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C帯偏波フェーズドアレイ気象レーダのシステムデザイン

研究課題

研究課題/領域番号 17H02069
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 自然災害科学・防災学
研究機関大阪大学 (2019-2020)
首都大学東京 (2017-2018)

研究代表者

牛尾 知雄  大阪大学, 工学研究科, 教授 (50332961)

研究分担者 丸田 章博  大阪大学, 工学研究科, 教授 (40252613)
楠 研一  気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 室長 (40354485)
平林 晃  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (50272688)
岩波 越  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 水・土砂防災研究部門, 総括主任研究員 (60221793)
高橋 暢宏  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (60425767)
吉川 栄一  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (70619395)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワードレーダ / 気象 / フェーズドアレイ / Cバンド / フェーズドアレイレーダ / 偏波
研究成果の概要

本研究では,C帯フェーズドアレイレーダ実現に向けて,システム検討,グランドクラッタ除去,圧縮センシングによる空間分解能向上技術に取り組んできた.アンテナ形状の検討では,球型形状がサイドローブレベルの方位角,仰角依存性等の特性上最も優れていることがわかった.また,MMSE規範によるビーム形成の検討を行った結果,地面方向へのサイドローブレベルを,パラボラアンテナに比して数十dB低く抑えることができることがわかった.また,圧縮センシング技術の検討では,ビーム幅を数倍程度細くすることと同等の空間分解能向上を得ることができることが示された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

局地的な豪雨や竜巻など,地球温暖化や都市化の進行と共に,気象災害の防止に対する社会的な重要度は年々増している.本研究では,気象庁等での導入が期待されている次世代のC帯偏波フェーズドアレイ気象レーダの研究開発を行った.検討したレーダは,機械的な走査方法を一切用いない,マルチビームが可能な固定型のデジタルビームフォーミング技術を用いたフェーズドアレイレーダ方式であり,アレイ形状や信号処理,ビームスケジュール等のシステムシミュレーションを実施,その実現の可能性が示された.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 9件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Colorado State University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Colorado State University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Colorado State University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] An Estimator for Weather Radar Doppler Power Spectrum via Minimum Mean Square Error2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Eiichi、Takizawa Naoya、Kikuchi Hiroshi、Mega Tomoaki、Ushio Tomoo
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

      巻: - ページ: 1-16

    • DOI

      10.1109/tgrs.2020.3044111

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Data Compression and Fast High-Quality Reconstruction for Phased Array Weather Radar2020

    • 著者名/発表者名
      R. Kawami, D. Kitahara, A. Hirabayashi, E. Yoshikawa, H. Kikuchi, and T. Ushio
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 140 号: 1 ページ: 40-48

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.140.40

    • NAID

      130007779197

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2020-01-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Clutter Reduction for Phased-Array Weather Radar Using Diagonal Capon Beamforming With Neural Networks2020

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi H., Yoshikawa E., Ushio T., Hobara Y.
    • 雑誌名

      IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters

      巻: 17 号: 12 ページ: 2065-2069

    • DOI

      10.1109/lgrs.2019.2962558

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Study of Comb Beam Transmission on Phased Array Weather Radars2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Eiichi、Ushio Tomoo、Kikuchi Hiroshi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

      巻: - 号: 8 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1109/tgrs.2020.3029875

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tactical Decision-Making Support Information for Aircraft Lightning Avoidance: Feasibility Study in Area of Winter Lightning2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Eiichi、Ushio Tomoo
    • 雑誌名

      Bulletin of the American Meteorological Society

      巻: 100 号: 8 ページ: 1443-1452

    • DOI

      10.1175/bams-d-18-0078.1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improving the Accuracy of Rain Rate Estimates Using X-Band Phased Array Weather Radar Network2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi, H., T. Ushio, F. Mizutani, and M. Wada
    • 雑誌名

      IEEE. Trans. Geosci. Remote. Sens.

      巻: 56 号: 12 ページ: 6986-6994

    • DOI

      10.1109/tgrs.2018.2846818

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal and Spatial Characteristics of Localized Rainfall on 26 July 2012 Observed by Phased Array Weather Radar2018

    • 著者名/発表者名
      Isoda, F., S. Satoh, and T. Ushio
    • 雑誌名

      SOLA

      巻: 14 号: 0 ページ: 64-68

    • DOI

      10.2151/sola.2018-011

    • NAID

      130007410359

    • ISSN
      1349-6476
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast-Scanning Phased Array Weather Radar with Angular Imaging Technique2018

    • 著者名/発表者名
      Mizutani, F., T. Ushio, E. Yoshikawa, S. Shimamura, H. Kikuchi, M. Wada, S. Satoh, and T. Iguchi
    • 雑誌名

      IEEE. Trans. Geosci. Remote. Sens

      巻: 56 号: 5 ページ: 2664-2673

    • DOI

      10.1109/tgrs.2017.2780847

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple Compression Techinique for Phased Array Weather Radar and 2-Dimensional High-Quality Reconstruction2017

    • 著者名/発表者名
      123.Kawami, R., A. Hirabayashi, N. Tanaka, T. Ijiri, S. Shimamura, H. Kikuchi, G. Kim, T. Ushio
    • 雑誌名

      IEEJ

      巻: 137-C ページ: 864-870

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of Adaptive Digital Beamforming to Osaka University Phased Array Weather Radar2017

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Hiroshi、Yoshikawa Eiichi、Ushio Tomoo、Mizutani Fumihiko、Wada Masakazu
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

      巻: 55 号: 7 ページ: 3875-3884

    • DOI

      10.1109/tgrs.2017.2682886

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance of Minimum Mean-Square Error Beam Forming for Polarimetric Phased Array Weather Radar2017

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Hiroshi、Wu Ting、Yoshikawa Eiichi、Ushio Tomoo、Goto Hideto、Mizutani Fumihiko、Wada Masakazu、Chandrasekar V.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

      巻: 55 号: 5 ページ: 2757-2770

    • DOI

      10.1109/tgrs.2017.2653816

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development and Observations of the Phased Array Radar for Weather Application2020

    • 著者名/発表者名
      Ushio, T.
    • 学会等名
      IEEE Radar Conf.
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preliminary analysis to design C-band polarimetric phased array weather radar2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, K., H. Kikuchi, T. Mega, and T. Ushio
    • 学会等名
      39th International Conference on Radar Meteorology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarimetric Radar Observations with Multiparameter Phased-Array Radar in the Tokyo Area2018

    • 著者名/発表者名
      Ushio, T., H. Kikuchi, T. Suezawa, and A. Onuki
    • 学会等名
      99th AMS Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interference Elimination via Minimum Mean Square Error on Phased-Array Weather Radar Using Angular Imaging Technique2018

    • 著者名/発表者名
      Uchida, T., E. Yoshikawa, H. Kikuchi, N. Takizawa, T. Mega and T. Ushio
    • 学会等名
      99th AMS Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comb Beam Transmission by Phased-Array Antenna for Troposphere-Adaptive Observation2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa, E., T, Ushio
    • 学会等名
      99th AMS Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rain rate estimates using phased array weather radar network in Kansai area, Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi, H., and T. Ushio
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phased Array Weather Radar Observation; Advantage and Disadvantage -2018

    • 著者名/発表者名
      Ushio, T., H. Kikuchi, T. Mega, and E. Yoshikawa
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design and development of polarimetric phased array weather radar2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Kida, Hiroshi Kikuchi, Tomoo Ushio
    • 学会等名
      IAPSO-IAMAS-IAGA 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PERFORMANCE IMPROVEMENT OF DIGITAL BEAMFORMING FOR PHASED ARRAY WEATHER RADAR2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kikuchi. Tomoo Ushio, Fumihiko Mizutani, Masakazu Wada
    • 学会等名
      XXXIInd URSI 2017 GASS
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 気象用二重偏波フェーズドアレイレーダのアレイ形状の初期検討2017

    • 著者名/発表者名
      喜田智亮,菊池博史,牛尾知雄
    • 学会等名
      日本気象学会2017年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] X帯二重偏波フェーズドアレイレーダの偏波観測誤差の評価2017

    • 著者名/発表者名
      喜田智亮,菊池博史, 牛尾知雄, 水谷文彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] フェーズドアレイ気象レーダの概要と今後2017

    • 著者名/発表者名
      牛尾知雄
    • 学会等名
      フェーズドアレイレーダー 第2回シンポジウム -現在の利用状況から将来展望までー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-05-20  

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