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2017 年度 実施状況報告書

気象災害の低減に向けたウィンドプロファイラの高分解能データ処理手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K12861
研究機関国立研究開発法人情報通信研究機構

研究代表者

山本 真之  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所リモートセンシング研究室, 主任研究員 (90346073)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード大気現象 / ウィンドプロファイラ / 高分解能観測 / 自然現象観測・予測 / リモートセンシング
研究実績の概要

ウィンドプロファイラ(WPR)は、晴天域における風速3成分(鉛直流・東西風・南北風)の高度プロファイルを主な計測対象とするレーダである。大気乱流は、WPRが受信する電波散乱エコー(大気エコー)の主要な発生源である。従来のWPRよりも観測分解能を向上させることで大気乱流の詳細を計測することを目的とした、次世代WPRの開発が進んでいる。WPRでは、不要エコー(クラッタ)が受信信号に混入することで、測定データの品質が悪化する問題点がある。クラッタによる測定データの品質悪化を極力防ぐことが、次世代WPRに求められる優れた観測分解能を実現するために必要である。
昨年度に引き続き、クラッタによる測定データの品質悪化を防ぐことを目的とした高分解能データ処理手法の開発に取り組んだ。クラッタによる測定データの品質悪化を防ぐ手段として、アダプティブクラッタ抑圧(ACS)、スペクトルパラメータ推定処理、及び高レンジ分解能測定を検討した。ACSは、複数のアンテナ(サブアレイ)と適応信号処理を用いて受信におけるアンテナのサイドローブパターンを制御することにより、クラッタを動的に抑圧する。スペクトルパラメータ推定処理では、大気エコーが卓越して存在するドップラー速度の範囲におけるドップラースペクトルのみを用いたスペクトルパラメータの推定を行うことで、クラッタの混入による悪影響を低減する。レンジイメージングとオーバーサンプリングを用いた高レンジ分解能測定は、クラッタによる悪影響が及ぶ高度範囲を小さくする効果がある。高分解能データ処理手法の性能評価に取り組んだ結果、クラッタが短時間に大きく変動するときに、クラッタによる測定データの品質悪化が十分に低減できない場合があることがわかった。問題を解決するための方法を検討した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

クラッタによる測定データの品質悪化を防ぐ手段として、ACS、スペクトルパラメータ推定処理、及び高レンジ分解能測定を検討した。高分解能データ処理手法の性能評価に取り組んだ結果、クラッタが短時間に大きく変動するときに、クラッタによる測定データの品質悪化が十分に低減できない場合があることがわかった。問題を解決するための方法を検討したが、解決には至っていない。しかし、今年度に実施した検討により、次年度における高分解能データ処理手法の開発につながる着想を得ることができたと考えている。次年度に研究課題を継続することで、高分解能データ処理手法の性能向上を実現したい。

今後の研究の推進方策

今年度明らかになった問題の解決に、引き続き取り組む。東京都小金井市にある情報通信研究機構本部に設置されたWPRと、兵庫県神戸市にある阪神高速蓮宮換気所に設置されたWPRを用いた観測を実施する。WPRによる観測事例を用いることで、クラッタにおける変動要因の詳細を明らかにする。さらに、クラッタの変動要因に関する新たな知見に基づく高分解能データ処理手法の開発に取り組む。

次年度使用額が生じた理由

本研究課題の実施期間を延長したため、研究計画を見直した。そのため、未使用額が生じた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2018 2017

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] ウィンドプロファイラにおける高分解能データ処理手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山本真之・川村誠治・杉谷茂夫・雨谷純・山口弘誠・中北英一
    • 学会等名
      日本大気電気学会第96回研究発表会
  • [学会発表] ウィンドプロファイラによる風速観測データの品質向上を目指した信号処理手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山本真之・川村誠治・杉谷茂夫・雨谷純・山口弘誠・中北英一
    • 学会等名
      平成29年度日本気象学会沖縄支部研究発表会
  • [学会発表] 高分解能1.3GHz帯ウィンドプロファイラの開発2017

    • 著者名/発表者名
      山本真之・川村誠治・西村耕司
    • 学会等名
      第35回レーザセンシングシンポジウム

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公開日: 2018-12-17  

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