(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種以上のＰＲＦを用いたドップラレーダの信号処理装置において、受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部と、その出力からパルスペア処理により観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系未補正一次データを算出する第１のパルスペア処理部と、上記Ａ／Ｄ変換部の出力からドップラ周波数０付近の信号成分を除去するＭＴＩフィルターと、その出力からパルスペア処理により観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含むＭＴＩ系未補正一次データを算出する第２のパルスペア処理部と、第１のパルスペア処理部及び第２のパルスペア処理部で算出された平均反射強度からＳ／Ｃ比を算出し、各ＰＲＦにおけるＳ／Ｃ比の比較に基づき上記非ＭＴＩ系未補正一次データとＭＴＩ系未補正一次データのいずれかを選択させるＳ／Ｃ比算出部と、選択された未補正一次データに補正を施して観測対象の補正反射強度・速度・速度幅を算出する一次データ算出部とを備えたことを特徴とするドップラレーダの信号処理装置。
【請求項２】
２種以上のＰＲＦを用いたドップラレーダの信号処理装置において、受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部と、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、ピリオドグラムの複素ＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部と、その出力結果から自己相関値を求め観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系未補正一次データを算出する自己相関処理部と、上記Ａ／Ｄ変換部の出力からドップラ周波数０付近の信号成分を除去するＭＴＩフィルターと、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、ピリオドグラムの複素ＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部と、その出力結果から自己相関値を求め観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含むＭＴＩ系未補正一次データを算出する自己相関処理部と、上記両自己相関処理部で算出された平均反射強度からＳ／Ｃ比を算出し、各ＰＲＦにおけるＳ／Ｃ比の比較に基づき上記非ＭＴＩ系未補正一次データとＭＴＩ系未補正一次データのいずれかを選択させるＳ／Ｃ比算出部と、選択された未補正一次データに補正を施して観測対象の補正反射強度・速度・速度幅を算出する一次データ算出部とを備えたことを特徴とするドップラレーダの信号処理装置。
【請求項３】
２種以上のＰＲＦを用いたドップラレーダの信号処理装置において、受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部と、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、ピリオドグラムのピークを検出してその周波数スペクトルの形状から観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系未補正一次データを算出するスペクトル解析部と、上記Ａ／Ｄ変換部の出力からドップラ周波数０付近の信号成分を除去するＭＴＩフィルターと、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、ピリオドグラムのピークを検出してその周波数スペクトルの形状から観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含むＭＴＩ系未補正一次データを算出するスペクトル解析部と、上記両スペクトル解析部で算出された平均反射強度からＳ／Ｃ比を算出し、各ＰＲＦにおけるＳ／Ｃ比の比較に基づき上記非ＭＴＩ系未補正一次データとＭＴＩ系未補正一次データのいずれかを選択させるＳ／Ｃ比算出部と、選択された未補正一次データに補正を施して観測対象の補正反射強度・速度・速度幅を算出する一次データ算出部とを備えたことを特徴とするドップラレーダの信号処理装置。
【請求項４】
２種以上のＰＲＦを用いたドップラレーダの信号処理装置において、受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部と、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、ピリオドグラムの複素ＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部と、その出力結果から自己相関値を求め、観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系未補正一次データを算出する第１の自己相関処理部と、上記ピリオドグラムからドップラ周波数０付近の信号成分を除去するクラッタ抑圧部と、その結果の複素ＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部と、その出力結果から自己相関値を求め、観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含むＭＴＩ系未補正一次データを算出する第２の自己相関処理部と、第１の自己相関処理部及び第２の自己相関処理部で算出された平均反射強度からＳ／Ｃ比を算出し、各ＰＲＦにおけるＳ／Ｃ比の比較に基づき上記非ＭＴＩ系未補正一次データとＭＴＩ系未補正一次データのいずれかを選択させるＳ／Ｃ比算出部と、選択された未補正一次データに補正を施して観測対象の補正反射強度・速度・速度幅を算出する一次データ算出部を備えたことを特徴とするドップラレーダの信号処理装置。
【請求項５】
２種以上のＰＲＦを用いたドップラレーダの信号処理装置において、受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部と、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、上記ピリオドグラムのピークを検出して、その周波数成分のスペクトルの形状から観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系未補正一次データを算出する第１のスペクトル解析部と、上記ピリオドグラムからドップラ周波数０付近の信号成分を除去するクラッタ抑圧部と、その出力結果の周波数成分スペクトル形状から観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅のＭＴＩ系未補正一次データを算出する第２のスペクトル解析部と、上記第１のスペクトル解析部及び第２のスペクトル解析部で算出された平均反射強度からＳ／Ｃ比を算出し、各ＰＲＦにおけるＳ／Ｃ比の比較に基づき上記非ＭＴＩ系未補正一次データとＭＴＩ系未補正一次データのいずれかを選択させるＳ／Ｃ比算出部と、選択された未補正一次データに補正を施して観測対象の補正反射強度・速度・速度幅を算出する一次データ算出部とを備えたことを特徴とするドップラレーダの信号処理装置。
【請求項６】
請求項４記載のドップラレーダの信号処理装置において、クラッタ抑圧部に相当する機能として、クラッタマップとして予め収録しておいたクラッタのスペクトル成分を、観測対象のピリオドグラムから除去するクラッタ減算部を備えたことを特徴とするドップラレーダの信号処理装置。
【請求項７】
請求項５記載のドップラレーダの信号処理装置において、クラッタ抑圧部に相当する機能として、クラッタマップとして予め収録しておいたクラッタのスペクトル成分を、観測対象のピリオドグラムから除去するクラッタ減算部を備えたことを特徴とするドップラレーダの信号処理装置。
【請求項８】
請求項１記載のドップラレーダの信号処理装置において、ＭＴＩフィルターの入力Ｉ／Ｑデータを、第１のパルスペア処理部で算出された平均反射強度に等しくなるように補正するための振幅補正部を追加したことを特徴とするドップラレーダの信号処理装置。
【請求項９】
請求項２記載のドップラレーダの信号処理装置において、ＭＴＩフィルターの入力Ｉ／Ｑデータを、第１の自己相関処理部で算出された平均反射強度に等しくなるように補正するための振幅補正部を追加したことを特徴とするドップラレーダの信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種以上のパルス繰り返し周波数（以下Ｄｕａｌ  ＰＲＦと呼ぶ。ＰＲＦ：Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔａｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を用いたドップラレーダの信号処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、特開平６−２１４０１６号公報に示された従来のドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。図において、３１はＡ／Ｄ変換部、３２は移動目標表示（以下ＭＴＩと呼ぶ）処理部、３３はパルスペア処理部、３５は周波数分析処理部、３６はクラッタ除去処理部、３４は平均速度検出部、３７は信号切替部である。
【０００３】
また、図１１は、特開昭５３−４８５８７号公報に示された従来の気象レーダの信号処理装置の一部を示すブロック図である。図において、４１はビデオ強度測定回路、４３はクラッタマップ、４２は固定クラッタ量減算回路、４４はノーマル・ＭＴＩ比較回路である。
【０００４】
次に、図１０の動作を説明する。ドップラレーダの受信信号はＡ／Ｄ変換部３１に入力されてアナログ信号からデジタル信号に変換される。このデジタル信号は一方でＭＴＩ処理部３２に入力されて地形等による反射信号が除去された後、パルスペア処理部３３において平均速度と標準偏差が検出され、信号切替部３７に入力される。一方、Ａ／Ｄ変換部３１からの出力デジタル信号は周波数分析処理部３５にも入力され、複素高速フーリエ変換（以下高速フーリエ変換＝ＦＦＴと呼ぶ）後、ピリオドグラムを求めてクラッタ除去処理部３６に送られる。クラッタ除去処理部３６ではドップラ周波数０近傍のクラッタ成分を除去し、平均速度検出部３４で平均速度と標準偏差を算出する。
【０００５】
ここで、クラッタ除去処理部３６では地形等クラッタによる反射信号の大きさを判定し、それが一定値以下の場合には、信号切替部３７を制御してパルスペア処理部３３の出力を選択させる。一方、それが一定値以上の場合には、信号切替部３７を制御して平均速度検出部３４の出力を選択させる。
【０００６】
次に、図１１の動作について説明する。ノーマルビデオはビデオ強度測定回路４１で強度が測定され、固定クラッタ量減算回路４２でクラッタマップ４３の強度分が減算される。一方ＭＴＩビデオは、ノーマルビデオと同様に、ビデオ強度測定回路４１で強度が測定される。これらノーマルビデオとＭＴＩビデオに基づいて測定された観測対象エコーの強度は、ノーマル・ＭＴＩ比較回路４４で比較され、両者の測定値に大きな差がある場合には、測定値を出力しないように作用する。また、ＭＴＩビデオの測定結果が定量的に信頼できる度合いによってはノーマルビデオとＭＴＩビデオの測定結果に差がある場合に、ノーマルビデオの測定結果に修正を行って出力するか、或いはＭＴＩビデオの測定結果を代わりに出力することも可能である。ただし、本構成はドップラレーダとしては機能せず、強度のみを測定対象とした気象レーダの信号処理装置である。
【０００７】
元来ドップラレーダには、俗に「レンジ・ドップラ・ジレンマ」といわれる問題点が原理的に存在し、遠方までの観測対象を観測するためにはＰＲＦを低く設定する必要があるが、ＰＲＦを低くするほど速度折り返しがなく一意にドップラ速度を求めうる範囲（ナイキスト速度、アン・アンビギュアス速度とも言う。以下ナイキスト速度という。）が狭くなる問題が有る。近年、この問題を回避する方式として２種のＰＲＦで交互に測定を行い、それらの測定結果の比較から、真の風速を求めるＤｕａｌ  ＰＲＦ式が用いられている。
【０００８】
図１２はＤｕａｌ  ＰＲＦ方式によるドップラ速度算出を説明するための図であり、図において横軸はドップラ周波数、上段は第１のＰＲＦでの測定軸、下段は第２のＰＲＦでの測定軸を示し、５１は第１のＰＲＦで測定された観測対象の見かけのドップラ周波数、５２は第２のＰＲＦで測定された観測対象の見かけのドップラ周波数、５３は真のドップラ周波数、すなわちＤｕａｌ  ＰＲＦ速度折り返し補正の結果求められるドップラ周波数を示している。また、５４、５５は各々第１のＰＲＦ，第２のＰＲＦにおけるＭＴＩフィルターの特性形状を示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のドップラレーダの信号処理装置は、上記のように構成されているので、図１２から明らかなように、ＭＴＩフィルタで（ＰＲＦ）／２の整数倍のドップラ周波数にヌルが形成され、その周波数付近に観測対象のエコーが存在する場合、クラッタと誤って消去されてしまうか、または観測対象エコーの強度が正しく求められないという問題点があった。
【００１０】
また、これと同じ理由で、Ｄｕａｌ  ＰＲＦ方式でドップラ速度を測定する場合においても、観測対象が第１のＰＲＦ、第２のＰＲＦの何れかのＭＴＩフィルタのヌル付近に存在する場合、観測対象のエコー成分が除去されてしまうため、見かけのドップラ周波数に誤差を生じ、速度折り返し補正の結果、真の風速とは全くかけ離れた風速を算出してしまうという問題点があった。
【００１１】
図１０に示す従来のドップラレーダの信号処理装置の場合、ＭＴＩ方式、ＦＦＴ方式何れにおいても上記のように（ＰＲＦ）／２付近の観測対象エコーが除去されてしまうため、問題は解決されない。また、図１１に示す従来の気象レーダの信号処理装置の場合は、ドップラ処理について考慮されておらず、また、ノーマルビデオとＭＴＩビデオの選択が示唆されてはいるものの、その判断基準が明示されいない。
【００１２】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、２種以上のＰＲＦを用いたドップラレーダにおいて、ドップラ周波数が０以外のどのようなドップラ周波数成分を持った観測対象エコーでもクラッタと誤って消去されることなく、観測対象の反射強度及び速度等を正しく測定できるドップラレーダの信号処理装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るドップラレーダの信号処理装置は、２種以上のＰＲＦを用いたものにおいて、受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部と、その出力からパルスペア処理により観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系未補正一次データを算出する第１のパルスペア処理部と、上記Ａ／Ｄ変換部の出力からドップラ周波数０付近の信号成分を除去するＭＴＩフィルターと、その出力からパルスペア処理により観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含むＭＴＩ系未補正一次データを算出する第２のパルスペア処理部と、第１のパルスペア処理部及び第２のパルスペア処理部で算出された平均反射強度からＳ／Ｃ比を算出し、各ＰＲＦにおけるＳ／Ｃ比の比較に基づき上記非ＭＴＩ系未補正一次データとＭＴＩ系未補正一次データのいずれかを選択させるＳ／Ｃ比算出部と、選択された未補正一次データに補正を施して観測対象の補正反射強度・速度・速度幅を算出する一次データ算出部とを備えたものである。
【００１４】
また、この発明の請求項２に係るドップラレーダの信号処理装置は、２種以上のＰＲＦを用いたドップラレーダの信号処理装置において、受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部と、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、ピリオドグラムの複素ＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部と、その出力結果から自己相関値を求め観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系未補正一次データを算出する自己相関処理部と、上記Ａ／Ｄ変換部の出力からドップラ周波数０付近の信号成分を除去するＭＴＩフィルターと、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、ピリオドグラムの複素ＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部と、その出力結果から自己相関値を求め観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含むＭＴＩ系未補正一次データを算出する自己相関処理部と、上記両自己相関処理部で算出された平均反射強度からＳ／Ｃ比を算出し、各ＰＲＦにおけるＳ／Ｃ比の比較に基づき上記非ＭＴＩ系未補正一次データとＭＴＩ系未補正一次データのいずれかを選択させるＳ／Ｃ比算出部と、選択された未補正一次データに補正を施して観測対象の補正反射強度・速度・速度幅を算出する一次データ算出部とを備えたものである。
【００１５】
また、この発明の請求項３に係るドップラレーダの信号処理装置は、２種以上のＰＲＦを用いたドップラレーダの信号処理装置において、受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部と、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、ピリオドグラムのピークを検出してその周波数スペクトルの形状から観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系未補正一次データを算出するスペクトル解析部と、上記Ａ／Ｄ変換部の出力からドップラ周波数０付近の信号成分を除去するＭＴＩフィルターと、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、ピリオドグラムのピークを検出してその周波数スペクトルの形状から観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含むＭＴＩ系未補正一次データを算出するスペクトル解析部と、上記両スペクトル解析部で算出された平均反射強度からＳ／Ｃ比を算出し、各ＰＲＦにおけるＳ／Ｃ比の比較に基づき上記非ＭＴＩ系未補正一次データとＭＴＩ系未補正一次データのいずれかを選択させるＳ／Ｃ比算出部と、選択された未補正一次データに補正を施して観測対象の補正反射強度・速度・速度幅を算出する一次データ算出部とを備えたものである。
【００１６】
また、この発明の請求項４に係るドップラレーダの信号処理装置は、２種以上のＰＲＦを用いたドップラレーダの信号処理装置において、受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部と、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、ピリオドグラムの複素ＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部と、その出力結果から自己相関値を求め、観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系未補正一次データを算出する第１の自己相関処理部と、上記ピリオドグラムからドップラ周波数０付近の信号成分を除去するクラッタ抑圧部と、その結果の複素ＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部と、その出力結果から自己相関値を求め、観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含むＭＴＩ系未補正一次データを算出する第２の自己相関処理部と、第１の自己相関処理部及び第２の自己相関処理部で算出された平均反射強度からＳ／Ｃ比を算出し、各ＰＲＦにおけるＳ／Ｃ比の比較に基づき上記非ＭＴＩ系未補正一次データとＭＴＩ系未補正一次データのいずれかを選択させるＳ／Ｃ比算出部と、選択された未補正一次データに補正を施して観測対象の補正反射強度・速度・速度幅を算出する一次データ算出部を備えたものである。
【００１７】
また、この発明の請求項５に係るドップラレーダの信号処理装置は、２種以上のＰＲＦを用いたドップラレーダの信号処理装置において、受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部と、その出力の複素ＦＦＴを行うＦＦＴ部と、その出力結果からピリオドグラムを算出するピリオドグラム算出部と、上記ピリオドグラムのピークを検出して、その周波数成分のスペクトルの形状から観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系未補正一次データを算出する第１のスペクトル解析部と、上記ピリオドグラムからドップラ周波数０付近の信号成分を除去するクラッタ抑圧部と、その出力結果の周波数成分スペクトル形状から観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅のＭＴＩ系未補正一次データを算出する第２のスペクトル解析部と、上記第１のスペクトル解析部及び第２のスペクトル解析部で算出された平均反射強度からＳ／Ｃ比を算出し、各ＰＲＦにおけるＳ／Ｃ比の比較に基づき上記非ＭＴＩ系未補正一次データとＭＴＩ系未補正一次データのいずれかを選択させるＳ／Ｃ比算出部と、選択された未補正一次データに補正を施して観測対象の補正反射強度・速度・速度幅を算出する一次データ算出部とを備えたものである。
【００１８】
また、この発明の請求項６に係るドップラレーダの信号処理装置は、請求項４に記載のドップラレーダの信号処理装置において、クラッタ抑圧部に相当する機能として、クラッタマップとして予め収録しておいたクラッタのスペクトル成分を、観測対象のピリオドグラムから除去するクラッタ減算部を備えたものである。
【００１９】
また、この発明の請求項７に係るドップラレーダの信号処理装置は、請求項５に記載のドップラレーダの信号処理装置において、クラッタ抑圧部に相当する機能として、クラッタマップとして予め収録しておいたクラッタのスペクトル成分を、観測対象のピリオドグラムから除去するクラッタ減算部を備えたものである。
【００２０】
また、この発明の請求項８に係るドップラレーダの信号処理装置は、請求項１に記載のドップラレーダの信号処理装置において、ＭＴＩフィルターの入力Ｉ／Ｑデータを、第１のパルスペア処理部で算出された平均反射強度に等しくなるように補正するための振幅補正部を追加したものである。
【００２１】
また、この発明の請求項９に係るドップラレーダの信号処理装置は、請求項２に記載のドップラレーダの信号処理装置において、ＭＴＩフィルターの入力Ｉ／Ｑデータを、第１の自己相関処理部で算出された平均反射強度に等しくなるように補正するための振幅補正部を追加したものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明を気象レーダに実施した例について説明する。図１はこの発明の実施の形態１である２種以上のＰＲＦすなわちＤｕａｌＰＲＦを用いたドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。図において、１は受信信号をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換部、３ａはＡ／Ｄ変換部１の出力から非ＭＴＩ系の未補正一次データを算出する第１のパルスペア処理部、２はＭＴＩフィルター、３ｂはＭＴＩフィルター２の出力からＭＴＩ系の未補正一次データを算出する第２のパルスペア処理部、５は第１及び第２のパルスペア処理部３ａ及び３ｂで算出された平均反射強度に基づいて信号／クラッター比（以下Ｓ／Ｃ比と呼ぶ）を算出し、パルスペア処理部３ａ、３ｂのいずれかの出力結果を選択するＭＴＩ系／非ＭＴＩ系選択信号２４を出力するＳ／Ｃ比算出部、４は、上記Ｓ／Ｃ比算出部５の出力２４により選択されたパルスペア処理部の出力結果（非ＭＴＩ系未補正一次データまたはＭＴＩ系未補正一次データのいずれか）に距離補正、速度折り返し補正等を施して観測対象の補正一次データを算出する一次データ算出部である。なお、２１は第１のパルスペア処理部３ａの出力結果である非ＭＴＩ系の未補正一次データ、２２は第２のパルスペア処理部３ｂの出力結果であるＭＴＩ系の未補正一次データである。
【００２３】
次に実施の形態１の動作を説明する。ドップラレーダの受信信号はＡ／Ｄ変換部１に入力されてアナログ信号からデジタル信号に変換される。入力されるアナログ信号はベースバンドのコーヒーレント発信器の実数成分信号と虚数成分信号（以下Ｉ／Ｑ信号と呼ぶ）ビデオでも中間周波信号（以下ＩＦ信号と呼ぶ）でもよく、ＩＦ信号が入力される場合は、Ａ／Ｄ変換部１においてＡ／Ｄ変換のほか、デジタル位相検波によるＩ／Ｑビデオ生成を行う。Ａ／Ｄ変換後のデジタルＩ／Ｑ信号は、第１のパルスペア処理部３ａに入力され、パルスペア処理により観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含む非ＭＴＩ系の未補正一次データ２１が算出される。一方、Ａ／Ｄ変換後のデジタルＩ／Ｑ信号はＭＴＩフィルター２へも入力され、ドップラ周波数０付近の信号成分が除去される。通常ＭＴＩフィルター２は帰還型（ＩＩＲ型）のデジタルフィルターで構成されることが多い。ＭＴＩフィルター２の出力は、第２のパルスペア処理部３ｂに入力され、パルスペア処理により観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を含むＭＴＩ系の未補正一次データ２２が算出される。ここで、第１及び第２のパルスペア処理部３ａ及び３ｂで算出された未補正一次データは、一次データ算出部４に入力されると共に、Ｓ／Ｃ比算出部５へ入力され、Ｓ／Ｃ比算出部５で未補正一次データの反射強度に基づいてＳ／Ｃ比が算出される。ＤｕａｌＰＲＦ方式のドップラレーダでは、ここまでの処理が第１のＰＲＦ（以下ＰＲＦ１と呼ぶ）、第２のＰＲＦ（以下ＰＲＦ２と呼ぶ）各々について行なわれる。
【００２４】
ここで、ＤｕａｌＰＲＦ方式のレーダの信号処理装置において、従来の速度折り返し補正を行う場合、図１２から分かるとおり、例えば真のドップラ周波数が（ＰＲＦ１）／２の整数倍に近い場合、フィルターの周波数特性から、それがクラッタでなくともＰＲＦ１でのＭＴＩ系の未補正反射強度は極めて小さくなり、そのため未補正平均速度も誤差の非常に大きいものになる。その結果、ＤｕａｌＰＲＦによる速度折り返し補正の際に、実際の観測対象の速度とは全くかけ離れた速度を算出してしまう。
【００２５】
このような現象を防止するため、ＰＲＦ１、ＰＲＦ２両方でのＳ／Ｃ比が大きい場合はそのエコーをクラッタと判定し、一方、何れか一方のＰＲＦのみでＳ／Ｃ比が大きい場合や、どちらのＰＲＦでもＳ／Ｃ比が小さい場合は、そのエコーを観測対象エコーと判定する。このような判断基準により、Ｓ／Ｃ比算出部５でＭＴＩ系、非ＭＴＩ系の選択信号２４を生成する。一次データ算出部４では、ＭＴＩ系、非ＭＴＩ系のうち、選択信号２４で選択された系の未補正一次データを用いて距離補正、速度折り返し補正等を行い、結果を出力する。
【００２６】
このように、Ｓ／Ｃ比に基づきＭＴＩ系、非ＭＴＩ系いずれかの未補正一次データを選択して使用することにより、観測対象のドップラ周波数に関わりなく、反射強度、ドップラ速度、速度幅を正しく求めることができる。
【００２７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、未補正一次データの算出にパルスペア処理手段を用いたが、図２に示すように複素高速フーリエ変換（以下高速フーリエ変換をＦＦＴと呼ぶ）、ピリオドグラム算出、複素逆高速フーリエ変換（以下逆高速フーリエ変換をＩＦＦＴと呼ぶ）、自己相関処理等からなる未補正一次データ算出手段で構成してもよい。図２において、６はＦＦＴ部、７はピリオドグラム算出部、８はＩＦＦＴ部、９は自己相関処理部であり、その他の部分は図１と同一符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
次に、動作を説明する。入力データからＡ／Ｄ変換、ＭＴＩフィルター処理までの動作は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。Ａ／Ｄ変換後のデジタルＩ／Ｑ信号、ＭＴＩフィルター後のＩ／Ｑ信号は、ＦＦＴ部６に入力され、複素ＦＦＴにより時間領域から周波数領域に変換される。ＦＦＴ後の複素信号は、ピリオドグラム算出部７でそのパワースペクトラムをとることによりピリオドグラムが算出され、その後ＩＦＦＴ部８で複素ＩＦＦＴされることにより自己相関値が求められ、さらに自己相関処理部９において、０次自己相関と１次自己相関を用いて未補正一次データが算出される。非ＭＴＩ系及びＭＴＩ系の未補正一次データからＳ／Ｃ比を算出し、Ｓ／Ｃ比に基づきＭＴＩ系、非ＭＴＩ系の未補正一次データを選択して補正一次データを算出する過程は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００２９】
実施の形態３．
一般に、気象レーダの受信信号には、観測対象となる距離のエコーの他にクラッタや２次エコーによる信号成分が含まれており、これらを分離せずに反射強度、速度、速度幅を求めると誤差が生じる。そこで、実施の形態２に若干の変更を加えることにより、観測対象のエコーのみの測定をするようにしたのが、図３に示す実施の形態３である。図３は実施の形態３を示すブロック図であり、図１、図２に相当する部分には図１、図２と同一符号を付してその説明を省略する。図３において、１０はスペクトル解析部である。
【００３０】
次に、動作を説明する。入力データから非ＭＴＩ系、ＭＴＩ系のピリオドグラムを算出するまでの動作は実施の形態２と同様であるので、説明を省略する。スペクトル解析部１０では、ピリオドグラムを入力し、解析して、そのピーク周波数、その周波数成分の強度、幅等が求められる。解析の手法としてはモーメント法、フィッティング法等様々な方法が考えられる。算出された結果は、未補正一次データとして一次データ算出部４及びＳ／Ｃ比算出部５に出力される。非ＭＴＩ系及びＭＴＩ系の未補正一次データからＳ／Ｃ比を算出し、Ｓ／Ｃ比に基づきＭＴＩ系、非ＭＴＩ系いずれかの未補正一次データを選択して補正一次データを算出する過程は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００３１】
実施の形態４．
上記実施の形態１乃至実施の形態３では、クラッタ抑圧手法として、時間領域でのＭＴＩフィルターを用いたが、このようなフィルターでは阻止帯域の阻止量がフィルターにより決まるため、クラッタと観測対象エコーがドップラ周波数０付近で重なっている場合、観測対象エコーが除去されすぎるきらいがある。一方周波数領域でクラッタ除去を行う場合には、阻止量はスペクトルの形状と阻止帯域により変化し、近接周波数のパワーを用いて阻止域のパワーを補間することも容易である。図４はこのような本発明の実施の形態４を示すブロック図である。図中、他の各図と相当する部分には他の図と同一符号を付してその説明を省略する。図４において、１１はクラッタ抑圧部である。
【００３２】
次に、動作を説明する。Ａ／Ｄ変換部１でデジタル化された信号はＦＦＴ部６、ピリオドグラム算出部７でパワースペクトルに変換され、非ＭＴＩ系については、そのままＩＦＦＴ部８、自己相関処理部９により未補正一次データが算出される。一方、ＭＴＩ系については、クラッタ抑圧部１１がピリオドグラムからドップラ周波数０付近の信号成分を除去する。この際、除去する阻止帯域幅のほか、除去後の阻止帯域を隣接する通過帯域の値から内挿する等の付加処理等について、外部からパラメータとして指定する。このようにして得られた非ＭＴＩ系、ＭＴＩ系のピリオドグラムから未補正一次データ、Ｓ／Ｃ比を算出し、ＭＴＩ系、非ＭＴＩ系いずれかの未補正一次データを選択して補正一次データを算出する過程は他の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３３】
実施の形態５．
上記実施の形態３と同様に、観測データにクラッタ成分の他、多次エコー等の複数のエコーが合成されていることを考慮し、上記実施の形態４の未補正一次データ算出部分をスペクトル解析による手法に変更したのが図５に示す実施の形態５である。図において、図３、図４に相当する部分は図３、図４と同様であるので、その説明を省略する。
【００３４】
次に、動作を説明する。非ＭＴＩ系の未補正一次データを算出する動作は、上記実施の形態３と同様である。ＭＴＩ系の未補正一次データについても同様であるが、ＭＴＩフィルターに相当する部分は上記実施の形態４で説明したのと同様に、クラッタ抑圧部１１により、スペクトル解析による手法を用いて未補正一次データが算出される。非ＭＴＩ系、ＭＴＩ系のピリオドグラムから未補正一次データ、Ｓ／Ｃ比を算出し、ＭＴＩ系、非ＭＴＩ系いずれかの未補正一次データを選択して補正一次データを算出する過程は他の実施の形態と同様である。
【００３５】
実施の形態６．
日本において、空港等に設置されるドップラ気象レーダの覆域には、海面、市街地、山岳等様々なクラッタ対象が存在し、エリア毎にクラッタ強度、周波数幅等が異なることが多い。このような事情を考慮し、エリア毎にスペクトル形状としてのクラッタマップを持ち、その成分を除去するようなクラッタマップ方式でクラッタ除去を行うように構成したのが、実施の形態６である。図６は、実施の形態４に類似したブロック図であり、図４に相当する部分は図４と同一番号を付してその説明を省略する。図６において、１２はクラッタ減算部、１３はクラッタマップである。
【００３６】
次に、動作を説明する。非ＭＴＩ系の未補正一次データを算出する動作は、上記実施の形態４と同様である。一方、ＭＴＩ系については、クラッタ減算部１２で、クラッタマップ１３に予め記憶された当該方位、距離のクラッタスペクトルを、ピリオドグラムから減算する。なお、クラッタマップには、気象エコーのない晴天時の入力ビデオについて求めたピリオドグラムを、方位、距離ごとに予め記憶させておく。この様にして得られた非ＭＴＩ系、ＭＴＩ系のピリオドグラムから未補正一次データ、Ｓ／Ｃ比を算出し、ＭＴＩ系、非ＭＴＩ系いずれかの未補正一次データを選択して補正一次データを算出する過程は、他の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３７】
実施の形態７．
上記実施の形態３、実施の形態５と同様に、観測データにクラッタ成分の他、多次エコー等の複数のエコーが合成されていることを考慮し、上記実施の形態６の未補正一次データ算出部分をスペクトル解析による手法に変更したのが図７に示す実施の形態７である。図において、図５、図６に相当する部分は図５、図６と同様であるので、その説明を省略する。
【００３８】
次に、動作を説明する。非ＭＴＩ系の未補正一次データを算出する動作は、上記実施の形態５と同様である。ＭＴＩ系の未補正一次データについても同様であるが、クラッタ抑圧部に相当する部分は上記実施の形態６で説明したのと同様に、クラッタ減算部１２で、クラッタマップ１３に予め記憶された当該方位、距離のクラッタスペクトルを、ピリオドグラムから減算することにより行う。非ＭＴＩ系、ＭＴＩ系の未補正一次データからＳ／Ｃ比を算出し、ＭＴＩ系、非ＭＴＩ系いずれかの未補正一次データを選択して補正一次データを算出する過程は、他の実施の形態と同様である。
【００３９】
実施の形態８．
レーダ受信信号の市街地からのクラッタ成分は建造物の密度等によりレーダ反射断面積が異なるため、パルスヒット毎に受信強度が異なる。そのため、パルスヒット毎の信号強度変動成分が生じ、クラッタのスペクトルが拡がるため、ＭＴＩフィルターや周波数領域でのクラッタ除去処理で、フィルター特性通りの除去量が得られない場合が多い。このような事情を考慮し、上記実施の形態１のＭＴＩフィルターの前段に、各パルスヒットのＩ／Ｑデータが、非ＭＴＩ系の未補正反射強度の平均値に等しくなるような補正を追加するように構成したのが実施の形態８である。図８は実施の形態８を示すブロック図であり、図１に相当する部分には図１と同一符号を付してその説明を省略する。図８において、１４はＭＴＩフィルター２の前段に挿入された振幅補正部、２５は第１のパルスペア処理部３ａから得られた非ＭＴＩ系でのセクター内平均反射強度である。なお、ここでいうセクターとは、ドップラ処理を行う当該方位、距離のメッシュの単位のことである。
【００４０】
次に、動作を説明する。受信信号はＡ／Ｄ変換部１でデジタルＩ／Ｑ信号に変換された後、第１のパルスペア処理部３ａに入力され、パルスペア処理により非ＭＴＩ系の未補正一次データが算出される。一方、デジタルＩ／Ｑ信号は振幅補正部１４へも入力される。振幅補正部１４では、各パルスヒット毎の入力デジタルＩ／Ｑ信号を、その位相を保ったまま、強度が第１のパルスペア処理部３ａで算出された当該セクター内の平均反射強度２５と等しくなるように補正し、ＭＴＩフィルター２へ出力する。ＭＴＩフィルター２ではドップラ周波数０付近の信号成分が除去され、第２のパルスペア処理部３ｂにおいて、パルスペア処理によりＭＴＩ系の未補正一次データが算出される。非ＭＴＩ系、ＭＴＩ系の未補正一次データからＳ／Ｃ比を算出し、これに基づきＭＴＩ系、非ＭＴＩ系いずれかの未補正一次データを選択して補正一次データを算出する過程は、他の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４１】
このように、各パルスヒット毎の信号強度を揃えることにより、ＭＴＩフィルターでの除去性能を向上させる。一方強度についても、非ＭＴＩ系の平均反射強度に補正することで、セクター内でのトータルの強度は、振幅補正部１４の前後で変わらないため、ＭＴＩ系においても正しく強度を求めることができる。
【００４２】
実施の形態９．
上記実施の形態８と同様に、市街地エリア等でパルスヒット毎に受信信号強度が大きく変動することを考慮し、上記実施の形態２のＭＴＩフィルターの前段に、各パルスヒットのＩ／Ｑデータが、非ＭＴＩ系の未補正反射強度の平均値に等しくなるような補正を追加するように構成したのが、実施の形態９である。図９は実施の形態９を示すブロック図であり、図２、図８に相当する部分には図２、図８と同一符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
次に、動作を説明する。非ＭＴＩ系の未補正一次データを算出する動作は、上記実施の形態２と同様である。一方、ＭＴＩ系については、上記実施の形態８と同様に、振幅補正部１４において各パルスヒット毎の入力デジタルＩ／Ｑ信号を、その位相を保ったまま、強度が非ＭＴＩ系の当該セクター内の平均反射強度２５と等しくなるように補正した後、ＭＴＩフィルター、複素ＦＦＴ、ピリオドグラム算出、複素ＩＦＦＴ、自己相関処理等により未補正一次データを算出する。このようにして得られた非ＭＴＩ系、ＭＴＩ系の未補正一次データからＳ／Ｃ比を算出し、これに基づいてＭＴＩ系、非ＭＴＩ系いずれかの未補正一次データを選択して補正一次データを算出する過程は、他の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、ＤｕａｌＰＲＦ方式での観測において、従来のパルスペア処理をＭＴＩ前後の両方のデータについて行い、両者による平均反射強度演算結果よりＳ／Ｃ比を求め、Ｓ／Ｃ比に基づいて、非ＭＴＩ系の未補正一次データを用いるか、ＭＴＩ系の未補正一次データを用いるかを選択し、選択された未補正一次データに距離補正、速度折り返し補正等を施して観測対象の平均反射強度・平均速度・平均速度幅を算出するように構成したので、観測対象のドップラ周波数に関わりなく、反射強度、ドップラ速度、速度幅を正しく求めることができる効果がある。
【００４５】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のドップラレーダの信号処理装置において、パルスペア処理相当部分を複素ＦＦＴ、ピリオドグラム算出、複素ＩＦＦＴ、自己相関処理等からなる未補正一次データ算出手段で構成したものであり、請求項１記載のドップラレーダの信号処理装置と同様の効果が得られる。
【００４６】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載のドップラレーダの信号処理装置において、パルスペア処理相当部分を複素ＦＦＴ、ピリオドグラム算出、スペクトル解析による観測対象成分の抽出等からなる未補正一次データ算出手段で構成したので、請求項１に記載のものの効果の他に、クラッタや２次エコー成分等を分離して精度よく観測対象成分のみの測定を行える効果がある。
【００４７】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載のドップラレーダの信号処理装置において、クラッタ除去を時間領域ではなく、周波数領域で行い、クラッタ除去後のスペクトル上での補間等を行うことができるように構成したので、請求項１に記載のものの効果の他に、ドップラ周波数０付近の観測対象エコーが除去されすぎることを防止できる効果がある。
【００４８】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載のドップラレーダの信号処理装置において、複素ＩＦＦＴ、自己相関処理相当部分をスペクトル解析による観測対象成分の抽出等からなる未補正一次データ算出手段で構成したので、請求項１に記載のものの効果の他に、クラッタや２次エコー成分等を分離して、かつドップラ周波数０付近の観測対象エコーが除去されすぎることを防止できる効果がある。
【００４９】
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項４に記載のドップラレーダの信号処理装置において、ドップラ周波数０付近の信号成分除去に相当する部分を、周波数領域でのクラッタスペクトル除去で構成したので、請求項１に記載のものの効果の他に、観測方位、距離毎に既存のクラッタ特性に合わせた最適なクラッタ除去を行える効果がある。
【００５０】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項５に記載のドップラレーダの信号処理装置において、ドップラ周波数０付近の信号成分除去に相当する部分を、周波数領域でのクラッタスペクトル除去で構成したので、請求項１に記載のものの効果の他に、観測方位、距離毎に既存のクラッタ特性に合わせた最適なクラッタ除去が行え、かつクラッタや２次エコー成分を分離して、精度よく観測対象成分のみの測定が行える効果がある。
【００５１】
また、請求項８に記載の発明によれば、請求項１に記載のドップラレーダの信号処理装置において、ＭＴＩフィルターの前段で各パルスヒットのＩ／Ｑデータの強度を当該観測エリア内の平均反射強度と等しくなるように補正するようにしたので、請求項１に記載のものの効果の他に、ＭＴＩフィルターでの除去性能を向上させる効果がある。
【００５２】
また、請求項９に記載の発明によれば、請求項２に記載のドップラレーダの信号処理装置において、ＭＴＩフィルターの前段で各パルスヒットのＩ／Ｑデータの強度を当該観測エリア内の平均反射強度と等しくなるように補正するようにしたので、請求項８に記載のドップラレーダの信号処理装置と同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係るドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係るドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態５に係るドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態６に係るドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態７に係るドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態８に係るドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態９に係るドップラレーダの信号処理装置を示すブロック図である。
【図１０】従来の信号処理装置を示すブロック図である。
【図１１】従来の信号処理装置を示すブロック図である。
【図１２】Ｄｕａｌ  ＰＲＦによるドップラ速度算出を説明するための図である。
【符号の説明】
１  Ａ／Ｄ変換部、                  ２  ＭＴＩフィルター、
３ａ  パルスペア処理部、            ３ｂ  パルスペア処理部、
４  一次データ算出部、              ５  Ｓ／Ｃ比算出部、
６  ＦＦＴ部、                      ７  ピリオドグラム算出部、
８  ＩＦＦＴ部、                    ９  自己相関処理部、
１０  スペクトル解析部、            １１  クラッタ抑圧部、
１２  クラッタ減算部、              １３  クラッタマップ、
１４  振幅補正部、                  ２１  非ＭＴＩ系の未補正一次データ、
２２  ＭＴＩ系の未補正一次データ、
２３  補正一次データ、
２４  ＭＴＩ系／非ＭＴＩ系の選択信号、
２５  セクター内平均反射強度。
【図１】
0003561497.tif 000002
【図２】
0003561497.tif 000003
【図３】
0003561497.tif 000004
【図４】
0003561497.tif 000005
【図５】
0003561497.tif 000006
【図６】
0003561497.tif 000007
【図７】
0003561497.tif 000008
【図８】
0003561497.tif 000009
【図９】
0003561497.tif 000010
【図１０】
0003561497.tif 000011
【図１１】
0003561497.tif 000012
【図１２】
0003561497.tif 000013