JPH08160130A - 上層気流測定装置 - Google Patents
上層気流測定装置Info
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- JPH08160130A JPH08160130A JP6334695A JP33469594A JPH08160130A JP H08160130 A JPH08160130 A JP H08160130A JP 6334695 A JP6334695 A JP 6334695A JP 33469594 A JP33469594 A JP 33469594A JP H08160130 A JPH08160130 A JP H08160130A
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- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000005404 monopole Effects 0.000 description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
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-
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- 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
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】空中に浮遊するバルーン或はラジオゾンデの３
次元位置を測定するとともに、位置変化の時間率から上
層気流の流向、流速を測定することのできる装置を提供
する。 【構成】バルーン或はラジオゾンデに応答装置を搭載
し、距離測定機能と方位測定機能を併せ持った測定装置
から発射される基準低周波で変調された測距信号を受信
し、検波して得られる低周波で同期変調した応答信号を
発射するようにし、その応答信号の持つ基準低周波信号
の位相から距離を、方位測定用アンテナの間隔で決まる
アンテナ出力搬送波の位相関係から方位、仰角を測定す
る。さらにデータ処理装置でディジタル演算を行うこと
によって３次元位置を求める。
次元位置を測定するとともに、位置変化の時間率から上
層気流の流向、流速を測定することのできる装置を提供
する。 【構成】バルーン或はラジオゾンデに応答装置を搭載
し、距離測定機能と方位測定機能を併せ持った測定装置
から発射される基準低周波で変調された測距信号を受信
し、検波して得られる低周波で同期変調した応答信号を
発射するようにし、その応答信号の持つ基準低周波信号
の位相から距離を、方位測定用アンテナの間隔で決まる
アンテナ出力搬送波の位相関係から方位、仰角を測定す
る。さらにデータ処理装置でディジタル演算を行うこと
によって３次元位置を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バルーンの３次元位置
を連続して測定して上層気流の流向・流速を測定するた
めに用いられる上層気流測定装置に関するものである。
を連続して測定して上層気流の流向・流速を測定するた
めに用いられる上層気流測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、上層気象観測等にはラジオゾ
ンデが多く使用されている。これらのラジオゾンデには
気象観測用の装置を搭載してあるがラジオゾンデそのも
の３次元位置を直接測定できる装置は搭載していない。
ンデが多く使用されている。これらのラジオゾンデには
気象観測用の装置を搭載してあるがラジオゾンデそのも
の３次元位置を直接測定できる装置は搭載していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このためラジオゾンデ
の３次元位置を正確に知ることができないため観測デー
タの位置的関係は不確実なものしか得られなかった。ま
た、ラジオゾンデの流向・流速を直接測定することは困
難であった。
の３次元位置を正確に知ることができないため観測デー
タの位置的関係は不確実なものしか得られなかった。ま
た、ラジオゾンデの流向・流速を直接測定することは困
難であった。
【０００４】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、バルーンやラジオゾンデの３次元位
置を常時測定し、その位置の変化から風向・風速を算出
しようとするものである。
になされたもので、バルーンやラジオゾンデの３次元位
置を常時測定し、その位置の変化から風向・風速を算出
しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる上層気流
測定装置は、距離測定器と方位測定器の原理を使用して
バルーンやラジオゾンデに距離測定用の応答器を搭裁し
て測距信号に応答する応答信号の変調波の位相遅れと到
来方向を測定することによって、３次元位置を算出する
ようにしたものである。
測定装置は、距離測定器と方位測定器の原理を使用して
バルーンやラジオゾンデに距離測定用の応答器を搭裁し
て測距信号に応答する応答信号の変調波の位相遅れと到
来方向を測定することによって、３次元位置を算出する
ようにしたものである。
【０００６】
【作用】本発明の上層気流測定によれば、バルーンやラ
ジオゾンデの絶対位置を３次元で、かつ、実時間で測定
できるから気象観測データ等に正確な測定位置データを
付与することができるし、また、その位置の時間的変化
から、その位置の風向・風速を測定することができる。
ジオゾンデの絶対位置を３次元で、かつ、実時間で測定
できるから気象観測データ等に正確な測定位置データを
付与することができるし、また、その位置の時間的変化
から、その位置の風向・風速を測定することができる。
【０００７】
【実施例】以下，本発明の１実施例について図面を参照
して説明する。図１は本発明の装置の構成を示す図であ
って、１は陸上、または船上に設置される測定装置で、
アンテナ系２、距離測定系３、方位測定系４で構成して
ある。５はバルーンに搭載する応答装置、６はデータ処
理・表示装置である。
して説明する。図１は本発明の装置の構成を示す図であ
って、１は陸上、または船上に設置される測定装置で、
アンテナ系２、距離測定系３、方位測定系４で構成して
ある。５はバルーンに搭載する応答装置、６はデータ処
理・表示装置である。
【０００８】図２はアンテナ系２の構成を示す図であっ
て、２１は方位測定用アンテナで正方形の各頂点に配置
された４本のダイポールアンテナである。２２は正方形
の中点に設置されたモノポールアンテナで測距信号の発
射と方位測定のセンスアンテナを兼ねている。２３はア
ンテナ整合器でアンテナの出力インピーダンスを５０Ω
に整合する。２４は１８０度ハイブリッド回路であっ
て、正方形の対角に位置する２本のアンテナ出力の和信
号を０度端子から、差信号を１８０度端子から取り出
す。２５は９０度ハイブリッド回路で差信号の搬送波の
位相を９０度移相する。正方形の対角に位置する２本の
アンテナを１対として各々Ｎ−Ｓ系、Ｅ−Ｗ系とし、和
信号をΣＮ−Ｓ、ΣＥ−Ｗ、差信号をΔＮ−Ｓ、ΔＥ−
Ｗとし、モノポールアンテナの出力をＥ０とする。２６
は送受切換器で、測距信号の発射時間だけモノポールア
ンテナ２２を距離測定系３に接続する。
て、２１は方位測定用アンテナで正方形の各頂点に配置
された４本のダイポールアンテナである。２２は正方形
の中点に設置されたモノポールアンテナで測距信号の発
射と方位測定のセンスアンテナを兼ねている。２３はア
ンテナ整合器でアンテナの出力インピーダンスを５０Ω
に整合する。２４は１８０度ハイブリッド回路であっ
て、正方形の対角に位置する２本のアンテナ出力の和信
号を０度端子から、差信号を１８０度端子から取り出
す。２５は９０度ハイブリッド回路で差信号の搬送波の
位相を９０度移相する。正方形の対角に位置する２本の
アンテナを１対として各々Ｎ−Ｓ系、Ｅ−Ｗ系とし、和
信号をΣＮ−Ｓ、ΣＥ−Ｗ、差信号をΔＮ−Ｓ、ΔＥ−
Ｗとし、モノポールアンテナの出力をＥ０とする。２６
は送受切換器で、測距信号の発射時間だけモノポールア
ンテナ２２を距離測定系３に接続する。
【０００９】図３は距離測定系３の細部を示す図で、３
１は送信機、３２は変調器、３３は低周波発振器、３４
は時限回路であって、測距信号を送出する系を構成して
いる。送信機３１の搬送波出力は変調器３２で低周波発
振器３３の発信する基準低周波信号で変調を受け測距信
号として、時限回路３４の定める期間だけ送受切換器２
６、モノポールアンテナ２２を介して発射される。３５
は低周波発振器３３の発振周波数を中心周波数とする狭
帯域濾波器、３６は位相検波器である。バルーンに搭載
された応答装置５からの応答信号は方位測定系４によっ
て増幅・検波されるが、この低周波出力は狭帯域濾波器
３５で濾波される。位相検波器３６はこの低周波信号と
低周波発振器３３の発振する基準低周波信号と比較し
て、その位相差をディジタル値として出力する。
１は送信機、３２は変調器、３３は低周波発振器、３４
は時限回路であって、測距信号を送出する系を構成して
いる。送信機３１の搬送波出力は変調器３２で低周波発
振器３３の発信する基準低周波信号で変調を受け測距信
号として、時限回路３４の定める期間だけ送受切換器２
６、モノポールアンテナ２２を介して発射される。３５
は低周波発振器３３の発振周波数を中心周波数とする狭
帯域濾波器、３６は位相検波器である。バルーンに搭載
された応答装置５からの応答信号は方位測定系４によっ
て増幅・検波されるが、この低周波出力は狭帯域濾波器
３５で濾波される。位相検波器３６はこの低周波信号と
低周波発振器３３の発振する基準低周波信号と比較し
て、その位相差をディジタル値として出力する。
【００１０】図４は方位測定系４の細部を示す図であっ
て、４１は平衡変調器、４２は信号合成器、４３は受信
機、４４は２相矩形波発振器、４５は２相矩形波発振器
４４の発振周波数を中心周波数とする狭帯域濾波器であ
る。平衡変調器４１はアンテナ系２から出力される和信
号をΣＮ−Ｓ、ΣＥ−Ｗ、差信号をΔＮ−Ｓ、ΔＥ−Ｗ
を受けて、和信号は２相矩形波発振器４４の０度相の矩
形波で、差信号は２相矩形波発振器４４の９０度相の矩
形波で平衡変調する。信号合成器４２はＮ−Ｓ系として
は、平衡変調された和信号ΣＮ−Ｓ、差信号ΔＮ−Ｓと
モノポールアンテナ２２の出力Ｅ０の３信号を合成す
る。同様にＥ−Ｗ系としては、平衡変調された和信号Σ
Ｅ−Ｗ、差信号ΔＥ−Ｗとモノポールアンテナ２２の出
力Ｅ０の３信号を合成する。この合成信号は対を構成す
るアンテナ出力の搬送波位相差を低周波位相差とする階
段状の振幅変調波となるから、この信号を受信機４３で
増幅・検波した後、狭帯域濾波器４５で濾波すれば搬送
波の位相差を低周波位相差とする２相矩形波発振器４４
の発振周波数と同一周波数の正弦波が得られる。４６は
位相差測定回路であって、上記正弦波の位相を２相矩形
波発振器の０度相信号の位相を基準として測定してディ
ジタル値として出力する。
て、４１は平衡変調器、４２は信号合成器、４３は受信
機、４４は２相矩形波発振器、４５は２相矩形波発振器
４４の発振周波数を中心周波数とする狭帯域濾波器であ
る。平衡変調器４１はアンテナ系２から出力される和信
号をΣＮ−Ｓ、ΣＥ−Ｗ、差信号をΔＮ−Ｓ、ΔＥ−Ｗ
を受けて、和信号は２相矩形波発振器４４の０度相の矩
形波で、差信号は２相矩形波発振器４４の９０度相の矩
形波で平衡変調する。信号合成器４２はＮ−Ｓ系として
は、平衡変調された和信号ΣＮ−Ｓ、差信号ΔＮ−Ｓと
モノポールアンテナ２２の出力Ｅ０の３信号を合成す
る。同様にＥ−Ｗ系としては、平衡変調された和信号Σ
Ｅ−Ｗ、差信号ΔＥ−Ｗとモノポールアンテナ２２の出
力Ｅ０の３信号を合成する。この合成信号は対を構成す
るアンテナ出力の搬送波位相差を低周波位相差とする階
段状の振幅変調波となるから、この信号を受信機４３で
増幅・検波した後、狭帯域濾波器４５で濾波すれば搬送
波の位相差を低周波位相差とする２相矩形波発振器４４
の発振周波数と同一周波数の正弦波が得られる。４６は
位相差測定回路であって、上記正弦波の位相を２相矩形
波発振器の０度相信号の位相を基準として測定してディ
ジタル値として出力する。
【００１１】図５はバルーンに搭載される応答装置５の
細部を示す図であって、５１はアンテナ、５２は受信
機、５３は振幅制限器、５４は同期発振器である。受信
機５２は測定装置１からの測距信号をアンテナ５１介し
て受信し、増幅・検波する。この検波出力は測距用の低
周波信号であるから、この信号を振幅制限器で増幅した
後、その立上りエッジで同期発振器５４をトリガーす
る。同期発振器５４は基準となる低周波発振器３３と等
しい周波数で自走発振しているから、このトリガーによ
って位相が固定されて、以後は測距信号が消滅してもこ
の位相を持って発振を持続する。５５は変調器、５６は
送信機、５７は時限装置である。送信機５６の搬送波は
変調器５５によって同期発振器５４の出力で変調されて
アンテナ５１から応答信号として発射される。時限装置
５７は前記トリガー信号で計時を開始し、所定の時間経
過後、受信・送信を切り換える。図７は測距信号、応答
信号のタイミングを示したもので、（ａ）は測距信号、
（ｂ）は応答装置５における受信タイミング、（ｃ）は
応答信号、（ｄ）は測定装置１における受信タイミング
を示す。
細部を示す図であって、５１はアンテナ、５２は受信
機、５３は振幅制限器、５４は同期発振器である。受信
機５２は測定装置１からの測距信号をアンテナ５１介し
て受信し、増幅・検波する。この検波出力は測距用の低
周波信号であるから、この信号を振幅制限器で増幅した
後、その立上りエッジで同期発振器５４をトリガーす
る。同期発振器５４は基準となる低周波発振器３３と等
しい周波数で自走発振しているから、このトリガーによ
って位相が固定されて、以後は測距信号が消滅してもこ
の位相を持って発振を持続する。５５は変調器、５６は
送信機、５７は時限装置である。送信機５６の搬送波は
変調器５５によって同期発振器５４の出力で変調されて
アンテナ５１から応答信号として発射される。時限装置
５７は前記トリガー信号で計時を開始し、所定の時間経
過後、受信・送信を切り換える。図７は測距信号、応答
信号のタイミングを示したもので、（ａ）は測距信号、
（ｂ）は応答装置５における受信タイミング、（ｃ）は
応答信号、（ｄ）は測定装置１における受信タイミング
を示す。
【００１２】次に、データ処理・表示装置６の動作につ
いて説明する。図６に示すように、データ処理・表示装
置６は演算部６１と表示部６２で構成される。演算部６
１はマイクロプロセッサと記憶素子で構成されており、
距離算出演算、方位算出演算、仰角算出演算を行い、そ
の結果からバルーンの３次元位置を計算する。また、算
出した３次元位置の時間変化から風向、風速を算出し、
表示部６２に表示する。距離は、距離測定系３で測定さ
れた位相差データを受信機等による固定位相量を補正し
た値と基準低周波の波長から算出する。方位角は方位測
定系４で得られた二つの位相差データの比の逆正接から
算出する。仰角は方位測定系４で得られた二つの位相差
データの二乗平方和とアンテナ間隔の位相長の商を求め
ることよって算出する。距離、方位角、仰角が求まれば
バルーンの３次元位置、すなわち、方向、水平距離、高
度は三角関数演算によって容易に計算することができ
る。また、風向、風速も３次元位置の変化の時間率から
計算することも容易である。
いて説明する。図６に示すように、データ処理・表示装
置６は演算部６１と表示部６２で構成される。演算部６
１はマイクロプロセッサと記憶素子で構成されており、
距離算出演算、方位算出演算、仰角算出演算を行い、そ
の結果からバルーンの３次元位置を計算する。また、算
出した３次元位置の時間変化から風向、風速を算出し、
表示部６２に表示する。距離は、距離測定系３で測定さ
れた位相差データを受信機等による固定位相量を補正し
た値と基準低周波の波長から算出する。方位角は方位測
定系４で得られた二つの位相差データの比の逆正接から
算出する。仰角は方位測定系４で得られた二つの位相差
データの二乗平方和とアンテナ間隔の位相長の商を求め
ることよって算出する。距離、方位角、仰角が求まれば
バルーンの３次元位置、すなわち、方向、水平距離、高
度は三角関数演算によって容易に計算することができ
る。また、風向、風速も３次元位置の変化の時間率から
計算することも容易である。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、空
中に浮遊するバルーンの３次元位置が簡易な設備で容易
に測定できる。また、その結果から上層気流の流向、流
速を容易に知ることができる。
中に浮遊するバルーンの３次元位置が簡易な設備で容易
に測定できる。また、その結果から上層気流の流向、流
速を容易に知ることができる。
【図１】 本発明の一実施例による上層気流測定装置の
全体構成を表す図である。
全体構成を表す図である。
【図２】 本発明による測定装置のアンテナ系の構成を
示す系統図である。
示す系統図である。
【図３】 本発明による測定装置の距離測定系の構成を
示す系統図である。
示す系統図である。
【図４】 本発明による測定装置の方位測定系の構成を
示す系統図である。
示す系統図である。
【図５】 本発明による応答装置の構成を示す系統図で
ある。
ある。
【図６】 本発明によるデータ処理・表示装置の構成を
示す系統図である。
示す系統図である。
【図７】 本発明による測定装置おける信号のタイミン
グを示す図である。
グを示す図である。
１ 測定装置 ２ アンテナ系 ３ 距離
測定系 ４ 方位測定系 ５ 応答装置 ６ デー
タ処理表示装置、２１ 方位測定用アンテナ ２
２ モノポールアンテナ ２３ アンテナ整合器 ２４ １８０度ハイ
ブリッド回路 ２５ ９０度ハイブリッド回路 ２６ 送受切換器 ３１ 送信機 ３２ 変調器 ３
３ 低周波発振器 ３４ 時限回路 ３５ 狭帯域濾波器 ３
６ 位相検波器 ４１ 平衡変調器 ４２ 信号合成器 ４
３ 受信機 ４４ ２相矩形波発振器 ４５ 狭帯域濾波器 ４
６ 位相差測定回路 ５１ アンテナ ５２ 受信機 ５
３ 振幅制限器 ５４ 同期発振器 ５５ 変調器 ５
６ 送信機、５７ 時限装置 ６１ 演算部 ６２ 表示部
測定系 ４ 方位測定系 ５ 応答装置 ６ デー
タ処理表示装置、２１ 方位測定用アンテナ ２
２ モノポールアンテナ ２３ アンテナ整合器 ２４ １８０度ハイ
ブリッド回路 ２５ ９０度ハイブリッド回路 ２６ 送受切換器 ３１ 送信機 ３２ 変調器 ３
３ 低周波発振器 ３４ 時限回路 ３５ 狭帯域濾波器 ３
６ 位相検波器 ４１ 平衡変調器 ４２ 信号合成器 ４
３ 受信機 ４４ ２相矩形波発振器 ４５ 狭帯域濾波器 ４
６ 位相差測定回路 ５１ アンテナ ５２ 受信機 ５
３ 振幅制限器 ５４ 同期発振器 ５５ 変調器 ５
６ 送信機、５７ 時限装置 ６１ 演算部 ６２ 表示部
Claims (1)
- 【請求項１】距離測定手段と方位・仰角測定手段を具備
した測定装置と、バルーンに搭載されて、該測定装置が
発射する測距信号に応答して応答信号を発射する応答装
置で構成される上層気流測定システムにおいて、測距信
号として、所定時間持続する低周波信号で変調された搬
送波を発射し、この測距信号を受信・検波して得られた
低周波信号と位相同期した低周波信号で変調した搬送波
を、測距信号の終了後所定時間発射する応答装置と、応
答装置からの応答信号を受信・検波して得られる低周波
信号の位相と、測距信号の変調低周波信号との位相差か
らバルーンまでの距離を算出するようにした距離測定手
段と、応答信号の方位・仰角を測定する、正方形の頂点
に配置した４本のダイポールアンテナを対角線上にある
２対のアンテナ系とし、各対のアンテナの搬送波出力の
位相差を測定し、両位相差から方位・仰角を算出するよ
うにした方位・仰角測定手段を具備した測定装置で構成
したことを特徴とする上層気流測定装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334695A JPH08160130A (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 上層気流測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334695A JPH08160130A (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 上層気流測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08160130A true JPH08160130A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=18280192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6334695A Pending JPH08160130A (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 上層気流測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08160130A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012083318A (ja) * | 2010-10-14 | 2012-04-26 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 気象観測装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4941090A (ja) * | 1972-08-26 | 1974-04-17 | ||
| JPH06102349A (ja) * | 1992-02-24 | 1994-04-15 | Vaisala Oy | 電磁放射線のドップラーシフトを使用して、移動するターゲットの速度を測定する方法と装置 |
| JPH06331720A (ja) * | 1993-05-26 | 1994-12-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | モノパルスアンテナ |
-
1994
- 1994-12-08 JP JP6334695A patent/JPH08160130A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4941090A (ja) * | 1972-08-26 | 1974-04-17 | ||
| JPH06102349A (ja) * | 1992-02-24 | 1994-04-15 | Vaisala Oy | 電磁放射線のドップラーシフトを使用して、移動するターゲットの速度を測定する方法と装置 |
| JPH06331720A (ja) * | 1993-05-26 | 1994-12-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | モノパルスアンテナ |
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| JP2012083318A (ja) * | 2010-10-14 | 2012-04-26 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 気象観測装置 |
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