水蒸气观测装置、水蒸气观测系统、水蒸气观测方法以及水蒸气观测程序与流程

1.本发明涉及一种进行水蒸气的观测的技术。


背景技术：

2.以往，设计有如专利文献1所示的水蒸气观测装置。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利特开2013-224884号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的问题
7.作为水蒸气的观测方法，除了专利文献1所示的使用电波的方法以外，另外还考虑使用水蒸气所产生的电波的方法。
8.然而，在使用从水蒸气产生的电波的情况下，观测对象的信号强度小，难以精度佳地观测水蒸气量。
9.因而，本发明的目的在于精度佳地观测水蒸气量。
10.解决问题的技术手段
11.本发明的水蒸气观测装置包括天线、射频(radio frequency，rf)放大器、频率设定部以及水蒸气指标算出部。天线接收从含水蒸气的大气中辐射的电波。rf放大器将接收到的电波放大而生成观测信号。频率设定部根据观测信号来设定精度劣化频率除外的多个观测频率。水蒸气指标算出部使用多个观测频率的谱强度来算出水蒸气指标。
12.在所述结构中，以高精度获得水蒸气指标的算出所需的多个观测频率的谱强度。
13.发明的效果
14.根据本发明，能够精度佳地观测水蒸气量。
附图说明
15.[图1]图1为表示本发明的第一实施方式的水蒸气观测装置的结构的功能框图。
[0016]
[图2]图2为表示频率设定部的结构的功能框图。
[0017]
[图3]图3为表示水蒸气指标的算出的一例的概念的图。
[0018]
[图4]图4为水蒸气指标算出处理的流程图。
[0019]
[图5]图5为设定精度劣化频率的处理的流程图。
[0020]
[图6]图6为表示异常值的检测方法中的主要处理的流程图。
[0021]
[图7]图7为说明异常值的第一检测方法的检测概念的谱特性图。
[0022]
[图8]图8为表示异常值的第二检测方法的流程图。
[0023]
[图9]图9中，横轴表示观测信号的频率，纵轴表示谱强度。
[0024]
[图10]图10为表示异常值的第三检测方法的流程图。
[0025]
[图11]图11为说明异常值的第三检测方法的检测概念的谱特性图。
[0026]
[图12]图12为表示异常值的第四检测方法的流程图。
[0027]
[图13]图13为说明异常值的第四检测方法的检测概念的谱特性图。
[0028]
[图14]图14为表示异常值的第五检测方法的流程图。
[0029]
[图15]图15(a)、图15(b)为说明异常值的第五检测方法的检测概念的谱特性图。
[0030]
[图16]图16为表示观测频率的切换方法的流程图。
[0031]
[图17]图17为说明观测频率的切换方法的概念的谱特性图。
[0032]
[图18]图18为表示观测频率的谱强度的插补方法的流程图。
[0033]
[图19]图19为说明观测频率的谱强度的插补方法的概念的谱特性图。
[0034]
[图20]图20(a)为表示本发明的第二实施方式的水蒸气观测系统中的水蒸气观测装置的结构的功能框图，图20(b)为表示本发明的第二实施方式的水蒸气观测系统的观测频率设定装置的结构的功能框图。
[0035]
[图21]图21为表示rf放大器的噪声系数(noise factor，nf)特性的一例的图表。
[0036]
[图22]图22为精度劣化频率处理的流程图。
[0037]
[图23]图23为水蒸气观测处理的流程图。
[0038]
[图24]图24为表示第三实施方式的水蒸气观测系统的结构的功能框图。
[0039]
[图25]图25为表示第四实施方式的水蒸气观测系统的结构的功能框图。
具体实施方式
[0040]
(第一实施方式)
[0041]
参照图式，对本发明的第一实施方式的水蒸气观测装置、水蒸气观测方法以及水蒸气观测程序进行说明。图1为表示本发明的第一实施方式的水蒸气观测装置的结构的功能框图。图2为表示频率设定部的结构的功能框图。
[0042]
(水蒸气观测装置10)
[0043]
如图1所示，水蒸气观测装置10包括运算部20、rf放大器30以及天线40。天线40连接于rf放大器30，rf放大器30连接于运算部20。
[0044]
天线40对千兆赫频段(gigahertz band，ghz频段)的高频信号(rf信号)具有规定灵敏度。天线40接收从大气中辐射的高频信号并输出至rf放大器30。从大气中辐射的高频信号中包括从水蒸气辐射的电波。水蒸气的频谱具有与水蒸气量等水蒸气的状态相应的特性。
[0045]
rf放大器30为所谓的低噪声放大器(low noise amplifier，lna)，对千兆赫频段的高频信号具有规定的放大特性。rf放大器30由规定的电子电路来实现。rf放大器30将从天线40输入的高频信号放大而作为rf频段的观测信号输出。
[0046]
运算部20由规定的电子电路、计算机等运算处理装置、集成电路(integrated circuit，ic)等来实现。运算部20包括频率设定部21、水蒸气指标算出部22以及中间信号处理部23。
[0047]
中间信号处理部23包括下变频器及中频(intermediate frequency，if)放大器等。rf频段的观测信号输入至中间信号处理部23。
[0048]
中间信号处理部23将rf频段的观测信号降频变换为if频段并放大，输出这些处理后的观测信号。再者，此时，中间信号处理部23也可包括滤波电路而对降频变换后的观测信号进行滤波处理。在此情况下，例如中间信号处理部23以抑制水蒸气观测所需的频带以外的频率分量的方式进行滤波处理。
[0049]
如图2所示，频率设定部21包括异常值检测部211、精度劣化频率设定部212以及观测频率设定部213。
[0050]
来自中间信号处理部23的观测信号输入至异常值检测部211。异常值检测部211检测观测信号的频谱中的异常值。再者，异常值的具体的检测方法的例子于后文叙述。此处，在本技术发明中，观测信号的频谱中的异常值是因装置的结构、规格、外部的电波环境即观测环境而产生的，不是观测对象的水蒸气所引起的。例如，在为了实现装置的低成本化等而使用廉价的rf放大器30的情况下，存在因温度、个体差异等而导致rf放大器30的放大率发生变动或者每一频率下放大率都不一样的情况。在这样的情况下，会产生异常值。另外，水蒸气谱的频率例如有时会与第五代移动通信技术(5th generation mobile communication technology，5g)等特定的通信系统的频带重叠。因此，当所述通信系统的通信信号包含在观测信号中时，便会产生异常值。
[0051]
精度劣化频率设定部212将异常值的频率设定为精度劣化频率。
[0052]
观测频率设定部213根据精度劣化频率来设定精度劣化频率以外的多个观测频率。再者，多个观测频率的具体的设定方法的例子于后文叙述。频率设定部21将多个观测频率输出至水蒸气指标算出部22。
[0053]
观测信号输入至水蒸气指标算出部22。水蒸气指标算出部22从观测信号中检测由频率设定部21设定的多个观测频率的谱强度。水蒸气指标算出部22利用多个观测频率的谱强度来算出与水蒸气量具有高相关的水蒸气指标。
[0054]
(水蒸气指标的算出例)
[0055]
图3为表示水蒸气指标的算出的一例的概念的图。观测频率设定部213设定观测频率f1和观测频率f2作为多个观测频率。例如，观测频率f1通常设定于水蒸气的频谱的峰值频率的附近(例如约22ghz的附近)。另外，例如，观测频率f2设定为比观测频率f1高的频率。
[0056]
再者，观测频率f1及观测频率f2的设定不限于此。观测频率f1也可为比观测频率f2高的频率。另外，可以根据水蒸气指标的算出方法来适当设定。
[0057]
水蒸气指标算出部22检测观测频率f1的谱强度df1和观测频率f2的谱强度df2。水蒸气指标算出部22使用谱强度df1和谱强度df2来算出水蒸气指标。
[0058]
例如已知，在使用如上文所述那般分别设定的观测频率f1的谱强度df1和观测频率f2的谱强度df2的情况下，通过申请人过去的发明等(例如参照美国专利申请公开第2014/0035779号说明书)来获得与水蒸气量具有高相关的水蒸气指标。水蒸气指标算出部22使用所述内容、使用谱强度df1和谱强度df2来算出水蒸气指标。
[0059]
(水蒸气观测装置10的结构带来的作用效果)
[0060]
通过所述结构，水蒸气观测装置10检测精度劣化频率并将所述精度劣化频率除外来设定多个观测频率。由此，水蒸气观测装置10能够检测精度佳地反映了水蒸气量的多个观测频率的谱强度。于是，水蒸气观测装置10可以通过使用这些谱强度算出水蒸气指标来精度佳地算出水蒸气指标。并且，通过使用精度佳地算出的水蒸气指标，例如水蒸气观测装
置10能够精度佳地观测水蒸气量等。
[0061]
(第一实施方式的水蒸气观测方法)
[0062]
在所述说明中，展示了通过各自中处理存在差异的功能部来执行水蒸气观测的各处理的形态。但也可以将所述运算部20中的处理加以程序化而存储在存储介质等当中，通过由运算处理装置执行所述程序来实现所述水蒸气观测。在此情况下，运算处理装置例如根据图4、图5所示的流程图来执行处理即可。图4为水蒸气指标算出处理的流程图。图5为设定精度劣化频率的处理的流程图。
[0063]
运算处理装置使用观测信号来设定精度劣化频率(s11)。更具体而言，运算处理装置生成观测信号的频谱(s21)。运算处理装置从频谱中检测谱强度的异常值(s22)。运算处理装置将异常值的频率设定为精度劣化频率(s23)。
[0064]
运算处理装置设定与精度劣化频率不一样的多个观测频率(s12)。运算处理装置从观测信号中检测多个观测频率的谱强度(s13)。运算处理装置利用多个观测频率的谱强度来算出水蒸气指标(s14)。
[0065]
(异常值的具体的检测方法的例)
[0066]
在本发明的水蒸气观测装置10中，作为异常值的检测方法，可以利用以下所示的多个方法。因而，以下对各异常值的检测方法依序进行说明。再者，这些异常值的检测方法可分别单独进行，也可利用多个方法组合得到的结果来检测异常值。
[0067]
图6为表示异常值的检测方法中的主要处理的流程图。以下，以异常值检测部211为主体进行说明，但在将异常值的检测处理程序化的情况下，是由运算处理装置执行所述处理。
[0068]
异常值检测部211根据观测信号的频谱的波形来设定各频率的谱强度的正常范围(按频率的正常范围)(s221)。异常值检测部211使用按频率的正常范围、针对频率的每一谱强度来判定是正常范围内还是正常范围外。
[0069]
若谱强度为正常范围外(s222：是)，则异常值检测部211判定所述频率的谱强度为异常值(s223)。继而，精度劣化频率设定部212将以所述异常值的形式检测到的频率设定为精度劣化频率。
[0070]
若谱强度为正常范围内(s222：否)，则异常值检测部221判定所述频率的谱强度为正常值(s224)。
[0071]
(第一检测方法)
[0072]
图7为说明异常值的第一检测方法的检测概念的谱特性图。图7中，横轴表示观测信号的频率，纵轴表示谱强度。
[0073]
在第一检测方法中，异常值检测部211使用谱设定区域zrn来检测异常值。所谓谱设定区域zrn，是在观测信号的频带中设定正常的谱强度的可取范围得到的。谱设定区域zrn例如可以通过参照在没有对水蒸气观测的噪声的状态下得到的过去的测量结果、模拟等来进行设定。
[0074]
异常值检测部211根据各频率的谱强度是否处于谱设定区域zrn内来判定异常、正常。更具体而言，异常值检测部211从谱设定区域zrn获取判定对象的频率的谱强度的正常范围。若观测信号的谱强度为正常范围外，则异常值检测部211检测到所述谱强度为异常值。
[0075]
例如，若是图7的例子，则异常值检测部211从谱设定区域zrn获取观测频率fa的正常范围znna。异常值检测部211检测观测信号中的观测频率fa的谱强度dfa。异常值检测部211检测到谱强度dfa为正常范围znna外，由此检测到谱强度dfa为异常值。于是，精度劣化频率设定部212检测到所述观测频率fa为精度劣化频率。
[0076]
(第二检测方法)
[0077]
图8为表示异常值的第二检测方法的流程图。图9为说明异常值的第二检测方法的检测概念的谱特性图。图9中，横轴表示观测信号的频率，纵轴表示谱强度。
[0078]
在第二检测方法中，异常值检测部211使用谱强度的近似特性来检测异常值。所谓近似特性，是由使用频率轴上排列的多个频率下的谱强度算出的近似函数的系数等来设定。近似函数可为一次函数，也可为二次函数等，而通过设为一次函数，运算负荷会降低。
[0079]
异常值检测部211使算出近似特性的多个频率组在频率轴上移动，按各频率组中的每一组来算出近似特性(s231)。异常值检测部211沿频率轴上算出近似特性的变化量(s232)。
[0080]
异常值检测部211对变化量预先设定有阈值。若变化量为阈值以上，则异常值检测部211认为在正常范围外(s233：是)，从而作出异常判定(s234)。若变化量为阈值以下，则异常值检测部211认为在正常范围内(s233：否)，从而作出正常判定(s235)。
[0081]
例如，若是图9的例子，则异常值检测部211利用一次函数将频率轴上排列的频率fd3、fd2、fd1的谱强度加以近似，将其系数作为近似特性kd321。异常值检测部211利用一次函数将频率轴上排列的频率fd2、fd1、fa的谱强度加以近似，将其系数作为近似特性kd21a。异常值检测部211利用一次函数将频率轴上排列的频率fd1、fa、fe1的谱强度加以近似，将其系数作为近似特性kdae。异常值检测部211利用一次函数将频率轴上排列的频率fa、fe1、fe2的谱强度加以近似，将其系数作为近似特性kae12。异常值检测部211利用一次函数将频率轴上排列的频率fe1、fe2、fe3的谱强度加以近似，将其系数作为近似特性ke123。
[0082]
接着，异常值检测部211算出频率轴上相邻的近似特性的变化量。例如，异常值检测部211算出近似特性kd321与近似特性kd21a的变化量，并算出近似特性kd21a与近似特性kdae的变化量。异常值检测部211算出近似特性kdae与近似特性kae12的变化量，并算出近似特性kae12与近似特性ke123的变化量。
[0083]
此处，如图9所示，在包含异常值(谱强度dfa)的情况下，包含所述谱强度dfa的近似特性相对于其前后的近似特性而言发生大的变化。因而，对所述变化量设定阈值，只要检测到为阈值以上，异常值检测部211便能检测到异常值。
[0084]
例如，在图9的情况下，包含作为异常值的谱强度dfa的近似特性与不包含谱强度dfa的近似特性相比发生大的变化。因而，异常值检测部211检测到这一情况，由此能判定、检测到谱强度dfa为异常值。于是，精度劣化频率设定部212检测到具有所述异常值的观测频率fa为精度劣化频率。
[0085]
(第三检测方法)
[0086]
图10为表示异常值的第三检测方法的流程图。图11为说明异常值的第三检测方法的检测概念的谱特性图。图11中，横轴表示观测信号的频率，纵轴表示谱强度。
[0087]
在第三检测方法中，与第二检测方法一样，异常值检测部211使用谱强度的近似特性来检测异常值。但在第三检测方法中，异常值检测部211是根据观测频率的整体的频带的
谱强度来算出近似特性。在此情况下，表示近似特性的近似函数是由波形类似于水蒸气谱的规定函数等来设定。所述函数例如可以根据过去的水蒸气的观测结果等来适当设定。
[0088]
异常值检测部211根据观测频率的整体的频带的谱强度来算出近似特性(s241)。异常值检测部211对近似特性的各频率的谱强度(推断谱强度)设定结合了观测误差的正常范围(s242)。
[0089]
若谱强度为正常范围外(s243：是)，则异常值检测部211作出异常判定(s244)。若谱强度为正常范围内(s243：否)，则异常值检测部211作出正常判定(s245)。
[0090]
例如，若是图11的例子，则异常值检测部211根据观测频率的整体的频带的谱强度来算出近似特性ref。
[0091]
接着，异常值检测部211对近似特性ref设定上限阈值thmax及下限阈值thmin。异常值检测部211将上限阈值thmax与下限阈值thmin之间的强度范围设定为正常范围znn。异常值检测部211按每一观测频率对谱强度与正常范围znn进行比较。
[0092]
此处，如图11所示，在观测频率fa下，谱强度dfa处于正常范围znn外。因而，异常值检测部211检测到这一情况，由此能判定、检测到谱强度dfa为异常值。于是，精度劣化频率设定部212检测到具有所述异常值的观测频率fa为精度劣化频率。
[0093]
关于这样的异常值的检测，例如也可如图11所示那般仅在包含水蒸气谱的峰值频率的规定的频率范围frob或特定的干扰波的频率范围内进行。由此，能够降低运算负荷而不会降低水蒸气观测的精度。再者，这样的判定用的频率范围frob的设定也能运用于第一检测方法、第二检测方法。
[0094]
(第四检测方法)
[0095]
图12为表示异常值的第四检测方法的流程图。图13为说明异常值的第四检测方法的检测概念的谱特性图。图13中，横轴表示观测信号的频率，纵轴表示谱强度。
[0096]
在第四检测方法中，异常值检测部211使用邻接的频率的谱强度的差来检测异常值。
[0097]
异常值检测部211算出邻接的频率的谱强度间的变化量(s251)。
[0098]
若谱强度的变化量为正常范围外(s252：是)，则异常值检测部211作出异常判定(s253)。若谱强度的变化量为正常范围内(s252：否)，则异常值检测部211作出正常判定(s254)。
[0099]
例如，若是图13的例子，则异常值检测部211算出观测频率fa的谱强度dfa与观测频率fb的谱强度dfb的变化量δdab。异常值检测部211算出观测频率fb的谱强度dfb与观测频率fc的谱强度dfc的变化量δdbc。
[0100]
异常值检测部211对变化量预先设定有阈值。阈值是根据不存在异常值的情况下的变化量来设定的，可以根据过去的观测结果等来适当设定。
[0101]
异常值检测部211检测到变化量δdab大于阈值，从而检测到有异常值。另外，异常值检测部211检测到变化量δdbc小于阈值，从而检测到无异常值。异常值检测部211根据这些结果判定、检测到仅包含于变化量δdab中的观测频率fa的谱强度dfa为异常值，包含于两个变化量中的观测频率fb的谱强度dfb并非异常值。于是，精度劣化频率设定部212检测到具有所述异常值的观测频率fa为精度劣化频率。
[0102]
关于这样的异常值的检测，例如也可如图13所示那般仅在包含水蒸气谱的峰值频
率的规定的频率范围frob或特定的干扰波的频率范围内进行。由此，能够降低运算负荷而不会降低水蒸气观测的精度。
[0103]
(第五检测方法)
[0104]
图14为表示异常值的第五检测方法的流程图。图15(a)、图15(b)为说明异常值的第五检测方法的检测概念的谱特性图。图15(a)、图15(b)展示了不同观测时刻的谱特性。图15(a)、图15(b)中，横轴表示观测信号的频率，纵轴表示谱强度。
[0105]
在第五检测方法中，异常值检测部211使用谱强度的时间特性(时间变化量)来检测异常值。
[0106]
异常值检测部211在时刻t1算出各观测频率的谱强度(s261)。异常值检测部211在时刻t2(与时刻t1不一样的时刻)算出各观测频率的谱强度(s262)。
[0107]
异常值检测部211算出频谱的时间特性，具体为各观测频率下的谱强度的时间变化量(s263)。
[0108]
若谱强度的变化量为正常范围外(s264：是)，则异常值检测部211作出异常判定(s265)。若谱强度的变化量为正常范围内(s264：否)，则异常值检测部211作出正常判定(s256)。
[0109]
例如，若是图15的例子，则异常值检测部211算出时刻t1下的观测频率fd的谱强度dfd(t1)与时刻t2下的观测频率fd的谱强度dfd(t2)的时间变化量。
[0110]
异常值检测部211对时间变化量预先设定有阈值。阈值是根据不存在异常值的情况下的变化量来设定的，可以根据过去的观测结果等来适当设定。
[0111]
异常值检测部211检测到观测频率fd下的时间变化量大于阈值，从而检测到有异常值。于是，精度劣化频率设定部212检测到具有所述异常值的观测频率fd为精度劣化频率。
[0112]
(观测频率的切换方法)
[0113]
图16为表示观测频率的切换方法的流程图。图17为说明观测频率的切换方法的概念的谱特性图。再者，以下是以观测频率设定部213为主体进行说明，但在将观测频率的切换处理程序化的情况下，是由运算处理装置执行所述处理。
[0114]
当将此前用于水蒸气观测的、换言话说就是给予水蒸气指标算出部22的观测频率检测为精度劣化频率时(s31：是)，观测频率设定部213将邻接的频率(频谱的一个频率)设定为新的观测频率(s32)。此时，若邻接的频率也被判定为精度劣化频率，则观测频率设定部213将进而邻接的频率设定为新的观测频率。
[0115]
例如，若是图17的例子，则观测频率fa的谱强度dfa为异常值，观测频率设定部213将观测频率fa设定为精度劣化频率。观测频率设定部213将邻接于观测频率fa的频率fb设定为新的观测频率。当进行这样的处理时，有可能产生观测频率的切换造成的水蒸气指标的误差。然而，与使用异常值时产生的误差相比，所述误差的大小能足够小。因而，水蒸气观测装置10能够抑制精度劣化来算出水蒸气指标。
[0116]
再者，在所述说明中展示了将相较于精度劣化频率而言高频率侧的频率设定为新的观测频率的形态，但也可将低频率侧的频率设定为新的观测频率。另外，切换的频率可不与精度劣化频率邻接，也可为附近的频率。
[0117]
(观测频率的谱强度的插补方法)
[0118]
图18为表示观测频率的谱强度的插补方法的流程图。图19为说明观测频率的谱强度的插补方法的概念的谱特性图。再者，以下是以观测频率设定部213及水蒸气指标算出部22为主体进行说明，但在将观测频率的切换处理程序化的情况下，是由运算处理装置执行所述处理。
[0119]
当将此前用于水蒸气观测的、换言话说就是给予水蒸气指标算出部22的观测频率检测为精度劣化频率时(s41：是)，观测频率设定部213将频率轴上两侧邻接的频率(频谱的一个频率)设定为插补用频率(s42)。此时，若邻接的频率也被判定为精度劣化频率，则观测频率设定部213将进而邻接的频率设定为插补用频率。
[0120]
水蒸气指标算出部22检测插补用的观测频率的谱强度，根据插补用频率的谱强度来算出原本的观测频率(被判定为精度劣化频率的观测频率)的谱强度(s43)。
[0121]
例如，若是图19的例子，则观测频率fa的谱强度dfa为异常值，观测频率设定部213将观测频率fa设定为精度劣化频率。观测频率设定部213将观测频率fa的两侧邻接的频率fb1、fb2设定为插补用频率。
[0122]
水蒸气指标算出部22检测插补用频率fb1的谱强度dfb1、插补用频率fb2的谱强度dfb2。水蒸气指标算出部22根据谱强度dfb1和谱强度dfb2来算出观测频率fa的插补谱强度dfac。具体而言，例如水蒸气指标算出部22通过与频率的隔开量(采样频率等)相应的加权平均值等来算出插补谱强度dfac。
[0123]
通过进行这样的处理，水蒸气观测装置10能够精度佳地算出水蒸气指标而不改变表观上的观测频率。
[0124]
(第二实施方式)
[0125]
在所述各方法中，展示了在实际生成观测频率的谱之后设定精度劣化频率的形态。然而，通过使用以下的结构、方法，即便不生成观测频率的谱，也能设定精度劣化频率。
[0126]
(水蒸气观测系统的结构)
[0127]
图20(a)为表示本发明的第二实施方式的水蒸气观测系统中的水蒸气观测装置的结构的功能框图。图20(b)为表示本发明的第二实施方式的水蒸气观测系统的观测频率设定装置的结构的功能框图。
[0128]
水蒸气观测系统是包括图20(a)所示的水蒸气观测装置10a和图20(b)所示的观测频率设定装置而构成。
[0129]
如图20(a)所示，第二实施方式的水蒸气观测装置10a包括运算部20a、rf放大器30、天线40以及输入部50。运算部20a包括水蒸气指标算出部22及中间信号处理部23。rf放大器30、天线40、水蒸气指标算出部22以及中间信号处理部23与第一实施方式的水蒸气观测装置10相同，从而省略同样部位的说明。
[0130]
输入部50受理由后文叙述的观测频率设定装置60设定的观测频率的输入。输入部50将输入的观测频率输出至水蒸气指标算出部22。水蒸气指标算出部22使用所述观测频率来算出水蒸气指标。
[0131]
如图20(b)所示，观测频率设定装置60包括nf特性测量部61及频率设定部62。
[0132]
nf特性测量部61例如由nf计等构成。nf特性测量部61测量rf放大器30的nf特性。nf特性测量部61将nf特性的测量结果输出至频率设定部62。
[0133]
频率设定部62使用nf特性的测量结果来设定精度劣化频率除外的多个观测频率。
[0134]
图21为表示rf放大器的nf特性的一例的图表。通常而言，如图21所示，lna等rf放大器具有nf高的频带bfex和nf低的频带bfad。
[0135]
水蒸气产生的电波其信号强度微弱，所述nf造成的影响大，对水蒸气指标的算出误差产生大的影响。
[0136]
频率设定部62将nf高的频带bfex设定为精度劣化频率的频带。频率设定部62以精度劣化频率的频带除外的方式设定多个观测频率。更优选为频率设定部62在nf低的频带bfex内设定多个观测频率。
[0137]
通过进行这样的构成及处理，以精度劣化频率的频带除外的方式设定的多个观测频率输入至水蒸气指标算出部22。因而，水蒸气指标算出部22能够精度佳地算出水蒸气指标。进而，通过设定nf低的频带bfex也就是获得高精度的谱强度的频带内的多个观测频率，水蒸气指标算出部22能够精度更佳地算出水蒸气指标。
[0138]
(第二实施方式的水蒸气观测方法)
[0139]
在所述说明中，展示了通过各自中处理存在差异的功能部来执行水蒸气观测的各处理的形态。但也可以将所述水蒸气观测系统中的处理加以程序化而存储在存储介质等当中，通过由运算处理装置执行所述程序来实现所述水蒸气观测。在此情况下，运算处理装置例如根据图22、图23所示的流程图来执行处理即可。图22为精度劣化频率处理的流程图。图23为水蒸气观测处理的流程图。
[0140]
如图22所示，运算处理装置测量lna(rf放大器)的nf特性(s51)。运算处理装置将nf高的频带设定为精度劣化频率的频带(s52)。
[0141]
如图23所示，运算处理装置检测水蒸气指标的谱强度的峰值频率附近的高精度频带(s61)。水蒸气指标的谱强度的峰值频率可以根据过去获取到的水蒸气的频谱来进行检测。另外，高精度频带是可以根据nf特性来获取、与精度劣化频率的频带不一样的频带。
[0142]
运算处理装置在高精度频带内在峰值频率附近设定观测频率(s62)。
[0143]
运算处理装置区别于所述峰值频率附近的观测频率而另行设定至少一个观测频率。继而，运算处理装置检测这多个观测频率的谱强度(s63)。
[0144]
运算处理装置根据这多个观测频率的谱强度来算出水蒸气指标(s64)。
[0145]
通过这样的处理，运算处理装置能够精度佳地算出水蒸气指标。再者，运算处理装置只要将精度劣化频率的频带除外来设定观测频率，便能精度佳地算出水蒸气指标，即便在远离峰值频率的频率上设定观测频率，也能以规定精度算出水蒸气指标。
[0146]
然而，运算处理装置通过在高精度频带内设定观测频率，能够精度更佳地算出水蒸气指标，通过在峰值频率附近设定观测频率，能够精度更进一步佳地算出水蒸气指标。
[0147]
(第三实施方式)
[0148]
在所述第一实施方式中，展示了通过单体的水蒸气观测装置来进行包括水蒸气指标的算出在内的水蒸气观测的形态。然而，可以使用数据通信网络来构成与第一实施方式的水蒸气观测装置同样的水蒸气观测系统。
[0149]
图24为表示第三实施方式的水蒸气观测系统的结构的功能框图。
[0150]
如图24所示，水蒸气观测系统1b包括水蒸气观测装置10b及信息处理装置80。水蒸气观测装置10b与信息处理装置80经由数据通信网络90连接。信息处理装置80例如可以通过个人计算机等来实现。数据通信网络90可以通过互联网、局域网(local area network，
lan)等来实现。
[0151]
水蒸气观测装置10b包括运算部20b、rf放大器30、天线40以及收发部70。运算部20b包括水蒸气指标算出部22及中间信号处理部23。收发部70连接于水蒸气指标算出部22。收发部70具有针对数据通信网络90的水蒸气观测装置10b的接口功能。
[0152]
信息处理装置80包括中央处理器(central processing unit，cpu)81、存储部82、收发部83、显示部84以及操作部85。cpu 81、存储部82、收发部83、显示部84以及操作部85由数据总线连接。
[0153]
cpu 81通过执行存储部82中存储的程序来执行各处理。例如，cpu 81通过执行存储部82中存储的频率设定程序而作为频率设定部811发挥功能。频率设定部811进行与所述频率设定部21同样的处理。另外，cpu 81通过执行存储部中存储的水蒸气观测程序而作为水蒸气观测部812发挥功能。水蒸气观测部812算出水蒸气指标而观测水蒸气量等。
[0154]
存储部82存储在cpu 81中加以执行的各种程序，而且存储来自水蒸气观测装置10b的水蒸气指标。再者，存储部82也可为不在信息处理装置80中而是处于外部并连接于数据通信网络90的形态(例如服务器等)。
[0155]
收发部83具有针对数据通信网络90的信息处理装置80的接口功能。显示部84由液晶显示器等来实现，可以显示水蒸气观测结果、水蒸气指标、观测信号的频谱等。操作部85由键盘、鼠标、触控面板等来实现，受理水蒸气观测相关的操作输入。
[0156]
即便是这样的结构，水蒸气观测系统1b也能取得与所述水蒸气观测装置10同样的作用效果。
[0157]
(第四实施方式)
[0158]
相对于第三实施方式的观测系统而言，第四实施方式的水蒸气观测系统的不同点在于，是在信息处理装置侧进行水蒸气指标的算出。第四实施方式的水蒸气观测系统的其他结构与第三实施方式的水蒸气观测系统相同，从而省略同样部位的说明。
[0159]
图25为表示第四实施方式的水蒸气观测系统的结构的功能框图。
[0160]
如图25所示，水蒸气观测系统1c包括水蒸气观测装置10c及信息处理装置80c。水蒸气观测装置10c与信息处理装置80c经由数据通信网络90连接。
[0161]
水蒸气观测装置10c包括运算部20c。运算部20c包括频谱生成部24及中间信号处理部23。频谱生成部24生成观测信号的频谱。频谱生成部24将生成的频谱经由收发部70及数据通信网络90发送至信息处理装置80c。
[0162]
信息处理装置80c包括cpu 81c。cpu 81c除了第三实施方式的cpu81的处理以外还执行存储部中存储的水蒸气指标算出程序，由此作为水蒸气指标算出部810发挥功能。水蒸气指标算出部810与所述水蒸气指标算出部22相同，根据多个观测频率的谱强度来算出水蒸气指标。
[0163]
即便是这样的结构，水蒸气观测系统1b也能取得与所述水蒸气观测装置10同样的作用效果。
[0164]
再者，进而还可以仅由中间信号处理部23来构成水蒸气观测装置的运算部并使信息处理装置具有频谱生成部24的功能。
[0165]
另外，所述各实施方式的结构及处理可以适当组合，可以取得与各组合相应的作用效果。
[0166]
[符号的说明]
[0167]
1b、1c：水蒸气观测系统
[0168]
10、10a、10b、10c：水蒸气观测装置
[0169]
20、20a、20b、20c：运算部
[0170]
21：频率设定部
[0171]
22：水蒸气指标算出部
[0172]
23：中间信号处理部
[0173]
24：频谱生成部
[0174]
30：rf放大器
[0175]
40：天线
[0176]
50：输入部
[0177]
60：观测频率设定装置
[0178]
61：nf特性测量部
[0179]
62：频率设定部
[0180]
70：收发部
[0181]
80、80c：信息处理装置
[0182]
81、81c：cpu
[0183]
82：存储部
[0184]
83：收发部
[0185]
84：显示部
[0186]
85：操作部
[0187]
90：数据通信网络
[0188]
211：异常值检测部
[0189]
212：精度劣化频率设定部
[0190]
213：观测频率设定部
[0191]
221：异常值检测部
[0192]
810：水蒸气指标算出部
[0193]
811：频率设定部
[0194]
812：水蒸气观测部