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公開番号2025009471
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112497
出願日2023-07-07
発明の名称雲構造を計測するための方法、装置及びシステム
出願人メトロウェザー株式会社
代理人弁理士法人ピー・エス・ディ
主分類G01W 1/00 20060101AFI20250110BHJP(測定;試験)
要約
【課題】赤外線レーザ光を用いて全天又はその一部をスキャンすることによって、雲の面的分布及び/又は立体的分布(すなわち雲構造)を自動的かつ高精度に計測する方法及び装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、雲構造を計測するための方法を提供する。本方法は、大気に向けて送出されたレーザ光の散乱光から得られた複数の散乱光データを用いて、レーザ光の送出方向に沿った複数の測定領域の散乱光強度を求める信号処理ステップと、求められた散乱光強度に基づいて、複数の散乱光データの各々が雲粒子からの散乱光データであるかどうかを判定する雲判定ステップと、雲判定ステップによって雲粒子からの散乱光データであると判定された散乱光データに基づいて、雲の構造を決定する雲構造決定ステップとを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
雲構造を計測するための方法であって、
大気に向けて送出されたレーザ光の散乱光から得られた複数の散乱光データを用いて、レーザ光の送出方向に沿った複数の測定領域の散乱光強度を求める信号処理ステップと、
求められた散乱光強度に基づいて、複数の散乱光データの各々が雲粒子からの散乱光データであるかどうかを判定する雲判定ステップと、
雲判定ステップによって雲粒子からの散乱光データであると判定された散乱光データに基づいて、雲の構造を決定する雲構造決定ステップと
を含む方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記雲判定ステップは、
得られた複数の散乱光データのうち、地上又はその近傍から連続して散乱光強度が得られた散乱光データは、雲粒子以外の粒子からの散乱光データであると判定することと、
雲粒子以外の粒子からの散乱光データではない散乱光データは雲粒子からの散乱光データであると判定することと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記雲判定ステップは、雲粒子以外の粒子からの散乱光データが途切れたあとに再度出現する散乱光データが、雲底からの散乱光データであると判定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記雲判定ステップは、雲粒子からの散乱光データであると判定された散乱光データのうち、連続する複数の散乱光データからなる複数のデータ集合の各々は、複数の雲層の各々からの散乱光データであると判定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記雲構造決定ステップは、前記複数の雲層の各々からの散乱光データに基づいて、前記複数の雲層の各々の厚さ及び濃さを求めることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記雲判定ステップは、
得られた複数の散乱光データについて、地上又はその近傍から順次、レーザ光の送出方向に沿って隣接する測定領域の散乱光強度を比較し、所定の差より小さい値で連続的に変化する散乱光強度が得られる散乱光データは、雲粒子以外の粒子からの散乱光データであると判定することと、
雲粒子以外の粒子からの散乱光データではない散乱光データは雲粒子からの散乱光データであると判定することと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記雲判定ステップは、雲粒子からの散乱光データであると判定された散乱光データについて、レーザ光の送出方向に沿って隣接する測定領域の散乱光強度を比較し、所定の差より小さい値で連続的に変化する散乱光強度が得られる散乱光データからなる複数のデータ集合の各々は、複数の雲層の各々からの散乱光データであると判定することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
雲粒子以外の粒子からの散乱光データであると判定された散乱光データの散乱光強度に基づいて、雲が存在しない空間における風情報を求める風計算ステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記雲構造決定ステップは、前記雲底からの散乱光データに基づいて、雲底の高度を決定することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記雲構造決定ステップは、前記複数の雲層の各々からの散乱光データに基づいて、雲層の構造を決定することを含む、請求項４に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、気象観測技術に関し、より具体的には、赤外線レーザ光を用いて雲の高度や分布などの構造を自動的に計測する技術に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
空港周辺における雲底高度や雲量などといった雲分布は、離発着する航空機が視認できる範囲を決定づけることから、安全運航のために必要不可欠な観測要素である。従来、滑走路周辺には、雲底高度を計測する装置が配置されているが、これらの装置は、装置直上の雲底高度が計測できるのみであり、雲底高度や雲量の決定は、目視観測に頼っている。
【０００３】
雲底高度や雲量を計測する技術として、特許文献１－３に記載の技術が提案されている。
特許文献１には、雲底高度を測定するシーロメータを用いて雲量を判定する装置が提案されている。この装置では、鉛直上方に向けて複数回発射したレーザ光の反射光に基づいて求められた雲底高度から、雲底高度候補を求め、複数の雲底高度候補から雲層候補を求め、雲底高度データ及び雲層候補から雲量を求める。すなわち、この装置は、装置の真上の雲量を推定するものであり、任意の位置の雲底高度及び雲量を計測することができるものではない。
【０００４】
特許文献２には、雲の画像から雲底高度の分布を計測する装置が提案されている。この装置は、天頂に向けた２台の広角カメラの画像から雲の方位角及び天頂角を読み出し、これらの角度と各広角カメラの位置とに基づいて、雲底の高度分布を求めるものである。特許文献２の技術は、画像データを用いるものであり、画像内での雲の有無は把握できるものの、距離方向の情報を得ることができない、夜間における計測ができないといった問題がある。
【０００５】
また、特許文献３には、全天の範囲における雲高を計測する装置が提案されている。この装置では、少数の雲高計測装置から得られる局所的な雲高値と、全天の画像データに基づいて推定された複数の雲底の相対的な高さとを用いて、複数の雲底の高さを求める。特許文献３の技術は、複数の雲高計測装置を用いることが必要であり、また画像データを用いるものであるため、特許文献２と同様に、画像内での雲の有無は把握できるものの、距離方向の情報を得ることができない、夜間における計測ができないといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００４－３０９３０９号公報
特開２０１９－０６０７５４号公報
特開２０２２－０１３１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術の上記課題に鑑み、本発明は、赤外線レーザ光を用いて全天又はその一部をスキャンすることによって、雲の面的分布及び／又は立体的分布（すなわち雲構造）を自動的かつ高精度に計測する方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、雲構造を計測するための方法を提供する。本方法は、大気に向けて送出されたレーザ光の散乱光から得られた複数の散乱光データを用いて、レーザ光の送出方向に沿った複数の測定領域の散乱光強度を求める信号処理ステップと、求められた散乱光強度に基づいて、複数の散乱光データの各々が雲粒子からの散乱光データであるかどうかを判定する雲判定ステップと、雲判定ステップによって雲粒子からの散乱光データであると判定された散乱光データに基づいて、雲の構造を決定する雲構造決定ステップとを含む。
【０００９】
本発明は、別の態様において、雲構造を計測するための装置を提供する。本装置は、レーザ光を大気に向けて送出する光送出部と、送出されたレーザ光の散乱光を受信する光受信部と、受信した散乱光から得られた複数の散乱光データを用いて、レーザ光の送出方向に沿った複数の測定領域の散乱光強度を求める信号処理部と、求められた散乱光強度に基づいて、複数の散乱光データの各々が雲粒子からの散乱光データであるかどうかを判定し、雲粒子からの散乱光データであると判定された散乱光データに基づいて、雲の構造を決定する、雲判定・構造決定部とを備える。
【００１０】
本発明は、さらに別の態様において、雲構造を計測するための方法をコンピュータに実行させるプログラム命令を含むコンピュータ・プログラムを提供する。さらに、本発明は、レーザ光を大気に向けて送出し、散乱光を受信する光送受信部と、光送受信部からのデータを受け取って雲構造を計測するための方法を行うコンピュータとを備えた、雲構造を計測するための雲構造計測システムを提供する。さらに、本発明は、雲構造を計測するための方法をコンピュータに実行させるプログラム命令を含むコンピュータ・プログラムが記憶された記憶装置と、プロセッサとを備え、レーザ光を大気に向けて送出し、散乱光を受信するドップラーライダ装置と通信することによって、雲構造を求めるように構成された、コンピュータを提供する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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