(57)【要約】【課題】動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することのできる風計測装置を得る。【解決手段】距離差算出部７は、アンテナ制御部４からのビーム走査角情報と、動揺検出部５からの動揺情報と、計測点算出部６からの計測点情報とを用いて、本来指向している視線方向と、実際に指向している視線方向である動揺後視線方向との計測点の距離差を算出する。計測点選択部８は、距離差が、所定距離差以内となる場合の計測点と、そのドップラ情報を抽出する。風情報算出部９は、計測点選択部８で選択されたドップラ情報のドップラ速度と、ビーム走査角情報に基づき、所定観測領域の風情報を算出する。【選択図】図１
2014055889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、
前記受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、
前記パワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、
前記積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくとも前記ドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、
所定アンテナ制御諸元に基づいて、前記電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、
前記電磁波もしくは音波を放射する放射手段と前記目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、
所定観測領域を、前記所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる視線方向及び距離情報を含む計測点情報を算出する計測点算出部と、
前記ビーム走査角情報と、前記動揺情報と、前記計測点情報とを用いて、本来指向している視線方向と、実際に指向している視線方向である動揺後視線方向との計測点の距離差を算出する距離差算出部と、
前記距離差が、所定距離差以内となる場合の計測点と、そのドップラ情報を抽出する計測点選択部と、
前記計測点選択部で選択された前記ドップラ情報における前記ドップラ速度と、前記ビーム走査角情報に基づき、前記所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたことを特徴とする風計測装置。
【請求項２】
空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、
前記受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、
前記パワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、
前記積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくとも前記ドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、
所定アンテナ制御諸元に基づいて、前記電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、
前記電磁波もしくは音波を放射する放射手段と前記目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、
所定観測領域を、前記所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる走査円情報を算出する走査円算出部と、
前記ビーム走査角情報と、前記動揺情報と、前記走査円情報とを用いて、実際に指向している視線方向所定距離の計測点と、当該計測点から前記走査円の接線に対して下ろした垂線と当該走査円との交点を算出する交点算出部と、
前記計測点と前記交点との距離差を算出する距離差算出部と、
前記距離差が、所定距離差以内となる場合の計測点と、そのドップラ情報とを抽出する計測点選択部と、
前記計測点選択部で選択された前記ドップラ情報における前記ドップラ速度と、前記ビーム走査角情報に基づき、前記所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたことを特徴とする風計測装置。
【請求項３】
空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、
前記受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、
前記パワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、
前記積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくとも前記ドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、
所定アンテナ制御諸元に基づいて、前記電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、
前記電磁波もしくは音波を放射する放射手段と前記目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、
所定観測領域を、前記所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる走査円の中心位置を算出する走査円中心算出部と、
前記ビーム走査角情報と、前記動揺情報とを用いて、実際に指向している視線方向所定距離の計測点の重心位置を算出する重心算出部と、
前記重心位置と前記走査円の中心位置との距離差を算出する距離差算出部と、
前記距離差が所定距離差以内となる場合の計測点と、当該計測点に対応したドップラ情報を抽出する計測点選択部と、
前記計測点選択部で選択された前記ドップラ情報における前記ドップラ速度と、前記ビーム走査角情報に基づき、前記所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたことを特徴とする風計測装置。
【請求項４】
空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、
前記受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、
前記パワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、
前記積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくとも前記ドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、
所定アンテナ制御諸元に基づいて、前記電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、
前記電磁波もしくは音波を放射する放射手段と前記目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、
所定観測領域を、前記所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる走査円の面積を算出する走査円面積算出部と、
前記ビーム走査角情報と、前記動揺情報とを用いて、実際に指向している視線方向所定距離の計測点を頂点とする多角形もしくは頂点に外接する円の面積を算出する面積算出部と、
前記面積算出部で算出された面積値と前記走査円の面積値との面積差を算出する面積差算出部と、
前記面積差が、所定値以内となる場合の計測点と、当該計測点に対応したドップラ情報を抽出する計測点選択部と、
前記計測点選択部で選択された前記ドップラ情報における前記ドップラ速度と、前記ビーム走査角情報に基づき、前記所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたことを特徴とする風計測装置。
【請求項５】
空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、
前記受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、
所定アンテナ制御諸元に基づいて、前記電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、
前記電磁波もしくは音波を放射する放射手段と前記目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、
所定観測領域を、前記所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる視線方向及び距離情報を含む計測点情報を算出する計測点算出部と、
前記ビーム走査角情報と、前記動揺情報と、前記計測点情報とを用いて、本来指向している視線方向と実際に指向している視線方向である動揺後視線方向との計測点の距離差を算出する距離差算出部と、
前記距離差が、所定距離差以内となる場合の計測点と、当該計測点のパワースペクトルを抽出する計測点選択部と、
前記選択された計測点のパワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、
前記積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくとも前記ドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、
前記ドップラ情報算出部で算出された前記ドップラ速度と、前記ビーム走査角情報に基づき、前記所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたことを特徴とする風計測装置。
【請求項６】
空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、
前記受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、
所定アンテナ制御諸元に基づいて、前記電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、
前記電磁波もしくは音波を放射する放射手段と前記目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、
前記ビーム走査角情報と、前記動揺情報とを用いて、実際に指向している視線方向所定距離の計測点の重心位置を算出する重心算出部と、
前記重心位置と、本来指向している視線方向の計測点との距離差を算出する距離差算出部と、
前記距離差が所定の範囲内である計測点を選択し、当該計測点のパワースペクトルを抽出する計測点選択部と、
前記選択された計測点のパワースペクトルを用いて積分処理を行う積分処理部と、
前記積分後のパワースペクトルを用いてドップラ情報を算出するドップラ情報算出部と、
前記ドップラ情報算出部で算出されたドップラ情報と、前記ビーム走査角情報に基づき、前記所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたことを特徴とする風計測装置。
【請求項７】
空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、
前記受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、
所定アンテナ制御諸元に基づいて、前記電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、
前記電磁波もしくは音波を放射する放射手段と前記目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、
所定観測領域を、前記所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる視線方向及び距離情報等の計測点情報を算出する計測点算出部と、
前記ビーム走査角情報と、前記動揺情報と、前記計測点情報を用いて、実際に指向している視線方向所定距離の計測点を頂点とする多面体の体積を算出する体積算出部と、
前記体積値と予め定めた基準体積値との差が所定値以下となる計測点を選択する計測点選択部と、
前記選択された計測点のパワースペクトルを用いて積分処理を行う積分処理部と、
前記積分後パワースペクトルを用いてドップラ情報を算出するドップラ情報算出部と、
前記ドップラ情報と、前記ビーム走査角情報に基づき、前記所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたことを特徴とする風計測装置。
【請求項８】
空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、
前記受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、
所定アンテナ制御諸元に基づいて、前記電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、
前記電磁波もしくは音波を放射する放射手段と前記目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、
所定観測領域を、前記所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる走査円を算出する走査円算出部と、
前記ビーム走査角情報と、前記動揺情報と、前記走査円情報を用いて、積分前の計測点から前記走査円の接線に対して下ろした垂線と当該走査円との交点を算出する交点算出部と、
前記交点と、前記積分前の計測点との距離差を算出する距離差算出部と、
前記距離差算出部で算出された距離差が、所定距離差以内となる場合の積分前計測点を選択する計測点選択部と、
前記選択された積分前計測点の積分前パワースペクトルを用いて積分処理を行う積分処理部と、
前記積分後パワースペクトルを用いてドップラ情報を算出するドップラ情報算出部と、
前記ドップラ情報と、前記ビーム走査角情報に基づき、前記所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたことを特徴とする風計測装置。
【請求項９】
距離差算出部が距離差を算出するための基となる実際に指向している視線方向の計測点の点数が所定値を満足しない場合、風情報算出部における処理を中止することを特徴とすることを特徴とする請求項１から請求項３、請求項５、請求項６、請求項８のうちのいずれか１項記載の風計測装置。
【請求項１０】
面積差算出部が面積差を算出するための基となる実際に指向している視線方向の計測点の点数が所定値を満足しない場合、風情報算出部における処理を中止することを特徴とすることを特徴とする請求項４記載の風計測装置。
【請求項１１】
体積算出部が体積を算出するための基となる実際に指向している視線方向の計測点の点数が所定値を満足しない場合、風情報算出部における処理を中止することを特徴とすることを特徴とする請求項７記載の風計測装置。
【請求項１２】
距離差算出部が距離差を算出するための基となる実際に指向している視線方向の計測点の点数が所定値を満足しない場合、当該所定値を満たすまで前記計測点の蓄積を行うことを特徴とする請求項１から請求項３、請求項５、請求項６、請求項８のうちのいずれか１項記載の風計測装置。
【請求項１３】
面積差算出部が面積差を算出するための基となる実際に指向している視線方向の計測点の点数が所定値を満足しない場合、当該所定値を満たすまで前記計測点の蓄積を行うことを特徴とする請求項４記載の風計測装置。
【請求項１４】
体積算出部が体積を算出するための基となる実際に指向している視線方向の計測点の点数が所定値を満足しない場合、当該所定値を満たすまで前記計測点の蓄積を行うことを特徴とする請求項７記載の風計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔点の風を計測する風計測装置に関するものであり、特に、装置もしくは装置を搭載したプラットフォームの動揺による風計測精度劣化を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遠隔点の風を計測する装置として、ドップラーレーダやウィンドプロファイラやドップラーライダやドップラーソーダなどの装置が使用されている。これらの装置は、空間に電磁波や音波を放射し、雨滴や大気乱流などによる反射波を受信して、受信信号のドップラ周波数から大気中の風の風向風速を算出するものである。
【０００３】
以降、ドップラーライダを例に説明を行う。ドップラーライダで直接計測するものは、大気中の風を送信もしくは受信ビーム方向に射影した視線方向成分である。異なる方向の視線方向成分を計測し、それらを用いて例えばＶＡＤ（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ａｚｉｍｕｔｈ  Ｄｉｓｐｌａｙ）法などの演算を行うことで風向風速を算出する。
【０００４】
このような風計測装置は、地上に固定するものの他に、例えば、非特許文献１に示されているように、船や航空機といった移動プラットフォームに搭載するものがある。このような移動プラットフォームは、自発的な移動の他に、風や波などの外界の影響を受けた移動、すなわち、動揺することが一般的である。そのため、例えば、特許文献１に示すように、動揺検知装置を付加し、そこから得られる動揺情報、すなわち、ロール角、ピッチ角、ヨー角などの動揺角や角速度、角加速度情報を用いてプラットフォームが受ける動揺を相殺するようなプラットフォームの動きの制御や、動揺の影響が含まれる計測データに対して動揺による回転・移動量を加味した補正が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４１４４１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｌ．Ｔｉａｎ，“３Ｄ ＷＩＮＤ ＲＥＴＲＩＥＶＡＬ ＦＲＯＭ ＤＯＷＮＷＡＲＤ ＣＯＮＩＣＡＬ ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＡＩＲＢＯＲＮＥ ＤＯＰＰＬＥＲ ＲＡＤＡＲ，”３５ｔｈ，Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｒａｄａｒ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０１１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、動揺の影響が含まれる計測データの補正をする場合、動揺が比較的小さい場合には、動揺情報を用いて動揺分を相殺するような動揺補正を行うことで動揺の影響が低減されるが、動揺が比較的大きい場合には、動揺することにより、所望観測領域を外れ、風の特性の異なる領域を観測する可能性がある。このため、所定観測領域内の風を一様とみなし、当該領域内の視線方向成分を計測する必要があるＶＡＤ処理などにおいては、視線方向成分の精度が劣化することになり、結果として風計測精度が劣化するという課題があった。
【０００８】
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、動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することのできる風計測装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る風計測装置は、空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、パワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくともドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、所定アンテナ制御諸元に基づいて、電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、電磁波もしくは音波を放射する放射手段と目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、所定観測領域を、所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる視線方向及び距離情報を含む計測点情報を算出する計測点算出部と、ビーム走査角情報と、動揺情報と、計測点情報とを用いて、本来指向している視線方向と、実際に指向している視線方向である動揺後視線方向との計測点の距離差を算出する距離差算出部と、距離差が、所定距離差以内となる場合の計測点と、そのドップラ情報を抽出する計測点選択部と、計測点選択部で選択されたドップラ情報におけるドップラ速度と、ビーム走査角情報に基づき、所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の風計測装置は、本来指向している視線方向と、実際に指向している視線方向である動揺後視線方向との計測点の距離差が、所定距離差以内となる場合の計測点のドップラ速度を用いて風情報を算出するようにしたので、動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１による風計測装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の風計測装置による風計測を模式的に示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２による風計測装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２の風計測装置による交点と距離差の算出を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２の風計測装置による風計測を模式的に示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３による風計測装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３の風計測装置による風計測を模式的に示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態４による風計測装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態４の風計測装置による風計測を模式的に示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態５による風計測装置を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態５の風計測装置による風計測を模式的に示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態６による風計測装置を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態６の風計測装置による風計測を模式的に示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態７による風計測装置を示す構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態７の風計測装置による風計測を模式的に示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態８による風計測装置を示す構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態８の風計測装置による風計測を模式的に示す説明図である。
【図１８】この発明の風計測装置による風計測を模式的に示す説明図である。
【図１９】各計測点を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による風計測装置を示す構成図である。
図１に示す風計測装置は、スペクトル算出部１、積分処理部２、ドップラ情報算出部３、アンテナ制御部４、動揺検出部５、計測点算出部６、距離差算出部７、計測点選択部８、風情報算出部９を備えている。
【００１３】
スペクトル算出部１は、受信信号に対してフーリエ変換を行い、その後、パワースペクトルを得る処理部である。積分処理部２は、スペクトル算出部１から出力されたパワースペクトルを所定数分インコヒーレント積分する処理部である。ドップラ情報算出部３は、積分処理部２から出力された積分後のパワースペクトルに対して周波数解析を行い、ドップラ速度、速度幅、信号強度などをドップラ情報として算出する処理部である。アンテナ制御部４は、予め設定した所定観測領域を観測するための仰角、方位角、アンテナ走査速度などの諸元に基づき、アンテナ装置を制御するとともに、所定タイミング毎にアンテナ装置が指向している仰角、方位角などの情報の出力を行う処理部である。動揺検出部５は、例えば、プラットフォームの動揺を検知し出力するジャイロセンサ、プラットフォームの位置を出力するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、方位情報を出力する磁気コンパスなどによって構成され、プラットフォームの位置、方位、動揺角などの動揺情報を出力する処理部である。
【００１４】
計測点算出部６は、予め設定したビーム走査範囲や、パルス繰り返し周期、インコヒーレント積分数などの諸元に基づき、所定観測領域内の各計測点位置（レンジビン位置）を算出し、出力する処理部である。距離差算出部７は、アンテナ制御部４からの仰角、方位角情報と、動揺検出部５からのプラットフォームの動揺情報と、計測点算出部６からの計測点情報を用いて、動揺の影響を受けた各計測点と、予め設定した所定計測点との距離差を算出し、出力する処理部である。計測点選択部８は、距離差算出部７からの計測点毎の距離差から、所定距離差以内となる計測点を選択し、その位置情報及び対応するドップラ情報をドップラ情報算出部３から得て出力する処理部である。風情報算出部９は、計測点選択部８から得られた、選択された計測点のドップラ速度及び計測点情報を用いて、例えばＶＡＤ法などにより所定観測領域内の風向風速を算出する処理部である。
【００１５】
次に、実施の形態１の動作について説明する。なお、風情報算出部９は、一般的なＶＡＤなどの演算処理を行う処理部であるため、演算方式に関する詳細な説明は省略する。
スペクトル算出部１には、大気中に光パルスを放射し、その後、大気中の風と同様の動きをするエアロゾルからの反射波を受信し、所定サンプリング周波数でＡ／Ｄ変換した後の受信信号が入力される。スペクトル算出部１では、受信信号から所定距離分解能に相当する部分を切り出し、それをフーリエ変換（具体的手段としては、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理）することにより、パワースペクトルを算出し、積分処理部２へと出力する。
【００１６】
積分処理部２では、スペクトル算出部１から入力されたパワースペクトルを格納し、予め設定した所定数分のパワースペクトルを用いて積分（インコヒーレント積分）処理を行い、積分後のパワースペクトルをドップラ情報算出部３へ出力する。ドップラ情報算出部３では、積分処理部２から入力された積分後のパワースペクトルに対して、モーメント法により、信号強度、ドップラ速度、ドップラ速度幅といったドップラ情報を算出し、計測点選択部８へ出力する。なお、ここでは、モーメント法により視線方向のドップラ情報を得るとしているが、積分前のパルス間の位相の変化量からドップラ情報を得るパルスペア法などを用いてもよい。
【００１７】
アンテナ制御部４では、予め設定した仰角、方位角及びアンテナ走査速度といったアンテナ走査諸元に基づきアンテナを制御するとともに、所定時間間隔で実際にアンテナが指向している仰角方向、方位角方向からなるビーム走査角情報を検知し、距離差算出部７へ出力する。動揺検出部５では、ジャイロセンサや磁気コンパス、ＧＰＳなどによって検知したプラットフォームの位置、方位、プラットフォームのロール角、ピッチ角、ヨー角及び、各軸方向の角速度、角加速度といった動揺情報を、所定時間間隔毎に距離差算出部７へ出力する。なお、動揺情報の出力間隔は、ドップラ情報算出部３が出力するドップラ情報の出力間隔と同等かそれ以下とする。計測点算出部６では、予め設定したアンテナ走査諸元や風計測装置の諸元（パルス幅、パルス繰り返し周期など）に基づき、風情報算出部９において１回の風情報を算出するのに必要な１回の観測周期における視線方向成分のビーム指向方向や、距離情報（レンジビン）を算出し、距離差算出部７へ出力する。
【００１８】
距離差算出部７では、アンテナ制御部４からのビーム走査角情報、動揺検出部５からの動揺情報、計測点算出部６からの計測点情報に基づき、動揺によって実際に指向した方向の計測点と、予め設定した所定ビーム方向の所定計測点との距離差を算出し、計測点選択部８へ出力する。なお、ここでは、実際の計測点と所定計測点のすべての組み合わせについて距離差を算出する。
【００１９】
計測点選択部８では、距離差算出部７から入力された各計測点の位置情報とそのときの距離差情報と、ドップラ情報算出部３から入力された各計測点に対応するドップラ情報を用いて、距離差が所定閾値以下である計測点のビーム走査角とドップラ情報を、風情報算出部９へ出力する。
【００２０】
最後に、風情報算出部９では、選択された各計測点のドップラ速度及び、ビーム走査角情報を用いて、ＶＡＤ等の処理により、所定観測領域の風向風速を算出し、出力する。
【００２１】
次に、風計測の動作を、概念図を用いて説明する。
図１８は、風計測装置による風計測の模式図である。同図のように、風計測装置が、例えば、移動するプラットフォームに搭載され、ロール、ピッチ、ヨー、サージ、スウェイ、ヒーブといった動揺を受ける状況を仮定する。なお、ここでは説明を簡素化するため、並進運動については省略している。
図１９は、各計測点（レンジビン）を模式的に示したものである。
【００２２】
図２は、実施の形態１による風計測の模式図であり、（ａ）はセンサ位置と走査円との関係を示し、（ｂ）は走査円上の計測点の状態を示したものである。なお、説明の簡素化のため、ある１レンジの観測点のみを記載している。同図において、破線の楕円及び円はＶＡＤの走査円やＤＢＳ（Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｂｅａｍ  Ｓｗｉｎｇ）の天頂ビーム以外の各ビーム方向に外接する円（以降、これらをまとめて走査円と称する）を表し、実線の白円は動揺がない場合に得られる計測点（観測諸元により定まる計測点）であり、塗りつぶしもしくは斜線の円は計測して得られた（動揺の影響を受けた）計測点を表す。また、実白円の周りの一点鎖線は、有効とみなす計測点の存在範囲の境界である。なお、この範囲は最終的に得られる風向風速の精度を考慮して予め定めたものであり、狭いほど精度は高くなる。
【００２３】
実施の形態１の方法では、図２の塗りつぶしもしくは斜線の円のように計測点が得られた場合、当該計測点と所定計測点との距離を算出し、それが所定閾値以内、すなわち、一点鎖線内であれば有効として保持し、所定閾値を超える場合、すなわち、一点鎖線外であれば無効として棄却する。図２の例では、塗りつぶした円は有効となり、斜線の円は無効となる。
【００２４】
なお、この方式では、対応する有効な計測点がない所定計測点や、有効な計測点が複数存在する所定計測点があってもよい。
【００２５】
このように、実施の形態１では、動揺後の計測点のうち、所定計測点に近い計測点のみを用いて風向風速を算出しているので、動揺による風向風速精度劣化の影響を抑え、精度の高い風向風速値を得ることができる。更に、動揺補正の際に混入する誤差も低減することができる。
【００２６】
また、実施の形態１では、動揺を補正しないため、それに係わる演算時間やコストを低減することができる。
【００２７】
以上説明したように、実施の形態１の風計測装置によれば、空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、パワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくともドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、所定アンテナ制御諸元に基づいて、電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、電磁波もしくは音波を放射する放射手段と目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、所定観測領域を、所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御し、ビーム走査した際に得られる視線方向及び距離情報を含む計測点情報を算出する計測点算出部と、ビーム走査角情報と、動揺情報と、計測点情報とを用いて、本来指向している視線方向と、実際に指向している視線方向である動揺後視線方向との計測点の距離差を算出する距離差算出部と、距離差が、所定距離差以内となる場合の計測点と、そのドップラ情報を抽出する計測点選択部と、計測点選択部で選択されたドップラ情報におけるドップラ速度と、ビーム走査角情報に基づき、所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたので、動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することができる。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、所定計測点に近い計測点のみを用いて風向風速算出処理を行っていたが、所定計測点付近ではなく、所定走査円全体を用いることもでき、このような例を実施の形態２として説明する。
【００２９】
図３は、実施の形態２を実現するブロック構成図を示したものである。
同図において、走査円算出部１０は、予め設定した観測諸元に基づいて設定した走査円を算出し、出力する処理部である。交点算出部１１は、アンテナ制御部４からの仰角、方位角情報と、動揺検出部５からのプラットフォームの動揺情報と、走査円算出部１０からの走査円情報を用いて、実計測点から走査円の接線に対して下ろした垂線と走査円との交点を算出し、出力する処理部である。距離差算出部７ａは、交点算出部１１からの実計測点及び走査円上の交点の情報を用いて、それらの距離を算出し、出力する処理部である。
【００３０】
図４は、交点と距離差の算出についての説明図であり、（ａ）は走査円平面と計測点との関係を示し、（ｂ）は走査円平面を真上から見た状態を示している。（ａ）に示すように、走査円が存在する平面を走査円平面とした場合、計測点は走査円平面から高さａ、走査円から水平距離ｂだけ離れた点に位置しているとする。交点算出部１１は、計測点から走査円の接線に対して下ろした垂線と走査円との交点ｐを算出する。そして、距離差算出部７ａは、この交点ｐと計測点との距離差ｃ、すなわち計測点と走査円との距離を求めるものである。
【００３１】
図３において、距離差算出部７ａ、走査円算出部１０、交点算出部１１以外の構成については図１に示した実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
次に、実施の形態２の動作について説明する。なお、実施の形態１と同一部分の処理については説明を省略し、実施の形態１とは異なる部分について説明を行う。
図５は、実施の形態２による風計測の模式図であり、（ａ）はセンサ位置と走査円との関係を示し、（ｂ）は走査円上の計測点の状態を示したものである。なお、説明の簡素化のため、ある１レンジの観測点のみを記載している。同図において、破線の楕円及び円はＶＡＤの走査円やＤＢＳの天頂ビーム以外の各ビーム方向に外接する円（走査円）を表し、塗りつぶしもしくは斜線の円は計測して得られた計測点を表す。また、一点鎖線は、有効とみなす計測点の存在範囲の境界である。なお、この範囲は最終的に得られる風向風速の精度を考慮して予め定めたものである。
【００３３】
実施の形態２の方法では、図５の塗りつぶしもしくは斜線の円のように計測点が得られた場合、当該計測点と、それを所定走査円上の接線に下ろした垂線と走査円との交点との距離を算出し、それが所定閾値以内、すなわち、一点鎖線内であれば有効として保持し、所定閾値を超える場合、すなわち、一点鎖線外であれば無効として棄却する。図５の例では、塗りつぶした円は有効となり、斜線の円は無効となる。
【００３４】
このように、実施の形態２では、動揺後の計測点のうち、所定走査円に近い計測点のみを用いて風向風速を算出しているので、動揺による風向風速精度劣化の影響を抑え、精度の高い風向風速値を得ることができる。
【００３５】
また、実施の形態２では、実施の形態１のように所定計測点に近い点だけではなく、所定走査円に近い計測点を用いているので、無効とする計測点数を低減でき、サンプル点減少による風向風速精度の劣化を低減することができる。
【００３６】
また、実施の形態２では、例えばＤＢＳでデータ取得していた場合でも、走査円を設けることによりＶＡＤとして処理することができるので、ＤＢＳではサンプル点が減少し精度が劣化する場合でも、風向風速精度の劣化を低減することができる。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態２の風計測装置によれば、空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、パワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくともドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、所定アンテナ制御諸元に基づいて、電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、電磁波もしくは音波を放射する放射手段と目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、所定観測領域を、所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる走査円情報を算出する走査円算出部と、ビーム走査角情報と、動揺情報と、走査円情報とを用いて、実際に指向している視線方向所定距離の計測点と、この計測点から走査円の接線に対して下ろした垂線と走査円との交点を算出する交点算出部と、計測点と交点との距離差を算出する距離差算出部と、距離差が、所定距離差以内となる場合の計測点と、そのドップラ情報とを抽出する計測点選択部と、計測点選択部で選択されたドップラ情報におけるドップラ速度と、ビーム走査角情報に基づき、所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたので、動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することができる。
【００３８】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、それぞれ所定計測点に近い計測点、所定走査円に近い計測点を有効として、風向風速算出演算を行っていたが、各計測点の重心点が走査円の重心（中心）点に近くなるように計測点を選択することもでき、これを実施の形態３として次に説明する。
【００３９】
図６は、実施の形態３を実現するブロック構成図を示したものである。
同図において、走査円中心算出部１２は、予め設定した観測諸元に基づいて設定した走査円の中心（重心）点を算出し、出力する処理部である。重心算出部１３は、アンテナ制御部４からの仰角、方位角情報と、動揺検出部５からのプラットフォームの動揺情報を用いて、実計測点の重心点を算出し、出力する処理部である。なお、重心点は、計測点の組み合わせ毎に算出する。
【００４０】
距離差算出部７ｂは、重心算出部１３からの実計測点の重心情報と、走査円中心算出部１２からの走査円の中心（重心）点情報を用いて、それらの距離を算出し、出力する処理部である。その他の構成は図１に示した実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
次に、実施の形態３の動作について説明する。なお、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分の処理については説明を省略し、実施の形態１及び実施の形態２とは異なる部分について説明を行う。
図７は、実施の形態３による風計測の模式図であり、（ａ）はセンサ位置と走査円との関係を示し、（ｂ）は走査円上の計測点と重心点の状態を示したものである。なお、説明の簡素化のため、ある１レンジの観測点のみを記載している。同図において、破線の楕円及び円はＶＡＤの走査円やＤＢＳの天頂ビーム以外の各ビーム方向に外接する円（走査円）を表し、塗りつぶしもしくは斜線の円は計測して得られた計測点を表す。また、一点鎖線は、有効とみなす計測点の重心点の存在範囲の境界である。なお、この範囲は最終的に得られる風向風速の精度を考慮して予め定めたものである。
【００４２】
実施の形態３の方法では、図７の塗りつぶしもしくは斜線の円のように計測点が得られた場合、計測点のすべての組み合わせについて、その重心点を算出する。その後、所定走査円の中心（重心）点との距離を算出し、それが所定閾値内となるときの計測点を用いて後段の風情報算出処理を行う。図７の例では、塗りつぶした円は有効となり、斜線の円は無効となる。
【００４３】
このように、実施の形態３では、動揺後の計測点のうち、重心点が所定走査円の中心（重心）点に近くなる計測点のみを用いて風向風速を算出しているので、動揺による風向風速精度劣化の影響を抑え、精度の高い風向風速値を得ることができる。
【００４４】
また、実施の形態３では、所定観測点や所定走査円からの距離ではなく、最終的に計測点の重心点が所定走査円の中心（重心）点に近くなるように計測点を選択しているので、実施の形態１や実施の形態２に比べ、無効となる計測点を低減することができ、計測点の不足による風向風速算出精度の劣化を低減することができる。
【００４５】
以上説明したように、実施の形態３の風計測装置によれば、空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、パワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくともドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、所定アンテナ制御諸元に基づいて、電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、電磁波もしくは音波を放射する放射手段と目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、所定観測領域を、所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる走査円の中心位置を算出する走査円中心算出部と、ビーム走査角情報と、動揺情報とを用いて、実際に指向している視線方向所定距離の計測点の重心位置を算出する重心算出部と、重心位置と走査円の中心位置との距離差を算出する距離差算出部と、距離差が、所定距離差以内となる場合の計測点と、計測点に対応したドップラ情報を抽出する計測点選択部と、計測点選択部で選択されたドップラ情報におけるドップラ速度と、ビーム走査角情報に基づき、所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたので、動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することができる。
【００４６】
実施の形態４．
実施の形態３では、各計測点の重心点が走査円の重心（中心）点に近くなるように計測点を選択していたが、各計測点を連ねた多角形の面積が走査円の面積に近くなるように計測点を選択することもでき、これを実施の形態４として次に説明する。
【００４７】
図８は、実施の形態４を実現するブロック構成図を示したものである。
同図において、走査円面積算出部１４は、予め設定した観測諸元に基づいて設定した走査円の面積を算出し、出力する処理部である。面積算出部１５は、アンテナ制御部４からの仰角、方位角情報と、動揺検出部５からのプラットフォームの動揺情報を用いて、実計測点を連ねた領域の面積を算出し、出力する処理部である。なお、面積は、計測点の組み合わせ毎に算出する。面積差算出部１６は、走査円面積算出部からの走査円面積と、面積算出部１５からの各計測点の組み合わせ毎の面積を用いて、両者の差を算出し、出力する処理部である。なお、面積差も、計測点の組み合わせの数だけ存在する。
【００４８】
計測点選択部８ａは、面積差算出部１６からの面積差情報から、その値が最も小さい、もしくは、所定値以内となるときの計測点を選択し、対応するドップラ情報を併せて出力する処理部である。その他の構成は図１に示した実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
次に、実施の形態４の動作について説明する。なお、実施の形態１〜実施の形態３と同一部分の処理については説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態３とは異なる部分について説明を行う。
図９は、実施の形態４による風計測の模式図であり、（ａ）はセンサ位置と走査円との関係を示し、（ｂ）は走査円上の計測点と面積を示したものである。なお、説明の簡素化のため、ある１レンジの観測点のみを記載している。同図において、破線の楕円及び円はＶＡＤの走査円やＤＢＳの天頂ビーム以外の各ビーム方向に外接する円（以降、これらをまとめて走査円と称する）を表し、塗りつぶしもしくは斜線の円は計測して得られた計測点を表す。
【００５０】
実施の形態４の方法では、図９の塗りつぶしもしくは斜線の円のように計測点が得られた場合、計測点のすべての組み合わせについて、その面積を算出する。その後、所定走査円の面積を算出し、両者の差が所定閾値内となり、かつ、最小となる場合の計測点を抽出する。
次に、選択した計測点に対応するドップラ情報をドップラ情報算出部より抽出する。
【００５１】
なお、面積算出部１５では、各計測点を頂点とする多角形ではなく、各計測点に外接する円の面積を算出してもよい。
また、計測点選択部８ａでは、面積差が最小となる計測点の組み合わせの他に、選択する計測点数を最大としつつ、面積差が小さい組み合わせとしてもよい。
【００５２】
このように、実施の形態４では、動揺後の計測点のうち、面積が所定走査円の面積に近くなる計測点のみを用いて風向風速を算出しているので、動揺によって所定計測点は外れた計測点を抑圧でき、動揺による風向風速精度劣化の影響を抑え、精度の高い風向風速値を得ることができる。
【００５３】
また、実施の形態４では、実施の形態２と実施の形態３のうち、一方または両方の実施の形態と組み合わせることで、更に所定計測点を外れた実計測点の抑圧効果を高めることができ、精度の高い風向風速値を得ることができる。
【００５４】
以上説明したように、実施の形態４の風計測装置によれば、空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、パワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくともドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、所定アンテナ制御諸元に基づいて、電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、電磁波もしくは音波を放射する放射手段と目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、所定観測領域を、所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる走査円の面積を算出する走査円面積算出部と、ビーム走査角情報と、動揺情報とを用いて、実際に指向している視線方向所定距離の計測点を頂点とする多角形もしくは頂点に外接する円の面積を算出する面積算出部と、面積算出部で算出された面積値と、走査円の面積値との面積差を算出する面積差算出部と、面積差が、所定値以内となる場合の計測点と、計測点に対応したドップラ情報を抽出する計測点選択部と、計測点選択部で選択されたドップラ情報におけるドップラ速度と、ビーム走査角情報に基づき、所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたので、動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することができる。
【００５５】
実施の形態５．
実施の形態１〜実施の形態４では、（インコヒーレント）積分後の計測点位置を基準に所定計測点との距離や、走査円との距離を考慮していたが、積分前の計測点を基準にすることもでき、これを実施の形態５として次に説明する。
【００５６】
図１０は、実施の形態５を実現するブロック構成図を示したものである。
同図において、距離差算出部７ｃは、アンテナ制御部４からの仰角、方位角情報と、動揺検出部５からのプラットフォームの動揺情報と、計測点算出部６からの計測点情報を用いて、動揺の影響を受けた各計測点と、予め設定した所定計測点との距離差を算出し、出力する処理部である。ただし、実施の形態１では、積分処理を行う間隔と同等か短い時間でビーム走査角情報や、動揺情報や、計測点情報を得ていたが、本実施の形態では、それよりも短い間隔（例えば、１パルス毎）で当該情報を得る点が異なる。
【００５７】
計測点選択部８ｂは、計測点算出部６からの所定計測点位置情報と距離差算出７ｃからの積分前の計測点の距離差が所定値以下となる計測点について、スペクトル算出部１からのパワースペクトル情報と共に積分処理部２ａへ出力する処理部である。
【００５８】
積分処理部２ａは、計測点選択部８ｂから入力される選択された計測点のパワースペクトル及びビーム指向情報を用いて、同一計測点のパワースペクトルを積分し、ビーム指向情報と共に出力する処理部である。
【００５９】
ドップラ情報算出部３ａは、積分処理部２ａから得られる積分後のパワースペクトルに対して、信号強度、ドップラ速度、ドップラ速度幅といったドップラ情報を算出し、ビーム指向情報と共に風情報算出部９ａへ出力する。
【００６０】
風情報算出部９ａでは、ドップラ情報算出部３ａから入力された各計測点のドップラ速度及び、ビーム指向角情報を用いて、ＶＡＤ等の処理により、所定観測領域の風向風速を算出し、出力する。
その他の構成は図１に示した実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
次に、実施の形態５の動作について説明する。なお、実施の形態１〜実施の形態４と同一部分の処理については説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態４とは異なる部分について説明を行う。
図１１は、実施の形態５による風計測の模式図である。なお、説明の簡素化のため、ある１レンジの観測点のみを記載している。同図において、破線の楕円及び円はＶＡＤの走査円やＤＢＳの天頂ビーム以外の各ビーム方向に外接する円（走査円）を表し、黒い点は所定計測点を、その周りの一点鎖線は所定計測点範囲を、塗りつぶしもしくは空白の小円は計測して得られた計測点を表す。
【００６２】
実施の形態５の方法では、所定計測点の計測中に、各積分前の計測点の位置が、所定計測点から所定距離以内にある場合に有効とみなし、後段の積分処理、ドップラ情報算出処理を行う。
【００６３】
このように、実施の形態５では、所定計測点に近い計測点のみを用いて積分処理を行い、ドップラ情報を算出しているので、各計測点の視線方向速度の精度が向上し、その結果、風向風速精度を向上させることができる。
【００６４】
以上説明したように、実施の形態５の風計測装置によれば、空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、所定アンテナ制御諸元に基づいて、電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、電磁波もしくは音波を放射する放射手段と目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、所定観測領域を、所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる視線方向及び距離情報を含む計測点情報を算出する計測点算出部と、ビーム走査角情報と、動揺情報と、計測点情報とを用いて、本来指向している視線方向と実際に指向している視線方向である動揺後視線方向との計測点の距離差を算出する距離差算出部と、距離差が、所定距離差以内となる場合の計測点と、計測点のパワースペクトルを抽出する計測点選択部と、選択された計測点のパワースペクトルをインコヒーレント積分する積分処理部と、積分後のパワースペクトルから、信号強度とドップラ速度とドップラ速度幅とのうち、少なくともドップラ速度を含むドップラ情報を推定するドップラ情報算出部と、ドップラ情報算出部で算出されたドップラ速度と、ビーム走査角情報に基づき、所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたので、動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することができる。
【００６５】
実施の形態６．
実施の形態５では、所定計測点との距離が近い積分前の計測点を用いて積分処理を行っていたが、重心点が所定計測点に近い積分前の計測点を用いることもでき、これを実施の形態６として次に説明する。
【００６６】
図１２は、実施の形態６を実現するブロック構成図を示したものである。
同図において、重心算出部１３ａは、アンテナ制御部４からの仰角、方位角情報と、動揺検出部５からのプラットフォームの動揺情報を用いて、積分前の実計測点の重心位置を算出し、出力する。距離差算出部７ｄは、重心算出部１３ａからの積分前の計測点の重心情報と、計測点算出部６からの計測点情報とから、積分前の計測点の重心位置と本来指向している視線方向の計測点である所定計測点との距離差を算出し、出力する。計測点選択部８ｃは、距離差算出部７ｄからの積分前の計測点毎の距離差を用いて、距離差が所定値以内で、かつ、最も小さくなる計測点の組み合わせを選択すると共に、それに対応するパワースペクトルをスペクトル算出部１から抽出し、出力する。
【００６７】
その他の構成は図１０に示した実施の形態５と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
次に、実施の形態６の動作について説明する。なお、実施の形態１〜実施の形態５と同一部分の処理については説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態５とは異なる部分について説明を行う。
図１３は、実施の形態６による風計測の模式図である。なお、説明の簡素化のため、ある１レンジの観測点のみを記載している。同図において、破線の楕円及び円はＶＡＤの走査円やＤＢＳの天頂ビーム以外の各ビーム方向に外接する円（走査円）を表し、黒い点は所定計測点を、その周りの一点鎖線は所定計測点範囲を、塗りつぶしの円は積分前の実計測点であり、空白の小円は重心点を示している。
【００６９】
実施の形態６の方法では、所定計測点の計測中に、各積分前の計測点の重心位置が、所定計測点から所定距離以内にある場合に有効とみなし、後段の積分処理、ドップラ情報算出処理を行う。なお、この重心位置は、例えば、所定計測点に係る計測時間内の計測点全てを対象とし、その組み合わせに応じて重心位置を算出する。
【００７０】
このように、実施の形態６では、所定計測点と重心位置が近い計測点のみを用いて積分処理を行い、ドップラ情報を算出しているので、各計測点の視線方向速度の精度が向上し、その結果、風向風速精度を向上させることができる。
【００７１】
以上説明したように、実施の形態６の風計測装置によれば、空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、所定アンテナ制御諸元に基づいて、電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、電磁波もしくは音波を放射する放射手段と目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、ビーム走査角情報と、動揺情報とを用いて、実際に指向している視線方向所定距離の計測点の重心位置を算出する重心算出部と、重心位置と、本来指向している視線方向の計測点との距離差を算出する距離差算出部と、距離差が所定の範囲内である計測点を選択し、計測点のパワースペクトルを抽出する計測点選択部と、選択された計測点のパワースペクトルを用いて積分処理を行う積分処理部と、積分後のパワースペクトルを用いてドップラ情報を算出するドップラ情報算出部と、ドップラ情報算出部で算出されたドップラ情報と、ビーム走査角情報に基づき、所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたので、動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することができる。
【００７２】
実施の形態７．
実施の形態６では、所定計測点と重心位置の距離が近い積分前の計測点を用いて積分処理を行っていたが、積分前の計測点から構成した多面体の体積が所定値となる計測点を用いることもでき、これを実施の形態７として次に説明する。
【００７３】
図１４は、実施の形態７を実現するブロック構成図を示したものである。
同図において、体積算出部１７は、アンテナ制御部４からの仰角、方位角情報と、動揺検出部５からのプラットフォームの動揺情報を用いて、所定範囲内にある積分前の実計測点を頂点とする多面体の体積を算出し、出力する処理部である。計測点選択部８ｄは、体積算出部１７から入力された体積情報を用いて、体積と予め定めた基準体積値との差が所定値以下もしくは最小となる積分前計測点の組み合わせ抽出し、出力する。
【００７４】
その他の構成は図１０に示した実施の形態５と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
次に、実施の形態７の動作について説明する。なお、実施の形態１〜実施の形態６と同一部分の処理については説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態６とは異なる部分について説明を行う。
図１５は、実施の形態７による風計測の模式図である。なお、説明の簡素化のため、ある１レンジの観測点のみを記載している。同図において、破線の楕円及び円はＶＡＤの走査円やＤＢＳの天頂ビーム以外の各ビーム方向に外接する円（走査円）を表し、黒い点は所定計測点を、その周りの一点鎖線は所定計測点範囲を、塗りつぶしもしくは斜線の円は計測して得られた実計測点を表す。
【００７６】
実施の形態７では、所定計測点の計測中に、所定計測点範囲に含まれる積分前の計測点を用いて、それらを頂点とする多面体の体積を体積算出部１７によって算出する。その後、計測点選択部８ｄは、その体積値と基準とする体積値との差が所定値以下もしくは最小となる組み合わせの計測点を選択する。その後は積分処理部２ａによって積分処理を行い、さらにドップラ情報算出部３ａがドップラ情報を算出し、風情報算出部９ａは、風情報算出処理を行い、風向風速値を算出する。
【００７７】
このように、実施の形態７では、所定計測点を中心とする所定範囲内に含まれる積分前計測点を頂点とする多面体の体積を算出し、それと基準体積値との差が所定値以下もしくは最小となる組み合わせで風情報を算出するので、各計測点の視線方向速度の精度が向上し、その結果、風向風速精度を向上させることができる。
【００７８】
以上説明したように、実施の形態７の風計測装置によれば、空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、所定アンテナ制御諸元に基づいて、電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、電磁波もしくは音波を放射する放射手段と目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、所定観測領域を、所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる視線方向及び距離情報等の計測点情報を算出する計測点算出部と、ビーム走査角情報と、動揺情報と、計測点情報を用いて、実際に指向している視線方向所定距離の計測点を頂点とする多面体の体積を算出する体積算出部と、体積値と予め定めた基準体積値との差が所定値以下となる計測点を選択する計測点選択部と、選択された計測点のパワースペクトルを用いて積分処理を行う積分処理部と、積分後パワースペクトルを用いてドップラ情報を算出するドップラ情報算出部と、ドップラ情報と、ビーム走査角情報に基づき、所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたので、動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することができる。
【００７９】
実施の形態８．
実施の形態１、３〜７では、所定計測点を基準として、距離、重心、面積、体積を考慮することで動揺の影響を受けていても適切な方向を指向する計測点を補正処理を行うことなく抽出していたが、実施の形態２と同様に所定走査円を基準とすることもでき、これを実施の形態８として次に説明する。
【００８０】
図１６は、実施の形態８を実現するブロック構成図を示したものである。
同図において、交点算出部１１ａは、アンテナ制御部４からの仰角、方位角情報と、動揺検出部５からのプラットフォームの動揺情報と、走査円算出部１０ａからの走査円情報を用いて、積分前の各計測点から所定走査円の接線に対して下ろした垂線と所定走査円との交点を算出し、出力する処理部である。距離差算出部７ｅは、交点算出部１１ａからの積分前計測点及び交点情報を用いて、両者の距離を算出し、出力する処理部である。計測点選択部８ｅは、距離差算出部７ｅから入力された各積分前計測点毎の走査円との距離差を用いて、その値が所定値以内のものを選択し、出力する処理部である。
【００８１】
その他の構成は図１０に示した実施の形態５と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
次に、実施の形態８の動作について説明する。なお、実施の形態１〜実施の形態７と同一部分の処理については説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態７とは異なる部分について説明を行う。
図１７は、実施の形態８による風計測の模式図である。なお、説明の簡素化のため、ある１レンジの観測点のみを記載している。同図において、破線の楕円及び円はＶＡＤの走査円やＤＢＳの天頂ビーム以外の各ビーム方向に外接する円（走査円）を表し、その周りの一点鎖線は所定の許容計測点範囲を、空白の小円は計測して得られた計測点のうち、所定計測点内のものを、実線は積分前計測点（ビーム指向方向）の航跡を表す。
【００８３】
実施の形態８のでは、所定走査円との距離が所定値を満たす計測点のみを用いて積分処理を行い、以降、ドップラ情報抽出、風情報算出処理を行う。そうすることで、風情報算出に係わる計測点が全て所定走査円から所定距離範囲内に含まれ、動揺の影響を抑え、精度の高い風向風速値を得ることができる。
【００８４】
このように、実施の形態８では、所定走査円からの距離が所定値以内となる積分前計測点を用いて風情報算出を行っているので、風情報算出に係わる計測点への動揺の影響を低減することができ、各計測点の視線方向速度の精度が向上し、その結果、風向風速精度を向上させることができる。
【００８５】
なお、上記実施の形態５〜実施の形態８においては、パワースペクトルの算出は、計測点選択後に行ってもよく、この場合は、スペクトル算出に係る演算量を低減することができ、計算機規模を小さくしたり、後段の処理にリソースを割くことができる。
【００８６】
以上説明したように、実施の形態８の風計測装置によれば、空間に電磁波もしくは音波を放射し、目標物で反射されて受信される受信信号のドップラ周波数から得られるドップラ速度に基づいて、遠隔点の風向風速を計測する風計測装置であって、受信信号を周波数変換してパワースペクトルを算出するスペクトル算出部と、所定アンテナ制御諸元に基づいて、電磁波もしくは音波を放射するためのアンテナを制御し、ビーム走査するとともに、所定時間間隔でビーム走査角情報を出力するアンテナ制御部と、電磁波もしくは音波を放射する放射手段と目標物で反射された信号を受信する受信手段とを保持するプラットフォームの動揺角、角速度、角加速度のうち少なくとも一つを含む動揺情報を検出する動揺検出部と、所定観測領域を、所定アンテナ制御諸元に基づいてアンテナを制御しビーム走査した際に得られる走査円を算出する走査円算出部と、ビーム走査角情報と、動揺情報と、走査円情報を用いて、積分前の計測点から走査円の接線に対して下ろした垂線と走査円との交点を算出する交点算出部と、交点と、積分前の計測点との距離差を算出する距離差算出部と、距離差算出部で算出された距離差が、所定距離差以内となる場合の積分前計測点を選択する計測点選択部と、選択された積分前計測点の積分前パワースペクトルを用いて積分処理を行う積分処理部と、積分後パワースペクトルを用いてドップラ情報を算出するドップラ情報算出部と、ドップラ情報と、ビーム走査角情報に基づき、所定観測領域の風向と風速のうち少なくとも一方を含む風情報を算出する風情報算出部とを備えたので、動揺が比較的大きい場合でも風計測精度の劣化を抑制することができる。
【００８７】
なお、以上の実施の形態１〜実施の形態８の風計測装置において、それぞれ距離差や面積差、体積差を算出する際、基となる計測点の数が所定値を満たしているかどうかを新たな指標とし、満たしている場合は後段の処理に進み、満たしていない場合はすべて棄却することで、各評価値の信頼性を確保することができ、その結果、風向風速精度を向上させることができる。
【００８８】
また、上記の異なる形態として、計測点の数が所定数を満たしていない場合は、所定数を超えるまで継続して計測を行うことで、各評価値の精度の劣化を低減することができ、その結果、風向風速精度を向上させることができる。
【００８９】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１  スペクトル算出部、２，２ａ  積分処理部、３，３ａ  ドップラ情報算出部、４  アンテナ制御部、５  動揺検出部、６  計測点算出部、７，７ａ，７ｂ，７ｃ、７ｄ、７ｅ  距離差算出部、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ  計測点選択部、９，９ａ  風情報算出部、１０，１０ａ  走査円算出部、１１，１１ａ  交点算出部、１２  走査円中心算出部、１３  重心算出部、１４  走査円面積算出部、１５  面積算出部、１６  面積差算出部、１７  体積算出部。
【図１】
2014055889.tif 000003
【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】
2014055889.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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