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

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02069
• 研究機関: 大阪大学
• 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
• キーワード: レーダ / 気象 / フェーズドアレイ

研究実績の概要

局地的な豪雨や竜巻など，地球温暖化や急速な都市化と共に，自然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システム設計を行う．検討するレーダは，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る．そのため，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した．
C帯の大型レーダでは，観測半径が数百kmと広いため，効率的なビームスケジューリングが求められる．そのため，櫛形ビームの形成によるレーダ方式の検討を行った．その結果，従来のファンビーム送信方式に比して，よりアンテナビーム特性が良いことがわかった．また，圧縮センシング方式による高解像度化の検討を行った結果，数倍程度の分解能向上を確認することが出来た．これは，十分のアンテナ径に依存した解像度を向上させ得る可能性を示しており．大型レーダの遠方における解像度劣化を回避する有望な技術であることが示された．

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] An Estimator for Weather Radar Doppler Power Spectrum via Minimum Mean Square Error (2021)
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clutter Reduction for Phased-Array Weather Radar Using Diagonal Capon Beamforming With Neural Networks (2020)
  • 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 ページ: 2065～2069
  • DOI: 10.1109/LGRS.2019.2962558
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Study of Comb Beam Transmission on Phased Array Weather Radars (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa Eiichi、Ushio Tomoo、Kikuchi Hiroshi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 巻: － ページ: 1～11
  • DOI: 10.1109/TGRS.2020.3029875
  • 査読あり
• [学会発表] Development and Observations of the Phased Array Radar for Weather Application (2020)
  • 著者名/発表者名: Ushio, T.
  • 学会等名: IEEE Radar Conf.
  • 国際学会