受信レベル及び降雨減衰量から回線受信レベルを予測する。判定部１３は、予測部１２により予測された回線受信レベルと閾値とを比較し、回線受信レベルが閾値以下の場合、放送の途切れの可能性があると判定する。【選択図】図２
2020092367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定箇所の降雨による電波の減衰を予測する降雨減衰予測装置において、
実際に所定時間毎かつ所定領域毎に観測された降水強度を受信し、当該降水強度をメモリに格納する受信部と、
前記メモリに格納された最新の前記降水強度及び雨雲の所定の移動速度及び移動方向に基づいて、現時点から所定の予測時間までの間の前記所定箇所における電波の減衰を降雨減衰量として予測する予測部と、を備え、
前記予測部は、
前記移動速度及び前記移動方向に基づいて、現時点から前記予測時間までの間で前記所定箇所を通過することが予測される前記雨雲による前記降水強度をソートするための領域をソート範囲として設定するソート範囲設定部と、
前記メモリから最新の前記降水強度を読み出し、前記ソート範囲設定部により設定された前記ソート範囲内で前記降水強度をソートし、前記所定箇所の最大降水強度を特定する降水強度ソート部と、
前記降水強度ソート部により特定された前記最大降水強度に基づいて、前記所定箇所の前記降雨減衰量を予測する降雨減衰量予測部と、を備えたことを特徴とする降雨減衰予測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の降雨減衰予測装置において、
前記移動速度及び前記移動方向はユーザにより予め設定される、ことを特徴とする降雨減衰予測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の降雨減衰予測装置において、
前記ユーザにより予め設定される前記移動速度を、前記所定箇所において過去に観測された最大移動速度とし、
前記ユーザにより予め設定される前記移動方向を、前記所定箇所において過去に観測された複数の方向とする、ことを特徴とする降雨減衰予測装置。
【請求項４】
請求項１に記載の降雨減衰予測装置において、
さらに、前記メモリから最新の前記降水強度及び過去の前記降水強度を読み出し、最新の前記降水強度における前記所定箇所を含む第１領域の分布と、過去の前記降水強度における前記第１領域と同じサイズの第２領域の分布との間でのマッチングを行い、前記第２領域を所定距離分順次シフトさせることで前記第１領域の分布と前記第２領域の分布との間の差が最小となる前記第２領域を特定し、前記第１領域及び前記差が最小となる前記第２領域に基づいて、前記移動速度及び前記移動方向を設定する移動パターン設定部を備えたことを特徴とする降雨減衰予測装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の降雨減衰予測装置において、
さらに判定部を備えると共に、前記予測部はさらに受信レベル予測部を備え、
前記受信レベル予測部は、
前記所定箇所において降雨がないときの前記電波の受信レベルを基準受信レベルとして、当該基準受信レベル及び前記降雨減衰量予測部により予測された前記降雨減衰量に基づいて、前記所定箇所の前記受信レベルを予測し、
前記判定部は、
前記受信レベル予測部により予測された前記受信レベル及び所定の閾値に基づいて、前記所定箇所の放送が途切れる可能性を判定する、ことを特徴とする降雨減衰予測装置。
【請求項６】
コンピュータを、請求項１から５までのいずれか一項に記載の降雨減衰予測装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、降雨による電波の減衰を測定する技術に関し、特に、降雨による電波の減衰（以下、「降雨減衰」という。）を予測する降雨減衰予測装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、放送ネットワークを説明する概略図である。この放送ネットワーク１００は、放送局（演奏所）１０１、放送所（親局）１０２及び中継局１０３−１，１０３−２等により構成される。放送ネットワーク１００は、ＳＴＬ（Studio to Transmitter Link）回線及びＴＴＬ（Transmitter to Transmitter Link）回線を用いることで、放送所（親局）１０２または中継局１０３−１，１０３−２等から各家庭に設置された受信機へ放送波を送信する。これにより、家庭内の視聴者は映像を視聴することができる。
【０００３】
ＳＴＬ回線は、放送局（演奏所）１０１から放送所（親局）１０２へ放送内容を送信するためのマイクロ波を用いた無線回線であり、ＴＴＬ回線は、放送所（親局）１０２から中継局１０３−１，１０３−２等へ放送内容を送信するためのマイクロ波を用いた無線回線である。
【０００４】
ところで、近年は豪雨の発生頻度が増加しており、図１３に示したＳＴＬ回線またはＴＴＬ回線等において、豪雨による電波の受信レベルの低下が増加傾向にある。
【０００５】
このような電波の受信レベルを測定する技術として、電波の減衰量を算出する手法が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００６】
この手法は、実際に１０分毎に観測された地点の降雨強度に基づいて、１０分毎の降雨強度の確率分布を対数正規分布で近似し、降雨強度分布データを生成し、降雨強度分布データに基づいて電波の減衰量を算出し、この確率分布を示す減衰量分布データを生成する。そして、生成した減衰量分布データ、外部から入力した１時間雨量の予測値、及び、１時間あたりで放送が遮断されない時間を示す要求放送時間データに基づいて、降雨マージンを算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２４６３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１３に示した放送ネットワーク１００において、ＳＴＬ回線またはＴＴＬ回線にて降雨減衰が発生すると、放送局（演奏所）１０１、放送所（親局）１０２または中継局１０３−１，１０３−２等から送信された電波の受信レベルが低下し、放送が途切れる可能性がある。つまり、ＳＴＬ回線またはＴＴＬ回線において降雨減衰が発生すると、放送局（演奏所）１０１にて制作された番組等の映像が視聴者へ届かないことがあり得る。
【０００９】
このため、ＳＴＬ回線またはＴＴＬ回線における降雨減衰を事前に予測することが所望されていた。降雨減衰を予測することにより、使用回線を、通常のＳＴＬ回線またはＴＴＬ回線から、別に用意された予備回線がある場合にはその予備回線に切り替えることで、放送の途切れを回避することができるからである。
【００１０】
このような降雨減衰を予測するために、前述の特許文献１の手法を用いることが想定される。しかし、この手法は、減衰量分布データを生成する際に、所定時間毎の降雨強度の確率分布を対数正規分布で近似する必要があるため、降雨減衰を予測するための処理が複雑になり負荷が高いという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、降雨減衰を簡易かつ確実に予測可能な降雨減衰予測装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、請求項１の降雨減衰予測装置は、所定箇所の降雨による電波の減衰を予測する降雨減衰予測装置において、実際に所定時間毎かつ所定領域毎に観測された降水強度を受信し、当該降水強度をメモリに格納する受信部と、前記メモリに格納された最新の前記降水強度及び雨雲の所定の移動速度及び移動方向に基づいて、現時点から所定の予測時間までの間の前記所定箇所における電波の減衰を降雨減衰量として予測する予測部と、を備え、前記予測部が、前記移動速度及び前記移動方向に基づいて、現時点から前記予測時間までの間で前記所定箇所を通過することが予測される前記雨雲による前記降水強度をソートするための領域をソート範囲として設定するソート範囲設定部と、  前記メモリから最新の前記降水強度を読み出し、前記ソート範囲設定部により設定された前記ソート範囲内で前記降水強度をソートし、前記所定箇所の最大降水強度を特定する降水強度ソート部と、前記降水強度ソート部により特定された前記最大降水強度に基づいて、前記所定箇所の前記降雨減衰量を予測する降雨減衰量予測部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の降雨減衰予測装置は、請求項１に記載の降雨減衰予測装置において、前記移動速度及び前記移動方向はユーザにより予め設定される、ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３の降雨減衰予測装置は、請求項２に記載の降雨減衰予測装置において、前記ユーザにより予め設定される前記移動速度を、前記所定箇所において過去に観測された最大移動速度とし、前記ユーザにより予め設定される前記移動方向を、前記所定箇所において過去に観測された複数の方向とする、ことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４の降雨減衰予測装置は、請求項１に記載の降雨減衰予測装置において、さらに、前記メモリから最新の前記降水強度及び過去の前記降水強度を読み出し、最新の前記降水強度における前記所定箇所を含む第１領域の分布と、過去の前記降水強度における前記第１領域と同じサイズの第２領域の分布との間でのマッチングを行い、前記第２領域を所定距離分順次シフトさせることで前記第１領域の分布と前記第２領域の分布との間の差が最小となる前記第２領域を特定し、前記第１領域及び前記差が最小となる前記第２領域に基づいて、前記移動速度及び前記移動方向を設定する移動パターン設定部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５の降雨減衰予測装置は、請求項１から４までのいずれか一項に記載の降雨減衰予測装置において、さらに判定部を備えると共に、前記予測部はさらに受信レベル予測部を備え、前記受信レベル予測部が、前記所定箇所において降雨がないときの前記電波の受信レベルを基準受信レベルとして、当該基準受信レベル及び前記降雨減衰量予測部により予測された前記降雨減衰量に基づいて、前記所定箇所の前記受信レベルを予測し、前記判定部が、前記受信レベル予測部により予測された前記受信レベル及び所定の閾値に基づいて、前記所定箇所の放送が途切れる可能性を判定する、ことを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項６のプログラムは、コンピュータを、請求項１から５までのいずれか一項に記載の降雨減衰予測装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、降雨減衰を簡易かつ確実に予測することができる。そして、降雨減衰の発生を予測することにより、例えば使用回線を、通常のＳＴＬ回線またはＴＴＬ回線から、別に用意された予備回線がある場合にはその予備回線に切り替えることで、放送の途切れを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１，２の降雨減衰予測装置を含む全体システムの概略図である。
【図２】実施例１の降雨減衰予測装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】実施例１の降雨減衰予測装置の処理例を示すフローチャートである。
【図４】予測部の構成例を示すブロック図である。
【図５】（１）は、ソート範囲Ｃを説明する図である。（２）は、ソートにより得られた最大降水強度を説明する図である。
【図６】９通りの移動方向Ａが設定された場合の例を説明する図である。
【図７】５分毎の気象データのみを用いた場合、降雨減衰の発生を見逃す可能性があることを説明する図である。
【図８】表示画面の例を示す図である。
【図９】実施例２の降雨減衰予測装置の構成例を示すブロック図である。
【図１０】実施例２の降雨減衰予測装置の処理例を示すフローチャートである。
【図１１】移動パターン設定処理例を説明する図である。
【図１２】実施例１の実験結果を示す図である。
【図１３】放送ネットワークを説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、実施例１，２の降雨減衰予測装置を含む全体システムの概略図である。この降雨減衰予測システムは、サーバ１０４及び降雨減衰予測装置１，２を備えて構成される。サーバ１０４と降雨減衰予測装置１，２とは、インターネット１０５を介して接続される。
【００２１】
サーバ１０４は、一般財団法人気象業務支援センターに設置された装置であり、気象データ（５分毎１ｋｍメッシュ全国合成レーダーＧＰＶ（Grid Point Value：格子点値））を、インターネット１０５を介してＦＴＰ通信にて降雨減衰予測装置１，２へ送信する。
【００２２】
気象庁は、全国で２０台の気象レーダーを用いて、約１ｋｍメッシュ（１ｋｍ2）の領域単位の換算降水強度［ｍｍ／ｈ］を観測している。サーバ１０４は、この１ｋｍメッシュ単位の換算降水強度を、５分毎の気象データ（以下、「５分毎１ｋｍメッシュ降水強度の気象データ」という。）として、ユーザの装置（例えば降雨減衰予測装置１，２）へ配信している。換算降水強度は、瞬間的な雨や雪の強さを1時間あたりに換算した値である。
【００２３】
降雨減衰予測装置１，２は、サーバ１０４から５分毎１ｋｍメッシュ降水強度の気象データを受信する。そして、降雨減衰予測装置１，２は、現在（最新）の５分毎の降水強度及び雨雲の移動パターンに基づいて、現時点から予測時間までの間に所定箇所を通過するであろう（通過することが予測される）雨雲による最大降水強度を予測する。降雨減衰予測装置１，２は、最大降水強度から降雨減衰量を算出し、所定の対象箇所の回線受信レベルを予測する。
【００２４】
所定箇所は、例えば、図１３に示した放送局（演奏所）１０１、放送所（親局）１０２及び中継局１０３−１，１０３−２等の間のＳＴＬ回線またはＴＴＬ回線（以下、「対象回線」という。）である。
【００２５】
以下に説明する実施例１の降雨減衰予測装置１は、ユーザの操作により予め設定された雨雲の移動パターン（移動速度及び移動方向）を用いて、降雨減衰を予測する。具体的には、降雨減衰予測装置１は、実際に観測された所定時間毎（本例では５分毎）の降水強度を取得する。そして、降雨減衰予測装置１は、５分毎の降水強度及び予め設定された移動パターンに基づいて、現時点から予測時間までの間に対象回線を通過するであろう雨雲による最大降水強度を予測し、最大降水強度から降雨減衰量を算出して回線受信レベルを予測する。降雨減衰予測装置１は、回線受信レベル及び予め設定された閾値に基づいて、放送の途切れの可能性を判定する。
【００２６】
これにより、従来の対数正規分布で近似する等の処理（特許文献１の処理）が不要になるから、降雨減衰を簡易な処理にて予測することができる。また、現時点から予測時間までの間に対象回線を通過する雨雲に着目するようにしたから、所定時間毎の降水強度から直接的に降雨減衰を予測する処理とは異なり、降雨減衰を見逃すことなく確実に予測することができる。そして、放送の途切れの可能性があると判定すると、使用している対象回線を、別に用意された予備回線がある場合にはその予備回線に切り替えることで、放送の途切れを回避することが可能となる。
【００２７】
また、実施例２の降雨減衰予測装置２は、実際に観測された所定時間毎の降水強度を取得し、５分毎の降水強度に基づいて雨雲の移動パターンを設定する。降雨減衰予測装置２は、５分毎の降水強度及び設定した移動パターンに基づいて、実施例１と同様の処理にて、回線受信レベルを予測し、放送の途切れの可能性を判定する。
【００２８】
これにより、雨雲の移動パターンは、ユーザの操作により予め設定されるのではなく、実際に観測された降水強度を用いて設定されるから、降雨減衰を精度高く予測することができ、放送の途切れを確実に回避することが可能となる。
【００２９】
〔実施例１〕
まず、実施例１について説明する。前述のとおり、実施例１は、予め設定された雨雲の移動パターンを用いて、実際に観測された５分毎の降水強度に基づき、対象回線を通過するであろう雨雲による最大降水強度を予測し、最大降水強度から降雨減衰量を算出して回線受信レベルを予測する。そして、放送の途切れの可能性を判定する。
【００３０】
図２は、実施例１の降雨減衰予測装置１の構成例を示すブロック図であり、図３は、実施例１の降雨減衰予測装置１の処理例を示すフローチャートである。この降雨減衰予測装置１は、受信部１０、メモリ１１、予測部１２、判定部１３及び表示部１４を備えている。
【００３１】
受信部１０は、一般財団法人気象業務支援センターに設置されたサーバ１０４から、５分毎１ｋｍメッシュ降水強度の気象データを受信し、気象データをメモリ１１に格納する（ステップＳ３０１）。メモリ１１には、最新の気象データ及び過去の気象データが格納される。気象データは、５分毎の時刻、１ｋｍメッシュの地点、及び降水強度からなる。ステップＳ３０１の処理は、常時実行される。
【００３２】
予測部１２は、ユーザにより予め設定された移動パターンを入力する（ステップＳ３０２）。また、予測部１２は、ユーザにより予め設定された予測時間、回線地点情報、周波数情報等を入力し、メモリ１１から気象データを読み出す。
【００３３】
ここで、移動パターンは、雨雲の移動速度及び移動方向からなり、実施例１ではユーザにより予め設定され、後述する実施例２では、受信した気象データに基づいて現時点のデータとして算出される。回線地点情報は、対象回線を特定するための情報である。移動パターンの詳細については後述する。また、回線地点情報、周波数情報等の詳細についても後述する。
【００３４】
移動パターン、予測時間、回線地点情報、周波数情報等は、ユーザの操作に従い変更することが可能である。予測部１２は、ユーザの操作により移動パターン等が変更された場合、変更後の移動パターン等を即座に入力し、変更後の移動パターン等を、後述する処理に用いる。また、メモリ１１に格納される気象データが５分毎に更新されるため、予測部１２は、気象データが更新されたタイミングで、最新の気象データを読み出す。
【００３５】
予測部１２は、移動パターンに基づいて、現時点から予測時間までの間で対象回線を通過するであろう現時点の雨雲による降水強度をソートするためのエリア（現時点の雨雲のエリア）を、ソート範囲として設定する（ステップＳ３０３）。これにより、対象回線を基準としたソート範囲が設定される。
【００３６】
予測部１２は、最新の気象データを用いて、ソート範囲内で最大降水強度を特定する（ステップＳ３０４）。これにより、現時点から予測時間までの間で対象回線を通過するであろう雨雲による最大降水強度が特定される。
【００３７】
予測部１２は、最大降水強度から降雨減衰量を算出する（ステップＳ３０５）。これにより、現時点から予測時間までの間の対象回線における最大降水強度に対応する降雨減衰量が得られる。
【００３８】
予測部１２は、基準受信レベル及び降雨減衰量から回線受信レベルを予測する（ステップＳ３０６）。これにより、現時点から予測時間までの間の対象回線における最大降水強度に対応する回線受信レベルが予測される。
【００３９】
予測部１２は、回線受信レベルの予測値を判定部１３に出力すると共に、現時点の降水強度、回線地点情報、回線受信レベル（回線受信レベルの予測値）等を表示データとして表示部１４に出力する。予測部１２の処理の詳細については後述する。
【００４０】
判定部１３は、予測部１２から回線受信レベルの予測値を入力し、回線受信レベルの予測値と、ユーザにより予め設定された閾値とを比較し、放送の途切れの可能性の有無を判定する。判定部１３は、回線受信レベルの予測値が閾値以下の場合、放送が途切れる可能性があると判定し、放送が途切れる可能性があることを示す警報を生成して表示部１４及び外部へ出力する（ステップＳ３０７）。
【００４１】
閾値は、対象回線の放送局（演奏所）１０１、放送所（親局）１０２または中継局１０３−１，１０３−２等において放送が途切れる可能性があることを示す値であるから、判定部１３により、回線受信レベルの予測値が、放送が途切れる可能性のある値（警戒レベル）まで低下するか否かが判定される。これにより、警報が外部へ出力されることで、放送の途切れの可能性があることを、例えば音声にてユーザへ通知することができる。
【００４２】
判定部１３は、回線受信レベルの予測値が閾値よりも大きい場合、放送の途切れの可能性がないと判定する。判定部１３は、放送の途切れの可能性の有無を示す判定結果を外部へ出力する。
【００４３】
予測部１２による回線受信レベルの予測処理及び判定部１３による放送の途切れの可能性の判定処理は、回線地点情報が複数の対象回線を示している場合、複数の対象回線のそれぞれについて行われるものとする。閾値は、対象回線毎に設定されるものとし、周波数情報等についても同様である。
【００４４】
表示部１４は、予測部１２から表示データを入力すると共に、判定部１３から警報を入力し、表示データ及び警報を画面表示する。表示データ及び警報の画面表示は常に更新されるものとする。これにより、ユーザは、現時点の降水強度、対象回線、回線受信レベルの予測値等を認識することができ、放送の途切れの可能性の有無について認識することができる。表示部１４により表示される画面例については後述する。
【００４５】
尚、予測部１２は、ユーザの操作に従い、メモリ１１から過去の気象データを読み出し、そのときの最大降水強度を求め、降雨減衰量を算出し、回線受信レベルを予測するようにしてもよい。この場合、判定部１３は、そのときの放送の途切れの可能性の有無を判定し、表示部１４は、そのときの表示データ及び警報を画面表示する。
【００４６】
また、降雨減衰予測装置１は、ユーザの操作に従い、ユーザにより指定された期間の降雨減衰量及び回線受信レベルの予測値、表示データ等を、例えばエクセル（Excel（登録商標））ファイル等の形式で出力するようにしてもよい。
【００４７】
（予測部１２）
次に、図２に示した予測部１２について詳細に説明する。前述のとおり、予測部１２は、予め設定された移動パターンを入力し、ソート範囲を設定し、ソート範囲内で最大降水強度を特定し、降雨減衰量を算出し、回線受信レベルを予測する一連の処理（図３に示したステップＳ３０２〜Ｓ３０６の処理）を行う。
【００４８】
図４は、予測部１２の構成例を示すブロック図である。この予測部１２は、ソート範囲設定部２０、降水強度ソート部２１、降雨減衰量予測部２２及び受信レベル予測部２３を備えている。
【００４９】
ソート範囲設定部２０は、予め設定された移動パターンを入力すると共に、予め設定された予測時間及び回線地点情報を入力し、回線地点情報から対象回線を特定する。
【００５０】
予測時間は、回線受信レベルが予測される時間を示す。つまり、現時点を基準として、当該予測時間までの間の回線受信レベル（最低の回線受信レベル）が予測される。回線地点情報は、電波の送信地点を示す放送局（演奏所）１０１、放送所（親局）１０２等に関する情報、及び電波の受信地点を示す放送所（親局）１０２、中継局１０３−１等に関する情報からなる。
【００５１】
ソート範囲設定部２０は、移動パターンに基づいて、現時点から予測時間までの間で対象回線を通過するであろう現時点の雨雲による降水強度をソートするためのソート範囲を設定する。そして、ソート範囲設定部２０は、ソート範囲を降水強度ソート部２１に出力する。
【００５２】
図５（１）は、ソート範囲Ｃを説明する図であり、雨雲が真東へ移動する場合の例を示している。電波の送信地点（送信局）を回線地点α１、電波の受信地点（受信局）を回線地点α２、送信局の回線地点α１と受信局の回線地点α２との間の伝搬路を対象回線βとする。また、雨雲の移動方向をＡ、ソート方向をＢ、ソート範囲をＣ、雨雲の移動距離をＬ、１ｋｍメッシュの領域をそれぞれＭ１〜Ｍ３１とする。１ｋｍメッシュの領域において、黒塗りの領域は降水強度が高いことを示し、黒点の領域は降水強度が中程度であることを示し、空白の領域は降水強度が低いことを示す。
【００５３】
ソート範囲設定部２０は、移動パターンに含まれる移動速度に予測時間を乗算し、移動距離Ｌを求める。そして、ソート範囲設定部２０は、移動パターンに含まれる移動方向（雨雲の移動方向Ａ）の反対方向をソート方向Ｂに設定し、対象回線βを基準として、ソート方向Ｂへ移動距離Ｌだけ移動させた際の移動範囲を求める。これにより、対象回線βが示す直線と、ソート方向Ｂの移動距離Ｌが示す直線とで囲まれた四角形の移動範囲が求められる。ソート範囲設定部２０は、移動範囲と重なる１ｋｍメッシュの範囲を、ソート範囲Ｃに設定する。図５（１）では、ソート範囲Ｃとして１ｋｍメッシュＭ１〜Ｍ３１が設定される。
【００５４】
尚、移動パターンに含まれる移動速度は、降雨減衰を精度高く予測するために、降雨減衰を見逃さない速度である必要があり、過去に観測された雨雲の速度の上限値（最大移動速度）が設定される。例えば、対象回線β付近を過去に通過した台風の最大速度（例えば６０［ｋｍ／ｈ］）が設定される。移動速度が実際の雨雲の速度よりも速い値に設定されると、降雨減衰を見逃す可能性は減少するが、設定された移動速度が速すぎる場合、予測誤差が大きくなるため、移動速度は適切な値に設定される必要がある。また、移動パターンに含まれる移動方向は、降雨減衰を精度高く予測するために、過去に観測された雨雲の方向を考慮して設定される。
【００５５】
図４に戻って、降水強度ソート部２１は、ソート範囲設定部２０からソート範囲を入力すると共に、メモリ１１から最新の気象データを読み出し、気象データを用いて、ソート範囲内で１ｋｍメッシュの最大降水強度を特定する。そして、降水強度ソート部２１は、最大降水強度（対象回線の最大降水強度）を降雨減衰量予測部２２に出力する。
【００５６】
図５（２）は、図５（１）に示したソート範囲Ｃのソートにより得られた最大降水強度を説明する図である。
【００５７】
降水強度ソート部２１は、雨雲の移動方向Ａに対して反対方向をソート方向Ｂに設定し、対象回線βを通過する１ｋｍメッシュＭ１〜Ｍ３１毎に、ソート範囲Ｃ内のソート方向Ｂに、気象データが示す降水強度をソートし、１ｋｍメッシュの最大降水強度を特定する。この最大降水強度は、現時点から予測時間までの間で対象回線βを通過するであろう雨雲による最大の降水強度である。
【００５８】
具体的には、降水強度ソート部２１は、ソート範囲Ｃ内の１ｋｍメッシュＭ１〜Ｍ３１のうち、対象回線βに重なっている１ｋｍメッシュＭ１０，Ｍ２０，Ｍ２１，Ｍ３１を特定する。そして、降水強度ソート部２１は、対象回線βに重なっている１ｋｍメッシュＭ１０について、ソート範囲Ｃ内のソート方向Ｂの１ｋｍメッシュＭ１〜Ｍ１０におけるそれぞれの降水強度をソートし、これらの降水強度のうち最大の降水強度を特定する。そして、降水強度ソート部２１は、１ｋｍメッシュＭ１０の降水強度を、特定した最大の降水強度に置き換える。
【００５９】
同様に、降水強度ソート部２１は、対象回線βに重なっている１ｋｍメッシュＭ２０，Ｍ２１，Ｍ３１のそれぞれについて、ソート範囲Ｃ内のソート方向Ｂへ降水強度をソートし、最大の降水強度を特定する。そして、降水強度ソート部２１は、１ｋｍメッシュＭ２０，Ｍ２１，Ｍ３１の降水強度を、特定したそれぞれの最大の降水強度に置き換える。降水強度ソート部２１は、置き換え後の１ｋｍメッシュＭ１０，Ｍ２０，Ｍ２１，Ｍ３１の降水強度（最大の降水強度）のうち最も大きい降水強度を、対象回線βの最大降水強度として特定する。
【００６０】
これにより、現時点から予測時間までの間で対象回線βを通過するであろう雨雲による最大降水強度が得られる。
【００６１】
ここで、移動パターンに含まれる移動方向Ａは、降雨減衰を精度高く予測するために、降雨減衰を見逃さない方向である必要があり、複数の方向が設定されることが望ましい。
【００６２】
図６は、９通りの移動方向Ａが設定された場合の例を説明する図であり、ソート範囲設定部２０が９通りの移動パターンを入力した場合を示している。降雨減衰の発生を見逃さないようにするためには、雨雲の移動速度だけでなく移動方向Ａも適切に設定されることが望ましい。
【００６３】
そこで、本発明者らは、雨雲の移動方向Ａについて、過去に観測した雨雲の移動傾向を鋭意検討し、降雨減衰の予測実験を繰り返した。その結果、図６の上下左右を北南西東として、図６に示す９通りの移動方向Ａを設定することが降雨減衰を精度高く予測するために有用であることを見出した。
【００６４】
図６に示すように、移動方向Ａは、北東から南東までの間において、図５に示した雨雲が真東に移動する場合に加え、合計９通りの方向からなる。
【００６５】
降水強度ソート部２１は、図６に示すように、９通りの移動方向Ａについてソート範囲Ｃをそれぞれ設定する。そして、降水強度ソート部２１は、９通りのソート範囲Ｃのそれぞれについて、前述と同様の処理を行い、対象回線βの最大降水強度を特定する。降水強度ソート部２１は、９通りの移動方向Ａのそれぞれについて、対象回線βの最大降水強度を降雨減衰量予測部２２に出力する。
【００６６】
図４に戻って、降雨減衰量予測部２２は、降水強度ソート部２１から対象回線の最大降水強度を入力すると共に、予め設定された周波数情報及び偏波面情報を入力する。そして、降雨減衰量予測部２２は、最大降水強度、周波数情報、偏波面情報及び伝搬距離（本例の場合は１ｋｍ）に基づいて、降雨減衰量を予測する。これにより、対象回線における降雨減衰量の予測値が求められる。周波数情報は、電波の周波数に関する情報であり、偏波面情報は、電波の偏波面に関する情報である。降雨減衰量予測部２２は、降雨減衰量（降雨減衰量の予測値）を受信レベル予測部２３に出力する。
【００６７】
具体的には、以下の式により、最大降水強度Ｒ［ｍｍ／ｈ］、周波数情報、偏波面情報及び伝搬距離を用いて、降雨減衰量γR［ｄＢ／ｋｍ］が算出される。
［数１］
γR＝ｋ・Ｒα      ・・・（１）
ｋ，αは、周波数情報及び偏波面情報により決定されるパラメータである。
【００６８】
尚、伝搬距離は、各メッシュを通過する伝搬路の距離である。また、前記式（１）は、ＩＴＵ−Ｒにて規定された式であり、詳細については以下の文献を参照されたい。
International Telecommunication Union，“Specific attenuation model for rain for use in prediction methods”，Recommendation ITU-R P.838-3，Mar. 2005
【００６９】
ここで、図６に示したように、９通りの移動方向Ａが設定された場合、つまり、ソート範囲設定部２０が９通りの移動パターンを入力した場合を想定する。降雨減衰量予測部２２は、降水強度ソート部２１から、９通りの移動方向Ａのそれぞれにおける対象回線βの最大降水強度を入力する。
【００７０】
降雨減衰量予測部２２は、９通りの移動方向Ａのそれぞれについて、前記式（１）を用いて降雨減衰量γR-1，γR-2，・・・，γR-9を算出する。降雨減衰量予測部２２は、降雨減衰量γR-1，γR-2，・・・，γR-9のうち最大の降雨減衰量を特定し、これを降雨減衰量の予測値として用いる。これにより、対象回線βにおける降雨減衰量の予測値が求められる。降雨減衰量予測部２２は、特定した降雨減衰量（降雨減衰量の予測値）を受信レベル予測部２３に出力する。
【００７１】
尚、降水強度ソート部２１は、９通りの移動方向Ａのそれぞれにおける最大降水強度のうち最も大きい最大降水強度を、対象回線βの最大降水強度として降雨減衰量予測部２２に出力するようにしてもよい。この場合、降雨減衰量予測部２２は、降水強度ソート部２１から入力した対象回線βの最大降水強度を用いて、前記式（１）にて降雨減衰量γRを予測する。
【００７２】
ここで、前述のとおり、予測部１２に備えたソート範囲設定部２０は、移動パターンを用いてソート範囲を設定し、降水強度ソート部２１は、降水強度をソートして最大降水強度を求め、降雨減衰量予測部２２は、降雨減衰を予測する。これに対し、予測部１２は、５分毎の気象データのみを用いて降雨減衰を予測することも可能である。しかし、５分毎の気象データのみを用いた場合、降雨減衰の発生を見逃す可能性があり妥当でない。
【００７３】
図７は、５分毎の気象データのみを用いた場合、降雨減衰の発生を見逃す可能性があることを説明する図である。（１）は、時刻ｔ１のときの降雨強度の分布（配信された気象データ）を示し、（３）は、時刻ｔ２のときの降雨強度の分布（配信された気象データ）を示す。時刻ｔ１，ｔ２の間隔は、気象データ配信間隔時間の５分である。また、（２）は、時刻ｔ１，ｔ２間の所定時刻ｔ’において想定される降雨強度の分布であり、時刻ｔ’は、最大の降雨強度が対象回線βを通過する時刻、すなわち降雨減衰が最大となる時刻を示している。
【００７４】
図７に示すように、時刻ｔ１，ｔ２の５分毎の気象データのみを用いた場合、時刻ｔ’の降雨強度の分布を想定しないため、降雨減衰の発生を見逃す可能性がある。このため、５分毎の気象データのみを用いる処理は好ましくない。そこで、図４に示した予測部１２のソート範囲設定部２０、降水強度ソート部２１及び降雨減衰量予測部２２による処理のように、移動パターンを用いてソート範囲を設定し、降水強度をソートすることで、降雨減衰の発生を見逃さないようにした。
【００７５】
図４に戻って、受信レベル予測部２３は、降雨減衰量予測部２２から降雨減衰量を入力すると共に、予め設定された基準受信レベルを入力する。基準受信レベルは、対象回線において、降雨がないときの受信レベル実測値の平均値である。これにより、基準受信レベルとして、回線設計時の理論値を用いるのではなく、降雨がないときの受信レベル実測値の平均値を用いることにより、降雨減衰の影響のみを回線受信レベルの予測値に反映させることができる。尚、基準受信レベルとして、距離減衰、アンテナ利得、フェージング等の実測値の平均値も含めた値を用いることにより、これらの影響も回線受信レベルの予測値に反映させることができる。
【００７６】
受信レベル予測部２３は、基準受信レベルを基準値として、基準受信レベルから降雨減衰量を減算し、回線受信レベルを求める。これにより、対象回線における現時点の回線受信レベルの予測値が求められる。受信レベル予測部２３は、回線受信レベルを判定部１３に出力する。
【００７７】
また、図４に詳細は示していないが、予測部１２は、現時点の降水強度、回線地点情報、回線受信レベル（回線受信レベルの予測値）等を表示データとして、表示部１４に出力する。
【００７８】
図８は、表示部１４により表示される表示画面の例を示す図である。この表示画面には、対象回線β（矢印←）及び当該対象回線βの回線地点α１，α２（丸印）が地図上に描画され、現時点の１ｋｍメッシュ毎の降水強度が、地図上にその値に応じた形態（ａ）で描画されている。図８には、現時点の時刻１６：３６における表示データが示されている。
【００７９】
また、表示画面には、対象回線βの回線地点α１である送信局及び回線地点α２である受信局の名称（ｂ）、基準レベル（基準受信レベル）（ｃ）、対象回線βが途切れる可能性のある値（警戒レベル）（ｄ）が表示される。さらに、表示画面には、現時点から予測時間１０分までの間の回線受信レベルの予測値（ｅ）が表示される。
【００８０】
図８では、予測時間が１０分に設定されている。予測時間が１０分に設定されているのは、データ配信間隔が５分であることから、予測時間を５分以下とすると、降雨減衰を見逃す可能性があり、また、予測時間を、１０分を超える長い時間とすると、表示誤差が大きくなるからである。
【００８１】
図８には示していないが、表示部１４が判定部１３から警報を入力すると、例えば「放送が途切れる恐れがあります」の警報表示を行い、警報が発生した対象回線βの箇所を強調表示する。
【００８２】
これにより、ユーザは、現時点の降水強度、対象回線βの位置、回線受信レベルの予測値等を認識することができ、放送の途切れの可能性の有無、及び放送が途切れる可能性のある対象回線βを認識することができる。
【００８３】
（実験結果）
次に、実施例１の降雨減衰予測装置１による実験結果について説明する。図１２は、実施例１の実験結果を示す図であり、ある地域において、移動パターンを９通りとし（図６）、予測時間を１０分とした場合の所定の対象回線βにおける実験結果を示している。横軸は時刻を示し、縦軸は、所定の対象回線βにおける回線受信レベル［ｄＢｍ］を示す。実線は、回線受信レベルの実測値（放送局（演奏所）１０１、放送所（親局）１０２または中継局１０３−１等で実際に観測した値）を示し、点線は、降雨減衰予測装置１の予測部１２により算出された回線受信レベルの予測値を示す。
【００８４】
図１２に示す実測値及び予測値から、予測値が実際の回線受信レベルの変化に追従している。つまり、降雨減衰予測装置１により、対象回線βの降雨減衰が正しく予測されている。
【００８５】
特に、図１２に示す実測値から、時刻１６：３２に豪雨が発生し、所定の対象回線βの回線受信レベルが低下したことがわかる。また、図１２に示す予測値から、時刻１６：３０の気象データ受信時に、すなわち豪雨が発生した時刻１６：３２の約２分前に、時刻１６：３２における所定の対象回線βの回線受信レベルの低下を正しく予測していることがわかる。
【００８６】
以上のように、実施例１の降雨減衰予測装置１によれば、受信部１０は、５分毎１ｋｍメッシュ降水強度の気象データを受信し、気象データをメモリ１１に格納する。
【００８７】
予測部１２は、予め設定された移動パターンに基づいて、現時点から予測時間までの間で対象回線を通過するであろう現時点の雨雲のエリアを、ソート範囲として設定する。そして、予測部１２は、メモリ１１に格納された最新の気象データを用いてソート範囲内で最大降水強度を特定し、最大降水強度から降雨減衰量を算出し、基準受信レベル及び降雨減衰量から回線受信レベルを予測する。
【００８８】
判定部１３は、予測部１２により予測された回線受信レベルと閾値とを比較し、回線受信レベルが閾値以下の場合、放送の途切れの可能性があると判定する。
【００８９】
これにより、従来の対数正規分布で近似する等の複雑な処理（特許文献１の処理）が不要になるから、降雨減衰を簡易な処理にて予測することができる。また、現時点から予測時間までの間に対象回線を通過する雨雲に着目するようにしたから、所定時間毎の降水強度から直接的に降雨減衰を予測する処理とは異なり、降雨減衰を見逃すことなく確実に予測することができる。そして、放送の途切れの可能性があると判定すると、使用している対象回線を、別に用意された予備回線がある場合にはその予備回線に切り替えることで、放送の途切れを回避することが可能となる。
【００９０】
〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。前述のとおり、実施例２は、実際に観測された５分毎の降水強度を取得し、この降水強度に基づいて雨雲の移動パターンを設定する。そして、５分毎の降水強度及び移動パターンに基づいて、対象回線を通過するであろう雨雲による最大降水強度を予測し、最大降水強度から降雨減衰量を算出して回線受信レベルを予測し、放送の途切れの可能性を判定する。
【００９１】
実施例１において、予め設定された移動パターンである雨雲の移動速度及び移動方向が、実際の雨雲の移動速度及び移動方向と異なる場合、降雨減衰の予測誤差が大きくなり、結果として、放送の途切れの可能性を誤って予測することがあり得る。
【００９２】
そこで、実施例２では、移動パターンを、実際に観測された気象データに基づいて設定するようにした。これにより、実施例１に比べ、精度高く降雨減衰を予測することができ、放送の途切れの可能性を精度高く予測することができる。
【００９３】
図９は、実施例２の降雨減衰予測装置２の構成例を示すブロック図であり、図１０は、実施例２の降雨減衰予測装置２の処理例を示すフローチャートである。この降雨減衰予測装置２は、受信部１０、メモリ１１、予測部１２、判定部１３、表示部１４及び移動パターン設定部１５を備えている。
【００９４】
図２に示した実施例１の降雨減衰予測装置１とこの実施例２の降雨減衰予測装置２とを比較すると、両降雨減衰予測装置１，２は、受信部１０、メモリ１１、予測部１２、判定部１３及び表示部１４を備えている点で共通する。一方、降雨減衰予測装置２は、移動パターン設定部１５を備えている点で、移動パターン設定部１５を備えていない降雨減衰予測装置１と相違する。
【００９５】
また、図３に示した実施例１の処理例とこの実施例２の処理例とを比較すると、実施例１のステップＳ３０１，Ｓ３０３〜Ｓ３０７の処理と、実施例２のステップＳ１００１，Ｓ１００３〜Ｓ１００７の処理とが同一である。一方、降雨減衰予測装置２によるステップＳ１００２の処理は、降雨減衰予測装置１によるステップＳ３０２の処理と異なる。
【００９６】
受信部１０、メモリ１１、予測部１２、判定部１３及び表示部１４の処理は、実施例１と同様であるため、ここでは説明を省略する。また、ステップＳ１００１，Ｓ１００３〜Ｓ１００７の処理は、実施例１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９７】
移動パターン設定部１５は、ユーザにより予め設定された回線地点情報を入力すると共に、メモリ１１から気象データを読み出す。そして、移動パターン設定部１５は、回線地点情報から対象回線を設定し、最新の気象データ及び過去の気象データを時系列に解析することで、対象回線付近における現時点の雨雲の移動パターンである移動速度及び移動方向を設定する（ステップＳ１００２）。そして、移動パターン設定部１５は、移動パターンを予測部１２に出力する。
【００９８】
図１１は、移動パターン設定部１５による移動パターン設定処理例を説明する図である。移動パターン設定部１５は、メモリ１１から最新の気象データ及び過去（例えば５分前）の気象データを読み出す。
【００９９】
移動パターン設定部１５は、地図上に描画した現在の気象データの分布に対し、対象回線を含む所定エリアの基準枠Ｗ１を設定する。また、移動パターン設定部１５は、地図上に描画した過去の気象データの分布に対し、当該基準枠Ｗ１と同じ領域を中心とした所定の探索エリア内で、基準枠Ｗ１と同じサイズの枠Ｗ２を設定する。
【０１００】
移動パターン設定部１５は、基準枠Ｗ１の気象データの分布と枠Ｗ２の気象データの分布との間でマッチングを行う。移動パターン設定部１５は、所定の探索エリア内で枠Ｗ２を所定距離分順次シフトさせながら、基準枠Ｗ１の気象データの分布と枠Ｗ２の気象データの分布との間の差を求め、当該差が最も小さい（マッチング度合いが最も高い）枠Ｗ２’を特定する。
【０１０１】
つまり、移動パターン設定部１５は、基準枠Ｗ１の降雨強度分布と、複数の枠Ｗ２のそれぞれについての降雨強度分布との間でマッチングを実行し、複数の枠Ｗ２のうち、降雨強度分布の差が最も小さい（マッチング度合いが最も高い）枠Ｗ２’を特定する。
【０１０２】
移動パターン設定部１５は、基準枠Ｗ１と枠Ｗ２’との間の距離を求めると共に、メモリ１１から読み出した現在の気象データ及び過去の気象データとの間の時間差を求め、距離を時間差で除算して雨雲の移動速度を求める。また、移動パターン設定部１５は、枠Ｗ２’に対する基準枠Ｗ１の方向を求め、これを雨雲の移動方向とする。このように、気象データに基づいて雨雲の移動パターンが設定される。
【０１０３】
以上のように、実施例２の降雨減衰予測装置２によれば、移動パターン設定部１５は、気象データを時系列に解析することで、対象回線付近における現時点の雨雲の移動パターンである移動速度及び移動方向を設定する。
【０１０４】
予測部１２は、移動パターン設定部１５により設定された移動パターンに基づいて、現時点から予測時間までの間で対象回線を通過するであろう現時点の雨雲のエリアを、ソート範囲として設定する。そして、予測部１２は、メモリ１１に格納された最新の気象データを用いてソート範囲内で最大降水強度を特定し、最大降水強度から降雨減衰量を算出し、基準受信レベル及び降雨減衰量から回線受信レベルを予測する。
【０１０５】
判定部１３は、予測部１２により予測された回線受信レベルと閾値とを比較し、回線受信レベルが閾値以下の場合、放送の途切れの可能性があると判定する。
【０１０６】
これにより、実施例１と同様に、降雨減衰を簡易かつ確実に予測することができる。そして、放送の途切れの可能性があると判定すると、使用している対象回線を、別に用意された予備回線がある場合にはその予備回線に切り替えることで、放送の途切れを回避することが可能となる。
【０１０７】
また、実施例１では、ユーザにより予め設定された移動パターンを用いて降雨減衰を予測するようにしたから、この移動パターンが実際の移動パターンと異なる場合、予測誤差が大きくなり、結果として、放送の途切れの可能性を誤って予測することがあり得る。実施例２では、実際に観測された降水強度に基づいて移動パターンを設定し、この移動パターンに基づいて降雨減衰を予測するようにしたから、実施例１に比べ、精度高く降雨減衰を予測することができ、放送の途切れの可能性を精度高く予測することができる。
【０１０８】
以上、実施例１，２を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例１，２に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。実施例１，２の降雨減衰予測装置１，２は、卓上型の装置であってもよいし、スマートフォン等の携帯端末であってもよい。
【０１０９】
また、実施例１の降雨減衰予測装置１は、図６に示したとおり、例えば９通りの移動パターンを用いるようにしたが、これは一例であり、９通り以外の１または複数の移動パターンを用いるようにしてもよい。要するに、使用する移動パターンの数は、降雨減衰の予測漏れがなく、かつ降雨減衰を過度に予測しないように、予測誤りを低下させることが可能な数であればよい。
【０１１０】
また、実施例１，２の降雨減衰予測装置１，２は、サーバ１０４から５分毎１ｋｍメッシュ降水強度の気象データを受信するようにしたが、本発明は、気象データの時間間隔を５分に限定するものではなく、他の時間間隔であってもよい。また、本発明は、気象データの領域単位を１ｋｍメッシュに限定するものではなく、他の領域単位であってもよい。
【０１１１】
尚、実施例１，２の降雨減衰予測装置１，２のハードウェア構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。降雨減衰予測装置１，２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。
【０１１２】
降雨減衰予測装置１に備えた受信部１０、メモリ１１、予測部１２、判定部１３及び表示部１４の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。また、降雨減衰予測装置２に備えた受信部１０、メモリ１１、予測部１２、判定部１３、表示部１４及び移動パターン設定部１５の各機能も、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。
【０１１３】
これらのプログラムは、前記記憶媒体に格納されており、ＣＰＵに読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもでき、ネットワークを介して送受信することもできる。また、これらのプログラムは、Ｗｅｂアプリケーションとしてブラウザー上で動作するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１，２  降雨減衰予測装置
１０  受信部
１１  メモリ
１２  予測部
１３  判定部
１４  表示部
１５  移動パターン設定部
２０  ソート範囲設定部
２１  降水強度ソート部
２２  降雨減衰量予測部
２３  受信レベル予測部
１００  放送ネットワーク
１０１  放送局（演奏所）
１０２  放送所（親局）
１０３−１，１０３−２  中継局
１０４  サーバ
１０５  インターネット
α１  回線地点（送信局）
α２  回線地点（受信局）
β  対象回線
Ａ  雨雲の移動方向
Ｂ  ソート方向
Ｃ  ソート範囲
Ｌ  雨雲の移動距離
Ｍ１〜Ｍ３１  １ｋｍメッシュ
ａ  降水強度
ｂ  送信局及び受信局の回線地点
ｃ  回線の基準受信レベル
ｄ  回線が途切れる可能性のある値（警戒レベル）
ｅ  回線受信レベルの予測値
Ｗ１  基準枠
Ｗ２  枠
【図１】
2020092367.tif 000003
【図２】
2020092367.tif 000004
【図３】
2020092367.tif 000005
【図４】
2020092367.tif 000006
【図５】
2020092367.tif 000007
【図６】
2020092367.tif 000008
【図７】
2020092367.tif 000009
【図８】
2020092367.tif 000010
【図９】
2020092367.tif 000011
【図１０】
2020092367.tif 000012
【図１１】
2020092367.tif 000013
【図１２】
2020092367.tif 000014
【図１３】
2020092367.tif 000015