JP6740112B2 - Signal processing device and weather radar device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、信号処理装置、および気象レーダ装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a signal processing device and a weather radar device.

従来、複数種類の送信波を送信し、送信した送信波の反射波を解析することで気象状況を観測する気象レーダ装置が知られている。気象レーダ装置は、近距離の気象状況を観測する場合には、短パルスの送信波を送信し、反射物の距離等を測定する。気象レーダ装置は、遠距離の気象状況を観測する場合、長パルスの送信波を送信する。気象レーダ装置は、長パルスの送信波の反射波を受信したことに基づく信号の時間軸を圧縮して、反射物の距離等を測定する。気象レーダ装置は、近距離領域の気象状況と、遠距離の気象状況とを合成した観測結果を作成する。 BACKGROUND ART Conventionally, there is known a weather radar device that observes a weather condition by transmitting a plurality of types of transmitted waves and analyzing reflected waves of the transmitted transmitted waves. When observing a short-range weather condition, the weather radar device transmits a short pulse transmission wave and measures the distance of a reflector or the like. The weather radar device transmits a long pulse transmission wave when observing a long-distance weather condition. The meteorological radar device compresses the time axis of a signal based on the reception of a reflected wave of a long pulse transmission wave, and measures the distance or the like of a reflector. The meteorological radar device creates an observation result by combining the meteorological situation in the short range and the meteorological situation in the long range.

長パルスの送信波の反射波を受信したことに基づく信号の時間軸を圧縮した場合、反射物の位置を表す信号（メインローブ）の前後に虚像（サイドローブ）が発生する。これにより、近距離領域に存在する物体で反射した長パルスの反射波を圧縮した場合において、圧縮後の虚像が遠距離領域に出現する場合がある。この場合、近距離領域と遠距離領域との境界において気象状況が不連続になる可能性があった。 When the time axis of the signal based on the reception of the reflected wave of the long pulse transmission wave is compressed, virtual images (side lobes) occur before and after the signal (main lobe) indicating the position of the reflector. As a result, when the reflected wave of the long pulse reflected by the object existing in the short distance area is compressed, a virtual image after compression may appear in the long distance area. In this case, the meteorological situation may be discontinuous at the boundary between the short distance area and the long distance area.

特開２０１１−１９１１３４号公報JP, 2011-191134, A

本発明が解決しようとする課題は、気象状況の不連続を抑制することができる信号処理装置、および気象レーダ装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a signal processing device and a weather radar device capable of suppressing the discontinuity of weather conditions.

実施形態の信号処理装置は、送信部と、受信部と、第１の処理部と、第２の処理部と、予測部と、除去部と、合成部と、を持つ。前記送信部は、アンテナを用いて、所定のパルス幅の第１の送信波と、前記所定のパルス幅よりも長いパルス幅の第２の送信波とを送信する。前記受信部は、前記第１の送信波および前記第２の送信波の反射波を受信する。前記第１の処理部は、前記受信部により受信した前記第１の送信波の反射波に基づいて第１の受信信号を検出する。前記第２の処理部は、前記受信部により受信した前記第２の送信波の反射波に基づいて第２の受信信号を検出する。前記予測部は、前記第１の処理部により検出された前記第１の受信信号に基づいて、所定の近距離領域に存在する物体によって反射された前記第２の送信波の反射波に含まれるサイドローブ成分の信号を予測する。前記除去部は、前記第２の処理部により検出された前記第２の受信信号から、前記予測部により予測された前記サイドローブ成分の信号を除去する。前記合成部は、前記第１の受信信号と、前記除去部により前記サイドローブ成分の信号が除去された前記第２の受信信号とを合成する。 The signal processing device according to the embodiment includes a transmitter, a receiver, a first processor, a second processor, a predictor, a remover, and a combiner. The transmitter uses an antenna to transmit a first transmission wave having a predetermined pulse width and a second transmission wave having a pulse width longer than the predetermined pulse width. The receiver receives reflected waves of the first transmission wave and the second transmission wave. The first processing unit detects a first reception signal based on a reflected wave of the first transmission wave received by the reception unit. The second processing unit detects a second reception signal based on a reflected wave of the second transmission wave received by the reception unit. The prediction unit is included in a reflected wave of the second transmission wave reflected by an object existing in a predetermined short-distance region, based on the first reception signal detected by the first processing unit. Predict the signal of the sidelobe component. The removing unit removes the signal of the side lobe component predicted by the predicting unit from the second received signal detected by the second processing unit. The combining unit combines the first received signal and the second received signal from which the side lobe component signal has been removed by the removing unit.

実施形態の気象レーダ装置１の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of the weather radar apparatus 1 of embodiment. 実施形態の気象レーダ装置１の位置と、気象状況を観測する範囲との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the position of the weather radar apparatus 1 of embodiment, and the range which observes a weather condition. 実施形態の気象レーダ装置１により短パルス幅の送信波を送信したことに対して反射波を受信する時間的な関係を示す図。The figure which shows the time relationship which receives the reflected wave with respect to having transmitted the transmission wave of a short pulse width by the weather radar apparatus 1 of embodiment. 実施形態の気象レーダ装置１により長パルス幅の送信波を送信したことに対して反射波を受信する時間的な関係を示す図。The figure which shows the time relationship which receives the reflected wave with respect to having transmitted the transmission wave of a long pulse width by the weather radar apparatus 1 of embodiment. 実施形態の気象レーダ装置１によりサイドローブＳＬ１を抑制することを説明する図。The figure explaining suppressing side lobe SL1 by the weather radar apparatus 1 of embodiment.

以下、実施形態の信号処理装置、および気象レーダ装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a signal processing device and a weather radar device according to embodiments will be described with reference to the drawings.

図１は、実施形態の気象レーダ装置１の一例を示すブロック図である。気象レーダ装置１は、例えば、アンテナ部１０と、送受信切替部２０と、送信信号生成部３０と、レーダ信号処理部４０と、解析部５０とを備える。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of a weather radar device 1 of the embodiment. The weather radar device 1 includes, for example, an antenna unit 10, a transmission/reception switching unit 20, a transmission signal generation unit 30, a radar signal processing unit 40, and an analysis unit 50.

アンテナ部１０は、例えば、フェーズドアレイアンテナである。フェーズドアレイアンテナは、平面状に配列された多数のアンテナ素子と、アンテナ素子のそれぞれに接続された多数の移相器とを備える。さらに、アンテナ部１０は、送信信号を増幅する送信アンプを備える。さらに、アンテナ部１０は、受信信号を増幅する受信アンプ、および受信フィルタなどを備える。 The antenna unit 10 is, for example, a phased array antenna. The phased array antenna includes a large number of antenna elements arranged in a plane and a large number of phase shifters connected to the respective antenna elements. Further, the antenna unit 10 includes a transmission amplifier that amplifies a transmission signal. Further, the antenna unit 10 includes a reception amplifier that amplifies a reception signal, a reception filter, and the like.

アンテナ部１０は、仰角方向および方位角方向において所定のビーム幅に調整された送信ビームを送信する。アンテナ部１０は、送信ビームを放射して電子走査し、フェーズドアレイアンテナを機械的に回転させることによって、周囲の気象状況を観測する。 The antenna unit 10 transmits a transmission beam adjusted to have a predetermined beam width in the elevation direction and the azimuth direction. The antenna unit 10 radiates a transmission beam, electronically scans it, and mechanically rotates the phased array antenna to observe surrounding weather conditions.

送受信切替部２０は、送信信号をアンテナ部１０に供給するタイミングと、受信信号をレーダ信号処理部４０に供給するタイミングとを切り替える。 The transmission/reception switching unit 20 switches the timing of supplying the transmission signal to the antenna unit 10 and the timing of supplying the reception signal to the radar signal processing unit 40.

送信信号生成部３０は、例えば、所定の周波数の送信信号を生成する励振器である。送信信号生成部３０は、アンテナ部１０を用いて、送信波を送信する送信部として機能する。送信信号生成部３０は、例えば、短パルス信号生成部３２と、長パルス信号生成部３４とを備える。短パルス信号生成部３２は、所定のパルス幅（以下、短パルス幅）の送信波を送信するための短パルス信号を生成する。長パルス信号生成部３４は、所定のパルス幅よりも長いパルス幅（以下、長パルス幅）の送信波を送信するための長パルス信号を生成する。送信信号生成部３０は、例えば、短パルス幅の送信波と、長パルス幅の送信波とを所定間隔で繰り返してアンテナ部１０から送信させる。 The transmission signal generation unit 30 is, for example, an exciter that generates a transmission signal having a predetermined frequency. The transmission signal generation unit 30 functions as a transmission unit that transmits a transmission wave using the antenna unit 10. The transmission signal generation unit 30 includes, for example, a short pulse signal generation unit 32 and a long pulse signal generation unit 34. The short pulse signal generation unit 32 generates a short pulse signal for transmitting a transmission wave having a predetermined pulse width (hereinafter, short pulse width). The long pulse signal generation unit 34 generates a long pulse signal for transmitting a transmission wave having a pulse width (hereinafter, long pulse width) longer than a predetermined pulse width. The transmission signal generation unit 30 causes the antenna unit 10 to repeatedly transmit, for example, a short pulse width transmission wave and a long pulse width transmission wave at predetermined intervals.

図２は、実施形態の気象レーダ装置１の位置と、気象状況を観測する範囲との関係を示す図である。短パルス信号は、気象レーダ装置１から所定の近距離Ｄ１における気象状況を測定する送信波を生成するための信号である。所定の近距離Ｄ１は、例えば、気象レーダ装置１から４〜１０［Ｋｍ］の範囲内の距離を含む領域(以下、近距離領域（第１の領域）)である。短パルス幅は、例えば、１．３３μｓｅｃである。長パルス信号は、近距離領域よりも気象レーダ装置１から遠い距離Ｄ２の範囲（以下、遠距離領域（第２の領域））における気象状況を測定する送信波を生成するための信号である。遠距離領域は、例えば、近距離領域から遠い、長パルス信号が物体に反射した反射波が気象レーダ装置１で検出することができる領域である。長パルス幅は、例えば、２０〜８０μｓｅｃである。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the position of the weather radar device 1 of the embodiment and the range for observing weather conditions. The short pulse signal is a signal for generating a transmission wave from the weather radar device 1 for measuring a weather condition at a predetermined short distance D1. The predetermined short distance D1 is, for example, an area including a distance within a range of 4 to 10 [Km] from the weather radar device 1 (hereinafter, a short distance area (first area)). The short pulse width is 1.33 μsec, for example. The long pulse signal is a signal for generating a transmission wave for measuring a weather condition in a range of a distance D2 farther from the weather radar device 1 than in a short range area (hereinafter, a long range area (second area)). The long-distance region is, for example, a region that is far from the short-distance region and that can be detected by the weather radar device 1 as a reflected wave in which a long pulse signal is reflected by an object. The long pulse width is, for example, 20 to 80 μsec.

図１に戻る。レーダ信号処理部４０は、例えば、短パルス信号処理部４１と、エコー発生予測部４２と、長パルス信号処理部４３と、エコー除去部４４と、信号合成部４５とを備える。これらの機能部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアが協働することで実現されてもよい。 Returning to FIG. The radar signal processing unit 40 includes, for example, a short pulse signal processing unit 41, an echo generation prediction unit 42, a long pulse signal processing unit 43, an echo removal unit 44, and a signal synthesis unit 45. These functional units are realized by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program stored in a program memory. Further, some or all of these functional units may be realized by hardware such as LSI (Large Scale Integration), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or FPGA (Field-Programmable Gate Array). It may be realized by cooperation of software and hardware.

短パルス信号処理部４１は、短パルス幅の送信波の反射波をアンテナ部１０により受信したことにより生成された受信信号（以下、短パルス受信信号）を取得する。短パルス受信信号は、近距離領域に存在する物体の位置を表す信号である。短パルス信号処理部４１は、短パルス受信信号に対してＡ／Ｄ変換処理などを行って、信号合成部４５に供給する。 The short pulse signal processing unit 41 acquires a reception signal (hereinafter, short pulse reception signal) generated by receiving a reflected wave of a transmission wave having a short pulse width by the antenna unit 10. The short pulse reception signal is a signal representing the position of an object existing in the short distance area. The short pulse signal processing unit 41 performs A/D conversion processing and the like on the short pulse reception signal and supplies the signal to the signal synthesis unit 45.

エコー発生予測部４２は、短パルス信号処理部４１から供給された短パルス受信信号に基づいて、近距離領域に存在する物体によって反射された短パルス幅の送信波の反射波に含まれるサイドローブ成分の信号の位置および強度を予測する（予測部）。エコー発生予測部４２は、近距離領域に存在する物体の位置が、近距離領域のうち、遠距離領域に近いほど、遠距離領域における近距離領域との境界付近の位置に、サイドローブ成分が発生すると予測する。また、さらに、エコー発生予測部４２は、短パルス幅の送信波の強度が高いほど、サイドローブ成分の信号の強度が高いと予測する。さらに、エコー発生予測部４２は、長パルス信号処理部４３における時間軸の圧縮比が高いほど、サイドローブ成分の信号の強度が高いと予測する。さらに、エコー発生予測部４２は、送信信号生成部３０における送信信号の変調方式に基づいて、サイドローブ成分の位置および強度を予測してもよい。 The echo generation prediction unit 42, based on the short pulse reception signal supplied from the short pulse signal processing unit 41, a side lobe included in a reflected wave of a short pulse width transmission wave reflected by an object existing in a short distance area. The position and intensity of the signal of the component are predicted (prediction unit). The echo generation prediction unit 42 determines that the side lobe component is closer to the boundary with the short-distance area in the long-distance area as the position of the object existing in the short-distance area is closer to the long-distance area in the short-distance area. Predict to occur. Furthermore, the echo generation prediction unit 42 predicts that the higher the strength of the transmission wave having the short pulse width, the higher the strength of the signal of the side lobe component. Further, the echo generation prediction unit 42 predicts that the higher the compression ratio on the time axis in the long pulse signal processing unit 43, the higher the signal strength of the side lobe component. Further, the echo occurrence prediction unit 42 may predict the position and intensity of the side lobe component based on the modulation method of the transmission signal in the transmission signal generation unit 30.

なお、エコー発生予測部４２は、サイドローブＳＬ１の位置および強度を、関数により演算してもよい。エコー発生予測部４２は、例えば下記の式で示すように、サイドローブの幅を、送信信号の変調方式（ＭＤ）、送信波のパルス幅（Ｔ）、変調幅（Ｂ）の関数として演算してもよい。
[SL]＝function（MD,B,T） The echo occurrence prediction unit 42 may calculate the position and intensity of the side lobe SL1 by a function. The echo generation prediction unit 42 calculates the side lobe width as a function of the modulation method (MD) of the transmission signal, the pulse width (T) of the transmission wave, and the modulation width (B), for example, as shown in the following equation. May be.
[SL]＝function (MD,B,T)

また、一般にパルス圧縮後の波形(レンジサイドローブ)は、下記の式１で表現される。式１において、＊は共役複素数を示す。式１において、r(t)は受信信号(受信信号は、送信信号x(t)が反射してきたものであり、送信信号の強度と遅延が変更されたものと考えられる。)、△ｔはサンプリング間隔(≦１／△ｆ)、ＮはＴ/Δt(Ｔは送信パルス幅)、ｘ＊(iΔt)はトランスバーサルフィルタの乗算器の係数である。

Figure 0006740112
Further, generally, the waveform after pulse compression (range side lobe) is expressed by the following equation 1. In Formula 1, * represents a conjugate complex number. In Expression 1, r(t) is a received signal (the received signal is a reflection of the transmitted signal x(t), and it is considered that the intensity and delay of the transmitted signal are changed), and Δt is. Sampling interval (≦1/Δf), N is T/Δt (T is transmission pulse width), and x * (iΔt) is a coefficient of the multiplier of the transversal filter.
Figure 0006740112

送信信号の変調方式（ＭＤ）とは、直線的に送信信号の周波数を変化させる周波数変調方式（ＬＦＭ（Liner Frequency Modulation））、パルス圧縮時の参照波に時間軸で窓関数を掛けた周波数変調方式（ＬＦＭ＋時間軸窓関数）、COS関数を利用した窓関数を掛けた周波数変調方式などが挙げられる。送信幅のパルス幅（Ｔ）とは、送信信号のパルス幅である。変調幅（Ｂ）とは、１つの長パルス幅の送信波を送信する間における送信信号の周波数の変化幅である。変調幅（Ｂ）は、例えば、７２μｓｅｃの送信波を送信する間に２．５ＭＨｚの幅で送信信号の周波数を変更させる場合、「２．５ＭＨｚ」である。 The transmission signal modulation method (MD) is a frequency modulation method (LFM (Liner Frequency Modulation)) in which the frequency of the transmission signal is changed linearly, or a frequency modulation in which the reference wave during pulse compression is multiplied by a window function on the time axis. Examples thereof include a system (LFM+time axis window function) and a frequency modulation method in which a window function using a COS function is applied. The pulse width (T) of the transmission width is the pulse width of the transmission signal. The modulation width (B) is the width of change in the frequency of the transmission signal during the transmission of one transmission pulse having a long pulse width. The modulation width (B) is, for example, “2.5 MHz” when the frequency of the transmission signal is changed with a width of 2.5 MHz while transmitting the transmission wave of 72 μsec.

長パルス信号処理部４３は、長パルス幅の送信波の反射波をアンテナ部１０により受信したことにより生成された受信信号（以下、長パルス受信信号）を取得する。長パルス受信信号は、近距離領域および遠距離領域に存在する物体の位置を表す信号である。長パルス信号処理部４３は、長パルス受信信号のうち、近距離領域の物体を検出する信号を除外する。すなわち、長パルス受信信号は、遠距離領域に存在する物体を検出する信号を含む。長パルス信号処理部４３は、長パルス受信信号に対してＡ／Ｄ変換処理、およびパルス圧縮処理を行う。パルス圧縮処理は、長パルス受信信号における時間軸を圧縮する。これにより、長パルス信号処理部４３は、信号強度を高くして、位置の測定精度を高くする。 The long pulse signal processing unit 43 acquires a reception signal (hereinafter, long pulse reception signal) generated by receiving a reflected wave of a transmission wave having a long pulse width by the antenna unit 10. The long pulse reception signal is a signal representing the position of an object existing in the short distance area and the long distance area. The long pulse signal processing unit 43 excludes a signal for detecting an object in a short distance area from the long pulse reception signal. That is, the long pulse reception signal includes a signal for detecting an object existing in a long distance area. The long pulse signal processing unit 43 performs A/D conversion processing and pulse compression processing on the long pulse reception signal. The pulse compression processing compresses the time axis of the long pulse reception signal. As a result, the long pulse signal processing unit 43 increases the signal strength and the position measurement accuracy.

エコー除去部４４は、長パルス信号処理部４３により検出された長パルス受信信号から、エコー発生予測部４２により予測されたサイドローブ成分の信号を除去する（除去部）。 The echo removing unit 44 removes the signal of the side lobe component predicted by the echo generation predicting unit 42 from the long pulse reception signal detected by the long pulse signal processing unit 43 (removing unit).

信号合成部４５は、短パルス信号処理部４１により取得した短パルス受信信号と、エコー除去部４４によりサイドローブ成分の信号が除去された長パルス受信信号とを合成する。 The signal synthesis unit 45 synthesizes the short pulse reception signal acquired by the short pulse signal processing unit 41 and the long pulse reception signal from which the side lobe component signal has been removed by the echo removal unit 44.

解析部５０は、信号合成部４５により合成された受信信号に基づいて、気象状況を解析する。解析部５０は、例えば、受信信号に基づいて、気象状況を表示する。表示装置５０は、例えば、信号強度に基づいて表示色を変化させた表示データを生成して、気象状況を表す画像を生成する。これにより、解析部５０は、気象レーダ装置１から近距離領域および遠距離領域の気象状況をユーザに提示することができる。 The analysis unit 50 analyzes the weather condition based on the received signals combined by the signal combining unit 45. The analysis unit 50 displays the weather condition, for example, based on the received signal. The display device 50, for example, generates display data in which the display color is changed based on the signal strength, and generates an image representing the weather condition. Thereby, the analysis unit 50 can present the weather conditions of the short-distance area and the long-distance area from the weather radar device 1 to the user.

図３は、実施形態の気象レーダ装置１により短パルス幅の送信波を送信したことに対して反射波を受信する時間的な関係を示す図である。図３の上図に示すように、気象レーダ装置１は、時刻ｔ０から送信期間（Ｔｓ−１）において短パルス幅の送信波を送信する。その後、気象レーダ装置１は、時刻ｔ１からｔ２における受信期間Ｔｒ−１で、短パルス幅の送信波の反射波を受信する。例えば、気象レーダ装置１から距離Ｄ１の位置に物体ＯＢがある場合、気象レーダ装置１は、時刻ｔ２において短パルス幅の送信波の反射波を受信する。これにより、気象レーダ装置１は、図３の下図に示すように、距離Ｄ１において検出電圧が高い短パルス受信信号を取得することができる。 FIG. 3 is a diagram showing a temporal relationship in which a reflected wave is received in response to the transmission wave having a short pulse width transmitted by the weather radar device 1 of the embodiment. As shown in the upper diagram of FIG. 3, the weather radar device 1 transmits a transmission wave having a short pulse width in the transmission period (Ts−1) from time t0. After that, the weather radar device 1 receives the reflected wave of the transmitted wave having the short pulse width in the reception period Tr-1 from the time t1 to the time t2. For example, when the object OB is located at a distance D1 from the weather radar device 1, the weather radar device 1 receives the reflected wave of the transmission wave having the short pulse width at the time t2. As a result, the weather radar device 1 can acquire a short pulse reception signal having a high detection voltage at the distance D1, as shown in the lower diagram of FIG.

図４は、実施形態の気象レーダ装置１により長パルス幅の送信波を送信したことに対して反射波を受信する時間的な関係を示す図である。図４の上図に示すように、気象レーダ装置１は、時刻ｔ０から送信期間（Ｔｓ−２）において長パルス幅の送信波を送信する。その後、気象レーダ装置１は、時刻ｔ１１からｔ１３における受信期間Ｔｒ−２で、長パルス幅の送信波の反射波を受信する。例えば、気象レーダ装置１から距離Ｄ２の位置に物体ＯＢ１２がある場合、気象レーダ装置１は、時刻ｔ１３において長パルス幅の送信波の反射波を受信する。これにより、気象レーダ装置１は、図４の下図に示すように、距離Ｄ２において検出電圧が高い長パルス受信信号を取得することができる。 FIG. 4 is a diagram showing a temporal relationship in which a reflected wave is received in response to transmission of a long pulse width transmitted wave by the weather radar device 1 of the embodiment. As shown in the upper diagram of FIG. 4, the weather radar device 1 transmits a transmission wave having a long pulse width in the transmission period (Ts-2) from time t0. After that, the weather radar device 1 receives the reflected wave of the transmission wave having the long pulse width in the reception period Tr-2 from time t11 to time t13. For example, when the object OB12 is located at a distance D2 from the weather radar device 1, the weather radar device 1 receives the reflected wave of the transmission wave having the long pulse width at time t13. As a result, the weather radar device 1 can acquire a long pulse reception signal having a high detection voltage at the distance D2, as shown in the lower diagram of FIG.

図４の上図に示すように、気象レーダ装置１から距離Ｄ１の位置の物体ＯＢが存在し、且つ気象レーダ装置１から距離Ｄ１１の位置に物体ＯＢ１１が存在するものとする。短パルス幅の送信波および長パルス幅の送信波は、物体ＯＢにより反射され、反射波（ＳＰ，ＬＰ）として気象レーダ装置１に到来する。長パルス幅の送信波は、物体ＯＢ１１により反射され、反射波（ＬＰ）として気象レーダ装置１に到来する。なお、短パルス幅の送信波は、物体ＯＢ１１に届かずに消失する。 As shown in the upper diagram of FIG. 4, it is assumed that an object OB is located at a distance D1 from the weather radar device 1 and an object OB11 is located at a distance D11 from the weather radar device 1. The transmitted wave having a short pulse width and the transmitted wave having a long pulse width are reflected by the object OB and arrive at the weather radar device 1 as reflected waves (SP, LP). The transmitted wave having a long pulse width is reflected by the object OB11 and arrives at the weather radar device 1 as a reflected wave (LP). The transmitted wave having a short pulse width disappears without reaching the object OB11.

物体ＯＢにより反射したことに基づく長パルス受信信号を圧縮した場合、図４の下図に示すように、距離Ｄ１に対応する位置に出現するメインローブＭＬ１の距離的な前後に、サイドローブＳＬ１およびＳＬ２が出現する。このため、距離Ｄ１から距離Ｄ１１までの遠距離領域に物体が存在しないにも拘わらず、サイドローブＳＬ１が存在することによって、高い検出電圧となっていることが分かる。以上より、近距離領域と遠距離領域との境界付近において、物体の検出結果が連続的になっていることが分かる。 When the long pulse reception signal based on the reflection by the object OB is compressed, as shown in the lower diagram of FIG. 4, the side lobes SL1 and SL2 are arranged before and after the main lobe ML1 appearing at the position corresponding to the distance D1 in terms of distance. Appears. Therefore, it can be seen that the presence of the side lobe SL1 results in a high detection voltage even though there is no object in the long-distance region from the distance D1 to the distance D11. From the above, it can be seen that the object detection results are continuous near the boundary between the short-distance area and the long-distance area.

さらに、サイドローブＳＬ１と物体ＯＢ１１により反射したことにより出現するメインローブＭＬ２とが、互いに重畳していることが分かる。以上より、物体ＯＢ１１が距離Ｄ１１の位置に存在するにも拘わらず、サイドローブＳＬ１により、あたかも、物体がＤ１からＤ１１に亘って存在するような結果になっていることが分かる。これにより、物体の観測する位置精度が低下する恐れがある。なお、メインローブＭＬ２の距離的な前後に位置するサイドローブの図示を省略している。 Further, it can be seen that the side lobe SL1 and the main lobe ML2 that appears by being reflected by the object OB11 overlap each other. From the above, it can be seen that the side lobe SL1 results in the object as if it exists from D1 to D11, even though the object OB11 exists at the position of the distance D11. As a result, the position accuracy with which the object is observed may deteriorate. It should be noted that the side lobes located in front of and behind the main lobe ML2 are not shown.

図５は、実施形態の気象レーダ装置１によりサイドローブＳＬ１を抑制することを説明する図である。エコー発生予測部４２は、近距離領域に存在する物体ＯＢにより出現するサイドローブＳＬ１の位置および強度を予測する。エコー除去部４４は、予測されたサイドローブＳＬ１の位置における信号強度を、遠距離領域において対応する位置の信号強度から除去する。これにより、エコー除去部４４は、サイドローブＳＬ１＃のように、サイドローブＳＬ１よりも信号強度を低くすることができる。 FIG. 5: is a figure explaining suppressing the side lobe SL1 by the weather radar apparatus 1 of embodiment. The echo generation prediction unit 42 predicts the position and intensity of the side lobe SL1 that appears due to the object OB existing in the short distance area. The echo removing unit 44 removes the signal strength at the predicted position of the side lobe SL1 from the signal strength at the corresponding position in the long distance area. As a result, the echo removing unit 44 can lower the signal strength as compared with the side lobe SL1 like the side lobe SL1#.

以上説明した気象レーダ装置１によれば、短パルス幅の送信波および長パルス幅の送信波の反射波を受信し、短パルス受信信号に基づいて、近距離領域に存在する物体によって反射された長パルス受信信号に含まれるサイドローブ成分の信号を予測する。気象レーダ装置１は、長パルス受信信号から、予測されたサイドローブ成分の信号を除去するので、短パルス受信信号に含まれるサイドローブが遠距離領域に出現した場合であっても、長パルス受信信号からサイドローブ成分を除去することができる。この結果、気象レーダ装置１によれば、近距離領域と遠距離領域との境界付近において気象状況の連続性が損なわれることを抑制することができる。 According to the weather radar device 1 described above, the reflected waves of the transmitted wave having the short pulse width and the transmitted wave having the long pulse width are received, and reflected by the object existing in the short range based on the short pulse received signal. The signal of the side lobe component included in the long pulse reception signal is predicted. Since the weather radar device 1 removes the predicted side lobe component signal from the long pulse reception signal, even if the side lobe included in the short pulse reception signal appears in the long-distance region, the long pulse reception signal is received. Sidelobe components can be removed from the signal. As a result, according to the meteorological radar device 1, it is possible to prevent the continuity of the meteorological situation from being impaired in the vicinity of the boundary between the short distance area and the long distance area.

また、気象レーダ装置１によれば、近距離領域に存在する物体の位置が、遠距離領域に近いほど、遠距離領域における近距離領域に近い位置にサイドローブ成分の信号が発生すると予測するので、遠距離領域における近距離領域に近い位置におけるサイドローブの影響を抑制することができる。 In addition, the weather radar device 1 predicts that the side lobe component signal is generated at a position closer to the short-distance region in the long-distance region as the position of the object existing in the short-distance region is closer to the long-distance region. It is possible to suppress the influence of the side lobe at a position close to the short distance region in the long distance region.

さらに、気象レーダ装置１によれば、短パルス幅の送信波の強度が高いほどサイドローブ成分の信号の強度が高いと予測するので、遠距離領域におけるサイドローブの影響を更に抑制することができる。 Furthermore, the weather radar device 1 predicts that the strength of the signal of the side lobe component is higher as the strength of the transmission wave having the short pulse width is higher, so that the influence of the side lobe in the long-distance region can be further suppressed. ..

さらに、気象レーダ装置１によれば、長パルス信号処理部４３における時間軸の圧縮比が高いほどサイドローブ成分の信号の強度が高いと予測するので、遠距離領域における位置精度を高くするためにパルス圧縮の比率を高くしても、遠距離領域におけるサイドローブの影響を効果的に抑制することができる。 Further, according to the meteorological radar device 1, the higher the compression ratio of the time axis in the long pulse signal processing unit 43, the higher the signal strength of the side lobe component is predicted. Therefore, in order to increase the position accuracy in the long distance region, Even if the ratio of pulse compression is increased, it is possible to effectively suppress the influence of the side lobes in the long distance region.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、アンテナ部１０を用いて、短パルス幅の送信波と、長パルス幅の送信波とを送信する送信信号生成部３０短パルス幅の送信波および長パルス幅の送信波の反射波を受信するアンテナ部１０と、短パルス幅の送信波の反射波に基づいて短パルス受信信号を検出する短パルス信号処理部４１と、長パルス幅の送信波の反射波に基づいて長パルス受信信号を検出する長パルス信号処理部４３と、短パルス受信信号に基づいて、近距離領域に存在する物体によって反射された長パルス幅の送信波の反射波に含まれるサイドローブ成分の信号を予測するエコー発生予測部４２と、長パルス受信信号から、予測されたサイドローブ成分の信号を除去するエコー除去部４４とを持つので、サイドローブの影響により気象状況の不連続を抑制することができる。 According to at least one embodiment described above, the antenna 10 is used to transmit a transmission wave having a short pulse width and a transmission wave having a long pulse width. The antenna unit 10 which receives the reflected wave of the transmitted wave having the pulse width, the short pulse signal processing unit 41 which detects the short pulse received signal based on the reflected wave of the transmitted wave which has the short pulse width, and the transmitted wave of the long pulse width A long pulse signal processing unit 43 that detects a long pulse reception signal based on the reflected wave, and a long pulse signal reflected by a transmission wave having a long pulse width that is reflected by an object existing in a short distance area based on the short pulse reception signal. Since it has the echo generation prediction unit 42 that predicts the side lobe component signal and the echo removal unit 44 that removes the predicted side lobe component signal from the long pulse reception signal, the side lobe affects the weather conditions. Discontinuity can be suppressed.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.

１…気象レーダ装置、１０…アンテナ部、２０…送受信切替部、３０…送信信号生成部、３２…短パルス信号生成部、３４…長パルス信号生成部、４０…レーダ信号処理部、４１…短パルス信号処理部、４２…エコー発生予測部、４３…長パルス信号処理部、４４…エコー除去部、４５…信号合成部、５０…解析部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Meteorological radar device, 10... Antenna part, 20... Transmission/reception switching part, 30... Transmission signal generation part, 32... Short pulse signal generation part, 34... Long pulse signal generation part, 40... Radar signal processing part, 41... Short Pulse signal processing unit, 42... Echo generation predicting unit, 43... Long pulse signal processing unit, 44... Echo removing unit, 45... Signal combining unit, 50... Analyzing unit

Claims (7)

アンテナを用いて、所定のパルス幅の第１の送信波と、前記所定のパルス幅よりも長いパルス幅の第２の送信波とを送信する送信部と、
前記第１の送信波および前記第２の送信波の反射波を受信する受信部と、
前記受信部により受信した前記第１の送信波の反射波に基づいて第１の受信信号を検出する第１の処理部と、
前記受信部により受信した前記第２の送信波の反射波に基づいて第２の受信信号を検出する第２の処理部と、
前記第１の処理部により検出された前記第１の受信信号に基づいて、所定の近距離領域に存在する物体によって反射された前記第２の送信波の反射波に含まれるサイドローブ成分の信号を予測する予測部と、
前記第２の処理部により検出された前記第２の受信信号から、前記予測部により予測された前記サイドローブ成分の信号を除去する除去部と、
前記第１の受信信号と、前記除去部により前記サイドローブ成分の信号が除去された前記第２の受信信号とを合成する合成部と、
を備える、信号処理装置。 A transmitting unit for transmitting a first transmission wave having a predetermined pulse width and a second transmission wave having a pulse width longer than the predetermined pulse width using the antenna;
A receiver for receiving reflected waves of the first transmitted wave and the second transmitted wave,
A first processing unit for detecting a first reception signal based on a reflected wave of the first transmission wave received by the reception unit;
A second processing unit that detects a second reception signal based on a reflected wave of the second transmission wave received by the reception unit;
A signal of a side lobe component included in a reflected wave of the second transmitted wave reflected by an object existing in a predetermined short-distance area based on the first received signal detected by the first processing unit. A prediction unit that predicts
A removing unit that removes the signal of the sidelobe component predicted by the predicting unit from the second received signal detected by the second processing unit;
A combiner that combines the first received signal and the second received signal from which the side lobe component signal has been removed by the remover;
A signal processing device comprising: 前記予測部は、前記近距離領域に存在する物体の位置が、前記近距離領域のうち、前記近距離領域よりも自装置から遠い遠距離領域に近いほど、前記遠距離領域における前記近距離領域に近い位置に前記サイドローブ成分の信号が発生すると予測する、
請求項１に記載の信号処理装置。 The prediction unit is such that the position of the object existing in the short-distance area is closer to the long-distance area farther from the own device than the short-distance area in the short-distance area. It is predicted that the signal of the side lobe component will occur at a position close to
The signal processing device according to claim 1. 前記予測部は、前記第１の送信波の強度が高いほど、前記サイドローブ成分の信号の強度が高いと予測する、
請求項１または２に記載の信号処理装置。 The prediction unit predicts that the higher the strength of the first transmission wave, the higher the strength of the signal of the side lobe component,
The signal processing device according to claim 1. 前記第２の処理部は、前記受信部により受信した前記第２の送信波の反射波の強度を表す信号における時間軸を圧縮した前記第２の受信信号を検出する、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の信号処理装置。 The second processing unit detects the second reception signal obtained by compressing the time axis of the signal indicating the intensity of the reflected wave of the second transmission wave received by the reception unit.
The signal processing device according to any one of claims 1 to 3. 前記予測部は、前記第２の処理部における時間軸の圧縮比が高いほど、前記サイドローブ成分の信号の強度が高いと予測する、
請求項４に記載の信号処理装置。 The prediction unit predicts that the higher the compression ratio of the time axis in the second processing unit, the higher the signal strength of the side lobe component.
The signal processing device according to claim 4. 前記合成部は、前記第１の受信信号と、前記第２の受信信号のうち前記近距離領域よりも自装置から遠い遠距離領域に存在する物体の位置を表す信号とを合成する、
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の信号処理装置。 The synthesizing unit synthesizes the first received signal and a signal representing a position of an object existing in a far-distance area farther from the device than the short-distance area in the second received signal.
The signal processing device according to claim 1. 前記請求項１から６のうちいずれか１項に記載の信号処理装置と、
前記合成部により合成された信号に基づいて、気象状況を解析する解析部と
を備える、気象レーダ装置。 The signal processing device according to any one of claims 1 to 6,
A weather radar device, comprising: an analysis unit that analyzes a weather condition based on the signals synthesized by the synthesis unit.
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