(57)【要約】【課題】二重偏波レーダにおいて偏波間位相差に変動が生じても、レーダ覆域の境界で偏波間位相差の連続性を維持する。【解決手段】送信部１２は、２以上の種類のパルス変調で電波を送信し、受信部１６Ｈは、水平偏波で受信波を受信し、受信部１６Ｖは、垂直偏波で受信波を受信する。位相差算出部１８は、レーダ覆域を距離方向に区切る単位ごとに、受信部１６Ｈで受信した水平偏波と波受信部１６Ｖで受信した垂直偏波との偏波間位相差を算出する。代表値算出部１９は、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの偏波間位相差の代表値を算出する。偏波間位相差補正部２０は、代表値算出部１８で算出した代表値で、偏波間位相差を補正する。【選択図】図１
2013160548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の種類のパルス変調で電波を送信する送信部と、
水平偏波で受信波を受信する水平偏波受信部と、
垂直偏波で受信波を受信する垂直偏波受信部と、
レーダ覆域を距離方向に区切る単位ごとに、前記水平偏波受信部で受信した水平偏波と前記垂直偏波受信部で受信した垂直偏波との偏波間位相差を算出する位相差算出部と、
前記レーダ覆域の距離方向の、前記パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の代表値を算出する、代表値算出部と、
前記代表値算出部で算出した代表値で、前記偏波間位相差を補正する補正部と、
を備える二重偏波レーダ装置。
【請求項２】
前記代表値算出部は、前記レーダ覆域の距離方向の、前記パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の平均値を前記代表値として算出し、
前記補正部は、前記境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の平均値の差で、前記偏波間位相差を補正する、
請求項１に記載の二重偏波レーダ装置。
【請求項３】
前記代表値算出部は、前記レーダ覆域の距離方向の、前記パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の中央値を前記代表値として算出し、
前記補正部は、前記境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の中央値の差で、前記偏波間位相差を補正する、
請求項１に記載の二重偏波レーダ装置。
【請求項４】
前記代表値算出部は、前記レーダ覆域の距離方向の、前記パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の回帰直線の係数を算出し、
前記補正部は、前記境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の回帰直線の、前記境界における差で、前記偏波間位相差を補正する、
請求項１に記載の二重偏波レーダ装置。
【請求項５】
前記代表値算出部は、前記レーダ覆域の距離方向の、前記パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の、前記レーダ覆域を距離方向に区切る単位で隣り合う前記偏波間位相差の差分の平均値と標準偏差を算出し、
前記補正部は、前記レーダ覆域を距離方向に区切る単位で隣り合う前記偏波間位相差の差分が、前記差分の平均値±前記標準偏差の範囲を超えるものについては、前記偏波間位相差の差分が前記平均値になるように、前記偏波間位相差を置き換え、前記境界の前後で前記レーダ覆域を距離方向に区切る単位で隣り合う前記偏波間位相差の差分で、前記偏波間位相差を補正する、
請求項１に記載の二重偏波レーダ装置。
【請求項６】
前記位相差算出部は、前記二重偏波レーダの走査する方向の単位方位角ごとに、前記レーダ覆域を距離方向に区切る単位ごとに水平偏波と垂直偏波との偏波間位相差を算出し、
前記代表値算出部は、前記単位方位角ごとに、前記レーダ覆域の距離方向の、前記パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の平均値の差分を算出し、着目する方位角を含む定めた方位角区間において、前記偏波間位相差の平均値の差分の方位方向の平均値と標準偏差を算出し、前記標準偏差が閾値以下になるまで、前記方位方向の平均値±標準偏差を超える前記偏波間位相差の平均値の差分をもつ単位方位角の前記偏波間位相差の平均値の差分を、前記方位方向の平均値で置き換えて前記偏波間位相差の平均値の差分の方位方向の平均値と標準偏差の算出を繰り返し、前記標準偏差が前記閾値以下になったときの前記方位方向の平均値を、前記着目する方位角の前記代表値として算出する、
請求項１に記載の二重偏波レーダ装置。
【請求項７】
前記位相差算出部は、前記二重偏波レーダの走査する方向の単位方位角ごとに、前記レーダ覆域を距離方向に区切る単位ごとに水平偏波と垂直偏波との偏波間位相差を算出し、
前記代表値算出部は、前記単位方位角ごとに、前記レーダ覆域の距離方向の、前記パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の中央値の差分を算出し、着目する方位角を含む定めた方位角区間において、前記偏波間位相差の中央値の差分の方位方向の平均値と標準偏差を算出し、前記標準偏差が閾値以下になるまで、前記方位方向の平均値±標準偏差を超える前記偏波間位相差の中央値の差分をもつ単位方位角の前記偏波間位相差の中央値の差分を、前記方位方向の平均値で置き換えて前記偏波間位相差の中央値の差分の方位方向の平均値と標準偏差の算出を繰り返し、前記標準偏差が前記閾値以下になったときの前記方位方向の平均値を、前記着目する方位角の前記代表値として算出する、
請求項１に記載の二重偏波レーダ装置。
【請求項８】
前記位相差算出部は、前記二重偏波レーダの走査する方向の単位方位角ごとに、前記レーダ覆域を距離方向に区切る単位ごとに水平偏波と垂直偏波との偏波間位相差を算出し、
前記代表値算出部は、前記単位方位角ごとに、前記レーダ覆域の距離方向の、前記パルス変調の種類の重複する区間の前記偏波間位相差のそれぞれの種類の平均値の差分を算出し、着目する方位角を含む定めた方位角区間において、前記偏波間位相差の平均値の差分の方位方向の平均値と標準偏差を算出し、前記標準偏差が閾値以下になるまで、前記方位方向の平均値±標準偏差を超える前記偏波間位相差の平均値の差分をもつ単位方位角の前記偏波間位相差の平均値の差分を、前記方位方向の平均値で置き換えて前記偏波間位相差の平均値の差分の方位方向の平均値と標準偏差の算出を繰り返し、前記標準偏差が前記閾値以下になったときの前記方位方向の平均値を、前記着目する方位角の前記代表値として算出する、
請求項１に記載の二重偏波レーダ装置。
【請求項９】
前記位相差算出部は、前記二重偏波レーダの走査する方向の単位方位角ごとに、前記レーダ覆域を距離方向に区切る単位ごとに水平偏波と垂直偏波との偏波間位相差を算出し、
前記代表値算出部は、前記単位方位角ごとに、前記レーダ覆域の距離方向の、前記パルス変調の種類の重複する区間の前記偏波間位相差のそれぞれの種類の中央値の差分を算出し、着目する方位角を含む定めた方位角区間において、前記偏波間位相差の中央値の差分の方位方向の平均値と標準偏差を算出し、前記標準偏差が閾値以下になるまで、前記方位方向の平均値±標準偏差を超える前記偏波間位相差の中央値の差分をもつ単位方位角の前記偏波間位相差の中央値の差分を、前記方位方向の平均値で置き換えて前記偏波間位相差の中央値の差分の方位方向の平均値と標準偏差の算出を繰り返し、前記標準偏差が前記閾値以下になったときの前記方位方向の平均値を、前記着目する方位角の前記代表値として算出する、
請求項１に記載の二重偏波レーダ装置。
【請求項１０】
水平偏波および垂直偏波で受信した受信波から二重偏波の計測値を計測する二重偏波レーダ装置が行う偏波間位相差補正方法であって、
２以上の種類のパルス変調で電波を送信して、水平偏波および垂直偏波で受信波を受信する受信ステップと、
レーダ覆域を距離方向に区切る単位ごとに、前記受信ステップで受信した水平偏波と垂直偏波との偏波間位相差を算出する位相差算出ステップと、
前記レーダ覆域の距離方向の、前記パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの前記偏波間位相差の代表値を算出する、代表値算出ステップと、
前記代表値算出ステップで算出した代表値で、前記偏波間位相差を補正する補正ステップと、
を備える偏波間位相差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重偏波レーダ装置および偏波間位相差補正方法に関する。より詳しくは、降雨強度の推定に用いる二重偏波レーダ装置および偏波間位相差補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
広く用いられている単一偏波の気象レーダでは、エコー強度と降雨強度の間に成立する関係式を用いて、降雨強度の推定を行っている。しかし、この関係式は雨滴の粒径分布によって大きく変化するため、単一偏波の気象レーダで正確な降雨強度を求めることは困難である。
【０００３】
一般に雨滴は球を垂直方向に押し潰した回転楕円体に近い形状をしている。大きな粒径の雨滴は扁平度が大きく、小さな粒径の雨滴は扁平度が小さくほぼ球形となる。そのため、水平偏波と垂直偏波を用いた二重偏波レーダ観測を行えば、雨滴の形状に関する情報、すなわち粒径分布に対応する情報が得られるため、精度の高い降雨強度計測が可能になる。降雨領域を電波が通過する途中で生じる偏波間位相差の単位距離当たりの変化量は、降雨強度計測の精度向上に有効である（例えば、特許文献１参照）。偏波間位相差とは、受信した信号の水平偏波と垂直偏波の位相の差のことで、偏波間位相差の単位距離当たりの変化量で降雨強度を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７０１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二重偏波レーダにおいて、水平および垂直の各偏波の送受信を同時に行い、目標を検出する方式で、近距離はパルスＡ、遠距離はパルスＢというように、２以上の種類のパルス変調で電波を送信する場合、パルス変調の種類によるレーダ覆域の境界が存在する。パルス変調の種類、例えばパルスＡとパルスＢ、によって、偏波間位相差が異なるので、一般にレーダ覆域の境界で偏波間位相差は不連続になる。
【０００６】
降雨強度は、偏波間位相差の単位距離当たりの変化量で推定するので、レーダ覆域の境界（パルスＡとパルスＢ）で偏波間位相差が連続になるように補正することが必要である。パルス変調の種類によって異なる偏波間位相差を固定値で補正すると、何らかの要因でレーダ覆域の境界で偏波間位相差に変動が生じる場合があり、偏波間位相差が不連続になる可能性がある。そのような状況では、観測結果からその差異に気づいて補正の固定値を変更するまで、降雨強度が正しく推定できないことになる。
【０００７】
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたもので、二重偏波レーダにおいて偏波間位相差に変動が生じても、レーダ覆域の境界で偏波間位相差の連続性を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の二重偏波レーダは、２以上の種類のパルス変調で電波を送信する送信部と、水平偏波で受信波を受信する水平偏波受信部と、垂直偏波で受信波を受信する垂直偏波受信部と、レーダ覆域を距離方向に区切る単位ごとに、水平偏波受信部で受信した水平偏波と垂直偏波受信部で受信した垂直偏波との偏波間位相差を算出する位相差算出部と、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの偏波間位相差の代表値を算出する、代表値算出部と、代表値算出部で算出した代表値で、偏波間位相差を補正する補正部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
偏波間位相差が不連続になるレーダ覆域の境界において、その差分を逐次補正するため、偏波間位相差に変動が生じても、レーダ覆域の境界で偏波間位相差の連続性を維持することができる。その結果、レーダ覆域の境界を含む領域における降雨強度の推定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る二重偏波レーダ装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。
【図３】実施の形態１に係る偏波間位相差補正を説明する図である。
【図４】実施の形態１に係る偏波間位相差補正の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係る位相差分算出の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。
【図７】実施の形態２に係る位相差分算出の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。
【図９】実施の形態３に係る位相差分算出の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。
【図１１】実施の形態４に係る位相差分算出の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態５および実施の形態６に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。
【図１３】実施の形態５に係る位相差分算出の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態６に係る位相差分算出の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態７および実施の形態８に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る二重偏波レーダ装置の構成例を示すブロック図である。二重偏波レーダ装置は、送信信号発生部１１、送信部１２、分割部１３、送受信切替部１４Ｈ、送受信切替部１４Ｖ、空中線１５、受信部１６Ｈ、受信部１６Ｖ、Ａ−Ｄ変換部１７Ｈ、Ａ−Ｄ変換部１７Ｖ、位相差算出部１８、代表値算出部１９、偏波間位相差補正部２０、および、偏波間位相差変化率算出部２１を備える。
【００１２】
送信信号発生部１１では、レーダが空中に放射する送信波のもととなる送信信号を発生する。この送信信号は送信部１２にて加工され、その結果として送信波が送信部１２から出力される。送信波は、送信部１２にて送信信号は大電力信号へと増幅される。送信部１２ではさらに必要に応じて送信波を変調する。通常は、レーダの距離分解能を得るために、パルス変調が施される。実施の形態１では、少なくとも、２種類のパルス変調（パルスＡ、パルスＢとする）がなされて、パルスＡおよびパルスＢの送信波が出力される。
【００１３】
分割部１３では、送信部１２から出力された送信波を２分割し、それぞれ送受信切替部１４Ｈと送受信切替部１４Ｖへと出力される。送受信切替部１４Ｈおよび送受信切替部１４Ｖでは、レーダ装置の送信タイミングにおいては、分割部１３から出力された送信波を空中線１５へと伝送する。またレーダ装置の受信タイミングにおいては、空中線１５で受信された受信波をそれぞれ受信部１６Ｈおよび受信部１６Ｖへと伝送する。
【００１４】
空中線１５は、送受信切替部１４Ｈから伝送される送信波と送受信切替部１４Ｖから伝送される送信波の２つが入力される。空中線１５では、送受信切替部１４Ｈから伝送された送信波を水平偏波で大気中へ放射し、送受信切替部１４Ｖから伝送された送信波を垂直偏波で大気中へ放射する。
【００１５】
大気で反射された反射電波は空中線１５で受信される。パルスＡの送信波に対して、パルスＡの反射電波が受信され、パルスＢの送信波に対して、パルスＢの反射電波が受信される。パルスＡおよびパルスＢそれぞれの反射電波のうちの水平偏波成分は空中線１５から送受信切替部１４Ｈを経て受信部１６Ｈへと伝送される。また、反射電波のうちの垂直偏波成分は空中線１５から送受信切替部１４Ｖを経て受信部１６Ｖへと伝送される。受信部１６Ｈと受信部１６Ｖは、それぞれ入力された水平偏波受信信号と垂直偏波受信信号に対して増幅および周波数変換を施す。
【００１６】
受信部１６Ｈおよび受信部１６Ｖから出力される周波数変換後の受信信号は、それぞれＡ−Ｄ変換部１７Ｈ、１７Ｖによってアナログ信号からディジタル信号へと変換される。変換された後の信号を以後は単に水平偏波受信信号および垂直偏波受信信号と呼ぶ。
【００１７】
なお、二重偏波レーダ装置の構成として、図１では一つの送信部１２で発生された送信波を分割部１３で２分割し、水平偏波と垂直偏波を同時に送信するようなものとしている。二重偏波レーダ装置にはその他の構成を持つものもある。例えば、水平偏波と垂直偏波を同時に送信するのではなく、スイッチで両偏波を切り替えることにより、水平偏波と垂直偏波を交互に観測するものもある。
【００１８】
位相差算出部１８は、水平偏波受信信号および垂直偏波受信信号を入力して、レンジビンごとの偏波間位相差φdpを算出する。レンジビンとは、レーダの受信信号をレンジ方向にＡ−Ｄ変換した後の１サンプリングのことであり、レーダ覆域を距離方向に受信信号のサンプリング周期に相当する間隔で区切ったときの単位セルである。偏波間位相差φdpは、以下の（１）式で表される。
φdp =φhh -φvv ・・・（１）
ここで、φhh：水平偏波の位相、φvv：垂直偏波の位相である。
【００１９】
代表値算出部１９は、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの偏波間位相差の代表値を算出する。ここで、代表値とは、その区間の偏波間位相差の数値を統計的に代表する値である。代表値には、例えば、平均値、中央値、最頻値などがある。本発明では、平均値、中央値、回帰直線（一次近似直線）の係数（切片と傾き）、隣り合う偏波間位相差の差分の平均値および標準偏差、などを代表値とする。
【００２０】
偏波間位相差補正部２０は、それぞれの区間で算出された代表値から、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間の差分（位相差分）を算出する。そして、位相差分を境界の前の区間、すなわちパルスＡの偏波間位相差φdpから差し引いて、偏波間位相差を補正する。
【００２１】
偏波間位相差変化率算出部２１は、偏波間位相差補正部２０で補正した偏波間位相差φdpから、偏波間位相差変化率Ｋdpを算出する。図１には、示されていないが、偏波間位相差変化率Ｋdpを基に降雨強度を算出して表示する表示制御器が、二重偏波レーダ装置に接続される。以下、実施の形態１の代表値の算出と、偏波間位相差補正について説明する。
【００２２】
図２は、実施の形態１に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。実施の形態１では、代表値算出部１９は、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の境界の前（パルスＡ）と後ろ（パルスＢ）の区間のそれぞれの偏波間位相差の平均値を、それぞれの区間の代表値として算出する。
【００２３】
図２に示すように、レーダ覆域の距離方向の、パルスＡとパルスＢの境界（φdpが不連続になる境界）の前後N個分ずつ（本例では、N＝５とする）の偏波間位相差φdpからそれぞれ平均値を算出する。偏波間位相差補正部２０は、算出したそれぞれの平均値の差を位相差分とする。
【００２４】
図３は、実施の形態１に係る偏波間位相差補正を説明する図である。偏波間位相差補正部２０は、算出した位相差分をパルスＡのφdpから差し引いて、偏波間位相差を補正する。図３に示すように、補正したのちの偏波間位相差は、パルスＡの区間とパルスＢの区間の境界における不連続が解消される。
【００２５】
図４は、実施の形態１に係る偏波間位相差補正の動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、パルスＡとパルスＢの送信波が送信されて、それぞれの水平偏波受信信号および垂直偏波受信信号が得られているものとする。位相差算出部１８は、水平偏波受信信号および垂直偏波受信信号から、偏波間位相差φdpを算出する（ステップＳ０１）。そして、代表値算出部１９は、偏波間位相差φdpから、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の境界の前（パルスＡ）と後ろ（パルスＢ）の区間のそれぞれの偏波間位相差の代表値を算出する（ステップＳ０２）。
【００２６】
図５は、実施の形態１に係る位相差分算出の動作の一例を示すフローチャートである。図５のフローチャートは、図４のステップＳ０２の処理の内容を示す。代表値算出部１９は、境界前の所定の区間の平均値を算出する（ステップＳ１１）。また、境界後の所定の区間の平均値を算出する（ステップＳ１２）。そして、境界前後の区間の平均値の差を位相差分として算出し（ステップＳ１３）、図４の処理に戻る。
【００２７】
図４に戻って、偏波間位相差補正部２０は、境界前後の平均値の差分で算出された位相差分をパルスＡのφdpから差し引いて、偏波間位相差を補正する（ステップＳ０３）。
【００２８】
以上、説明したように、本実施の形態１によれば、偏波間位相差が不連続になるレーダ覆域の境界において、その差分を逐次補正する。そのため、偏波間位相差に変動が生じても、レーダ覆域の境界で偏波間位相差の連続性を維持することができる。その結果、レーダ覆域の境界を含む領域における降雨強度の推定精度が向上する。
【００２９】
なお、境界前後の各区間の平均値または中央値（実施の形態２）の差で偏波間位相差を補正する方法では、境界における不連続は厳密には解消されないことになる。しかし、境界前後の区間内の各偏波間位相差の傾きが小さく、境界における前後の区間の差が大きい分布を持つような場合、境界前後の各区間の平均値または中央値の差で偏波間位相差を補正する方法で実用上差し支えない。また、偏波間位相差の傾きに合わせて、境界前後の各区間のサンプル数を調節することによって、傾きの影響を緩和できる。
【００３０】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。実施の形態２では、代表値算出部１９は、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の境界の前（パルスＡ）と後ろ（パルスＢ）の区間のそれぞれの偏波間位相差の中央値を、それぞれの区間の代表値として算出する。
【００３１】
実施の形態２では、レーダ覆域の距離方向の、パルスＡとパルスＢの境界（φdpが不連続になる境界）の前後所定の区間の偏波間位相差φdpからそれぞれ中央値を算出する。すなわち、位相差算出部１８で算出したφdpに対して、偏波間位相差φdpが不連続になる境界の前後N個分（図６の例では、N＝５とする）を中央値算出範囲とし、範囲内の偏波間位相差φdpを大きい順にソートする。その中央になった偏波間位相差φdpの値を中央値とする。偏波間位相差補正部２０は、算出したそれぞれの中央値の差を位相差分とする。
【００３２】
実施の形態１と同様、偏波間位相差補正部２０は、算出した位相差分をパルスＡのφdpから差し引いて、偏波間位相差を補正する。図６に示すように、補正したのちの偏波間位相差は、パルスＡの区間とパルスＢの区間の境界における不連続が解消される。
【００３３】
図７は、実施の形態２に係る位相差分算出の動作の一例を示すフローチャートである。図７の動作は、図４のフローチャートのステップＳ０２に相当する。代表値算出部１９は、境界前の所定の区間の中央値を算出する（ステップＳ２１）。また、境界後の所定の区間の中央値を算出する（ステップＳ２２）。そして、境界前後の区間の中央値の差を位相差分として算出し（ステップＳ２３）、図４の処理に戻る。以後は、実施の形態１と同様である。
【００３４】
実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加えて、代表値の算出が中央値を選択する簡単な処理でできる。
【００３５】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。実施の形態３では、代表値算出部１９は、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の境界の前（パルスＡ）と後ろ（パルスＢ）の区間の、それぞれの偏波間位相差の回帰直線の係数を、それぞれの区間の代表値として算出する。偏波間位相差補正部２０は、それぞれの区間の偏波間位相差の回帰直線の、パルス変調の種類の境界における差を位相差分として算出する。
【００３６】
図８に示すように、位相差算出部１８で算出した偏波間位相差φdpに対して、レーダ覆域の距離方向の、パルスＡとパルスＢの境界（φdpが不連続になる境界）の前後N個分ずつ（図８の例では、Ｎ＝５）の偏波間位相差φdpから、最小２乗法などでそれぞれ近似直線を引き、その直線の境界での差を位相差分とする。
【００３７】
実施の形態１と同様、偏波間位相差補正部２０は、算出した位相差分をパルスＡの偏波間位相差φdpから差し引いて、偏波間位相差を補正する。補正したのちの偏波間位相差は、パルスＡの区間とパルスＢの区間の境界における不連続が解消される。
【００３８】
図９は、実施の形態３に係る位相差分算出の動作の一例を示すフローチャートである。図９の動作は、図４のフローチャートのステップＳ０２に相当する。代表値算出部１９は、境界前の所定の区間の回帰直線の係数を算出する（ステップＳ３１）。また、境界後の所定の区間の回帰直線の係数を算出する（ステップＳ３２）。そして、それぞれの区間の偏波間位相差の回帰直線の、パルス変調の種類の境界における差を位相差分として算出し（ステップＳ３３）、図４の処理に戻る。以後は、実施の形態１と同様である。
【００３９】
実施の形態３によれば、レーダ覆域の境界において、前後の区間の偏波間位相差の変化がより小さくなる。その結果、レーダ覆域の境界を含む領域における降雨強度の推定精度が向上する。
【００４０】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。実施の形態４では、代表値算出部１９は、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの偏波間位相差の、レーダ覆域を距離方向に区切る単位で隣り合う偏波間位相差の差分の平均値と標準偏差を算出する。そして、境界前後のそれぞれの区間で、レーダ覆域を距離方向に区切る単位で隣り合う偏波間位相差の差分がその区間の差分の平均値±標準偏差の範囲を超えている場合には、偏波間位相差の差分が平均値になるように、偏波間位相差を置き換える。また、境界の前後でレーダ覆域を距離方向に区切る単位で隣り合う偏波間位相差の差分で、境界の前後の区間の偏波間位相差を補正する。
【００４１】
図１０に示すように、位相差算出部１８で算出した偏波間位相差φdpに対して、レーダ覆域の距離方向の、パルスＡとパルスＢの境界（φdpが不連続になる境界）の前後N個分ずつ（図１０の例では、Ｎ＝５）のレンジビン単位で隣り合う偏波間位相差φdpの差分の、平均値と標準偏差を算出する。パルスＡの隣り合う偏波間位相差φdpの差分が、パルスＡの平均値±パルスＡの標準偏差を超えるものについては、偏波間位相差の差分が平均値になるように、偏波間位相差φdpを置き換える。パルスＢに対しても、同様に算出する。そして、境界前後の偏波間位相差φdp（φdp(N)とφdp(N+1)）の差を位相差分とする。
【００４２】
図１１は、実施の形態４に係る位相差分算出の動作の一例を示すフローチャートである。図１１の動作は、図４のフローチャートのステップＳ０２に相当する。代表値算出部１９は、境界前の所定の区間の隣り合う偏波間位相差の差分の平均値と標準偏差を算出する（ステップＳ４１）。また、境界後の所定の区間の隣り合う偏波間位相差の差分の平均値と標準偏差を算出する（ステップＳ４２）。そして、境界の前後でレーダ覆域を距離方向に区切る単位で隣り合う偏波間位相差の差分を、位相差分として算出し（ステップＳ４３）、図４の処理に戻る。
【００４３】
実施の形態４では、図４のステップＳ０３に相当する処理で、隣り合う偏波間位相差φdpの差分が、平均値±標準偏差を超えるものについては、偏波間位相差の差分が平均値になるように、偏波間位相差φdpを置き換える。そして、実施の形態１と同様、偏波間位相差補正部２０は、境界前後で隣り合う偏波間位相差の差分で算出された位相差分を、パルスＡのφdpから差し引いて、偏波間位相差を補正する。
【００４４】
実施の形態４によれば、実施の形態１の効果に加えて、外乱による特異な誤差を補正することができる。
【００４５】
（実施の形態５）
図１２は、本発明の実施の形態５および実施の形態６に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。実施の形態５および実施の形態６では、二重偏波レーダの走査する方向の単位方位角ごとに、レーダ覆域を距離方向に区切る単位ごとに水平偏波と垂直偏波との偏波間位相差を算出する。そして、単位方位角ごとに、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類の境界の前と後ろの区間のそれぞれの偏波間位相差の差分を算出し、偏波間位相差の差分の方位角度方向の移動平均を用いて、偏波間位相差を補正する位相差分を算出する。
【００４６】
本実施の形態の二重偏波レーダにおいては、角度方向に走査し３６０度分の受信信号を処理することを想定している。ここで方位角度方向の処理単位（単位方位角）をセクタと呼び、３６０度でＭ個のセクタが存在するものとする。偏波間位相差φdpの系列もＭ個のデータ系列が存在する。
【００４７】
実施の形態５では、実施の形態１のように、セクタ（単位方位角）ごとに、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の境界の前（パルスＡ）と後ろ（パルスＢ）の区間のそれぞれの偏波間位相差の平均値を、それぞれの区間の代表値として算出する。図１２に示すように、レーダ覆域の距離方向の、パルスＡとパルスＢの境界（φdpが不連続になる境界）の前後N個分ずつ（本例では、N＝５とする）の偏波間位相差φdpからそれぞれ平均値を算出する。算出したそれぞれの平均値の差を各セクタの位相差分とする。
【００４８】
次に、各セクタの距離方向のパルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の境界の前（パルスＡ）と後ろ（パルスＢ）の区間のそれぞれの偏波間位相差の平均値の差から求めた位相差分の、着目する方位角を含む定めた方位角区間における方位角度方向（セクタ方向）の平均値（移動平均）および標準偏差を算出する。平均および標準偏差を算出する方位角区間を、全周３６０度としてもよい。
【００４９】
求めた標準偏差の値が閾値以下であれば、算出した方位方向の平均値を着目する方位角の位相差分とする。
【００５０】
求めた標準偏差の値が閾値より大きい場合、方位角度方向の平均値±標準偏差の範囲を越えている偏波間位相差の平均値の差（セクタの位相差分）をもつセクタの位相差分を、位相差分の方位方向の平均値で置換える。置換えた後、再度、方位角度方向（セクタ方向）の位相差分の平均値および標準偏差を算出する。こうして求めた標準偏差の値が閾値以下になるまで、上記の処理を繰返す。標準偏差の値が閾値以下になった位相差分の平均値を、着目する方位角の位相差分とする。
【００５１】
実施の形態１と同様に、位相差分を境界の前の区間、すなわちパルスＡの偏波間位相差φdpから位相差分を差し引くことで、（着目する方位角の）偏波間位相差の補正を実施する。平均および標準偏差を算出する方位角区間を、全周３６０度とする場合は、全ての方位角の位相差分は同じになる。
【００５２】
図１３は、実施の形態５に係る位相差分算出処理の一例を示すフローチャートである。図１３のフローチャートは、本実施の形態５における図４のステップＳ０２の処理の内容を示す。位相差分算出の前に、位相差算出部１８は、セクタごとに、水平偏波受信信号および垂直偏波受信信号から、偏波間位相差φdpを算出しているものとする。代表値算出部１９は、セクタごとに、境界前の所定の区間の平均値を算出する（ステップＳ５１）。また、セクタごとに、境界後の所定の区間の平均値を算出する（ステップＳ５２）。そして、境界前後の区間の平均値の差を位相差分として算出する（ステップＳ５３）。
【００５３】
代表値算出部１９は、各セクタの境界前後の平均値の差のセクタ方向の平均値および標準偏差を算出する（ステップＳ５４）。図１３の例では、平均および標準偏差を算出する方位角区間を、全周３６０度としている。算出した標準偏差が閾値以下であれば（ステップＳ５５；ＹＥＳ）、算出した平均値を位相差分として出力する（ステップＳ５６）。
【００５４】
算出した標準偏差が閾値以下でなければ（ステップＳ５５；ＮＯ）、平均値±標準偏差を超える境界前後の平均値の差を、セクタ方向の平均値で置き換える（ステップＳ５７）。そして、ステップＳ５４に戻って、各セクタの境界前後の平均値の差のセクタ方向の平均値および標準偏差を算出する。
【００５５】
算出した標準偏差が閾値以下になったら（ステップＳ５５；ＹＥＳ）、算出した平均値を位相差分として出力し（ステップＳ５６）、図４の処理に戻る。
【００５６】
図４に戻って、偏波間位相差補正部２０は、各セクタの境界前後の平均値の差のセクタ方向の平均値で算出された位相差分をパルスＡのφdpから差し引いて、偏波間位相差を補正する（ステップＳ０３）。
【００５７】
実施の形態５によれば、実施の実施の形態１の効果に加えて、特異な値を持つ位相差分は、（セクタ方向の）平均値で置換えられるため、外乱による特異な誤差を補正することができる。また、方位角度方向セクタ分のサンプル数を元に位相差分の量を推定するので、境界前後の区間の偏波間位相差の変化がより小さくなる。その結果、レーダ覆域の境界を含む領域における降雨強度の推定精度が向上する。
【００５８】
（実施の形態６）
実施の形態６では、実施の形態５の、境界の前と後ろの区間のそれぞれの偏波間位相差の平均値の代わりに、それぞれの偏波間位相差の中央値を用いる。実施の形態６では、実施の形態２のように、セクタ（単位方位角）ごとに、レーダ覆域の距離方向の、パルスＡとパルスＢの境界（φdpが不連続になる境界）の前後所定の区間の偏波間位相差φdpからそれぞれ中央値を算出し、算出したそれぞれの中央値の差を各セクタの位相差分とする。
【００５９】
実施の形態６では、例えば図１２に示すように、レーダ覆域の距離方向の、パルスＡとパルスＢの境界（φdpが不連続になる境界）の前後N個分ずつ（本例では、N＝５とする）の偏波間位相差φdpからそれぞれ中央値を算出する。算出したそれぞれの中央値の差を各セクタの位相差分とする。
【００６０】
次に、各セクタの距離方向のパルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の境界の前（パルスＡ）と後ろ（パルスＢ）の区間のそれぞれの偏波間位相差の中央値の差から求めた位相差分の、着目する方位角を含む定めた方位角区間における方位角度方向（セクタ方向）の平均値（移動平均）および標準偏差を算出する。平均および標準偏差を算出する方位角区間を、全周３６０度としてもよい。
【００６１】
求めた標準偏差の値が閾値以下であれば、算出した方位方向の平均値を着目する方位角の位相差分とする。
【００６２】
求めた標準偏差の値が閾値より大きい場合、方位角度方向の平均値±標準偏差の範囲を越えている偏波間位相差の中央値の差（セクタの位相差分）をもつセクタの位相差分を、位相差分の方位方向の平均値で置換える。置換えた後、再度、方位角度方向（セクタ方向）の位相差分の平均値および標準偏差を算出する。こうして求めた標準偏差の値が閾値以下になるまで、上記の処理を繰返す。標準偏差の値が閾値以下になった位相差分の平均値を、着目する方位角の位相差分とする。
【００６３】
実施の形態２と同様に、位相差分を境界の前の区間、すなわちパルスＡの偏波間位相差φdpから位相差分を差し引くことで、（着目する方位角の）偏波間位相差の補正を実施する。平均および標準偏差を算出する方位角区間を、全周３６０度とする場合は、全ての方位角の位相差分は同じになる。
【００６４】
図１４は、実施の形態６に係る位相差分算出処理の一例を示すフローチャートである。図１４のフローチャートは、本実施の形態６における図４のステップＳ０２の処理の内容を示す。位相差分算出の前に、位相差算出部１８は、セクタごとに、水平偏波受信信号および垂直偏波受信信号から、偏波間位相差φdpを算出しているものとする。代表値算出部１９は、セクタごとに、境界前の所定の区間の中央値を算出する（ステップＳ６１）。また、セクタごとに、境界後の所定の区間の中央値を算出する（ステップＳ６２）。そして、境界前後の区間の中央値の差を位相差分として算出する（ステップＳ６３）。
【００６５】
代表値算出部１９は、各セクタの境界前後の中央値の差のセクタ方向の平均値および標準偏差を算出する（ステップＳ６４）。図１３の例では、平均および標準偏差を算出する方位角区間を、全周３６０度としている。算出した標準偏差が閾値以下であれば（ステップＳ６５；ＹＥＳ）、算出した平均値を位相差分として出力する（ステップＳ６６）。
【００６６】
算出した標準偏差が閾値以下でなければ（ステップＳ６５；ＮＯ）、平均値±標準偏差を超える境界前後の中央値の差を、セクタ方向の平均値で置き換える（ステップＳ６７）。そして、ステップＳ６４に戻って、各セクタの境界前後の中央値の差のセクタ方向の平均値および標準偏差を算出する。
【００６７】
算出した標準偏差が閾値以下になったら（ステップＳ６５；ＹＥＳ）、算出した平均値を位相差分として出力し（ステップＳ６６）、図４の処理に戻る。
【００６８】
図４に戻って、偏波間位相差補正部２０は、各セクタの境界前後の平均値の差のセクタ方向の平均値で算出された位相差分をパルスＡのφdpから差し引いて、偏波間位相差を補正する（ステップＳ０３）。
【００６９】
実施の形態６によれば、実施の形態２の効果に加えて、特異な値を持つ位相差分は、平均値で置換えられるため、外乱による特異な誤差を補正することができる。また、方位角度方向セクタ分のサンプル数を元に位相差分の量を推定するので、境界前後の区間の偏波間位相差の変化がより小さくなる。その結果、レーダ揮域の境界を含む領域における降雨強度の推定精度が向上する。
【００７０】
（実施の形態７）
図１５は、本発明の実施の形態７および実施の形態８に係る偏波間位相差の代表値を説明する図である。本発明の実施の形態７および実施の形態８においても、二重偏波レーダは、角度方向に走査し３６０度分の受信信号を処理し、セクタ（単位方位角）ごとに、レーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の区間のそれぞれの偏波間位相差を算出する。
【００７１】
二重偏波レーダにおいて、異なるパルス諸元Ａおよびパルス諸元Ｂのタイミング（パルス繰り返し周期）を調整することで、二重偏波レーダから同じ距離の受信信号を、パルス諸元Ａおよびパルス諸元Ｂの双方で受信することが可能となる。
【００７２】
図１５はパルス諸元Ａのパルス繰り返し周期を延ばした状態を示す。実施の形態１ないし実施の形態６の状態と比較して、遠距離まで（パルスＢ側の処理覆域まで）パルスＡ側が受信していることを示している。この重複受信区間のそれぞれのパルスの受信信号から求めた位相差分を用いて、実施の形態５または実施の形態６相当の処理を実施する。
【００７３】
実施の形態７では、上述の重複受信区間を、実施の形態５におけるレーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の境界の前（パルスＡ）と後ろ（パルスＢ）の区間のようにみなして、それぞれの偏波間位相差の平均値を、それぞれの区間の代表値として算出する。
【００７４】
図１５に示すように、レーダ覆域の距離方向の、パルスＡとパルスＢの重複受信区間内のＮ個分ずつ（図１５では、Ｎ＝３の場合とする。）の偏波間位相差φdpからそれぞれ平均値を算出する。算出したパルスＡおよびパルスＢそれぞれの平均値の差を各セクタの位相差分とする。
【００７５】
次に、各セクタの距離方向のパルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の重複受信区間のそれぞれの偏波間位相差の平均値の差から求めた位相差分の、着目する方位角を含む定めた方位角区間における方位角度方向（セクタ方向）の平均値（移動平均）および標準偏差を算出する。平均および標準偏差を算出する方位角区間を、全周３６０度としてもよい。
【００７６】
求めた標準偏差の値が閾値以下であれば、算出した方位方向の平均値を着目する方位角の位相差分とする。
【００７７】
求めた標準偏差の値が閾値より大きい場合、方位角度方向の平均値±標準偏差の範囲を越えている偏波間位相差の平均値の差（セクタの位相差分）をもつセクタの位相差分を、位相差分の方位方向の平均値で置換える。置換えた後、再度、方位角度方向（セクタ方向）の位相差分の平均値および標準偏差を算出する。こうして求めた標準偏差の値が閾値以下になるまで、上記の処理を繰返す。標準偏差の値が閾値以下になった位相差分の平均値を、着目する方位角の位相差分とする。
【００７８】
実施の形態５と同様に、位相差分を境界の前の区間、すなわちパルスＡの偏波間位相差φdpから位相差分を差し引くことで、（着目する方位角の）偏波間位相差の補正を実施する。平均および標準偏差を算出する方位角区間を、全周３６０度とする場合は、全ての方位角の位相差分は同じになる。
【００７９】
実施の形態７に係る位相差分算出処理は、例えば、図１３のフローチャートにおいて、境界前の平均値を、境界前のパルスの重複区間の平均値、境界後の平均値を、境界後のパルスの重複区間の平均値、境界前後の平均値の差を、重複区間のパルス変調の種類ごとの平均値の差、と読み替えることによって表される。
【００８０】
実施の形態１〜実施の形態６では、距離方向に区切る単位で隣り合う偏波間位相差の差分を比較しているが、実施の形態７では同一距離の偏波間位相差の差分を比較している。実施の形態７によれば、実施の形態５の効果に加えて、同一距離の位相差分を比較しているため、境界前後の区間の偏波間位相差の変化がより小さくなる。その結果、レーダ覆域の境界を含む領域における降雨強度の推定精度が向上する。
【００８１】
（実施の形態８）
実施の形態８では、実施の形態７の処理と同様に、同一距離で求めた各セクタの位相差分の方位方向の平均値と標準偏差を用いて処理を行う。実施の形態８では、図１５の重複受信区間を、実施の形態６におけるレーダ覆域の距離方向の、パルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の境界の前（パルスＡ）と後ろ（パルスＢ）の区間のようにみなして、それぞれの偏波間位相差の中央値を、それぞれの区間の代表値として算出する。
【００８２】
実施の形態８では、実施の形態２の処理と同様に、φdp算出処理で算出したφdpに対して、重複受信区間内のＮ個分ずつ（図１５では、Ｎ＝３の場合とする。）のφdpからそれぞれ中央値を算出する。算出したパルスＡおよびパルスＢそれぞれの中央値の差を各セクタの位相差分とする。
【００８３】
図１５に示すように、レーダ覆域の距離方向の、パルスＡとパルスＢの重複受信区間内のＮ個分ずつ（図１５では、Ｎ＝３の場合とする。）の偏波間位相差φdpからそれぞれ中央値を算出する。算出したパルスＡおよびパルスＢそれぞれの中央値の差を各セクタの位相差分とする。
【００８４】
次に、各セクタの距離方向のパルス変調の種類（パルスＡとパルスＢ）の重複受信区間のそれぞれの偏波間位相差の中央値の差から求めた位相差分の、着目する方位角を含む定めた方位角区間における方位角度方向（セクタ方向）の平均値（移動平均）および標準偏差を算出する。平均および標準偏差を算出する方位角区間を、全周３６０度としてもよい。
【００８５】
求めた標準偏差の値が閾値以下であれば、算出した方位方向の平均値を着目する方位角の位相差分とする。
【００８６】
求めた標準偏差の値が閾値より大きい場合、方位角度方向の平均値±標準偏差の範囲を越えている偏波間位相差の中央値の差（セクタの位相差分）をもつセクタの位相差分を、位相差分の方位方向の平均値で置換える。置換えた後、再度、方位角度方向（セクタ方向）の位相差分の平均値および標準偏差を算出する。こうして求めた標準偏差の値が閾値以下になるまで、上記の処理を繰返す。標準偏差の値が閾値以下になった位相差分の平均値を、着目する方位角の位相差分とする。
【００８７】
実施の形態６と同様に、位相差分を境界の前の区間、すなわちパルスＡの偏波間位相差φdpから位相差分を差し引くことで、（着目する方位角の）偏波間位相差の補正を実施する。平均および標準偏差を算出する方位角区間を、全周３６０度とする場合は、全ての方位角の位相差分は同じになる。
【００８８】
実施の形態８に係る位相差分算出処理は、例えば、図１４のフローチャートにおいて、境界前の平均値を、境界前のパルスの重複区間の平均値、境界後の平均値を、境界後のパルスの重複区間の平均値、境界前後の平均値の差を、重複区間のパルス変調の種類ごとの平均値の差、と読み替えることによって表される。
【００８９】
実施の形態１〜実施の形態６では、距離方向に区切る単位で隣り合う偏波間位相差の差分を比較しているが、実施の形態８では同一距離の偏波間位相差の差分を比較している。実施の形態８によれば、実施の形態６の効果に加えて、同一距離の位相差分を比較しているため、境界前後の区間の偏波間位相差の変化がより小さくなる。その結果、レーダ覆域の境界を含む領域における降雨強度の推定精度が向上する。
【符号の説明】
【００９０】
１１    送信信号発生部
１２    送信部
１３    分割部
１４Ｈ、１４Ｖ  送受信切替部
１５    空中線
１６Ｈ、１６Ｖ  受信部
１７Ｈ、１７Ｖ  Ａ−Ｄ変換部
１８    位相差算出部
１９    代表値算出部
２０    偏波間位相差補正部
２１    偏波間位相差変化率算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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