(57)【要約】  観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部（１０１）と、モーメント算出部（１０１）が算出したドップラ速度に基づき、レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部（１０２）と、風向風速推定部（１０２）が推定した、レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部（１０５）を備えた。
2021005634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部と、
前記モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、前記レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部と、
前記風向風速推定部が推定した、前記レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、前記観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部
を備えた乱気流検出装置。
【請求項２】
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値が風速判定用閾値を超えている風速ブラスト候補セルであるか否かを判定する風速判定部と、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と風向判定用基準値との差が風向判定用範囲内である風向ブラスト候補セルであるか否かを判定する風向判定部とを備え、
前記ブラスト検出部は、
前記風速判定部が判定した風速ブラスト候補セルと、前記風向判定部が判定した風向ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第１ブラスト検出部を備えた
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】
前記波動は波動放射周期単位で放射され、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値と、一走査前の前記受信信号に基づく前記レンジセルの風速値との風速時間差を算出する風速時間差算出部と、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と、一走査前の前記受信信号に基づく前記レンジセルの風向値との風向時間差を算出する風向時間差算出部と、
前記レンジセル毎に、前記風速時間差算出部が算出した風速時間差が風速時間差判定用閾値を超えている風速時間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風速時間差判定部と、
前記レンジセル毎に、前記風向時間差算出部が算出した風向時間差が風向時間差判定用閾値を超えている風向時間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風向時間差判定部とを備え、
前記ブラスト検出部は、
前記風速時間差判定部が判定した風速時間差ブラスト候補セルと、前記風向時間差判定部が判定した風向時間差ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第２ブラスト検出部を備えた
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４】
前記風向風速推定部が測定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値と、当該レンジセルの周辺のレンジセルの風速値との風速空間差を算出する風速空間差算出部と、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と、当該レンジセルの周辺のレンジセルの風向値との風向空間差を算出する風向空間差算出部と、
前記レンジセル毎に、前記風速空間差算出部が算出した風速空間差が風速空間差判定用閾値を超えている風速空間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風速空間差判定部と、
前記レンジセル毎に、前記風向空間差算出部が算出した風向空間差が風向空間差判定用閾値を超えている風向空間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風向空間差判定部とを備え、
前記ブラスト検出部は、
前記風速空間差判定部が判定した風速空間差ブラスト候補セルと、前記風向空間差判定部が判定した風向空間差ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第３ブラスト検出部を備えた
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５】
前記波動は波動放射周期単位で放射され、
前記ブラスト検出部は、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、風速値が風速判定用閾値を超えていると判定された風速ブラスト候補セルと、前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、風向値と風向判定用基準値との差が風向判定用範囲内であると判定された風向ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第１ブラスト検出部、
又は、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、風速値と、一走査前の受信信号に基づくレンジセルの風速値との風速時間差が風速時間差判定用閾値を超えていると判定された風速時間差ブラスト候補セルと、前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、風向値と一走査前の受信信号に基づくレンジセルの風向値との風向時間差が風向時間差判定用閾値を超えていると判定された風向時間差ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第２ブラスト検出部
又は、
前記風向風速推定部が測定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、風速値と、周辺のレンジセルの風速値との風速空間差が風速空間差判定用閾値を超えると判定された風速空間差ブラスト候補セルと、前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、風向値と周辺のレンジセルの風向値との風向空間差が風向空間差判定用閾値を超えていると判定された風向空間差ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第３ブラスト検出部
のうち、少なくとも２つを備える
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】
前記風向風速推定部は、
前記レンジセル毎に、信号強度と低反射物判定用閾値との比較、及び、信号強度と高反射物判定用閾値との比較を行い、
信号強度が、前記低反射物判定用閾値を超えており、かつ、前記高反射物判定用閾値を超えていないレンジセルである場合、当該レンジセルのドップラ速度の値を無効値化する不要セル抑圧部を備えた
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７】
前記風向風速推定部は、
前記レンジセル毎に、信号強度と低反射物抽出用閾値との比較、及び、信号強度と高反射物抽出用閾値との比較を行い、
信号強度が、前記低反射物抽出用閾値を超えており、かつ、前記高反射物抽出用閾値を超えているレンジセルである場合、当該レンジセルのドップラ速度の値、又は、当該レンジセル以遠のレンジセルのドップラ速度の値を無効値化する不要セル抑圧部を備えた
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８】
前記不要セル抑圧部は、ドップラ速度の値を無効値化したレンジセルについて、当該ドップラ速度の値を無効値化したレンジセルの周囲に有効レンジセルが存在する場合、当該ドップラ速度の値を無効値化したレンジセルのドップラ速度の値を、前記有効レンジセルのドップラ速度の値に基づき補間する
ことを特徴とする請求項６又は請求項７記載の乱気流検出装置。
【請求項９】
モーメント算出部が、観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するステップと、
風向風速推定部が、前記モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、前記レンジセル毎の風向値及び風速値を推定するステップと、
ブラスト検出部が、前記風向風速推定部が推定した、前記レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、前記観測領域におけるブラスト領域を検出するステップ
を備えた乱気流検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機に搭載されたジェットエンジンから噴射されるエンジン排気の影響範囲を検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】
空港内の地上面（以下「空港面」という。）での航空機の離着陸の際は、他の航空機の飛行に伴って発生する後方乱気流による影響、及び、他の航空機に搭載されたジェットエンジンから噴射されるエンジン排気による影響も回避する必要がある。エンジン排気は、ジェットブラスト、エンジンブラスト、又は、ジェット噴流等とも呼ばれる。以下、エンジン排気、ジェットブラスト、エンジンブラスト、又は、ジェット噴流等を「ブラスト」という。
ブラストの影響範囲（以下「ブラスト領域」という。）を検出する技術として、例えば、特許文献１には、航空機の位置、移動情報、又は機体情報に基づいてブラスト領域を算出する空港面誘導支援システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２８１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ブラストの挙動は、航空機の周辺の風（以下「背景風」という。）により変化する。つまり、ブラストは、航空機の背景風により、噴射方向又は速度が変化する。
特許文献１に開示されている技術に代表される、従来のブラスト領域を検出する技術では、背景風の影響が考慮されておらず、実際のブラスト領域を検出できない場合があるという課題があった。【０００５】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、背景風を考慮して、ブラスト領域を検出する乱気流検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る乱気流検出装置は、観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部と、モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部と、風向風速推定部が推定した、レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、背景風を考慮して、ブラスト領域を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る乱気流検出装置によるブラストの観測状況のイメージの一例を説明するための模式図である。
【図２】実施の形態１に係る乱気流検出装置を搭載したドップラライダ装置の構成例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る乱気流検出装置の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態１において、第１ブラスト検出部が、ブラストセルを検出する流れのイメージを説明するための図である。
【図５】実施の形態１に係る乱気流検出装置の動作の概要について説明するためのフローチャートである。
【図６】実施の形態１に係る乱気流検出装置の、より具体的な動作について説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態２に係る乱気流検出装置の構成例を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る乱気流検出装置の、より具体的な動作について説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態３に係る乱気流検出装置の構成例を示す図である。
【図１０】実施の形態３において、周辺レンジセルを注目セルに隣接する８レンジセルとした場合の、注目レンジセル及び周辺レンジセルのイメージを説明する図である。
【図１１】実施の形態３に係る乱気流検出装置の、より具体的な動作について説明するためのフローチャートである。
【図１２】実施の形態１〜実施の形態３に係る乱気流検出装置において、不要な物体からの応答が混入しているレンジセルを除去した上で、風向値及び風速値を推定するようにした風向風速推定部の構成例を示す図である。
【図１３】実施の形態１〜実施の形態３において、風向風速推定部が不要セル抑圧部を備えるようにした場合の、不要セル抑圧部の動作を説明するための図である。
【図１４】図１４Ａ，図１４Ｂは、実施の形態１〜実施の形態３に係る乱気流検出装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
近年、航空機利用者の増大により、特に大都市に近接する空港では、空港における交通容量（以下「空港交通容量」という。）の増加が望まれている。空港交通容量を増加させるための一方策としては、滑走路の利用率を上げ、離着陸数を増加させることが考えられる。なお、空港交通容量を増加させるため、滑走路を増設することも一方策ではあるが、滑走路の増設は、一般に、容易なことではない。
【００１０】
現行、空港面での航空機の離着陸間隔は、ＩＣＡＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｉｖｉｌ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ；国際民間航空機関）によって規定された、航空機の飛行に伴って発生する後方乱気流による影響を回避するのに十分な時間及び距離を指標としている。なお、後方乱気流とは、翼端渦、伴流渦、後曳き渦、又はウェイクタービュランス等をいう。
しかし、例えば、交差滑走路を有する空港では、一方の滑走路から離陸する航空機のブラストが他方の滑走路に着陸する航空機に対し急激な風速変化として影響を及ぼすことが懸念されている。したがって、交差滑走路を有する空港では、航空機の離着陸間隔の設定について、ブラストの影響を回避するのに十分な時間の確保も考慮した、より複雑な運用がなされる必要がある。
なお、ブラストは、高温高圧の排気であり、当該ブラストの影響範囲は、航空機のエンジン後方数１００メートルに及ぶ。従って、交差滑走路だけでなく、近接平行滑走路、さらには、滑走路以外の誘導路又は駐機場等においてもブラストの影響が及び、トーイングトラクター、タグ車、又は、バス等の運用にも影響を及ぼす可能性がある。このように、交差滑走路を有する空港に限らず、あらゆる空港の空港面において、航空機のブラストが他の航空機等に対して影響を及ぼすことが想定され、ブラストを考慮して空港面での航空機の離着陸間隔が確保されなければならない。
【００１１】
一方、ブラストは、空港面内に設置されている風向風速計により定点監視されているほか、航空機の位置もしくは速度等の航空機の移動情報、又は、航空機の機体情報により、ある程度予測できる。そのため、上述した従来技術のように、航空機の位置、航空機の移動情報、又は、航空機の機体情報を用いて、ブラスト領域を検出する技術が知られている。
【００１２】
しかしながら、上述したとおり、ブラストの挙動は背景風により大きく変化する。
滑走路の利用率を上げるには、時々刻々のブラスト領域の正確な把握が必要であるのに対し、従来の、上述したようなブラスト領域の予測方法では、背景風の影響を受けたブラスト領域を正確に把握することが困難であった。
【００１３】
これに対し、実施の形態１に係る乱気流検出装置は、背景風を考慮して、ブラスト領域を検出するようにしている。
【００１４】
実施の形態１に係る乱気流検出装置は、例えば、ドップラライダ装置に搭載されることを想定している。なお、これは一例に過ぎず、乱気流検出装置は、例えば、遠隔に存在する目標又は物体の距離及び速度を計測するための電磁波又は音波等の波動を用いた種々の観測装置に搭載され得る。観測装置としては、レーダ装置、ライダ装置、又は、ソーダ装置等が挙げられる。レーダ装置とは例えばドップラレーダ装置であり、ライダ装置とは例えば上記ドップラライダ装置、光波レーダ装置、又はレーザレーダ装置であり、ソーダ装置とは例えばドップラソーダ装置又は音波レーダ装置である。
実施の形態１に係る乱気流検出装置は、ドップラライダ装置が空港面内の観測領域を観測するためにビームを送受信した結果得られた受信信号を用いて、観測領域内におけるブラスト領域を検出する。
【００１５】
図１は、実施の形態１に係る乱気流検出装置１によるブラストの観測状況のイメージの一例を説明するための模式図である。
乱気流検出装置１は、ドップラライダ装置２がビーム走査する観測領域において、ブラスト領域を検出する。
図１では、乱気流検出装置１は、交差滑走路を有する空港の空港面に設定された観測領域において、ブラスト領域を検出するものとしている。
なお、図１では一例として、乱気流検出装置１は、交差滑走路を有する空港にて、ブラスト領域を検出するものとしたが、これは一例に過ぎない。
乱気流検出装置１は、あらゆる空港の空港面において、ブラスト領域を検出することができる。
【００１６】
図１において、滑走路Ａ上の出発機は、図上、左側の矢印１０００ａの方向に離陸を開始しており、機体後方からはブラスト１００１が噴射されている。また、滑走路Ａと交差する滑走路Ｂには、到着機が、図上、右側の矢印１０００ｂの方向に進入している。
乱気流検出装置１が搭載されたドップラライダ装置２は、滑走路Ａ及び滑走路Ｂを含むように設定された観測領域を、所定の高度で水平にビーム走査する。所定の高度とは、例えば、滑走路上の航空機のエンジンが存在し得る高度（以下「エンジン高度」という。）である。なお、図１では、ドップラライダ装置２がビーム走査する観測領域は、扇形であらわされるものとしている。
ドップラライダ装置２は、予め設定された周期で上記ビーム走査を行う。乱気流検出装置１は、ドップラライダ装置２が観測領域をビーム走査した結果に基づき、ブラスト領域の検出を行う。
【００１７】
以下の説明において、ドップラライダ装置２による、一周期分の、扇形の観測領域の一方の半径から他方の半径までのビーム走査を、一走査又は一観測という。なお、ここでは、観測領域を扇形とし、ドップラライダ装置２は、一周期で、扇形の範囲をビーム走査するものとするが、これに限らず、観測領域が略円形状であり、ドップラライダ装置２は、一周期で、略円形状の範囲をビーム走査する場合もある。ドップラライダ装置２が一周期でビーム走査する範囲が略円形状であらわされる場合は、一周する走査を一走査又は一観測という。また、ドップラライダ装置２は、ビーム走査を、１本のビームに限らず、複数のビームを同時に送受信することで行ってもよい。
【００１８】
観測領域は、ビーム走査の方向である方位方向と、ビーム走査の方向と略直行するレンジ方向に区分けされる。具体的には、観測領域は、所定の方位毎及び所定のレンジ毎に、区分けされる。観測領域が方位方向及びレンジ方向に区分けされてできる複数の領域のそれぞれを、「レンジセル」という。
図１において、方位方向を１００２の矢印、レンジ方向を１００３の矢印で示している。なお、レンジ方向は、視線方向ともいう。
【００１９】
図２は、実施の形態１に係る乱気流検出装置１を搭載したドップラライダ装置２の構成例を示す図である。
図２に示すように、ドップラライダ装置２は乱気流検出装置１を搭載し、電磁波放射部２１及び送受信部２２を備える。
【００２０】
電磁波放射部２１は、予め設定された周期（以下「波動放射周期」という。）単位で、送受信部２２から伝送された送信光パルスに基づく電磁波を観測領域へ放射する。実施の形態１では、電磁波放射部２１は、波動放射周期単位で、送受信部２２から伝送された送信光パルスを送信光に変換して、当該送信光を観測領域へ放射する。そして、電磁波放射部２１は、観測領域内の大気による、上記送信光の反射光を受信する。電磁波放射部２１は、例えば、送信光を空間へ放射する際に送信光を収束させる望遠鏡、及び、放射の方向を制御する反射鏡で構成される。
電磁波放射部２１が観測領域へ放射した送信光は、大気中の微粒子で反射される。その際、反射位置の風速に応じてドップラ効果が生じるため、大気による反射光の周波数はドップラ効果による偏移を受ける。
電磁波放射部２１は、観測領域へ放射した送信光の、大気による反射光を受信し電気信号に変換した後、当該電気信号を受信信号として、送受信部２２に伝送する。
【００２１】
送受信部２２は、電磁波放射部２１を介して観測領域へ放射する送信光のもととなる送信光パルスを、電気信号として生成する。また、送受信部２２は、電磁波放射部２１が観測領域へ放射した送信光の、大気による反射光を、電磁波放射部２１が電気信号に変換した受信信号を受信する。送受信部２２は、受信した受信信号に、増幅、周波数変換等の処理を施した後、当該処理を施した後の受信信号を、乱気流検出装置１へ出力する。
【００２２】
乱気流検出装置１は、送受信部２２から出力された受信信号に基づき、ブラスト領域を検出する。乱気流検出装置１の詳細については、後述する。
乱気流検出装置１は、ブラスト領域を検出した結果として、ブラスト領域及びブラスト強度に関する情報を出力する。実施の形態１において、ブラスト強度とは、ブラストの風速値をいう。なお、ブラストの風速は、絶対風速である。
【００２３】
図３は、実施の形態１に係る乱気流検出装置１の構成例を示す図である。
乱気流検出装置１は、モーメント算出部１０１、風向風速推定部１０２、風速判定部１０３、風向判定部１０４、及び、ブラスト検出部１０５を備える。ブラスト検出部１０５は、第１ブラスト検出部１０５１を備える。
【００２４】
モーメント算出部１０１は、ドップラライダ装置２の送受信部２２から出力された受信信号を取得し、取得した受信信号のスペクトルから、レンジセル毎の、信号強度（いわゆる「０次モーメント」）、ドップラ速度（いわゆる「１次モーメント」）、又は、スペクトル幅（いわゆる「２次モーメント」）等を算出する。なお、ドップラ速度は、視線速度ともいう。実施の形態１において、モーメント算出部１０１が受信信号に基づいて算出する、信号強度、ドップラ速度、又は、スペクトル幅等を、まとめて「モーメント情報」ともいう。ドップラライダの受信信号からモーメント情報を算出する方法は、既知の一般的な方法を用いればよいため、詳細な説明を省略する。
モーメント算出部１０１は、算出したモーメント情報を各レンジセルに付与して、受信信号を、風向風速推定部１０２に出力する。モーメント算出部１０１がモーメント情報を付与して風向風速推定部１０２に出力する受信信号を、「モーメント付与後受信信号」ともいう。
【００２５】
風向風速推定部１０２は、モーメント算出部１０１から出力されたモーメント付与後受信信号について、モーメント算出部１０１が算出したドップラ速度を用いて、レンジセル毎の、風向値及び風速値を推定する。ドップラ速度から風向値及び風速値を推定する技術は、既知の技術であるため詳細な説明は省略する。風向風速推定部１０２が推定する風向及び風速を、「速度ベクトル」ともいう。
このとき、風向風速推定部１０２は、所定の小方位角範囲に含まれる少なくとも２本以上のビームに基づいて得られたドップラ速度を用いて、風向値及び風速値を推定する。風向風速推定部１０２は、風向値及び風速値を、上記小方位角範囲内の風向及び風速が一様であると仮定して推定する。なお、所定の小方位角範囲の設定方法としては、０°〜１０°、１０°〜２０°、・・・というように、小方位角範囲を実質的に重複なく設定する方法が挙げられる。これは一例に過ぎず、例えば、０°〜１０°、５°〜１５°、・・・というように、小方位角範囲を重複させながら、当該小方位範囲を設定するようにしてもよい。
風向風速推定部１０２は、推定した風向値及び風速値を、モーメント付与後受信信号の各レンジセルに付与して、風速判定部１０３及び風向判定部１０４に出力する。風向風速推定部１０２が風向及び風速を付与して風速判定部１０３及び風向判定部１０４に出力するモーメント付与後受信信号を、「ベクトル付与後受信信号」ともいう。なお、ベクトル付与後受信信号の各レンジセルには、風向値及び風速値の他、モーメント情報も付与されている。
【００２６】
風速判定部１０３は、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風速値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルがブラスト領域のレンジセル（以下「ブラストセル」という。）の候補となるレンジセル（以下「風速ブラスト候補セル」という。）であるか否かを判定する。具体的には、風速判定部１０３は、レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値が、予め設定された閾値（以下「風速判定用閾値」という。）を超えているか否かを判定する。風速判定用閾値には、予め、ユーザ等によって、ブラストを判定するのに適した値が設定されている。風速判定部１０３は、レンジセルの風速値が風速判定用閾値を超えている場合、当該レンジセルは風速ブラスト候補セルであるとし、風速ブラスト候補セルに、風速ブラスト候補セルフラグを付与する。
風速判定部１０３は、風速ブラスト候補セルに風速ブラスト候補セルフラグを付与したベクトル付与後受信信号を、第１ブラスト検出部１０５１に出力する。風速判定部１０３が風速ブラスト候補セルフラグを付与して第１ブラスト検出部１０５１に出力するベクトル付与後受信信号を、「風速判定後受信信号」ともいう。風速判定後受信信号において、風速ブラスト候補セルには風速ブラスト候補セルフラグが付与されている他、風速判定後受信信号の各レンジセルには、モーメント情報、風向値及び風速値も付与されている。なお、ここでは、風速判定後受信信号において、風速ブラスト候補セルには風速ブラスト候補セルフラグが付与され、各レンジセルには、モーメント情報、風向値及び風速値が付与されているものとするが、これは一例に過ぎず、風速判定後受信信号の各レンジセルには、少なくとも、レンジセルが風速ブラスト候補セルである場合の風速ブラスト候補セルフラグと、風速値が付与されていればよい。
【００２７】
風向判定部１０４は、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風向値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルがブラストセルの候補となるレンジセル（以下「風向ブラスト候補セル」という。）であるか否かを判定する。具体的には、風向判定部１０４は、レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と予め設定された基準値（以下「風向判定用基準値」という。）との差の絶対値が、予め設定された範囲（以下「風向判定用範囲」という。）内であるか否かを判定する。風向判定用基準値には、予め、ユーザ等によって、レンジセルの風向がブラストと推定される方向の値が設定されている。具体的には、風向判定用基準値には、予め、ユーザ等によって、航空機の脅威となるブラストの風向を示す角度が設定されている。
【００２８】
航空機は、一般に、追い風又は向かい風に比べ、横風に対して弱いとされている。そのため、ブラストが滑走路上の航空機の脅威となるのは、一般に、ブラストが航空機の機体に対して横風となる場合、言い換えれば、ブラストが航空機の機体の向きに対して直角となる場合である。なお、実施の形態１において、「直角」とは、厳密に「直角」である必要はなく、「直角」には、「略直角」も含む。
一方、滑走路上の航空機の機体の向きは、滑走路の向きと略平行と推定される。そのため、風向が滑走路の向きに対して直角である場合、当該風向は航空機の機体の向きに対して直角であると言える。
そこで、実施の形態１では、風向判定部１０４は、滑走路の向きと、レンジセルに付与されている風向値とがなす角によって、航空機の脅威となるブラストセルである可能性があるレンジセルを風向ブラスト候補セルと判定するものとする。そして、風向判定用基準値には、レンジセルの風向が、航空機にとって脅威となるブラストの風向を示す、滑走路の向きと風向とのなす角度が設定されているものとする。実施の形態１では、一例として、風向判定用基準値には、「９０°」が設定されているものとする。また、風向判定用範囲には、風向判定用基準値９０°を基準として、「±４５°」が設定されているものとする。
【００２９】
風向判定部１０４は、レンジセルの風向値と風向判定用基準値との差の絶対値が風向判定用範囲内である場合、当該レンジセルは風向ブラスト候補セルであるとし、風向ブラスト候補セルに、風向ブラスト候補セルフラグを付与する。
風向判定部１０４は、風向ブラスト候補セルに風向ブラスト候補セルフラグを付与したベクトル付与後受信信号を、第１ブラスト検出部１０５１に出力する。風向判定部１０４が風向ブラスト候補セルフラグを付与して第１ブラスト検出部１０５１に出力するベクトル付与後受信信号を、「風向判定後受信信号」ともいう。風向判定後受信信号において、風向ブラスト候補セルには風向ブラスト候補セルフラグが付与されている他、風向判定後受信信号の各レンジセルには、モーメント情報、風向値及び風速値も付与されている。なお、ここでは、風向判定後受信信号において、風向ブラスト候補セルには風向ブラスト候補セルフラグが付与され、各レンジセルには、モーメント情報、風向値及び風速値が付与されているものとするが、これは一例に過ぎず、風向判定後受信信号の各レンジセルには、少なくとも、レンジセルが風向ブラスト候補セルである場合の風向ブラスト候補セルフラグと、風向値が付与されていればよい。
【００３０】
ブラスト検出部１０５は、風向風速推定部１０２が推定した、レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、観測領域におけるブラスト領域を検出する。
具体的には、ブラスト検出部１０５の第１ブラスト検出部１０５１は、風速判定部１０３から出力された風速判定後受信信号と、風向判定部１０４から出力された風向判定後受信信号に基づき、ブラスト領域を検出する。第１ブラスト検出部１０５１は、風速判定後受信信号における風速ブラスト候補セルと、風向判定後受信信号における風向ブラスト候補セルの論理積を取り、風速ブラスト候補セルであり、かつ、風向ブラスト候補セルであるレンジセルを、ブラストセルとして検出する。風速ブラスト候補セルであり、かつ、風向ブラスト候補セルであるブラストセルは、風速及び風向がともにブラストの特徴を有しているレンジセルである。すなわち、第１ブラスト検出部１０５１は、風速及び風向がともにブラストの特徴を有しているレンジセルを、ブラストセルとして検出する。
なお、第１ブラスト検出部１０５１は、風速ブラスト候補セル又は風向ブラスト候補セルを、風速ブラスト候補セルフラグ又は風向ブラスト候補セルフラグによって判断すればよい。
【００３１】
ここで、図４は、実施の形態１において、第１ブラスト検出部１０５１が、ブラストセルを検出する流れのイメージを説明するための図である。なお、図４では、ドップラライダ装置２の観測領域は、扇形としている。図４において、観測領域のイメージを、４０１、４０２、及び、４０３で示している。なお、図４では、観測領域におけるレンジセルを図示するようにしている。
図４では、風速判定部１０３が判定した風速ブラスト候補セル（図４の４０１ａで示す）と、風向判定部１０４が判定した風向ブラスト候補セル（図４の４０２ａで示す）から、第１ブラスト検出部１０５１が、風速ブラスト候補セル４０１ａであり、かつ、風向ブラスト候補セル４０２ａであるレンジセルを、ブラストセル（図４の４０３ａで示す）として検出したイメージを示している。ブラストセル４０３ａは、風速においても風向においても、ともに、ブラストの特徴を有するレンジセルである。ブラストセルを含む領域が、ブラスト領域である。
【００３２】
第１ブラスト検出部１０５１は、検出したブラスト領域に関する情報を、ブラスト検出結果として、出力する。具体的には、第１ブラスト検出部１０５１は、各レンジセルに、少なくとも、ブラストセルであるか否かの情報を付与した受信信号を出力する。実施の形態１では、第１ブラスト検出部１０５１は、各レンジセルに、ブラストセルであるか否かの情報に加え、当該レンジセルがブラストセルの場合には風速値及び風向値を付与した受信信号を、出力するものとする。例えば、第１ブラスト検出部１０５１は、ドップラライダ装置２から出力された受信信号の各レンジセルに、ブラストセルであるか否かの情報と、風速値及び風向値を付与するようにすればよい。
このように、第１ブラスト検出部１０５１は、ブラスト領域を検出した結果として、ブラスト領域及びブラスト強度に関する情報を出力する。
【００３３】
実施の形態１に係る乱気流検出装置１の動作について説明する。
図５は、実施の形態１に係る乱気流検出装置１の動作の概要について説明するためのフローチャートである。
モーメント算出部１０１は、ドップラライダ装置２の送受信部２２から出力された受信信号を取得し、取得した受信信号のスペクトルから、レンジセル毎の、モーメント情報を算出する（ステップＳＴ５０１）。
風向風速推定部１０２は、ステップＳＴ５０１にてモーメント算出部１０１から出力されたモーメント付与後受信信号について、モーメント算出部１０１が算出したドップラ速度を用いて、レンジセル毎の、風向値及び風速値を推定する（ステップＳＴ５０２）。
ブラスト検出部１０５は、ステップＳＴ５０２にて風向風速推定部１０２が推定した、レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、観測領域におけるブラスト領域を検出する（ステップＳＴ５０３）。
【００３４】
図６は、実施の形態１に係る乱気流検出装置１の、より具体的な動作について説明するためのフローチャートである。
なお、図６のステップＳＴ６０１〜ステップＳＴ６０２の具体的な動作は、図５のステップＳＴ５０１〜ステップＳＴ５０２の具体的な動作と同様であるため、重複した説明を省略する。
風速判定部１０３は、ステップＳＴ６０２にて風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風速値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルがブラストセルの候補となる風速ブラスト候補セルであるか否かを判定する（ステップＳＴ６０３）。具体的には、風速判定部１０３は、レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値が風速判定用閾値を超えているか否かを判定する。風速判定部１０３は、レンジセルの風速値が風速判定用閾値を超えている場合、当該レンジセルは風速ブラスト候補セルであるとし、風速ブラスト候補セルに、風速ブラスト候補セルフラグを付与する。
風速判定部１０３は、風速ブラスト候補セルに風速ブラスト候補セルフラグを付与した風速判定後受信信号を、第１ブラスト検出部１０５１に出力する。
【００３５】
風向判定部１０４は、ステップＳＴ６０２にて風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風向値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルがブラストセルの候補となる風向ブラスト候補セルであるか否かを判定する（ステップＳＴ６０４）。具体的には、風向判定部１０４は、レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と風向判定用基準値との差の絶対値が、風向判定用範囲内であるか否かを判定する。風向判定部１０４は、レンジセルの風向値と風向判定用基準値との差の絶対値が風向判定用範囲内である場合、当該レンジセルは風向ブラスト候補セルであるとし、風向ブラスト候補セルに、風向ブラスト候補セルフラグを付与する。
風向判定部１０４は、風向ブラスト候補セルに風向ブラスト候補セルフラグを付与した風向判定後受信信号を、第１ブラスト検出部１０５１に出力する。
【００３６】
第１ブラスト検出部１０５１は、ステップＳＴ６０３にて風速判定部１０３から出力された風速判定後受信信号と、ステップＳＴ６０４にて風向判定部１０４から出力された風向判定後受信信号に基づき、ブラスト領域を検出する（ステップＳＴ６０５）。
具体的には、第１ブラスト検出部１０５１は、風速判定後受信信号における風速ブラスト候補セルと、風向判定後受信信号における風向ブラスト候補セルの論理積を取り、風速ブラスト候補セルであり、かつ、風向ブラスト候補セルであるレンジセルを、ブラストセルとして検出する。
第１ブラスト検出部１０５１は、検出したブラスト領域に関する情報を、ブラスト検出結果として、出力する。
【００３７】
図６において、ステップＳＴ６０３の処理とステップＳＴ６０４の処理を並列的に記載したが、ステップＳＴ６０３の処理とステップＳＴ６０４の処理は、逐次的に行われるようにしてもよい。
【００３８】
以上の実施の形態１では、第１ブラスト検出部１０５１は、風速ブラスト候補セルと風向ブラスト候補セルの論理積を取って、ブラストセルを検出するようにしたが、これは一例に過ぎない。例えば、第１ブラスト検出部１０５１は、風速ブラスト候補セルと風向ブラスト候補セルの論理和を取って、ブラストセルを検出するようにしてもよい。
例えば、風向風速推定部１０２による風向値及び風速値の推定精度、風速判定部１０３による風速ブラスト候補セルの判定精度、又は、風向判定部１０４による風向ブラスト候補セルの判定精度が悪く、風速ブラスト候補セル又は風向ブラスト候補セルの見逃し等が多く発生すると予想される場合もある。このような場合に、第１ブラスト検出部１０５１が、風速値又は風向値の一方でもブラストの特徴を有しているレンジセルをブラストセルと判定することで、乱気流検出装置１は、上述したような判定精度が悪いことを考慮した、ブラスト領域の検出を行うことができる。
【００３９】
また、一般に、風向値及び風速値を精度良く推定するためには、小方位角範囲をある程度広く設定する必要がある。一方で、小方位角範囲を広く設定すると、方位角方向の分解能が劣化する、又は、局所的な風向値もしくは風速値の変動が捉えづらくなる等の問題が発生することがある。そのため、風向風速推定部１０２が、風向値及び風速値を推定するにあたり、広い小方位角範囲を確保することが困難となる場合が考えられる。風向風速推定部１０２が広い小方位角範囲を確保することが困難である場合、風向風速推定部１０２が推定する風向値又は風速値には、精度の劣化した風向値又は風速値が含まれ得る。その結果、風速判定部１０３が、風速ブラスト候補セルを見逃す等の事態が発生することがあり得る。また、風向判定部１０４が、風向ブラスト候補セルを見逃す等の事態が発生することがあり得る。
【００４０】
上述したような、風速ブラスト候補セル又は風向ブラスト候補セルの判定の精度が劣化することに対応するため、以上の実施の形態１において、風速判定部１０３は、例えば、風速ブラスト候補セルを判定した後、当該風速ブラスト候補セルに、画像処理的な補正を行うようにしてもよい。また、例えば、風向判定部１０４は、風向ブラスト候補セルを判定した後、当該風向ブラスト候補セルに、画像処理的な補正を行うようにしてもよい。例えば、風速判定部１０３又は風向判定部１０４は、モルフォロジーフィルタ処理を行う。モルフォロジーフィルタは、既知の一般的な処理であるため、詳細な説明は省略するが、例えば、風速判定部１０３又は風向判定部１０４は、クロージング処理を行うことによって、空間的な不整合を改善することができる。クロージング処理とは、モルフォロジーフィルタにおいて膨張処理後に収縮処理を行う一連の処理である。空間的な不整合とは、風速ブラスト候補セル又は風向ブラスト候補セルの見逃し等をいう。また、風速判定部１０３又は風向判定部１０４は、オープニング処理を行うことによって、誤推定した風速ブラスト候補セル又は風向ブラスト候補セルを除去することができる。オープニング処理とは、モルフォロジーフィルタにおいて収縮処理後に膨張処理を行う一連の処理である。
このように、実施の形態１に係る乱気流検出装置１は、風速及び風向に対しブラストの特徴を有するレンジセルを判定した後、それぞれ補正した後に、論理積もしくは論理和として最終的なブラスト領域を判定するようにしてもよい。これにより、風向値及び風速値推定の過程で発生する精度の劣化を抑えることができ、補正を行うことなくブラスト領域を検出する場合に比べ、より精度の高いブラスト領域の検出が可能である。
【００４１】
以上のように、実施の形態１によれば、乱気流検出装置１は、観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部１０１と、モーメント算出部１０１が算出したドップラ速度に基づき、レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部１０２と、風向風速推定部１０２が推定した、レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部１０５を備えるように構成した。より具体的には、実施の形態１において、乱気流検出装置１は、風向風速推定部１０２が推定したレンジセル毎の風速値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値が風速判定用閾値を超えている風速ブラスト候補セルであるか否かを判定する風速判定部１０３と、風向風速推定部１０２が推定したレンジセル毎の風向値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と風向判定用基準値との差が風向判定用範囲内である風向ブラスト候補セルであるか否かを判定する風向判定部１０４とを備え、ブラスト検出部１０５は、風速判定部１０３が判定した風速ブラスト候補セルと、風向判定部が判定した風向ブラスト候補セルから、ブラスト領域を検出する第１ブラスト検出部１０５１を備えるように構成した。そのため、背景風を考慮して、ブラスト領域を検出することができる。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１では、乱気流検出装置１は、風向及び風速の絶対的な値によりブラスト領域を判定していた。
一方、滑走路上の航空機にとっては、滑走路上で風向及び風速が急激に変化することも、脅威となる。そこで、実施の形態２では、風向及び風速の時間変化も広義のブラストとして、ブラスト領域を検出する実施の形態について説明する。
【００４３】
実施の形態２に係る乱気流検出装置１ａも、実施の形態１に係る乱気流検出装置１と同様、一例として、ドップラライダ装置２に搭載されるものとする。
乱気流検出装置１ａを搭載したドップラライダ装置２の構成例は、実施の形態１において、図２を用いて説明したドップラライダ装置２の構成例と同様であるため、重複した説明を省略する。
乱気流検出装置１ａは、ブラスト領域を検出した結果として、ブラスト領域及びブラスト強度に関する情報を出力する。実施の形態２において、ブラスト強度とは、ブラストの風速の時間変化をいう。
【００４４】
図７は、実施の形態２に係る乱気流検出装置１ａの構成例を示す図である。
図７において、実施の形態１にて図３を用いて説明した乱気流検出装置１の構成と同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
実施の形態２に係る乱気流検出装置１ａは、実施の形態１に係る乱気流検出装置１とは、風向風速格納部１０６、風速時間差算出部１０７、風向時間差算出部１０８、風速時間差判定部１０９、風向時間差判定部１１０を備える点が異なる。また、実施の形態２に係る乱気流検出装置１ａは、実施の形態１に係る乱気流検出装置１とは、ブラスト検出部１０５ａが第２ブラスト検出部１０５２を備える点が異なる。また、実施の形態２に係る乱気流検出装置１ａは、実施の形態１に係る乱気流検出装置１が備えていた、風速判定部１０３、風向判定部１０４、及び、第１ブラスト検出部１０５１をいずれも備えない。
【００４５】
風向風速格納部１０６は、波動放射周期に観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された送信光に基づく受信信号に、風向風速推定部１０２が推定した風向値及び風速値が付与された、ベクトル付与後受信信号を、履歴で格納する。
実施の形態２では、風向風速推定部１０２は、ベクトル付与後受信信号を、風向風速格納部１０６に格納する。また、風向風速推定部１０２は、ベクトル付与後受信信号を、風速時間差算出部１０７、及び、風向時間差算出部１０８に出力する。
なお、ここでは、図７に示すように、風向風速格納部１０６は、乱気流検出装置１ａに備えられるものとするが、これは一例に過ぎない。風向風速格納部１０６は、乱気流検出装置１ａの外部の、乱気流検出装置１ａが参照可能な場所に備えられるようになっていてもよい。
【００４６】
風速時間差算出部１０７は、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風速値に基づき、各レンジセルについて、レンジセルの風速値と、当該ベクトル付与後受信信号の一走査前のベクトル付与後受信信号に基づくレンジセルの風速値との差（以下「風速時間差」という。）を算出する。
風速時間差算出部１０７は、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号の一走査前のベクトル付与後受信信号を、風向風速格納部１０６から取得する。例えば、ベクトル付与後受信信号には、ドップラライダ装置２において受信信号を取得した日時が付与されているものとし、風速時間差算出部１０７は、当該日時から、一走査前のベクトル付与後受信信号を判断するようにすればよい。
なお、風速時間差算出部１０７は、一走査前のベクトル付与後受信信号を取得不可能な場合、予め設定された所定の時間範囲内で、最も近接するビーム走査時に取得されたベクトル付与後受信信号を、一走査前のベクトル付与後受信信号とすればよい。
風速時間差算出部１０７は、算出した風速時間差の情報を、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号の各レンジセルに付与して、当該ベクトル付与後受信信号を、風速時間差判定部１０９に出力する。風速時間差算出部１０７が風速時間差を付与して風速時間差判定部１０９に出力するベクトル付与後受信信号を、「風速時間差付与後受信信号」ともいう。なお、風速時間差付与後受信信号の各レンジセルには、風速時間差の他、風向値、風速値、及び、モーメント情報も付与されている。
【００４７】
風向時間差算出部１０８は、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風向値に基づき、各レンジセルについて、レンジセルの風向値と、当該ベクトル付与後受信信号の一走査前のベクトル付与後受信信号に基づくレンジセルの風向値との差（以下「風向時間差」という。）を算出する。風向時間差は、基本的に、劣角で表わされるものとする。
風向時間差算出部１０８は、風速時間差算出部１０７と同様の方法で、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号の一走査前のベクトル付与後受信信号を、取得すればよい。
風向時間差算出部１０８は、算出した風向時間差の情報を、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号の各レンジセルに付与して、当該ベクトル付与後受信信号を、風向時間差判定部１１０に出力する。風向時間差算出部１０８が風向時間差を付与して風向時間差判定部１１０に出力するベクトル付与後受信信号を、「風向時間差付与後受信信号」ともいう。なお、風向時間差付与後受信信号の各レンジセルには、風向時間差の他、風向値、風速値、及び、モーメント情報も付与されている。
【００４８】
風速時間差判定部１０９は、風速時間差算出部１０７から出力された風速時間差付与後受信信号に付与されている風速時間差の情報に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルが、ブラストセルの候補となるレンジセル（以下「風速時間差ブラスト候補セル」という。）であるか否かを判定する。具体的には、風速時間差判定部１０９は、レンジセル毎に、当該レンジセルに付与されている風速時間差が、予め設定された閾値（以下「風速時間差判定用閾値」という。）を超えているか否かを判定する。風速時間差判定用閾値には、予め、ユーザ等によって、ブラストを判定するのに適した、風速の時間的な変化の値が設定されている。風速時間差判定部１０９は、レンジセルに付与されている風速時間差が風速時間差判定用閾値を超えている場合、当該レンジセルは風速時間差ブラスト候補セルであるとし、風速時間差ブラスト候補セルに、風速時間差ブラスト候補セルフラグを付与する。
風速時間差判定部１０９は、風速時間差ブラスト候補セルに、風速時間差ブラスト候補セルフラグを付与した風速時間差付与後受信信号を、第２ブラスト検出部１０５２に出力する。風速時間差判定部１０９が風速時間差ブラスト候補セルフラグを付与して第２ブラスト検出部１０５２に出力する風速時間差付与後受信信号を、「風速時間差判定後受信信号」ともいう。風速時間差判定後受信信号において、風速時間差ブラスト候補セルには風速時間差ブラスト候補セルフラグが付与されている他、風速時間差判定後受信信号の各レンジセルには、モーメント情報、風速時間差の情報、風向値及び風速値も付与されている。なお、ここでは、風速時間差判定後受信信号において、風速時間差ブラスト候補セルには風速時間差ブラスト候補セルフラグが付与され、各レンジセルには、モーメント情報、風速時間差の情報、風向値及び風速値が付与されているものとするが、これは一例に過ぎず、風速時間差判定後受信信号の各レンジセルには、少なくとも、レンジセルが風速時間差ブラスト候補セルである場合の風速時間差ブラスト候補セルフラグと、風速時間差の情報が付与されていればよい。
【００４９】
風向時間差判定部１１０は、風向時間差算出部１０８から出力された風向時間差付与後受信信号に付与されている風向時間差の情報に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルが、ブラストセルの候補となるレンジセル（以下「風向時間差ブラスト候補セル」という。）であるか否かを判定する。具体的には、風向時間差判定部１１０は、レンジセル毎に、当該レンジセルに付与されている風向時間差が、予め設定された閾値（以下「風向時間差判定用閾値」という。）を超えているか否かを判定する。風向時間差判定用閾値には、予め、ユーザ等によって、ブラストを判定するのに適した、風向の時間的な変化の値が設定されている。風向時間差判定部１１０は、レンジセルに付与されている風向時間差が風向時間差判定用閾値を超えている場合、当該レンジセルは風向時間差ブラスト候補セルであるとし、風向時間差ブラスト候補セルに、風向時間差ブラスト候補セルフラグを付与する。
風向時間差判定部１１０は、風向時間差ブラスト候補セルに風向時間差ブラスト候補セルフラグを付与した風向時間差付与後受信信号を、第２ブラスト検出部１０５２に出力する。風向時間差判定部１１０が風向時間差ブラスト候補セルフラグを付与して第２ブラスト検出部１０５２に出力する風向時間差付与後受信信号を、「風向時間差判定後受信信号」ともいう。風向時間差判定後受信信号において、風向時間差ブラスト候補セルには風向時間差ブラスト候補セルフラグが付与されている他、風向時間差判定後受信信号の各レンジセルには、モーメント情報、風向時間差の情報、風向値及び風速値も付与されている。なお、ここでは、風向時間差判定後受信信号において、風向時間差ブラスト候補セルには風向時間差ブラスト候補セルフラグが付与され、各レンジセルには、モーメント情報、風向時間差、風向値及び風速値が付与されているものとするが、これは一例に過ぎず、風向時間差判定後受信信号の各レンジセルには、少なくとも、レンジセルが風向時間差ブラスト候補セルである場合の風向時間差ブラスト候補セルフラグと、風向時間差の情報が付与されていればよい。
【００５０】
ブラスト検出部１０５ａは、風向風速推定部１０２が推定した、レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、観測領域におけるブラスト領域を検出する。
具体的には、ブラスト検出部１０５ａの第２ブラスト検出部１０５２は、風速時間差判定部１０９から出力された風速時間差判定後受信信号と、風向時間差判定部１１０から出力された風向時間差判定後受信信号に基づき、ブラスト領域を検出する。第２ブラスト検出部１０５２は、風速時間差判定後受信信号における風速時間差ブラスト候補セルと、風向時間差判定後受信信号における風向時間差ブラスト候補セルの論理積を取り、風速時間差ブラスト候補セルであり、かつ、風向時間差ブラスト候補セルであるレンジセルを、ブラストセルとして検出する。風速時間差ブラスト候補セルであり、かつ、風向時間差ブラスト候補セルであるブラストセルは、風速及び風向がともにブラストの特徴を有しているレンジセルである。
なお、第２ブラスト検出部１０５２は、風速時間差ブラスト候補セル又は風向時間差ブラスト候補セルを、風速時間差ブラスト候補セルフラグ又は風向時間差ブラスト候補セルフラグによって判断すればよい。
【００５１】
第２ブラスト検出部１０５２が、ブラストセルを検出する流れのイメージは、実施の形態１において、図４を用いて説明した、第１ブラスト検出部１０５１がブラストセルを検出する流れのイメージと同様である。ただし、風速時間差及び風向時間差は、風速及び風向の時間的な変化を抽出することから、検出されるブラストセルは、風速及び風向が時間的に急激に変化したレンジセルである。
例えば、図４において、風速判定結果を風速時間差判定結果とし、風向判定結果を風向時間差判定結果として、風速ブラスト候補セル４０１ａを風速時間差ブラスト候補セル、風向ブラスト候補セル４０２ａを風向時間差ブラスト候補セルと読み替えれば、第２ブラスト検出部１０５２がブラストセルを検出する流れのイメージとなる。
【００５２】
第２ブラスト検出部１０５２は、検出したブラスト領域に関する情報を、ブラスト検出結果として、出力する。具体的には、第２ブラスト検出部１０５２は、各レンジセルに、少なくとも、ブラストセルであるか否かの情報を付与した受信信号を出力する。実施の形態２では、第２ブラスト検出部１０５２は、各レンジセルに、ブラストセルであるか否かの情報に加え、当該レンジセルがブラストセルの場合には風速時間差の情報及び風向時間差の情報を付与した受信信号を、出力するものとする。例えば、第２ブラスト検出部１０５２は、ドップラライダ装置２から出力された受信信号の各レンジセルに、ブラストセルであるか否かの情報と、風速時間差の情報及び風向時間差の情報を付与するようにすればよい。
このように、第２ブラスト検出部１０５２は、ブラスト領域を検出した結果として、ブラスト領域及びブラスト強度に関する情報を出力する。
【００５３】
実施の形態２に係る乱気流検出装置１ａの動作について説明する。
実施の形態２に係る乱気流検出装置１ａの動作の概要は、実施の形態１において図５を用いて説明した、実施の形態１に係る乱気流検出装置１の動作の概要と同様であるため、重複した説明を省略する。
図８は、実施の形態２に係る乱気流検出装置１ａの、より具体的な動作について説明するためのフローチャートである。
なお、図８のステップＳＴ８０１〜ステップＳＴ８０２の具体的な動作は、実施の形態１で説明した、図６のステップＳＴ６０１〜ステップＳＴ６０２の具体的な動作と同様であるため、重複した説明を省略する。
【００５４】
風向風速推定部１０２は、ステップＳＴ８０２にて推定した風向値及び風速値を付与したベクトル付与後受信信号を、風向風速格納部１０６に格納する（ステップＳＴ８０３）。
風速時間差算出部１０７は、ステップＳＴ８０２にて風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風速値に基づき、各レンジセルについて、レンジセルの風速値と、当該ベクトル付与後受信信号の一走査前のベクトル付与後受信信号に基づくレンジセルの風速値との風速時間差を算出する（ステップＳＴ８０４）。
風速時間差算出部１０７は、算出した風速時間差の情報を、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号の各レンジセルに付与した風速時間差付与後受信信号を、風速時間差判定部１０９に出力する。
【００５５】
風速時間差判定部１０９は、ステップＳＴ８０４にて風速時間差算出部１０７から出力された風速時間差付与後受信信号に付与されている風速時間差の情報に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルが、風速時間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する（ステップＳＴ８０５）。具体的には、風速時間差判定部１０９は、レンジセル毎に、当該レンジセルに付与されている風速時間差が風速時間差判定用閾値を超えているか否かを判定する。風速時間差判定部１０９は、レンジセルに付与されている風速時間差が風速時間差判定用閾値を超えている場合、当該レンジセルは風速時間差ブラスト候補セルであるとし、風速時間差ブラスト候補セルに、風速時間差ブラスト候補セルフラグを付与する。
風速時間差判定部１０９は、風速時間差ブラスト候補セルに、風速時間差ブラスト候補セルフラグを付与した風速時間差判定後受信信号を、第２ブラスト検出部１０５２に出力する。
【００５６】
風向時間差算出部１０８は、ステップＳＴ８０２にて風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されているに風向値に基づき、各レンジセルについて、レンジセルの風向値と、当該ベクトル付与後受信信号の一走査前のベクトル付与後受信信号に基づくレンジセルの風向値との風向時間差を算出する（ステップＳＴ８０６）。
風向時間差算出部１０８は、算出した風向時間差の情報を、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号の各レンジセルに付与した風向時間差付与後受信信号を、風向時間差判定部１１０に出力する。
【００５７】
風向時間差判定部１１０は、ステップＳＴ８０６にて風向時間差算出部１０８から出力された風向時間差付与後受信信号に付与されている風向時間差の情報に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルが、風向時間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する（ステップＳＴ８０７）。具体的には、風向時間差判定部１１０は、レンジセル毎に、当該レンジセルに付与されている風向時間差が、風向時間差判定用閾値を超えているか否かを判定する。風向時間差判定部１１０は、レンジセルに付与されている風向時間差が風向時間差判定用閾値を超えている場合、当該レンジセルは風向時間差ブラスト候補セルであるとし、風向時間差ブラスト候補セルに、風向時間差ブラスト候補セルフラグを付与する。
風向時間差判定部１１０は、風向時間差ブラスト候補セルに風向時間差ブラスト候補セルフラグを付与した風向時間差判定後受信信号を、第２ブラスト検出部１０５２に出力する。
【００５８】
ブラスト検出部１０５ａの第２ブラスト検出部１０５２は、ステップＳＴ８０５にて風速時間差判定部１０９から出力された風速時間差判定後受信信号と、ステップＳＴ８０７にて風向時間差判定部１１０から出力された風向時間差判定後受信信号に基づき、ブラスト領域を検出する（ステップＳＴ８０８）。
具体的には、第２ブラスト検出部１０５２は、風速時間差判定後受信信号における風速時間差ブラスト候補セルと、風向時間差判定後受信信号における風向時間差ブラスト候補セルの論理積を取り、風速時間差ブラスト候補セルであり、かつ、風向時間差ブラスト候補セルであるレンジセルを、ブラストセルとして検出する。
第２ブラスト検出部１０５２は、検出したブラスト領域に関する情報を、ブラスト検出結果として、出力する。具体的には、第２ブラスト検出部１０５２は、各レンジセルに、少なくとも、ブラストセルであるか否かの情報と、当該レンジセルがブラストセルの場合には風速時間差及び風向時間差の情報を付与した受信信号を、出力する。
【００５９】
図８において、ステップＳＴ８０４〜ステップＳＴ８０５の処理と、ステップＳＴ８０６〜ステップＳＴ８０７の処理を並列的に記載したが、ステップＳＴ８０４〜ステップＳＴ８０５の処理と、ステップＳＴ８０６〜ステップＳＴ８０７の処理は、逐次的に行われるようにしてもよい。
【００６０】
なお、以上の実施の形態２において、第２ブラスト検出部１０５２は、風速時間差ブラスト候補セルと風向時間差ブラスト候補セルの論理積を取って、ブラストセルを検出するようにしていたが、これは一例に過ぎない。例えば、第２ブラスト検出部１０５２は、風速時間差ブラスト候補セルと風向時間差ブラスト候補セルの論理和を取って、ブラストセルを検出するようにしてもよい。
【００６１】
また、以上の実施の形態２において、風速時間差判定部１０９は、風速時間差ブラスト候補セルを判定した後、当該風速時間差ブラスト候補セルに、画像処理的な補正を行うようにしてもよい。風速時間差判定部１０９は、実施の形態１にて説明した、風速判定部１０３が画像処理的な補正を行う方法と同様の方法で、画像処理的な補正を行えばよい。
また、風向時間差判定部１１０は、風向時間差ブラスト候補セルを判定した後、当該風向時間差ブラスト候補セルに、画像処理的な補正を行うようにしてもよい。風向時間差判定部１１０は、実施の形態１にて説明した、風向判定部１０４が画像処理的な補正を行う方法と同様の方法で、画像処理的な補正を行えばよい。
風速時間差判定部１０９又は風向時間差判定部１１０が補正を行うようにすることで、風向値及び風速値推定の過程で発生する精度の劣化を抑えることができ、風速時間差ブラスト候補セル又は風向時間差ブラスト候補セルの見逃し等の発生を考慮した、ブラスト領域の検出が可能である。
【００６２】
以上のように、実施の形態２によれば、乱気流検出装置１ａは、観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部１０１と、モーメント算出部１０１が算出したドップラ速度に基づき、レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部１０２と、風向風速推定部１０２が推定した、レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部１０５を備えるように構成した。より具体的には、実施の形態２において、乱気流検出装置１ａは、風向風速推定部１０２が推定したレンジセル毎の風速値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値と、一走査前の受信信号に基づくレンジセルの風速値との風速時間差を算出する風速時間差算出部１０７と、風向風速推定部１０２が推定したレンジセル毎の風向値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と、一走査前の受信信号に基づくレンジセルの風向値との風向時間差を算出する風向時間差算出部１０８と、レンジセル毎に、風速時間差算出部１０７が算出した風速時間差が風速時間差判定用閾値を超えている風速時間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風速時間差判定部１０９と、レンジセル毎に、風向時間差算出部１０８が算出した風向時間差が風向時間差判定用閾値を超えている風向時間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風向時間差判定部１１０とを備え、ブラスト検出部１０５ａは、風速時間差判定部１０９が判定した風速時間差ブラスト候補セルと、風向時間差判定部１１０が判定した風向時間差ブラスト候補セルから、ブラスト領域を検出する第２ブラスト検出部１０５２を備えるように構成した。このような構成としても、乱気流検出装置１ａは、実施の形態１に係る乱気流検出装置１同様、背景風を考慮して、ブラスト領域を検出することができる。
【００６３】
実施の形態３．
実施の形態１では、乱気流検出装置１は、風向及び風速の絶対的な値によりブラスト領域を判定していた。
ブラスト領域は、ブラストセルと、ブラストセル以外のレンジセルとの境界を抽出することでも、推定できる。そこで、実施の形態３では、風向及び風速の空間変化も広義のブラストとし、風向及び風速の空間変化によってブラストセルとブラストセル以外のレンジセルとの境界を抽出することで、ブラスト領域を検出する実施の形態について説明する。
【００６４】
実施の形態３に係る乱気流検出装置１ｂも、実施の形態１に係る乱気流検出装置１同様、一例として、ドップラライダ装置２に搭載されるものとする。
乱気流検出装置１ｂを搭載したドップラライダ装置２の構成例は、実施の形態１において、図２を用いて説明したドップラライダ装置２の構成例と同様であるため、重複した説明を省略する。
乱気流検出装置１ｂは、ブラスト領域を検出した結果として、ブラスト領域及びブラスト強度に関する情報を出力する。実施の形態３において、ブラスト強度とは、ブラストの風速の空間的変化をいう。
【００６５】
図９は、実施の形態３に係る乱気流検出装置１ｂの構成例を示す図である。
図９において、実施の形態１にて図３を用いて説明した乱気流検出装置１の構成と同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
実施の形態３に係る乱気流検出装置１ｂは、実施の形態１に係る乱気流検出装置１とは、風速空間差算出部１１１、風向空間差算出部１１２、風速空間差判定部１１３、及び、風向空間差判定部１１４を備える点が異なる。また、実施の形態３に係る乱気流検出装置１ｂは、実施の形態１に係る乱気流検出装置１とは、ブラスト検出部１０５ｂが第３ブラスト検出部１０５３を備える点が異なる。また、実施の形態３に係る乱気流検出装置１ｂは、実施の形態１に係る乱気流検出装置１が備えていた、風速判定部１０３、風向判定部１０４、及び、第１ブラスト検出部１０５１をいずれも備えない。
【００６６】
風速空間差算出部１１１は、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風速値に基づき、各レンジセルについて、レンジセル（以下「注目レンジセル」という。）の風速値と、当該注目レンジセルの周辺のレンジセル（以下「周辺レンジセル」という。）の風速値との差（以下「風速空間差」という。）を算出する。具体例を挙げると、例えば、風速空間差算出部１１１は、注目レンジセルに隣接する８レンジセルを周辺レンジセルとし、注目レンジセルの風速値と周辺レンジセルの風速値の平均値との差を算出し、算出した差を、風速空間差とする。
図１０は、実施の形態３において、周辺レンジセルを注目セルに隣接する８レンジセルとした場合の、注目レンジセル及び周辺レンジセルのイメージを説明する図である。
【００６７】
なお、ここでは、風速空間差算出部１１１は、注目レンジセルの風速値と周辺レンジセルの風速値の平均値との差を算出し、算出した差を、風速空間差とするものとしたが、これは一例に過ぎない。風速空間差算出部１１１は、注目レンジセルの風速値と周辺レンジセルの風速値の中央値との差を風速空間差として算出するようにしてもよい。風速空間差算出部１１１が、どのように風速空間差を算出するかは、適宜設定可能である。
また、ここでは、具体例として、風速空間差算出部１１１が、周辺レンジセルを、注目レンジセルに隣接する８レンジセルとする例を挙げたが、これは一例に過ぎない。例えば、風速空間差算出部１１１は、周辺レンジセルを、注目レンジセルに隣接する４レンジセルとしてもよいし、風速空間差算出部１１１は、ガードセルを設け、注目レンジセルから１レンジセル分離れたレンジセルの平均値又は中央値との差を、風速空間差として算出するようにしてもよい。風速空間差算出部１１１がどのレンジセルを周辺レンジセルとするかは、適宜設定可能である。
【００６８】
風速空間差算出部１１１は、算出した風速空間差の情報を、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号の各レンジセル、言い換えれば、各注目レンジセルに付与して、当該ベクトル付与後受信信号を、風速空間差判定部１１３に出力する。風速空間差算出部１１１が風速空間差の情報を付与して風速空間差判定部１１３に出力するベクトル付与後受信信号を、「風速空間差付与後受信信号」ともいう。なお、風速空間差付与後受信信号の各レンジセルには、風速空間差の情報の他、風向値、風速値、及び、モーメント情報も付与されている。
【００６９】
風向空間差算出部１１２は、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風向値に基づき、各レンジセルについて、注目レンジセルの風向値と、当該注目レンジセルの周辺レンジセルの風向値の平均値との差（以下「風向空間差」という。）を算出する。風向空間差は、基本的に、劣角で表わされるものとする。
【００７０】
なお、ここでは、風向空間差算出部１１２は、注目レンジセルの風向値と周辺レンジセルの風向値の平均値との差を算出し、算出した差を、風向空間差とするものとしたが、これは一例に過ぎない。風向空間差算出部１１２は、注目レンジセルの風向値と周辺レンジセルの風向値の中央値との差を風向空間差として算出するようにしてもよい。風向空間差算出部１１２が、どのように風向空間差を算出するかは、適宜設定可能である。
また、ここでは、具体例として、風向空間差算出部１１２が、周辺レンジセルを、注目レンジセルに隣接する８レンジセルとする例を挙げたが、これは一例に過ぎない。例えば、風向空間差算出部１１２は、周辺レンジセルを、注目レンジセルに隣接する４レンジセルとしてもよいし、風向空間差算出部１１２は、ガードセルを設け、注目レンジセルから１レンジセル分離れたレンジセルの平均値又は中央値との差を、風向空間差として算出するようにしてもよい。風向空間差算出部１１２がどのレンジセルを周辺レンジセルとするかは、適宜設定可能である。
【００７１】
風向空間差算出部１１２は、算出した風向空間差の情報を、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号の各レンジセル、言い換えれば、各注目レンジセルに付与して、当該ベクトル付与後受信信号を、風向空間差判定部１１４に出力する。風向空間差算出部１１２が風向空間差の情報を付与して風向空間差判定部１１４に出力するベクトル付与後受信信号を、「風向空間差付与後受信信号」ともいう。なお、風向空間差付与後受信信号の各レンジセルには、風向空間差の情報の他、風向値、風速値、及び、モーメント情報も付与されている。
【００７２】
風速空間差判定部１１３は、風速空間差算出部１１１から出力された風速空間差付与後受信信号に付与されている風速空間差の情報に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルが、ブラストセルの候補となるレンジセル（以下「風速空間差ブラスト候補セル」）であるか否かを判定する。具体的には、風速空間差判定部１１３は、レンジセル毎に、当該レンジセルに付与されている風速空間差が、予め設定された閾値（以下「風速空間差判定用閾値」という。）を超えているか否かを判定する。風速空間差判定用基準値には、予め、ユーザ等によって、ブラストを判定するのに適した、風速の空間的な変化の値が設定されている。風速空間差判定部１１３は、レンジセルに付与されている風速空間差が風速空間差判定用閾値を超えている場合、当該レンジセルは風速空間差ブラスト候補セルであるとし、風速空間差ブラスト候補セルに、風速空間差ブラスト候補セルフラグを付与する。
【００７３】
風速空間差判定部１１３は、風速空間差ブラスト候補セルに、風速空間差ブラスト候補セルフラグを付与した風速空間差付与後受信信号を、第３ブラスト検出部１０５３に出力する。風速空間差判定部１１３が風速空間差ブラスト候補セルフラグを付与して第３ブラスト検出部１０５３に出力する風速空間差付与後受信信号を、「風速空間差判定後受信信号」ともいう。風速空間差判定後受信信号において、風速空間差ブラスト候補セルには風速空間差ブラスト候補セルフラグが付与されている他、風速空間差判定後受信信号の各レンジセルには、モーメント情報、風速空間差の情報、風向値及び風速値も付与されている。なお、ここでは、風速空間差判定後受信信号において、風速空間差ブラスト候補セルには風速空間差ブラスト候補セルフラグが付与され、各レンジセルには、モーメント情報、風速空間差の情報、風向値及び風速値が付与されているものとするが、これは一例に過ぎず、風速空間差判定後受信信号の各レンジセルには、少なくとも、レンジセルが風速空間差ブラスト候補セルである場合の風速空間差ブラスト候補セルフラグと、風速空間差の情報が付与されていればよい。
【００７４】
風向空間差判定部１１４は、風向空間差算出部１１２から出力された風向空間差付与後受信信号に付与されている風向空間差の情報に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルが、ブラストセルの候補となるレンジセル（以下「風向空間差ブラスト候補セル」という。）であるか否かを判定する。具体的には、風向空間差判定部１１４は、レンジセル毎に、当該レンジセルに付与されている風向空間差が、予め設定された閾値（以下「風向空間差判定用閾値」という。）を超えているか否かを判定する。風向空間差判定用閾値には、予め、ユーザ等によって、ブラストを判定するのに適した、風向の空間的な変化の値が設定されている。風向空間差判定部１１４は、レンジセルに付与されている風向空間差が風向空間差判定用閾値を超えている場合、当該レンジセルは風向空間差ブラスト候補セルであるとし、風向空間差ブラスト候補セルに、風向空間差ブラスト候補セルフラグを付与する。
【００７５】
風向空間差判定部１１４は、風向空間差ブラスト候補セルに風向空間差ブラスト候補セルフラグを付与した風向空間差付与後受信信号を、第３ブラスト検出部１０５３に出力する。風向空間差判定部１１４が風向空間差ブラスト候補セルフラグを付与して第３ブラスト検出部１０５３に出力する風向空間差付与後受信信号を、「風向空間差判定後受信信号」ともいう。風向空間差判定後受信信号において、風向空間差ブラスト候補セルには風向空間差ブラスト候補セルフラグが付与されている他、風向空間差判定後受信信号の各レンジセルには、モーメント情報、風向空間差の情報、風向値及び風速値も付与されている。なお、ここでは、風向空間差判定後受信信号において、風向空間差ブラスト候補セルには風向空間差ブラスト候補セルフラグが付与され、各レンジセルには、モーメント情報、風向空間差、風向値及び風速値が付与されているものとするが、これは一例に過ぎず、風向空間差判定後受信信号の各レンジセルには、少なくとも、レンジセルが風向空間差ブラスト候補セルである場合の風向空間差ブラスト候補セルフラグと、風向空間差の情報が付与されていればよい。
【００７６】
ブラスト検出部１０５ｂは、風向風速推定部１０２が推定した、レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、観測領域におけるブラスト領域を検出する。
ブラスト検出部１０５ｂの第３ブラスト検出部１０５３は、風速空間差判定部１１３から出力された風速空間差判定後受信信号と、風向空間差判定部１１４から出力された風向空間差判定後受信信号に基づき、ブラスト領域を検出する。
具体的には、第３ブラスト検出部１０５３は、風速空間差判定後受信信号における風速空間差ブラスト候補セルと、風向空間差判定後受信信号における風向空間差ブラスト候補セルの論理積を取り、風速空間差ブラスト候補セルであり、かつ、風向空間差ブラスト候補セルであるレンジセルを、ブラストセルとして検出する。風速空間差ブラスト候補セルであり、かつ、風向空間差ブラスト候補セルであるブラストセルは、風速及び風向がともにブラストの特徴を有しているレンジセルである。
なお、第３ブラスト検出部１０５３は、風速空間差ブラスト候補セル又は風向空間差ブラスト候補セルを、風速空間差ブラスト候補セルフラグ又は風向空間差ブラスト候補セルフラグによって判断すればよい。
【００７７】
第３ブラスト検出部１０５３が、ブラストセルを検出する流れのイメージは、実施の形態１において、図４を用いて説明した、第１ブラスト検出部１０５１がブラストセルを検出する流れのイメージと同様である。ただし、風速空間差及び風向空間差は、風速及び風向の空間的な変化を抽出することから、検出されるブラストセルは、ブラスト領域と非ブラスト領域の境界が強調される傾向を有する点が図４と異なる可能性がある。
例えば、図４において、風速判定結果を風速空間差判定結果とし、風向判定結果を風向空間差判定結果として、風速ブラスト候補セル４０１ａを風速空間差ブラスト候補セル、風向ブラスト候補セル４０２ａを風向空間差ブラスト候補セルと読み替えれば、第３ブラスト検出部１０５３がブラストセルを検出する流れのイメージとなる。
【００７８】
第３ブラスト検出部１０５３は、検出したブラスト領域に関する情報を、ブラスト検出結果として、出力する。具体的には、第３ブラスト検出部１０５３は、各レンジセルに、少なくとも、ブラストセルであるか否かの情報と、ブラストセルには風速空間差の情報及び風向空間差の情報を付与した受信信号を、出力する。例えば、第３ブラスト検出部１０５３は、ドップラライダ装置２から出力された受信信号の各レンジセルに、ブラストセルであるか否かの情報と、風速空間差の情報及び風向空間差の情報を付与するようにすればよい。
このように、第３ブラスト検出部１０５３は、ブラスト領域を検出した結果として、ブラスト領域及びブラスト強度に関する情報を出力する。
【００７９】
実施の形態３に係る乱気流検出装置１ｂの動作について説明する。
実施の形態３に係る乱気流検出装置１ｂの動作の概要は、実施の形態１において図５を用いて説明した、実施の形態１に係る乱気流検出装置１の動作の概要と同様であるため、重複した説明を省略する。
【００８０】
図１１は、実施の形態３に係る乱気流検出装置１ｂの、より具体的な動作について説明するためのフローチャートである。
なお、図１１のステップＳＴ１１０１〜ステップＳＴ１１０２の具体的な動作は、実施の形態１で説明した、図６のステップＳＴ６０１〜ステップＳＴ６０２の具体的な動作と同様であるため、重複した説明を省略する。
風速空間差算出部１１１は、ステップＳＴ１１０２にて風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風速値に基づき、各レンジセルについて、注目レンジセルの風速値と、当該注目レンジセルの周辺レンジセルの風速値との風速空間差を算出する（ステップＳＴ１１０３）。
風速空間差算出部１１１は、算出した風速空間差の情報を、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号の各レンジセル、言い換えれば、各注目レンジセルに付与した風速空間差付与後受信信号を、風速空間差判定部１１３に出力する。
【００８１】
風速空間差判定部１１３は、ステップＳＴ１１０３にて風速空間差算出部１１１から出力された風速空間差付与後受信信号に付与されている風速空間差の情報に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルが風速空間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する（ステップＳＴ１１０４）。具体的には、風速空間差判定部１１３は、レンジセル毎に、当該レンジセルに付与されている風速空間差が風速空間差判定用閾値を超えているか否かを判定する。風速空間差判定部１１３は、レンジセルに付与されている風速空間差が風速空間差判定用閾値を超えている場合、当該レンジセルは風速空間差ブラスト候補セルであるとし、風速空間差ブラスト候補セルに、風速空間差ブラスト候補セルフラグを付与する。
風速空間差判定部１１３は、風速空間差ブラスト候補セルに、風速空間差ブラスト候補セルフラグを付与した風速空間差判定後受信信号を、第３ブラスト検出部１０５３に出力する。
【００８２】
風向空間差算出部１１２は、ステップＳＴ１１０２にて風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号に付与されている風向値に基づき、各レンジセルについて、注目レンジセルの風向値と、当該注目レンジセルの周辺レンジセルの風向値と風向空間差を算出する（ステップＳＴ１１０５）。
風向空間差算出部１１２は、算出した風向空間差の情報を、風向風速推定部１０２から出力されたベクトル付与後受信信号の各レンジセル、言い換えれば、各注目レンジセルに付与した風向空間差付与後受信信号を、風向空間差判定部１１４に出力する。
【００８３】
風向空間差判定部１１４は、ステップＳＴ１１０５にて風向空間差算出部１１２から出力された風向空間差付与後受信信号に付与されている風向空間差の情報に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルが風向空間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する（ステップＳＴ１１０６）。具体的には、風向空間差判定部１１４は、レンジセル毎に、当該レンジセルに付与されている風向空間差が、風向空間差判定用閾値を超えているか否かを判定する。風向空間差判定部１１４は、レンジセルに付与されている風向空間差が風向空間差判定用閾値を超えている場合、当該レンジセルは風向空間差ブラスト候補セルであるとし、風向空間差ブラスト候補セルに、風向空間差ブラスト候補セルフラグを付与する。
風向空間差判定部１１４は、風向空間差ブラスト候補セルに風向空間差ブラスト候補セルフラグを付与した風向空間差判定後受信信号を、第３ブラスト検出部１０５３に出力する。
【００８４】
ブラスト検出部１０５ｂの第３ブラスト検出部１０５３は、ステップＳＴ１１０４にて風速空間差判定部１１３から出力された風速空間差判定後受信信号と、ステップＳＴ１１０６にて風向空間差判定部１１４から出力された風向空間差判定後受信信号に基づき、ブラスト領域を検出する（ステップＳＴ１１０７）。
具体的には、第３ブラスト検出部１０５３は、風速空間差判定後受信信号における風速空間差ブラスト候補セルと、風向空間差判定後受信信号における風向空間差ブラスト候補セルの論理積を取り、風速空間差ブラスト候補セルであり、かつ、風向空間差ブラスト候補セルであるレンジセルを、ブラストセルとして検出する。
第３ブラスト検出部１０５３は、検出したブラスト領域に関する情報を、ブラスト検出結果として、出力する。具体的には、第３ブラスト検出部１０５３は、各レンジセルに、少なくとも、ブラストセルであるか否かの情報を付与した受信信号を出力する。実施の形態３では、第３ブラスト検出部１０５３は、各レンジセルに、ブラストセルであるか否かの情報に加え、当該レンジセルがブラストセルの場合には風速空間差の情報及び風向空間差の情報を付与した受信信号を、出力するものとする。
【００８５】
図１１において、ステップＳＴ１１０３〜ステップＳＴ１１０４の処理と、ステップＳＴ１１０５〜ステップＳＴ１１０６の処理を並列的に記載したが、ステップＳＴ１１０３〜ステップＳＴ１１０４の処理と、ステップＳＴ１１０５〜ステップＳＴ１１０６の処理は、逐次的に行われるようにしてもよい。
【００８６】
なお、以上の実施の形態３において、第３ブラスト検出部１０５３は、風速空間差ブラスト候補セルと風向空間差ブラスト候補セルの論理積を取って、ブラストセルを検出するようにしていたが、これは一例に過ぎない。例えば、第３ブラスト検出部１０５３は、風速空間差ブラスト候補セルと風向空間差ブラスト候補セルの論理和を取って、ブラストセルを検出するようにしてもよい。
【００８７】
また、以上の実施の形態３において、風速空間差判定部１１３は、風速空間差ブラスト候補セルを判定した後、当該風速空間差ブラスト候補セルに、画像処理的な補正を行うようにしてもよい。風速空間差判定部１１３は、実施の形態１にて説明した、風速判定部１０３が画像処理的な補正を行う方法と同様の方法で、画像処理的な補正を行えばよい。
また、風向空間差判定部１１４は、風向空間差ブラスト候補セルを判定した後、当該風向空間差ブラスト候補セルに、画像処理的な補正を行うようにしてもよい。風向空間差判定部１１４は、実施の形態１にて説明した、風向判定部１０４が画像処理的な補正を行う方法と同様の方法で、画像処理的な補正を行えばよい。
風速空間差判定部１１３又は風向空間差判定部１１４が補正を行なうようにすることで、風向値及び風速値推定の過程で発生する精度の劣化を抑えることができ、風速空間差ブラスト候補セル又は風向空間差ブラスト候補セルの見逃し等の発生を考慮した、ブラスト領域の検出が可能である。
【００８８】
以上のように、実施の形態３によれば、乱気流検出装置１ｂは、観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部１０１と、モーメント算出部１０１が算出したドップラ速度に基づき、レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部１０２と、風向風速推定部１０２が推定した、レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部１０５を備えるように構成した。より具体的には、実施の形態３において、乱気流検出装置１ｂは、風向風速推定部１０２が測定したレンジセル毎の風速値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値と、当該レンジセルの周辺のレンジセルの風速値との風速空間差を算出する風速空間差算出部１１１と、風向風速推定部１０２が推定したレンジセル毎の風向値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と、当該レンジセルの周辺のレンジセルの風向値との風向空間差を算出する風向空間差算出部１１２と、レンジセル毎に、風速空間差算出部１１１が算出した風速空間差が風速空間差判定用閾値を超えている風速空間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風速空間差判定部１１３と、レンジセル毎に、風向空間差算出部１１２が算出した風向空間差が風向空間差判定用閾値を超えている風向ブラスト空間差候補セルであるか否かを判定する風向空間差判定部１１４とを備え、ブラスト検出部１０５ｂは、風速空間差判定部１１３が判定した風速空間差ブラスト候補セルと、風向空間差判定部１１４が判定した風向空間差ブラスト候補セルから、ブラスト領域を検出する第３ブラスト検出部１０５３を備えるように構成した。このような構成としても、乱気流検出装置１ａは、実施の形態１に係る乱気流検出装置１同様、背景風を考慮して、ブラスト領域を検出することができる。
【００８９】
以上の実施の形態１〜実施の形態３では、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂは、風速ブラスト候補セル、風向ブラスト候補セル、風速時間差ブラスト候補セル、風向時間差ブラスト候補セル、風速空間差ブラスト候補セル、又は、風向空間差ブラスト候補セルの判定を行った後に、風速ブラスト候補セル、風向ブラスト候補セル、風速時間差ブラスト候補セル、風向時間差ブラスト候補セル、風速空間差ブラスト候補セル、又は、風向空間差ブラスト候補セルに対して補正を行うことで、風向値及び風速値の推定時の精度劣化の影響を低減可能にしていた。しかし、これに限らず、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂにおいて、風向風速推定部１０２が風向値及び風速値を推定する過程において、風向値及び風速値の推定精度の劣化に繋がるレンジセルを除くようにしてもよい。
【００９０】
航空機のエンジン高度上には、例えば、風向風速計測用の鉄塔又は建造物の他、他の航空機又は特殊車両等の物体が存在することがあり、当該物体がドップラライダ装置２の観測の障害となる場合がある。例えば、あるレンジセルに他の航空機機体からの反射信号が混入した場合、当該レンジセルの観測値は、航空機機体を反映したものとなり、風向風速推定部１０２による、当該レンジセルを用いた風向値及び風速値の推定結果は、異常な値となり得る。
そこで、風向風速推定部１０２が、風向値及び風速値の推定に不要な物体からの応答が混入しているレンジセルを除去した上で、風向値及び風速値を推定する構成とするようにしてもよい。以下、風向値及び風速値の推定に不要な物体を、単に「不要な物体」という。
【００９１】
図１２は、実施の形態１〜実施の形態３に係る乱気流検出装置１，１ａ，１ｂにおいて、不要な物体からの応答が混入しているレンジセルを除去した上で、風向値及び風速値を推定するようにした風向風速推定部１０２ａの構成例を示す図である。
なお、図１２では、説明の簡単のため、風向風速推定部１０２ａ以外の、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂの構成部の記載は省略している。
風向風速推定部１０２ａは、不要セル抑圧部１０２１を備える。
不要セル抑圧部１０２１は、モーメント算出部１０１から出力されたモーメント付与後受信信号について、モーメント算出部１０１が算出したモーメント情報を用いて、不要なレンジセルの判定を行い、不要と判定したレンジセルを抑圧した結果を出力する。
風向風速推定部１０２ａは、不要セル抑圧部１０２１が不要なレンジセルを抑圧した後の各レンジセルについて、モーメント算出部１０１が算出したドップラ速度を用いて、レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する。
【００９２】
図１３は、実施の形態１〜実施の形態３において、風向風速推定部１０２ａが不要セル抑圧部１０２１を備えるようにした場合の、不要セル抑圧部１０２１の動作を説明するための図である。
なお、図１３は、ある一視線のデータのイメージを示しており、図１３において、上段は信号強度、下段はドップラ速度を模式的にあらわしている。信号強度の図及びドップラ速度の図において、横軸は、レンジ方向をあらわす。上述したような、風向値及び風速値を推定する際に不要となる物体は、信号強度の値の増加となってあらわれる。
【００９３】
不要セル抑圧部１０２１は、不要な物体からの応答が混入している不要なレンジセルを、低反射物と高反射物の２つに分けて、検出する。
不要な物体が、空間的な広がりの小さい物体である場合、当該物体は、比較的低い強度値を有することが多い。そこで、不要セル抑圧部１０２１は、空間的な広がりが小さい、不要な物体を、低反射物を抽出するための、予め設定された閾値（以下「低反射物抽出用閾値」という。）を用いて、検出する。
一方、不要な物体が、航空機機体等、空間的な広がりの大きい物体である場合、当該物体は、比較的高い強度値を有することが多い。そこで、不要セル抑圧部１０２１は、空間的な広がりが大きい、不要な物体を、高反射物を抽出するための、予め設定された閾値（以下「高反射物抽出用閾値」という。）を用いて、検出する。
【００９４】
不要セル抑圧部１０２１は、レンジセルの信号強度が、低反射物抽出用閾値のみを超える場合（図１３のＡ参照）、当該レンジセルのドップラ速度の値を、無効値化する。このとき、不要セル抑圧部１０２１は、当該レンジセルの周囲に有効なレンジセルが存在する場合は、有効レンジセルのドップラ速度を用いてドップラ速度の値を補間する。有効なレンジセルとは、不要な物体による影響がなく、また、十分な信号対雑音電力比が得られているレンジセルのことをいう。以下、有効なレンジセルのことを、「有効レンジセル」という。不要セル抑圧部１０２１は、例えば、信号強度が低反射物抽出用閾値のみを超えるレンジセルのドップラ速度の値を、周囲の有効レンジセルのドップラ速度の値の平均値又は中央値で置き換えることで、ドップラ速度の値の補間を行えばよい。
【００９５】
レンジセルの信号強度が高反射物抽出用閾値を超える場合、一般に、複数のレンジセルが連なっていることが多く、また、信号強度が高反射物抽出用閾値を超えるレンジセル以遠は、ドップラライダ装置２のビームが遮蔽され、無効になっていることが多い。
そこで、不要セル抑圧部１０２１は、レンジセルの信号強度が、高反射物抽出用閾値を超える場合（図１３のＢ参照）、当該レンジセル及び当該レンジセル以遠のレンジセルのドップラ速度の値を全て無効値化する。このとき、不要セル抑圧部１０２１は、信号強度が高反射物抽出用閾値を超えるレンジセルの周囲に有効レンジセルが存在する場合は、信号強度が高反射物抽出用閾値を超えるレンジセルのドップラ速度の値を補間する。不要セル抑圧部１０２１は、信号強度が高反射物抽出用閾値を超えるレンジセルのドップラ速度の値の補間を、上述した、信号強度が低反射物抽出用閾値のみを超えるレンジセルのドップラ速度の値の補間と同様の方法で、行えばよい。不要セル抑圧部１０２１は、信号強度が高反射物抽出用閾値を超えるレンジセルの周囲に有効レンジセルが存在しない場合は、不要セル抑圧部１０２１は、信号強度が高反射物抽出用閾値を超えるレンジセルのドップラ速度の値を無効値とする。
【００９６】
不要セル抑圧部１０２１は、ドップラ速度の値を無効値としたレンジセルの情報を、不要と判定したレンジセルを抑圧した結果として、出力する。
風向風速推定部１０２ａは、不要セル抑圧部１０２１がドップラ速度の値を無効値としたレンジセルは、風向値及び風速値の推定処理の対象外とする。
【００９７】
以上のように、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂにおいて、風向風速推定部１０２ａが不要セル抑圧部１０２１を備える構成とし、不要セル抑圧部１０２１が、レンジセルの信号強度値を用いて不要なレンジセルを判定し、不要と判定したレンジセル、又は、不要と判定したレンジセル以遠のレンジセルのドップラ速度の値を無効値化するようにしてもよい。このような構成とすることで、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂは、風向値及び風速値を推定するのに不要なレンジセルを用いて風向値及び風速値の推定を行う機会を低減し、風向値及び風速値の推定結果の精度劣化を低減することができる。また、不要セル抑圧部１０２１は、ドップラ速度値を無効値化したレンジセルの周囲に、ドップラ速度の値が有効なレンジセルがある場合は、当該有効なレンジセルのドップラ速度を用いて、ドップラ速度の値を補間するようにしたので、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂは、風向風速推定部１０２ａが風向値及び風速値の推定を行うことが不可能なレンジセルを低減でき、結果として、ブラスト領域の検出の精度劣化を低減できる。
【００９８】
また、以上の実施の形態１〜実施の形態３では、乱気流検出装置１のブラスト検出部１０５が第１ブラスト検出部１０５１、乱気流検出装置１ａのブラスト検出部１０５ａが第２ブラスト検出部１０５２、乱気流検出装置１ｂのブラスト検出部１０５ｂが第３ブラスト検出部１０５３を、備える構成について説明したが、これは一例に過ぎない。ブラスト検出部１０５，１０５ａ，１０５ｂは、第１ブラスト検出部１０５１、第２ブラスト検出部１０５２、又は、第３ブラスト検出部１０５３を組み合わせて備えるようにすることもできる。
具体例を挙げると、例えば、乱気流検出装置１において、ブラスト検出部１０５は、第１ブラスト検出部１０５１及び第２ブラスト検出部１０５２を備えるようにすることができる。ブラスト検出部１０５は、さらに、第３ブラスト検出部１０５３も備えるようにしてもよい。
但し、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂにおいて、ブラスト検出部１０５，１０５ａ，１０５ｂが、第１ブラスト検出部１０５１を備えるようにする場合、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂは、実施の形態１にて説明した、風速判定部１０３及び風向判定部１０４の機能も備えるようにする。また、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂにおいて、ブラスト検出部１０５，１０５ａ，１０５ｂが、第２ブラスト検出部１０５２を備えるようにする場合、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂは、実施の形態２にて説明した、風速時間差算出部１０７、風向時間差算出部１０８、風速時間差判定部１０９及び風向時間差判定部１１０の機能も備えるようにする。また、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂにおいて、ブラスト検出部１０５，１０５ａ，１０５ｂが、第３ブラスト検出部１０５３を備えるようにする場合、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂは、実施の形態３にて説明した、風速空間差算出部１１１、風向空間差算出部１１２、風速空間差判定部１１３及び風向空間差判定部１１４の機能も備えるようにする。
【００９９】
また、以上の実施の形態１〜実施の形態３では、乱気流検出装置１は、種々の観測装置に搭載されることを前提としたが、これは一例に過ぎず、乱気流検出装置１は、単体で用いられるものとしてもよい。
【０１００】
図１４Ａ，図１４Ｂは、実施の形態１〜実施の形態３に係る乱気流検出装置１，１ａ，１ｂのハードウェア構成の一例を示す図である。
実施の形態１〜実施の形態３において、モーメント算出部１０１と、風向風速推定部１０２，１０２ａと、風速判定部１０３と、風向判定部１０４と、ブラスト検出部１０５，１０５ａ，１０５ｂと、風速時間差算出部１０７と、風向時間差算出部１０８と、風速時間差判定部１０９と、風向時間差判定部１１０と、風速空間差算出部１１１と、風向空間差算出部１１２と、風速空間差判定部１１３と、風向空間差判定部１１４の機能は、処理回路１４０１により実現される。すなわち、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂは、ドップラライダ装置２が空港面内の観測領域を観測するためにビームを送受信した結果得られた受信信号を用いて、観測領域内におけるブラスト領域を検出する制御を行うための処理回路１４０１を備える。
処理回路１４０１は、図１４Ａに示すように専用のハードウェアであっても、図１４Ｂに示すようにメモリ１４０６に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１４０５であってもよい。
【０１０１】
処理回路１４０１が専用のハードウェアである場合、処理回路１４０１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。
【０１０２】
処理回路１４０１がＣＰＵ１４０５の場合、モーメント算出部１０１と、風向風速推定部１０２，１０２ａと、風速判定部１０３と、風向判定部１０４と、ブラスト検出部１０５，１０５ａ，１０５ｂと、風速時間差算出部１０７と、風向時間差算出部１０８と、風速時間差判定部１０９と、風向時間差判定部１１０と、風速空間差算出部１１１と、風向空間差算出部１１２と、風速空間差判定部１１３と、風向空間差判定部１１４の機能は、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り実現される。すなわち、モーメント算出部１０１と、風向風速推定部１０２，１０２ａと、風速判定部１０３と、風向判定部１０４と、ブラスト検出部１０５，１０５ａ，１０５ｂと、風速時間差算出部１０７と、風向時間差算出部１０８と、風速時間差判定部１０９と、風向時間差判定部１１０と、風速空間差算出部１１１と、風向空間差算出部１１２と、風速空間差判定部１１３と、風向空間差判定部１１４は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）１４０２、メモリ１４０６等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ１４０５、又はシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路により実現される。また、ＨＤＤ１４０２、又はメモリ１４０６等に記憶されたプログラムは、モーメント算出部１０１と、風向風速推定部１０２，１０２ａと、風速判定部１０３と、風向判定部１０４と、ブラスト検出部１０５，１０５ａ，１０５ｂと、風速時間差算出部１０７と、風向時間差算出部１０８と、風速時間差判定部１０９と、風向時間差判定部１１０と、風速空間差算出部１１１と、風向空間差算出部１１２と、風速空間差判定部１１３と、風向空間差判定部１１４の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。ここで、メモリ１４０６とは、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、不揮発性もしく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、又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）等が該当する。
【０１０３】
なお、モーメント算出部１０１と、風向風速推定部１０２，１０２ａと、風速判定部１０３と、風向判定部１０４と、ブラスト検出部１０５，１０５ａ，１０５ｂと、風速時間差算出部１０７と、風向時間差算出部１０８と、風速時間差判定部１０９と、風向時間差判定部１１０と、風速空間差算出部１１１と、風向空間差算出部１１２と、風速空間差判定部１１３と、風向空間差判定部１１４の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、モーメント算出部１０１については専用のハードウェアとしての処理回路１４０１でその機能を実現し、風向風速推定部１０２，１０２ａと、風速判定部１０３と、風向判定部１０４と、ブラスト検出部１０５，１０５ａ，１０５ｂと、風速時間差算出部１０７と、風向時間差算出部１０８と、風速時間差判定部１０９と、風向時間差判定部１１０と、風速空間差算出部１１１と、風向空間差算出部１１２と、風速空間差判定部１１３と、風向空間差判定部１１４については処理回路がメモリ１４０６に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
また、風向風速格納部１０６は、メモリ１４０６を使用する。なお、これは一例であって、風向風速格納部１０６は、ＨＤＤ１４０２、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、又は、ＤＶＤ等によって構成されるものであってもよい。
また、乱気流検出装置１，１ａ，１ｂは、ドップラライダ装置２等の外部の装置との通信を行う、入力インタフェース装置１４０３、及び、出力インタフェース装置１４０４を有する。
【０１０４】
また、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】
【０１０５】
この発明に係る乱気流検出装置は、背景風を考慮して、ブラスト領域を検出するように構成したため、例えば、空港面において、航空機に搭載されたジェットエンジンから噴射されるエンジン排気を検出する乱気流検出装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１，１ａ，１ｂ  乱気流検出装置、１０１  モーメント算出部、１０２，１０２ａ  風向風速推定部、１０３  風速判定部、１０４  風向判定部、１０５，１０５ａ，１０５ｂ  ブラスト検出部、１０５１  第１ブラスト検出部、１０５２  第２ブラスト検出部、１０５３  第３ブラスト検出部、１０６  風向風速格納部、１０７  風速時間差算出部、１０８  風向時間差算出部、１０９  風速時間差判定部、１１０  風向時間差判定部、１１１  風速空間差算出部、１１２  風向空間差算出部、１１３  風速空間差判定部、１１４  風向空間差判定部、１０２１  不要セル抑圧部、１４０１  処理回路、１４０２  ＨＤＤ、１４０３  入力インタフェース装置、１４０４  出力インタフェース装置、１４０５  ＣＰＵ、１４０６  メモリ。
【図１】
2021005634.tif 000003
【図２】
2021005634.tif 000004
【図３】
2021005634.tif 000005
【図４】
2021005634.tif 000006
【図５】
2021005634.tif 000007
【図６】
2021005634.tif 000008
【図７】
2021005634.tif 000009
【図８】
2021005634.tif 000010
【図９】
2021005634.tif 000011
【図１０】
2021005634.tif 000012
【図１１】
2021005634.tif 000013
【図１２】
2021005634.tif 000014
【図１３】
2021005634.tif 000015
【図１４】
2021005634.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和3年8月24日(2021.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る乱気流検出装置は、観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部と、モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部と、風向風速推定部が推定した、レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部と、風向風速推定部が推定したレンジセル毎の風速値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値が風速判定用閾値を超えている風速ブラスト候補セルであるか否かを判定する風速判定部と、風向風速推定部が推定したレンジセル毎の風向値に基づき、レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と風向判定用基準値との差が風向判定用範囲内である風向ブラスト候補セルであるか否かを判定する風向判定部とを備え、ブラスト検出部は、風速判定部が判定した風速ブラスト候補セルと、風向判定部が判定した風向ブラスト候補セルから、ブラスト領域を検出する第１ブラスト検出部を備えたことを特徴とするものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部と、
前記モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、前記レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部と、
前記風向風速推定部が推定した、前記レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、前記観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部と、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値が風速判定用閾値を超えている風速ブラスト候補セルであるか否かを判定する風速判定部と、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と風向判定用基準値との差が風向判定用範囲内である風向ブラスト候補セルであるか否かを判定する風向判定部とを備え、
前記ブラスト検出部は、
前記風速判定部が判定した風速ブラスト候補セルと、前記風向判定部が判定した風向ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第１ブラスト検出部を備えた
ことを特徴とする乱気流検出装置。
【請求項２】
観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部と、
前記モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、前記レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部と、
前記風向風速推定部が推定した、前記レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、前記観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部と、
前記波動は波動放射周期単位で放射され、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値と、一走査前の前記受信信号に基づく前記レンジセルの風速値との風速時間差を算出する風速時間差算出部と、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と、一走査前の前記受信信号に基づく前記レンジセルの風向値との風向時間差を算出する風向時間差算出部と、
前記レンジセル毎に、前記風速時間差算出部が算出した風速時間差が風速時間差判定用閾値を超えている風速時間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風速時間差判定部と、
前記レンジセル毎に、前記風向時間差算出部が算出した風向時間差が風向時間差判定用閾値を超えている風向時間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風向時間差判定部とを備え、
前記ブラスト検出部は、
前記風速時間差判定部が判定した風速時間差ブラスト候補セルと、前記風向時間差判定部が判定した風向時間差ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第２ブラスト検出部を備えた
ことを特徴とする乱気流検出装置。
【請求項３】
観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部と、
前記モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、前記レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部と、
前記風向風速推定部が推定した、前記レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、前記観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部と、
前記風向風速推定部が測定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値と、当該レンジセルの周辺のレンジセルの風速値との風速空間差を算出する風速空間差算出部と、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と、当該レンジセルの周辺のレンジセルの風向値との風向空間差を算出する風向空間差算出部と、
前記レンジセル毎に、前記風速空間差算出部が算出した風速空間差が風速空間差判定用閾値を超えている風速空間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風速空間差判定部と、
前記レンジセル毎に、前記風向空間差算出部が算出した風向空間差が風向空間差判定用閾値を超えている風向空間差ブラスト候補セルであるか否かを判定する風向空間差判定部とを備え、
前記ブラスト検出部は、
前記風速空間差判定部が判定した風速空間差ブラスト候補セルと、前記風向空間差判定部が判定した風向空間差ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第３ブラスト検出部を備えた
ことを特徴とする乱気流検出装置。
【請求項４】
観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部と、
前記モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、前記レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部と、
前記風向風速推定部が推定した、前記レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、前記観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部を備え、
前記波動は波動放射周期単位で放射され、
前記ブラスト検出部は、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、風速値が風速判定用閾値を超えていると判定された風速ブラスト候補セルと、前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、風向値と風向判定用基準値との差が風向判定用範囲内であると判定された風向ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第１ブラスト検出部、
又は、
前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、風速値と、一走査前の受信信号に基づくレンジセルの風速値との風速時間差が風速時間差判定用閾値を超えていると判定された風速時間差ブラスト候補セルと、前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、風向値と一走査前の受信信号に基づくレンジセルの風向値との風向時間差が風向時間差判定用閾値を超えていると判定された風向時間差ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第２ブラスト検出部
又は、
前記風向風速推定部が測定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、風速値と、周辺のレンジセルの風速値との風速空間差が風速空間差判定用閾値を超えると判定された風速空間差ブラスト候補セルと、前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、風向値と周辺のレンジセルの風向値との風向空間差が風向空間差判定用閾値を超えていると判定された風向空間差ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出する第３ブラスト検出部
のうち、少なくとも２つを備える
ことを特徴とする乱気流検出装置。
【請求項５】
観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部と、
前記モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、前記レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部と、
前記風向風速推定部が推定した、前記レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、前記観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部を備え、
前記風向風速推定部は、
前記レンジセル毎に、信号強度と低反射物判定用閾値との比較、及び、信号強度と高反射物判定用閾値との比較を行い、
信号強度が、前記低反射物判定用閾値を超えており、かつ、前記高反射物判定用閾値を超えていないレンジセルである場合、当該レンジセルのドップラ速度の値を無効値化する不要セル抑圧部を備えた
ことを特徴とする乱気流検出装置。
【請求項６】
観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するモーメント算出部と、
前記モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、前記レンジセル毎の風向値及び風速値を推定する風向風速推定部と、
前記風向風速推定部が推定した、前記レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、前記観測領域におけるブラスト領域を検出するブラスト検出部を備え、
前記風向風速推定部は、
前記レンジセル毎に、信号強度と低反射物抽出用閾値との比較、及び、信号強度と高反射物抽出用閾値との比較を行い、
信号強度が、前記低反射物抽出用閾値を超えており、かつ、前記高反射物抽出用閾値を超えているレンジセルである場合、当該レンジセルのドップラ速度の値、又は、当該レンジセル以遠のレンジセルのドップラ速度の値を無効値化する不要セル抑圧部を備えた
ことを特徴とする乱気流検出装置。
【請求項７】
前記不要セル抑圧部は、ドップラ速度の値を無効値化したレンジセルについて、当該ドップラ速度の値を無効値化したレンジセルの周囲に有効レンジセルが存在する場合、当該ドップラ速度の値を無効値化したレンジセルのドップラ速度の値を、前記有効レンジセルのドップラ速度の値に基づき補間する
ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の乱気流検出装置。
【請求項８】
モーメント算出部が、観測領域に放射され当該観測領域の大気で反射された波動に基づく受信信号に基づいて、当該観測領域の、レンジ方向及び方位方向に区分けされたレンジセル毎のドップラ速度を算出するステップと、
風向風速推定部が、前記モーメント算出部が算出したドップラ速度に基づき、前記レンジセル毎の風向値及び風速値を推定するステップと、
ブラスト検出部が、前記風向風速推定部が推定した、前記レンジセル毎の風向値及び風速値に基づき、前記観測領域におけるブラスト領域を検出するステップと、
風速判定部が、前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風速値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風速値が風速判定用閾値を超えている風速ブラスト候補セルであるか否かを判定するステップと、
風向判定部が、前記風向風速推定部が推定した前記レンジセル毎の風向値に基づき、前記レンジセル毎に、当該レンジセルの風向値と風向判定用基準値との差が風向判定用範囲内である風向ブラスト候補セルであるか否かを判定するステップとを備え、
前記ブラスト検出部において、
第１ブラスト検出部が、前記風速判定部が判定した風速ブラスト候補セルと、前記風向判定部が判定した風向ブラスト候補セルから、前記ブラスト領域を検出するステップを備えた
ことを特徴とする乱気流検出方法。
【国際調査報告】
2021005634.tif 000017
2021005634.tif 000018
2021005634.tif 000019
2021005634.tif 000020