| 講演名 | 2012-07-27 気象用フェーズト?アレイレーダの開発(航法・交通管制及び一般) 牛尾 知雄, 吉川 栄一, 水谷 文彦, 和田 将一, |
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| 抄録(和) | 気象用Xバンドフェーズドアレイドップラーレーダを開発した。近年,ゲリラ豪雨や竜巻など比較的短時間に甚大な被害を及ぼす極端気象現象を高速かつ高分解能に観測出来るレーダの技術開発が求められている。本研究では,1分以内に100m以下の分解能で積乱雲などの降水構造を3次元で観測するため,デジタルビームフォーミング技術(DBF技術),1次元アンテナアレイ技術を用いたXバンドのドップラーレーダを開発した。本レーダは,レーダーサイトを中心に距離15kmから60km程度までを3次元で,空間分解能(最小100m),時間分解能(最短10秒,1分以下)程度で観測するする性能を有する。また,送信に数十度といった広いビーム幅を有する信号を用いるため,グランドクラックの影響が大きいため,MMSE(最小二乗規範)を用いたビーム形成手法を開発した。 |
| 抄録(英) | A new phased array radar system for meteorological application has been developed by Toshiba Corporation and Osaka University under a grant of NICT. It is now well known that rapidly evolving severe weather phenomena (e.g., microbursts, severe thunderstorms, tornadoes) are a threat to our lives particularly in a densely populated area and the number of such phenomena tends to increase as a result of the global warming. Over the past decade, mechanically rotating radar systems at the C-band or S-band have been proved to be effective for weather surveillance especially in a wide area more than 100 km in range. However, rapidly evolving weather phenomena have temporal and spatial scales comparable to the resolution limit (-10 min. and -500m) of typical S-band or C-band radar systems, and cannot be fully resolved with these radar systems. In order to understand the fundamental process and dynamics of such fast changing weather phenomena, volumetric observations with both high temporal and spatial resolution are required. The phased array radar system under developing has been required to have the unique capability of scanning the whole sky with 100m and 10 second resolution up to 30 km in a cost effective manner. To achieve this goal, the system adopts the digital beam forming technique for elevation scanning and mechanically rotates the array antenna in azimuth direction within 10 seconds. The radar transmits a broad beam of several degrees with 24 antenna elements and receives the back scattered signal with 128 elements digitizing at each elements. Then by digitally forming the beam in the signal processor, the fast scanning is realized. Although the phased array radar system using the digital beam forming technique can estimate the 3 dimensional structure of the precipitation system within 10 seconds with 100 meter resolution, the received signal may also be seriously contaminated by the relatively high received power from ground clutter and strong precipitation echoes through the side lobes of the transmitting beam. To avoid this problem, a beam forming technique using the MMSE (Minimum Mean Square Error) formulation has been proposed and tested in this paper. This approach can adaptively mitigate the masking interference that results from the standard digital beam forming method in the vicinity of ground clutter and strong precipitation area. The proposed method is compared with the standard beam forming technique and Capon's method. The simulation results show that the proposed technique can correctly estimate the precipitation echo within a few dB even in the presence of a strong ground clutter that is more than 30 dB higher than the precipitation echo with 15 pulse repetition number. The MMSE based technique is shown to be superior to the standard DBF scenarios under the small number of pulse repetitions to achieve the rapid scanning. |
| キーワード(和) | レーダ / 気象 / フェーズドアレイ |
| キーワード(英) | Phased Array Radar / Weather Radar |
| 資料番号 | SANE2012-46 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SANE |
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| 開催期間 | 2012/7/20(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 副委員長氏名（和） | |
| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Space, Aeronautical and Navigational Electronics (SANE) |
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| 本文の言語 | ENG |
| タイトル（和） | 気象用フェーズト?アレイレーダの開発(航法・交通管制及び一般) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Development of the Phase Array Radar for Meteorological Application |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | レーダ / Phased Array Radar |
| キーワード(2)（和/英） | 気象 / Weather Radar |
| キーワード(3)（和/英） | フェーズドアレイ |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 牛尾 知雄 / Tomoo USHIO |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 大阪大学大学院工学研究科 Faculty of Engineering, Osaka University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 吉川 栄一 / Eiichi YOSHIKAWA |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 大阪大学大学院工学研究科 Faculty of Engineering, Osaka University |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 水谷 文彦 / Fumihiko MIZUTANI |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東芝小向工場 Toshiba Corporation |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 和田 将一 / Masakazu WADA |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 東芝小向工場 Toshiba Corporation |
| 発表年月日 | 2012-07-27 |
| 資料番号 | SANE2012-46 |
| 巻番号（vol） | vol.112 |
| 号番号（no） | 162 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |