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技術 表層潮流推定装置、レーダ装置、表層潮流推定方法、及び表層潮流推定プログラム

出願人 古野電気株式会社
発明者 中川和也森垣亮祐前野仁
出願日 2014年5月13日 (6年7ヶ月経過) 出願番号 2015-519768
公開日 2017年2月23日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 WO2014-192528
状態 特許登録済
技術分野 流体の速度、物体の対流体相対速度の測定 レーダ方式及びその細部
主要キーワード 解析エリア ドップラー計測 近傍エリア内 潮流分布 方位線 近傍エリア ソナー装置 ベクトル分布
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

表層潮流速度ベクトル分布を、短時間で推定する。

解決手段

所定範囲の各地点における水面の波頭速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出する導出部11と、導出部11で導出された各地点における波頭速度ベクトルを、導出部11で導出された所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正する補正部16,23と、を備えた表層潮流推定装置10を構成する。

概要

背景

従来より、海洋表層部分のの流れである表層潮流推定するための手法として、例えば特許文献1に示すような手法が知られている。具体的には、特許文献1では、海洋レーダによって得られた受信信号フーリエ変換を適用することにより表層流速度を求めている。

また、表層潮流を推定するための別の手法として、超音波流速計などの機器を用いることも、一般的に知られている。

概要

表層潮流速度ベクトル分布を、短時間で推定する。所定範囲の各地点における水面の波頭速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出する導出部11と、導出部11で導出された各地点における波頭速度ベクトルを、導出部11で導出された所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正する補正部16,23と、を備えた表層潮流推定装置10を構成する。

目的

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、表層潮流速度ベクトルの分布を、短時間で推定することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

所定範囲の各地点における水面の波頭速度ベクトルである波頭速度ベクトル導出する導出部と、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正する補正部と、を備えていることを特徴とする、表層潮流推定装置

請求項2

請求項1に記載の表層潮流推定装置において、前記補正部は、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける前記波頭速度ベクトルで減算して補正することを特徴とする、表層潮流推定装置。

請求項3

請求項1に記載の表層潮流推定装置において、前記導出部で導出された、いずれかの地点における波頭速度ベクトルを、当該地点における潮流の速度ベクトルである潮流速度ベクトルで減算することにより、当該地点における波浪速度ベクトルを算出する波浪速度ベクトル算出部を更に備え、前記補正部は、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記波浪速度ベクトル算出部で算出された前記波浪速度ベクトルで減算して補正することを特徴とする、表層潮流推定装置。

請求項4

請求項2に記載の表層潮流推定装置において、任意の方位方向に前記所定エリアとしての第1エリアを設定する第1エリア設定部と、前記第1エリアの前記方位方向に対応する方位方向に第2エリアを設定する第2エリア設定部とを更に備え、前記補正部は、前記第2エリア内の各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記第1エリア内における前記波頭速度ベクトルで減算して補正することを特徴とする、表層潮流推定装置。

請求項5

請求項4に記載の表層潮流推定装置において、前記所定範囲を方位毎に複数のサブエリアに分割するエリア分割部、を更に備え、前記第1エリア設定部は、各前記サブエリアに対して前記第1エリアを設定し、前記第2エリア設定部は、対応する前記第1エリアが設定された前記サブエリアに対して前記第2エリアを設定し、対応する前記第1エリア内における前記波頭速度ベクトルで減算して補正された前記第2エリア、を含む各前記サブエリアを統合するエリア統合部、を更に備えることを特徴とする、表層潮流推定装置。

請求項6

電波送受信するアンテナと、前記アンテナが受信した受信信号に基づいて、所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出する導出部、を有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の表層潮流推定装置と、前記表層潮流推定装置の補正部の算出結果をユーザが認識可能なように表示する表示部と、を備えていることを特徴とする、レーダ装置

請求項7

所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出するステップと、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正するステップと、を含むことを特徴とする、表層潮流推定方法

請求項8

所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出するステップと、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正するステップと、を含むことを特徴とする、表層潮流推定プログラム

技術分野

0001

本発明は、海洋表層部分におけるの流れである表層潮流推定するための表層潮流推定装置、この表層潮流推定装置を備えたレーダ装置、表層潮流を推定するための表層潮流推定方法、及び表層潮流推定プログラムに関する。

背景技術

0002

従来より、海洋の表層部分の潮の流れである表層潮流を推定するための手法として、例えば特許文献1に示すような手法が知られている。具体的には、特許文献1では、海洋レーダによって得られた受信信号フーリエ変換を適用することにより表層流速度を求めている。

0003

また、表層潮流を推定するための別の手法として、超音波流速計などの機器を用いることも、一般的に知られている。

先行技術

0004

特開平11−237477号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、上記特許文献1に開示される手法では、潮流の空間分布を知るための計算負荷が比較的大きく、表層潮流の算出に比較的時間がかかってしまう。一方、超音波流速計では、計測箇所付近の潮流しか求めることができない。

0006

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、表層潮流速度ベクトル分布を、短時間で推定することである。

課題を解決するための手段

0007

(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る表層潮流推定装置は、所定範囲の各地点における水面の波頭速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出する導出部と、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正する補正部と、を備えている。

0008

(2)好ましくは、前記補正部は、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける前記波頭速度ベクトルで減算して補正する。

0009

(3)好ましくは、前記表層潮流推定装置は、前記導出部で導出された、いずれかの地点における波頭速度ベクトルを、当該地点における潮流の速度ベクトルである潮流速度ベクトルで減算することにより、当該地点における波浪速度ベクトルを算出する波浪速度ベクトル算出部を更に備え、前記補正部は、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記波浪速度ベクトル算出部で算出された前記波浪速度ベクトルで減算して補正する。

0010

(4)好ましくは、前記表層潮流推定装置は、任意の方位方向に前記所定エリアとしての第1エリアを設定する第1エリア設定部と、前記第1エリアの前記方位方向に対応する方位方向に第2エリアを設定する第2エリア設定部とを更に備え、前記補正部は、前記第2エリア内の各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記第1エリア内における前記波頭速度ベクトルで減算して補正する。

0011

(5)更に好ましくは、前記表層潮流推定装置は、前記所定範囲を方位毎に複数のサブエリアに分割するエリア分割部、を更に備え、前記第1エリア設定部は、各前記サブエリアに対して前記第1エリアを設定し、前記第2エリア設定部は、対応する前記第1エリアが設定された前記サブエリアに対して前記第2エリアを設定し、前記表層潮流推定装置は、対応する前記第1エリア内における前記波頭速度ベクトルで減算して補正された前記第2エリア、を含む各前記サブエリアを統合するエリア統合部、を更に備える。

0012

(6)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係るレーダ装置は、電波送受信するアンテナと、前記アンテナが受信した受信信号に基づいて、所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出する導出部、を有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の表層潮流推定装置と、前記表層潮流推定装置の補正部の算出結果をユーザが認識可能なように表示する表示部と、を備えている。

0013

(7)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る表層潮流推定方法は、所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出するステップと、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正するステップと、を含む。

0014

(8)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る表層潮流推定プログラムは、所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出するステップと、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正するステップと、を含む。

発明の効果

0015

本発明によれば、表層潮流速度ベクトルの分布を、短時間で推定できる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の実施形態に係る表層潮流推定装置、及び該表層潮流推定装置を備えたレーダ装置、の構成を示すブロック図である。
図1で示す表層潮流推定装置によって算出された波頭速度ベクトルの分布状態が、第2表示器へ表示される際の表示例を示す図である。
図1で示す表層潮流推定装置の相対潮流分布推定部の構成を示すブロック図である。
図1で示す表層潮流推定装置の相対潮流分布推定部で設定される各エリアについて説明するための図である。
波頭速度ベクトルを構成する各速度ベクトルについて説明するためのベクトル図であって、(A)は、解析エリア内のある地点における波頭速度ベクトル、(B)は、自近傍エリア内の波頭速度ベクトル、(C)は、(A)で示す波頭速度ベクトルから(B)で示す波頭速度ベクトルを減算した結果を示すベクトル、である。
算出対象エリアにおける波頭のエコー画像の一例を示す図である。
図1で示す表層潮流推定装置の絶対潮流分布推定部の構成を示すブロック図である。
相対潮流速度ベクトルの分布を算出するための工程を示すフローチャートである。
絶対潮流速度ベクトルの分布を算出するための工程を示すフローチャートである。
変形例に係る表層潮流推定装置、及び該表層潮流推定装置を備えたレーダ装置、の構成を示すブロック図である。
変形例に係る表層潮流推定装置の絶対潮流分布推定部の構成を示すブロック図である。
変形例に係る表層潮流推定装置、及び該表層潮流推定装置を備えたレーダ装置、の構成を示すブロック図である。

実施例

0017

本発明の実施形態に係る表層潮流推定装置10、及び表層潮流推定装置10を備えるレーダ装置1について、図を参照して説明する。本発明の実施形態に係るレーダ装置1は、例えば船舶(自船)に装備され、海上の物標(例えば他船)を探知するために用いられる。また、本実施形態に係るレーダ装置1は、表層潮流推定装置10によって、海洋の表層の部分の潮流(表層潮流)に関する情報を得ることができるように構成されている。表層潮流推定装置10は、海上を航行する船(特に、大型船)に装備され、例えば一例として、表層潮流の流れに乗ることにより燃料を節約できるよう、当該船の針路微調整するために用いられる。

0018

[全体構成]
図1は、本発明の実施形態に係るレーダ装置1の構成を示すブロック図である。レーダ装置1は、図1に示すように、アンテナユニット2と、信号処理装置3と、第1表示器4aと、第2表示器4b(表示部)と、を備えている。

0019

アンテナユニット2は、アンテナ5と、受信部6と、A/D変換部7と、を含んでいる。

0020

アンテナ5は、指向性の強いパルス状電波を送信(放射)可能なレーダアンテナである。また、アンテナ5は、物標からのエコー信号反射波)を受信するように構成されている。即ち、アンテナ5は、物標を特定するエコー信号を受信するように構成されている。レーダ装置1は、パルス状電波を送信してからエコー信号を受信するまでの時間を測定する。これにより、レーダ装置1は、物標までの距離rを検出することができる。自船と物標とが向かい合う方向は、距離方向として定義される。

0021

アンテナ5は、水平面上で360°回転可能に構成されており、鉛直軸線回りを回転する。アンテナ5は、パルス状電波の送信方向を変えながら(アンテナ5の回転角度を変えながら)、電波の送受信を繰り返し行うように構成されている。以上の構成で、レーダ装置1は、自船周囲の平面上の物標を、360°にわたり探知することができる。

0022

受信部6は、アンテナ5で受信したエコー信号を検波して増幅する。エコー信号は、アンテナ5で受信された信号のうち、アンテナ5からの送信信号に対する、物標又は波頭での反射波である。受信部6は、増幅したエコー信号を、A/D変換部7へ出力する。A/D変換部7は、アナログ形式のエコー信号をサンプリングし、複数ビットからなるデジタルデータ(エコーデータ)に変換する。ここで、上記エコーデータの値は、アンテナ5が受信したエコー信号の強度(信号レベル)を特定するデータを含んでいる。A/D変換部7は、エコーデータを、信号処理装置3の画像生成部8へ出力する。

0023

信号処理装置3は、画像生成部8と、表層潮流推定装置10と、を含んでいる。

0024

画像生成部8は、A/D変換部7からのエコーデータに基づき、比較的信号レベルが大きいデータ(例えば他船等)に基づく画像データを生成する。本実施形態では、画像生成部8は、PPI(Plan Position Indicator)画像データを生成する。画像生成部8で生成された画像データは、第1表示器4aに出力される。これにより、ユーザは、自船位置を基準とした他船位置を把握することができる。

0025

また、画像生成部8は、A/D変換部7からのエコーデータに基づき、海面からの反射波に基づく画像データを生成する。画像生成部8は、複数のタイミングにおける前記画像データを生成する。このように生成された画像データは、表層潮流推定装置10に出力される。

0026

表層潮流推定装置10は、海面からの反射波に基づく上記画像データに基づき、波頭速度ベクトルの分布と、絶対表層潮流速度ベクトルの分布と、相対表層潮流速度ベクトルの分布と、を推定するように構成されている。表層潮流推定装置10の構成については、詳しくは後述する。

0027

なお、絶対表層潮流とは、海洋における表層部分(一例として、水深数メートルから十数メートル程度までの部分)の潮の流れのことであり、時間によらず流れがほぼ一定である海流とは区別される。表層潮流は、主に、風浪(その場で吹いている風によって引き起こされた波)、及びうねり(他の海域で風によって起こされた波が伝わってきた波)によって引き起こされる。また、相対表層潮流とは、所定位置(例えば、自船位置)の表層潮流に対する他の領域の表層潮流のことである。なお、本明細書中では、絶対表層潮流のことを、単に絶対潮流と称する場合がある。また、相対表層潮流のことを、単に相対潮流と称する場合がある。

0028

第1表示器4aは、画像生成部8で生成された画像信号(他船等に起因する画像信号)を表示する。また、第2表示器4bは、表層潮流推定装置10で算出された波頭速度ベクトルの分布、絶対潮流速度ベクトルの分布、及び相対潮流速度ベクトルの分布を表示する。例えば、第2表示器4bは、切替スイッチ(図示省略)を切り替えることにより、波頭速度ベクトルの分布、絶対潮流速度ベクトルの分布、及び相対潮流速度ベクトルの分布、のいずれかが表示されるように構成されている。

0029

[表層潮流推定装置の構成]
表層潮流推定装置10は、図1に示すように、波頭フロー算出部11(導出部)と、相対潮流分布推定部12と、絶対潮流分布推定部20と、を備えている。表層潮流推定装置10は、CPU、RAM及びROM(図示せず)等を含むハードウェアを用いて構成されている。また、表層潮流推定装置10は、ROMに記憶された表層潮流推定プログラムを含むソフトウェアを用いて構成されている。

0030

上記表層潮流推定プログラムは、本発明の一実施形態における表層潮流推定方法を、表層潮流推定装置10に実行させるためのプログラムである。このプログラムは、外部からインストールできる。このインストールされるプログラムは、例えば、記録媒体に格納された状態で流通する。上記ハードウェアとソフトウェアとは、協働して動作するように構成されている。これにより、表層潮流推定装置10を、波頭フロー算出部11、相対潮流分布推定部12、及び絶対潮流分布推定部20として機能させることができる。

0031

波頭フロー算出部11は、自船を中心とし自船から所定距離以内の所定範囲(以降、算出対象エリアAと称する)内における海面の波頭の速度ベクトルを算出するように構成されている。具体的には、波頭フロー算出部11は、画像生成部8で生成された複数のタイミングでの画像を用いて、波頭のオプティカルフローを算出する。オプティカルフローとは、画像中における運動物体(本実施形態では、波頭)の見かけの速度ベクトルの分布である。波頭のオプティカルフローを算出する手法としては、例えば、相関法勾配法等が挙げられる。これらの手法については、公知であるため、その詳細な説明は省略する。

0032

波頭フロー算出部11で算出された、算出対象エリアA内における各地点の波頭の速度ベクトルは、第2表示器4b、相対潮流分布推定部12、及び絶対潮流分布推定部20に出力される。

0033

図2は、第2表示器4bで表示される、算出対象エリアA内における各地点の波頭速度ベクトルの一例を示す図である。図2に示す例では、各地点の波頭速度ベクトルの大きさは、対応する各地点に表示された矢印の大きさで表され、各地点の波頭速度ベクトルの向きは、対応する各地点に表示された矢印の向きで表される。

0034

図3は、相対潮流分布推定部12の構成を示すブロック図である。相対潮流分布推定部12は、波頭フロー算出部11で算出された算出対象エリアA内における波頭速度ベクトル分布に基づき、当該算出対象エリアA内における相対潮流速度ベクトルの分布を推定するように構成されている。

0035

相対潮流分布推定部12は、図4に示すように、エリア分割部13と、自船近傍エリア設定部14(第1エリア設定部)と、解析エリア設定部15(第2エリア設定部)と、第1減算部16(補正部)と、エリア統合部17と、を備えている。

0036

図4は、相対潮流分布推定部12で設定される各エリアについて説明するための図である。エリア分割部13は、図4に示すように、算出対象エリアAを、自船を中心とした水平方向の角度範囲毎に複数のサブエリアSAn(n=1,2,…,N)に分割する。一例として、エリア分割部13は、算出対象エリアAを所定の角度範囲毎に分割して、中心角が同じ扇形状の複数のサブエリアSAnを形成する。

0037

自船近傍エリア設定部14は、任意の方位方向における自船近傍に、自船近傍エリアNAn(第1エリア)を設定する。本実施形態では、自船近傍エリア設定部14は、図4に示すように、各サブエリアSAn内における自船近傍の所定エリアを自船近傍エリアNAnとして設定する。

0038

解析エリア設定部15は、図4に示すように、自船近傍エリア設定部14で設定された自船近傍エリアNAnの方位方向に対応する方位方向に、解析エリアFAn(第2エリア)を決定する。解析エリアFAnは、自船を中心として、自船近傍エリアNAnよりも遠方に設定される。また、本実施形態では、図4に示すように、自船近傍エリアNAnは、方位線L1と方位線L2との範囲内で設定されているため、解析エリアFAnも、方位線L1と方位線L2との範囲内で設定される。解析エリア設定部15は、各サブエリアSAn内における全領域が解析エリアFAnによってカバーされるように、各サブエリアSAnに対して1又は複数の解析エリアFAnを設定する。

0039

第1減算部16は、各解析エリアFAn内の各地点における波頭速度ベクトルを、各解析エリアFAnに対応する自船近傍エリアNAnの波頭速度ベクトルで減算して補正することにより、各解析エリアFAnの各地点における相対潮流速度ベクトルを算出する。これにより、第1減算部16は、各サブエリアSAnの各地点における相対潮流速度ベクトルを算出する。

0040

図5は、波頭速度ベクトルを構成する各速度ベクトルについて説明するためのベクトル図であって、(A)は解析エリアFAn内のある地点における波頭速度ベクトルVF、(B)は自船近傍エリアNAn内の波頭速度ベクトルVN、(C)は波頭速度ベクトルVFから波頭速度ベクトルVNを減算した結果を示すベクトル(VF−VN)、である。図5に示すように、各波頭速度ベクトルVF,VNは、主な成分として、波浪速度ベクトルVF1,VN1と、絶対潮流速度ベクトルVF2,VN2と、観測誤差ベクトルVF3,VN3と、が合成された速度ベクトルとして表すことができる。波浪速度ベクトルVF1,VN1は、海面の高低運動である波浪の速度ベクトルである。また、観測誤差ベクトルVF3,VN3は、アンテナ5の方位に依存する観測誤差のベクトルである。

0041

ある地点(解析エリアFAn内のある地点)における波頭速度ベクトルVFを、自船位置付近(自船近傍エリアNAn)の波頭速度ベクトルVNで減算すると、以下の理由により相対潮流速度ベクトルが算出される。

0042

双方の波頭速度ベクトルVF,VNに含まれる波浪速度ベクトルVF1,VN1は、主に風の影響により引き起こされる速度ベクトルであり、ある程度の海域内においては一定であると考えられる。よって、上記減算結果から、それぞれに含まれる波浪速度ベクトルVF1,VN1が相殺される。

0043

また、双方の波頭速度ベクトルに含まれる観測誤差ベクトルVF3,VN3は、アンテナの方位方向に依存する誤差ベクトルである。ここで、観測誤差ベクトルについて、以下で説明する。

0044

図6は、算出対象エリアAにおける波頭のエコー画像の一例、すなわち、画像生成部8で生成された、あるタイミングにおける海面からの反射波に基づく画像データの一例、を示す図である。図6は、白抜き矢印方向に風が吹いていて、その矢印方向に波頭が進行している状態を示している。

0045

算出対象エリアAにおける実際の波峰線は、算出対象エリアA全体に亘って線状に発生しているが、図6に示すエコー画像では、方位毎にエコー見え方が異なっている。

0046

具体的には、領域Xのエコー画像では、実際の波峰線に近い形状のエコーが観測される。これは、自船に装備された本実施形態に係るレーダ装置1のアンテナ5からの送信波が、波峰線に対して略垂直な方向から入射するため、波峰線の実際の形状を的確に画像に反映できるためである。

0047

一方、領域Yのエコー画像では、実際の波峰線とは異なるドット状のエコーが観測される。これは、アンテナ5からの送信波が、波峰線の側方から入射するため、波峰線が線状に映らずドット状に映るためである。

0048

また、領域Zのエコー画像では、エコー画像が観測されていない。これは、自船付近に障害物があり、この障害物によってアンテナ5からの送信波が遮られているためである。

0049

上述のように、算出対象エリアAの全領域に亘って線状に発生している波峰線が、方位によって異なるエコー画像として表示される。本明細書では、このようにアンテナ5の方位方向によって見え方が異なる誤差のベクトルを、観測誤差ベクトルと称する。なお、この観測誤差ベクトルは、うねり等が原因となる場合もある。

0050

本実施形態では、図4に示すように、自船近傍エリアNAn及び解析エリアFAnが同じ角度範囲内で設定されているため、上記減算結果からは、それぞれに含まれる観測誤差ベクトルVF3,VN3が相殺される。

0051

よって、上記減算結果から得られるベクトル成分には、主に、解析エリアFAnの絶対潮流速度ベクトルVF2から、自船近傍エリアNAnの絶対潮流速度ベクトルVN2を減算したベクトル(相対潮流速度ベクトル)が算出される。

0052

エリア統合部17は、各地点における相対潮流速度ベクトルが算出されたサブエリアSAnを統合する。これにより、算出対象エリアAの全領域に亘る相対潮流速度ベクトルが算出される。すなわち、算出対象エリアAにおける相対潮流速度ベクトルの分布状態を知ることができる。

0053

エリア統合部17で算出された、算出対象エリアAにおける相対潮流速度ベクトルの分布は、波頭速度ベクトルの場合と同様にして、第2表示器4bに表示される(図3参照)。具体的には、各地点の相対潮流速度ベクトルの大きさは、対応する各地点に表示された矢印の大きさで表され、各地点の相対潮流速度ベクトルの向きは、対応する各地点に表示された矢印の向きで表される。

0054

図7は、絶対潮流分布推定部20の構成を示すブロック図である。絶対潮流分布推定部20は、波頭フロー算出部11で算出された算出対象エリアA内における波頭速度ベクトル分布に基づき、当該算出対象エリアA内における絶対潮流速度ベクトルの分布を推定するように構成されている。

0055

絶対潮流分布推定部20は、図7に示すように、自船位置潮流計測部21と、自船位置波浪ベクトル算出部22と、第2減算部23(補正部)と、を備えている。

0056

自船位置潮流計測部21は、自船近傍における潮流(絶対潮流)の速度ベクトルを計測するように構成されている。自船位置潮流計測部21は、一例として、超音波を用いて自船近傍の潮流の流速を計測する超音波流速計によって構成されている。

0057

自船位置波浪ベクトル算出部22は、波頭フロー算出部11で算出された波頭速度ベクトルのうち自船近傍における波頭速度ベクトルから、自船位置潮流計測部21で計測された絶対潮流の速度ベクトルを減算して補正する。これにより、自船近傍における波浪の速度ベクトルが算出される。

0058

第2減算部23は、波頭フロー算出部11で算出された各地点における波頭速度ベクトルを、自船位置波浪ベクトル算出部22で算出された自船近傍における波浪の速度ベクトルで減算して補正する。一般的に、海面の高低運動である波浪の速度ベクトルは、主に風の力が原因であるため、ある程度の範囲内においては概ね一定となる。よって、第2減算部23での算出結果を、算出対象エリアA内の各地点における絶対潮流の速度ベクトルと推定できる。これにより、算出対象エリアAにおける絶対潮流速度ベクトルの分布状態を知ることができる。

0059

第2減算部23で算出された、算出対象エリアAにおける絶対潮流速度ベクトルの分布は、波頭速度ベクトル及び相対潮流速度ベクトルの場合と同様にして、第2表示器4bに表示される(図3参照)。具体的には、各地点の絶対潮流速度ベクトルの大きさは、対応する各地点に表示された矢印の大きさで表され、各地点の絶対潮流速度ベクトルの向きは、対応する各地点に表示された矢印の向きで表される。

0060

[表層潮流推定装置の動作]
図8及び図9は、表層潮流推定装置10の動作を説明するためのフローチャートであって、図8は、相対潮流分布を算出する際の工程を示すフローチャート、図9は、絶対潮流分布を算出する際の工程を示すフローチャート、である。

0061

まず、図8を参照して、相対潮流の分布を算出する際の工程を説明する。

0062

まず、ステップS10で、波頭フロー算出部11は、自船を中心とし自船から所定距離以内の算出対象エリアA内の各地点における海面の波頭の速度ベクトルを算出する。

0063

次に、ステップS11で、エリア分割部13は、上記算出対象エリアAを、所定角度毎の複数のサブエリアSAnに分割する。

0064

次に、ステップS12で、自船近傍エリア設定部14は、各サブエリアSAn内における自船近傍の所定エリアを自船近傍エリアNAnとして設定する。

0065

次に、ステップS13で、解析エリア設定部15は、各サブエリアSAn内において、該各サブエリアSAn内に設定された自船近傍エリアNAnよりも遠方に、解析エリアFAnを設定する。ステップS13では、解析エリア設定部15は、各サブエリアSAn内の全領域が解析エリアFAnによってカバーされるように、各サブエリアSAnに対して1又は複数の解析エリアFAnを設定する。

0066

次に、ステップS14で、第1減算部16は、各解析エリアFAn内の各地点における波頭速度ベクトルを、各解析エリアFAnに対応する各自船近傍エリアNAnの波頭速度ベクトルで減算する。これにより、ステップS14では、各サブエリアSAnの相対潮流分布が算出される。

0067

最後に、ステップS15で、エリア統合部17は、各地点における相対潮流速度ベクトルが算出されたサブエリアSAnを統合する。これにより、算出対象エリアAの全領域に亘る相対潮流速度ベクトルが算出される。

0068

次に、図9を参照して、絶対潮流の分布を算出する際の工程を説明する。

0069

まず、ステップS20で、波頭フロー算出部11は、自船を中心とし自船から所定距離以内の算出対象エリアA内の各地点における海面の波頭の速度ベクトルを算出する。

0070

一方、ステップS21で、自船位置潮流計測部21は、自船近傍における潮流(絶対潮流)の速度ベクトルを計測する。

0071

次に、ステップS22で、自船位置波浪ベクトル算出部22は、自船位置の波浪速度ベクトルを算出する。具体的には、自船位置波浪ベクトル算出部22は、ステップS20で算出された波頭速度ベクトルのうち自船近傍における波頭速度ベクトルから、ステップS21で計測された自船位置の絶対潮流の速度ベクトルを減算する。

0072

次に、ステップS23で、算出対象エリアAの全領域に亘る絶対潮流分布が算出される。具体的には、ステップS23では、第2減算部23が、ステップS20で算出された算出対象エリアA内の各地点における波頭速度ベクトルから、ステップS22で算出された自船位置の波浪速度ベクトルを減算する。

0073

[効果]
以上のように、本実施形態に係る表層潮流推定装置10では、算出対象エリアAの各地点(解析エリアFAnの各地点)における波頭速度ベクトルを、上記算出対象エリアA内のある地点(自船近傍エリアNAn)における波頭速度ベクトルに基づいて補正している。こうすると、自船近傍エリアNAnの潮流速度ベクトルに対する解析エリアFAnの各地点の潮流速度ベクトル、すなわち、自船近傍エリアNAnに対する解析エリアFAnの相対潮流速度ベクトルを推定できる。このように相対潮流速度ベクトルを求めることにより、従来のように、海洋レーダによって得られた受信信号にフーリエ変換を適用することにより潮流速度を求める必要がなくなり、短時間で相対潮流速度ベクトルの分布を推定できる。

0074

また、表層潮流推定装置10では、算出対象エリアAの各地点における波頭速度ベクトルを、自船位置波浪ベクトル算出部22で算出された自船近傍における波浪の速度ベクトルに基づいて補正している。こうすると、算出対象エリアAの各地点における絶対潮流速度ベクトルを推定できる。このように絶対潮流速度ベクトルを求めることにより、従来のように、海洋レーダによって得られた受信信号にフーリエ変換を適用することにより潮流速度を求める必要がなくなり、短時間で絶対潮流速度ベクトルの分布を推定できる。

0075

従って、表層潮流推定装置10では、表層潮流速度ベクトルの分布を、短時間で推定できる。

0076

また、表層潮流推定装置10では、解析エリアFAnの各地点における波頭速度ベクトルを、自船近傍エリアNAnにおける波頭速度ベクトルで減算して補正している。これにより、相対潮流速度ベクトルを適切に求めることができる。

0077

また、表層潮流推定装置10では、算出対象エリアAの各地点における波頭速度ベクトルを、自船近傍における波浪速度ベクトルで減算して補正している。これにより、絶対潮流速度ベクトルを適切に求めることができる。

0078

また、表層潮流推定装置10では、いずれかの地点における波頭速度ベクトルを、当該地点における潮流速度ベクトルで減算することにより、当該地点における波浪速度ベクトルを算出している。これにより、絶対潮流速度ベクトルの分布を推定するために用いられる波浪速度ベクトルを、適切に求めることができる。

0079

また、表層潮流推定装置10では、対応する方位方向、具体的には概ね同じ方位方向に自船近傍エリアNAnと解析エリアFAnとを設定し、解析エリアFAn内の各点における波頭速度ベクトルから、自船近傍エリアNAnの波頭速度ベクトルを減算して補正している。これにより、上記減算結果から、アンテナ5の方位方向に依存する観測誤差ベクトルVF3を除去できるため、より正確な相対潮流速度ベクトルを算出できる。

0080

また、表層潮流推定装置10では、算出対象エリアAを、所定角度毎に複数のサブエリアSAnに分割し、各サブエリアSAnにおいて自船近傍エリアNAnと解析エリアFAnとを設定している。これにより、自船近傍エリアNAnと解析エリアFAnとを、概ね同じ方位方向となるように適切に設定できる。また、表層潮流推定装置10では、各地点において相対潮流速度ベクトルが推定された各解析エリアFAnを統合することにより、算出対象エリアAの全範囲に亘って、観測誤差ベクトルVF3が除去された相対潮流速度ベクトルを推定できる。従って、算出対象エリアAの全範囲に亘って、より正確な相対潮流速度ベクトルを算出できる。

0081

また、本実施形態に係るレーダ装置1では、該レーダ装置1が備える上記表層潮流推定装置10によって推定された潮流速度ベクトルの分布が、第2表示器4bに表示される。これにより、ユーザは、潮流速度ベクトルの分布を、視覚的に適切に認識できる。

0082

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

0083

[変形例]
(1)図10は、変形例に係る表層潮流推定装置10a、及び表層潮流推定装置10aを備えたレーダ装置1aの構成を示すブロック図である。上記実施形態では、波頭フロー算出部11を、オプティカルフローに基づいて算出したが、これに限らず、ドップラー計測によって算出してもよい。本変形例に係る波頭フロー算出部11aは、例えば、第1のタイミングでアンテナ5から送信されたパルス波の反射波と、第2のタイミングでアンテナ5から送信されたパルス波の反射波と、の周波数差に基づいて、算出対象エリアAの各地点における波頭速度ベクトルを算出するように構成されている。

0084

(2)図11は、変形例に係る表層潮流推定装置の絶対潮流分布推定部20aの構成を示すブロック図である。本変形例の絶対潮流分布推定部20aは、所定位置潮流算出部21aと、所定位置波浪ベクトル算出部22aと、第2減算部23と、を備えている。

0085

所定位置潮流算出部21aは、算出対象エリアA内の所定位置における潮流(絶対潮流)を算出するように構成されている。具体的には、所定位置潮流算出部21aは、例えば一例として、複数のタイミングのそれぞれにおける波頭のエコー画像を用いた3次元フーリエ解析による手法により、前記所定位置における潮流の速度ベクトルを算出する。この手法については、公知であるため、説明を省略する。

0086

所定位置波浪ベクトル算出部22aは、波頭フロー算出部11で算出された波頭速度ベクトルのうち、前記所定位置における波頭ベクトルから、所定位置潮流算出部21aで算出された絶対潮流の速度ベクトルを減算して補正する。これにより、前記所定位置における波浪の速度ベクトルが算出される。

0087

第2減算部23は、波頭フロー算出部11で算出された各地点における波頭速度ベクトルを、所定位置波浪ベクトル算出部22aで算出された前記所定位置における波浪の速度ベクトルで減算して補正する。これにより、上記実施形態の場合と同様、算出対象エリアAにおける絶対潮流速度ベクトルの分布状態を知ることができる。

0088

(3)上記実施形態では、潮流速度ベクトルを表示させる第2表示器4bを、他船等のエコー画像を表示させる第1表示器4aとは別の表示部として設けているが、これに限らず、同じ表示部に重ねて表示してもよい。また、上記実施形態では、潮流速度ベクトルを、レーダ装置1の表示部に表示させているが、これに限らず、例えば魚群等を探知するソナー装置の表示部に表示させてもよい。これにより、表層潮流の速度ベクトルを手掛かりとして、魚群の動向予測することができる。

0089

(4)図12は、変形例に係るレーダ装置1b、及び表層潮流推定装置10を有するパソコン9の構成を示すブロック図である。図12に示すように、表層潮流推定装置10を、レーダ装置1bとは別体のパソコン9に設けてもよい。この場合、表層潮流推定装置10での算出結果である潮流速度ベクトルの分布を、パソコン9のディスプレイで構成された第2表示器4bに表示すればよい。

0090

本発明は、海洋の表層部分における潮の流れである表層潮流を推定するための表層潮流推定装置、この表層潮流推定装置を備えたレーダ装置、表層潮流を推定するための表層潮流推定方法、及び表層潮流推定プログラムとして広く適用することができる。

0091

1,1a,1bレーダ装置
10,10a表層潮流推定装置
11,11a波頭フロー算出部(導出部)
16 第1減算部(補正部)
23 第2減算部(補正部)

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