(57)【要約】【課題】降雨時にも正しく風計測を行うことができるレーダ信号処理装置を得る。【解決手段】受信信号からドップラスペクトルを算出するドップラスペクトル算出部１と、ドップラスペクトルのピークに基づいて複数のビーム方向のドップラ速度を算出するピーク検出部２と、複数のビーム方向のドップラ速度のそれぞれについて鉛直流成分の影響を取り除いた後の高度方向に対する不連続性の有無を判定する不連続性判定部１０と、複数のビーム方向のドップラ速度を合成することにより風速ベクトルを算出する風速ベクトル算出部３とを備え、ピーク検出部２は、不連続性判定部１０により不連続性がないと判定されるまで、新たなピーク検出に基づくドップラ速度を再算出する処理を繰り返し、風速ベクトル算出部３は、最終的に、不連続性のないドップラ速度に基づく風速ベクトルを算出する。【選択図】図１
2007003396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数方向にビームを走査して得られる受信信号から上空の風の流れを計測するレーダ信号処理装置であって、
各ビーム方向、各高度において、受信信号からドップラスペクトルを算出するドップラスペクトル算出部と、
それぞれの前記ドップラスペクトルにおけるピークを検出し、前記ピークに基づいて複数のビーム方向のドップラ速度を算出するピーク検出部と、
前記複数のビーム方向のドップラ速度のそれぞれについて鉛直流成分の影響を取り除いた後の高度方向に対する不連続性の有無を判定する不連続性判定部と、
前記不連続性判定部で前記不連続性がないと判定された場合に、前記ピーク検出部で算出された複数のビーム方向のドップラ速度を合成することにより風速ベクトルを算出する風速ベクトル算出部と
を備え、
前記ピーク検出部は、前記不連続性判定部で前記不連続性があると判定された場合には、先に検出したピーク以外のピークを再検出し、再検出した前記ピークに基づいて複数のビーム方向のドップラ速度を再算出する処理を繰り返し、
前記不連続性判定部は、前記ピーク検出部により前記複数のビーム方向のドップラ速度が再算出された場合には、再算出された前記複数のビーム方向のドップラ速度のそれぞれについて鉛直流成分の影響を取り除いた後の高度方向に対する不連続性の有無を再判定する処理を繰り返す
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ信号処理装置において、
前記ピーク検出部は、鉛直流成分のドップラ速度をさらに算出し、
前記不連続性判定部は、
前記ピーク検出部で算出された前記鉛直流成分のドップラ速度の高度方向に対する第１の不連続性の有無を判定する鉛直流成分不連続検出部と、
前記鉛直流成分不連続検出部で前記第１の不連続性がないと判定された場合に、前記ピーク検出部で算出された各ビーム方向のドップラ速度について前記鉛直流成分のビーム方向射影成分を減算することにより減算後ドップラ速度を算出する鉛直流成分減算部と、
前記減算後ドップラ速度の高度方向に対する第２の不連続性の有無を判定する減算後ドップラ速度不連続検出部と
を備え、
前記ピーク検出部は、前記鉛直流成分不連続検出部により前記第１の不連続性があると判定された場合には、新たなピークを検出することにより鉛直流成分のドップラ速度を再算出し、前記減算後ドップラ速度不連続検出部により前記第２の不連続性があると判定された場合には、新たなピークを検出してビーム方向のドップラ速度を再算出し、
前記鉛直流成分不連続検出部は、前記ピーク検出部により前記鉛直流成分のドップラ速度が再算出された場合には、再算出された前記鉛直流成分のドップラ速度の高度方向に対する第１の不連続性の有無を再判定する処理を繰り返し、
前記鉛直流成分減算部は、前記ピーク検出部により前記ビーム方向のドップラ速度が再算出された場合には、再算出された前記ビーム方向のドップラ速度について再算出された前記鉛直流成分のビーム方向射影成分を減算することにより減算後ドップラ速度を再算出する処理を繰り返し、
前記減算後ドップラ速度不連続検出部は、前記鉛直流成分減算部により前記減算後ドップラ速度が再算出された場合には、再算出された前記減算後ドップラ速度の高度方向に対する前記第２の不連続性の有無を再判定する処理を繰り返し、
前記風速ベクトル算出部は、前記減算後ドップラ速度不連続検出部で前記第２の不連続性がないと判定された場合に、前記ピーク検出部で算出された複数のビーム方向のドップラ速度を合成することにより風速ベクトルを算出する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーダ信号処理装置において、
前記ピーク検出部は、天頂方向を観測したビームのドップラ速度をそのまま前記鉛直流成分として抽出することを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のレーダ信号処理装置において、
気温の高度分布を測定する気温測定部をさらに備え、
前記鉛直流成分不連続検出部は、前記気温測定部による測定結果に基づいて、気温が摂氏０度となる高度付近において、前記第１の不連続性の有無を判定する判定条件を緩和する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレーダ信号処理装置において、
前記鉛直流成分不連続検出部は、ドップラ速度が落下方向のドップラ速度である場合において、前記第１の不連続性の有無を判定する判定条件を緩和する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項６】
請求項４に記載のレーダ信号処理装置において、
前記鉛直流成分不連続検出部は、前記ドップラスペクトル算出部から受信信号強度を取得し、前記受信信号強度が所定値以上の強度で受信されている場合には、前記第１の不連続性の有無を判定する判定条件を緩和する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載のレーダ信号処理装置において、
前記不連続性判定部は、
前記ピーク検出部で算出された前記複数のビーム方向のドップラ速度の中から、天頂角が同じで方位角の異なるビームに対応する第１のドップラ速度および第２のドップラ速度を選択し、同じ高度毎に前記第１のドップラ速度と前記第２のドップラ速度とのドップラ速度差を算出するビーム間ドップラ速度差算出部と、
算出された前記ドップラ速度差について、高度方向に対する不連続性の有無を判定するビーム間ドップラ速度差不連続検出部と
を備え、
前記ピーク検出部は、前記ビーム間ドップラ速度差不連続検出部により前記不連続性があると判定された場合には、新たなピークを検出し、前記ピークに基づいて天頂角が同じで方位角の異なるビーム方向の第１のドップラ速度および第２のドップラ速度を再算出し、
前記ビーム間ドップラ速度差算出部は、前記ピーク検出部により前記第１のドップラ速度および前記第２のドップラ速度が再算出された場合には、再算出された前記第１のドップラ速度および前記第２のドップラ速度に基づいてドップラ速度差を再算出する処理を繰り返し、
前記ビーム間ドップラ速度差不連続検出部は、前記ビーム間ドップラ速度差算出部により前記ドップラ速度差が再算出された場合には、再算出された前記ドップラ速度差について、高度方向に対する不連続性の有無を再判定する処理を繰り返し、
前記風速ベクトル算出部は、前記ビーム間ドップラ速度差不連続検出部で前記不連続性がないと判定された場合に、前記ピーク検出部で算出された複数のビーム方向のドップラ速度を合成することにより風速ベクトルを算出する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項８】
請求項１に記載のレーダ信号処理装置において、
前記不連続性判定部は、
前記ピーク検出部で算出された前記複数のビーム方向のドップラ速度の高度方向に対する第１の不連続性の有無を判定するドップラ速度不連続性判定部と、
前記ピーク検出部で算出された前記複数のビーム方向のドップラ速度の中から、天頂角が同じで方位角の異なるビームに対応する第１のドップラ速度および第２のドップラ速度を選択し、同じ高度毎に前記第１のドップラ速度と前記第２のドップラ速度とのドップラ速度差を算出するビーム間ドップラ速度差算出部と、
前記ドップラ速度不連続性判定部により前記第１の不連続性があると判定された場合に、前記ビーム間ドップラ速度差算出部で算出された前記ドップラ速度差について、前記第１の不連続性に対応する高度における第２の不連続性の有無を判定するビーム間ドップラ速度差不連続検出部と
を備え、
前記ピーク検出部は、前記ビーム間ドップラ速度差不連続検出部により前記第２の不連続性があると判定された場合には、新たなピークを検出し、前記ピークに基づいて天頂角が同じで方位角の異なるビーム方向の第１のドップラ速度および第２のドップラ速度を再算出し、
前記ドップラ速度不連続性判定部は、前記ピーク検出部で再算出された前記第１のドップラ速度および前記第２のドップラ速度の高度方向に対する第１の不連続性の有無を再判定し、
前記ビーム間ドップラ速度差算出部は、前記ピーク検出部により前記第１のドップラ速度および前記第２のドップラ速度が再算出された場合には、再算出された前記第１のドップラ速度および第２のドップラ速度に基づいてドップラ速度差を再算出する処理を繰り返し、
前記ビーム間ドップラ速度差不連続検出部は、前記ビーム間ドップラ速度差算出部により前記ドップラ速度差が再算出され、かつ前記ドップラ速度不連続性判定部により前記第１の不連続性があると再判定された場合には、前記ビーム間ドップラ速度差算出部で算出された前記ドップラ速度差について、前記第１の不連続性に対応する高度における第２の不連続性の有無を再判定する処理を繰り返し、
前記風速ベクトル算出部は、前記ドップラ速度不連続検出部で前記第１の不連続性がないと判定された場合、または前記ドップラ速度不連続検出部で前記第１の不連続性があると判定されたが前記ビーム間ドップラ速度差不連続検出部で前記第２の不連続性がないと判定された場合に、前記ピーク検出部で算出された複数のビーム方向のドップラ速度を合成することにより風速ベクトルを算出する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載のレーダ信号処理装置において、
前記ビーム間ドップラ速度差算出部は、前記ピーク検出部で再算出された前記第１のドップラ速度および前記第２のドップラ速度に基づいて、再算出後の第１のドップラ速度と再算出前の第２のドップラ速度とのドップラ速度差を算出するとともに、再算出前の第１のドップラ速度と再算出後の第２のドップラ速度とのドップラ速度差を再算出し、
前記ビーム間ドップラ速度差不連続検出部は、再算出された２つのドップラ速度差について高度方向に対する不連続性の有無を再判定し、不連続度の小さいドップラ速度差を採用して不連続性の有無の再判定を行う
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数方向にビームを走査して得られる受信信号から上空の風の流れを計測するレーダ信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風向・風速の情報は、気象予報に必要な情報の一つである。風向・風速を計測する最も一般的な方法は、地上に風向・風速計を設置することであるが、その場合は、地上の風向・風速計では地表付近の風しか測定できない。気象予報をより正確にするためには、上空の風向・風速も知ることが必要であるが、従来は、ゾンデ等による観測でしか上空の風を計測することができなかった。ゾンデ観測では、ゾンデを上げた時刻のデータしか得ることができないため、観測の時間分解能が数時間以上と低いことが欠点であった。
【０００３】
それに対して、近年ウィンドプロファイラと呼ばれる大気レーダによって、上空の風向風速を計測する技術が利用され始めている。ウィンドプロファイラでは、１分〜数分毎に上空の風向・風速を計測することが可能となる。このような高い時間分解能を有することにより、上空の風情報は、気象予報の精度向上に有効となると期待されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、大気レーダで大気を計測する原理を簡単に説明する。晴天時においては、レーダから送信された電波は、大気乱流による屈折率の粗密が散乱体となって反射される。反射された電波は、レーダで受信される。散乱体が上空の風とともに流れていると、受信された電波は、ドップラ効果によって周波数が変化する。この周波数の変化を一般のドップラレーダと同様に検出することにより、上空の風速を測定する。
【０００５】
ただし、ドップラレーダで直接計測される風速は、実際の風速の視線方向への射影成分のみとなる。そこで、レーダ上空のある一定領域の風速分布が一様であると仮定し、レーダの観測方向を複数方向に変えて測定を行うことにより、３次元の風速ベクトルの合成を行う。
【０００６】
晴天時は、大気乱流エコーが検出される。しかし、ＵＨＦ帯以上の周波数帯においては、降雨のレーダ断面積が大気乱流のレーダ断面積に卓越するため、降雨時には降雨エコーが大気乱流エコーに卓越して受信される。降雨領域内に存在する降水粒子は、水平方向には風とともに流されるため、降雨エコーのドップラ速度を用いても、大気乱流を観測するときと同様に風速ベクトルの水平風成分を計測することができる。
【０００７】
ただし、粒径の成長した降水粒子は、例えば、雨滴として落下するため、鉛直方向成分には、雨滴の落下速度が計測される。落下速度が計測される点において、大気乱流エコーと降雨エコーは異なることになる。水平風を計測するという機能を考えれば、鉛直流成分の有無は、関係ないため、降雨エコーのドップラ速度を用いても、水平風を観測することはできる。
【０００８】
ただし、降雨エコーを観測する場合に、次のような問題が生じることがある。一般に、大気エコーは、微弱であるため、大気乱流エコーより卓越する地表面での反射エコーや鳥によるエコーなどのクラッタを誤って検出する可能性がある。そこで、現状の大気レーダでは、風が空間的に連続的に変化する特性があることを利用して、クラッタの誤検出を防ぐようにしている。
【０００９】
風の空間変化は、連続的であると見なせることから、空間的に連続的に変化することを仮定して、ドップラスペクトルのピーク検出を行う方法がよく使われる。すなわち、ドップラスペクトルに複数のピークが存在する場合、距離方向に連続性が得られるようなピークを採用することが行われる。
【００１０】
図８は、連続な距離分布となるようなスペクトルピークを検出する説明図である。この図では、あるビーム方向における、高度Ｎ〜高度Ｎ＋３までのドップラスペクトルの観測例を模式的に示したものである。この図において、高度Ｎ〜Ｎ＋２において、ドップラスペクトルが２つのピークを持っている。２つのピークのうち、ドップラ速度０に位置するピークは、地形エコーの消え残りで、他方が大気エコーである。
【００１１】
検出処理では、大気エコーのみを検出する必要があるが、最大値の検出を行うと、図８中の○印のドップラ速度を検出することになる。この場合、高度Ｎ＋１において、地形エコーを誤って検出してしまう。ここで、ドップラ速度の高度分布の連続性が高くなるようにピーク検出を修正すると、高度Ｎ＋１では、図８中の□印のピークが選択されるようになる。
【００１２】
一般に、風は、空間的に連続的に変化するため、ドップラスペクトルに不要成分が残留している場合にも、このように高度方向に連続性の高いピークを検出する手法により、正しい大気エコー検出、すなわち風計測を行うことが可能になる。
【００１３】
【非特許文献１】加藤他、気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務、天気、vol.50、no.12、pp.891-907、2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。降雨が存在する場合、雨滴の落下が始まる前後の高度において、ドップラ速度が急激に変化するため、高度方向の連続性の高いピークを検出することを行うと、降雨エコーの検出に失敗する可能性がある。図９は、降雨が存在する場合に観測される降雨エコーのドップラ速度の高度分布を表す模式図である。ここでは、方位角が東方向である東ビーム（ビームＥ）と、方位角が西方向である西ビーム（ビームＷ）を代表として表示している。また、天頂角は、通常１０度程度に設定される。
【００１５】
降水粒子は、一般的に気温が摂氏０度よりも上空では氷晶であり、摂氏０度となる高度よりも下の高度において融解する。融解が始まると、雨滴同士の併合が急速に進み、雨滴粒径が成長する。雨滴粒径が大きくなると、落下速度が大きくなる。このため、融解の始まる摂氏０度高度付近において、急激に雨滴の落下速度が大きくなり、観測されるドップラ速度が不連続に変化する。
【００１６】
図９では、一点鎖線で示した摂氏０度高度の下で急にドップラ速度が変化している。ここでは、ドップラ速度は、遠ざかる方向を正として表示していることから、１点鎖線より下の高度で急激にドップラ速度が小さくなっている。このようなドップラ速度が観測されると、高度連続性を仮定したスペクトルピークの検出が正しく動作しなくなるという問題があった。このように、従来のレーダ信号処理装置では、降雨がある場合に、降雨エコーの検出に失敗し、データ取得率が低下する可能性があった。
【００１７】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、降雨時にも正しく風計測を行うことができるレーダ信号処理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】
【００１８】
本発明に係るレーダ信号処理装置は、複数方向にビームを走査して得られる受信信号から上空の風の流れを計測するレーダ信号処理装置であって、各ビーム方向、各高度において、受信信号からドップラスペクトルを算出するドップラスペクトル算出部と、それぞれのドップラスペクトルにおけるピークを検出し、ピークに基づいて複数のビーム方向のドップラ速度を算出するピーク検出部と、複数のビーム方向のドップラ速度のそれぞれについて鉛直流成分の影響を取り除いた後の高度方向に対する不連続性の有無を判定する不連続性判定部と、不連続性判定部で不連続性がないと判定された場合に、ピーク検出部で算出された複数のビーム方向のドップラ速度を合成することにより風速ベクトルを算出する風速ベクトル算出部とを備え、ピーク検出部は、不連続性判定部で不連続性があると判定された場合には、先に検出したピーク以外のピークを再検出し、再検出したピークに基づいて複数のビーム方向のドップラ速度を再算出する処理を繰り返し、不連続性判定部は、ピーク検出部により複数のビーム方向のドップラ速度が再算出された場合には、再算出された複数のビーム方向のドップラ速度のそれぞれについて鉛直流成分の影響を取り除いた後の高度方向に対する不連続性の有無を再判定する処理を繰り返すものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、鉛直流成分の不連続性を取り除いたドップラ速度を算出し、連続性のあるドップラ速度に基づいて風速ベクトルを算出することにより、降雨時にも正しく風計測を行うことができるレーダ信号処理装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のレーダ信号処理装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００２１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるレーダ信号処理装置の構成を表すブロック図である。このレーダ信号処理装置は、ドップラスペクトル算出部１、ピーク検出部２、風速ベクトル算出部３、および不連続性判定部１０で構成される。さらに、不連続性判定部１０は、鉛直流成分不連続検出部１１、鉛直流成分減算部１２、および減算後ドップラ速度不連続検出部１３で構成される。
【００２２】
ドップラスペクトル算出部１は、受信信号からドップラスペクトルを算出する手段である。ピーク検出部２は、ドップラスペクトル算出部１で得られたドップラスペクトルからスペクトルピークを検出し、そのピークに対応するドップラ速度を算出する手段である。このピーク検出部２は、検出したピークに基づいて複数のビーム方向のドップラ速度および鉛直流成分のドップラ速度を算出する。
【００２３】
風速ベクトル算出部３は、ピーク検出部２で算出された複数のビーム方向観測でのドップラ速度を合成することにより、風速ベクトルを算出する手段である。
【００２４】
不連続性判定部１０内の鉛直流成分不連続検出部１１は、ピーク検出部２で算出された鉛直流成分のドップラ速度の高度方向に対する不連続性の有無を、第１の不連続性の有無として判定する。鉛直流成分減算部１２は、ピーク検出部２で算出された各ビーム方向のドップラ速度から鉛直流成分を減算する手段である。
【００２５】
さらに、減算後ドップラ速度不連続検出部１３は、鉛直流成分減算後のドップラ速度の高度分布において、速度が不連続に変化している高度を第２の不連続性として検出する手段である。
【００２６】
また、ピーク検出部２は、鉛直流成分不連続検出部１１により第１の不連続性があると判定された場合には、新たなピークを検出することにより鉛直流成分のドップラ速度を再算出する。さらに、ピーク検出部２は、減算後ドップラ速度不連続検出部１３により第２の不連続性があると判定された場合には、新たなピークを検出してビーム方向のドップラ速度を再算出する。
【００２７】
そして、第１の不連続性および第２の不連続性がなくなるまで、ピーク検出部２によるドップラ速度の算出処理と、不連続性判定部１０による判定処理を繰り返すことにより、最終的に不連続性のないドップラ速度を得ることができる。このようにして得られたドップラ速度を用いて、風速ベクトル算出部３は、高精度の風速ベクトルを算出できる。
【００２８】
次に、具体的な動作について説明する。ドップラスペクトル算出部１は、レーダ装置の受信信号を入力する。この受信信号は、複数のビーム方向のものが含まれる。風速ベクトル算出を目的とするレーダを想定するため、通常、３つ以上の独立な方向（同一平面上にない３つ以上の方向）で観測した受信信号が含まれる。典型的なビーム方向としては、天頂方向、および天頂角１０度で東、西、北、南の方位角を持つ方向の計５本のビーム方向により観測された受信信号が使われる。
【００２９】
受信信号は、レーダ装置の受信部により周波数変換の処理を受けたものであり、一般に、その帯域は、ビデオ信号帯域または中間周波信号帯域を持つものである。レーダで受信される反射波は、反射物の運動により生じるドップラ効果により、送信周波数からわずかに周波数偏移している。そのため、周波数変換後の受信信号の周波数もドップラ周波数分の偏移を受けている。
【００３０】
また、一般に、送信波は、パルス変調が施される。そのため、反射波が受信される時刻の相違、すなわち、送信と受信との時間差の相違により、複数距離の反射物に対して反射波が受信される。よって、受信信号も複数の距離に対して得られることになる。大気レーダでは、ほぼ真上を観測することから、距離が高度に対応することになる。
【００３１】
ドップラスペクトル算出部１は、各ビーム方向および距離で時系列データとして得られている受信信号に対して、フーリエ変換を施す。これにより、各ビーム毎、各距離（レンジビン）毎のドップラスペクトルを得ることができる。
【００３２】
ピーク検出部２は、ドップラスペクトルのピークを検出し、検出したピークに対応するドップラ速度を算出する。ドップラ速度の算出には、例えば、ピーク付近のスペクトル成分のモーメントを求めるモーメント法などがよく用いられる。さらに、ピーク検出部２は、複数のビーム方向のドップラ速度から鉛直流成分を算出する。
【００３３】
今、ドップラスペクトル算出部１に入力される受信信号に、ビームを天頂方向に向けた観測で得られたものが含まれるとすると、ピーク検出部２は、天頂ビームで観測されたドップラ速度を鉛直流成分としてそのまま出力すればよい。また、天頂方向の観測を行わない場合には、ピーク検出部２は、天頂ビーム以外のビームが３つ以上ある場合に、これら３つ以上のビームを用いて鉛直流成分の算出を行うことができる。
【００３４】
例えば、天頂角θで東、南、西、北の方位角でｖｅ、ｖｓ、ｖｗ、ｖｎのドップラ速度が得られる場合、鉛直流ｖｚ’は、
ｖｚ’＝（ｖｅ＋ｖｓ＋ｖｗ＋ｖｎ）／（４ｃｏｓθ）
により得られる。以下の説明においては、天頂ビームで観測されたドップラ速度が得られた場合について説明する。
【００３５】
さらに、鉛直流成分不連続検出部１１は、鉛直流成分のドップラ速度の高度分布に対して不連続性の検出を行う。不連続性の検出方法は、基本的には従来技術と同様であり、隣接するレンジビンのドップラ速度の高度変化率が、あらかじめ設定した値を超える場合に、その高度で不連続が検出されたものとする。
【００３６】
ただし、強雨時には雨滴の落下が始まる高度において、ドップラ速度の不連続が生じる可能性がある。そこで、鉛直流成分不連続検出部１１は、強雨による不連続が生じやすいと判断される場合に、不連続性の判定条件を緩和するようにする。
【００３７】
鉛直流成分不連続検出部１１は、不連続性の判定条件を緩めた状態で不連続を検出した場合には、その高度において誤ったピーク検出が行われたと判断する。スペクトルピーク誤検出の原因としては、例えば、地形エコーや鳥エコーなどのクラッタを誤って検出することなどの例がある。
【００３８】
不連続が検出された場合には、鉛直流成分不連続検出部１１は、不連続の発生した高度をピーク検出部２に伝える。そして、ピーク検出部２は、ピークの再検出処理を行う。具体的には、ピーク検出部２は、これまでに検出したピーク位置付近のドップラ速度領域にマスクをかけ、マスクのかかっていない範囲に存在するピークの再検出を行うようにする。
【００３９】
次に、不連続性の判定を緩める条件を説明する。まず、降水粒子は、気温摂氏０度となる高度において、判定条件を緩和する。気温摂氏０度の高度では、それより上空で氷晶であった降水粒子の融解が始まる。融解が始まると、降水粒子同士の併合が急速に進むようになり、粒径の増大とともに落下速度が増大する。よって、気温が摂氏０度の高度において、ドップラ速度が急激に変化し、高度分布の不連続が生じる要因となる。そこで、気温が摂氏０度になる高度の近傍において、不連続性の判定を緩める。
【００４０】
気温が摂氏０度になる高度は、例えば、気温測定部に相当するラジオゾンデ観測部で得られる気温の高度分布を用いることができる。より簡易な方法としては、地上気温と標準的な気温の減率を仮定して、摂氏０度高度を推定する方法がある。例えば、地上気温が２０度、気温減率として１ｋｍ上昇毎に摂氏６．５度の気温低下を仮定すると、約３．１ｋｍの高度にて気温が摂氏０度になると推定される。
【００４１】
次に、信号の受信強度から降雨を推定することが考えられる。大気レーダが通常想定する反射波には、大気乱流による反射波と降雨による反射波とがある。降雨のレーダ断面積は、大気乱流のレーダ断面積よりも大きい。ドップラ速度の高度不連続が生じる場合は、強い降雨が存在する場合であるので、レーダ断面積も大きい。降雨のレーダ断面積の大きさの表現として、気象レーダではレーダ反射因子と呼ばれる量を用いることが多い。
【００４２】
例えば、マーシャルパルマー分布と呼ばれる粒径分布を持つ降雨の場合、降雨強度１０ｍｍ／ｈの強雨に対応するレーダ反射因子は、３９ｄＢＺとなる。そこで、このレーダ反射因子に対応する受信強度が得られている場合に、不連続性の判定を緩めるようにすることが考えられる。
【００４３】
また、雨滴の落下速度ｖ［ｍ／ｓ］は、雨滴の粒径をＤ［ｍ］とすると、
ｖ＝９．６５  −１０．３ｅｘｐ（−６００Ｄ）
の関係が知られている。
【００４４】
例えば、大きな粒径と見なせる８ｍｍの粒径を持つ雨滴の落下速度は、９．６ｍ／ｓである。よって、最大で１０ｍ／ｓ程度の負のドップラ速度が観測され得る。ドップラ速度の高度方向不連続がある場合に、不連続が検出された高度より下の高度において、最大で１０ｍ／ｓ程度の負のドップラ速度が得られている場合は、その不連続が雨滴の落下開始によるものと見なすことができる。
【００４５】
鉛直流成分減算部１２は、天頂方向以外のビーム方向で観測したドップラ速度から、天頂ビームの受信信号から得られたドップラ速度を減算することにより、鉛直流成分を取り除く。天頂ビームで得られたドップラ速度をｖｚ、天頂ビーム以外のビームの１つであるビームＥで得られたドップラ速度をｖｅ、そしてビームＥの天頂角をθｅとする。
【００４６】
このとき、ビームＥに含まれる鉛直流成分は、ｖｚｃｏｓθｅである。したがって、ｖｅからｖｚｃｏｓθｅを減算することにより、ビームＥのドップラ速度から鉛直流成分を減算することができる。
【００４７】
図２は、鉛直流成分減算後のドップラ速度の高度分布を表す模式図である。鉛直流成分の減算により、例えば、先の図９に示したドップラ速度の高度分布であったものが、鉛直流成分を除去することにより、図２のようなドップラ速度分布になる。その結果、雨滴の落下開始によるドップラ速度の急激な変化が緩和され、高度方向の連続性を仮定することによる高精度なドップラ速度検出が、強雨時にも可能になる。
【００４８】
減算後ドップラ速度不連続検出部１３は、鉛直流成分減算部１２で得られた鉛直成分減算後のドップラ速度に対して、高度方向の不連続の検出を行う。不連続が検出された場合には、不連続が検出された高度について、ピーク検出部２にてドップラスペクトルのピーク検出をやり直す。具体的には、ピーク検出部２は、これまでに検出したピーク位置にマスクをかけ、マスクのかかっていない範囲に存在するピークの検出を行う。
【００４９】
ピーク検出部２によるピーク再検出を行った結果、減算後ドップラ速度不連続検出部１３で不連続が検出されなくなれば、減算後ドップラ速度不連続検出部１３が風速ベクトル算出部３に対して、不連続が検出されなくなったことを知らせる。これを受けて、風速ベクトル算出部３は、ピーク検出部２で得られた各ビーム、各高度のドップラ速度を用いて、風速ベクトルの算出を行う。風速ベクトルの算出方法については、従来と同様な方法、例えば、先の非特許文献１の式（２）による算出方法を用いればよい。
【００５０】
次に、上述した風速ベクトルの算出処理に関する一連の流れについて、フローチャートに基づいて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における風速ベクトル算出処理のフローチャートである。
【００５１】
ステップＳ３０１において、ピーク検出部２は、ドップラスペクトル算出部１で得られたドップラスペクトルのうち、天頂ビームのドップラスペクトルについて、最大値を持つピークを検出する。さらに、ステップＳ３０２において、ピーク検出部２は、ピーク近傍のスペクトルの１次モーメントを計算することにより、そのピークの平均ドップラ速度を算出する。この平均ドップラ速度は、全高度に対して算出される。
【００５２】
次に、ステップＳ３０３において、鉛直流成分不連続検出部１１は、先のステップＳ３０２で得られた天頂ビームのドップラ速度の高度分布に対して、連続性の判定を行う。具体的には、鉛直流成分不連続検出部１１は、ドップラ速度の高度変化率の大きい高度の検出を行う。
【００５３】
ここで、鉛直流成分不連続検出部１１により不連続が検出された場合には、ピーク検出部２は、ステップＳ３０４において、不連続が検出された高度のドップラスペクトルからピーク検出を検出し直す。さらに、ステップＳ３０５において、鉛直流成分不連続検出部１１は、検出し直したピークのドップラ速度をモーメント法により算出する。Ｓ３０３、Ｓ３０４、Ｓ３０５のステップで構成されるループは、天頂ビームのドップラ速度に高度不連続が検出されなくなるまで繰り返される。
【００５４】
なお、Ｓ３０３における不連続性の判定において、強雨によるドップラ速度不連続性が生じる可能性のある場合に、鉛直流成分不連続検出部１１は、不連続性判定の条件を緩和するような処理を行う。判定を緩和する条件として次のものがある。
条件１）気温が摂氏０度となる高度である。
条件２）負のドップラ速度、すなわち、落下速度が観測されている。
条件３）強いエコー強度、例えば、３９ｄＢＺ以上の降雨強度がある。
【００５５】
以上の条件を満たす場合に、鉛直流成分不連続検出部１１は、不連続性の判定を緩和する。上空の気温計測値あるいは地上気温の情報が気温測定部により得られ、摂氏０度の高度を推定できる場合には、上記の条件１）〜３）全てを満たす場合に、不連続性の判定を緩和する。気温の情報が得られない場合は、条件２）と条件３）を満たす場合に、不連続性の判定を緩和するようにすればよい。
【００５６】
天頂ビームのドップラ速度算出が終わると、Ｓ３０６以降の処理に進む。Ｓ３０６からＳ３１３の反復処理では、天頂以外の各ビームについて、同様の処理を行うようになっている。その各ビームの処理について、以下に説明する。
【００５７】
まず、ステップＳ３０７において、ピーク検出部２は、処理対象中のビームについて、各高度のドップラスペクトルから最大のピークを検出する。さらに、ステップＳ３０８において、ピーク検出部２は、検出したピークの近傍のデータを使ったモーメント法により、そのピークの平均ドップラ速度を算出する。
【００５８】
次に、ステップＳ３０９において、鉛直流成分減算部１２は、先のステップＳ３０８で算出されたドップラ速度から鉛直流成分を差し引く処理を行う。次に、ステップＳ３１０において、減算後ドップラ速度不連続検出部１３は、鉛直流成分減算後のドップラ速度の高度分布に対して、不連続性の判定を行う。具体的には、減算後ドップラ速度不連続検出部１３は、鉛直流減算後のドップラ速度の高度変化率の大きい高度を、不連続が検出された高度とする。
【００５９】
不連続性が検出された場合には、ピーク検出部２は、ステップＳ３１１において、ドップラスペクトルから別のピークを検出し直し、さらに、ステップＳ３１２において、検出し直したピークの近傍のドップラスペクトルデータを用いた平均ドップラ速度を算出する。ステップＳ３０９〜Ｓ３１２のループは、処理対象中のビームにおいて、鉛直流減算後のドップラ速度の高度不連続が検出されなくなるまで繰り返される。
【００６０】
以上のように、実施の形態１によれば、雨滴の落下開始によりドップラ速度が急激に変化することにより検出確率が低下する強雨時においても、不連続性を取り除いたドップラ速度を算出し、連続性のあるドップラ速度に基づいて風速ベクトルを算出することにより、クラッタ誤検出のない高精度な風速ベクトルを得ることができ、精度の高い風速ベクトルをデータ取得率の低下なく得ることが可能となる。
【００６１】
さらに、強雨による不連続が生じやすいと判断される場合には、不連続性の判定条件を緩和することにより、不連続の誤検出を防止することができる。
【００６２】
実施の形態２．
実施の形態１では、天頂ビームで得られたドップラ速度を鉛直流成分として、他のビームの鉛直流成分を減算するようにした形態について説明した。これに対して、本実施の形態２では、天頂ビームを用いない観測に適用できる形態について説明する。
【００６３】
図４は、本発明の実施の形態２におけるレーダ信号処理装置の構成を表すブロック図である。図４のレーダ信号処理装置の構成は、図１のレーダ信号処理装置の構成と比較すると、不連続性判定部１０の構成が異なる。具体的には、本実施の形態２における不連続性判定部１０は、鉛直流成分不連続検出部１１、鉛直流成分減算部１２、減算後ドップラ速度不連続検出部１３の代わりに、ビーム間ドップラ速度差算出部１４およびビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５を備えている。
【００６４】
ビーム間ドップラ速度差算出部１４は、同じ天頂角で方位角の異なる２つのビーム間でのドップラ速度差を算出する。さらに、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５は、ビーム間ドップラ速度差算出部１４で得られたビーム間ドップラ速度差について、高度方向の不連続性の検出を行う。
【００６５】
次に、動作を説明する。ドップラスペクトル算出部１は、各ビーム、各高度のドップラスペクトルを算出する。ピーク検出部２は、得られたドップラスペクトルのピークを検出し、そのピークの中心位置を算出することによりドップラ速度を算出する。これらの動作は、前述の実施の形態１と同じである。
【００６６】
次に、ビーム間ドップラ速度差算出部１４は、同じ天頂角で異なる方位角のビーム方向で観測されたドップラ速度の差を計算する。ここでは、例えば、東南西北の順に、これら４方向を同じ天頂角θで観測することにより、受信信号を得るとする。まず初めに得られる東ビームと南ビームのドップラ速度差を、各高度毎に算出する。
【００６７】
レーダ装置上空の降雨分布が一様であると見なせれば、天頂角の等しい東ビームと南ビームとで同じ量の鉛直流成分が含まれることになる。すなわち、鉛直流がｖｚであるとすると、東ビームおよび南ビームに含まれる鉛直流成分は、ともに天頂角θ方向への射影成分であるｖｚｃｏｓθとなる。
【００６８】
これにより、東ビームと南ビームとのドップラ速度の差（ビーム間ドップラ速度差）を計算すると、両ビームに共通して含まれるｖｚｃｏｓθが差し引かれることになり、鉛直流成分を含まない速度が得られることになる。
【００６９】
したがって、雨滴の落下速度が観測されることによる速度不連続性がドップラ速度に含まれていたとしても、ビーム間ドップラ速度差には、そのような不連続な速度成分が含まれないことになる。
【００７０】
次に、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５は、ビーム間ドップラ速度差算出部１４で算出されたビーム間ドップラ速度差について、速度の高度不連続性の検出を行う。ビーム間ドップラ速度差には、降雨の落下開始による速度不連続が含まれないため、ここで不連続が検出された場合には、クラッタ成分の誤検出などの原因により、誤ったピーク検出が行われたと判断することができる。
【００７１】
ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５は、不連続を検出した場合には、不連続を検出した高度をピーク検出部２に伝達する。そして、ピーク検出部２は、その高度のドップラスペクトルからピークの再検出を試みる。
【００７２】
ここで、東ビームと南ビームのドップラ速度差に不連続が生じているということから、不連続が東ビームで起きている可能性と、南ビームで起きている可能性とがある。ピーク検出部２は、東ビーム、南ビームそれぞれでピークの再検出を行う。
【００７３】
その後、ビーム間ドップラ速度差算出部１４およびビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５において、東ビームのみを修正した場合と、南ビームのみを修正した場合とのそれぞれの速度差に基づいて、修正後の不連続の度合いを比較する。
【００７４】
そして、より不連続が小さくなる修正を採用することにする。すなわち、東ビーム修正後の方が南ビーム修正後よりも不連続度が小さい場合は、東ビームの修正を採用する。逆に、南ビーム修正後の方が東ビーム修正後よりも不連続度が小さい場合は、南ビームの修正を採用する。
【００７５】
以上の処理は、全高度で不連続性が検出されなくなるまで繰り返される。以上の説明では、東ビームと南ビームの処理を例に説明したが、同様の処理を西ビームと北ビームの組合せで行えば、東、南、西、北の全ビームにおけるドップラ速度が計測される。
【００７６】
全ビームでのドップラ速度の算出が完了すれば、すなわち、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５において、不連続判定に用いる全てのビーム組合せにおいて不連続が検出されなくなれば、不連続が検出されなくなったことをビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５が風速ベクトル算出部３に伝える。これを受けて、風速ベクトル算出部３は、ピーク検出部２で得られた各ビーム、各高度のドップラ速度を用いて、各高度の風速ベクトルを算出する。
【００７７】
以上の手順のうち、一組のビーム組合せ（ビームＡとビームＢを組み合わせる）に対する風速ベクトル算出の手前までの処理を、フローチャートを用いて説明する。ここで、ビームＡに対応して算出されるドップラ速度が第１のドップラ速度に相当し、ビームＢに対応して算出されるドップラ速度が第２のドップラ速度に相当する。図５は、本発明の実施の形態２における風速ベクトル算出処理のフローチャートである。まず始めに、ドップラスペクトル算出部１は、ステップＳ５０１において、ビームＡのドップラスペクトルを、ステップＳ５０２において、ビームＢのドップラスペクトルを、各高度毎に算出する。
【００７８】
次に、ステップＳ５０３において、ピーク検出部２は、各高度において、ビームＡのドップラスペクトルのピークを検出し、そのピーク位置、すなわちドップラ速度を、例えば、前述のモーメント法により算出する。同様に、ステップＳ５０４において、ピーク検出部２は、ビームＢのドップラ速度を各高度で算出する。
【００７９】
次に、ステップＳ５０５において、ビーム間ドップラ速度差算出部１４は、ステップＳ５０３およびＳ５０４で得られたビームＡとビームＢのドップラ速度の差を算出する。さらに、ステップＳ５０６において、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５は、ステップＳ５０５で算出されたビーム間ドップラ速度差に対して、不連続となる高度を検出する。
【００８０】
ここで、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５による不連続の検出は、例えば、高度方向のドップラ速度差の変化率が、あらかじめ設定した値よりも大きくなる点を検出するような処理として行われる。ステップＳ５０６において不連続が検出された場合は、ステップＳ５０７の条件分岐により、ステップＳ５０８以降の処理に進み、ビームＡまたはビームＢのピーク検出をやり直す。
【００８１】
ステップＳ５０８において、ピーク検出部２は、ビーム間ドップラ速度差の不連続が生じた高度において、ビームＡのドップラスペクトルにおけるピーク検出をやり直す。具体的には、ピーク検出部２は、前回ピーク検出した速度付近のドップラスペクトルをマスクし、未検出のピークを検出するような処理を行う。
【００８２】
さらに、ピーク検出部２は、再検出したピークのドップラ速度を、例えば、モーメント法により算出する。これを、ビームＡの仮修正ドップラ速度とする。同様にして、ステップＳ５０９において、ピーク検出部２は、ビームＢのドップラ速度を算出し直し、ビームＢの仮修正ドップラ速度を算出する。
【００８３】
次に、ステップＳ５１０において、ビーム間ドップラ速度差算出部１４は、ビームＡに対する仮修正を行った後のドップラ速度と、仮修正前のビームＢのドップラ速度の差を算出するとともに、不連続度（ビーム間ドップラ速度差の変化率）を計算する。また、ステップＳ５１１において、ビーム間ドップラ速度差算出部１４は、ビームＢに対する仮修正を行った後のドップラ速度と、仮修正前のビームＡのドップラ速度の差を算出するとともに、不連続度（ビーム間ドップラ速度差の変化率）を計算する。
【００８４】
次に、ステップＳ５１２において、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５は、ステップＳ５１０とステップＳ５１１で算出された不連続度を比較し、不連続度が小さい方の修正を採用する。そして、ステップＳ５０６に戻り、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５は、ステップＳ５１２で採用したビーム間ドップラ速度差に対して、不連続となる高度を再び検出する。
【００８５】
ステップＳ５０６からＳ５１２までの処理は、高度方向の不連続が全高度で検出されなくなるまで繰り返される。すなわち、ステップＳ５０７で高度方向の不連続が検出されなかったと判断された場合に、処理終了へと分岐する。
【００８６】
以上のように、実施の形態２によれば、天頂ビームによる観測を行わない場合にも、ドップラ速度差を算出することにより、雨滴落下開始によるドップラ速度の不連続変化の影響を受けることなく、精度の高い風速計測をデータ取得率の低下なく行うことが可能になる。
【００８７】
なお、以上の説明では、東ビームと南ビーム、および西ビームと北ビームを組み合わせた例を示したが、ビームの組合せ方法は、特に限定されるものではない。例えば、東ビームと西ビーム、北ビームと南ビームという組合せでも同じ処理が可能である。
【００８８】
また、以上の説明では、天頂ビームの観測を行わない場合の例を説明したが、天頂ビームの観測を行う場合は、次のような手順による風速ベクトル算出が考えられる。
【００８９】
まず、天頂ビーム以外のビームに対して、前述の図５のフローによる処理を行う。天頂ビーム以外のビームが３つ以上ある場合には、これら３つ以上のビームを用いて鉛直流の算出を行うことができる。例えば、天頂角θで東、南、西、北の方位角でｖｅ、ｖｓ、ｖｗ、ｖｎのドップラ速度が得られる場合、
ｖｚ’＝（ｖｅ＋ｖｓ＋ｖｗ＋ｖｎ）／（４ｃｏｓθ）
により鉛直流成分が得られる。
【００９０】
この場合、東、南、西、北のビームによる照射領域全体での風の一様性を仮定することから、鉛直流精度が低下する可能性はあるものの、４つのビームで得られたデータの平均処理に相当する処理となるため、平均効果により大きな誤差は含まれないと考えられる。そこで、天頂ビームのドップラスペクトルからピーク検出を行う際に、高度方向の連続性の判定を、ｖｚ’を基準に行うようにする。
【００９１】
すなわち、天頂ビームのドップラスペクトルにおけるピーク検出で得られるｖｚと、天頂ビーム以外のビームのドップラ速度から算出されたｖｚ’の差を計算し、その差が大きくなる高度がある場合に、天頂ビームドップラスペクトルのピーク検出をやり直すようにする。
【００９２】
本手順によれば、天頂ビームによる観測を行う場合にも、連続性判定の基準を緩和することなく、高い精度で天頂ビームのドップラ速度、すなわち鉛直流を、データ取得率の低下なく行うことができる。連続性判定の基準を緩和する必要がないということで、例えば、基準緩和に用いる摂氏０度高度の情報が不要となるという効果がある。
【００９３】
実施の形態３．
本実施の形態３では、ドップラ速度に対する連続性、および鉛直流成分を減算した後のドップラ速度差成分の連続性の両方を判定基準とするようなレーダ信号処理装置について説明する。図６は、本発明の実施の形態３におけるレーダ信号処理装置の構成を表すブロック図である。図６のレーダ信号処理装置の構成は、図４のレーダ信号処理装置の構成と比較すると、不連続性判定部１０に、新たにドップラ速度不連続検出部１６を備えている点が異なる。
【００９４】
次に、動作を説明する。ドップラスペクトル算出部１は、各ビーム、各高度のドップラスペクトルを算出する。ピーク検出部２は、得られたドップラスペクトルのピークを検出し、そのピークの中心位置を算出することによりドップラ速度を算出する。これらの動作は、前述の実施の形態１または実施の形態２と同じである。
【００９５】
次に、ドップラ速度不連続検出部１６は、ピーク検出部２で得られたドップラ速度に対して、ドップラ速度の高度不連続の有無を調べる。このドップラ速度不連続検出部１６による動作は、従来のレーダ信号処理装置と同じ動作である。ここで、不連続な高度が検出された場合、その不連続が雨滴の落下開始に起因するものか、あるいはスペクトルピークの誤検出によるものか、この段階では判断できない。
【００９６】
そこで、ドップラ速度不連続検出部１６は、不連続が検出されたビームおよび高度をビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５へと出力する。一方、ビーム間ドップラ速度差算出部１４は、ピーク検出部２から各ビームおよび各高度のドップラ速度を入力し、同じ天頂角を持つビーム間、例えば、東ビームと南ビームのドップラ速度差、すなわちビーム間ドップラ速度差を算出する。算出されたビーム間ドップラ速度差は、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５へと入力される。
【００９７】
ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５は、ドップラ速度不連続検出部１６において、不連続が検出された高度において、ビーム間ドップラ速度差の高度不連続性の検出を試みる。ビーム間ドップラ速度差に不連続性が検出された場合には、ドップラ速度不連続検出部１６で検出された高度不連続が、誤検出に起因するものと判定し、そのビームおよび高度をピーク検出部２へ出力する。
【００９８】
これを受けて、ピーク検出部２は、前回検出したピークとは別のピークをドップラスペクトルから検出し直す。逆に、ビーム間ドップラ速度差に不連続が検出されなかった場合は、ドップラ速度不連続検出部１６で検出された不連続が雨滴落下開始に起因するものであったと見なす。
【００９９】
以上の処理を、全ビーム、全高度において、ドップラ速度の高度不連続およびビーム間ドップラ速度差の高度不連続が検出されなくなるまで反復する。
【０１００】
風速ベクトル算出部３は、ドップラ速度不連続検出部１６で不連続が検出されなかったことがドップラ速度不連続検出部１６から通知されるか、または、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５で不連続が検出されなかったことがビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５から通知されると、ピーク検出部２で算出された各ビームおよび各高度のドップラ速度を入力し、風速ベクトルの算出を行う。
【０１０１】
以上の手順のうち、一組のビーム組合せ（ビームＡとビームＢを組み合わせる）に対する風速ベクトル算出の手前までの処理を、フローチャートを用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態３における風速ベクトル算出処理のフローチャートである。まず始めに、ドップラスペクトル算出部１は、ステップＳ７０１において、ビームＡのドップラスペクトルを、ステップＳ７０２において、ビームＢのドップラスペクトルを、各高度毎に算出する。
【０１０２】
次に、ステップＳ７０３において、ピーク検出部２は、各高度において、ビームＡのドップラスペクトルのピークを検出し、そのピーク位置、すなわちドップラ速度を、例えば、前述のモーメント法により算出する。同様に、ステップＳ７０４において、ピーク検出部２は、ビームＢのドップラ速度を各高度で算出する。
【０１０３】
次に、ステップＳ７０５において、ビーム間ドップラ速度差算出部１４は、ステップＳ７０３およびＳ７０４で得られたビームＡとビームＢとのドップラ速度の差を算出する。さらに、ステップＳ７０６において、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５は、ステップＳ７０３で算出されたビームＡのドップラ速度について、高度方向の不連続を検出する。
【０１０４】
また、ステップＳ７０７において、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５は、ステップＳ７０４で算出されたビームＢのドップラ速度について、高度方向の不連続を検出する。
【０１０５】
ステップＳ７０６またはＳ７０７で不連続が検出された場合は、ステップＳ７０８の条件分岐により、その不連続が雨滴落下開始によるものか、あるいは誤検出によるものかを判定するために、ステップＳ７０９以降の処理へと分岐する。逆に、ステップＳ７０６とＳ７０７のいずれでも不連続が検出されなかった場合は、終了へと分岐する。
【０１０６】
ステップＳ７０９からステップＳ７１３の処理は、ビームＡまたはビームＢのドップラ速度で検出された高度方向の不連続点の全てについて、同じ処理を行うループを構成している。まず、Ｓ７１０において、ビーム間ドップラ速度差不連続検出部１５は、ビームＡまたはビームＢのドップラ速度に不連続が生じた高度において、ビームＡとビームＢのドップラ速度の差、すなわちビーム間ドップラ速度差が不連続かどうかを確認する。
【０１０７】
ここで、ドップラ速度差にも不連続が確認された場合は、不連続が検出されたビーム、高度において、ドップラスペクトルのピークの再検出を実行する。ステップＳ７０６およびＳ７０７で検出された全不連続に対して処理が完了すれば、ステップＳ７０６に戻って処理を繰り返す。
【０１０８】
以上のように、実施の形態３によれば、ドップラ速度の高度連続性と、ドップラ速度差成分の高度連続性の両方を満足するようにして、ドップラ速度の不連続性の検出を行うようにするので、検出率の低下なく精度の高いドップラ速度算出を行うことが可能となる。その結果として、高い精度の風速ベクトルを、データ取得率を落とすことなく算出することが可能となる。
【０１０９】
なお、以上の実施の形態の説明では、電波を送受信する大気レーダへの適用を想定したものとなっているが、本発明のレーダ信号処理装置は、電波に限らず、レーザあるいは音波を送受信するレーダ、すなわちレーザレーダやソーダにも適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレーダ信号処理装置の構成を表すブロック図である。
【図２】鉛直流成分除去後のドップラ速度の高度分布を表す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１における風速ベクトル算出処理のフローチャートである。す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるレーダ信号処理装置の構成を表すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態２における風速ベクトル算出処理のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３におけるレーダ信号処理装置の構成を表すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態３における風速ベクトル算出処理のフローチャートである。
【図８】連続な距離分布となるようなスペクトルピークを検出する説明図である。
【図９】降雨が存在する場合に観測される降雨エコーのドップラ速度の高度分布を表
【符号の説明】
【０１１１】
１  ドップラスペクトル算出部、２  ピーク検出部、３  風速ベクトル算出部、１０  不連続性判定部、１１  鉛直流成分不連続検出部、１２  鉛直流成分減算部、１３  減算後ドップラ速度不連続検出部、１４  ビーム間ドップラ速度差算出部、１５  ビーム間ドップラ速度差不連続検出部、１６  ドップラ速度不連続検出部。
【図１】
2007003396.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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