JPH0627809B2 - ラスレーダ装置 - Google Patents
ラスレーダ装置Info
- Publication number
- JPH0627809B2 JPH0627809B2 JP2063510A JP6351090A JPH0627809B2 JP H0627809 B2 JPH0627809 B2 JP H0627809B2 JP 2063510 A JP2063510 A JP 2063510A JP 6351090 A JP6351090 A JP 6351090A JP H0627809 B2 JPH0627809 B2 JP H0627809B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmitting antenna
- radio wave
- sound wave
- antenna
- wave transmitting
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-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電波と音波を使用して風向風速及び気温の高
度分布を遠隔測定するラスレーダ装置に関する。
度分布を遠隔測定するラスレーダ装置に関する。
（従来の技術とその課題） この種の従来装置としては、第６図に示すものがある。
同図において、音波送信空中線１、電波送信空中線２、
受信空中線群３は屋外の同一架台に取り付けてあるた
め、高さが同一となっている。
同図において、音波送信空中線１、電波送信空中線２、
受信空中線群３は屋外の同一架台に取り付けてあるた
め、高さが同一となっている。
音波送信空中線１より定周期でパルス音波を上方に向
け、指向性を持って発射すると球状粗密波面５となって
伝搬していく。同時にこの球状粗密波面５に向けて電波
送信空中線２から入射角θで電波を発射すると、球状粗
密波面５によって作られる大気密度の粗密が大気の誘導
率、すなわち電波の屈折率のゆらぎを作るため、微弱で
あるが球状粗密波面５で反射する。
け、指向性を持って発射すると球状粗密波面５となって
伝搬していく。同時にこの球状粗密波面５に向けて電波
送信空中線２から入射角θで電波を発射すると、球状粗
密波面５によって作られる大気密度の粗密が大気の誘導
率、すなわち電波の屈折率のゆらぎを作るため、微弱で
あるが球状粗密波面５で反射する。
球状粗密波面５で反射した反射電波は、入射角と反射角
が等しいことから、反射角θのスポット状の集束域６と
なって受信空中線に返ってくる。
が等しいことから、反射角θのスポット状の集束域６と
なって受信空中線に返ってくる。
ここで、球状粗密波面５からの反射電波を微弱であるた
め、パルス音波と電波の波長比を１対２としてＢｒａｇ
ｇの回折条件を満足させることにより、球状粗密波面５
で反射した反射電波を波面の下側で同位相で加算して強
くしている。
め、パルス音波と電波の波長比を１対２としてＢｒａｇ
ｇの回折条件を満足させることにより、球状粗密波面５
で反射した反射電波を波面の下側で同位相で加算して強
くしている。
なお集束域６は、無風状態の場合、すなわち球状粗密波
面５の中心位置が音波送信空中線１の位置と等しい場
合、音波送信空中線１の位置を中心にして、電波送信空
中線２の位置と点対称の位置にくる性質を持っている。
面５の中心位置が音波送信空中線１の位置と等しい場
合、音波送信空中線１の位置を中心にして、電波送信空
中線２の位置と点対称の位置にくる性質を持っている。
また、入反射角θは球状粗密波面５の反射点２１から音
波送信空中線１に近い位置にある反射点２０では大きく
なり、遠い位置にある反射点２２では逆に小さくなる。
その反射電波は受信空中線群３を使って強度分布として
受信することができ、この強度分布の最大強度から上空
大気の風向風速の高度分布を測定し、また音速に対応す
るドップラ周波数を検出して気温の高度分布を測定して
いる。ここで受信空中線群３は、Ｍ×Ｍ個の受信空中線
を格子状に配置したもので、受信面積を広くとるため、
この受信空中線の配置間隔ｄは数十cm間隔として並べら
れている。
波送信空中線１に近い位置にある反射点２０では大きく
なり、遠い位置にある反射点２２では逆に小さくなる。
その反射電波は受信空中線群３を使って強度分布として
受信することができ、この強度分布の最大強度から上空
大気の風向風速の高度分布を測定し、また音速に対応す
るドップラ周波数を検出して気温の高度分布を測定して
いる。ここで受信空中線群３は、Ｍ×Ｍ個の受信空中線
を格子状に配置したもので、受信面積を広くとるため、
この受信空中線の配置間隔ｄは数十cm間隔として並べら
れている。
一例として、アンテナ径約１ｍの受信空中線を６列×６
列に、その配置間隔ｄを約２０cmで格子状に配置した受
信空中線群３の場合、集束域６となって返ってくる反射
電波は、僅か２〜３個の受信空中線のみで受信されるこ
とになる。なお、音波の速度はい温度の関数として与え
られ、音波送信空中線１から指向性を持って発射された
パルス音波は球状粗密波面５として伝搬する際、上記大
気の温度によって球状粗密波面５の伝搬速度のみが変化
する。すなわち球状粗密波面の時間的に広がる割合のみ
が変化し、集束域６の広がりは変化しない。
列に、その配置間隔ｄを約２０cmで格子状に配置した受
信空中線群３の場合、集束域６となって返ってくる反射
電波は、僅か２〜３個の受信空中線のみで受信されるこ
とになる。なお、音波の速度はい温度の関数として与え
られ、音波送信空中線１から指向性を持って発射された
パルス音波は球状粗密波面５として伝搬する際、上記大
気の温度によって球状粗密波面５の伝搬速度のみが変化
する。すなわち球状粗密波面の時間的に広がる割合のみ
が変化し、集束域６の広がりは変化しない。
また、上空の風によって球状粗密波面５は風下側に移動
するが、このとき球状粗密波面５を基準としてみた見か
け上の音源位置７は、第６図に示すように音波送信空中
線１を水平方向に移動したとみなされるために、集束域
６の広がりは上空の風によって変化しない。
するが、このとき球状粗密波面５を基準としてみた見か
け上の音源位置７は、第６図に示すように音波送信空中
線１を水平方向に移動したとみなされるために、集束域
６の広がりは上空の風によって変化しない。
この種の装置では、反射電波の集束域６の位置は。球状
粗密波面５が上空の風によって流された距離の２倍だけ
変化するため、受信空中線を広い面積に数多く密に配置
する必要がある。しかし密に配置したとしてもスポット
状の集束域６は、その中心部が最大強度となり外に広が
る程弱くなるので、集束域６の中心部が各受信空中線の
間に到達した場合には、著しく受信レベルが小さくなり
風向風速及び気温の測定が困難になるものであった。
粗密波面５が上空の風によって流された距離の２倍だけ
変化するため、受信空中線を広い面積に数多く密に配置
する必要がある。しかし密に配置したとしてもスポット
状の集束域６は、その中心部が最大強度となり外に広が
る程弱くなるので、集束域６の中心部が各受信空中線の
間に到達した場合には、著しく受信レベルが小さくなり
風向風速及び気温の測定が困難になるものであった。
また、受信空中線の間隔を密にすると反射電波の受信範
囲が狭くなり、強風時においては反射電波を受信できな
いこともあった。逆に、受信空中線を数多く密に配置す
るとコスト高となるばかりでなく、広い敷地が必要とな
る欠点があった。
囲が狭くなり、強風時においては反射電波を受信できな
いこともあった。逆に、受信空中線を数多く密に配置す
るとコスト高となるばかりでなく、広い敷地が必要とな
る欠点があった。
（課題を解決するための手段） 本発明は、前述した従来技術の課題を解決することを目
的とし、その目的を達成するために、同一高さに配置し
た音波送信空中線と電波送信空中線に対して、受信空中
線群を高い位置若しくは低い位置に配置し、又は音波送
信空中線に対して、電波送信空中線と受信空中線群を高
い位置若しくは低い位置に配置して、反射電波を集束域
以外の広がりのある部分で受信することにより受信域を
広げて受信空中線の間隔が密でなくとも測定可能とし、
また強風時においても確実に受信することができるラス
レーダ装置を提供するものである。
的とし、その目的を達成するために、同一高さに配置し
た音波送信空中線と電波送信空中線に対して、受信空中
線群を高い位置若しくは低い位置に配置し、又は音波送
信空中線に対して、電波送信空中線と受信空中線群を高
い位置若しくは低い位置に配置して、反射電波を集束域
以外の広がりのある部分で受信することにより受信域を
広げて受信空中線の間隔が密でなくとも測定可能とし、
また強風時においても確実に受信することができるラス
レーダ装置を提供するものである。
（実施例） 本発明の一実施例を第１図を参照して以下詳細に述べ
る。同図において１１は地表であり、音波送信空中線１
及び電波送信空中線２を地表１１に設置されている。音
波送信空中線１から発射されたパルス音波は、球状粗密
波面５となって伝搬し、それに対して電波送信空中線２
から電波を連続的に発射すると、その反射電波はスポッ
ト状の集束域６となって地表１１上に返ってくる。ここ
で受信空中線群３を集束域６より高い位置に配置するこ
とにより、反射電波は受信空中線群３上で中心部が最大
強度で外に広がる程弱くなる集束域６と比べて広範囲な
面積を持つ受信域９として受信することができる。
る。同図において１１は地表であり、音波送信空中線１
及び電波送信空中線２を地表１１に設置されている。音
波送信空中線１から発射されたパルス音波は、球状粗密
波面５となって伝搬し、それに対して電波送信空中線２
から電波を連続的に発射すると、その反射電波はスポッ
ト状の集束域６となって地表１１上に返ってくる。ここ
で受信空中線群３を集束域６より高い位置に配置するこ
とにより、反射電波は受信空中線群３上で中心部が最大
強度で外に広がる程弱くなる集束域６と比べて広範囲な
面積を持つ受信域９として受信することができる。
逆に、受信空中線群３を音波送信空中線１及び電波送信
空中線２より低い位置に配置すると、反射電波は収集し
た後、放射状に広がるため、集束域６と比べて広範囲な
面積を持つ受信域として受信することができる。
空中線２より低い位置に配置すると、反射電波は収集し
た後、放射状に広がるため、集束域６と比べて広範囲な
面積を持つ受信域として受信することができる。
また、他の実施例を第２図を参照して詳細に述べる。第
２図は音波送信空中線１に対して、電波送信空中線２と
受信空中線群３を低い位置に配置したものである。音波
送信空中線１から発射されたパルス音波は、球状粗密波
面５となって伝搬し、それに対して電波送信空中線２か
ら電波を入射角θで発射すると、反射角θの反射電波と
なって返ってくる。このとき、電波送信空中線２を音波
送信空中線１より低い位置に設置したことにより、球状
粗密波面５の反射点２１から音波送信空中線１に近い位
置にある反射点２０においては、その入反射角θ１が従
来に比べ大きくなる。逆に音波送信空中線１から遠い位
置にある反射点２２においては、その入反射角θ３は従
来に比べ小さくなる。その結果、反射点２０における反
射電波の軌跡は、反射点２１における反射電波の軌跡よ
りも音波送信空中線１から遠ざかる方向となる。逆に反
射点２２の場合には、反射点２１の反射電波の軌跡より
音波送信空中線１に近づく方向となる。したがって、球
状粗密波面５からの反射電波は、地表１１より上方の音
波送信空中線１の位置を中心として、電波送信空中線２
の位置とほぼ点対称の位置にスポット状の集束域６を有
する反射電波として返ってくる。その後反射電波は放射
状となり、受信空中線群３上で中心部が最大強度で外に
広がる程弱くなる集束域６と比べて広範囲な面積を持つ
受信域９として受信することができる。
２図は音波送信空中線１に対して、電波送信空中線２と
受信空中線群３を低い位置に配置したものである。音波
送信空中線１から発射されたパルス音波は、球状粗密波
面５となって伝搬し、それに対して電波送信空中線２か
ら電波を入射角θで発射すると、反射角θの反射電波と
なって返ってくる。このとき、電波送信空中線２を音波
送信空中線１より低い位置に設置したことにより、球状
粗密波面５の反射点２１から音波送信空中線１に近い位
置にある反射点２０においては、その入反射角θ１が従
来に比べ大きくなる。逆に音波送信空中線１から遠い位
置にある反射点２２においては、その入反射角θ３は従
来に比べ小さくなる。その結果、反射点２０における反
射電波の軌跡は、反射点２１における反射電波の軌跡よ
りも音波送信空中線１から遠ざかる方向となる。逆に反
射点２２の場合には、反射点２１の反射電波の軌跡より
音波送信空中線１に近づく方向となる。したがって、球
状粗密波面５からの反射電波は、地表１１より上方の音
波送信空中線１の位置を中心として、電波送信空中線２
の位置とほぼ点対称の位置にスポット状の集束域６を有
する反射電波として返ってくる。その後反射電波は放射
状となり、受信空中線群３上で中心部が最大強度で外に
広がる程弱くなる集束域６と比べて広範囲な面積を持つ
受信域９として受信することができる。
逆に、音波送信空中線１に対して、電波送信空中線２と
受信空中線群３を高い位置に配置した場合、集束域６は
音波送信空中線１の位置を中心に電波送信空中線２の位
置に対して点対称の位置、すなわち受信空中線群３より
も下方において反射電波は集束するため、受信空中線群
３上では広範囲な受信域として受信することができる。
受信空中線群３を高い位置に配置した場合、集束域６は
音波送信空中線１の位置を中心に電波送信空中線２の位
置に対して点対称の位置、すなわち受信空中線群３より
も下方において反射電波は集束するため、受信空中線群
３上では広範囲な受信域として受信することができる。
次に上記実施例につき計算式で説明する。すなわち第３
図に示す２次座標において、電波送信空中線２の位置
（Ｏ，ye）、音波送信空中線１の位置（xa，ya）、音速
Ca、時刻t とする。今、 t＝Ｏにおいて発射された音波
波面は、球状粗密波面５となって伝搬するため、次の方
程式を満足する。
図に示す２次座標において、電波送信空中線２の位置
（Ｏ，ye）、音波送信空中線１の位置（xa，ya）、音速
Ca、時刻t とする。今、 t＝Ｏにおいて発射された音波
波面は、球状粗密波面５となって伝搬するため、次の方
程式を満足する。
(x-xa)2＋(y-ya)2＝(Ca・t)2 −(1) Ca・tは音波送信空中線１から球状粗密波面５までの距離
を表す。また、電波送信空中線２から角度ψｅで送信さ
れる電波経路の方程式は次のようになる。
を表す。また、電波送信空中線２から角度ψｅで送信さ
れる電波経路の方程式は次のようになる。
y ＝x・tanψｅ＋ye −(2) 球状粗密波面５に対する電波の反射点１２を（xO，yO）
とすると、xO，yOは式(1)，(2)のいずれも満足しなけれ
ばならない。式(1)、(2)よりxO，yOを算出すると次によ
うになる。
とすると、xO，yOは式(1)，(2)のいずれも満足しなけれ
ばならない。式(1)、(2)よりxO，yOを算出すると次によ
うになる。
入反射角θとの関係は、音波送信空中線１と反射点１２
とを結ぶ直線の角度をψａとすると次のようになる。
とを結ぶ直線の角度をψａとすると次のようになる。
θ＝ψa−ψe −(5) ここで、tanψaは次のように表される。
最後に、反射電波の経路は反射点１２（xO，yO）を通り
傾きがtan(ψe＋２θ)の直線で表されるから次のような
方程式となる。
傾きがtan(ψe＋２θ)の直線で表されるから次のような
方程式となる。
y ＝(x−xO)tan(ψe＋２θ)＋yO −(7) この式(7) に式(6) を代入すると 受信点１３を (xR，yR) とし、yRを一定としたときのxR
は式(8) より次のようになる。
は式(8) より次のようになる。
式(3),(4),(6),(9) より、電波送信空中線２の角度ψｅ
を電波のビームの範囲内で変化させ、そのときの受信点
１３のxRを算出しxRの最大値、最小値より受信域９の広
がりをグラフに表したものを第４図、第５図に示す。第
４図において、受信空中線群３を地表より約１ｍの位置
に設置した場合、受信域９は点として受信される集束域
６と比べて直径約３５cmの円形域に拡大される。また第
５図において、音波送信空中線１を地表より約１ｍの位
置に設置した場合、受信域９は直径数cmの集束域６と比
べて直径約７７cmの円形域に拡大される。
を電波のビームの範囲内で変化させ、そのときの受信点
１３のxRを算出しxRの最大値、最小値より受信域９の広
がりをグラフに表したものを第４図、第５図に示す。第
４図において、受信空中線群３を地表より約１ｍの位置
に設置した場合、受信域９は点として受信される集束域
６と比べて直径約３５cmの円形域に拡大される。また第
５図において、音波送信空中線１を地表より約１ｍの位
置に設置した場合、受信域９は直径数cmの集束域６と比
べて直径約７７cmの円形域に拡大される。
（発明の効果） 以上述べた本発明によれば、従来の技術に同一高さに配
置した音波送信空中線と電波送信空中線に対して、受信
空中線群を高い位置若しくは低い位置に配置し、又は音
波送信空中線に対して、電波送信空中線と受信空中線群
を高い位置若しくは低い位置に配置しただけの簡単な構
成によって、受信空中線群での受信域を拡大できるの
で、受信空中線を密に配置する必要なく反射電波を受信
し、かつ確実に風向風速及び気温の測定を行うことがで
きる。また受信空中線を数多く配置して敷地面積を増大
させることなく、強風時においても反射電波を受信する
ことができるという顕著な効果が発揮される。
置した音波送信空中線と電波送信空中線に対して、受信
空中線群を高い位置若しくは低い位置に配置し、又は音
波送信空中線に対して、電波送信空中線と受信空中線群
を高い位置若しくは低い位置に配置しただけの簡単な構
成によって、受信空中線群での受信域を拡大できるの
で、受信空中線を密に配置する必要なく反射電波を受信
し、かつ確実に風向風速及び気温の測定を行うことがで
きる。また受信空中線を数多く配置して敷地面積を増大
させることなく、強風時においても反射電波を受信する
ことができるという顕著な効果が発揮される。
第１図〜第５図は本発明の実施例で、第１図は一実施例
を示す断面図、第２図は他の実施例を示す断面図、第３
図は２次元座標図、第４図、第５図は受信域の広がり特
性図である。第６図は従来のラスレーダ装置を示す斜視
図である。 １……音波送信空中線、２……電波送信空中線、３……
受信空中線群、５……球状粗密波面、６……集束域、９
……受信域、１１……地表、１２，２０，２１，２２…
…反射点、１３……受信点。
を示す断面図、第２図は他の実施例を示す断面図、第３
図は２次元座標図、第４図、第５図は受信域の広がり特
性図である。第６図は従来のラスレーダ装置を示す斜視
図である。 １……音波送信空中線、２……電波送信空中線、３……
受信空中線群、５……球状粗密波面、６……集束域、９
……受信域、１１……地表、１２，２０，２１，２２…
…反射点、１３……受信点。
Claims (1)
- 【請求項１】音波送信空中線（１）から上空大気に向け
パルス音波を発射し、該音波によって形成される球状粗
密波面（５）に対し、電波送信空中線（２）から電波を
連続的に発射して前記球状粗密波面（５）から反射され
た電波を受信空中線群（３）を使って強度分布として受
信し、その強度分布の最大強度から上空大気の風向風速
の高度分布を測定し、また音速に対応するドップラ周波
数を検出して気温の高度分布を測定するラスレーダ装置
において、 前記球状粗密波面（５）からの反射電波の集束域（６）
以外の広がりのある部分で受信するために、同一高さに
配置した前記音波送信空中線（１）と前記電波送信空中
線（２）に対して、前記受信空中線群（３）を高い位置
若しくは低い位置に配置し、又は前記音波送信空中線
（１）に対して、前記電波送信空中線（２）と前記受信
空中線群（３）を高い位置若しくは低い位置に配置した
ことを特徴とするラスレーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063510A JPH0627809B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | ラスレーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063510A JPH0627809B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | ラスレーダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03262989A JPH03262989A (ja) | 1991-11-22 |
| JPH0627809B2 true JPH0627809B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=13231297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2063510A Expired - Fee Related JPH0627809B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | ラスレーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627809B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-14 JP JP2063510A patent/JPH0627809B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03262989A (ja) | 1991-11-22 |
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