(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を空間に放射し、大気により反射された電磁波を受信する送受信手段と、上記送受信手段により受信された電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するドップラ速度算出手段と、風速の空間的連続性を考慮して、上記ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する空間スクリーニング手段と、上記空間スクリーニング手段により不要信号が除去されたドップラ速度空間分布から乱気流を検出する乱気流検出手段と、上記空間スクリーニング手段は、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出装置。
【請求項２】
電磁波を空間に放射し、大気により反射された電磁波を受信する送受信手段と、上記送受信手段により受信された電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するドップラ速度算出手段と、風速の空間的連続性を考慮して、上記ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する空間スクリーニング手段と、上記空間スクリーニング手段により不要信号が除去されたドップラ速度空間分布から乱気流を検出する乱気流検出手段と、上記空間スクリーニング手段は、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出装置。
【請求項３】
空間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化することを特徴とする請求項１または請求項２記載の乱気流検出装置。
【請求項４】
空間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項５】
空間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換することを特徴とする請求項２記載の乱気流検出装置。
【請求項６】
空間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換することを特徴とする請求項１または請求項２記載の乱気流検出装置。
【請求項７】
電磁波を空間に放射し、大気により反射された電磁波を受信する送受信手段と、上記送受信手段により受信された電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するドップラ速度算出手段と、風速の時間的連続性を考慮して、上記ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する時間スクリーニング手段と、上記時間スクリーニング手段により不要信号が除去されたドップラ速度空間分布から乱気流を検出する乱気流検出手段と、上記時間スクリーニング手段は、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出装置。
【請求項８】
電磁波を空間に放射し、大気により反射された電磁波を受信する送受信手段と、上記送受信手段により受信された電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するドップラ速度算出手段と、風速の時間的連続性を考慮して、上記ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する時間スクリーニング手段と、上記時間スクリーニング手段により不要信号が除去されたドップラ速度空間分布から乱気流を検出する乱気流検出手段と、上記時間スクリーニング手段は、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出装置。
【請求項９】
時間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化することを特徴とする請求項７または請求項８記載の乱気流検出装置。
【請求項１０】
時間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換することを特徴とする請求項７記載の乱気流検出装置。
【請求項１１】
時間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換することを特徴とする請求項８記載の乱気流検出装置。
【請求項１２】
時間スクリーニング手段は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換することを特徴とする請求項７または請求項８記載の乱気流検出装置。
【請求項１３】
電磁波を空間に放射して、大気により反射された電磁波を受信すると、その受信した電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するとともに、風速の空間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去し、その不要信号を除去したドップラ速度空間分布から乱気流を検出し、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出方法。
【請求項１４】
電磁波を空間に放射して、大気により反射された電磁波を受信すると、その受信した電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するとともに、風速の空間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去し、その不要信号を除去したドップラ速度空間分布から乱気流を検出し、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出方法。
【請求項１５】
観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化することを特徴とする請求項１３または請求項１４記載の乱気流検出方法。
【請求項１６】
観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換することを特徴とする請求項１３記載の乱気流検出方法。
【請求項１７】
観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換することを特徴とする請求項１４記載の乱気流検出方法。
【請求項１８】
観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換することを特徴とする請求項１３または請求項１４記載の乱気流検出方法。
【請求項１９】
電磁波を空間に放射して、大気により反射された電磁波を受信すると、その受信した電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するとともに、風速の時間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去し、その不要信号を除去したドップラ速度空間分布から乱気流を検出し、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出方法。
【請求項２０】
電磁波を空間に放射して、大気により反射された電磁波を受信すると、その受信した電磁波から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するとともに、風速の時間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去し、その不要信号を除去したドップラ速度空間分布から乱気流を検出し、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去することを特徴とする乱気流検出方法。
【請求項２１】
観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化することを特徴とする請求項１９または請求項２０記載の乱気流検出方法。
【請求項２２】
観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換することを特徴とする請求項１９記載の乱気流検出方法。
【請求項２３】
観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換することを特徴とする請求項２０記載の乱気流検出方法。
【請求項２４】
観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換することを特徴とする請求項１９または請求項２０記載の乱気流検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機通過時に、航空機の後方に発生する乱気流を検出する乱気流検出装置及び乱気流検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、航空機利用者が増加し、大都市に近接する空港における航空機の離発着数を増大させることが望まれている。一般には、新滑走路の増設が困難であるため、安全を確保しつつ離発着の間隔を短くすることが求められている。従来、離発着の時間間隔は、航空機の飛行に伴って主翼の後方に発生する乱気流が消失するのに十分な時間をとることで決められている。従って、離発着間隔を短縮するためには、後方乱気流の発生と消失を検出できる乱気流検出装置が必要である。
【０００３】
図２３は例えば「テンプレートマッチングを用いた航空機の後方乱気流の検出、信学技報  ＳＡＮＥ９９−９、大森、桐本著  １９９９年発行」に示された従来の乱気流検出装置を示す構成図であり、図において、１は送受信部２から出力された電磁波を空間に放射する一方、大気により反射された電磁波を受信する電磁波放射部、２は電磁波を生成して電磁波放射部１に出力する一方、電磁波放射部１の受信信号に対して増幅処理や周波数変換処理などを施す送受信部、３は送受信部２による処理後の受信信号から大気の視線方向風速を算出し、その視線方向風速を解析して乱気流を検出する信号処理部、４は信号処理部３の検出結果を表示する表示部、５は送受信部２，信号処理部３及び表示部４を制御する操作部である。
【０００４】
次に動作について説明する。
乱気流検出装置をドップラライダにより実現する場合について説明する。まず、送受信部２が電磁波である光パルスを生成すると、電磁波放射部１がその光パルスを空間に放射する。
なお、電磁波放射部１は、例えば、光パルスを空間に放射する際に、光パルスを収束させる望遠鏡と、放射の方向を制御する反射鏡とから構成される。
【０００５】
そして、電磁波放射部１が大気により反射された光パルスを受信すると、送受信部２が電磁波放射部１の受信信号に対して増幅処理や周波数変換処理などを実施する。なお、反射位置の風速に応じてドップラー効果が生じるため、大気により反射された光パルスの周波数はドップラ効果による偏移を受ける。
【０００６】
信号処理部３は、送受信部２による処理後の受信信号を受けると、その受信信号のドップラ周波数を算出し、そのドップラ周波数をターゲットのドップラ速度（大気の視線方向風速）に変換する。
そして、信号処理部３は、大気の視線方向風速を解析して乱気流を検出し、その検出結果を表示部４に表示する。乱気流の検出原理は後述する。
【０００７】
乱気流検出装置をドップラレーダにより実現する場合は、送受信部２が光パルスを生成する代わりに電波を生成し、電磁波放射部１がその電波を空間に放射する。電磁波放射部１としてはアンテナが用いられる。その他はドップラライダの場合と同じである。
【０００８】
次に乱気流の検出原理を具体的に説明する。
図２４は乱気流検出装置による後方乱気流の観測の状況を示す説明図である。航空機が通過すると、その後方に２つの渦から構成される乱気流が生じる。この乱気流をドップラレーダ又はドップラライダで観測すると、正のドップラ速度が観測される領域と、負のドップラ速度が観測される領域とが現れる。
【０００９】
そこで、例えば図２５に示すようなテンプレートを用いて、領域に応じて予め設定された重みをかけてドップラ速度のデータを加算する。図２５のテンプレートでは±１の重みをかけている。ここで、加算結果をテンプレート点数で除算したものをテンプレートマッチング値と呼ぶことにする。
テンプレートマッチング値は、乱気流の存在する位置では積算され、その値はテンプレート内におけるドップラ速度絶対値の空間平均値と等しくなる。一方、乱気流の存在しない位置では０に近づく。このように、乱気流の有無によってテンプレートマッチング値に差異が生じるため、乱気流の検出が可能となる。
【００１０】
図２６は信号処理部３の具体的な構成を示す構成図であり、図において、１１は受信信号からドップラ速度を算出するドップラ速度算出部、１２はテンプレートマッチング法を実行して乱気流を検出するテンプレートマッチング部である。
【００１１】
ドップラ速度算出部１１は、送受信部２より出力された受信信号からドップラ速度を算出する。ドップラ速度を算出するには、その受信信号をフーリエ変換して、その受信信号のパワースペクトルを算出する。パワースペクトルを算出する際に、通常はインコヒーレント積分が行われる。パワースペクトルには大気エコースペクトルが含まれる。この大気エコースペクトルのピーク位置の周波数からドップラ速度を算出することができる。
【００１２】
テンプレートマッチング部１２は、テンプレートと一致する風速変化パターンをドップラ速度のデータから抽出することにより後方乱気流を検出する。テンプレートとしては、例えば前述の図２５に示すようなものを用いる。
【００１３】
従来の乱気流検出装置では以上のような原理で乱気流検出を実施するが、従来のテンプレートマッチング方式では、ＳＮ比が低い場合に検出性能が劣化することがある。
図２７は受信機雑音の影響を受ける場合の信号処理アルゴリズムの全体特性を示す説明図である。
【００１４】
図２７（ａ）はドップラスペクトルのＳＮ比が十分高い場合、即ち、雑音の影響を受けない場合の乱気流検出状況を示している。乱気流が存在する位置では、符号の異なるドップラ速度が検出され、テンプレートマッチングによりドップラ速度が積み上がられることにより乱気流が検出される。一方、乱気流の存在しない位置では、速度０の位置にドップラスペクトルが検出されるが、テンプレートマッチングでは速度が積み上げられないため乱気流が検出されない。
【００１５】
図２７（ｂ）はＳＮ比が低い場合、即ち、雑音の影響を受ける場合の乱気流検出状況を示している。ＳＮ比が低下して、ドップラスペクトルの検出閾値より大きな受信機雑音がドップラスペクトルのピークレベルを越えると、誤って検出される可能性が高くなる。
図２７（ｂ）では、乱気流の存在しない位置において、誤ったドップラスペクトルピークを検出した状況を示している。誤検出したドップラ速度の大きさが小さい場合には、テンプレートマッチングの平均化処理により、誤検出されたドップラ速度は抑圧され、乱気流の誤警報が発生しない。しかし、大きなドップラ速度の位置にドップラスペクトルが検出されると、テンプレートマッチングによっても誤検出されたドップラ速度を十分に抑圧できず、乱気流の誤警報を発生する可能性が高くなる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の乱気流検出装置は以上のように構成されているので、受信信号のＳＮ比が低い場合、ドップラ速度が誤って算出され、乱気流の誤警報が発生することがある課題があった。
【００１７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、誤検出されたドップラ速度を除去して、乱気流の誤警報を抑圧することができる乱気流検出装置及び乱気流検出方法を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る乱気流検出装置は、風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する空間スクリーニング手段を設けたものである。
【００１９】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００２１】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化するようにしたものである。
【００２２】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換するようにしたものである。
【００２３】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換するようにしたものである。
【００２４】
この発明に係る乱気流検出装置は、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換するようにしたものである。
【００２５】
この発明に係る乱気流検出装置は、風速の時間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する時間スクリーニング手段を設けたものである。
【００２６】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００２７】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００２８】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化するようにしたものである。
【００２９】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換するようにしたものである。
【００３０】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換するようにしたものである。
【００３１】
この発明に係る乱気流検出装置は、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換するようにしたものである。
【００３２】
この発明に係る乱気流検出方法は、風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するようにしたものである。
【００３３】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００３４】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目点のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００３５】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化するようにしたものである。
【００３６】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換するようにしたものである。
【００３７】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換するようにしたものである。
【００３８】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換するようにしたものである。
【００３９】
この発明に係る乱気流検出方法は、風速の時間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するようにしたものである。
【００４０】
この発明に係る乱気流検出方法は、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００４１】
この発明に係る乱気流検出方法は、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から当該注目時刻のドップラ速度を除去するようにしたものである。
【００４２】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化するようにしたものである。
【００４３】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換するようにしたものである。
【００４４】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換するようにしたものである。
【００４５】
この発明に係る乱気流検出方法は、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換するようにしたものである。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による乱気流検出装置を示す構成図であり、図において、２１は送受信部２２から出力された電磁波を空間に放射する一方、大気により反射された電磁波を受信する電磁波放射部、２２は電磁波を生成して電磁波放射部２１に出力する一方、電磁波放射部２１の受信信号に対して増幅処理や周波数変換処理などを施す送受信部である。なお、電磁波放射部２１及び送受信部２２から送受信手段が構成されている。
【００４７】
２３は乱気流を検出する信号処理部、２４は送受信部２２より出力された受信信号から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出するドップラ速度算出部（ドップラ速度算出手段）、２５は風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出部２４により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する空間スクリーニング部（空間スクリーニング手段）、２６はテンプレートマッチング法を実行して、空間スクリーニング部２５により不要信号が除去されたドップラ速度空間分布から乱気流を検出するテンプレートマッチング部（乱気流検出手段）、２７は信号処理部２３により検出された乱気流の位置を表示する表示部である。
【００４８】
次に動作について説明する。
まず、送受信部２２が電磁波を生成すると、電磁波放射部２１が当該電磁波を空間に放射する。
そして、電磁波放射部２１が大気により反射された電磁波を受信すると、送受信部２２が電磁波放射部２１の受信信号に対して増幅処理や周波数変換処理などを実施する。
【００４９】
信号処理部２３のドップラ速度算出部２４は、送受信部２２による処理後の受信信号を受けると、その受信信号から観測領域内のドップラ速度空間分布を算出する。
ドップラライダ装置で乱気流を観測する場合、そのビームは通常垂直方向に走査されるので、受信信号は距離方向と仰角方向の２次元断面上で得られる。そのため、ドップラ速度算出部２４においても、距離−角度の２次元断面上のドップラ速度を出力する。
ドップラ速度の算出は例えば次のようにして行う。まず、各距離、角度で得られる受信信号にフーリエ変換を施す。すると、視線方向風速に対応するドップラ周波数の位置にスペクトルピークが現れる。そのスペクトルピークを検出し、そのドップラ周波数からドップラ速度（視線方向風速）を算出する。
【００５０】
空間スクリーニング部２５は、ドップラ速度算出部２４がドップラ速度空間分布を算出すると、風速の空間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号（ドップラスペクトル誤検出により生じる不要応答）を除去する。空間スクリーニング部２５の具体的な処理内容は後述する。
テンプレートマッチング部２６は、テンプレートと一致する風速変化パターンをドップラ速度空間分布から抽出することにより後方乱気流を検出し、その乱気流の位置を表示部２７に表示する。
【００５１】
図２は空間スクリーニング部２５の具体的な構成を示す構成図であり、図において、３１は観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の空間中央値（基準値）を算出する空間中央値算出部、３２は注目点のドップラ速度と空間中央値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定する空間中央値比較部、３３は差の絶対値が所定の閾値より大きいとき、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去する不要応答除去部である。
【００５２】
図３は不要応答除去部３３の具体的な構成を示す構成図であり、図において、４１は空間中央値比較部３２により差の絶対値が所定の閾値より大きいと判定された注目点のドップラ速度のみを不要応答欠損化部４２に出力する判定部、４２は判定部４１から出力された注目点のドップラ速度を欠損化する不要応答欠損化部である。
なお、図８は空間スクリーニング部２５の処理内容を示すフローチャートである。
【００５３】
空間スクリーニング部２５の具体的な処理内容を説明する。
ドップラ速度算出部２４から出力されるドップラ速度は、各距離−角度毎に得られることから、スクリーニング処理は各距離−角度毎に行われる。ここで、スクリーニング処理の対象となる空間点を注目点と呼ぶことにする。
スクリーニング処理では、注目点のドップラ速度を周囲の被観測点（以後、周囲点と呼ぶ）のドップラ速度と比較し、注目点のドップラ速度が周囲点のドップラ速度に対して不連続となっていないかどうかを調べる。その結果、不連続である場合には、注目点のドップラ速度の除去を行う。
【００５４】
即ち、空間中央値算出部３１では、周囲点のドップラ速度の空間中央値（基準値）を算出する（ステップＳＴ１）。これにより、注目点の周囲における代表的なドップラ速度の値が得られることになる。なお、空間中央値を計算する際、注目点のドップラ速度を含めて中央値を算出してもよい。
【００５５】
空間中央値比較部３２では、空間中央値算出部３１から出力される空間中央値と注目点のドップラ速度を比較する。具体的には、比較する両データの差を算出し（ステップＳＴ２）、その差の絶対値を予め設定されたスクリーニング閾値と比較する（ステップＳＴ３）。注目点のドップラ速度が周囲点に対して連続的であれば、差の絶対値が小さい。逆に、注目点のドップラ速度が周囲点に対して不連続である場合（ドップラ速度算出部２４においてドップラスペクトルが誤検出された場合）、差の絶対値が大きくなる。
そこで、差の絶対値を予め設定したスクリーニング閾値と比較し、差の絶対値が閾値を越えた場合には、その注目点のドップラ速度が不要応答であると判定し、不要応答であることを示す印を付ける。
【００５６】
不要応答除去部３３では、空間中央値比較部３２において不要応答であると判定された注目点について、そのドップラ速度の除去を行う。
即ち、不要応答除去部３３の判定部４１では、空間中央値比較部３２で不要応答の判定が付いたドップラ速度を不要応答欠損化部４２に渡し、不要応答でないドップラ速度をそのまま出力する。
【００５７】
不要応答欠損化部４２では、不要応答が生じた注目点のドップラ速度を欠損化する（ステップＳＴ４）。これにより、後段のテンプレートマッチング処理では、不要応答のドップラ速度が使用されないため、テンプレートマッチングにおける乱気流誤警報を防ぐことが可能となる。注目点のドップラ速度が不要応答と判定されなかった場合には、入力されたドップラ速度をそのまま出力する。
【００５８】
図４は空間スクリーニング部２５の別の具体的な構成を示す構成図であり、図９は空間スクリーニング部２５の処理内容を示すフローチャートである。
この構成例では、不要応答中央値置換部４３が、不要応答が生じた注目点のドップラ速度を、空間中央値算出部３１により算出された空間中央値と置換するようにしている（ステップＳＴ５）。
これにより、後段のテンプレートマッチング処理では、不要応答のドップラ速度が使用されないため、テンプレートマッチングにおける乱気流誤警報を防ぐことが可能となる。また、スクリーニング処理において、ドップラ速度が欠損化されないため、後段のスクリーニング処理で使用するデータ点数が減少しない。
【００５９】
図５は空間スクリーニング部２５の別の具体的な構成を示す構成図であり、図１０は空間スクリーニング部２５の処理内容を示すフローチャートである。
この構成例では、注目点のドップラ速度データが不要応答と判定されている場合、補間値算出部４４が周囲点のドップラ速度を用いて注目点の補間値を算出する（ステップＳＴ６）。例えば、簡易な補間方法としては、距離方向もしくは角度方向において、注目点に隣接する点のドップラ速度を用いて線形補間するものがある。あるいは、周囲点に対して多次曲面を当てはめることにより、注目点の補間値を決定してもよい。
不要応答補間値置換部４５では、注目点のドップラ速度を補間値算出部４４により算出されたドップラ速度に置き換える（ステップＳＴ７）。
【００６０】
以上の処理は距離−角度の２次元でデータが得られることを想定しているが、距離方向あるいは角度方向のみにデータが得られる場合についても、同様の処理を行うことができる。例えば、ライダ装置のビーム方向を固定し、パルス波を送信して観測を行う場合には、距離方向のみの1次元データが得られる。その際には、距離方向の風速連続性のみを利用して前述の処理を行えばよい。また、ビームを走査し、連続波送信により観測を行う場合には、角度方向のみにデータが得られることになる。その場合には、角度方向の風速連続性を仮定して前述の処理を行えばよい。
【００６１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出部２４により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果を奏する。
【００６２】
また、スクリーニング処理において、注目点のドップラ速度を空間中央値と比較することにより、不要応答の有無を正確に判定することができる。
さらに、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を欠損化することにより、確実に不要応答を除去することができる。
【００６３】
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を空間中央値算出部３１により算出された空間中央値で置き換えるため、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を周囲のドップラ速度から補間するため、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことがない。そのため、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる。
【００６４】
実施の形態２．
図６はこの実施の形態２における空間スクリーニング部２５の具体的な構成を示す構成図であり、図において、３４は観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去する空間最大値・最小値除去部、３５は最大値及び最小値のドップラ速度が除去された近傍領域におけるドップラ速度の平均値（以下、空間平均値と称する）を計算する空間平均値算出部、３６は注目点のドップラ速度と空間平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定する空間平均値比較部である。
【００６５】
図７は不要応答除去部３３の具体的な構成を示す構成図であり、図において、４６は判定部４１から出力された注目点のドップラ速度を空間平均値に置換する不要応答平均値置換部である。
なお、図１１は空間スクリーニング部２５の処理内容を示すフローチャートである。
【００６６】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、空間中央値を用いて、空間スクリーニング処理を実施するものについて示したが、これを簡略化して、周囲点のうち、ドップラ速度が最大値と最小値をとる点を除いた他の周囲点のドップラ速度の平均値を空間連続性の基準としてもよい。これによれば、空間中央値の算出が必要な上記実施の形態１よりも、空間スクリーニング部２５における計算量を小さくすることができる。
【００６７】
具体的には次の通りである。
空間最大値・最小値除去部３４では、周囲点のドップラ速度のうち、ドップラ速度が最大、最小となる被観測点を取り除く処理を実施する。不要応答の発生頻度が低く、周囲点の範囲内に発生した不要応答が高々１つである場合には、空間平均値算出部３５によって不要応答を除去することができる。なお、不要応答の発生頻度が高い場合には、最大値と２番目に大きなドップラ速度、および最小値と２番目に小さいドップラ速度を除外する、というように、複数の最大値、複数の最小値を除去するようにしてもよい。
【００６８】
空間平均値算出部３５では、不要応答の取り除かれた周囲点のドップラ速度からドップラ速度の平均値を算出する（ステップＳＴ１１）。
この空間平均値が注目点の代表的なドップラ速度と見なせることから、空間平均値比較部３６では、空間平均値と注目点のドップラ速度を比較し、両者の差の絶対値が予め設定した閾値を越えた場合に、注目点のドップラ速度が不要応答であると判定する（ステップＳＴ１２，ＳＴ１３）。
【００６９】
空間平均値比較部３６により注目点のドップラ速度が不要応答と見なされた場合、不要応答除去部３３の判定部４１では、そのドップラ速度を不要応答平均値置換部４６に出力する。
不要応答平均値置換部４６では、注目点のドップラ速度を空間平均値算出部３５により算出された空間平均値と置き換える（ステップＳＴ１４）。これにより、不要応答が除去される。
【００７０】
なお、不要応答除去部３３については、上記実施の形態１と同様に、図３あるいは図５に示す構成のものを用いることもできる。
図３の構成を用いる場合には、図１２に示すように、不要応答と見なされた注目点のドップラ速度を欠損化するようにする（ステップＳＴ１５）。
図５の構成を用いる場合には、図１３に示すように、周囲点のドップラ速度から補間値を算出し（ステップＳＴ１６）、不要応答と見なされた注目点のドップラ速度を補間値に置き換えるようにする（ステップＳＴ１７）。
【００７１】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、スクリーニング処理において、ドップラ速度が最大及び最小となるデータのみを取り除いて空間平均値を算出し、その空間平均値と注目点のドップラ速度を比較するようにしているため、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことが可能である。
【００７２】
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を空間平均値算出部３５により算出された空間平均値で置き換えるため、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を欠損化することにより、確実に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された注目点のドップラ速度を周囲のドップラ速度から補間するため、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことがない。そのため、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる。
【００７３】
実施の形態３．
図１４はこの発明の実施の形態３による乱気流検出装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。２８は風速の時間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出部２４により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する時間スクリーニング部（時間スクリーニング手段）である。
【００７４】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１，２では、風速の空間的連続性を考慮してスクリーニング処理を実施するものについて示したが、時間方向の風速連続性を利用しても不要応答を取り除くことができる。
【００７５】
即ち、上記実施の形態１，２では、ドップラライダ装置を1回走査して得られた２次元断面上のドップラ速度を用いてスクリーニング処理を実施する（一つの時刻のドップラ速度のみを用いてスクリーニング処理を実施する）が、この実施の形態３では、複数の異なる時刻のドップラ速度を用いてスクリーニング処理を行うために、同じ観測領域を複数回走査して得られた複数の異なる時刻のドップラ速度に対して処理を行う。
【００７６】
具体的には、時間スクリーニング部２８がドップラ速度算出部２４により算出された複数時刻のドップラ速度を入力する。そして、観測領域中の被観測点毎に得られる時系列データに対して、風速の時間的連続性を利用したスクリーニング処理を行う。
【００７７】
図１５は時間スクリーニング部２８の具体的な構成を示す構成図であり、図において、５１は注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の時間中央値（基準値）を算出する時間中央値算出部、５２は注目時刻のドップラ速度と時間中央値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定する時間中央値比較部である。
なお、図１７は時間スクリーニング部２８の処理内容を示すフローチャートである。
【００７８】
時間スクリーニング部２８の具体的な処理内容を説明する。
時間中央値算出部５１では、各被観測点において、時系列のドップラ速度の時間中央値を算出する（ステップＳＴ２１）。時間中央値の算出に用いる時系列データの時間範囲は、時間スクリーニング処理の対象となる注目時刻を含む前後の時間である。ただし、実時間処理を実現するために、注目時刻以後のデータ収録を待たずに、注目時刻以前のデータのみを用いて時間中央値を算出するようにしてもよい。
【００７９】
時間中央値比較部５２では、時間中央値算出部５１により算出された時間中央値と注目時刻のドップラ速度とを比較する。具体的には、比較する両データの差を算出し（ステップＳＴ２２）、その差の絶対値を予め設定されたスクリーニング閾値と比較する（ステップＳＴ２３）。
注目時刻のドップラ速度が前後の時刻のドップラ速度に対して連続的であれば、差の絶対値が小さい。逆に、注目時刻のドップラ速度が前後の時刻のドップラ速度に対して不連続である場合（ドップラ速度算出部２４によりドップラスペクトルが誤検出された場合）、差の絶対値が大きくなる。
そこで、差の絶対値を予め設定したスクリーニング閾値と比較し、差の絶対値が閾値を越えた場合に、その注目時刻のドップラ速度が不要応答であると判定し、不要応答であることを示す印を付ける。
【００８０】
不要応答除去部３３では、時間中央値比較部５２において不要応答であると判定された注目時刻のドップラ速度を、時間中央値算出部５１により算出された時間中央値と置き換えることにより、注目時刻のドップラ速度を除去する（ステップＳＴ２４）。
この場合、不要応答除去部３３の構成は図４のようになる。
【００８１】
なお、不要応答除去部３３については、上記実施の形態１と同様に、図３あるいは図５に示す構成のものを用いることもできる。
図３の構成を用いる場合には、図１８に示すように、不要応答と見なされた注目時刻のドップラ速度を欠損化するようにする（ステップＳＴ２５）。
図５の構成を用いる場合には、図１９に示すように、前後の時刻のドップラ速度から補間値を算出し（ステップＳＴ２６）、不要応答と見なされた注目時刻のドップラ速度を補間値に置き換えるようにする（ステップＳＴ２７）。
【００８２】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、風速の時間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出部２４により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果を奏する。
【００８３】
また、スクリーニング処理において、注目時刻のドップラ速度を時間中央値と比較することにより、不要応答の有無を正確に判定することができる。
さらに、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を欠損化することにより、確実に不要応答を除去することができる。
【００８４】
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を、時間中央値算出部５１により算出された時間中央値で置き換えるため、ドップラ速度が得られる時刻の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を、前後の時間のドップラ速度を用いて補間するため、ドップラ速度が得られる時刻の数が減らなくなる。そのため、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる。
【００８５】
実施の形態４．
図１６はこの実施の形態４における時間スクリーニング部２８の具体的な構成を示す構成図であり、図において、５３は注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去する時間最大値・最小値除去部、５４は時間最大値・最小値除去部５３により最大値及び最小値のドップラ速度が除去された近傍時刻におけるドップラ速度の平均値（以下、時間平均値と称する）を計算する時間平均値算出部、５５は注目時刻のドップラ速度と時間平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定する時間平均値比較部である。
なお、図２０は時間スクリーニング部２８の処理内容を示すフローチャートである。
【００８６】
次に動作について説明する。
上記実施の形態３では、時間中央値を用いて、時間スクリーニング処理を実施するものについて示したが、これを簡略化して、前後の時刻のうち、ドップラ速度が最大値と最小値をとる時刻を除いた他の時刻のドップラ速度の平均値を時間連続性の基準としてもよい。これによれば、時間中央値の算出が必要な上記実施の形態３よりも、時間スクリーニング部２８における計算量を小さくすることができる。
【００８７】
具体的には次の通りである。
時間最大値・最小値除去部５３では、前後の時刻のドップラ速度のうち、ドップラ速度が最大、最小となる時刻のものを取り除く処理を実施する。不要応答の発生頻度が低く、注目時刻前後に発生した不要応答が高々１つである場合には、時間平均値算出部５４によって不要応答を除去することができる。
なお、不要応答の発生頻度が高い場合には、最大値と２番目に大きなドップラ速度、および最小値と２番目に小さいドップラ速度を除外する、というように、複数の最大値、複数の最小値を除去するようにしてもよい。
【００８８】
時間平均値算出部５４では、不要応答の取り除かれた前後の時刻のドップラ速度からドップラ速度の時間平均値を算出する（ステップＳＴ３１）。
この時間平均値が注目時刻付近の代表的なドップラ速度と見なせることから、時間平均値比較部５５において、時間平均値と注目時刻のドップラ速度を比較し、両者の差の絶対値が予め設定した閾値を越えた場合に、注目時刻のドップラ速度が不要応答であると判定する（ステップＳＴ３２，ＳＴ３３）。
【００８９】
時間平均値比較部５５により注目時刻のドップラ速度が不要応答と見なされた場合、不要応答除去部３３では、そのドップラ速度を時間平均値比較部５５により算出された時間平均値と置き換える（ステップＳＴ３４）。これにより、不要応答が除去される。
この場合、不要応答除去部３３の構成は図７のようになる。
【００９０】
なお、不要応答除去部３３については、上記実施の形態１，３と同様に、図３あるいは図５に示す構成のものを用いることもできる。
図３の構成を用いる場合には、図２１に示すように、不要応答と見なされた注目時刻のドップラ速度を欠損化するようにする（ステップＳＴ３５）。
図５の構成を用いる場合には、図２２に示すように、前後の時刻のドップラ速度から補間値を算出し（ステップＳＴ３６）、不要応答と見なされた注目時刻のドップラ速度を補間値に置き換えるようにする（ステップＳＴ３７）。
【００９１】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、スクリーニング処理において、ドップラ速度が最小または最大となるドップラ速度のみを取り除いて時間平均値を算出し、その時間平均値と注目時刻のドップラ速度を比較するようにしているため、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことが可能である。
【００９２】
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を欠損化することにより、確実に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を時間平均値算出部５４により算出された時間平均値で置き換えるため、ドップラ速度が得られる時刻の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる。
また、不要応答除去部３３において、不要応答と判定された時刻のドップラ速度を前後の時間のドップラ速度を用いて補間するため、ドップラ速度が得られる時刻の数が減らなくなる。そのため、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる。
【００９３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する空間スクリーニング手段を設けるように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果がある。
【００９４】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答の有無を正確に判定することができる効果がある。
【００９５】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことができる効果がある。
【００９６】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化するように構成したので、確実に不要応答を除去することができる効果がある。
【００９７】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【００９８】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【００９９】
この発明によれば、空間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数が減らなくなり、その結果、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる効果がある。
【０１００】
この発明によれば、風速の時間的連続性を考慮して、ドップラ速度算出手段により算出されたドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去する時間スクリーニング手段を設けるように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果がある。
【０１０１】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答の有無を正確に判定することができる効果がある。
【０１０２】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことができる効果がある。
【０１０３】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化するように構成したので、確実に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１０４】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１０５】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１０６】
この発明によれば、時間スクリーニング手段が観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数が減らなくなり、その結果、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる効果がある。
【０１０７】
この発明によれば、風速の空間的連続性を考慮して、ドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果がある。
【０１０８】
この発明によれば、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目点のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答の有無を正確に判定することができる効果がある。
【０１０９】
この発明によれば、観測領域内の注目点の近傍領域におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍領域におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目点のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことができる効果がある。
【０１１０】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を欠損化するように構成したので、確実に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１１１】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を基準値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１１２】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、その注目点のドップラ速度を平均値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１１３】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目点のドップラ速度を除去するに際して、近傍領域におけるドップラ速度から当該注目点のドップラ速度の補間値を算出し、その注目点のドップラ速度を当該補間値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数が減らなくなり、その結果、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる効果がある。
【０１１４】
この発明によれば、風速の時間的連続性を考慮して、そのドップラ速度空間分布に含まれている不要信号を除去するように構成したので、乱気流の誤警報を抑圧することができる効果がある。
【０１１５】
この発明によれば、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度からドップラ速度の基準値を算出して、その注目時刻のドップラ速度と当該基準値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答の有無を正確に判定することができる効果がある。
【０１１６】
この発明によれば、注目時刻の近傍時刻におけるドップラ速度の中から最大値のドップラ速度と最小値のドップラ速度を除去して、その近傍時刻におけるドップラ速度の平均値を計算するとともに、その注目時刻のドップラ速度と当該平均値の差を計算し、その差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判定するように構成したので、不要応答有無の判定を少ない計算量で行うことができる効果がある。
【０１１７】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を欠損化するように構成したので、確実に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１１８】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を基準値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１１９】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、その注目時刻のドップラ速度を平均値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数を減らすことなく、簡易に不要応答を除去することができる効果がある。
【０１２０】
この発明によれば、観測領域内のドップラ速度空間分布から注目時刻のドップラ速度を除去するに際して、近傍時刻におけるドップラ速度から当該注目時刻のドップラ速度の補間値を算出し、その注目時刻のドップラ速度を当該補間値に置換するように構成したので、ドップラ速度が得られる被観測点の数が減らなくなり、その結果、不要応答除去後のドップラ速度の精度劣化が小さくなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による乱気流検出装置を示す構成図である。
【図２】  空間スクリーニング部の具体的な構成を示す構成図である。
【図３】  不要応答除去部の具体的な構成を示す構成図である。
【図４】  空間スクリーニング部の別の具体的な構成を示す構成図である。
【図５】  空間スクリーニング部の別の具体的な構成を示す構成図である。
【図６】  この実施の形態２における空間スクリーニング部の具体的な構成を示す構成図である。
【図７】  不要応答除去部の具体的な構成を示す構成図である。
【図８】  空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図９】  空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１０】  空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】  空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１２】  空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１３】  空間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１４】  この発明の実施の形態３による乱気流検出装置を示す構成図である。
【図１５】  時間スクリーニング部の具体的な構成を示す構成図である。
【図１６】  この実施の形態４における時間スクリーニング部の具体的な構成を示す構成図である。
【図１７】  時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１８】  時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１９】  時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図２０】  時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図２１】  時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図２２】  時間スクリーニング部の処理内容を示すフローチャートである。
【図２３】  従来の乱気流検出装置を示す構成図である。
【図２４】  乱気流検出装置による後方乱気流の観測の状況を示す説明図である。
【図２５】  乱気流検出用のテンプレートを示す説明図である。
【図２６】  信号処理部の具体的な構成を示す構成図である。
【図２７】  受信機雑音の影響を受ける場合の信号処理アルゴリズムの全体特性を示す説明図である。
【符号の説明】
２１  電磁波放射部（送受信手段）、２２  送受信部（送受信手段）、２３  信号処理部、２４  ドップラ速度算出部（ドップラ速度算出手段）、２５  空間スクリーニング部（空間スクリーニング手段）、２６  テンプレートマッチング部（乱気流検出手段）、２７  表示部、２８  時間スクリーニング部（時間スクリーニング手段）、３１  空間中央値算出部、３２  空間中央値比較部、３３  不要応答除去部、３４  空間最大値・最小値除去部、３５  空間平均値算出部、３６  空間平均値比較部、４１  判定部、４２  不要応答欠損化部、４３  不要応答中央値置換部、４４  補間値算出部、４５  不要応答補間値置換部、４６  不要応答平均値置換部、５１  時間中央値算出部、５２  時間中央値比較部、５３  時間最大値・最小値除去部、５４  時間平均値算出部、５５  時間平均値比較部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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