(57)【要約】  乱気流である渦が第１の走査方向に走査されたときに、第１の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第１のドップラ速度が観測された第１の観測位置と、渦が第１の走査方向に走査されたときに、第１の風方向と反対の方向である第２の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第２のドップラ速度が観測された第２の観測位置と、渦が第２の走査方向に走査されたときに、第２の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第３のドップラ速度が観測された第３の観測位置と、渦が第２の走査方向に走査されたときに、第１の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第４のドップラ速度が観測された第４の観測位置とを用いて、渦の半径を算出する渦パラメータ算出部（２３）と、渦パラメータ算出部（２３）により算出された半径と、第１のドップラ速度と、第２のドップラ速度と、第３のドップラ速度と、第４のドップラ速度とを用いて、渦の強度を算出する強度算出部（２４）とを備えるように、乱気流検出装置を構成した。
2021009832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乱気流である渦が第１の走査方向に走査されたときに、第１の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第１のドップラ速度が観測された第１の観測位置と、前記渦が前記第１の走査方向に走査されたときに、前記第１の風方向と反対の方向である第２の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第２のドップラ速度が観測された第２の観測位置と、前記渦が第２の走査方向に走査されたときに、前記第２の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第３のドップラ速度が観測された第３の観測位置と、前記渦が前記第２の走査方向に走査されたときに、前記第１の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第４のドップラ速度が観測された第４の観測位置とを用いて、前記渦の半径を算出する渦パラメータ算出部と、
前記渦パラメータ算出部により算出された半径と、前記第１のドップラ速度と、前記第２のドップラ速度と、前記第３のドップラ速度と、前記第４のドップラ速度とを用いて、前記渦の強度を算出する強度算出部と
を備えた乱気流検出装置。
【請求項２】
前記渦が第１の走査方向に走査されたときに、前記第１の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第１のドップラ速度を検出して、前記第１のドップラ速度が観測された第１の観測位置を検出し、前記渦が第１の走査方向に走査されたときに、前記第２の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第２のドップラ速度を検出して、前記第２のドップラ速度が観測された第２の観測位置を検出し、前記渦が前記第２の走査方向に走査されたときに、前記第２の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第３のドップラ速度を検出して、前記第３のドップラ速度が観測された第３の観測位置を検出し、前記渦が前記第２の走査方向に走査されたときに、前記第１の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第４のドップラ速度を検出して、前記第４のドップラ速度が観測された第４の観測位置を検出する位置速度検出部を備えたことを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項３】
前記渦パラメータ算出部は、前記第１の観測位置と、前記第２の観測位置と、前記第３の観測位置と、前記第４の観測位置と、前記第１のドップラ速度が観測された第１の観測時刻と、前記第２のドップラ速度が観測された第２の観測時刻と、前記第３のドップラ速度が観測された第３の観測時刻と、前記第４のドップラ速度が観測された第４の観測時刻とを用いて、前記渦の半径を算出することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項４】
前記渦パラメータ算出部は、前記第１の観測位置と、前記第２の観測位置と、前記第３の観測位置と、前記第４の観測位置と、前記第１のドップラ速度が観測された第１の観測時刻と、前記第２のドップラ速度が観測された第２の観測時刻と、前記第３のドップラ速度が観測された第３の観測時刻と、前記第４のドップラ速度が観測された第４の観測時刻とを用いて、前記渦の移動速度を算出することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項５】
前記渦パラメータ算出部は、前記第１の観測位置と前記第２の観測位置とを用いて、前記渦の位置を算出し、又は、前記第３の観測位置と前記第４の観測位置とを用いて、前記渦の位置を算出することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項６】
前記強度算出部は、前記第１のドップラ速度と、前記第２のドップラ速度と、前記第３のドップラ速度と、前記第４のドップラ速度とを用いる代わりに、
前記第１の観測位置及び前記第２の観測位置のそれぞれが円周上に位置している第１の見かけ上の渦に対する複数の同心円におけるそれぞれの円周上のドップラ速度と、前記第３の観測位置及び前記第４の観測位置のそれぞれが円周上に位置している第２の見かけ上の渦に対する複数の同心円におけるそれぞれの円周上のドップラ速度とを用いて、実際の渦の強度を算出することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項７】
前記第１の観測位置と前記第４の観測位置との差分が閾値以内であり、かつ、前記第２の観測位置と前記第３の観測位置との差分が前記閾値以内であれば、渦の変位が小さい旨を示す変位小情報を出力する変位判定部を備え、
前記渦パラメータ算出部は、前記変位判定部から変位小情報が出力されていれば、前記第１の観測位置と前記第２の観測位置とを用いて、前記渦の半径を算出し、又は、前記第３の観測位置と前記第４の観測位置とを用いて、前記渦の半径を算出することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項８】
前記強度算出部は、前記変位判定部から変位小情報が出力されていれば、前記渦パラメータ算出部により算出された半径と、前記第１のドップラ速度と、前記第２のドップラ速度とを用いて、前記渦の強度を算出し、又は、前記渦パラメータ算出部により算出された半径と、前記第３のドップラ速度と、前記第４のドップラ速度とを用いて、前記渦の強度を算出することを特徴とする請求項７記載の乱気流検出装置。
【請求項９】
前記第１の観測時刻から前記第２の観測時刻に至るまでの経過時間と、前記第３の観測時刻から前記第４の観測時刻に至るまでの経過時間との時間差を算出し、前記時間差が閾値以内であれば、前記時間差が小さい旨を示す時間差小情報を出力する時間差判定部を備え、
前記渦パラメータ算出部は、前記時間差判定部から時間差小情報が出力されていれば、前記第１の観測位置と前記第２の観測位置とを用いて、前記渦の半径を算出し、又は、前記第３の観測位置と前記第４の観測位置とを用いて、前記渦の半径を算出することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項１０】
前記強度算出部は、前記時間差判定部から時間差小情報が出力されていれば、前記渦パラメータ算出部により算出された半径と、前記第１のドップラ速度と、前記第２のドップラ速度とを用いて、前記渦の強度を算出し、又は、前記渦パラメータ算出部により算出された半径と、前記第３のドップラ速度と、前記第４のドップラ速度とを用いて、前記渦の強度を算出することを特徴とする請求項９記載の乱気流検出装置。
【請求項１１】
前記第１の観測時刻から前記第２の観測時刻に至るまでの経過時間と、前記第３の観測時刻から前記第４の観測時刻に至るまでの経過時間との時間差を算出し、前記時間差が閾値以内であれば、前記時間差が小さい旨を示す時間差小情報を出力する時間差判定部を備え、
前記渦パラメータ算出部は、前記時間差判定部から時間差小情報が出力されていれば、複数の走査でそれぞれ観測された、前記第３のドップラ速度と前記第４のドップラ速度との組の中から、前記時間差が前記閾値よりも大きくなるときの、前記第３のドップラ速度と前記第４のドップラ速度との組を探索し、前記探索した第３のドップラ速度が観測された第３の観測位置と、前記探索した第４のドップラ速度が観測された第４の観測位置とを用いて、前記渦の半径を算出することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項１２】
前記強度算出部は、前記第１のドップラ速度と、前記第２のドップラ速度と、前記第３のドップラ速度と、前記第４のドップラ速度との平均値を算出し、前記平均値と前記渦パラメータ算出部により算出された半径とを用いて、前記渦の強度を算出することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項１３】
前記強度算出部は、前記第１のドップラ速度と、前記第２のドップラ速度と、前記第３のドップラ速度と、前記第４のドップラ速度との中で、最も大きなドップラ速度と、前記渦パラメータ算出部により算出された半径とを用いて、前記渦の強度を算出することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項１４】
前記渦が第１の走査方向に走査されたのち、前記渦が第２の走査方向に走査されていない段階では、
前記渦パラメータ算出部は、前記第１の観測位置と前記第２の観測位置とを用いて、前記渦の半径を算出し、
前記強度算出部は、前記渦パラメータ算出部により算出された半径と、前記第１のドップラ速度と、前記第２のドップラ速度とを用いて、前記渦の強度を算出することを特徴とする請求項１記載の乱気流検出装置。
【請求項１５】
渦パラメータ算出部が、乱気流である渦が第１の走査方向に走査されたときに、第１の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第１のドップラ速度が観測された第１の観測位置と、前記渦が前記第１の走査方向に走査されたときに、前記第１の風方向と反対の方向である第２の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第２のドップラ速度が観測された第２の観測位置と、前記渦が第２の走査方向に走査されたときに、前記第２の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第３のドップラ速度が観測された第３の観測位置と、前記渦が前記第２の走査方向に走査されたときに、前記第１の風方向で前記渦のドップラ速度がピークとなる第４のドップラ速度が観測された第４の観測位置とを用いて、前記渦の半径を算出し、
強度算出部が、前記渦パラメータ算出部により算出された半径と、前記第１のドップラ速度と、前記第２のドップラ速度と、前記第３のドップラ速度と、前記第４のドップラ速度とを用いて、前記渦の強度を算出する
乱気流検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、渦の強度を算出する乱気流検出装置及び乱気流検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機の後方に発生する気流である後方乱気流は、翼の上面の空気圧力と、翼の下面の空気圧力との差によって発生する渦が、航空機の後方に残ることで形成されるものである。
後続の航空機が、先行の航空機の後方乱気流に突入すると、後続の航空機は、激しい揺れ又は急激なロールが生じて、操縦不能な状態に陥ることがある。したがって、後方乱気流の位置及び強度を検出することは、航空機の安全を確保する上で重要である。【０００３】
以下の特許文献１には、ドップラ速度分布から、風速ベクトルが最大となる円の半径を検出することで、後方乱気流の位置及び強度を算出する乱気流検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７２７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている乱気流検出装置では、後方乱気流である渦の強度等を算出する際に取得するドップラ速度分布が、渦が下降しているときに、下向き方向に渦を走査することで取得されたドップラ速度分布であれば、風速ベクトルが最大となる円の半径が、実際の渦の半径よりも大きくなる。
また、渦が下降しているときに、上向き方向に渦を走査することで取得されたドップラ速度分布であれば、風速ベクトルが最大となる円の半径が、実際の渦の半径よりも小さくなる。
一方、渦が上昇しているときに、下向き方向に渦を走査することで取得されたドップラ速度分布であれば、風速ベクトルが最大となる円の半径が、実際の渦の半径よりも小さくなる。
また、渦が上昇しているときに、上向き方向に渦を走査することで取得されたドップラ速度分布であれば、風速ベクトルが最大となる円の半径が、実際の渦の半径よりも大きくなる。
したがって、渦が上昇又は下降している場合、風速ベクトルが最大となる円の半径が、実際の渦の半径と異なるため、風速ベクトルが最大となる円の半径に基づいて、渦の強度を推定すると、強度を誤推定してしまうことがあるという課題があった。【０００６】
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、渦が上昇又は下降している場合でも、渦の強度の誤推定を防ぐことができる乱気流検出装置及び乱気流検出方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る乱気流検出装置は、乱気流である渦が第１の走査方向に走査されたときに、第１の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第１のドップラ速度が観測された第１の観測位置と、渦が第１の走査方向に走査されたときに、第１の風方向と反対の方向である第２の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第２のドップラ速度が観測された第２の観測位置と、渦が第２の走査方向に走査されたときに、第２の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第３のドップラ速度が観測された第３の観測位置と、渦が第２の走査方向に走査されたときに、第１の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第４のドップラ速度が観測された第４の観測位置とを用いて、渦の半径を算出する渦パラメータ算出部と、渦パラメータ算出部により算出された半径と、第１のドップラ速度と、第２のドップラ速度と、第３のドップラ速度と、第４のドップラ速度とを用いて、渦の強度を算出する強度算出部とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、渦が上昇又は下降している場合でも、渦の強度の誤推定を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る乱気流検出装置を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る乱気流検出装置の信号処理部３を示す構成図である。
【図３】実施の形態１に係る乱気流検出装置の信号処理部３に含まれている乱気流パラメータ推定部１３を示す構成図である。
【図４】実施の形態１に係る乱気流検出装置の信号処理部３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図５】信号処理部３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
【図６】信号処理部３における乱気流パラメータ推定部１３の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７Ａは、乱気流である渦が下降しているときに、渦が第１の走査方向に走査された場合の第１の見かけ上の渦の直径と、実際の渦の直径とを示す説明図、図７Ｂは、乱気流である渦が下降しているときに、渦が第２の走査方向に走査された場合の第２の見かけ上の渦の直径と、実際の渦の直径とを示す説明図である。
【図８】位置速度検出部２１により検出される第１の観測位置ｐ１、第２の観測位置ｐ２、第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４を示す説明図である。
【図９】実施の形態２に係る乱気流検出装置の信号処理部３に含まれている乱気流パラメータ推定部１３を示す構成図である。
【図１０】実施の形態２に係る乱気流検出装置の信号処理部３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図１１】第１の見かけ上の渦に対する複数の同心円Ｃａ１〜Ｃａ４と、第２の見かけ上の渦に対する複数の同心円Ｃｂ１〜Ｃｂ４とを示す説明図である。
【図１２】実施の形態３に係る乱気流検出装置の信号処理部３に含まれている乱気流パラメータ推定部１３を示す構成図である。
【図１３】実施の形態３に係る乱気流検出装置の信号処理部３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図１４】実施の形態４に係る乱気流検出装置の信号処理部３に含まれている乱気流パラメータ推定部１３を示す構成図である。
【図１５】実施の形態４に係る乱気流検出装置の信号処理部３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図１６】実施の形態５に係る乱気流検出装置の信号処理部３に含まれている乱気流パラメータ推定部１３を示す構成図である。
【図１７】実施の形態５に係る乱気流検出装置の信号処理部３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る乱気流検出装置を示す構成図である。
図２は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の信号処理部３を示す構成図である。
図３は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の信号処理部３に含まれている乱気流パラメータ推定部１３を示す構成図である。
図４は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の信号処理部３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【００１２】
図１から図３において、パルス送受信部１は、望遠鏡及び反射鏡を備えている。
パルス送受信部１は、送受信処理部２から出力された送信パルス信号を、送信光パルスとして空間に放射する。パルス送受信部１から放射された送信光パルスは、大気中の微粒子によって反射される。
微粒子によって反射された送信光パルスは、反射光パルスとして、パルス送受信部１に受信される。
パルス送受信部１は、反射光パルスを受信すると、反射光パルスの受信信号を送受信処理部２に出力する。
送信光パルスが反射された位置の風速に応じて、反射光パルスにドップラ効果が生じるため、反射光パルスの周波数は、ドップラ効果による偏移を受ける。
【００１３】
パルス送受信部１は、送信光パルスを空間に放射する際、送信光パルスを収束させるために望遠鏡を用いている。
パルス送受信部１は、渦を第１の走査方向又は第２の走査方向に走査する際、送信光パルスの放射方向を切り替えるために反射鏡を用いている。
図１に示す乱気流検出装置では、第１の走査方向が、高高度から低高度への下向き方向であるとし、第２の走査方向が、低高度から高高度への上向き方向であるとする。しかし、これは一例に過ぎず、第１の走査方向が、上向き方向であって、第２の走査方向が、下向き方向であってもよい。
図１に示す乱気流検出装置では、パルス送受信部１が、ｉ番目の観測期間中、渦を第１の走査方向に走査し、（ｉ＋１）番目の観測期間中、渦を第２の走査方向に走査するものとする。ｉは、正の整数である。
図１に示す乱気流検出装置では、パルス送受信部１が、光パルスを送受信している。しかし、これは一例に過ぎず、パルス送受信部１が、電波のパルスを送受信するものであってもよいし、音波のパルスを送受信するものであってもよい。また、送信光パルスの放射方向を切り替える構成としては、反射鏡に限らず、パルス送受信部１の方向を機械的に変化させるものであってもよい。
【００１４】
送受信処理部２は、送信パルス信号を生成し、送信パルス信号をパルス送受信部１に出力する。
送受信処理部２は、パルス送受信部１から出力された受信信号に対する信号処理を実施する。
受信信号に対する信号処理としては、受信信号を増幅する増幅処理、受信信号の周波数を低減する周波数変換処理、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログデジタル変換等が考えられる。
送受信処理部２は、信号処理後の受信信号を信号処理部３に出力する。
【００１５】
信号処理部３は、ドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２及び乱気流パラメータ推定部１３を備えている。
信号処理部３は、送受信処理部２から出力された受信信号に基づいて、乱気流である渦を検出し、乱気流の検出結果として、渦の位置及び渦の強度等を外部に出力する。
【００１６】
ドップラ速度算出部１１は、例えば、図４に示すドップラ速度算出回路３１によって実現される。
ドップラ速度算出部１１は、ｉ番目の観測期間中、送信光パルスの放射方向が切り替えられる毎に、送受信処理部２から出力された受信信号を取得する。
ドップラ速度算出部１１は、ｉ番目の観測期間中に取得した複数の受信信号を例えばＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）することで、複数の受信信号のそれぞれを周波数領域の信号に変換する。
ドップラ速度算出部１１は、ｉ番目の観測期間中のそれぞれの周波数領域の信号からドップラ速度を算出することにより、ドップラ風速の空間分布であるドップラ速度分布（ｉ）を算出する。
ドップラ速度算出部１１は、（ｉ＋１）番目の観測期間中、送信光パルスの放射方向が切り替えられる毎に、送受信処理部２から出力された受信信号を取得する。
ドップラ速度算出部１１は、（ｉ＋１）番目の観測期間中に取得した複数の受信信号を例えばＦＦＴすることで、複数の受信信号のそれぞれを周波数領域の信号に変換する。
ドップラ速度算出部１１は、（ｉ＋１）番目の観測期間中のそれぞれの周波数領域の信号からドップラ速度を算出することにより、ドップラ風速の空間分布であるドップラ速度分布（ｉ＋１）を算出する。
ドップラ速度算出部１１は、ドップラ速度分布（ｉ）及びドップラ速度分布（ｉ＋１）のそれぞれを基準位置検出部１２及び乱気流パラメータ推定部１３のそれぞれに出力する。
【００１７】
基準位置検出部１２は、例えば、図４に示す基準位置検出回路３２によって実現される。
基準位置検出部１２は、ドップラ速度算出部１１から出力されたドップラ速度分布（ｉ）に基づいて、ｉ番目の観測期間における乱気流の基準位置（ｉ）を算出する。
基準位置検出部１２は、ドップラ速度算出部１１から出力されたドップラ速度分布（ｉ＋１）に基づいて、（ｉ＋１）番目の観測期間における乱気流の基準位置（ｉ＋１）を算出する。
例えば、発生している渦が１つであれば、基準位置（ｉ）及び基準位置（ｉ＋１）のそれぞれは、渦の中心位置付近である。
基準位置検出部１２は、基準位置（ｉ）及び基準位置（ｉ＋１）のそれぞれを乱気流パラメータ推定部１３に出力する。
乱気流の基準位置を算出する処理自体は、例えば、以下の特許文献２にも記載されている公知の技術であるため、詳細な説明を省略する。
［特許文献２］  特開２０００−３１０６８０号公報
【００１８】
乱気流パラメータ推定部１３は、位置速度検出部２１、位置速度格納部２２、渦パラメータ算出部２３及び強度算出部２４を備えている。
乱気流パラメータ推定部１３は、ドップラ速度算出部１１から出力されたドップラ速度分布（ｉ）及びドップラ速度分布（ｉ＋１）と、基準位置検出部１２から出力された乱気流の基準位置（ｉ）及び基準位置（ｉ＋１）とに基づいて、乱気流である渦を検出する。
乱気流パラメータ推定部１３は、乱気流の検出結果として、渦の位置及び渦の強度等を外部に出力する。
【００１９】
位置速度検出部２１は、例えば、図４に示す位置速度検出回路３３によって実現される。
位置速度検出部２１は、ドップラ速度算出部１１から出力されたドップラ速度分布（ｉ）及びドップラ速度分布（ｉ＋１）のそれぞれを取得する。
位置速度検出部２１は、基準位置検出部１２から出力された基準位置（ｉ）及び基準位置（ｉ＋１）のそれぞれを取得する。
【００２０】
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ）に含まれているドップラ速度の中から、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度を第１のドップラ速度Ｖ１として検出する。
位置速度検出部２１は、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度が複数ある場合、複数のドップラ速度のそれぞれが観測された位置の中で、乱気流の基準位置（ｉ）から最も近い位置に対応するドップラ速度を第１のドップラ速度Ｖ１として検出する。
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ）から、第１のドップラ速度Ｖ１が観測された位置を第１の観測位置ｐ１として検出する。
位置速度検出部２１は、第１のドップラ速度Ｖ１が観測された第１の観測時刻ｔ１、第１の観測位置ｐ１及び第１のドップラ速度Ｖ１の組を位置速度格納部２２に格納させる。
位置速度検出部２１は、第１の観測時刻ｔ１及び第１の観測位置ｐ１のそれぞれを渦パラメータ算出部２３に出力し、第１のドップラ速度Ｖ１を強度算出部２４に出力する。
【００２１】
第１の風方向と第２の風方向とは、反対の方向である。
図１に示す乱気流検出装置では、第１の風方向が、背景風に対して、追い風方向であり、第２の風方向が、背景風に対して、向かい風方向である。しかし、これは一例に過ぎず、第１の風方向が、背景風に対して、向かい風方向であって、第２の風方向が、背景風に対して、追い風方向であってもよい。
【００２２】
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ）に含まれているドップラ速度の中から、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度を第２のドップラ速度Ｖ２として検出する。
位置速度検出部２１は、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度が複数ある場合、複数のドップラ速度のそれぞれが観測された位置の中で、乱気流の基準位置（ｉ）から最も近い位置に対応するドップラ速度を第２のドップラ速度Ｖ２として検出する。
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ）から、第２のドップラ速度Ｖ２が観測された位置を第２の観測位置ｐ２として検出する。
位置速度検出部２１は、第２のドップラ速度Ｖ２が観測された第２の観測時刻ｔ２、第２の観測位置ｐ２及び第２のドップラ速度Ｖ２の組を位置速度格納部２２に格納させる。
位置速度検出部２１は、第２の観測時刻ｔ２及び第２の観測位置ｐ２のそれぞれを渦パラメータ算出部２３に出力し、第２のドップラ速度Ｖ２を強度算出部２４に出力する。
第１の風方向の検出後に第２の風方向の検出が行われた場合、第１の観測時刻ｔ１は、第２の観測時刻ｔ２よりも過去の時刻である。また、第１の観測位置ｐ１の高度は、第２の観測位置ｐ２の高度よりも高いものとする。
【００２３】
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）に含まれているドップラ速度の中から、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度を第３のドップラ速度Ｖ３として検出する。
位置速度検出部２１は、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度が複数ある場合、複数のドップラ速度のそれぞれが観測された位置の中で、乱気流の基準位置（ｉ＋１）から最も近い位置に対応するドップラ速度を第３のドップラ速度Ｖ３として検出する。
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）から、第３のドップラ速度Ｖ３が観測された位置を第３の観測位置ｐ３として検出する。
位置速度検出部２１は、第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測時刻ｔ３、第３の観測位置ｐ３及び第３のドップラ速度Ｖ３の組を位置速度格納部２２に格納させる。
位置速度検出部２１は、第３の観測時刻ｔ３及び第３の観測位置ｐ３のそれぞれを渦パラメータ算出部２３に出力し、第３のドップラ速度Ｖ３を強度算出部２４に出力する。
【００２４】
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）に含まれているドップラ速度の中から、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度を第４のドップラ速度Ｖ４として検出する。
位置速度検出部２１は、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度が複数ある場合、複数のドップラ速度のそれぞれが観測された位置の中で、乱気流の基準位置（ｉ＋１）から最も近い位置に対応するドップラ速度を第４のドップラ速度Ｖ４として検出する。
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）から、第４のドップラ速度Ｖ４が観測された位置を第４の観測位置ｐ４として検出する。
位置速度検出部２１は、第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測時刻ｔ４、第４の観測位置ｐ４及び第４のドップラ速度Ｖ４の組を位置速度格納部２２に格納させる。
位置速度検出部２１は、第４の観測時刻ｔ４及び第４の観測位置ｐ４のそれぞれを渦パラメータ算出部２３に出力し、第４のドップラ速度Ｖ４を強度算出部２４に出力する。
第３の風方向の検出後に第４の風方向の検出が行われた場合、第３の観測時刻ｔ３は、第４の観測時刻ｔ４よりも過去の時刻である。また、第３の観測位置ｐ３の高度は、第４の観測位置ｐ４の高度よりも低いものとする。
【００２５】
位置速度格納部２２は、例えば、図４に示す位置速度格納回路３４によって実現される。
位置速度格納部２２は、第１の観測時刻ｔ１、第１の観測位置ｐ１及び第１のドップラ速度Ｖ１の組を格納し、第２の観測時刻ｔ２、第２の観測位置ｐ２及び第２のドップラ速度Ｖ２の組を格納する。
また、位置速度格納部２２は、第３の観測時刻ｔ３、第３の観測位置ｐ３及び第３のドップラ速度Ｖ３の組を格納し、第４の観測時刻ｔ４、第４の観測位置ｐ４及び第４のドップラ速度Ｖ４の組を格納する。
【００２６】
渦パラメータ算出部２３は、例えば、図４に示す渦パラメータ算出回路３５によって実現される。
渦パラメータ算出部２３は、渦が第１の走査方向に走査されてから、渦が第２の走査方向に走査される場合、位置速度格納部２２から、第１の観測時刻ｔ１、第１の観測位置ｐ１、第２の観測時刻ｔ２及び第２の観測位置ｐ２のそれぞれを取得する。また、渦パラメータ算出部２３は、位置速度検出部２１から、第３の観測時刻ｔ３、第３の観測位置ｐ３、第４の観測時刻ｔ４及び第４の観測位置ｐ４のそれぞれを取得する。
渦パラメータ算出部２３は、渦が第２の走査方向に走査されてから、渦が第１の走査方向に走査される場合、位置速度格納部２２から、第３の観測時刻ｔ３、第３の観測位置ｐ３、第４の観測時刻ｔ４及び第４の観測位置ｐ４のそれぞれを取得する。また、渦パラメータ算出部２３は、位置速度検出部２１から、第１の観測時刻ｔ１、第１の観測位置ｐ１、第２の観測時刻ｔ２及び第２の観測位置ｐ２のそれぞれを取得する。
渦パラメータ算出部２３は、第１の観測位置ｐ１、第２の観測位置ｐ２、第３の観測位置ｐ３、第４の観測位置ｐ４、第１の観測時刻ｔ１、第２の観測時刻ｔ２、第３の観測時刻ｔ３及び第４の観測時刻ｔ４を用いて、渦の半径ｒを算出する。
また、渦パラメータ算出部２３は、第１の観測位置ｐ１、第２の観測位置ｐ２、第３の観測位置ｐ３、第４の観測位置ｐ４、第１の観測時刻ｔ１、第２の観測時刻ｔ２、第３の観測時刻ｔ３及び第４の観測時刻ｔ４を用いて、渦の移動速度Ｖｄｓを算出する。
また、渦パラメータ算出部２３は、第１の観測位置ｐ１と第２の観測位置ｐ２とを用いて、渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出し、又は、第３の観測位置ｐ３と第４の観測位置ｐ４とを用いて、渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。
渦パラメータ算出部２３は、渦の半径ｒ、渦の移動速度Ｖｄｓ及び渦の位置（ｘ０，ｙ０）のそれぞれを強度算出部２４に出力する。
【００２７】
強度算出部２４は、例えば、図４に示す強度算出回路３６によって実現される。
強度算出部２４は、渦が第１の走査方向に走査されてから、渦が第２の走査方向に走査される場合、位置速度格納部２２から、第１のドップラ速度Ｖ１及び第２のドップラ速度Ｖ２のそれぞれを取得する。また、強度算出部２４は、位置速度検出部２１から、第３のドップラ速度Ｖ３及び第４のドップラ速度Ｖ４のそれぞれを取得する。
強度算出部２４は、渦が第２の走査方向に走査されてから、渦が第１の走査方向に走査される場合、位置速度格納部２２から、第３のドップラ速度Ｖ３及び第４のドップラ速度Ｖ４のそれぞれを取得する。また、強度算出部２４は、位置速度検出部２１から、第１のドップラ速度Ｖ１及び第２のドップラ速度Ｖ２のそれぞれを取得する。
強度算出部２４は、渦パラメータ算出部２３により算出された半径ｒと、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２と、第３のドップラ速度Ｖ３と、第４のドップラ速度Ｖ４とを用いて、渦の強度Γ（ｒ）を算出する。渦の強度Γ（ｒ）は、渦の循環と呼ばれることがある。
強度算出部２４は、乱気流の検出結果として、算出した渦の強度Γ（ｒ）と、渦パラメータ算出部２３から出力された渦の移動速度Ｖｄｓと、渦パラメータ算出部２３から出力された渦の位置（ｘ０，ｙ０）とを外部に出力する。
【００２８】
図２及び図３では、信号処理部３の構成要素であるドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２、位置速度検出部２１、位置速度格納部２２、渦パラメータ算出部２３及び強度算出部２４のそれぞれが、図４に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理部３が、ドップラ速度算出回路３１、基準位置検出回路３２、位置速度検出回路３３、位置速度格納回路３４、渦パラメータ算出回路３５及び強度算出回路３６によって実現されるものを想定している。
【００２９】
ここで、位置速度格納回路３４は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒy）等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、あるいは、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）が該当する。
また、ドップラ速度算出回路３１、基準位置検出回路３２、位置速度検出回路３３、渦パラメータ算出回路３５及び強度算出回路３６のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【００３０】
信号処理部３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理部３がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
【００３１】
図５は、信号処理部３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
信号処理部３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、位置速度格納部２２がコンピュータのメモリ５１上に構成される。ドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２、位置速度検出部２１、渦パラメータ算出部２３及び強度算出部２４の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。
図６は、信号処理部３における乱気流パラメータ推定部１３の処理手順を示すフローチャートである。
【００３２】
また、図４では、信号処理部３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図５では、信号処理部３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、信号処理部３における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【００３３】
図７Ａは、乱気流である渦が下降しているときに、渦が第１の走査方向に走査された場合の第１の見かけ上の渦の直径と、実際の渦の直径とを示す説明図である。
渦が下降しているときに、第１の走査方向に渦を走査することで、渦のドップラ速度がピークとなる観測位置を特定し、特定した観測位置から求められる第１の見かけ上の渦の直径は、図７Ａに示すように、実際の渦の直径よりも大きくなる。
図７Ｂは、乱気流である渦が下降しているときに、渦が第２の走査方向に走査された場合の第２の見かけ上の渦の直径と、実際の渦の直径とを示す説明図である。
渦が下降しているときに、第２の走査方向に渦を走査することで、渦のドップラ速度がピークとなる観測位置を特定し、特定した観測位置から求められる第２の見かけ上の渦の直径は、図７Ｂに示すように、実際の渦の直径よりも小さくなる。
【００３４】
次に、図１に示す乱気流検出装置の動作について説明する。
図１に示す乱気流検出装置では、説明の便宜上、乱気流である渦が下降している例を説明する。
図１に示す乱気流検出装置では、単一の渦の位置及び強度を推定する場合について説明する。同時に２つ以上の渦が発生する場合は、渦毎に推定を行う。
また、図１に示す乱気流検出装置では、パルス送受信部１が航空機の飛行経路を横方向から観測する位置に設置されており、パルス送受信部１が、主に飛行経路に垂直な面内を上下方向にビーム走査を行う例を説明する。
ただし、これは一例に過ぎず、パルス送受信部１が、飛行経路の直下、又は、飛行経路の上方に設置されていてもよい。
【００３５】
まず、送受信処理部２は、送信パルス信号を生成し、送信パルス信号をパルス送受信部１に出力する。
ｉ番目の観測期間では、パルス送受信部１は、渦を第１の走査方向に走査するため、送信光パルスの放射方向を高高度の方向から低高度の方向に順次切り替えながら、送信パルス信号を送信光パルスとして空間に繰り返し放射する。
（ｉ＋１）番目の観測期間では、パルス送受信部１は、渦を第２の走査方向に走査するため、送信光パルスの放射方向を低高度の方向から高高度の方向に順次切り替えながら、送信パルス信号を送信光パルスとして空間に繰り返し放射する。
ここでは、説明の便宜上、（ｉ＋１）番目の観測期間が、最新の観測期間であり、ｉ番目の観測期間が、最新の観測期間よりも１つ前の観測期間であるものとする。
【００３６】
パルス送受信部１から放射された送信光パルスは、大気中の微粒子によって反射され、微粒子によって反射された送信光パルスは、反射光パルスとして、パルス送受信部１に受信される。
パルス送受信部１は、反射光パルスを受信すると、反射光パルスの受信信号を送受信処理部２に出力する。
送信光パルスが反射された位置の風速に応じて、反射光パルスにドップラ効果が生じるため、反射光パルスの周波数は、ドップラ効果による偏移を受けている。
【００３７】
送受信処理部２は、パルス送受信部１から受信信号を受けると、受信信号に対する信号処理を実施する。
受信信号に対する信号処理としては、受信信号を増幅する増幅処理、受信信号の周波数を低減する周波数変換処理、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログデジタル変換等が考えられる。
送受信処理部２は、信号処理後の受信信号を信号処理部３に出力する。
【００３８】
信号処理部３のドップラ速度算出部１１は、ｉ番目の観測期間中、送信光パルスの放射方向が切り替えられる毎に、送受信処理部２から出力された受信信号を取得する。
ドップラ速度算出部１１は、ｉ番目の観測期間中に取得した複数の受信信号を例えばＦＦＴすることで、複数の受信信号のそれぞれを周波数領域の信号に変換する。
ドップラ速度算出部１１は、ｉ番目の観測期間中のそれぞれの周波数領域の信号からドップラ速度を算出することにより、ドップラ速度分布（ｉ）を算出する（図６のステップＳＴ１）。
周波数領域の信号からドップラ周波数を求める処理及びドップラ周波数からドップラ速度を算出する処理のそれぞれは、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
ドップラ速度分布（ｉ）には、算出したドップラ速度のほかに、ドップラ速度が観測された位置である観測位置を示す情報が含まれている。
ドップラ速度算出部１１は、ドップラ速度分布（ｉ）を基準位置検出部１２及び乱気流パラメータ推定部１３のそれぞれに出力する。
【００３９】
ドップラ速度算出部１１は、（ｉ＋１）番目の観測期間中、送信光パルスの放射方向が切り替えられる毎に、送受信処理部２から出力された受信信号を取得する。
ドップラ速度算出部１１は、（ｉ＋１）番目の観測期間中に取得した複数の受信信号を例えばＦＦＴすることで、複数の受信信号のそれぞれを周波数領域の信号に変換する。
ドップラ速度算出部１１は、（ｉ＋１）番目の観測期間中のそれぞれの周波数領域の信号からドップラ速度を算出することにより、ドップラ速度分布（ｉ＋１）を算出する（図６のステップＳＴ１）。
ドップラ速度算出部１１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）を基準位置検出部１２及び乱気流パラメータ推定部１３のそれぞれに出力する。
【００４０】
基準位置検出部１２は、ドップラ速度算出部１１からドップラ速度分布（ｉ）を受けると、ドップラ速度分布（ｉ）に基づいて、乱気流の基準位置（ｉ）を算出する（図６のステップＳＴ２）。
例えば、発生している渦が１つであれば、乱気流の基準位置（ｉ）は、渦の中心位置付近である。ただし、基準位置検出部１２は、渦の中心位置を正確に算出するものではないため、乱気流の基準位置（ｉ）が、渦の中心位置からずれていることがある。
基準位置検出部１２は、算出した乱気流の基準位置（ｉ）を乱気流パラメータ推定部１３に出力する。
基準位置検出部１２は、ドップラ速度算出部１１からドップラ速度分布（ｉ＋１）を受けると、ドップラ速度分布（ｉ＋１）に基づいて、乱気流の基準位置（ｉ＋１）を算出する（図６のステップＳＴ２）。
基準位置検出部１２は、算出した乱気流の基準位置（ｉ＋１）を乱気流パラメータ推定部１３に出力する。
【００４１】
乱気流パラメータ推定部１３の位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ）に含まれているドップラ速度の中で、乱気流の基準位置（ｉ）を起点にして、ドップラ速度が第１の風方向で最初にピークが現れている位置である第１の観測位置ｐ１を検出する（図６のステップＳＴ３）。
また、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ）に含まれているドップラ速度の中で、乱気流の基準位置（ｉ）を起点にして、ドップラ速度が第２の風方向で最初にピークが現れている位置である第２の観測位置ｐ２を検出する（図６のステップＳＴ３）。
第１の観測位置ｐ１の高度は、第２の観測位置ｐ２の高度よりも高いものとする。
【００４２】
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）に含まれているドップラ速度の中で、乱気流の基準位置（ｉ＋１）を起点にして、ドップラ速度が第２の風方向で最初にピークが現れている位置である第３の観測位置ｐ３を検出する（図６のステップＳＴ３）。
また、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）に含まれているドップラ速度の中で、乱気流の基準位置（ｉ＋１）を起点にして、ドップラ速度が第１の風方向で最初にピークが現れている位置である第４の観測位置ｐ４を検出する（図６のステップＳＴ３）。
第３の観測位置ｐ３の高度は、第４の観測位置ｐ４の高度よりも低いものとする。
【００４３】
図８は、位置速度検出部２１により検出される第１の観測位置ｐ１、第２の観測位置ｐ２、第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４を示す説明図である。
第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２のそれぞれは、半径がｒ’の第１の見かけ上の渦の円周上の位置である。第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４のそれぞれは、半径がｒ”の第２の見かけ上の渦の円周上の位置である。
以下、位置速度検出部２１の検出処理を具体的に説明する。
【００４４】
ｉ番目の観測期間では、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ）に含まれているドップラ速度の中から、図８に示すように、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度を第１のドップラ速度Ｖ１として検出する。
位置速度検出部２１は、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度が複数ある場合、複数のドップラ速度が観測された位置の中で、乱気流の基準位置（ｉ）から最も近い位置に対応するドップラ速度を第１のドップラ速度Ｖ１として検出する。
また、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ）から、第１のドップラ速度Ｖ１が観測された位置を第１の観測位置ｐ１として検出する。ｐ１＝（ｘ１，ｙ１）であり、ｘ１は、第１の観測位置ｐ１のｘ座標、ｙ１は、第１の観測位置ｐ１のｙ座標である。
位置速度検出部２１は、第１のドップラ速度Ｖ１が観測された第１の観測時刻ｔ１、第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）及び第１のドップラ速度Ｖ１の組を位置速度格納部２２に格納させる。
位置速度検出部２１は、第１の観測時刻ｔ１及び第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）のそれぞれを渦パラメータ算出部２３に出力し、第１のドップラ速度Ｖ１を強度算出部２４に出力する。
【００４５】
ｉ番目の観測期間では、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ）に含まれているドップラ速度の中から、図８に示すように、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度を第２のドップラ速度Ｖ２として検出する。
位置速度検出部２１は、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度が複数ある場合、複数のドップラ速度が観測された位置の中で、乱気流の基準位置（ｉ）から最も近い位置に対応するドップラ速度を第２のドップラ速度Ｖ２として検出する。
また、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ）から、第２のドップラ速度Ｖ２が観測された位置を第２の観測位置ｐ２として検出する。ｐ２＝（ｘ２，ｙ２）であり、ｘ２は、第２の観測位置ｐ２のｘ座標、ｙ２は、第２の観測位置ｐ２のｙ座標である。
位置速度検出部２１は、第２のドップラ速度Ｖ２が観測された第２の観測時刻ｔ２、第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）及び第２のドップラ速度Ｖ２の組を位置速度格納部２２に格納させる。
位置速度検出部２１は、第２の観測時刻ｔ２及び第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）のそれぞれを渦パラメータ算出部２３に出力し、第２のドップラ速度Ｖ２を強度算出部２４に出力する。
【００４６】
（ｉ＋１）番目の観測期間では、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）に含まれているドップラ速度の中から、図８に示すように、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度を第３のドップラ速度Ｖ３として検出する。
位置速度検出部２１は、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度が複数ある場合、複数のドップラ速度が観測された位置の中で、乱気流の基準位置（ｉ＋１）から最も近い位置に対応するドップラ速度を第３のドップラ速度Ｖ３として検出する。
また、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）から、第３のドップラ速度Ｖ３が観測された位置を第３の観測位置ｐ３として検出する。ｐ３＝（ｘ３，ｙ３）であり、ｘ３は、第３の観測位置ｐ３のｘ座標、ｙ３は、第３の観測位置ｐ３のｙ座標である。
位置速度検出部２１は、第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測時刻ｔ３、第３の観測位置（ｘ３，ｙ３）及び第３のドップラ速度Ｖ３の組を位置速度格納部２２に格納させる。
位置速度検出部２１は、第３の観測時刻ｔ３及び第３の観測位置（ｘ３，ｙ３）のそれぞれを渦パラメータ算出部２３に出力し、第２のドップラ速度Ｖ３を強度算出部２４に出力する。
【００４７】
（ｉ＋１）番目の観測期間では、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）に含まれているドップラ速度の中から、図８に示すように、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度を第４のドップラ速度Ｖ４として検出する。
位置速度検出部２１は、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度が複数ある場合、複数のドップラ速度が観測された位置の中で、乱気流の基準位置（ｉ＋１）から最も近い位置に対応するドップラ速度を第４のドップラ速度Ｖ４として検出する。
また、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）から、第４のドップラ速度Ｖ４が観測された位置を第４の観測位置ｐ４として検出する。ｐ４＝（ｘ４，ｙ４）であり、ｘ４は、第４の観測位置ｐ４のｘ座標、ｙ４は、第４の観測位置ｐ４のｙ座標である。
位置速度検出部２１は、第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測時刻ｔ４、第４の観測位置（ｘ４，ｙ４）及び第４のドップラ速度Ｖ４の組を位置速度格納部２２に格納させる。
位置速度検出部２１は、第４の観測時刻ｔ４及び第４の観測位置（ｘ４，ｙ４）のそれぞれを渦パラメータ算出部２３に出力し、第４のドップラ速度Ｖ４を強度算出部２４に出力する。
【００４８】
渦パラメータ算出部２３は、（ｉ＋１）番目の観測期間が最新の観測期間であるため、位置速度格納部２２から、ｉ番目の観測期間の情報として、第１の観測時刻ｔ１、第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）、第２の観測時刻ｔ２及び第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）のそれぞれを取得する。
渦パラメータ算出部２３は、位置速度検出部２１から、（ｉ＋１）番目の観測期間の情報として、第３の観測時刻ｔ３、第３の観測位置（ｘ３，ｙ３）、第４の観測時刻ｔ４及び第４の観測位置（ｘ４，ｙ４）のそれぞれを取得する。
渦パラメータ算出部２３は、第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）のｙ座標ｙ１、第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）のｙ座標ｙ２、第３の観測位置（ｘ３，ｙ３）のｙ座標ｙ３、第４の観測位置（ｘ４，ｙ４）のｙ座標ｙ４、第１の観測時刻ｔ１、第２の観測時刻ｔ２、第３の観測時刻ｔ３及び第４の観測時刻ｔ４を用いて、以下の式（１）に示すように、実際の渦の半径ｒを算出する（図６のステップＳＴ４）。
2021009832.tif 000003
渦パラメータ算出部２３は、算出した実際の渦の半径ｒを強度算出部２４に出力する。
【００４９】
また、渦パラメータ算出部２３は、第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）のｙ座標ｙ１、第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）のｙ座標ｙ２、第３の観測位置（ｘ３，ｙ３）のｙ座標ｙ３、第４の観測位置（ｘ４，ｙ４）のｙ座標ｙ４、第１の観測時刻ｔ１、第２の観測時刻ｔ２、第３の観測時刻ｔ３及び第４の観測時刻ｔ４を用いて、以下の式（２）に示すように、実際の渦の移動速度Ｖｄｓを算出する（図６のステップＳＴ５）。
2021009832.tif 000004
渦パラメータ算出部２３は、算出した実際の渦の移動速度Ｖｄｓを強度算出部２４に出力する。
式（１）及び式（２）では、第１の観測位置のｙ座標ｙ１をｉ番目の観測期間の渦の最高高度、第２の観測位置のｙ座標ｙ２をｉ番目の観測期間の渦の最低高度と仮定し、第３の観測位置のｙ座標ｙ３を（ｉ＋１）番目の観測期間の渦の最低高度、第４の観測位置のｙ座標ｙ４を（ｉ＋１）番目の観測期間の渦の最高高度と仮定している。しかし、例えば、渦を下方から観測した場合など、渦の鉛直方向の観測位置が取得できない場合は、（ｙ１−ｙ２）をｉ番目の観測期間の渦の直径、（ｙ４−ｙ３）を（ｉ＋１）番目の観測期間の渦の直径として式（１）及び式（２）を適用するようにしてもよい。
【００５０】
渦パラメータ算出部２３は、第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）と第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）とを用いて、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する（図６のステップＳＴ６）。実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）は、実際の渦の中心位置である。
以下、渦パラメータ算出部２３による実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）の算出処理を具体的に説明する。
渦パラメータ算出部２３は、第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）のｙ座標ｙ１と、第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）のｙ座標ｙ２とを用いて、以下の式（３）に示すように、実際の渦の位置のｙ座標ｙ０を算出する。
2021009832.tif 000005
【００５１】
渦パラメータ算出部２３は、第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）のｘ座標ｘ１と、第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）のｘ座標ｘ２とを用いて、以下の式（４）に示すように、実際の渦の位置のｘ座標ｘ０を算出する。
2021009832.tif 000006
渦パラメータ算出部２３は、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を強度算出部２４に出力する。
【００５２】
ここでは、渦パラメータ算出部２３が、第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）と第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）とを用いて、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出している。しかし、これは一例に過ぎず、渦パラメータ算出部２３が、以下の式（５）及び式（６）に示すように、第３の観測位置（ｘ３，ｙ３）と第４の観測位置（ｘ４，ｙ４）とを用いて、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出するようにしてもよい。
2021009832.tif 000007
2021009832.tif 000008
【００５３】
強度算出部２４は、（ｉ＋１）番目の観測期間が最新の観測期間であるため、位置速度格納部２２から、ｉ番目の観測期間の情報として、第１のドップラ速度Ｖ１及び第２のドップラ速度Ｖ２のそれぞれを取得する。
強度算出部２４は、位置速度検出部２１から、（ｉ＋１）番目の観測期間の情報として、第３のドップラ速度Ｖ３及び第４のドップラ速度Ｖ４のそれぞれを取得する。
次に、強度算出部２４は、以下の式（７）に示すように、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２と、第３のドップラ速度Ｖ３と、第２のドップラ速度Ｖ４との平均値Ｖａｖｅを算出する。
2021009832.tif 000009
【００５４】
強度算出部２４は、渦パラメータ算出部２３により算出された半径ｒと、平均値Ｖａｖｅとを用いて、以下の式（８）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する（図６のステップＳＴ７）。
Γ（ｒ）＝２πｒＶａｖｅ                    （８）
式（８）において、πは、円周率である。
強度算出部２４は、乱気流の検出結果として、算出した実際の渦の強度Γ（ｒ）と、渦パラメータ算出部２３から出力された実際の渦の移動速度Ｖｄｓと、渦パラメータ算出部２３から出力された実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）とを外部に出力する。
【００５５】
以上の実施の形態１では、乱気流である渦が第１の走査方向に走査されたときに、第１の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第１のドップラ速度が観測された第１の観測位置と、渦が第１の走査方向に走査されたときに、第１の風方向と反対の方向である第２の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第２のドップラ速度が観測された第２の観測位置と、渦が第１の走査方向と反対の方向である第２の走査方向に走査されたときに、第２の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第３のドップラ速度が観測された第３の観測位置と、渦が第２の走査方向に走査されたときに、第１の風方向で渦のドップラ速度がピークとなる第４のドップラ速度が観測された第４の観測位置とを用いて、渦の半径を算出する渦パラメータ算出部２３と、渦パラメータ算出部２３により算出された半径と、第１のドップラ速度と、第２のドップラ速度と、第３のドップラ速度と、第４のドップラ速度とを用いて、渦の強度を算出する強度算出部２４とを備えるように、乱気流検出装置を構成した。したがって、乱気流検出装置は、渦が上昇又は下降している場合でも、渦の強度の誤推定を防ぐことができる。
【００５６】
図１に示す乱気流検出装置では、強度算出部２４が、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２と、第３のドップラ速度Ｖ３と、第２のドップラ速度Ｖ４との平均値Ｖａｖｅを用いて、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出している。
しかし、これは一例に過ぎず、強度算出部２４が、以下の式（９）に示すように、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２と、第３のドップラ速度Ｖ３と、第４のドップラ速度Ｖ４との中で、最も大きなドップラ速度Ｖｍａｘと、渦パラメータ算出部２３により算出された半径ｒとを用いて、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出するようにしてもよい。
Γ（ｒ）＝２πｒＶｍａｘ                    （９）
強度算出部２４が、最も大きなドップラ速度Ｖｍａｘを用いて、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出することで、瞬間的に大きくなっている実際の渦の強度Γ（ｒ）を得ることができる。
【００５７】
図１に示す乱気流検出装置では、ドップラ速度算出部１１が、ｉ番目の観測期間中のドップラ速度分布（ｉ）と、（ｉ＋１）番目の観測期間中のドップラ速度分布（ｉ＋１）とを算出している。
そして、乱気流パラメータ推定部１３が、ドップラ速度分布（ｉ）及びドップラ速度分布（ｉ＋１）のそれぞれに基づいて、実際の渦を検出している。
しかし、第１の走査方向に渦の走査が１回だけ行われ、未だ、第２の走査方向に渦の走査が行われていない段階では、ドップラ速度算出部１１が、１番目の観測期間中のドップラ速度分布（１）を算出していても、２番目の観測期間中のドップラ速度分布（２）を算出していない。
当該段階では、乱気流パラメータ推定部１３が、ドップラ速度分布（１）に基づいて、実際の渦を検出する。
【００５８】
以下、乱気流パラメータ推定部１３による実際の渦の検出処理を具体的に説明する。
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（１）に含まれているドップラ速度の中から、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度を第１のドップラ速度Ｖ１として検出する。
また、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（１）から、第１のドップラ速度Ｖ１が観測された位置を第１の観測位置ｐ１として検出する。ｐ１＝（ｘ１，ｙ１）である。
位置速度検出部２１は、第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）を渦パラメータ算出部２３に出力し、第１のドップラ速度Ｖ１を強度算出部２４に出力する。
【００５９】
位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（１）に含まれているドップラ速度の中から、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度を第２のドップラ速度Ｖ２として検出する。
また、位置速度検出部２１は、ドップラ速度分布（１）から、第１のドップラ速度Ｖ２が観測された位置を第２の観測位置ｐ２として検出する。ｐ２＝（ｘ２，ｙ２）である。
位置速度検出部２１は、第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）を渦パラメータ算出部２３に出力し、第２のドップラ速度Ｖ２を強度算出部２４に出力する。
【００６０】
渦パラメータ算出部２３は、位置速度検出部２１から出力された第１の観測位置（ｘ１，ｙ１）のｙ座標ｙ１と、第２の観測位置（ｘ２，ｙ２）のｙ座標ｙ２とを用いて、以下の式（１０）に示すように、実際の渦の半径ｒを算出する。
2021009832.tif 000010
渦パラメータ算出部２３は、算出した実際の渦の半径ｒを強度算出部２４に出力する。
【００６１】
強度算出部２４は、位置速度検出部２１から出力された第１のドップラ速度Ｖ１及び第２のドップラ速度Ｖ２のそれぞれを取得する。
強度算出部２４は、以下の式（１１）に示すように、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２との平均値Ｖａｖｅを算出する。
2021009832.tif 000011
強度算出部２４は、渦パラメータ算出部２３により算出された半径ｒと、平均値Ｖａｖｅとを用いて、式（８）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
または、強度算出部２４は、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２との中で、最も大きなドップラ速度Ｖｍａｘと、渦パラメータ算出部２３により算出された半径ｒとを用いて、式（９）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
【００６２】
実施の形態２．
実施の形態２では、第１のドップラ速度Ｖ１、第２のドップラ速度Ｖ２、第３のドップラ速度Ｖ３及び第４のドップラ速度Ｖ４を用いる代わりに、見かけ上の渦に対する複数の同心円におけるそれぞれの円周上のドップラ速度を用いて、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する乱気流検出装置について説明する。
【００６３】
実施の形態２に係る乱気流検出装置の構成は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の構成と同様であり、実施の形態２に係る乱気流検出装置の構成図は、図１である。
実施の形態２に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成と同様であり、実施の形態２に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成図は、図２である。
【００６４】
図９は、実施の形態２に係る乱気流検出装置の信号処理部３に含まれている乱気流パラメータ推定部１３を示す構成図である。
図１０は、実施の形態２に係る乱気流検出装置の信号処理部３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図９及び図１０において、図３及び図４と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１１は、第１の見かけ上の渦に対する複数の同心円Ｃａ１〜Ｃａ４と、第２の見かけ上の渦に対する複数の同心円Ｃｂ１〜Ｃｂ４とを示す説明図である。
同心円Ｃａ１〜Ｃａ４は、第１の見かけ上の渦の外円である。同心円Ｃａ１〜Ｃａ４におけるそれぞれの半径ｒａ１〜ｒａ４は、互いに異なっており、第１の見かけ上の渦の半径ｒ’よりも大きい。
同心円Ｃｂ１〜Ｃｂ４は、第２の見かけ上の渦の外円である。同心円Ｃｂ１〜Ｃｂ４におけるそれぞれの半径ｒｂ１〜ｒｂ４は、互いに異なっており、第２の見かけ上の渦の半径ｒ”よりも大きい。
図１１では、第１の見かけ上の渦に対する複数の同心円が、Ｃａ１〜Ｃａ４の４つである例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、第１の見かけ上の渦に対する複数の同心円は、２つ以上であればよく、４つに限るものではない。また、図１１では、第２の見かけ上の渦に対する複数の同心円が、Ｃｂ１〜Ｃｂ４の４つである例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、第２の見かけ上の渦に対する複数の同心円は、２つ以上であればよく、４つに限るものではない。
【００６５】
ドップラ速度検出部２５は、例えば、図１０に示すドップラ速度検出回路３７によって実現される。
ドップラ速度検出部２５は、ドップラ速度分布（ｉ）から、第１の見かけ上の渦に対する複数の同心円Ｃａ１〜Ｃａ４におけるそれぞれのドップラ速度Ｖａ１〜Ｖａ４を検出する。
ドップラ速度検出部２５は、同心円Ｃａ１〜Ｃａ４におけるそれぞれの半径ｒａ１〜ｒａ４と、同心円Ｃａ１〜Ｃａ４におけるそれぞれのドップラ速度Ｖａ１〜Ｖａ４とを強度算出部２６に出力する。
ドップラ速度検出部２５は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）から、第２の見かけ上の渦に対する複数の同心円Ｃｂ１〜Ｃｂ４におけるそれぞれのドップラ速度Ｖｂ１〜Ｖｂ４を検出する。
ドップラ速度検出部２５は、同心円Ｃｂ１〜Ｃｂ４におけるそれぞれの半径ｒｂ１〜ｒｂ４と、同心円Ｃｂ１〜Ｃｂ４におけるそれぞれのドップラ速度Ｖｂ１〜Ｖｂ４とを強度算出部２６に出力する。
【００６６】
強度算出部２６は、例えば、図１０に示す強度算出回路３８によって実現される。
強度算出部２６は、ドップラ速度検出部２５から、同心円Ｃａ１〜Ｃａ４におけるそれぞれの半径ｒａ１〜ｒａ４と、同心円Ｃａ１〜Ｃａ４におけるそれぞれのドップラ速度Ｖａ１〜Ｖａ４と、同心円Ｃｂ１〜Ｃｂ４におけるそれぞれの半径ｒｂ１〜ｒｂ４と、同心円Ｃｂ１〜Ｃｂ４におけるそれぞれのドップラ速度Ｖｂ１〜Ｖｂ４とを取得する。
強度算出部２６は、半径ｒａ１〜ｒａ４と、ドップラ速度Ｖａ１〜Ｖａ４と、半径ｒｂ１〜ｒｂ４と、ドップラ速度Ｖｂ１〜Ｖｂ４とを用いて、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
【００６７】
図２及び図９では、信号処理部３の構成要素であるドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２、位置速度検出部２１、位置速度格納部２２、渦パラメータ算出部２３、ドップラ速度検出部２５及び強度算出部２６のそれぞれが、図１０に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理部３が、ドップラ速度算出回路３１、基準位置検出回路３２、位置速度検出回路３３、位置速度格納回路３４、渦パラメータ算出回路３５、ドップラ速度検出回路３７及び強度算出回路３８によって実現されるものを想定している。
【００６８】
ここで、ドップラ速度検出回路３７及び強度算出回路３８のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号処理部３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理部３がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
信号処理部３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、位置速度格納部２２が図５に示すコンピュータのメモリ５１上に構成される。ドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２、位置速度検出部２１、渦パラメータ算出部２３、ドップラ速度検出部２５及び強度算出部２６の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５１に格納される。そして、図５に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。
【００６９】
次に、図９に示す乱気流検出装置の動作について説明する。
ただし、乱気流パラメータ推定部１３以外は、図１に示す乱気流検出装置と同様であるため、ここでは、乱気流パラメータ推定部１３の動作についてのみ説明する。
【００７０】
渦パラメータ算出部２３は、実施の形態１と同様に、実際の渦の半径ｒを算出し、実際の渦の移動速度Ｖｄｓを算出する。
また、渦パラメータ算出部２３は、実施の形態１と同様に、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。
渦パラメータ算出部２３は、算出した実際の渦の半径ｒをドップラ速度検出部２５及び強度算出部２６のそれぞれに出力し、算出した実際の渦の移動速度Ｖｄｓ及び実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）のそれぞれを強度算出部２６に出力する。
【００７１】
ドップラ速度検出部２５は、渦パラメータ算出部２３から、実際の渦の半径ｒを取得する。
ドップラ速度検出部２５は、（ｉ＋１）番目の観測期間が最新の観測期間であるため、位置速度格納部２２から、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２のそれぞれを取得し、位置速度検出部２１から、第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４のそれぞれを取得する。
ドップラ速度検出部２５は、渦パラメータ算出部２３から、実際の渦の半径ｒを受けると、以下の式（１２）及び式（１３）に示すように、速度がピークとなる渦の半径ｒよりも大きい半径ｒ１と、半径ｒ１よりも大きい半径ｒ２とを設定する。
ｒ１＝α×ｒ                    （１２）
ｒ２＝β×ｒ                    （１３）
式（１２）において、α，βは、航空機の翼の大きさ等によって決定される定数である。定数α，βは、ドップラ速度検出部２５の内部メモリに格納されていてもよいし、図９に示す乱気流検出装置の外部から与えられるものであってもよい。
半径ｒ１は、ドップラ速度検出部２５によって、例えば、５ｍに設定され、半径ｒ２は、ドップラ速度検出部２５によって、例えば、１５ｍに設定される。
【００７２】
ドップラ速度検出部２５は、以下の式（１４）及び式（１５）に示すように、半径ｒ１、半径ｒ２、第１の観測位置ｐ１のｙ座標ｙ１及び第２の観測位置ｐ２のｙ座標ｙ２を用いて、第１の見かけ上の渦に対する複数の同心円Ｃａにおける最小の半径ｒａｍｉｎと、最大の半径ｒａｍａｘとを算出する。
2021009832.tif 000012
【００７３】
ドップラ速度検出部２５は、複数の同心円Ｃａにおける最小の半径ｒａｍｉｎを半径ｒａ１、最大の半径ｒａｍａｘを半径ｒａ４に設定する。
また、ドップラ速度検出部２５は、最小の半径ｒａｍｉｎと最大の半径ｒａｍａｘとの間の半径として、例えば、半径ｒａ２、半径ｒａ３のそれぞれを設定する。ｒａ１＜ｒａ２＜ｒａ３＜ｒａ４である。
半径ｒａ１と半径ｒａ２との間隔と、半径ｒａ２と半径ｒａ３との間隔と、半径ｒａ３と半径ｒａ４との間隔とは、均等であってもよいし、不均等であってもよい。それぞれの半径間の間隔は、例えば、１ｍに設定される。
【００７４】
ドップラ速度検出部２５は、以下の式（１６）及び式（１７）に示すように、半径ｒ１、半径ｒ２、第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３及び第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４を用いて、第２の見かけ上の渦に対する複数の同心円Ｃｂにおける最小の半径ｒｂｍｉｎと、最大の半径ｒｂｍａｘとを算出する。
2021009832.tif 000013
【００７５】
ドップラ速度検出部２５は、複数の同心円Ｃｂにおける最小の半径ｒｂｍｉｎを半径ｒｂ１、最大の半径ｒｂｍａｘを半径ｒｂ４に設定する。
また、ドップラ速度検出部２５は、最小の半径ｒｂｍｉｎと最大の半径ｒｂｍａｘとの間の半径として、例えば、半径ｒｂ２、半径ｒｂ３のそれぞれを設定する。ｒｂ１＜ｒｂ２＜ｒｂ３＜ｒｂ４である。
半径ｒｂ１と半径ｒｂ２との間隔と、半径ｒｂ２と半径ｒｂ３との間隔と、半径ｒｂ３と半径ｒｂ４との間隔とは、均等であってもよいし、不均等であってもよい。それぞれの半径間の間隔は、例えば、１ｍに設定される。
【００７６】
ドップラ速度検出部２５は、ドップラ速度分布（ｉ）から、同心円Ｃａ１〜Ｃａ４におけるそれぞれの円周上の位置Ｐａ１，１、Ｐａ１，２、Ｐａ２，１、Ｐａ２，２、Ｐａ３，１、Ｐａ３，２、Ｐａ４，１、Ｐａ４，２のドップラ速度Ｖａ１，１、Ｖａ１，２、Ｖａ２，１、Ｖａ２，２、Ｖａ３，１、Ｖａ３，２、Ｖａ４，１、Ｖａ４，２を検出する。
ドップラ速度検出部２５は、ドップラ速度Ｖａ１，１、Ｖａ１，２、Ｖａ２，１、Ｖａ２，２、Ｖａ３，１、Ｖａ３，２、Ｖａ４，１、Ｖａ４，２のそれぞれを強度算出部２６に出力する。
ドップラ速度検出部２５は、ドップラ速度分布（ｉ＋１）から、同心円Ｃｂ１〜Ｃｂ４におけるそれぞれの円周上の位置Ｐｂ１，１、Ｐｂ１，２、Ｐｂ２，１、Ｐｂ２，２、Ｐｂ３，１、Ｐｂ３，２、Ｐｂ４，１、Ｐｂ４，２のドップラ速度Ｖｂ１，１、Ｖｂ１，２、Ｖｂ２，１、Ｖｂ２，２、Ｖｂ３，１、Ｖｂ３，２、Ｖｂ４，１、Ｖｂ４，２を検出する。
ドップラ速度検出部２５は、ドップラ速度Ｖｂ１，１、Ｖｂ１，２、Ｖｂ２，１、Ｖｂ２，２、Ｖｂ３，１、Ｖｂ３，２、Ｖｂ４，１、Ｖｂ４，２のそれぞれを強度算出部２６に出力する。
【００７７】
強度算出部２６は、以下の式（１８）に示すように、ドップラ速度Ｖａ１，１、Ｖａ１，２、Ｖａ２，１、Ｖａ２，２、Ｖａ３，１、Ｖａ３，２、Ｖａ４，１、Ｖａ４，２の平均値Ｖａｖｅを算出する。
2021009832.tif 000014
強度算出部２６は、渦パラメータ算出部２３により算出された半径ｒと、平均値Ｖａｖｅとを用いて、式（８）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
強度算出部２６は、乱気流の検出結果として、算出した実際の渦の強度Γ（ｒ）と、渦パラメータ算出部２３から出力された実際の渦の移動速度Ｖｄｓと、渦パラメータ算出部２３から出力された実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）とを外部に出力する。
しかし、これは一例に過ぎず、強度算出部２６が、半径ｒ１よりも大きく、半径ｒ２よりも小さい複数の渦の半径と、複数の渦のそれぞれの半径に対応するドップラ速度とから求めた渦の強度を平均して、実際の渦の強度Γｒ１−ｒ２を算出してもよい。ｉ番目の観測期間では、半径ｒ１よりも大きく、半径ｒ２よりも小さい区間は、半径ｒａｍｉｎよりも大きく、半径ｒａｍａｘよりも小さい区間となる。そのため、区間［ｒａｍｉｎ，ｒａｍａｘ］に含まれるｎａ個の半径ｒａｉと、半径ｒａｉに対応するドップラ速度Ｖ（ｒａｉ）とから算出した渦の強度をΓ（ｒａｉ）＝２πｒａｉＶ（ｒａｉ）とする。ｎａは、２以上の整数である。また、（ｉ＋１）番目の観測期間では、区間［ｒｂｍｉｎ，ｒｂｍａｘ］に含まれるｎｂ個の半径ｒｂｉと、半径ｒｂｉに対応するドップラ速度Ｖ（ｒｂｉ）とから算出した渦の強度をΓ（ｒｂｉ）＝２πｒｂｉＶ（ｒｂｉ）とする。ｎｂは、２以上の整数である。そして、強度算出部２６は、渦の強度Γ（ｒａｉ）と渦の強度Γ（ｒｂｉ）とを平均して、実際の渦の強度Γｒ１−ｒ２を算出する。
【００７８】
以上の実施の形態２では、強度算出部２６が、第１のドップラ速度と、第２のドップラ速度と、第３のドップラ速度と、第４のドップラ速度とを用いる代わりに、第１の見かけ上の渦に対する複数の同心円におけるそれぞれの円周上のドップラ速度と、第２の見かけ上の渦に対する複数の同心円におけるそれぞれの円周上のドップラ速度とを用いて、実際の渦の強度を算出するように、乱気流検出装置を構成した。したがって、乱気流検出装置は、渦が上昇又は下降している場合でも、渦の強度の誤推定を防ぐことができる。
【００７９】
実施の形態３．
実施の形態３では、第１の観測位置ｐ１と第４の観測位置ｐ４との差分が閾値Ｔｈ１以内であり、かつ、第２の観測位置ｐ２と第３の観測位置ｐ３との差分が閾値Ｔｈ１以内であれば、渦の変位が小さい旨を示す変位小情報を出力する変位判定部２７を備える乱気流検出装置について説明する。渦の変位は、ビーム走査方向の変位を意味する。
【００８０】
実施の形態３に係る乱気流検出装置の構成は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の構成と同様であり、実施の形態３に係る乱気流検出装置の構成図は、図１である。
実施の形態３に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成と同様であり、実施の形態３に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成図は、図２である。
図１２は、実施の形態３に係る乱気流検出装置の信号処理部３に含まれている乱気流パラメータ推定部１３を示す構成図である。
図１３は、実施の形態３に係る乱気流検出装置の信号処理部３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１２及び図１３において、図３及び図４と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
【００８１】
変位判定部２７は、例えば、図１３に示す変位判定回路３９によって実現される。
変位判定部２７は、渦が第１の走査方向に走査されてから、渦が第２の走査方向に走査される場合、位置速度格納部２２から、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２のそれぞれを取得する。また、変位判定部２７は、位置速度検出部２１から、第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４のそれぞれを取得する。
変位判定部２７は、第１の観測位置ｐ１と第４の観測位置ｐ４との差分が閾値Ｔｈ１以内であり、かつ、第２の観測位置ｐ２と第３の観測位置ｐ３との差分が閾値Ｔｈ１以内であれば、渦の変位が小さい旨を示す変位小情報を渦パラメータ算出部２８及び強度算出部２４のそれぞれに出力する。
変位判定部２７は、第１の観測位置ｐ１と第４の観測位置ｐ４との差分が閾値Ｔｈ１よりも大きいとき、又は、第２の観測位置ｐ２と第３の観測位置ｐ３との差分が閾値Ｔｈ１よりも大きいときには、渦の変位が大きい旨を示す変位大情報を渦パラメータ算出部２８及び強度算出部２４のそれぞれに出力する。
閾値Ｔｈ１は、例えば、変位判定部２７の内部メモリに格納されていてもよいし、図１２に示す乱気流検出装置の外部から与えられるものであってもよい。
【００８２】
渦パラメータ算出部２８は、例えば、図１３に示す渦パラメータ算出回路４０によって実現される。
渦パラメータ算出部２８は、変位判定部２７から変位大情報が出力されていれば、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、第１の観測位置ｐ１から第４の観測位置ｐ４におけるそれぞれのｙ座標ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４と、第１の観測時刻ｔ１と、第２の観測時刻ｔ２と、第３の観測時刻ｔ３と、第４の観測時刻ｔ４とを用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
渦パラメータ算出部２８は、変位判定部２７から変位小情報が出力されていれば、第１の観測位置ｐ１のｙ座標ｙ１及び第２の観測位置ｐ２のｙ座標ｙ２、又は、第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３及び第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４を用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
渦パラメータ算出部２８は、算出した実際の渦の半径ｒを強度算出部２４に出力する。
また、渦パラメータ算出部２８は、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、第１の観測位置ｐ１から第４の観測位置ｐ４におけるそれぞれのｙ座標ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４と、第１の観測時刻ｔ１と、第２の観測時刻ｔ２と、第３の観測時刻ｔ３と、第４の観測時刻ｔ４とを用いて、実際の渦の移動速度Ｖｄｓを算出する。
また、渦パラメータ算出部２８は、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２、又は、第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４から、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。
渦パラメータ算出部２８は、算出した実際の渦の移動速度Ｖｄｓ及び実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）のそれぞれを強度算出部２４に出力する。
【００８３】
図２及び図１２では、信号処理部３の構成要素であるドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２、位置速度検出部２１、位置速度格納部２２、変位判定部２７、渦パラメータ算出部２８及び強度算出部２４のそれぞれが、図１３に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理部３が、ドップラ速度算出回路３１、基準位置検出回路３２、位置速度検出回路３３、位置速度格納回路３４、変位判定回路３９、渦パラメータ算出回路４０及び強度算出回路３６によって実現されるものを想定している。
【００８４】
ここで、変位判定回路３９及び渦パラメータ算出回路４０のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号処理部３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理部３がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
信号処理部３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、位置速度格納部２２が図５に示すコンピュータのメモリ５１上に構成される。ドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２、位置速度検出部２１、変位判定部２７、渦パラメータ算出部２８及び強度算出部２４の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図５に示すメモリ５１に格納される。そして、図５に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。
【００８５】
次に、図１２に示す乱気流検出装置の動作について説明する。
変位判定部２７及び渦パラメータ算出部２８以外は、図１に示す乱気流検出装置と同様であるため、ここでは、主に、変位判定部２７及び渦パラメータ算出部２８の動作について説明する。
【００８６】
図１に示す乱気流検出装置では、渦パラメータ算出部２３が、ｉ番目の観測期間中のドップラ速度分布（ｉ）から得られる第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２と、（ｉ＋１）番目の観測期間中のドップラ速度分布（ｉ＋１）から得られる第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４とを用いて、実際の渦の半径ｒを算出している。
しかし、渦の変位が小さい状況下では、図３に示す渦パラメータ算出部２３が、式（１）によって半径ｒを算出すると、式（１）の分母が０に近くなって、半径ｒの算出精度が劣化することがある。
渦の変位が小さい状況下では、渦パラメータ算出部２８が、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２、又は、第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４から、実際の渦の半径ｒを算出することで、半径ｒの算出精度の劣化を抑える。
具体的には、以下の通りである。
【００８７】
変位判定部２７は、（ｉ＋１）番目の観測期間が最新の観測期間であるため、位置速度格納部２２から、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２のそれぞれを取得し、位置速度検出部２１から、第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４のそれぞれを取得する。
変位判定部２７は、以下の式（１９）に示すように、第１の観測位置ｐ１のｙ座標ｙ１と、第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４との差分Δｐ１−４を算出する。
Δｐ１−４＝｜ｙ１−ｙ４｜                    （１９）
変位判定部２７は、以下の式（２０）に示すように、第２の観測位置ｐ２のｙ座標ｙ２と、第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３との差分Δｐ２−３とを算出する。
Δｐ２−３＝｜ｙ２−ｙ３｜                    （２０）
【００８８】
変位判定部２７は、以下の式（２１）に示すように、差分Δｐ１−４が閾値Ｔｈ１以内であり、かつ、差分Δｐ２−３が閾値Ｔｈ１以内であれば、渦の変位が小さい旨を示す変位小情報を渦パラメータ算出部２８及び強度算出部２４のそれぞれに出力する。
Δｐ１−４≦Ｔｈ１  ＡＮＤ  Δｐ２−３≦Ｔｈ１              （２１）
変位判定部２７は、以下の式（２２）に示すように、差分Δｐ１−４が閾値Ｔｈ１よりも大きいとき、又は、差分Δｐ２−３が閾値Ｔｈ１よりも大きいときは、渦の変位が大きい旨を示す変位大情報を渦パラメータ算出部２８及び強度算出部２４のそれぞれに出力する。
Δｐ１−４＞Ｔｈ１  ＯＲ  Δｐ２−３＞Ｔｈ１                （２２）
【００８９】
渦パラメータ算出部２８は、変位判定部２７から変位大情報が出力されていれば、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、第１の観測位置ｐ１から第４の観測位置ｐ４におけるそれぞれのｙ座標ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４と、第１の観測時刻ｔ１と、第２の観測時刻ｔ２と、第３の観測時刻ｔ３と、第４の観測時刻ｔ４とを用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
【００９０】
渦パラメータ算出部２８は、変位判定部２７から変位小情報が出力されていれば、以下の式（２３）に示すように、第１の観測位置ｐ１のｙ座標ｙ１及び第２の観測位置ｐ２のｙ座標ｙ２、又は、第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３及び第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４を用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
2021009832.tif 000015
渦パラメータ算出部２８は、算出した実際の渦の半径ｒを強度算出部２４に出力する。
【００９１】
強度算出部２４は、変位判定部２７から変位大情報が出力されると、実施の形態１と同様に、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
強度算出部２４は、変位判定部２７から変位小情報が出力されると、以下の式（２４）に示すように、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２との平均値Ｖａｖｅ、又は、第３のドップラ速度Ｖ３と、第２のドップラ速度Ｖ４との平均値Ｖａｖｅを算出する。
2021009832.tif 000016
強度算出部２４は、渦パラメータ算出部２８により算出された半径ｒと、平均値Ｖａｖｅとを用いて、式（８）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
または、強度算出部２４は、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２との中で、最も大きなドップラ速度Ｖｍａｘと、渦パラメータ算出部２８により算出された半径ｒとを用いて、式（９）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
または、強度算出部２４は、第３のドップラ速度Ｖ３と、第４のドップラ速度Ｖ４との中で、最も大きなドップラ速度Ｖｍａｘと、渦パラメータ算出部２８により算出された半径ｒとを用いて、式（９）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
【００９２】
図１２に示す乱気流検出装置では、変位判定部２７から変位小情報が出力されると、強度算出部２４が、第１のドップラ速度Ｖ１及び第２のドップラ速度Ｖ２、又は、第３のドップラ速度Ｖ３及び第４のドップラ速度Ｖ４を用いて、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出している。
しかし、これは一例に過ぎず、変位判定部２７から変位小情報が出力されても、強度算出部２４が、実施の形態１と同様に、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出するようにしてもよい。
【００９３】
以上の実施の形態３では、第１の観測位置ｐ１と第４の観測位置ｐ４との差分が閾値Ｔｈ１以内であり、かつ、第２の観測位置ｐ２と第３の観測位置ｐ３との差分が閾値Ｔｈ１以内であれば、渦の変位が小さい旨を示す変位小情報を渦パラメータ算出部２８に出力する変位判定部２７を備え、渦パラメータ算出部２８が、変位判定部２７から変位小情報が出力されていれば、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２、又は、第３の観測位置ｐ２及び第４の観測位置ｐ４から、渦の半径ｒを算出するように、図１２に示す乱気流検出装置を構成した。したがって、図１２に示す乱気流検出装置は、図１に示す乱気流検出装置と同様に、渦が上昇又は下降している場合でも、渦の強度の誤推定を防ぐことができるほか、渦の変位が小さい状況下での半径ｒの算出精度の劣化を抑えることができる。
【００９４】
実施の形態４．
実施の形態４では、第１の観測時刻ｔ１から第２の観測時刻ｔ２に至るまでの経過時間Ｔ１と、第３の観測時刻ｔ３から第４の観測時刻ｔ４に至るまでの経過時間Ｔ２との時間差ΔＴを算出し、時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２以内であれば、時間差が小さい旨を示す時間差小情報を出力する時間差判定部６１を備える乱気流検出装置について説明する。
【００９５】
実施の形態４に係る乱気流検出装置の構成は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の構成と同様であり、実施の形態４に係る乱気流検出装置の構成図は、図１である。
実施の形態４に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成と同様であり、実施の形態４に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成図は、図２である。
図１４は、実施の形態４に係る乱気流検出装置の信号処理部３に含まれている乱気流パラメータ推定部１３を示す構成図である。
図１５は、実施の形態４に係る乱気流検出装置の信号処理部３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１４及び図１５において、図３及び図４と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
【００９６】
時間差判定部６１は、例えば、図１５に示す時間差判定回路４１によって実現される。
時間差判定部６１は、渦が第１の走査方向に走査されてから、渦が第２の走査方向に走査される場合、位置速度格納部２２から、第１の観測時刻ｔ１及び第２の観測時刻ｔ２のそれぞれを取得する。また、時間差判定部６１は、位置速度検出部２１から、第３の観測時刻ｔ３及び第４の観測時刻ｔ４のそれぞれを取得する。
時間差判定部６１は、第１の観測時刻ｔ１から第２の観測時刻ｔ２に至るまでの経過時間Ｔ１と、第３の観測時刻ｔ３から第４の観測時刻ｔ４に至るまでの経過時間Ｔ２との時間差ΔＴを算出する。
時間差判定部６１は、時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２以内であれば、時間差が小さい旨を示す時間差小情報を渦パラメータ算出部６２及び強度算出部２４のそれぞれに出力する。
時間差判定部６１は、時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２よりも大きければ、時間差が大きい旨を示す時間差大情報を渦パラメータ算出部６２及び強度算出部２４のそれぞれに出力する。
閾値Ｔｈ２は、例えば、時間差判定部６１の内部メモリに格納されていてもよいし、図１４に示す乱気流検出装置の外部から与えられるものであってもよい。
【００９７】
渦パラメータ算出部６２は、例えば、図１５に示す渦パラメータ算出回路４２によって実現される。
渦パラメータ算出部６２は、時間差判定部６１から時間差大情報が出力されていれば、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、第１の観測位置ｐ１から第４の観測位置ｐ４におけるそれぞれのｙ座標ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４と、第１の観測時刻ｔ１と、第２の観測時刻ｔ２と、第３の観測時刻ｔ３と、第４の観測時刻ｔ４とを用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
渦パラメータ算出部６２は、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されていれば、第１の観測位置ｐ１のｙ座標ｙ１及び第２の観測位置ｐ２のｙ座標ｙ２、又は、第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３及び第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４を用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
渦パラメータ算出部６２は、算出した実際の渦の半径ｒを強度算出部２４に出力する。
また、渦パラメータ算出部６２は、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、第１の観測位置ｐ１から第４の観測位置ｐ４におけるそれぞれのｙ座標ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４と、第１の観測時刻ｔ１と、第２の観測時刻ｔ２と、第３の観測時刻ｔ３と、第４の観測時刻ｔ４とを用いて、実際の渦の移動速度Ｖｄｓを算出する。
また、渦パラメータ算出部６２は、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２、又は、第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４から、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。
渦パラメータ算出部６２は、算出した実際の渦の移動速度Ｖｄｓ及び実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）のそれぞれを強度算出部２４に出力する。
【００９８】
図２及び図１４では、信号処理部３の構成要素であるドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２、位置速度検出部２１、位置速度格納部２２、時間差判定部６１、渦パラメータ算出部６２及び強度算出部２４のそれぞれが、図１５に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理部３が、ドップラ速度算出回路３１、基準位置検出回路３２、位置速度検出回路３３、位置速度格納回路３４、時間差判定回路４１、渦パラメータ算出回路４２及び強度算出回路３６によって実現されるものを想定している。
【００９９】
ここで、時間差判定回路４１及び渦パラメータ算出回路４２のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号処理部３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理部３がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
信号処理部３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、位置速度格納部２２が図５に示すコンピュータのメモリ５１上に構成される。ドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２、位置速度検出部２１、時間差判定部６１、渦パラメータ算出部６２及び強度算出部２４の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図５に示すメモリ５１に格納される。そして、図５に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。
【０１００】
次に、図１４に示す乱気流検出装置の動作について説明する。
時間差判定部６１及び渦パラメータ算出部６２以外は、図１に示す乱気流検出装置と同様であるため、ここでは、主に、時間差判定部６１及び渦パラメータ算出部６２の動作について説明する。
【０１０１】
図１に示す乱気流検出装置では、渦パラメータ算出部２３が、ｉ番目の観測期間中のドップラ速度分布（ｉ）から得られる第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２と、（ｉ＋１）番目の観測期間中のドップラ速度分布（ｉ＋１）から得られる第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４とを用いて、実際の渦の半径ｒを算出している。
しかし、第１の観測時刻ｔ１から第２の観測時刻ｔ２に至るまでの経過時間Ｔ１と、第３の観測時刻ｔ３から第４の観測時刻ｔ４に至るまでの経過時間Ｔ２との時間差ΔＴが小さい状況下では、図３に示す渦パラメータ算出部２３が、式（１）によって半径ｒを算出すると、式（１）の分母が０に近くなって、半径ｒの算出精度が劣化することがある。
時間差ΔＴが小さい状況下では、渦パラメータ算出部６２が、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２、又は、第３の観測位置ｐ３及び第４の観測位置ｐ４から、実際の渦の半径ｒを算出することで、半径ｒの算出精度の劣化を抑える。
具体的には、以下の通りである。
【０１０２】
時間差判定部６１は、（ｉ＋１）番目の観測期間が最新の観測期間であるため、位置速度格納部２２から、第１の観測時刻ｔ１及び第２の観測時刻ｔ２のそれぞれを取得し、位置速度検出部２１から、第３の観測時刻ｔ３及び第４の観測時刻ｔ４のそれぞれを取得する。
時間差判定部６１は、以下の式（２５）に示すように、第１の観測時刻ｔ１から第２の観測時刻ｔ２に至るまでの経過時間Ｔ１と、第３の観測時刻ｔ３から第４の観測時刻ｔ４に至るまでの経過時間Ｔ２との時間差ΔＴを算出する。
ΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜
＝｜（ｔ２−ｔ１）−（ｔ４−ｔ３）｜              （２５）
【０１０３】
時間差判定部６１は、以下の式（２６）に示すように、時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２以内であれば、時間差が小さい旨を示す時間差小情報を渦パラメータ算出部６２及び強度算出部２４のそれぞれに出力する。
ΔＴ≦Ｔｈ２                    （２６）
時間差判定部６１は、以下の式（２７）に示すように、時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２よりも大きければ、時間差が大きい旨を示す時間差大情報を渦パラメータ算出部６２及び強度算出部２４のそれぞれに出力する。
ΔＴ＞Ｔｈ２                    （２７）
【０１０４】
渦パラメータ算出部６２は、時間差判定部６１から時間差大情報が出力されていれば、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、第１の観測位置ｐ１から第４の観測位置ｐ４におけるそれぞれのｙ座標ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４と、第１の観測時刻ｔ１と、第２の観測時刻ｔ２と、第３の観測時刻ｔ３と、第４の観測時刻ｔ４とを用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
【０１０５】
渦パラメータ算出部６２は、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されていれば、式（２３）に示すように、第１の観測位置ｐ１のｙ座標ｙ１及び第２の観測位置ｐ２のｙ座標ｙ２、又は、第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３及び第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４を用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
渦パラメータ算出部６２は、算出した実際の渦の半径ｒを強度算出部２４に出力する。
【０１０６】
強度算出部２４は、時間差判定部６１から時間差大情報が出力されると、実施の形態１と同様に、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
強度算出部２４は、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されると、式（２４）に示すように、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２との平均値Ｖａｖｅ、又は、第３のドップラ速度Ｖ３と、第２のドップラ速度Ｖ４との平均値Ｖａｖｅを算出する。
強度算出部２４は、渦パラメータ算出部６２により算出された半径ｒと、平均値Ｖａｖｅとを用いて、式（８）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
または、強度算出部２４は、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２との中で、最も大きなドップラ速度Ｖｍａｘと、渦パラメータ算出部６２により算出された半径ｒとを用いて、式（９）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
または、強度算出部２４は、第３のドップラ速度Ｖ３と、第４のドップラ速度Ｖ４との中で、最も大きなドップラ速度Ｖｍａｘと、渦パラメータ算出部６２により算出された半径ｒとを用いて、式（９）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
【０１０７】
図１４に示す乱気流検出装置では、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されると、強度算出部２４が、第１のドップラ速度Ｖ１及び第２のドップラ速度Ｖ２、又は、第３のドップラ速度Ｖ３及び第４のドップラ速度Ｖ４を用いて、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出している。
しかし、これは一例に過ぎず、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されても、強度算出部２４が、実施の形態１と同様に、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出するようにしてもよい。
【０１０８】
以上の実施の形態４では、第１の観測時刻ｔ１から第２の観測時刻ｔ２に至るまでの経過時間Ｔ１と、第３の観測時刻ｔ３から第４の観測時刻ｔ４に至るまでの経過時間Ｔ２との時間差ΔＴを算出し、時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２以内であれば、時間差が小さい旨を示す時間差小情報を渦パラメータ算出部６２に出力する時間差判定部６１を備え、渦パラメータ算出部６２が、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されていれば、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２、又は、第３の観測位置ｐ２及び第４の観測位置ｐ４から、渦の半径ｒを算出するように、図１４に示す乱気流検出装置を構成した。したがって、図１４に示す乱気流検出装置は、図１に示す乱気流検出装置と同様に、渦が上昇又は下降している場合でも、渦の強度の誤推定を防ぐことができるほか、時間差ΔＴが小さい状況下での半径ｒの算出精度の劣化を抑えることができる。
【０１０９】
実施の形態５．
実施の形態５では、渦パラメータ算出部６３が、複数の走査でそれぞれ観測された、第３のドップラ速度Ｖ３と第４のドップラ速度Ｖ４との組の中から、時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２よりも大きくなるときの、第３のドップラ速度Ｖ３と第４のドップラ速度Ｖ４との組を探索する乱気流検出装置について説明する。
【０１１０】
実施の形態５に係る乱気流検出装置の構成は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の構成と同様であり、実施の形態５に係る乱気流検出装置の構成図は、図１である。
実施の形態５に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成は、実施の形態１に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成と同様であり、実施の形態５に係る乱気流検出装置の信号処理部３の構成図は、図２である。
図１６は、実施の形態５に係る乱気流検出装置の信号処理部３に含まれている乱気流パラメータ推定部１３を示す構成図である。
図１７は、実施の形態５に係る乱気流検出装置の信号処理部３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１６及び図１７において、図３、図４、図１４及び図１５と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
【０１１１】
渦パラメータ算出部６３は、例えば、図１７に示す渦パラメータ算出回路４３によって実現される。
渦パラメータ算出部６３は、時間差判定部６１から時間差大情報が出力されていれば、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、第１の観測位置ｐ１から第４の観測位置ｐ４におけるそれぞれのｙ座標ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４と、第１の観測時刻ｔ１と、第２の観測時刻ｔ２と、第３の観測時刻ｔ３と、第４の観測時刻ｔ４とを用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
渦パラメータ算出部６３は、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されていれば、複数の走査でそれぞれ観測された、第３のドップラ速度Ｖ３と第４のドップラ速度Ｖ４との組の中から、時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２よりも大きくなるときの、第３のドップラ速度Ｖ３と第４のドップラ速度Ｖ４との組を探索する。
渦パラメータ算出部６３は、位置速度格納部２２から、探索した第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測位置ｐ３と、探索した第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測時刻ｔ３とを取得する。
また、渦パラメータ算出部６３は、位置速度格納部２２から、探索した第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測位置ｐ４と、探索した第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測時刻ｔ４とを取得する。
【０１１２】
渦パラメータ算出部６３は、第１の観測位置ｐ１のｙ座標ｙ１、第２の観測位置ｐ２のｙ座標ｙ２、第１の観測時刻ｔ１及び第２の観測時刻ｔ２のほか、取得した第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３、取得した第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４、取得した第３の観測時刻ｔ３及び取得した第４の観測時刻ｔ４を用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
また、渦パラメータ算出部６３は、第１の観測位置ｐ１のｙ座標ｙ１、第２の観測位置ｐ２のｙ座標ｙ２、第１の観測時刻ｔ１及び第２の観測時刻ｔ２のほか、取得した第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３、取得した第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４、取得した第３の観測時刻ｔ３及び取得した第４の観測時刻ｔ４を用いて、実際の渦の移動速度Ｖｄｓを算出する。
また、渦パラメータ算出部６３は、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２、又は、取得した第３の観測位置ｐ３及び取得した第４の観測位置ｐ４を用いて、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。
渦パラメータ算出部６３は、算出した実際の渦の半径ｒ、実際の渦の移動速度Ｖｄｓ及び実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）のそれぞれを強度算出部２４に出力する。
【０１１３】
図２及び図１６では、信号処理部３の構成要素であるドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２、位置速度検出部２１、位置速度格納部２２、時間差判定部６１、渦パラメータ算出部６３及び強度算出部２４のそれぞれが、図１７に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理部３が、ドップラ速度算出回路３１、基準位置検出回路３２、位置速度検出回路３３、位置速度格納回路３４、時間差判定回路４１、渦パラメータ算出回路４３及び強度算出回路３６によって実現されるものを想定している。
【０１１４】
ここで、時間差判定回路４１及び渦パラメータ算出回路４２のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号処理部３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理部３がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
信号処理部３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、位置速度格納部２２が図５に示すコンピュータのメモリ５１上に構成される。ドップラ速度算出部１１、基準位置検出部１２、位置速度検出部２１、時間差判定部６１、渦パラメータ算出部６３及び強度算出部２４の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図５に示すメモリ５１に格納される。そして、図５に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。
【０１１５】
次に、図１６に示す乱気流検出装置の動作について説明する。
渦パラメータ算出部６３以外は、図１４に示す乱気流検出装置と同様であるため、ここでは、主に、渦パラメータ算出部６３の動作について説明する。
【０１１６】
渦パラメータ算出部６３は、時間差判定部６１から時間差大情報が出力されていれば、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、第１の観測位置ｐ１から第４の観測位置ｐ４におけるそれぞれのｙ座標ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４と、第１の観測時刻ｔ１と、第２の観測時刻ｔ２と、第３の観測時刻ｔ３と、第４の観測時刻ｔ４とを用いて、実際の渦の半径ｒを算出する。
また、渦パラメータ算出部６３は、図３に示す渦パラメータ算出部２３と同様に、実際の渦の移動速度Ｖｄｓを算出し、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。
渦パラメータ算出部６３は、実際の渦の半径ｒ、実際の渦の移動速度Ｖｄｓ、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）、第３のドップラ速度Ｖ３及び第２のドップラ速度Ｖ４のそれぞれを強度算出部２４に出力する。
【０１１７】
渦パラメータ算出部６３は、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されていれば、ドップラ速度算出部１１から、（ｉ＋２）番目の観測期間に算出されたドップラ速度分布（ｉ＋２）を取得する。（ｉ＋２）番目の観測期間は、（ｉ＋１）番目の観測期間の次の期間である。
渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋２）に含まれているドップラ速度の中から、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度を第３のドップラ速度Ｖ３として検出する。
また、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から、第３のドップラ速度Ｖ３が観測された位置を第３の観測位置ｐ３として検出する。ｐ３＝（ｘ３，ｙ３）である。
渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋２）に含まれているドップラ速度の中から、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度を第４のドップラ速度Ｖ４として検出する。
また、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から、第４のドップラ速度Ｖ４が観測された位置を第４の観測位置ｐ４として検出する。ｐ４＝（ｘ４，ｙ４）である。
渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測時刻ｔ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測時刻ｔ４とを時間差判定部６１に出力する。
【０１１８】
時間差判定部６１は、渦パラメータ算出部６３から、第３の観測時刻ｔ３及び第４の観測時刻ｔ４のそれぞれを受けると、第３の観測時刻ｔ３及び第４の観測時刻ｔ４のそれぞれを式（２５）に代入して、時間差ΔＴを再度算出する。
時間差判定部６１は、式（２６）に示すように、再度算出した時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２以内であれば、時間差が小さい旨を示す時間差小情報を渦パラメータ算出部６３に出力する。
時間差判定部６１は、式（２７）に示すように、再度算出した時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２よりも大きければ、時間差が大きい旨を示す時間差大情報を渦パラメータ算出部６３に出力する。
【０１１９】
渦パラメータ算出部６３は、時間差判定部６１から時間差大情報が出力されていれば、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４とを、式（１）に代入する。
そして、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測時刻ｔ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測時刻ｔ４とを式（１）に代入することで、実際の渦の半径ｒを算出する。
第１の観測位置ｐ１のｙ座標ｙ１、第１の観測時刻ｔ１、第２の観測位置ｐ２のｙ座標ｙ２及び第２の観測時刻ｔ２のそれぞれは、実施の形態１と同様に、位置速度格納部２２から取得したものである。
【０１２０】
また、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４とを、式（２）に代入する。
そして、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測時刻ｔ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測時刻ｔ４とを式（２）に代入することで、実際の渦の移動速度Ｖｄｓを算出する。
渦パラメータ算出部６３は、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２を用いて、式（３）及び式（４）に示すように、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。
または、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第３の観測位置ｐ３及びドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第４の観測位置ｐ４を用いて、式（５）及び式（６）に示すように、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。
渦パラメータ算出部６３は、算出した実際の渦の半径ｒ、実際の渦の移動速度Ｖｄｓ、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）のそれぞれを強度算出部２４に出力する。
また、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第３のドップラ速度Ｖ３及びドップラ速度分布（ｉ＋２）から検出した第４のドップラ速度Ｖ４のそれぞれを強度算出部２４に出力する。
【０１２１】
渦パラメータ算出部６３は、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されていれば、ドップラ速度算出部１１から、（ｉ＋３）番目の観測期間に算出されたドップラ速度分布（ｉ＋３）を取得する。（ｉ＋３）番目の観測期間は、（ｉ＋２）番目の観測期間の次の期間である。
渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋３）に含まれているドップラ速度の中から、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度を第３のドップラ速度Ｖ３として検出する。
また、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から、第３のドップラ速度Ｖ３が観測された位置を第３の観測位置ｐ３として検出する。ｐ３＝（ｘ３，ｙ３）である。
渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋３）に含まれているドップラ速度の中から、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度を第４のドップラ速度Ｖ４として検出する。
また、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から、第４のドップラ速度Ｖ４が観測された位置を第４の観測位置ｐ４として検出する。ｐ４＝（ｘ４，ｙ４）である。
渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測時刻ｔ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測時刻ｔ４とを時間差判定部６１に出力する。
【０１２２】
時間差判定部６１は、渦パラメータ算出部６３から、第３の観測時刻ｔ３及び第４の観測時刻ｔ４のそれぞれを受けると、第３の観測時刻ｔ３及び第４の観測時刻ｔ４のそれぞれを式（２５）に代入して、時間差ΔＴを再度算出する。
時間差判定部６１は、式（２６）に示すように、再度算出した時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２以内であれば、時間差が小さい旨を示す時間差小情報を渦パラメータ算出部６３に出力する。
時間差判定部６１は、式（２７）に示すように、再度算出した時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２よりも大きければ、時間差が大きい旨を示す時間差大情報を渦パラメータ算出部６３に出力する。
【０１２３】
渦パラメータ算出部６３は、時間差判定部６１から時間差大情報が出力されていれば、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４とを、式（１）に代入する。
そして、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測時刻ｔ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測時刻ｔ４とを式（１）に代入することで、実際の渦の半径ｒを算出する。
第１の観測位置ｐ１のｙ座標ｙ１、第１の観測時刻ｔ１、第２の観測位置ｐ２のｙ座標ｙ２及び第２の観測時刻ｔ２のそれぞれは、実施の形態１と同様に、位置速度格納部２２から取得したものである。
【０１２４】
また、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第３の観測位置ｐ３のｙ座標ｙ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第４の観測位置ｐ４のｙ座標ｙ４とを、式（２）に代入する。
そして、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測時刻ｔ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測時刻ｔ４とを式（２）に代入することで、実際の渦の移動速度Ｖｄｓを算出する。
渦パラメータ算出部６３は、第１の観測位置ｐ１及び第２の観測位置ｐ２を用いて、式（３）及び式（４）に示すように、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。
または、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第３の観測位置ｐ３及びドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第４の観測位置ｐ４を用いて、式（５）及び式（６）に示すように、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。
渦パラメータ算出部６３は、算出した実際の渦の半径ｒ、実際の渦の移動速度Ｖｄｓ、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）のそれぞれを強度算出部２４に出力する。
また、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第３のドップラ速度Ｖ３及びドップラ速度分布（ｉ＋３）から検出した第４のドップラ速度Ｖ４のそれぞれを強度算出部２４に出力する。
【０１２５】
渦パラメータ算出部６３は、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されていれば、ドップラ速度算出部１１から、（ｉ＋４）番目の観測期間に算出されたドップラ速度分布（ｉ＋４）を取得する。（ｉ＋４）番目の観測期間は、（ｉ＋３）番目の観測期間の次の期間である。
渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋４）に含まれているドップラ速度の中から、第２の風方向でピークとなっているドップラ速度を第３のドップラ速度Ｖ３として検出する。
また、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋４）から、第３のドップラ速度Ｖ３が観測された位置を第３の観測位置ｐ３として検出する。ｐ３＝（ｘ３，ｙ３）である。
渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋４）に含まれているドップラ速度の中から、第１の風方向でピークとなっているドップラ速度を第４のドップラ速度Ｖ４として検出する。
また、渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋４）から、第４のドップラ速度Ｖ４が観測された位置を第４の観測位置ｐ４として検出する。ｐ４＝（ｘ４，ｙ４）である。
渦パラメータ算出部６３は、ドップラ速度分布（ｉ＋４）から検出した第３のドップラ速度Ｖ３が観測された第３の観測時刻ｔ３と、ドップラ速度分布（ｉ＋４）から検出した第４のドップラ速度Ｖ４が観測された第４の観測時刻ｔ４とを時間差判定部６１に出力する。
【０１２６】
以下、時間差判定部６１から時間差大情報が出力されるまで、渦パラメータ算出部６３における第３のドップラ速度Ｖ３及び第４のドップラ速度Ｖ４の検出処理と、時間差判定部６１における判定処理とが繰り返される。
【０１２７】
強度算出部２４は、位置速度格納部２２から、ｉ番目の観測期間の情報として、第１のドップラ速度Ｖ１及び第２のドップラ速度Ｖ２のそれぞれを取得する。
強度算出部２４は、渦パラメータ算出部６３から、実際の渦の半径ｒ、実際の渦の移動速度Ｖｄｓ、実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）、第３のドップラ速度Ｖ３及び第２のドップラ速度Ｖ４のそれぞれを取得する。
【０１２８】
次に、強度算出部２４は、式（７）に示すように、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２と、第３のドップラ速度Ｖ３と、第２のドップラ速度Ｖ４との平均値Ｖａｖｅを算出する。
強度算出部２４は、渦パラメータ算出部６３により算出された半径ｒと、平均値Ｖａｖｅとを用いて、式（８）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
または、強度算出部２４は、第１のドップラ速度Ｖ１と、第２のドップラ速度Ｖ２と、第３のドップラ速度Ｖ３と、第４のドップラ速度Ｖ４との中で、最も大きなドップラ速度Ｖｍａｘと、渦パラメータ算出部６３により算出された半径ｒとを用いて、式（９）に示すように、実際の渦の強度Γ（ｒ）を算出する。
強度算出部２４は、乱気流の検出結果として、算出した実際の渦の強度Γ（ｒ）と、渦パラメータ算出部６３から出力された実際の渦の移動速度Ｖｄｓと、渦パラメータ算出部６３から出力された実際の渦の位置（ｘ０，ｙ０）とを外部に出力する。
【０１２９】
以上の実施の形態５では、時間差判定部６１から時間差小情報が出力されていれば、渦パラメータ算出部６３が、複数の走査でそれぞれ観測された、第３のドップラ速度Ｖ３と第４のドップラ速度Ｖ４との組の中から、時間差ΔＴが閾値Ｔｈ２よりも大きくなるときの、第３のドップラ速度Ｖ３と第４のドップラ速度Ｖ４との組を探索するように、図１６に示す乱気流検出装置を構成した。したがって、図１６に示す乱気流検出装置は、図１に示す乱気流検出装置と同様に、渦が上昇又は下降している場合でも、渦の強度の誤推定を防ぐことができるほか、時間差ΔＴが小さい状況下での半径ｒの算出精度の劣化を抑えることができる。
【０１３０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
この発明は、渦の強度を算出する乱気流検出装置及び乱気流検出方法に適している。
【符号の説明】
【０１３２】
１  パルス送受信部、２  送受信処理部、３  信号処理部、１１  ドップラ速度算出部、１２  基準位置検出部、１３  乱気流パラメータ推定部、２１  位置速度検出部、２２  位置速度格納部、２３  渦パラメータ算出部、２４  強度算出部、２５  ドップラ速度検出部、２６  強度算出部、２７  変位判定部、２８  渦パラメータ算出部、３１  ドップラ速度算出回路、３２  基準位置検出回路、３３  位置速度検出回路、３４  位置速度格納回路、３５  渦パラメータ算出回路、３６  強度算出回路、３７  ドップラ速度検出回路、３８  強度算出回路、３９  変位判定回路、４０  渦パラメータ算出回路、４１  時間差判定回路、４２，４３  渦パラメータ算出回路、５１  メモリ、５２  プロセッサ、６１  時間差判定部、６２，６３  渦パラメータ算出部。
【図１】
2021009832.tif 000017
【図２】
2021009832.tif 000018
【図３】
2021009832.tif 000019
【図４】
2021009832.tif 000020
【図５】
2021009832.tif 000021
【図６】
2021009832.tif 000022
【図７】
2021009832.tif 000023
【図８】
2021009832.tif 000024
【図９】
2021009832.tif 000025
【図１０】
2021009832.tif 000026
【図１１】
2021009832.tif 000027
【図１２】
2021009832.tif 000028
【図１３】
2021009832.tif 000029
【図１４】
2021009832.tif 000030
【図１５】
2021009832.tif 000031
【図１６】
2021009832.tif 000032
【図１７】
2021009832.tif 000033
【国際調査報告】
2021009832.tif 000034
2021009832.tif 000035
2021009832.tif 000036
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