JPH01203988A - 荒天デイテクタおよび荒天を検出する方法 - Google Patents
荒天デイテクタおよび荒天を検出する方法Info
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- JPH01203988A JPH01203988A JP63323167A JP32316788A JPH01203988A JP H01203988 A JPH01203988 A JP H01203988A JP 63323167 A JP63323167 A JP 63323167A JP 32316788 A JP32316788 A JP 32316788A JP H01203988 A JPH01203988 A JP H01203988A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/95—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
- G01S13/951—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use ground based
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/28—Details of pulse systems
- G01S7/285—Receivers
- G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、無線周波数（ＲＦ）発生および信号処理に関
し、詳細には、マグネトロン・トランスミッタ、および
気象レーダのエコー信号のパルス・ペア処理（ｐｐｐ）
に関する。更に詳細には、本発明は、グランド・クラッ
タ（地上擾乱）およびシー・クラツタ（海上擾乱）の排
斥によシ荒天検出を行なう気象レーダの荒天ディテクタ
および荒天を検出する方法に関する。
し、詳細には、マグネトロン・トランスミッタ、および
気象レーダのエコー信号のパルス・ペア処理（ｐｐｐ）
に関する。更に詳細には、本発明は、グランド・クラッ
タ（地上擾乱）およびシー・クラツタ（海上擾乱）の排
斥によシ荒天検出を行なう気象レーダの荒天ディテクタ
および荒天を検出する方法に関する。
関連技術では、荒天検出機能を有する気象レーダにおい
て低電力（たとえば、２０ワツト）のソリッド・ステー
ト・トランスミッタを用いていた。
て低電力（たとえば、２０ワツト）のソリッド・ステー
ト・トランスミッタを用いていた。
しかし、これら装置は、高価で、距離分解能が不十分で
、しかも（幅が）長いトランスミッタ・パルスを必要と
している。荒天を検出するのにマグネトロンを使用して
いる別の方法は、マグネトロンの周波数安定度が低いの
で、この分野では受は入れられていない。
、しかも（幅が）長いトランスミッタ・パルスを必要と
している。荒天を検出するのにマグネトロンを使用して
いる別の方法は、マグネトロンの周波数安定度が低いの
で、この分野では受は入れられていない。
本発明は、関連技術の低電カンリッド−ステート・トラ
ンスミッタのコストの約１０分の１のコストですむ高電
力（たとえば、１０００ワツト）マグネトロ／１１トラ
ンスミツタを内蔵している。高電力は、長距離性能を改
善する。本発明は、マグネトロンで荒天を検出するため
、パルス・ペア処理（ｐｐｐ）を行なうことができるデ
ィジタル信号プロセッサとともに使用される定電流変調
器を有している。マ次、本発明は、グランド・クラッタ
およびシー・クラツタを排除することもできる。
ンスミッタのコストの約１０分の１のコストですむ高電
力（たとえば、１０００ワツト）マグネトロ／１１トラ
ンスミツタを内蔵している。高電力は、長距離性能を改
善する。本発明は、マグネトロンで荒天を検出するため
、パルス・ペア処理（ｐｐｐ）を行なうことができるデ
ィジタル信号プロセッサとともに使用される定電流変調
器を有している。マ次、本発明は、グランド・クラッタ
およびシー・クラツタを排除することもできる。
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施例に関し説明
する。
する。
し実施例〕
レーダ装置は、ＲＦエネルギの短いパルスを送信し、反
射されたエコー信号を受信することＫよって作動される
。目標レンジは、パルス送信とエコー受信との間の遅延
により決まる。また、目標反射能は、エコー信号の振幅
により決まる。各ノくルスとそのエコーは、１つのレー
ダ・ラジアルを構成している。ラジアルは、一般に、１
８０〜１６００Ｈｚのパルス繰返数（ＰＲＦ）で送信さ
れる。
射されたエコー信号を受信することＫよって作動される
。目標レンジは、パルス送信とエコー受信との間の遅延
により決まる。また、目標反射能は、エコー信号の振幅
により決まる。各ノくルスとそのエコーは、１つのレー
ダ・ラジアルを構成している。ラジアルは、一般に、１
８０〜１６００Ｈｚのパルス繰返数（ＰＲＦ）で送信さ
れる。
第１ａ図には、１２８個のレンジ・ビンに分割されたラ
ジアルが示されている。反射エコー１３０は、レンジ・
ビン１〜１２８として示されたセグメントに分割されて
いる。各レンジ・ビンは、他のすべてのレンジ・ビンと
同様に処理される。なお、レンジ・ビン５５の処理が、
例として示されている。第１ｂ図には、送信されたパル
ス１３２の各受信エコーにおける４つのラジアル１３０
とレンジφビン５５の位置が示されている。第１Ｃ図
は、レンジ・ビ１５５の各推定エコー振ｓ Ｚ ｔ〜ｚ
２を示している。Ｔｓは、送信されたパルス間の継続期
間である。
ジアルが示されている。反射エコー１３０は、レンジ・
ビン１〜１２８として示されたセグメントに分割されて
いる。各レンジ・ビンは、他のすべてのレンジ・ビンと
同様に処理される。なお、レンジ・ビン５５の処理が、
例として示されている。第１ｂ図には、送信されたパル
ス１３２の各受信エコーにおける４つのラジアル１３０
とレンジφビン５５の位置が示されている。第１Ｃ図
は、レンジ・ビ１５５の各推定エコー振ｓ Ｚ ｔ〜ｚ
２を示している。Ｔｓは、送信されたパルス間の継続期
間である。
第２図は、雲１３８の無数の雨滴１３６のうちのいくつ
かから反射されたエコーから成るラジアル１３０を示し
ている。第２図は、特定の３つの雨滴１３６からのエコ
ー信号間の位相関係を、送信された小波１４０の進路と
各雨滴１３６からの反射路によシ示している。各反射さ
れた小波１４２の位相は、航空機のアンテナ１３４ と
雨滴１３６の間の（波長での）距離により決まる。
かから反射されたエコーから成るラジアル１３０を示し
ている。第２図は、特定の３つの雨滴１３６からのエコ
ー信号間の位相関係を、送信された小波１４０の進路と
各雨滴１３６からの反射路によシ示している。各反射さ
れた小波１４２の位相は、航空機のアンテナ１３４ と
雨滴１３６の間の（波長での）距離により決まる。
各小波１４２は、アンテナ１３４においてベクトル加算
され、レンジ・ビン５５に信号１４４の振幅および位相
を生じる。このベクトル和１４４は、第３ａ図において
７つの小波１４２として示されている。その結果得られ
た信号１４４は、第１ラジアル１３０の振幅Ｚ、および
位相θ１を有している。
され、レンジ・ビン５５に信号１４４の振幅および位相
を生じる。このベクトル和１４４は、第３ａ図において
７つの小波１４２として示されている。その結果得られ
た信号１４４は、第１ラジアル１３０の振幅Ｚ、および
位相θ１を有している。
静かな雨で、ＰＲＦが高いと、各雨滴１３６はラジアル
１３０間であまり移動し力い。それらの位置変化が小さ
いと、各小波１４２０位相変化も小さい。これは、第３
ｂ図において、静かな雨状態における第２ラジアル１３
０ として示されている。ベクトル和１４６の位相θ
鵞と振幅ｚ２は、ベクトル和１４４の位相と振幅とほぼ
同じである。
１３０間であまり移動し力い。それらの位置変化が小さ
いと、各小波１４２０位相変化も小さい。これは、第３
ｂ図において、静かな雨状態における第２ラジアル１３
０ として示されている。ベクトル和１４６の位相θ
鵞と振幅ｚ２は、ベクトル和１４４の位相と振幅とほぼ
同じである。
荒れ狂っている雨の場合、各雨滴１３６の位置変化は大
きい。これは、各エコー小波１４２の位相を変え、ベク
トル和１４４の位相および振幅とはかなり異なる振幅ｚ
３および位相θ３を有するベクトル和１４８ となる。
きい。これは、各エコー小波１４２の位相を変え、ベク
トル和１４４の位相および振幅とはかなり異なる振幅ｚ
３および位相θ３を有するベクトル和１４８ となる。
第３ｍ、３ｂ、３ｃ図は、荒天検出の背後にある基礎物
理学の概要を示している。荒天を検出するのに必要なこ
とは、２つの連続ラジアル１３０からのエコーの振幅ま
たは位相のいずれか（！！たけ両方）間の差を測定する
だけである。この差が小さい場合には、静かな雨である
。しかし、差が大きい場合には、荒れ狂った雨である。
理学の概要を示している。荒天を検出するのに必要なこ
とは、２つの連続ラジアル１３０からのエコーの振幅ま
たは位相のいずれか（！！たけ両方）間の差を測定する
だけである。この差が小さい場合には、静かな雨である
。しかし、差が大きい場合には、荒れ狂った雨である。
雨からのレーダ反射は、嵐中の風速の範囲を概算するの
に使用できる。また、本発明は、エコーの振幅の差を測
定する。
に使用できる。また、本発明は、エコーの振幅の差を測
定する。
この荒天検出方法は、送信されたパルスの周波数が各ラ
ジアル対１３０に関して等しい場合だけ有効である。も
し、送信された周波数が変化すると、アンテナ１３４
と雨滴１３６間の（波長での）距離は、たとえ雨滴１３
６ 自身が変化し々くても変化してしまう。これにより
、各小波１４２の位相が変化し、したがって、ベクトル
和１４６ ｔたは１４８は、ベクトル和１４４に関して
異々る振幅と位相を有することになる。このことは、静
かな雨を、荒れ狂っている荒天のように見せ、本発明の
方法の荒天検出能力を低減する。
ジアル対１３０に関して等しい場合だけ有効である。も
し、送信された周波数が変化すると、アンテナ１３４
と雨滴１３６間の（波長での）距離は、たとえ雨滴１３
６ 自身が変化し々くても変化してしまう。これにより
、各小波１４２の位相が変化し、したがって、ベクトル
和１４６ ｔたは１４８は、ベクトル和１４４に関して
異々る振幅と位相を有することになる。このことは、静
かな雨を、荒れ狂っている荒天のように見せ、本発明の
方法の荒天検出能力を低減する。
第３ａ 、３ｂ 、３ｃ図は、また振幅ｚ１およびｚ、
ｔたはＺＳ Ｌか処理されなくても、各ラジアル１３０
の受信した位相は、あまり重要でないことを表わしてい
る。もし、第２ラジアル１３０の受信された位相が、第
１ラジアル１３０の位相とは異なるならば、ベクトル和
１４６の位相θ３は、ベクトル和１４４の位相θｌとは
異なるが、振幅Ｚ１＋２１は同じである。本発明は、振
幅ｚ１．ｚ２またはｚ３だけを処理するので、位相関係
は要因ではない。このことは、マグネトロンからの送信
パルス１３２の位相が任意であるため重要である。
ｔたはＺＳ Ｌか処理されなくても、各ラジアル１３０
の受信した位相は、あまり重要でないことを表わしてい
る。もし、第２ラジアル１３０の受信された位相が、第
１ラジアル１３０の位相とは異なるならば、ベクトル和
１４６の位相θ３は、ベクトル和１４４の位相θｌとは
異なるが、振幅Ｚ１＋２１は同じである。本発明は、振
幅ｚ１．ｚ２またはｚ３だけを処理するので、位相関係
は要因ではない。このことは、マグネトロンからの送信
パルス１３２の位相が任意であるため重要である。
本発明は、荒天によりベクトル和１４８の振幅および位
相の両方を、ベクトル和１４４の振幅および位相に関し
て変化させるという要因に基いている。このように、荒
天は、隣りのラジアル１３０間の振幅シンチレーション
を単に測定することによシ検出できる。位相の変化を測
定する必要がないので、トランスミッタの位相を制御す
る必要もない。したがって、連続ラジアル１３０間のマ
グネトロンの送信されたスペクトルを制御すれば、マグ
ネトロン・トランスミッタで荒天検出を十分に行なうこ
とができる。
相の両方を、ベクトル和１４４の振幅および位相に関し
て変化させるという要因に基いている。このように、荒
天は、隣りのラジアル１３０間の振幅シンチレーション
を単に測定することによシ検出できる。位相の変化を測
定する必要がないので、トランスミッタの位相を制御す
る必要もない。したがって、連続ラジアル１３０間のマ
グネトロンの送信されたスペクトルを制御すれば、マグ
ネトロン・トランスミッタで荒天検出を十分に行なうこ
とができる。
パルス拳ペア処理（ｐｐｐ）は、連続ラジアル間の振幅
シンチレーションを測定し、それにより荒天を検出する
ディジタル信号プロセッサに組み込まれている。第４〜
８図は、ｐｐｐの動作原理を示している。第４図は、５
６個のラジアル１３０のレンジ・ビン５５か・らの反射
を示している。各ラジアル１３０ に対して、１つだけ
反射１５０ が得られるので、ラジアル・ビン５５の連
続的振幅変化１５２を有効的にサンプルしている。パル
ス・レーダの代りに持続波（ＣＷ）レーダで、レンジ・
ビン５５を照明したなら、変化１５２は、図示のように
見えるであろう。
シンチレーションを測定し、それにより荒天を検出する
ディジタル信号プロセッサに組み込まれている。第４〜
８図は、ｐｐｐの動作原理を示している。第４図は、５
６個のラジアル１３０のレンジ・ビン５５か・らの反射
を示している。各ラジアル１３０ に対して、１つだけ
反射１５０ が得られるので、ラジアル・ビン５５の連
続的振幅変化１５２を有効的にサンプルしている。パル
ス・レーダの代りに持続波（ＣＷ）レーダで、レンジ・
ビン５５を照明したなら、変化１５２は、図示のように
見えるであろう。
第４ｂ図は、第４ａ図の波形から得られた周波数の内容
を示している。振幅シンチレーションが大きい（荒れ狂
っている雨の状態）と、スペクトル幅１５４が広くなシ
、振幅シンチレーションが小さい（静かな雨の状態）と
、スペクトル幅は狭くなる。波形１５２がサンプルされ
ているので、サンプリング周波数Ｗｓでスペクトルは繰
シ返される。周波数の重複型を避けるため、サンプリン
グ・レート（ＰＲＦ）はスペクトル＠１５４ よりも大
きくなければならない。なお、１４００〜１６００Ｈｚ
のＰＲＦが使用されている。
を示している。振幅シンチレーションが大きい（荒れ狂
っている雨の状態）と、スペクトル幅１５４が広くなシ
、振幅シンチレーションが小さい（静かな雨の状態）と
、スペクトル幅は狭くなる。波形１５２がサンプルされ
ているので、サンプリング周波数Ｗｓでスペクトルは繰
シ返される。周波数の重複型を避けるため、サンプリン
グ・レート（ＰＲＦ）はスペクトル＠１５４ よりも大
きくなければならない。なお、１４００〜１６００Ｈｚ
のＰＲＦが使用されている。
サンプルされた波形のスペクトル＠１５４を測定する有
効な方法には、ｐｐｐによる方法がある。
効な方法には、ｐｐｐによる方法がある。
ＰＰＰによる方法は、スペクトル幅１５４を直接的には
測定しないが、スペクトル＠１５４に関係した自己相関
関数を測定する。第５ａ図および第５ｂ図には、自己相
関関数の測定方法が示されている。連続波形１５２が、
遅れＴだけ遅れている場合、遅れていないバージョンと
乗算され、その結果が累積されて、関数Ｒ（Ｔ）１５６
が得られる。
測定しないが、スペクトル＠１５４に関係した自己相関
関数を測定する。第５ａ図および第５ｂ図には、自己相
関関数の測定方法が示されている。連続波形１５２が、
遅れＴだけ遅れている場合、遅れていないバージョンと
乗算され、その結果が累積されて、関数Ｒ（Ｔ）１５６
が得られる。
最大値は、遅れがゼロで得られ、これは、単に波形１５
２のパワーの尺度である。遅れが大きいと、波形１５２
は、はとんど相関され危いので、Ｒ１１ｒ）１５６は、
ゼロに近づく。
２のパワーの尺度である。遅れが大きいと、波形１５２
は、はとんど相関され危いので、Ｒ１１ｒ）１５６は、
ゼロに近づく。
第６ａ図および第６ｂ図には、スペクトル幅１５４ と
自己相関波形１５６との間の関係が示されている。第６
ａ図に示すように、スペクトル幅１５４が狭いと、ゆつ
〈シ変化する波形１５６になる。したがって、波形１５
２が非相関になる前に大きい遅れＴが必要であるので、
自己相関波形１５６は幅広い。しかし、スペクトル＠１
５４が広いと、第６ｂ図に示すように急速に変化する波
形１５６ Ｋ’！る。波形１５２ を非相関するには、
遅れはほんの少しでよいので、自己相関波形は狭い。言
い換えれば、スペクトル密度Ｗは、自己相関関数（Ｔ）
のフーリエ変換である。狭いスペクトル密度は、広い自
己相関を生じ、かつ広いスペクトル密度は、狭い自己相
関を生じる。言い換えれば、有効的に判別するのに必要
なスプレッドは、スペクトル幅が増すにつれて増加する
。
自己相関波形１５６との間の関係が示されている。第６
ａ図に示すように、スペクトル幅１５４が狭いと、ゆつ
〈シ変化する波形１５６になる。したがって、波形１５
２が非相関になる前に大きい遅れＴが必要であるので、
自己相関波形１５６は幅広い。しかし、スペクトル＠１
５４が広いと、第６ｂ図に示すように急速に変化する波
形１５６ Ｋ’！る。波形１５２ を非相関するには、
遅れはほんの少しでよいので、自己相関波形は狭い。言
い換えれば、スペクトル密度Ｗは、自己相関関数（Ｔ）
のフーリエ変換である。狭いスペクトル密度は、広い自
己相関を生じ、かつ広いスペクトル密度は、狭い自己相
関を生じる。言い換えれば、有効的に判別するのに必要
なスプレッドは、スペクトル幅が増すにつれて増加する
。
第７図は、ｐｐｐの機構を示している。全ての自己相関
関数を測定する代りに、ｐｐｐは、ゼロの遅れＴにおい
て、および１つのラジアル１３０の遅れＴにおいて、反
射１５０の自己相関関数を測定すればよい。第８図には
、静かな雨および荒れ狂った状態の雨に関する２つの自
己相関値１５８゜１６０が、それぞれどのように関係し
ているかを示している。ゼロにおける自己相関値１６２
は、値を正規化するのに使用される。静かな雨の場合、
１つのラジアル１３０の遅れＴにおける自己相関値はＩ
Ｋ近い。しかし、荒れ狂っている雨の場合、値はゼロに
近い。ゼロと１の間のいずれかに閾値１６４を設定する
ことにより、荒天の様々な度合を検出することができる
。
関数を測定する代りに、ｐｐｐは、ゼロの遅れＴにおい
て、および１つのラジアル１３０の遅れＴにおいて、反
射１５０の自己相関関数を測定すればよい。第８図には
、静かな雨および荒れ狂った状態の雨に関する２つの自
己相関値１５８゜１６０が、それぞれどのように関係し
ているかを示している。ゼロにおける自己相関値１６２
は、値を正規化するのに使用される。静かな雨の場合、
１つのラジアル１３０の遅れＴにおける自己相関値はＩ
Ｋ近い。しかし、荒れ狂っている雨の場合、値はゼロに
近い。ゼロと１の間のいずれかに閾値１６４を設定する
ことにより、荒天の様々な度合を検出することができる
。
高波状態において、オイル・プラットホームを発見する
のに、レーダを搭載したヘリコプタを使用することがあ
る。この場合、海からのレーダ反射の振幅変化は大きく
、オイル・プラットホームからの反射の振幅変化は大き
くない。これは、ラジアル間の海水は移動し、オイル・
プラットホームはこのようには移動しないからである。
のに、レーダを搭載したヘリコプタを使用することがあ
る。この場合、海からのレーダ反射の振幅変化は大きく
、オイル・プラットホームからの反射の振幅変化は大き
くない。これは、ラジアル間の海水は移動し、オイル・
プラットホームはこのようには移動しないからである。
本発明の荒天ディテクタは、第８図における閾値を適当
な値１６４ に単に調整することｋよシ、オイル・プラ
ットホームを発見しくおよびシー・クラツタを排除する
）のに使用される。レンジ・ビンの第７図および第８図
における自己相関値１７０が閾値１６４ より大きい場
合、（オイル・プラットホームが）ディスプレイされる
。しかし、値１７０が閾値１６４未満の場合、（シー・
クラツタが）排除される。同じような手法を用いてグラ
ンド・クラッタを排除する。グランド・クラッタの排除
において、閾値１６４を超える自己相関値１７０に関す
るレンジ・ビンは、非シチレーテイ／グ地上目標とみな
され、ディスプレイされ々い。また、閾値１６４未満の
自己相関値１７０に関するレンジ・ビンは、シチレーテ
イング気象目標とみなされ、ディスプレイされる。
な値１６４ に単に調整することｋよシ、オイル・プラ
ットホームを発見しくおよびシー・クラツタを排除する
）のに使用される。レンジ・ビンの第７図および第８図
における自己相関値１７０が閾値１６４ より大きい場
合、（オイル・プラットホームが）ディスプレイされる
。しかし、値１７０が閾値１６４未満の場合、（シー・
クラツタが）排除される。同じような手法を用いてグラ
ンド・クラッタを排除する。グランド・クラッタの排除
において、閾値１６４を超える自己相関値１７０に関す
るレンジ・ビンは、非シチレーテイ／グ地上目標とみな
され、ディスプレイされ々い。また、閾値１６４未満の
自己相関値１７０に関するレンジ・ビンは、シチレーテ
イング気象目標とみなされ、ディスプレイされる。
マグネトロン・トランスミッタは、ここで述べたような
装置の周波数源としてはあまシにも不安定であると以前
には考えられていた。マグネトロンは増幅器ではなく、
デイバイスの寸法、温度、負荷、入力電流によシ決まる
周波数で発振する発振器である。温度と負荷は、長期間
では、動作中に変化してしまう。しかし、電流は、瞬間
的に変化し、発振周波数に影響することもある。１ブツ
シング係数１は、管内電流を出力周波数に関係させるマ
グネトロン仕様である。ディジタル・パルス・ペア処理
により与えられた自己相関に関するパルス対パルス法で
の１プツシンク’効果（Δｆ／ΔＩ）を最小にする定電
流駆動変調器を用いることによシ、高電力、低コストの
荒天検出装置を供給している。
装置の周波数源としてはあまシにも不安定であると以前
には考えられていた。マグネトロンは増幅器ではなく、
デイバイスの寸法、温度、負荷、入力電流によシ決まる
周波数で発振する発振器である。温度と負荷は、長期間
では、動作中に変化してしまう。しかし、電流は、瞬間
的に変化し、発振周波数に影響することもある。１ブツ
シング係数１は、管内電流を出力周波数に関係させるマ
グネトロン仕様である。ディジタル・パルス・ペア処理
により与えられた自己相関に関するパルス対パルス法で
の１プツシンク’効果（Δｆ／ΔＩ）を最小にする定電
流駆動変調器を用いることによシ、高電力、低コストの
荒天検出装置を供給している。
前述したよう々荒天検出方法は、連続レーダ反射１５０
の相関または同様のものを用いている。
の相関または同様のものを用いている。
認識されるのに必要々相関量（値１７０）は、第９図に
示すようにグランド・クラッタと非荒天気象の間の閾値
である８８チである。この条件から、９９％の連続送信
パルス間の最小許容相関が示されている。これは、１０
ｋＨｚ のパルス間の最大周波数シフトに対応してい
る。
示すようにグランド・クラッタと非荒天気象の間の閾値
である８８チである。この条件から、９９％の連続送信
パルス間の最小許容相関が示されている。これは、１０
ｋＨｚ のパルス間の最大周波数シフトに対応してい
る。
ブッシング係数は、変調回路の必要条件を決めるのに使
用される。この装置において用いられるマグネトロンハ
、Ｉ ＭＨｚ ／アンペアのブッシング係数を有する。
用される。この装置において用いられるマグネトロンハ
、Ｉ ＭＨｚ ／アンペアのブッシング係数を有する。
したがって、１０ｋＨｚ未満に周波数シフトを維持する
には、管内電流は、１０ミリアンペア（ｍＡ）以内に制
御されなければならない。第１０図は、マグネトロン曲
線を示している。動作点において、差動導電率は比較的
高く、電圧変化が小さくても、電流変化は大きく々る。
には、管内電流は、１０ミリアンペア（ｍＡ）以内に制
御されなければならない。第１０図は、マグネトロン曲
線を示している。動作点において、差動導電率は比較的
高く、電圧変化が小さくても、電流変化は大きく々る。
前のレーダの場合と同様に、電圧安定化による場合には
、マグネトロンの電圧をＯ，ＯＳ％以内に維持しなけれ
ば４らないが、これは実施が困難である。しかし、電流
の場合には、０．５％に安定化すれば足シ、これは、は
るかに容易に実施できる。
、マグネトロンの電圧をＯ，ＯＳ％以内に維持しなけれ
ば４らないが、これは実施が困難である。しかし、電流
の場合には、０．５％に安定化すれば足シ、これは、は
るかに容易に実施できる。
なお、パルス対パルスおよびイントラ−パルス法には、
この安定化が必要なだけである。たとえば、１００ｒｎ
Ａの一定のシフトは、一定の周波数オフセットを単に生
じるだけで、装置には好ましくかい。
この安定化が必要なだけである。たとえば、１００ｒｎ
Ａの一定のシフトは、一定の周波数オフセットを単に生
じるだけで、装置には好ましくかい。
第１１図は、定電流変調器１７３の概要図を示している
。電流安定器１７４ は、エネルギ蓄積キャパシタ１７
Ｂ の下に配置され、ｄ、ｃ、電圧安定化だけでなく、
２アンペアの送信パルス放電の間、蓄積キャパシタ１７
６のだれも補償する。だれのこの補償は、電流安定化を
使用しない場合に必要が量の３％だけのエネルギ蓄積量
を必要とする。
。電流安定器１７４ は、エネルギ蓄積キャパシタ１７
Ｂ の下に配置され、ｄ、ｃ、電圧安定化だけでなく、
２アンペアの送信パルス放電の間、蓄積キャパシタ１７
６のだれも補償する。だれのこの補償は、電流安定化を
使用しない場合に必要が量の３％だけのエネルギ蓄積量
を必要とする。
トランスミッタ１７２は、第１１図に示すよう力構成で
ある。フライバック電源２０２は、エネルギ蓄積キャパ
シタ（ＣＩ）１７Ｂ をダイオード（ＤＩ）２０４ お
よび（Ｄ２）２０６を介して２３００ボルトにチャージ
する。ダイオード２０４は、整流用に使用され、ダイオ
ード２０６は、電流源（Ｃ８Ｉ）１７４の回りに逆流路
を供給する。送信されたパルスは、パルス繰返周波数ク
ロック２１０からのパルス入力が高電圧スイッチ（８１
・）２０８を閉じる時、発生される。キャパシタ１７６
は、スイッチ２０Ｂ、マグネトロン１７８、電流源１７
４を介して放電し、パルス入力の継続期間、マグネ）ｏ
ｙ１７８ Ｋ ２０００ボルトのパルスヲ発生スる。
ある。フライバック電源２０２は、エネルギ蓄積キャパ
シタ（ＣＩ）１７Ｂ をダイオード（ＤＩ）２０４ お
よび（Ｄ２）２０６を介して２３００ボルトにチャージ
する。ダイオード２０４は、整流用に使用され、ダイオ
ード２０６は、電流源（Ｃ８Ｉ）１７４の回りに逆流路
を供給する。送信されたパルスは、パルス繰返周波数ク
ロック２１０からのパルス入力が高電圧スイッチ（８１
・）２０８を閉じる時、発生される。キャパシタ１７６
は、スイッチ２０Ｂ、マグネトロン１７８、電流源１７
４を介して放電し、パルス入力の継続期間、マグネ）ｏ
ｙ１７８ Ｋ ２０００ボルトのパルスヲ発生スる。
第１２図には、本発明の実施例が示されている。
マグネトロン１７Ｂは、定電流変調器１７３を用いて付
勢される。発生され九ＲＦパルスは、サーキュレータ１
８０に送られ、アンテナ１８２により放射される。受信
されたレーダ・エコーは、サーキュレータ１８０ Ｋよ
シレーダ会レシーバ１８４に送られ、ここで増幅され、
フィルタされ、かつ検出される。検出されたビデオ信号
は、輝度プロセッサ１８６および荒天プロセッサ１９０
に送られる。各プロセッサの出力は、気象バス・フォー
マツタ１８８において結合され、レーダ・ディスプレイ
１９２に送られる。
勢される。発生され九ＲＦパルスは、サーキュレータ１
８０に送られ、アンテナ１８２により放射される。受信
されたレーダ・エコーは、サーキュレータ１８０ Ｋよ
シレーダ会レシーバ１８４に送られ、ここで増幅され、
フィルタされ、かつ検出される。検出されたビデオ信号
は、輝度プロセッサ１８６および荒天プロセッサ１９０
に送られる。各プロセッサの出力は、気象バス・フォー
マツタ１８８において結合され、レーダ・ディスプレイ
１９２に送られる。
荒天プロセッサ１９０は、検出されたビデオ信号を受信
し、Ａ／Ｄコンバータ１９４を用いてそれをレンジ・ビ
ンにディジタル化する。レンジ・ビンφクロック１９８
は、Ａ／Ｄコンバータ１９４に接続されている。ディジ
タル化されたビデオ信号は、メモリ１９６に記憶され、
ディジタル信号プロセッサ（ＤＩＰ）２００ によシ処
理される。ＤＳＰ２００ は、第７図および第８図に示
された計算を行なう１つのテキサスーインスツルメンツ
ＴＭＳ ３２０１０集積回路である。各レンジ・ビンの
計算結果は、気像バス・フォーマット回路１８８に送ら
れる。当業者により周知なこの回路は、荒天情報と輝度
情報とを単に組み合わせて、レーダ・ディスプレイ１９
２にそれを送る。
し、Ａ／Ｄコンバータ１９４を用いてそれをレンジ・ビ
ンにディジタル化する。レンジ・ビンφクロック１９８
は、Ａ／Ｄコンバータ１９４に接続されている。ディジ
タル化されたビデオ信号は、メモリ１９６に記憶され、
ディジタル信号プロセッサ（ＤＩＰ）２００ によシ処
理される。ＤＳＰ２００ は、第７図および第８図に示
された計算を行なう１つのテキサスーインスツルメンツ
ＴＭＳ ３２０１０集積回路である。各レンジ・ビンの
計算結果は、気像バス・フォーマット回路１８８に送ら
れる。当業者により周知なこの回路は、荒天情報と輝度
情報とを単に組み合わせて、レーダ・ディスプレイ１９
２にそれを送る。
第１ａ図は１２８個のレンジ・ビンに分割された信号送
信ラジアルを示し、第１ｂ図は４つの送信ラジアルを示
し、第１ｃ図はレンジ・ビン５５の受信されたエコー信
号を示し、第２図は様々な雨滴からのエコー信号間の位
相関係を示し、第３ａ図は第１送信に関する様々な雨滴
からのレンジ・ビア５５のエコー信号間の位相関係を示
し、第３ｂ図は静かな雨の場合の第２送信に関する様々
な雨滴からのエコー信号間の位相関係を示し、第３ｃ図
は荒れ狂つ要用の場合の第２送信に関する様々な雨滴か
らのエコー信号間の位相関係を示し、第４ａ図はレンジ
・ビン５５に関する連続送信におけるエコー信号の振幅
を示し、第４ｂ図は第４ａ図のサンプル波形の周波数内
容を示し、第５３図は波形の自己相関関数を示し、第５
ｂ図は算出された波形の自己相関関数を示し、第６ａ図
および第６ｂ図はパワースペクトルおよび自己相関関数
との間の関係を示し、第７図はサンプルされた信号の自
己相関関数を算出する手順を示し、第８図は静かな雨と
荒れ狂った雨の自己相関関数と荒天閾値との間の関係を
示し、第９図は送信されたパルス相関を維持するのに必
要な周波数安定度と相関係数を示し、第１０図はマグネ
トロン特性および１０ｋＨｚ以内に周波数安定度を保持
するのに必要な安定化を示し、第１１図は電流安定化変
調器の概要図を示し、第１２図は荒天検出機能を有する
気象レーダ装置の回路図を示している。 ５５・・・・レンジ・ビン、１３０ ・・Φ・反射エコ
ー、１３２ ・・・・送信パルス、１３６ ・・・・雨
滴、１３８ ・・・・雲、１４４，１４６ 。 １４８・・・・ベクトル和、１５０・・働・反射、１６
４ ・・・・閾値、１７２ ・・・・ トランスミッタ
、１７３・・拳・定電流変調器、１７４ ・・・φ電流
安定器、１７８ ・・・・マグネトロン、１８４ ・０
．・ レーダ・レシーバ、１９４ 拳・Φ・Ａ／Ｄコン
バータ、１９６ ・・・・メモリ、２００ ・・・・Ｄ
ＳＰ 、２０２−−・・ フライバック電源、２０８・
・・・スイッチ、２１ｏ・・・・パルス繰返数。 特許出願人 ハネヮエル・インコーボレーテッド復代
理人 山川政樹（はが２名） と （Ｑ
ｃｔぐ 輸 ζ Ｎ Ｎマ２７！−
とＯ／リメ式ム１１禮子文−乃’ｇ、１０
信ラジアルを示し、第１ｂ図は４つの送信ラジアルを示
し、第１ｃ図はレンジ・ビン５５の受信されたエコー信
号を示し、第２図は様々な雨滴からのエコー信号間の位
相関係を示し、第３ａ図は第１送信に関する様々な雨滴
からのレンジ・ビア５５のエコー信号間の位相関係を示
し、第３ｂ図は静かな雨の場合の第２送信に関する様々
な雨滴からのエコー信号間の位相関係を示し、第３ｃ図
は荒れ狂つ要用の場合の第２送信に関する様々な雨滴か
らのエコー信号間の位相関係を示し、第４ａ図はレンジ
・ビン５５に関する連続送信におけるエコー信号の振幅
を示し、第４ｂ図は第４ａ図のサンプル波形の周波数内
容を示し、第５３図は波形の自己相関関数を示し、第５
ｂ図は算出された波形の自己相関関数を示し、第６ａ図
および第６ｂ図はパワースペクトルおよび自己相関関数
との間の関係を示し、第７図はサンプルされた信号の自
己相関関数を算出する手順を示し、第８図は静かな雨と
荒れ狂った雨の自己相関関数と荒天閾値との間の関係を
示し、第９図は送信されたパルス相関を維持するのに必
要な周波数安定度と相関係数を示し、第１０図はマグネ
トロン特性および１０ｋＨｚ以内に周波数安定度を保持
するのに必要な安定化を示し、第１１図は電流安定化変
調器の概要図を示し、第１２図は荒天検出機能を有する
気象レーダ装置の回路図を示している。 ５５・・・・レンジ・ビン、１３０ ・・Φ・反射エコ
ー、１３２ ・・・・送信パルス、１３６ ・・・・雨
滴、１３８ ・・・・雲、１４４，１４６ 。 １４８・・・・ベクトル和、１５０・・働・反射、１６
４ ・・・・閾値、１７２ ・・・・ トランスミッタ
、１７３・・拳・定電流変調器、１７４ ・・・φ電流
安定器、１７８ ・・・・マグネトロン、１８４ ・０
．・ レーダ・レシーバ、１９４ 拳・Φ・Ａ／Ｄコン
バータ、１９６ ・・・・メモリ、２００ ・・・・Ｄ
ＳＰ 、２０２−−・・ フライバック電源、２０８・
・・・スイッチ、２１ｏ・・・・パルス繰返数。 特許出願人 ハネヮエル・インコーボレーテッド復代
理人 山川政樹（はが２名） と （Ｑ
ｃｔぐ 輸 ζ Ｎ Ｎマ２７！−
とＯ／リメ式ム１１禮子文−乃’ｇ、１０
Claims (2)
- （１）電磁波を放射しかつ受信するアンテナ装置と、上
記アンテナ装置に接続したマグネトロンと、上記アンテ
ナ装置に接続し、電磁波におけるデータを検出する受信
装置と、 上記受信装置に接続し、データを荒天情報またはクラツ
タ情報に処理する処理装置にして、上記処理装置は、 上記受信装置に接続したアナログ−ディジタル・コンバ
ータと、 上記アナログ−ディジタル・コンバータに接続したクロ
ックと、 上記アナログ−ディジタル・コンバータに接続したメモ
リと、 上記メモリとディスプレイ装置に接続し、かつ連続デー
タ間の変化を測定し、この変化を荒天情報またはクラツ
タ情報に変換するディジタル信号プロセッサにして、上
記ディジタル信号プロセッサは、パルス対パルス法での
エコーの振幅変化を検出しかつ比較するため、一連のエ
コー間の自己相関を含んでいるパルス・ペア処理を行な
い、パルスは上記マグネトロンにより送信され、振幅変
化は、荒天の程度の情報を示すディジタル信号プロセッ
サと、 から成る処理装置と、 上記受信装置および上記処理装置に接続し、情報をディ
スプレイするディスプレイ装置と、から成ることを特徴
とする荒天デイテクタ。 - （２）マグネトロンから一定の周波数で一連の電磁波パ
ルスを送信する過程と、 上記マグネトロンの定電流で上記一定の周波数を保持す
る過程と、 上記送信された一連の電磁波パルスのエコーを受信する
過程と、 荒天を検出するため上記エコーをパルス・ペア処理する
過程にして、上記パルス・ペア処理する過程は、 送信された電磁波パルスが衝突した複数の粒子から反射
された複数の小波のベクトル和であるエコーの振幅を測
定する過程と、 送信された連続パルスの上記エコーの測定された振幅を
比較する過程と、 荒天のしるしとして、上記測定された振幅の変化を認識
する過程と、 荒天の様々の度合を検出するため、ゼロおよび１の間に
閾値を設定する過程と、 シー・クラツタまたはグランド・クラツタを排除するた
め、上記閾値を調整する過程と、レンジ・ビンの自己相
関値が上記閾値未満かまたはこれを超えるかどうか決定
する過程にして、各エコーは、複数のレンジ・ビンまた
はセグメントに分割された１つのラジアルを構成してい
る上記決定する過程と、 上記レンジ・ビンのエコー振幅を相関する過程と、 から成るパルス・ペア処理する過程と、 定電流変調器で、上記マグネトロンの上記定電流を保持
する過程と、 から成ることを特徴とする荒天を検出する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US101889 | 1987-12-21 | ||
| US07/101,889 US4835536A (en) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | Weather radar with turbulence detection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01203988A true JPH01203988A (ja) | 1989-08-16 |
| JP2759664B2 JP2759664B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=22287003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63323167A Expired - Fee Related JP2759664B2 (ja) | 1987-12-21 | 1988-12-21 | 荒天デイテクタおよび荒天を検出する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4835536A (ja) |
| EP (1) | EP0321877B1 (ja) |
| JP (1) | JP2759664B2 (ja) |
| CA (1) | CA1316238C (ja) |
| DE (1) | DE3852284T2 (ja) |
| ES (1) | ES2065330T3 (ja) |
Families Citing this family (51)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5311183A (en) * | 1991-06-13 | 1994-05-10 | Westinghouse Electric Corp. | Windshear radar system with upper and lower elevation radar scans |
| US5196854A (en) * | 1991-06-13 | 1993-03-23 | Westinghouse Electric Corp. | Inflight weather and ground mapping radar |
| US5164731A (en) * | 1991-06-13 | 1992-11-17 | Westinghouse Electric Corp. | Turbulence radar system |
| US5689444A (en) * | 1995-06-07 | 1997-11-18 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce | Statistical quality control of wind profiler data |
| US5592171A (en) * | 1995-08-17 | 1997-01-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Wind profiling radar |
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| RU2293354C2 (ru) * | 2005-04-14 | 2007-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КОНТУР-НИИРС" | Устройство для определения состояния атмосферы |
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