(57)【要約】【課題】台風の中心付近に明瞭な円領域又は楕円領域の非降雨帯領域が存在しない場合や、降雨帯の分布に偏りがあって最大／最小のドップラ速度を検出することができない場合でも、精度よく台風の中心位置を求めることができるようにする。【解決手段】所定のドップラ速度値を有する１以上の等ドップラ速度領域を連結して等ドップラ速度線を形成する等ドップラ速度線形成部１２と、等ドップラ速度線形成部１２により形成された等ドップラ速度線の収束度を算出する等ドップラ速度線収束度算出部１３とを設け、等ドップラ速度線収束度算出部１３により算出された等ドップラ速度線の収束度から台風の中心位置を検出する。【選択図】図１
2008051541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測領域における降水粒子のドップラ速度分布を計測するドップラ速度分布計測手段と、上記ドップラ速度分布計測手段により計測されたドップラ速度分布から所定のドップラ速度値を有する等ドップラ速度領域を抽出する等ドップラ速度領域抽出手段と、上記等ドップラ速度領域抽出手段により抽出された１以上の等ドップラ速度領域を連結して等ドップラ速度線を形成する等ドップラ速度線形成手段と、上記等ドップラ速度線形成手段により形成された等ドップラ速度線の収束度を算出する収束度算出手段と、上記収束度算出手段により算出された等ドップラ速度線の収束度から台風の中心位置を検出する中心位置検出手段とを備えた台風中心検出装置。
【請求項２】
収束度算出手段は、等ドップラ速度線形成手段により形成された等ドップラ速度線を延長し、延長先の等ドップラ速度線の収束度を算出することを特徴とする請求項１記載の台風中心検出装置。
【請求項３】
等ドップラ速度領域抽出手段は、零のドップラ速度値を有する等ドップラ速度領域を抽出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の台風中心検出装置。
【請求項４】
ドップラ速度分布計測手段により計測されたドップラ速度分布から所定のドップラ速度値を有する等ドップラ速度領域を抽出し、１以上の等ドップラ速度領域を連結して１以上の等ドップラ速度線を形成し、１以上の等ドップラ速度線の中から直線とみなせる等ドップラ速度線を検出して、観測領域を上記等ドップラ速度線の周辺領域に限定する観測領域限定手段を設け、等ドップラ速度領域抽出手段が上記ドップラ速度分布計測手段により計測されたドップラ速度分布のうち、上記観測領域限定手段により限定された観測領域のドップラ速度分布から所定のドップラ速度値を有する等ドップラ速度領域を抽出することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の台風中心検出装置。
【請求項５】
観測領域限定手段は、直線とみなせる等ドップラ速度線を延長し、観測領域を延長先の等ドップラ速度線の周辺領域に限定することを特徴とする請求項４記載の台風中心検出装置。
【請求項６】
観測領域限定手段は、直線とみなせる等ドップラ速度線を検出する際、等ドップラ速度線又は等ドップラ速度線を外挿した直線が、レーダ位置の近傍を通るものに限定して検出することを特徴とする請求項４記載の台風中心検出装置。
【請求項７】
観測領域における降水領域のエコー強度分布を計測して、上記エコー強度分布から台風の降雨帯領域を検出し、ドップラ速度分布計測手段の観測領域を上記降雨帯領域に限定する観測領域限定手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の台風中心検出装置。
【請求項８】
観測領域における降水粒子のドップラ速度分布を計測するドップラ速度分布計測手段と、上記ドップラ速度分布計測手段により計測されたドップラ速度分布から所定のドップラ速度値を有する等ドップラ速度領域を抽出する等ドップラ速度領域抽出手段と、上記等ドップラ速度領域抽出手段により抽出された１以上の等ドップラ速度領域を連結して等ドップラ速度線を形成する等ドップラ速度線形成手段と、上記等ドップラ速度線形成手段により形成された等ドップラ速度線の収束度を算出する収束度算出手段と、上記収束度算出手段により算出された等ドップラ速度線の収束度から収束域を求め、上記収束域の周辺領域のエコー強度分布を計測して、上記エコー強度分布から台風の降雨帯領域を検出する降雨帯領域検出手段と、上記降雨帯領域検出手段により検出された降雨帯領域の中心位置を検出する中心位置検出手段とを備えた台風中心検出装置。
【請求項９】
収束度算出手段は、所定領域における等ドップラ速度領域の割合から等ドップラ速度線の収束度を算出することを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の台風中心検出装置。
【請求項１０】
収束度算出手段は、所定点における等ドップラ速度領域の連結数から等ドップラ速度線の収束度を算出することを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の台風中心検出装置。
【請求項１１】
収束度算出手段は、等ドップラ速度線の曲率から等ドップラ速度線の収束度を算出することを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の台風中心検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、台風の中心位置を検出する台風中心検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の台風中心検出装置は、台風の中心には降雨帯が無い閉じた円領域又は楕円領域が存在することを利用する検出方法を使用している。
即ち、従来の台風中心検出装置は、例えば、気象衛星画像やレーダ画像などを台風の降雨帯がある部分と無い部分に分けて、降雨帯が無い閉じた円領域又は楕円領域を探索し、その円領域又は楕円領域の中心を求めることで、台風の中心位置を検出するようにしている（例えば、特許文献１を参照）。
しかし、この検出方法では、台風の中心付近に明瞭な円領域又は楕円領域の非降雨帯領域を有する降雨帯が存在することを前提としているため、台風の中心付近に明瞭な円領域又は楕円領域の非降雨帯領域が存在しない場合には、精度よく台風の中心位置を求めることが困難である。
【０００３】
上記の台風中心検出装置の他に、台風領域では、風の場が台風の中心位置に関して軸対称になると仮定し、ドップラレーダの観測値を用いて、ドップラ速度の分布から中心位置を求める検出方法を使用する台風中心検出装置も開発されている（例えば、非特許文献１を参照）。
しかし、この検出方法では、最大／最小のドップラ速度を有する降雨帯が観測されることを前提としているため、降雨帯の分布に偏りがあり、最大／最小のドップラ速度を検出することができない場合には、精度よく台風の中心位置を求めることが困難である。
【０００４】
また、一般に台風時のドップラ速度は、平常時のドップラ速度と比べて大きく、通常の降水粒子を観測する波長３ｃｍ〜１０ｃｍの気象ドップラレーダでは、ドップラ速度の折り返しが生じる。
例えば、送信周波数が５ＧＨｚ（Ｃ帯、波長約６cm）、パルス繰り返し周波数が２６０Ｈｚのレーダでは、＋３．９ｍ／ｓ以上のドップラ速度と−３．９ｍ／ｓ以下のドップラ速度で折り返しが生じる。台風時のドップラ速度は、数十ｍ／ｓにもなるため、折り返し補正が必要となる。
よって、ドップラ速度の折り返し補正が適切に行われない場合には、台風の中心位置の検出精度が劣化する。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９８０５５号公報（段落番号［００１８］から［００２３］、図１）
【非特許文献１】Ｖ．Ｔ．Ｗｏｏｄ「Ａ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ａ  ｔｒｏｐｉｃａｌ  ｃｙｃｌｏｎｅ  ｃｅｎｔｅｒ  ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｒａｄａｒ」Ｊ．Ａｔｍｏｓ．Ｏｃｅａｎｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，１１，１２０７−１２１６．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の台風中心検出装置は以上のように構成されているので、台風の中心付近に明瞭な円領域又は楕円領域の非降雨帯領域が存在しない場合や、降雨帯の分布に偏りがあって最大／最小のドップラ速度を検出することができない場合には、精度よく台風の中心位置を求めることが困難である課題があった。
また、ドップラ速度の折り返し補正が適切に行われない場合には、台風の中心位置の検出精度が劣化する課題があった。
【０００７】
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、台風の中心付近に明瞭な円領域又は楕円領域の非降雨帯領域が存在しない場合や、降雨帯の分布に偏りがあって最大／最小のドップラ速度を検出することができない場合でも、精度よく台風の中心位置を求めることができる台風中心検出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】
【０００８】
この発明に係る台風中心検出装置は、所定のドップラ速度値を有する１以上の等ドップラ速度領域を連結して等ドップラ速度線を形成する等ドップラ速度線形成手段と、その等ドップラ速度線形成手段により形成された等ドップラ速度線の収束度を算出する収束度算出手段とを設け、その収束度算出手段により算出された等ドップラ速度線の収束度から台風の中心位置を検出するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、所定のドップラ速度値を有する１以上の等ドップラ速度領域を連結して等ドップラ速度線を形成する等ドップラ速度線形成手段と、その等ドップラ速度線形成手段により形成された等ドップラ速度線の収束度を算出する収束度算出手段とを設け、その収束度算出手段により算出された等ドップラ速度線の収束度から台風の中心位置を検出するように構成したので、台風の中心付近に明瞭な円領域又は楕円領域の非降雨帯領域が存在しない場合や、降雨帯の分布に偏りがあって最大／最小のドップラ速度を検出することができない場合でも、精度よく台風の中心位置を求めることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による台風中心検出装置を示す構成図であり、図において、ドップラ速度分布計測部１は例えばドップラレーダから構成されており、大気中に電磁波を放射して、観測領域の降水粒子に反射された電磁波を受信することにより、観測領域における降水粒子のドップラ速度分布を計測する処理を実施する。なお、ドップラ速度分布計測部１はドップラ速度分布計測手段を構成している。
【００１１】
台風中心検出部２は等ドップラ速度領域抽出部１１、等ドップラ速度線形成部１２、等ドップラ速度線収束度算出部１３及び中心位置検出部１４から構成されており、ドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布から台風の中心位置を検出する処理を実施する。
表示部３は台風中心検出部２により検出された台風の中心位置を表示するディスプレイなどの表示装置である。
【００１２】
台風中心検出部２の等ドップラ速度領域抽出部１１は抽出対象の等ドップラ速度領域が有するドップラ速度値の設定を受け付けて、ドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布から当該ドップラ速度値を有する等ドップラ速度領域を抽出する処理を実施する。なお、等ドップラ速度領域抽出部１１は等ドップラ速度領域抽出手段を構成している。
台風中心検出部２の等ドップラ速度線形成部１２は等ドップラ速度領域抽出部１１により抽出された１以上の等ドップラ速度領域のうち、空間的に隣接している等ドップラ速度領域同士を連結、あるいは、所定の距離内にある等ドップラ速度領域同士を連結して、等ドップラ速度線を形成する処理を実施する。なお、等ドップラ速度線形成部１２は等ドップラ速度線形成手段を構成している。
【００１３】
台風中心検出部２の等ドップラ速度線収束度算出部１３は等ドップラ速度線形成部１２により形成された等ドップラ速度線の収束度（等ドップラ速度線の空間的な密集度）を算出する処理を実施する。なお、等ドップラ速度線収束度算出部１３は収束度算出手段を構成している。
台風中心検出部２の中心位置検出部１４は等ドップラ速度線収束度算出部１３により算出された等ドップラ速度線の収束度の最も高い位置を探索し、収束度の最も高い位置を台風の中心位置として表示部３に出力する処理を実施する。なお、中心位置検出部１４は中心位置検出手段を構成している。
図９はこの発明の実施の形態１による台風中心検出装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００１４】
次に動作について説明する。
ドップラ速度分布計測部１は、大気中に電磁波を放射して、観測領域の降水粒子に反射された電磁波を受信することにより（ステップＳＴ１）、観測領域における降水粒子のドップラ速度分布を計測する（ステップＳＴ２）。
ここで、降水粒子のドップラ速度の算出処理は公知技術であるが、例えば、降水粒子に反射された電磁波を受信すると、その受信信号のドップラ周波数を算出して、そのドップラ周波数をドップラ速度に換算することにより、降水粒子のドップラ速度を求めることができる。
【００１５】
具体的には、次のようにして、観測領域における降水粒子のドップラ速度分布を計測する。
ドップラ速度分布計測部１は、空中線を用いて、ビームを指向した方向に電磁波を複数回送信することにより、各距離毎に複数の受信信号サンプルを観測する。
ドップラ速度分布計測部１は、各距離毎に複数の受信信号サンプルを観測すると、これらの受信信号サンプルにフーリエ変換を施して、各周波数点の電力を算出することにより、受信信号のパワースペクトルを求める。
ドップラ速度分布計測部１は、受信信号のパワースペクトルを求めると、下記に示すように、そのパワースペクトルがピークを持つ周波数がドップラ周波数ｆDであるとして、降水粒子のドップラ速度ＶDを算出する。
ＶD＝ｆDλ／２
ただし、λはドップラ速度分布計測部１から送信される電磁波の波長である。
【００１６】
このように、ドップラ速度分布計測部１は、各距離毎に、降水粒子のドップラ速度ＶDを算出するため、空中線のビーム指向方向のドップラ速度の距離分布が得られる。
したがって、ドップラ速度分布計測部１が空中線の指向方向を変えて同様の観測を繰り返せば、各方向でドップラ速度の距離分布が得られ、最終的にドップラ速度の空間分布が得られる。
なお、ドップラ速度の算出方法は、例えば、以下の非特許文献に開示されている。
・非特許文献
Ｄｏｖｉａｋ  ａｎｄ  Ｚｒｎｉｃ，Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｒａｄａｒ  ａｎｄ  Ｗｅａｔｈｅｒ  Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ，Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，ｉｎｃ．，１９９３．
【００１７】
この実施の形態１では、説明の簡単化のため、上記の非特許文献１と同様に、台風の風速分布が軸対称であるとして説明を行う。
図１０は台風を模擬した風速分布を矢印で表している説明図である。
同図において、矢印の方向が風向を、矢印の長さが風速を表している。
図１０の例では、台風の中心位置は、横軸が“４０”、縦軸が“３０”の位置であり、横軸が“０”、縦軸が“０”の位置にある菱形がドップラレーダの位置を表している。
図１０の台風風速分布では、中心位置から半径１０の円周上（台風のコアと想定）において、最も接線方向の風速値が高く、それよりも、内側及び外側にいくにつれて風速が小さくなっている。
【００１８】
図１１は図１０の台風を観測したときのドップラ速度分布を表している説明図であり、図１１はドップラ速度の計測値を濃淡表示したものである。ただし、この計測値は、あるドップラ速度Ｖｒで折り返したものとなっている。白の領域が−Ｖｒ、黒の領域が＋Ｖｒのドップラ速度が得られている。実際には＋Ｖｒよりも大きなドップラ速度、または、−Ｖｒよりも小さなドップラ速度が真値であるが、エイリアシングによってドップラ速度の計測値が折り返し、−Ｖｒから＋Ｖｒの範囲のドップラ速度のみが計測値として得られている。
等ドップラ線は、図１１に示すように、ドップラレーダの位置と台風の中心位置で収束する。
【００１９】
台風中心検出部２の等ドップラ速度領域抽出部１１は、予め設定されたドップラ速度値を用いて（ステップＳＴ３）、ドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布から当該ドップラ速度値を有する等ドップラ速度領域を抽出する（ステップＳＴ４）。
なお、等ドップラ速度領域を抽出するために設定するドップラ速度値は、複数の値を用いるようにしてもよい。例えば、−５ｍ／ｓ，０ｍ／ｓ，５ｍ／ｓというように３種類のドップラ速度値を有する等ドップラ速度領域を抽出するようにしてもよい。
以下、等ドップラ速度領域抽出部１１における等ドップラ速度領域の抽出処理を具体的に説明する。
ここでは、説明の便宜上、ドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度が図１２に示すように、４×４の２次元のメッシュで区切られているものとする。
図１２の各メッシュにおける数字はドップラ速度を表している。
【００２０】
等ドップラ速度領域抽出部１１は、例えば、ドップラ速度値が０ｍ／ｓ、もしくは、−０．１〜０．１ｍ／ｓの範囲のドップラ速度領域を抽出するように設定された場合、そのドップラ速度値の設定値と各メッシュにおけるドップラ速度分布を比較する。
図１３の上図における矢印は、メッシュの比較順序を示しており、左上のメッシュから順番に右下のメッシュまで比較する様子を示している。
等ドップラ速度領域抽出部１１は、メッシュのドップラ速度分布が０ｍ／ｓ、もしくは、−０．１〜０．１ｍ／ｓの範囲である場合、図１３の下図に示すように、“１”の符号を付し、そうでなければ、“０”の符号を付する。
そして、等ドップラ速度領域抽出部１１は、“１”の符号を付しているメッシュの領域が等ドップラ速度領域であるとして抽出する。
【００２１】
台風中心検出部２の等ドップラ速度線形成部１２は、等ドップラ速度領域抽出部１１が等ドップラ速度領域を抽出すると、等ドップラ速度領域抽出部１１により抽出された１以上の等ドップラ速度領域のうち、空間的に隣接している等ドップラ速度領域同士を連結、あるいは、所定の距離内にある等ドップラ速度領域同士を連結して、等ドップラ速度線を形成する（ステップＴ５）。
以下、等ドップラ速度線形成部１２における等ドップラ速度線の形成処理を具体的に説明する。
ここでは、説明の便宜上、図１４に示すように、注目メッシュの前後左右斜めに８つのメッシュ（以下、「対象メッシュ」と称する）が存在する場合を想定する。
【００２２】
等ドップラ速度線形成部１２は、８つの対象メッシュの中で、“１”の符号を付しているメッシュを有している対象メッシュを探索する。
例えば、８つの対象メッシュの中で、（１）の対象メッシュと、（５）の注目メッシュと、（９）の対象メッシュが、“１”の符号を付しているメッシュを有していれば、（１）の対象メッシュと、（５）の注目メッシュと、（９）の対象メッシュが有している“１”の符号を付しているメッシュを連結することにより、等ドップラ速度線（連結線）を形成する。
この場合、等ドップラ速度線の太さは１メッシュ分になるが、例えば、等ドップラ速度線を抽出する速度範囲を−５ｍ／ｓ〜＋５ｍ／ｓのように広げれば、複数メッシュ分の太さを持つ等ドップラ速度線が抽出されることになる。
【００２３】
台風中心検出部２の等ドップラ速度線収束度算出部１３は、等ドップラ速度線形成部１２が等ドップラ速度線を形成すると、ある点、もしくは、小領域における等ドップラ速度線の収束度（等ドップラ速度線の空間的な密集度）を算出する（ステップＳＴ６）。
即ち、等ドップラ速度線収束度算出部１３は、ある範囲内に含まれている等ドップラ速度線の本数を調べることで、収束しているか否かを判定することができるので、例えば、ある対象メッシュに含まれている等ドップラ速度線の本数を調べることにより、当該対象メッシュにおける等ドップラ速度線の収束度を求める。
【００２４】
また、等ドップラ速度線の収束度は、例えば、ある所定領域（面積）における等ドップラ速度領域の割合（面積）によって定義することもできる。
台風の中心位置付近では、等ドップラ速度線が密集するため、ある所定領域中の等ドップラ速度領域の割合が高くなるからである。
【００２５】
また、等ドップラ速度線の収束度は、例えば、ある点、もしくは、小領域における等ドップラ速度線の連結数によって定義することもできる。
等ドップラ速度線は、ドップラレーダの位置と台風の中心位置において収束するので、その２点では、等ドップラ速度線の連結数が高くなるからである。
一般に、ドップラレーダの位置と台風の中心位置とでは、台風の中心位置付近のドップラ速度値が高くなるため、台風の中心位置での連結数の方が高くなる。
図１５は連結数による収束度の定義を模式的に示す説明図である。図において、１０１〜１０５は等ドップラ速度線である。
今、小領域を矩形領域１０６に設定したものとする。このとき、矩形領域１０６に連結する等ドップラ速度線は５本、即ち、連結数が５となる。
一方、小領域を矩形領域１０７に設定した場合、矩形領域１０７に連結する等ドップラ速度線は１０２のみであり、連結数は２となる。
連結数は等ドップラ速度線が収束する領域で大きくなる。したがって、連結数を収束度を表す値として定義することができる。
【００２６】
また、等ドップラ速度線の収束度は、例えば、ある所定領域に含まれる等ドップラ速度線の曲率によって定義することもできる。
等ドップラ速度線が密集する台風の中心位置付近では、図１１に示すように、等ドップラ速度線が同心円状に分布するため、他の領域の等ドップラ速度線と比べて、その曲率が高くなるからである。
【００２７】
台風中心検出部２の中心位置検出部１４は、等ドップラ速度線収束度算出部１３が等ドップラ速度線の収束度を算出すると、ドップラレーダの位置以外で、等ドップラ速度線の収束度が最大の位置を探索する（ステップＳＴ７）。
中心位置検出部１４は、等ドップラ速度線の収束度が最大の位置を探索すると、収束度が最大の位置が台風の中心位置であると認定して、その台風の中心位置を表示部３に出力する。
表示部３は、台風中心検出部２から台風の中心位置を受けると、台風の中心位置をディスプレイに表示する（ステップＳＴ８）。
【００２８】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、所定のドップラ速度値を有する１以上の等ドップラ速度領域を連結して等ドップラ速度線を形成する等ドップラ速度線形成部１２と、その等ドップラ速度線形成部１２により形成された等ドップラ速度線の収束度を算出する等ドップラ速度線収束度算出部１３とを設け、その等ドップラ速度線収束度算出部１３により算出された等ドップラ速度線の収束度から台風の中心位置を検出するように構成したので、台風の中心付近に明瞭な円領域又は楕円領域の非降雨帯領域が存在しない場合や、降雨帯の分布に偏りがあって最大／最小のドップラ速度を検出することができない場合でも、精度よく台風の中心位置を求めることができる効果を奏する。
【００２９】
即ち、この実施の形態１によれば、等ドップラ速度線の収束度が最大の位置が台風の中心位置であるとして検出するため、例えば、台風の降水領域が台風の中心位置付近に空間的に一様に分布しており、降雨帯が明瞭ではない場合でも、適切に台風の中心位置を検出することができる。
また、この実施の形態１によれば、等ドップラ速度線の収束度によって台風の中心位置を検出しており、検出性能がドップラ速度値に依存しないため、例えば、台風の風速がレーダの可観測ドップラ速度を上回り、折り返しが生じている場合にも、折り返し補正をせずに、台風の中心位置を検出することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による台風中心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。
等ドップラ速度線延長部１５は等ドップラ速度線形成部１２により形成された等ドップラ速度線を延長する処理を実施する。
等ドップラ速度線収束度算出部１６は等ドップラ速度線延長部１５により延長された等ドップラ速度線の延長先の収束度を算出する処理を実施する。
なお、等ドップラ速度線延長部１５及び等ドップラ速度線収束度算出部１６から収束度算出手段が構成されている。
【００３１】
上記実施の形態１では、台風中心検出部２の等ドップラ速度線収束度算出部１３が等ドップラ速度線形成部１２により形成された等ドップラ速度線の収束度を算出するものについて示したが、空間的に降雨領域（降雨帯の面積）が少ない場合には、台風の中心位置の検出精度が若干劣化する可能性がある。
そこで、この実施の形態２では、空間的に降雨領域（降雨帯の面積）が少ない場合には、台風中心検出部２の等ドップラ速度線延長部１５が、等ドップラ速度線形成部１２により形成された等ドップラ速度線を曲率を保持したまま延長し、等ドップラ速度線収束度算出部１６が延長先の等ドップラ速度線の収束度を算出するようにしている。
これにより、空間的に降雨領域（降雨帯の面積）が少ない場合でも、台風の中心位置を通る等ドップラ速度線の収束度を求めることができるため、精度よく台風の中心位置を検出することができる効果を奏する。
【００３２】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による台風中心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。
台風中心検出部２の０ドップラ速度領域抽出部１１ａはドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布から“０”のドップラ速度値を有する等ドップラ速度領域（以下、「０ドップラ速度領域」と称する）を抽出する処理を実施する。なお、０ドップラ速度領域抽出部１１ａは等ドップラ速度領域抽出手段を構成している。
台風中心検出部２の０ドップラ速度線形成部１２ａは０ドップラ速度領域抽出部１１ａにより抽出された１以上の０ドップラ速度領域のうち、空間的に隣接している０ドップラ速度領域同士を連結、あるいは、所定の距離内にある０ドップラ速度領域同士を連結して、０ドップラ速度線を形成する処理を実施する。なお、０ドップラ速度線形成部１２ａは等ドップラ速度線形成手段を構成している。
【００３３】
台風中心検出部２の０ドップラ速度線収束度算出部１３ａは０ドップラ速度線形成部１２ａにより形成された０ドップラ速度線の収束度（０ドップラ速度線の空間的な密集度）を算出する処理を実施する。なお、０ドップラ速度線収束度算出部１３ａは収束度算出手段を構成している。
台風中心検出部２の中心位置検出部１４ａは０ドップラ速度線収束度算出部１３ａにより算出された０ドップラ速度線の収束度の最も高い位置を探索し、収束度の最も高い位置を台風の中心位置として表示部３に出力する処理を実施する。なお、中心位置検出部１４ａは中心位置検出手段を構成している。
【００３４】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、台風中心検出部２の等ドップラ速度領域抽出部１１が抽出対象の等ドップラ速度領域が有するドップラ速度値の設定を受け付けて、ドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布から当該ドップラ速度値を有する等ドップラ速度領域を抽出するものについて示したが、ドップラ速度の折り返し領域では、ドップラ速度値が“０”となるので、台風中心検出部２の０ドップラ速度領域抽出部１１ａがドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布から“０”のドップラ速度値を有する０ドップラ速度領域を抽出するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。
【００３５】
台風中心検出部２の０ドップラ速度領域抽出部１１ａは、上記実施の形態１と同様にして、ドップラ速度分布計測部１がドップラ速度分布を計測すると、そのドップラ速度分布から“０”のドップラ速度値を有する０ドップラ速度領域を抽出する。
０ドップラ速度領域抽出部１１ａにおける０ドップラ速度領域の抽出処理は、抽出対象の領域が有するドップラ速度値が異なるだけで、等ドップラ速度領域抽出部１１における等ドップラ速度領域の抽出処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３６】
台風中心検出部２の０ドップラ速度線形成部１２ａは、０ドップラ速度領域抽出部１１ａが０ドップラ速度領域を抽出すると、０ドップラ速度領域抽出部１１ａにより抽出された１以上の０ドップラ速度領域のうち、空間的に隣接している０ドップラ速度領域同士を連結、あるいは、所定の距離内にある０ドップラ速度領域同士を連結して、０ドップラ速度線を形成する。
０ドップラ速度線形成部１２ａにおける０ドップラ速度線の形成処理は、連結対象の領域が有するドップラ速度値が異なるだけで、等ドップラ速度線形成部１２における等ドップラ速度線の形成処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３７】
台風中心検出部２の０ドップラ速度線収束度算出部１３ａは、０ドップラ速度線形成部１２ａが０ドップラ速度線を形成すると、ある点、もしくは、小領域における０ドップラ速度線の収束度を算出する。
０ドップラ速度線収束度算出部１３ａにおける収束度の算出処理は、算出対象のドップラ速度線が０ドップラ速度線である点だけが異なり、等ドップラ速度線収束度算出部１３における収束度の算出処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３８】
台風中心検出部２の中心位置検出部１４ａは、０ドップラ速度線収束度算出部１３ａが０ドップラ速度線の収束度を算出すると、ドップラレーダの位置以外で、０ドップラ速度線の収束度の最も高い位置を探索する。
中心位置検出部１４ａは、０ドップラ速度線の収束度が最大の位置を探索すると、収束度が最大の位置が台風の中心位置であると認定して、その台風の中心位置を表示部３に出力する。
表示部３は、台風中心検出部２から台風の中心位置を受けると、台風の中心位置をディスプレイに表示する。
【００３９】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、ドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布から“０”のドップラ速度値を有する０ドップラ速度領域を抽出するように構成したので、図１の等ドップラ速度領域抽出部１１のように、抽出対象の等ドップラ速度領域が有するドップラ速度値の設定を受け付けることなく、台風の中心位置を検出することができる効果を奏する。
【００４０】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４による台風中心検出装置を示す構成図であり、図において、図３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。
０ドップラ速度線延長部１５ａは０ドップラ速度線形成部１２ａにより形成された０ドップラ速度線を延長する処理を実施する。
０ドップラ速度線収束度算出部１６ａは０ドップラ速度線延長部１５ａにより延長された０ドップラ速度線の延長先の収束度を算出する処理を実施する。
なお、０ドップラ速度線延長部１５ａ及び０ドップラ速度線収束度算出部１６ａから収束度算出手段が構成されている。
【００４１】
上記実施の形態３では、台風中心検出部２の０ドップラ速度線収束度算出部１３ａが０ドップラ速度線形成部１２ａにより形成された０ドップラ速度線の収束度を算出するものについて示したが、空間的に降雨領域（降雨帯の面積）が少ない場合には、台風の中心位置の検出精度が若干劣化する可能性がある。
そこで、この実施の形態４では、空間的に降雨領域（降雨帯の面積）が少ない場合には、台風中心検出部２の０ドップラ速度線延長部１５ａが、０ドップラ速度線形成部１２ａにより形成された０ドップラ速度線を曲率を保持したまま延長し、０ドップラ速度線収束度算出部１６ａが延長先の０ドップラ速度線の収束度を算出するようにしている。
これにより、空間的に降雨領域（降雨帯の面積）が少ない場合でも、台風の中心位置を通る０ドップラ速度線の収束度を求めることができるため、精度よく台風の中心位置を検出することができる効果を奏する。
【００４２】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５による台風中心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。
観測領域限定部４は０ドップラ速度領域抽出部２１、０ドップラ速度線形成部２２、直線検出部２３及びバッファ部２５から構成されており、台風の中心位置を検出する際の観測領域を限定する処理を実施する。なお、観測領域限定部４は観測領域限定手段を構成している。
観測領域限定部４の０ドップラ速度領域抽出部２１はドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布から“０”のドップラ速度値を有する０ドップラ速度領域を抽出する処理を実施する。
【００４３】
観測領域限定部４の０ドップラ速度線形成部２２は０ドップラ速度領域抽出部２１により抽出された１以上の０ドップラ速度領域のうち、空間的に隣接している０ドップラ速度領域同士を連結、あるいは、所定の距離内にある０ドップラ速度領域同士を連結して、０ドップラ速度線を形成する処理を実施する。
観測領域限定部４の直線検出部２３は０ドップラ速度線形成部２２により形成された１以上の０ドップラ速度線の中から直線とみなせる０ドップラ速度線を検出して、台風中心検出処理を行う領域を上記０ドップラ速度線の周辺領域に限定する。
観測領域限定部４のバッファ部２５は直線検出部２３から出力された等ドップラ速度線（直線）とドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布を入力して、その等ドップラ速度線（直線）とドップラ速度分布を台風中心検出部２に出力する処理を実施する。
【００４４】
次に動作について説明する。
台風の風速は、図１０に示すような分布になることから、ドップラレーダにより観測されたドップラ速度分布において、ドップラレーダの位置と台風の中心位置を結ぶ線上のドップラ速度はほぼ０となる。
また、それ以外の０ドップラ速度線は、ある曲率を持った曲線となる。そのため、ドップラレーダの位置から延びるほぼ直線とみなせる０ドップラ速度線は、台風の中心位置を通ることになる。
そこで、この実施の形態５では、ほぼ直線とみなせる０ドップラ速度線の周辺に観測範囲を限定して、演算量の削減を図るとともに、台風の中心位置の誤検出を低減するようにしている。
具体的には、以下の通りである。
【００４５】
観測領域限定部４の０ドップラ速度領域抽出部２１は、上記実施の形態１と同様にして、ドップラ速度分布計測部１がドップラ速度分布を計測すると、図３の０ドップラ速度線領域抽出部１１ａと同様にして、そのドップラ速度分布から“０”のドップラ速度値を有する０ドップラ速度領域を抽出する。
観測領域限定部４の０ドップラ速度線形成部２２は、０ドップラ速度領域抽出部２１が０ドップラ速度領域を抽出すると、図３の０ドップラ速度線形成部１２ａと同様に、０ドップラ速度領域抽出部２１により抽出された１以上の０ドップラ速度領域のうち、空間的に隣接している０ドップラ速度領域同士を連結、あるいは、所定の距離内にある０ドップラ速度領域同士を連結して、０ドップラ速度線を形成する。
【００４６】
観測領域限定部４の直線検出部２３は、０ドップラ速度線形成部２２が０ドップラ速度線を形成すると、０ドップラ速度線形成部２２により形成された１以上の０ドップラ速度線のうち、直線とみなせて、かつ、その直線がレーダ位置又はその近傍を通る０ドップラ速度線のみを検出して、観測領域を上記０ドップラ速度線の周辺領域に限定する。
観測領域限定部４のバッファ部２５は、直線検出部２３から等ドップラ速度線（直線）を受け、ドップラ速度分布計測部１からドップラ速度分布を受けると、その等ドップラ速度線（直線）とドップラ速度分布を台風中心検出部２に出力する。
これにより、台風中心検出部２の等ドップラ速度領域抽出部１１（または０ドップラ速度領域抽出部１１ａ）は、ドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布のうち、観測領域限定部４の直線検出部２３により限定された観測領域のドップラ速度分布から等ドップラ速度領域（または０ドップラ速度領域）を抽出するようにする。
その他の台風中心検出部２の処理内容は、上記実施の形態１〜４と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００４７】
以上の実施の形態の説明では、直線とみなせる０ドップラ速度線を用いて領域を限定するようにしている。しかし、完全な直線に限定しないのであれば、０ドップラ速度線でなくても、他のドップラ速度値を設定して等ドップラ速度線を抽出し、領域を限定するようにしてもよい。なぜなら、図１１から分るように、レーダ位置と台風中心を結ぶ直線の近傍にある等ドップラ速度線は、ドップラ速度値が０からずれたとしても、直線に近い形状となっているためである。
【００４８】
なお、図５では、観測領域限定部４を台風中心検出部２の前段に配置しているものについて示したが、図１６に示すように、観測領域限定部４を台風中心検出部２の途中に配置するようにしてもよい。
この場合、台風中心検出部２の等ドップラ速度領域抽出部１１及び等ドップラ速度線形成部１２が、観測領域限定部４の０ドップラ速度領域抽出部２１及び０ドップラ速度線形成部２２を兼ねることができるため、観測領域限定部４の０ドップラ速度領域抽出部２１及び０ドップラ速度線形成部２２を省略して、構成の簡略化を図ることができる。
ただし、図１６において、観測領域限定部４のバッファ部２６は直線検出部２３から出力された等ドップラ速度線（直線）と等ドップラ速度線形成部１２により形成された等ドップラ速度線を入力して、これらを等ドップラ速度収束度算出部１３に出力する処理を実施する。
【００４９】
実施の形態６．
図６はこの発明の実施の形態６による台風中心検出装置を示す構成図であり、図において、図５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。
観測領域限定部４の直線延長部２４は直線検出部２３により検出された直線とみなせる等ドップラ速度線を延長し、観測領域を延長先の等ドップラ速度線の周辺領域に限定する処理を実施する。
観測領域限定部４のバッファ部２７は直線延長部２４から出力された延長先の等ドップラ速度線（直線）とドップラ速度分布計測部１により計測されたドップラ速度分布を入力して、延長先の等ドップラ速度線（直線）とドップラ速度分布を台風中心検出部２に出力する処理を実施する。
【００５０】
上記実施の形態５では、０ドップラ速度線形成部２２により形成された１以上の０ドップラ速度線の中から直線とみなせる０ドップラ速度線を検出して、観測領域を上記０ドップラ速度線の周辺領域に限定するものについて示したが、観測領域の降水領域の分布が少なく、十分な０ドップラ速度線を確保することができない場合には、観測領域の限定精度が劣化することがある。
そこで、この実施の形態６では、観測領域の降水領域の分布が少なく、十分な０ドップラ速度線を確保することができない場合には、直線延長部２４が直線検出部２３により検出された直線とみなせる等ドップラ速度線を延長し、観測領域を延長先の等ドップラ速度線の周辺領域に限定するようにする。
これにより、観測領域全体の降水領域の分布が少ない場合、特にドップラレーダの位置から台風の中心位置を通る直線状に降水領域が少ない場合でも、適切に台風の中心位置を検出することができる効果を奏する。
【００５１】
実施の形態７．
図７はこの発明の実施の形態７による台風中心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。
観測領域限定部５は観測領域における降水領域のエコー強度分布を計測して、そのエコー強度分布から台風の降雨帯領域を検出し、ドップラ速度分布計測部１の観測領域を上記降雨帯領域に限定する処理を実施する。なお、観測領域限定部５は観測領域限定手段を構成している。
観測領域限定部５のエコー強度分布計測部３１は例えばドップラレーダから構成されており、大気中に電磁波を放射して、観測領域の降水粒子に反射された電磁波を受信することにより、観測領域における降水領域のエコー強度分布を計測する処理を実施する。
観測領域限定部５の台風降雨帯検出部３２はエコー強度分布計測部３１により計測されたエコー強度分布から台風の降雨帯領域を検出し、ドップラ速度分布計測部１の観測領域を上記降雨帯領域に限定する処理を実施する。
【００５２】
次に動作について説明する。
観測領域限定部５のエコー強度分布計測部３１は、例えば、大気中に電磁波を放射して、観測領域の降水粒子に反射された電磁波を受信することにより、観測領域における降水領域のエコー強度分布を計測する。
観測領域限定部５の台風降雨帯検出部３２は、エコー強度分布計測部３１がエコー強度分布を計測すると、そのエコー強度分布から台風の降雨帯領域を検出する。
台風の降雨帯領域の検出方法としては、例えば、特開２００５−１６４４９０号公報に開示されている技術のように、台風の降雨帯領域を螺旋とみなして、螺旋曲線の当てはめを行う方法や、台風の降雨帯領域を円とみなして、円の当てはめを行う方法などが考えられる。
【００５３】
観測領域限定部５の台風降雨帯検出部３２は、台風の降雨帯領域を検出すると、ドップラ速度分布計測部１の観測領域を上記降雨帯領域に限定する。
これにより、ドップラ速度分布計測部１は、観測領域限定部５の台風降雨帯検出部３２により限定された観測領域における降水粒子のドップラ速度分布を計測する。
以降の処理は、上記実施の形態１〜４と同様であるため詳細な説明を省略する。
なお、以上の実施の形態の説明では、ドップラ速度分布計測部１とエコー強度分布計測部３１のそれぞれがドップラレーダで構成されているようなものであった。しかし、実際には、ドップラ速度分布計測部１とエコー強度分布計測部３１は同じドップラレーダを用いて同時に計測するようにしてもよい。
即ち、ドップラ速度分布計測部１とエコー強度分布計測部３１は、同一レーダ装置ハードウェアで実現され、受信信号からドップラ速度を算出する信号処理を行う機能をドップラ速度分布計測部１、受信信号からエコー強度を算出する信号処理を行う機能をエコー強度分布計測部３１とする構成である。
【００５４】
以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、観測領域における降水領域のエコー強度分布を計測して、そのエコー強度分布から台風の降雨帯領域を検出し、ドップラ速度分布計測部１の観測領域を上記降雨帯領域に限定するように構成したので、例えば、降水領域が空間的に広い範囲に分布している場合でも、観測領域を限定して、台風の中心位置の検出精度を高めることができるとともに、演算量の削減を図ることができる効果を奏する。
【００５５】
実施の形態８．
図８はこの発明の実施の形態８による台風中心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。
台風中心検出部２のエコー強度分布計測部４１は等ドップラ速度線収束度算出部１３により算出された等ドップラ速度線の収束度から収束域を求め、その収束域の周辺領域のエコー強度分布を計測する処理を実施する。
台風中心検出部２の台風降雨帯検出部４２はエコー強度分布計測部４１により計測されたエコー強度分布から台風の降雨帯領域を検出する処理を実施する。
なお、エコー強度分布計測部４１及び台風降雨帯検出部４２から降雨帯領域検出手段が構成されている。
台風中心検出部２の中心位置検出部４３は台風降雨帯検出部４２により検出された降雨帯領域の中心位置を検出する処理を実施する。なお、中心位置検出部４３は中心位置検出手段を構成している。
【００５６】
次に動作について説明する。
台風中心検出部２のエコー強度分布計測部４１は、上記実施の形態１と同様にして、等ドップラ速度線収束度算出部１３が等ドップラ速度線の収束度を算出すると、その等ドップラ速度線の収束度から収束域を求める。
即ち、エコー強度分布計測部４１は、等ドップラ速度線収束度算出部１３により算出された等ドップラ速度線の収束度が高い領域を抽出する。
エコー強度分布計測部４１は、収束域を求めると、その収束域の周辺領域のエコー強度分布を計測する。
【００５７】
台風中心検出部２の台風降雨帯検出部４２は、エコー強度分布計測部４１が収束域の周辺領域のエコー強度分布を計測すると、図７の台風降雨帯検出部３２と同様にして、そのエコー強度分布から台風の降雨帯領域を検出する。
台風中心検出部２の中心位置検出部４３は、台風降雨帯検出部４２が台風の降雨帯領域を検出すると、その降雨帯領域の中心位置が台風の中心位置であると認定して、その台風の中心位置を表示部３に出力する。
表示部３は、台風中心検出部２から台風の中心位置を受けると、台風の中心位置をディスプレイに表示する。
【００５８】
以上で明らかなように、この実施の形態８によれば、等ドップラ速度線収束度算出部１３により算出された等ドップラ速度線の収束度から収束域を求め、その収束域の周辺領域のエコー強度分布を計測して、そのエコー強度分布から台風の降雨帯領域を検出し、その降雨帯領域の中心位置を検出するように構成したので、例えば、降水領域が空間的に広い範囲に分布している場合でも、観測領域を限定して、台風の中心位置の検出精度を高めることができるとともに、台風降雨帯検出部４２における降雨帯領域検出の演算量の削減を図ることができる効果を奏する。
【００５９】
なお、図８の例では、エコー強度分布計測部４１が等ドップラ速度線収束度算出部１３と台風降雨帯検出部４２の間に配置されているものについて示したが、図１７に示すように、エコー強度分布計測部４１に相当するエコー強度分布計測部４１ａをレーダ送受信部１ａの後段に配置するとともに、エコー強度分布選択部４４を等ドップラ速度線収束度算出部１３の後段に配置するようにしてもよい。
エコー強度分布計測部４１ａは、レーダ送受信部１ａの受信信号からエコー強度分布を計測し、エコー強度分布選択部４４は、等ドップラ速度線収束度算出部１３により算出された等ドップラ速度線の収束度が最大になるとき、エコー強度分布計測部４１ａにより計測されたエコー強度分布を台風降雨帯検出部４２に出力する処理を実施する。
また、レーダ送受信部１ａ及びドップラ速度分布算出部１ｂは、図８等のドップラ速度分布計測部１の構成要素である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施の形態１による台風中心検出装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による台風中心検出装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３による台風中心検出装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４による台風中心検出装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５による台風中心検出装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態６による台風中心検出装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態７による台風中心検出装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態８による台風中心検出装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態１による台風中心検出装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図１０】台風を模擬した風速分布を矢印で表している説明図である。
【図１１】図１０の台風を観測したときのドップラ速度分布を表している説明図である。
【図１２】４×４の２次元のメッシュで区切られているドップラ速度分布を示す説明図である。
【図１３】等ドップラ速度領域の抽出処理を示す説明図である。
【図１４】注目メッシュに隣接している８つの対象メッシュを示す説明図である。
【図１５】連結数による収束度の定義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５による他の台風中心検出装置を示す構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態８による他の台風中心検出装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  ドップラ速度分布計測部（ドップラ速度分布計測手段）、１ａ  レーダ送受信部、１ｂ  ドップラ速度分布算出部、２  台風中心検出部、３  表示部、４  観測領域限定部（観測領域限定手段）、５  観測領域限定部（観測領域限定手段）、１１  等ドップラ速度領域抽出部（等ドップラ速度領域抽出手段）、１１ａ  ０ドップラ速度領域抽出部（等ドップラ速度領域抽出手段）、１２  等ドップラ速度線形成部（等ドップラ速度線形成手段）、１２ａ  ０ドップラ速度線形成部（等ドップラ速度線形成手段）、１３  等ドップラ速度線収束度算出部（収束度算出手段）、１３ａ  ０ドップラ速度線収束度算出部（収束度算出手段）、１４  中心位置検出部（中心位置検出手段）、１４ａ  中心位置検出部（中心位置検出手段）、１５  等ドップラ速度線延長部（収束度算出手段）、１５ａ  ０ドップラ速度線延長部（収束度算出手段）、１６  等ドップラ速度線収束度算出部（収束度算出手段）、１６ａ  ０ドップラ速度線収束度算出部（収束度算出手段）、２１  ０ドップラ速度領域抽出部、２２  ０ドップラ速度線形成部、２３  直線検出部、２４  直線延長部、２５，２６，２７  バッファ部、３１  エコー強度分布計測部、３２  台風降雨帯検出部、４１  エコー強度分布計測部（降雨帯領域検出手段）、４１ａ  エコー強度分布計測部、４２  台風降雨帯検出部（降雨帯領域検出手段）、４３  中心位置検出部（中心位置検出手段）、４４  エコー強度分布選択部。
【図１】
2008051541.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】
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【図１７】
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