[发明专利]雷达信号处理装置

说明书

信号切出部(31)使来自目标物的反射信号重复设定长度的量并且切出特定的长度的量。功率谱计算部(32)根据信号切出部(31)的输出信号计算多个功率谱。功率谱重构部(33)使用多个功率谱对设定区域中的功率谱成分的比例或贡献率进行变更，进行功率谱的重构。谱矩计算部(34)根据由功率谱重构部(33)重构的功率谱计算谱矩。

技术领域

本发明涉及得到大气中的雨量强度或风速分布等的脉冲多普勒雷达或多普勒激光雷达(激光雷达)中使用的雷达信号处理装置。

背景技术

作为观测大气中的降水粒子(雨粒)或气溶胶等离散分布型标的并得到雨量强度或风速分布的装置，使用脉冲多普勒雷达、多普勒激光雷达、多普勒声雷达、风廓线仪等。这些装置向空间放射脉冲状的电磁波或声波作为发送信号，接收降水粒子或大气紊流或气溶胶等引起的发送信号的反射波。然后，根据接收信号的信号强度计算雨量强度等，此外，根据多普勒频率计算风速等，一般而言，这些计算作为将时域信号转换为频域信号后的谱矩(信号强度：0阶、多普勒速度：1阶、多普勒速度宽度：2阶)而被导出。

下面，以多普勒雷达为例进行说明，但是，其他装置也是同样的。

多普勒激光雷达向大气中的规定的方向放射具有规定的时间长度的脉冲状的激光，接收来自以与大气中的风相同的速度移动的气溶胶的反射波，在该反射波中包含由规定的脉冲宽度和波束宽度决定的散射体积内的气溶胶的总体的信息。即，作为0阶谱矩的信号强度是散射体积内的气溶胶的总体的信号强度，作为1阶谱矩的多普勒速度是散射体积内的气溶胶的总体的多普勒速度，作为2阶谱矩的多普勒速度宽度是散射体积内的气溶胶的总体的多普勒速度幅。

如上所述，多普勒激光雷达按照某个有限的散射体积得到观测值，因此，很难掌握由于比散射体积小的空间标度的现象而引起的局部特性。例如，在设多普勒激光雷达的脉冲宽度为30m的情况下，被称为后方紊乱气流的在飞机后方产生的涡流状的紊乱气流的风速最高的部分(核心)的半径在大型飞机中也就数m左右，因此，在以30m的脉冲宽度观测该涡流时，不仅核心部分的风速，其周边的没有核心部分那么高的风速区域也一起包含在同一散射体积内。其结果，作为观测值得到的总体的多普勒速度比原来的涡流的最大速度小，可能过小地评价其危险性。此外，在飞机的机翼宽度小于脉冲宽度的情况下，旋转方向彼此相反的2个涡流双方均包含在同一散射体积内，符号不同的多普勒速度彼此相互抵消，因此，有时很难检测涡流。

关于为了掌握局部特性而减小观测区域(以后称为高分辨率化)，考虑通过缩短要发送的脉冲宽度来减小散射体积的方法，但是，在该方法中，被发送的脉冲的能量较小，因此，产生可观测的距离变短的问题。

此外，考虑如下方法(脉冲压缩)：发送实施了相位调制或频率调制等宽带化的脉冲，对接收信号进行解调，由此实现高分辨率化，但是，产生装置结构复杂且高成本的问题。

因此，作为不缩短观测距离、且避免装置结构的大幅变更(高成本化)的方法，例如如非专利文献1所示，存在如下方法：对与以要关注的小区域的增益变高的方式重叠(在非专利文献1中记载为过采样，但是，在部分地重复即重叠(overlap)规定散射体积长度的信号并且从过采样的接收信号中进行提取这样的意思中，重叠和过采样同义)的多个散射体积的复时序信号相乘的系数进行优化。

现有技术文献

专利文献

非专利文献1：Tian-You Yu、et al.Resolution Enhancement Technique UsingRange Oversampling、J.Atmos.Oceanic Technol.、Vol.23、pp.228-240、2006.

发明内容

发明要解决的问题