JP2003021680A - レーダ波浪測定方法及び装置 - Google Patents
レーダ波浪測定方法及び装置Info
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーダによる波浪測定において、連続する多
数スキャンのレーダ反射信号を不要とし、連続する２ス
キャンのレーダ反射信号から精度よく、波長、波速、波
向き、波高等の波浪情報を得ること。 【解決手段】 それぞれ２次元フーリエ変換した２スキ
ャン分のレーダデータの２次元クロススペクトルを演算
し、この２次元クロススペクトルの振幅スペクトルと位
相スペクトルを求める。この２次元クロススペクトルの
振幅スペクトルと位相スペクトルを波速関係式に基づい
てフィルタリングする。フィルタリングされた２次元ク
ロススペクトルの振幅スペクトルと位相スペクトルを用
いて、波浪情報を算出する。
数スキャンのレーダ反射信号を不要とし、連続する２ス
キャンのレーダ反射信号から精度よく、波長、波速、波
向き、波高等の波浪情報を得ること。 【解決手段】 それぞれ２次元フーリエ変換した２スキ
ャン分のレーダデータの２次元クロススペクトルを演算
し、この２次元クロススペクトルの振幅スペクトルと位
相スペクトルを求める。この２次元クロススペクトルの
振幅スペクトルと位相スペクトルを波速関係式に基づい
てフィルタリングする。フィルタリングされた２次元ク
ロススペクトルの振幅スペクトルと位相スペクトルを用
いて、波浪情報を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーダのシークラ
ッタ信号を収集し、フーリエ変換処理を施して、波長、
波速、波向き、波高等の波浪の特性を測定するレーダに
よる波浪測定方法及び装置に関する。
ッタ信号を収集し、フーリエ変換処理を施して、波長、
波速、波向き、波高等の波浪の特性を測定するレーダに
よる波浪測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、パルスレーダを使用して、海
面からのレーダ反射信号を利用して波浪の特性、例えば
波長、波速、波向き、波高等を測定することが行われて
いる。
面からのレーダ反射信号を利用して波浪の特性、例えば
波長、波速、波向き、波高等を測定することが行われて
いる。
【０００３】例えば、海面からのレーダ反射信号の最初
の画面の２次元ＦＦＴ演算出力と次の画面の２次元ＦＦ
Ｔ演算出力とから２画面のクロススペクトル演算を行
い、そのクロススペクトルから振幅情報と位相情報を求
め、この求めた振幅情報と位相情報に基づいて、波浪の
各特性を求める波浪レーダ観測方式が、特公平２−３０
６７４号公報(以下、文献１)に示されている。
の画面の２次元ＦＦＴ演算出力と次の画面の２次元ＦＦ
Ｔ演算出力とから２画面のクロススペクトル演算を行
い、そのクロススペクトルから振幅情報と位相情報を求
め、この求めた振幅情報と位相情報に基づいて、波浪の
各特性を求める波浪レーダ観測方式が、特公平２−３０
６７４号公報(以下、文献１)に示されている。
【０００４】また、連続する多数枚（例、３２枚）のレ
ーダ画像を３次元フーリエ変換して、波浪の各特性を求
めることが、ESTIMATION OF SEA STATE DIRECTIONAL S
PECTRA BY USING MARINE RADAR IMAGING OF SEA SURFAC
E,Proceedings of ETCE/OMAE2000 February14-17,2000,
NewOrleans,LA（以下、文献２）に示されている。この
文献２における処理概要は、図３に示されるように、レ
ーダ３１でシークラッタを取得し、レーダ信号集録手段
３２に連続する３２スキャンのレーダ信号を記録する。
次に、３次元ＦＦＴ手段３３で３２スキャン分のレーダ
信号を極座標から直角座標に変換し、３次元ＦＦＴ処理
を行い、３次元スペクトラムＩ（ｋ、ω）を得る。次
に、波浪スペクトル推算手段３４において、計算された
３次元スペクトラムＩ（ｋ、ω）を、分散関係式ω2＝
ｇｋに当てはめることによりフィルタリングし、雑音を
除去して、本来の波に関する３次元スペクトラムＦ
（ｋ、ω）だけを抽出する。そして、シーステート解析
手段３５で、抽出された３次元スペクトラムＦ（ｋ、
ω）を用いて、波長、波速、波向き、波高等の波浪情報
を算出する。
ーダ画像を３次元フーリエ変換して、波浪の各特性を求
めることが、ESTIMATION OF SEA STATE DIRECTIONAL S
PECTRA BY USING MARINE RADAR IMAGING OF SEA SURFAC
E,Proceedings of ETCE/OMAE2000 February14-17,2000,
NewOrleans,LA（以下、文献２）に示されている。この
文献２における処理概要は、図３に示されるように、レ
ーダ３１でシークラッタを取得し、レーダ信号集録手段
３２に連続する３２スキャンのレーダ信号を記録する。
次に、３次元ＦＦＴ手段３３で３２スキャン分のレーダ
信号を極座標から直角座標に変換し、３次元ＦＦＴ処理
を行い、３次元スペクトラムＩ（ｋ、ω）を得る。次
に、波浪スペクトル推算手段３４において、計算された
３次元スペクトラムＩ（ｋ、ω）を、分散関係式ω2＝
ｇｋに当てはめることによりフィルタリングし、雑音を
除去して、本来の波に関する３次元スペクトラムＦ
（ｋ、ω）だけを抽出する。そして、シーステート解析
手段３５で、抽出された３次元スペクトラムＦ（ｋ、
ω）を用いて、波長、波速、波向き、波高等の波浪情報
を算出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
文献１の波浪レーダ観測方式では、２画面のクロススペ
クトルから求めた振幅情報と位相情報から直接波浪の各
特性を求めるから、クロススペクトルに含まれる雑音成
分による悪影響を受けることは避けられず、特に荒天下
での測定ではその影響が大きくなってしまう。
文献１の波浪レーダ観測方式では、２画面のクロススペ
クトルから求めた振幅情報と位相情報から直接波浪の各
特性を求めるから、クロススペクトルに含まれる雑音成
分による悪影響を受けることは避けられず、特に荒天下
での測定ではその影響が大きくなってしまう。
【０００６】また、文献２の方式では、分散関係式を用
いて３次元スペクトラムＩ（ｋ、ω）をフィルタリング
しているから、雑音成分の多くが除去されるが、そのた
めに連続する多数スキャンのレーダ信号を必要とする。
このため、陸上設置のレーダであれば、近くのレーダや
レーダビーコン、その他の電波源の干渉を受けた場合に
は、観測結果に悪影響を受けることになる。また、船上
のレーダの場合には、電波の干渉の外に、船体の動揺や
旋回により画像が歪む等の悪影響を受けることになって
しまう。
いて３次元スペクトラムＩ（ｋ、ω）をフィルタリング
しているから、雑音成分の多くが除去されるが、そのた
めに連続する多数スキャンのレーダ信号を必要とする。
このため、陸上設置のレーダであれば、近くのレーダや
レーダビーコン、その他の電波源の干渉を受けた場合に
は、観測結果に悪影響を受けることになる。また、船上
のレーダの場合には、電波の干渉の外に、船体の動揺や
旋回により画像が歪む等の悪影響を受けることになって
しまう。
【０００７】そこで、本発明は、レーダによる波浪測定
において、連続する多数スキャンのレーダ反射信号を不
要とし、連続する２スキャンのレーダ反射信号から精度
よく、波長、波速、波向き、波高等の波浪情報を得るこ
とができる、レーダによる波浪測定方法及び装置を提供
することを目的とする。
において、連続する多数スキャンのレーダ反射信号を不
要とし、連続する２スキャンのレーダ反射信号から精度
よく、波長、波速、波向き、波高等の波浪情報を得るこ
とができる、レーダによる波浪測定方法及び装置を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
レーダ波浪測定方法は、それぞれ２次元フーリエ変換し
た２スキャン分のレーダデータの２次元クロススペクト
ルを演算し、この２次元クロススペクトルの振幅スペク
トルと位相スペクトルを求め、この２次元クロススペク
トルの振幅スペクトルと位相スペクトルを波速関係式に
基づいてフィルタリングし、フィルタリングされた２次
元クロススペクトルの振幅スペクトルと位相スペクトル
を用いて、波浪情報を算出することを特徴としている。
レーダ波浪測定方法は、それぞれ２次元フーリエ変換し
た２スキャン分のレーダデータの２次元クロススペクト
ルを演算し、この２次元クロススペクトルの振幅スペク
トルと位相スペクトルを求め、この２次元クロススペク
トルの振幅スペクトルと位相スペクトルを波速関係式に
基づいてフィルタリングし、フィルタリングされた２次
元クロススペクトルの振幅スペクトルと位相スペクトル
を用いて、波浪情報を算出することを特徴としている。
【０００９】本発明の請求項２に係るレーダ波浪測定方
法は、請求項１記載のレーダ波浪測定方法において、前
記フィルタリングは、位相スペクトルに基づいて計算さ
れた計算波速が、波速関係式から求まる理論波速に整合
するか否かにしたがって、当該位相スペクトル及びその
対応する振幅スペクトルを通過或いは阻止させることを
特徴としている。
法は、請求項１記載のレーダ波浪測定方法において、前
記フィルタリングは、位相スペクトルに基づいて計算さ
れた計算波速が、波速関係式から求まる理論波速に整合
するか否かにしたがって、当該位相スペクトル及びその
対応する振幅スペクトルを通過或いは阻止させることを
特徴としている。
【００１０】本発明の請求項３に係るレーダ波浪測定装
置は、順次入力される連続する２スキャン分のレーダデ
ータを記録するレーダ信号集録手段と、前記２スキャン
分のレーダデータに他の電波源からの干渉の有無を検出
し、干渉がある場合にはそのレーダデータを廃棄するレ
ーダ干渉検出手段と、前記レーダ干渉検出手段で干渉が
ないと判断された、前記２スキャンのレーダデータをそ
れぞれ２次元フーリエ変換し、この２次元フーリエされ
たデータから２次元クロススペクトルを演算し、この２
次元クロススペクトルの振幅スペクトルと位相スペクト
ルを求める２次元演算手段と、前記２次元クロススペク
トルの振幅スペクトルのピーク値に対応する位相スペク
トルに基づいて波速を計算し、この計算された計算波速
が波速関係式から求まる理論波速に整合するか否かにし
たがって、その位相スペクトル及び対応する振幅スペク
トルを通過或いは阻止させるフィルタリングを行う波浪
スペクトル推算手段と、前記波浪スペクトル推算手段で
フィルタリングされた２次元クロススペクトルの振幅ス
ペクトルと位相スペクトルを用いて、波浪情報を算出す
るシーステート解析手段を有することを特徴としてい
る。
置は、順次入力される連続する２スキャン分のレーダデ
ータを記録するレーダ信号集録手段と、前記２スキャン
分のレーダデータに他の電波源からの干渉の有無を検出
し、干渉がある場合にはそのレーダデータを廃棄するレ
ーダ干渉検出手段と、前記レーダ干渉検出手段で干渉が
ないと判断された、前記２スキャンのレーダデータをそ
れぞれ２次元フーリエ変換し、この２次元フーリエされ
たデータから２次元クロススペクトルを演算し、この２
次元クロススペクトルの振幅スペクトルと位相スペクト
ルを求める２次元演算手段と、前記２次元クロススペク
トルの振幅スペクトルのピーク値に対応する位相スペク
トルに基づいて波速を計算し、この計算された計算波速
が波速関係式から求まる理論波速に整合するか否かにし
たがって、その位相スペクトル及び対応する振幅スペク
トルを通過或いは阻止させるフィルタリングを行う波浪
スペクトル推算手段と、前記波浪スペクトル推算手段で
フィルタリングされた２次元クロススペクトルの振幅ス
ペクトルと位相スペクトルを用いて、波浪情報を算出す
るシーステート解析手段を有することを特徴としてい
る。
【００１１】本発明の請求項４に係るレーダ波浪測定装
置は、請求項３記載のレーダ波浪測定装置において、前
記２次元演算手段から出力される２次元クロススペクト
ルの振幅スペクトルと位相スペクトルを、所定回数分の
平均をとって、前記波浪スペクトル推算手段に入力する
ことを特徴としている。
置は、請求項３記載のレーダ波浪測定装置において、前
記２次元演算手段から出力される２次元クロススペクト
ルの振幅スペクトルと位相スペクトルを、所定回数分の
平均をとって、前記波浪スペクトル推算手段に入力する
ことを特徴としている。
【００１２】本発明の請求項５に係るレーダ波浪測定装
置は、請求項３，４記載のレーダ波浪測定装置におい
て、前記波浪スペクトル推算手段でフィルタリングされ
た２次元クロススペクトルのスペクトルピーク点に基づ
いて波長及び波向きを算出し、さらにそのピーク点に対
応する位相スペクトルに基づいて波速を算出することを
特徴としている。
置は、請求項３，４記載のレーダ波浪測定装置におい
て、前記波浪スペクトル推算手段でフィルタリングされ
た２次元クロススペクトルのスペクトルピーク点に基づ
いて波長及び波向きを算出し、さらにそのピーク点に対
応する位相スペクトルに基づいて波速を算出することを
特徴としている。
【００１３】本発明の請求項６に係るレーダ波浪測定装
置は、請求項３，４記載のレーダ波浪測定装置におい
て、前記波浪スペクトル推算手段でフィルタリングされ
る前の振幅スペクトルの総和Ｗを算出し、シーステート
解析手段で２次元クロススペクトルの振幅スペクトルの
ピーク点及びその周囲所定範囲の振幅スペクトルの和Ｓ
を算出し、その振幅スペクトルの和Ｓと、前記振幅スペ
クトルの総和Ｗから振幅スペクトルの和Ｓを引いた値Ｗ
−Ｓとの比から、予め求めておいた回帰係数を用いた回
帰式により、波高値を求めることを特徴としている。
置は、請求項３，４記載のレーダ波浪測定装置におい
て、前記波浪スペクトル推算手段でフィルタリングされ
る前の振幅スペクトルの総和Ｗを算出し、シーステート
解析手段で２次元クロススペクトルの振幅スペクトルの
ピーク点及びその周囲所定範囲の振幅スペクトルの和Ｓ
を算出し、その振幅スペクトルの和Ｓと、前記振幅スペ
クトルの総和Ｗから振幅スペクトルの和Ｓを引いた値Ｗ
−Ｓとの比から、予め求めておいた回帰係数を用いた回
帰式により、波高値を求めることを特徴としている。
【００１４】本発明の請求項７に係るレーダ波浪測定装
置は、請求項６記載のレーダ波浪測定装置において、波
の２次元クロススペクトルの振幅スペクトルのピーク値
が複数ある場合には、それぞれ各ピーク点及びその周囲
所定範囲の振幅スペクトルの和Ｓ１，Ｓ２・・・を算出
し、各波高値Ｗｈ１、Ｗｈ２・・・を、Ｗｈ１＝Ａ＋Ｂ
×｛Ｓ１／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２・・・）｝、Ｗｈ２＝Ａ＋
Ｂ×｛Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２・・・）｝・・・により
求めることを特徴としている。
置は、請求項６記載のレーダ波浪測定装置において、波
の２次元クロススペクトルの振幅スペクトルのピーク値
が複数ある場合には、それぞれ各ピーク点及びその周囲
所定範囲の振幅スペクトルの和Ｓ１，Ｓ２・・・を算出
し、各波高値Ｗｈ１、Ｗｈ２・・・を、Ｗｈ１＝Ａ＋Ｂ
×｛Ｓ１／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２・・・）｝、Ｗｈ２＝Ａ＋
Ｂ×｛Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２・・・）｝・・・により
求めることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を参照して説明する。
て、図を参照して説明する。
【００１６】図１は、本発明の実施の形態に係るレーダ
波浪測定装置の概略ブロック構成を示す図であり、図２
はそのフローチャートである。
波浪測定装置の概略ブロック構成を示す図であり、図２
はそのフローチャートである。
【００１７】本発明では、それぞれ２次元フーリエ変換
した２スキャン分のレーダデータの２次元クロススペク
トルを演算し、この２次元クロススペクトルの振幅スペ
クトルと位相スペクトルを求め、その位相スペクトルに
基づいて計算された計算波速が、波速関係式から求まる
理論波速に整合するか否かにしたがって、当該位相スペ
クトル及びその対応する振幅スペクトルを通過させるフ
ィルタリングを行い、フィルタリングされた２次元クロ
ススペクトルの振幅スペクトルと位相スペクトルを用い
て、波高、波長、波速、波向き等の波浪情報を算出す
る。
した２スキャン分のレーダデータの２次元クロススペク
トルを演算し、この２次元クロススペクトルの振幅スペ
クトルと位相スペクトルを求め、その位相スペクトルに
基づいて計算された計算波速が、波速関係式から求まる
理論波速に整合するか否かにしたがって、当該位相スペ
クトル及びその対応する振幅スペクトルを通過させるフ
ィルタリングを行い、フィルタリングされた２次元クロ
ススペクトルの振幅スペクトルと位相スペクトルを用い
て、波高、波長、波速、波向き等の波浪情報を算出す
る。
【００１８】このように、本発明では、波速関係式から
求まる理論波速に整合するように、位相スペクトル及び
振幅スペクトルをフィルタリングすることにより雑音に
よる成分は除去されるから、連続する多数スキャンのレ
ーダ反射信号を不要とし、また、２スキャンのレーダ反
射信号から精度よく、波長、波速、波向き、波高等の波
浪情報を得ることができる。
求まる理論波速に整合するように、位相スペクトル及び
振幅スペクトルをフィルタリングすることにより雑音に
よる成分は除去されるから、連続する多数スキャンのレ
ーダ反射信号を不要とし、また、２スキャンのレーダ反
射信号から精度よく、波長、波速、波向き、波高等の波
浪情報を得ることができる。
【００１９】図１のレーダ波浪測定装置の概略ブロック
構成図において、レーダ１１は一般的な船舶用のパルス
レーダでよく、海面反射信号を受信し、増幅・検波し
て、必要な距離分解能に合致した周期でサンプリング
し、Ａ／Ｄ変換する。なお、このレーダ波浪測定装置の
各手段は、コンピュータを使用してソフトウエアにより
実施されることになる。
構成図において、レーダ１１は一般的な船舶用のパルス
レーダでよく、海面反射信号を受信し、増幅・検波し
て、必要な距離分解能に合致した周期でサンプリング
し、Ａ／Ｄ変換する。なお、このレーダ波浪測定装置の
各手段は、コンピュータを使用してソフトウエアにより
実施されることになる。
【００２０】レーダ信号集録手段１２は、レーダ１１で
取得したレーダデータを連続する２スキャン分記録す
る。
取得したレーダデータを連続する２スキャン分記録す
る。
【００２１】レーダ干渉検出手段１３では、レーダ信号
集録手段１２に記録されたレーダデータが、他のレーダ
やレーダビーコンなどの他の電波源による電波干渉を受
けていないかどうかを検出する。干渉をうけている場合
には、そのスキャンのレーダデータを廃棄し、干渉を受
けていない連続する２スキャンのレーダデータが、２次
元演算手段１４に供給されるようにする。
集録手段１２に記録されたレーダデータが、他のレーダ
やレーダビーコンなどの他の電波源による電波干渉を受
けていないかどうかを検出する。干渉をうけている場合
には、そのスキャンのレーダデータを廃棄し、干渉を受
けていない連続する２スキャンのレーダデータが、２次
元演算手段１４に供給されるようにする。
【００２２】このレーダ干渉検出手段１３における電波
干渉の有無は、種々の検出方法があるが、１つの方法と
してデータのレベルが通常レベルを超えている場合に干
渉と見なすことができる。例えば、極座標の距離方向の
データを加算し、通常の信号レベルを超えている場合
に、干渉とする。通常の信号レベルとは、例えば８ビッ
トのＡ／Ｄ変換器を使用している場合には、０〜２５５
の値をとるが、６４近辺の値とする。
干渉の有無は、種々の検出方法があるが、１つの方法と
してデータのレベルが通常レベルを超えている場合に干
渉と見なすことができる。例えば、極座標の距離方向の
データを加算し、通常の信号レベルを超えている場合
に、干渉とする。通常の信号レベルとは、例えば８ビッ
トのＡ／Ｄ変換器を使用している場合には、０〜２５５
の値をとるが、６４近辺の値とする。
【００２３】２次元演算手段１４では、電波干渉を受け
ていない連続する２スキャンのレーダデータを受けて、
まず、近距離ほど受信レベルが大きいので距離方向の強
度補正を行い、レーダデータを極座標から直交座標に座
標変換する。なお、海面の監視範囲を決めるために、レ
ーダデータを例えば正方形状（辺の長さＤ）に切り出
す。この切り出しは、座標変換時でもよく、またそれ以
前に行ってもよい。
ていない連続する２スキャンのレーダデータを受けて、
まず、近距離ほど受信レベルが大きいので距離方向の強
度補正を行い、レーダデータを極座標から直交座標に座
標変換する。なお、海面の監視範囲を決めるために、レ
ーダデータを例えば正方形状（辺の長さＤ）に切り出
す。この切り出しは、座標変換時でもよく、またそれ以
前に行ってもよい。
【００２４】座標変換されたレーダデータを、スキャン
毎に２次元フーリエ変換（以後、２次元ＦＦＴ、とす
る）し、そのクロススペクトルＰＣ（ｋ，ｌ）を求め
る。さらに、この２次元クロススペクトルＰＣ（ｋ，
ｌ）の各ポイント毎の振幅スペクトルＳａ及び位相スペ
クトルＳφを算出する。
毎に２次元フーリエ変換（以後、２次元ＦＦＴ、とす
る）し、そのクロススペクトルＰＣ（ｋ，ｌ）を求め
る。さらに、この２次元クロススペクトルＰＣ（ｋ，
ｌ）の各ポイント毎の振幅スペクトルＳａ及び位相スペ
クトルＳφを算出する。
【００２５】平均化手段１５では、２次元演算手段１４
から供給される２次元クロススペクトルＰＣ（ｋ，ｌ）
の各ポイント毎の振幅スペクトルＳａ及び位相スペクト
ルＳφを所定回数Ｎ（例えば３２回）だけ加算し除算し
て、振幅スペクトルＳａ及び位相スペクトルＳφの平均
値を求める。この平均化の処理は、連続する２スキャン
のデータを入力しながら処理が行われるので、電波干渉
がない場合にはＮ＋１スキャンのデータを平均すること
になる。この平均化により、振幅スペクトルＳａ及び位
相スペクトルＳφの２次元クロススペクトルＰＣ（ｋ，
ｌ）毎の値のばらつきが吸収されるから、以後の演算・
解析が安定して行われることになる。
から供給される２次元クロススペクトルＰＣ（ｋ，ｌ）
の各ポイント毎の振幅スペクトルＳａ及び位相スペクト
ルＳφを所定回数Ｎ（例えば３２回）だけ加算し除算し
て、振幅スペクトルＳａ及び位相スペクトルＳφの平均
値を求める。この平均化の処理は、連続する２スキャン
のデータを入力しながら処理が行われるので、電波干渉
がない場合にはＮ＋１スキャンのデータを平均すること
になる。この平均化により、振幅スペクトルＳａ及び位
相スペクトルＳφの２次元クロススペクトルＰＣ（ｋ，
ｌ）毎の値のばらつきが吸収されるから、以後の演算・
解析が安定して行われることになる。
【００２６】波浪スペクトル推算手段１６では、まず、
平均化された２次元クロススペクトルＰＣ（ｋ，ｌ）か
ら振幅スペクトルＳａのピーク値を求める。このピーク
点の位相スペクトルＳφに対応する位相をφとすると、
計算波速Ｗｖｃは、式（１）により求められる。
平均化された２次元クロススペクトルＰＣ（ｋ，ｌ）か
ら振幅スペクトルＳａのピーク値を求める。このピーク
点の位相スペクトルＳφに対応する位相をφとすると、
計算波速Ｗｖｃは、式（１）により求められる。
【００２７】
【数１】
【００２８】但し、Ｄは辺の長さ、ｋ、ｌは二次元クロ
ススペクトル上の波数、Ｔはレーダのスキャン時間であ
る。
ススペクトル上の波数、Ｔはレーダのスキャン時間であ
る。
【００２９】一方、波の性質から波速関係式により決定
される理論波速Ｗｖｔ は、式（２）により、求められ
る。
される理論波速Ｗｖｔ は、式（２）により、求められ
る。
【００３０】
【数２】
【００３１】但し、Ｗｌは、波長である。
【００３２】なお、この理論波速を決める波速関係式
は、次のようにして求められる。一般に波の分散関係式
は、式（３）で表される。
は、次のようにして求められる。一般に波の分散関係式
は、式（３）で表される。
【００３３】
【数３】
【００３４】ここで、ｄは水深、ｋvは波数ベクトル、
Ｕは表面の流れである。水深が深くなるとｔａｎｈ（）
の項はなくなり、Ｕ＝０の場合は、分散関係式は、式
（４）になる。
Ｕは表面の流れである。水深が深くなるとｔａｎｈ（）
の項はなくなり、Ｕ＝０の場合は、分散関係式は、式
（４）になる。
【００３５】
【数４】
【００３６】この分散関係式ωに、波速の一般式Ｗｖｔ
＝ω／ｋｖを適用し、ωを消去すると、ｋｖ＝２π／
Ｗｌ だから、式（２）が求められる。
＝ω／ｋｖを適用し、ωを消去すると、ｋｖ＝２π／
Ｗｌ だから、式（２）が求められる。
【００３７】このように、一方では、計算波速Ｗｖｃ
が、ピーク点の振幅スペクトルに対応する位相スペクト
ルＳφ、その二次元クロススペクトル上の波数により計
算され、他方では、理論波速Ｗｖｔ が波長、言い換え
れば二次元クロススペクトル上の波数により計算され
る。
が、ピーク点の振幅スペクトルに対応する位相スペクト
ルＳφ、その二次元クロススペクトル上の波数により計
算され、他方では、理論波速Ｗｖｔ が波長、言い換え
れば二次元クロススペクトル上の波数により計算され
る。
【００３８】したがって、ピーク点の振幅スペクトル及
びそれに対応する位相スペクトルＳφが本来の波による
ものであるか、或いは雑音によるものであるかは、計算
波速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に整合するか否かによっ
て、決定することができる。この整合の程度は、計算波
速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に対して例えば±１０％以
内の差であれば、整合していると判定する。このときの
計算波速Ｗｖｃが、求める波速となる。
びそれに対応する位相スペクトルＳφが本来の波による
ものであるか、或いは雑音によるものであるかは、計算
波速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に整合するか否かによっ
て、決定することができる。この整合の程度は、計算波
速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に対して例えば±１０％以
内の差であれば、整合していると判定する。このときの
計算波速Ｗｖｃが、求める波速となる。
【００３９】この結果、計算により求められた２次元ク
ロススペクトルの振幅スペクトルＰＣ（ｋ，ｌ）の振幅
スペクトルＳａ及び位相スペクトルＳφは、波浪スペク
トル推算手段１６でフィルタリングされ、本来の波の振
幅スペクトルＳａ及び位相スペクトルＳφが出力され、
シーステート解析手段１７に供給される。
ロススペクトルの振幅スペクトルＰＣ（ｋ，ｌ）の振幅
スペクトルＳａ及び位相スペクトルＳφは、波浪スペク
トル推算手段１６でフィルタリングされ、本来の波の振
幅スペクトルＳａ及び位相スペクトルＳφが出力され、
シーステート解析手段１７に供給される。
【００４０】シーステート解析手段１７では、波浪スペ
クトル推算手段１６でフィルタリングされた２次元クロ
ススペクトルＰＣ（ｋ，ｌ）の振幅スペクトルＳａのピ
ーク点に基づいて波長Ｗｌ及び波向きＷｄを算出し、さ
らに対応する位相スペクトルＳφに基づいて波速Ｗｖｃ
を波毎に、例えば振幅スペクトルＳａの大きい波につい
て算出する。
クトル推算手段１６でフィルタリングされた２次元クロ
ススペクトルＰＣ（ｋ，ｌ）の振幅スペクトルＳａのピ
ーク点に基づいて波長Ｗｌ及び波向きＷｄを算出し、さ
らに対応する位相スペクトルＳφに基づいて波速Ｗｖｃ
を波毎に、例えば振幅スペクトルＳａの大きい波につい
て算出する。
【００４１】また、波浪スペクトル推算手段１６でフィ
ルタリングされる前の振幅スペクトルＳａの総和Ｗを算
出し、シーステート解析手段１７で２次元クロススペク
トルの振幅スペクトルＳａのピーク点及びその周囲所定
範囲の振幅スペクトルの和Ｓを算出し、予め求めておい
た回帰係数Ａ，Ｂに基づく回帰式により、波高値Ｗｈ
を、Ｗｈ＝Ａ＋Ｂ×｛Ｓ／（Ｗ−Ｓ）｝により求める。
波が複数である場合には、それぞれ各ピーク点のポイン
ト及びその周囲所定範囲の振幅スペクトルの和Ｓ１，Ｓ
２・・・を算出し、各波高値を、計算式Ｗｈ１＝Ａ＋Ｂ
×｛Ｓ１／（Ｗ−Ｓ１ーＳ２・・・）｝、計算式Ｗｈ２
＝Ａ＋Ｂ×｛Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１ーＳ２・・・）｝・・
・、により求める。
ルタリングされる前の振幅スペクトルＳａの総和Ｗを算
出し、シーステート解析手段１７で２次元クロススペク
トルの振幅スペクトルＳａのピーク点及びその周囲所定
範囲の振幅スペクトルの和Ｓを算出し、予め求めておい
た回帰係数Ａ，Ｂに基づく回帰式により、波高値Ｗｈ
を、Ｗｈ＝Ａ＋Ｂ×｛Ｓ／（Ｗ−Ｓ）｝により求める。
波が複数である場合には、それぞれ各ピーク点のポイン
ト及びその周囲所定範囲の振幅スペクトルの和Ｓ１，Ｓ
２・・・を算出し、各波高値を、計算式Ｗｈ１＝Ａ＋Ｂ
×｛Ｓ１／（Ｗ−Ｓ１ーＳ２・・・）｝、計算式Ｗｈ２
＝Ａ＋Ｂ×｛Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１ーＳ２・・・）｝・・
・、により求める。
【００４２】次に、この波浪レーダ測定装置の動作を図
２のフローチャートを参照して、説明する。
２のフローチャートを参照して、説明する。
【００４３】動作が開始されると、レーダ１１で取得さ
れたスキャン毎のレーダデータが、１スキャン分入力さ
れバッファに移されるとともに、次の１スキャン分が入
力される（ステップ１０１、１０２）。このデータ入力
は、レーダでのデータ取得とともに、順次更新されてい
く。
れたスキャン毎のレーダデータが、１スキャン分入力さ
れバッファに移されるとともに、次の１スキャン分が入
力される（ステップ１０１、１０２）。このデータ入力
は、レーダでのデータ取得とともに、順次更新されてい
く。
【００４４】ステップ１０３において１スキャンバッフ
ァに格納されたデータについて前述のような手法により
電波干渉の有無を検出し、電波干渉を受けている場合に
は、そのレーダデータを廃棄する。連続する２スキャン
のレーダデータのいずれにも電波干渉がない場合に、両
レーダデータを利用するから、１つのスキャンのレーダ
データはその前後のスキャンのレーダデータと組み合わ
される。しかし、１つのスキャンのレーダデータが廃棄
されたときには、その前のスキャンのレーダデータはさ
らにその前のデータのみと組み合わされ、その後のスキ
ャンのレーダデータはさらにその後のデータのみと組み
合わされる。このような処理が、図１のレーダ信号集録
手段１２及びレーダ干渉検出手段１３で行われる。
ァに格納されたデータについて前述のような手法により
電波干渉の有無を検出し、電波干渉を受けている場合に
は、そのレーダデータを廃棄する。連続する２スキャン
のレーダデータのいずれにも電波干渉がない場合に、両
レーダデータを利用するから、１つのスキャンのレーダ
データはその前後のスキャンのレーダデータと組み合わ
される。しかし、１つのスキャンのレーダデータが廃棄
されたときには、その前のスキャンのレーダデータはさ
らにその前のデータのみと組み合わされ、その後のスキ
ャンのレーダデータはさらにその後のデータのみと組み
合わされる。このような処理が、図１のレーダ信号集録
手段１２及びレーダ干渉検出手段１３で行われる。
【００４５】次に、電波干渉を受けていないスキャンの
レーダデータに対して、近距離ほど受信レベルが大きい
ので距離方向の強度補正を行い（ステップ１０４）、極
座標データから直交座標データに座標変換する（ステッ
プ１０５）。なお、海面の監視範囲に応じて、各スキャ
ンのレーダデータを同じ範囲の例えば正方形状（辺の長
さＤ）に切り出す。
レーダデータに対して、近距離ほど受信レベルが大きい
ので距離方向の強度補正を行い（ステップ１０４）、極
座標データから直交座標データに座標変換する（ステッ
プ１０５）。なお、海面の監視範囲に応じて、各スキャ
ンのレーダデータを同じ範囲の例えば正方形状（辺の長
さＤ）に切り出す。
【００４６】次に、座標変換され、所定の範囲に切り出
されたレーダデータを、スキャン毎に２次元ＦＦＴし、
２次元のフーリエ変換値Ｆ（ｋ，ｌ）を得る（ステップ
１０６）。
されたレーダデータを、スキャン毎に２次元ＦＦＴし、
２次元のフーリエ変換値Ｆ（ｋ，ｌ）を得る（ステップ
１０６）。
【００４７】
【数５】
【００４８】ここで、ｆ（ｎ，ｍ）はレーダデータ、Ｆ
（ｋ，ｌ）は空間スペクトルである。また、ｎ，ｍは座
標値、ｋ，ｌは波数を表す。
（ｋ，ｌ）は空間スペクトルである。また、ｎ，ｍは座
標値、ｋ，ｌは波数を表す。
【００４９】次に、連続するスキャンのレーダデータに
対する２次元ＦＦＴ値間のクロススペクトルＰC（ｋ，
ｌ）を求める（ステップ１０７）。
対する２次元ＦＦＴ値間のクロススペクトルＰC（ｋ，
ｌ）を求める（ステップ１０７）。
【００５０】
【数６】
【００５１】次に、この２次元クロススペクトルＰ
C（ｋ，ｌ）の各ポイント毎の振幅スペクトルＳａ及び
位相スペクトルＳφを算出する（ステップ１０８）。各
ポイントのクロススペクトルＰC（ｋ，ｌ）は、複素数
で表現されるから、その実数部をＲｅ、虚数部をＩｍと
すると、
C（ｋ，ｌ）の各ポイント毎の振幅スペクトルＳａ及び
位相スペクトルＳφを算出する（ステップ１０８）。各
ポイントのクロススペクトルＰC（ｋ，ｌ）は、複素数
で表現されるから、その実数部をＲｅ、虚数部をＩｍと
すると、
【００５２】
【数７】
【００５３】となる。なお、ａｔａｎ２は、アークタン
ジェントを表す。
ジェントを表す。
【００５４】このようにして、連続する２スキャンのレ
ーダデータに対する２次元ＦＦＴ値間のクロススペクト
ルＰC（ｋ，ｌ）及びその振幅スペクトルＳａ及び位相
スペクトルＳφを求める。
ーダデータに対する２次元ＦＦＴ値間のクロススペクト
ルＰC（ｋ，ｌ）及びその振幅スペクトルＳａ及び位相
スペクトルＳφを求める。
【００５５】次に、２次元クロススペクトルＰC（ｋ，
ｌ）の各ポイント毎の振幅スペクトルＳａ及び位相スペ
クトルＳφを順次加算し、平均化処理を行う（ステップ
１０９）。この平均化処理が、所定回数Ｎ（例えば３２
回）行われたかどうかを判断し、Ｎ回に満たない場合に
は、ステップ１０１に戻って、ステップ１０９までの処
理を繰り返し実行する。なお、この平均化処理は、途中
に電波干渉を受けて廃棄されたスキャンのレーダデータ
があってもよく、多数回連続している必要はない。平均
化処理がＮ回行われた場合には、その時点の平均化処理
された振幅スペクトルＳａ及び位相スペクトルＳφを出
力する。このようなステップ１０４〜ステップ１０９の
処理が、図１の２次元演算手段１４及び平均化手段１５
で行われる。
ｌ）の各ポイント毎の振幅スペクトルＳａ及び位相スペ
クトルＳφを順次加算し、平均化処理を行う（ステップ
１０９）。この平均化処理が、所定回数Ｎ（例えば３２
回）行われたかどうかを判断し、Ｎ回に満たない場合に
は、ステップ１０１に戻って、ステップ１０９までの処
理を繰り返し実行する。なお、この平均化処理は、途中
に電波干渉を受けて廃棄されたスキャンのレーダデータ
があってもよく、多数回連続している必要はない。平均
化処理がＮ回行われた場合には、その時点の平均化処理
された振幅スペクトルＳａ及び位相スペクトルＳφを出
力する。このようなステップ１０４〜ステップ１０９の
処理が、図１の２次元演算手段１４及び平均化手段１５
で行われる。
【００５６】次に、位相スペクトルＳφから振幅スペク
トルＳａの曖昧さを除去する（ステップ１１０）。２次
元クロススペクトルＰC（ｋ，ｌ）の振幅スペクトルＳ
ａ及び位相スペクトルＳφは、原点に対して点対称な位
置に現れる。この場合、波の移動がある場合には、点対
称な位置に現れる位相スペクトル同士は異符号となる。
これを利用して、位相スペクトルの点対称な２点を比較
し、異符号の場合には負側の位相スペクトル及び振幅ス
ペクトルをクリアする。なお、同符号の場合には、波の
移動がないときであるから、両方の位相スペクトル及び
振幅スペクトルを残す。
トルＳａの曖昧さを除去する（ステップ１１０）。２次
元クロススペクトルＰC（ｋ，ｌ）の振幅スペクトルＳ
ａ及び位相スペクトルＳφは、原点に対して点対称な位
置に現れる。この場合、波の移動がある場合には、点対
称な位置に現れる位相スペクトル同士は異符号となる。
これを利用して、位相スペクトルの点対称な２点を比較
し、異符号の場合には負側の位相スペクトル及び振幅ス
ペクトルをクリアする。なお、同符号の場合には、波の
移動がないときであるから、両方の位相スペクトル及び
振幅スペクトルを残す。
【００５７】次に、全ての振幅スペクトルのＳａの総和
Ｗを計算する（ステップ１１１）。レーダデータに基づ
いて演算された２次元クロススペクトルＰC（ｋ，ｌ）
の振幅スペクトルＳａ及び位相スペクトルＳφは、本来
の波に基づくものの外、実際には種々の条件により生じ
た雑音成分によるものがある。このステップ１１１で
は、本来の波に基づくか雑音成分に基づくかに関わら
ず、全ての振幅スペクトルＳａの総和Ｗを計算する。
Ｗを計算する（ステップ１１１）。レーダデータに基づ
いて演算された２次元クロススペクトルＰC（ｋ，ｌ）
の振幅スペクトルＳａ及び位相スペクトルＳφは、本来
の波に基づくものの外、実際には種々の条件により生じ
た雑音成分によるものがある。このステップ１１１で
は、本来の波に基づくか雑音成分に基づくかに関わら
ず、全ての振幅スペクトルＳａの総和Ｗを計算する。
【００５８】次に、振幅スペクトルＳａの最も値の大き
いピーク値を検出する（ステップ１１２）。そして、そ
のピーク値の位置周辺±Ｌの位相スペクトルから位相ス
ペクトルの重心を計算し、その重心の位相スペクトルを
用いて、前掲の式（１）により、計算波速Ｗｖｃを求め
る。ここで、ピーク値の位置の位相スペクトルをそのま
ま用いることもできるが、この場合ディジタル処理に特
有の離散値となる。したがって、位相スペクトルの重心
を計算して用いる方が本来の中心が得られるから、精度
を向上することができる。
いピーク値を検出する（ステップ１１２）。そして、そ
のピーク値の位置周辺±Ｌの位相スペクトルから位相ス
ペクトルの重心を計算し、その重心の位相スペクトルを
用いて、前掲の式（１）により、計算波速Ｗｖｃを求め
る。ここで、ピーク値の位置の位相スペクトルをそのま
ま用いることもできるが、この場合ディジタル処理に特
有の離散値となる。したがって、位相スペクトルの重心
を計算して用いる方が本来の中心が得られるから、精度
を向上することができる。
【００５９】次に、波速関係式（前掲の式（２））によ
る理論波速Ｗｖｔを用いて計算波速Ｗｖｃを評価するこ
とにより、位相スペクトルＳφと振幅スペクトルＳａの
フィルタリングを行う（ステップ１１４）。つまり、ピ
ーク点の振幅スペクトルに対応する位相スペクトルＳφ
が本来の波によるものであるか、或いは雑音によるもの
であるかを、計算波速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に整合
するか否かによって、決定する。この整合の程度は、計
算波速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に対して例えば±１０
％以内の差であれば、整合していると判定する。整合し
ていると判断されたときの、計算波速Ｗｖｃが、求める
波速となる。このように、本来の波の振幅スペクトルＳ
ａ及び位相スペクトルＳφが波浪スペクトル推算手段１
６でフィルタリングされ出力される。このようなステッ
プ１１０〜ステップ１１４の処理が、図１の波浪スペク
トル推算手段１６で行われる。
る理論波速Ｗｖｔを用いて計算波速Ｗｖｃを評価するこ
とにより、位相スペクトルＳφと振幅スペクトルＳａの
フィルタリングを行う（ステップ１１４）。つまり、ピ
ーク点の振幅スペクトルに対応する位相スペクトルＳφ
が本来の波によるものであるか、或いは雑音によるもの
であるかを、計算波速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に整合
するか否かによって、決定する。この整合の程度は、計
算波速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に対して例えば±１０
％以内の差であれば、整合していると判定する。整合し
ていると判断されたときの、計算波速Ｗｖｃが、求める
波速となる。このように、本来の波の振幅スペクトルＳ
ａ及び位相スペクトルＳφが波浪スペクトル推算手段１
６でフィルタリングされ出力される。このようなステッ
プ１１０〜ステップ１１４の処理が、図１の波浪スペク
トル推算手段１６で行われる。
【００６０】次に、フィルタリングされた本来の波の位
相スペクトルＳφについて、そのピーク値周辺±Ｌの座
標内で重心が求められ（ステップ１１５）、その位相ス
ペクトルの重心から、波長Ｗｌ及び波向きＷｄをそれぞ
れ、式（９）、式（１０）により求める（ステップ１１
６）。
相スペクトルＳφについて、そのピーク値周辺±Ｌの座
標内で重心が求められ（ステップ１１５）、その位相ス
ペクトルの重心から、波長Ｗｌ及び波向きＷｄをそれぞ
れ、式（９）、式（１０）により求める（ステップ１１
６）。
【００６１】
【数８】
【００６２】次に、フィルタリングされた本来の波の振
幅スペクトルＳａについて、そのピーク値周辺±Ｌ内の
総和Ｓを求める（ステップ１１７）。ここで、振幅スペ
クトルＳａのピーク値を用いることとしてもよいが、一
定範囲の周辺±Ｌ内の総和を用いることにより、より安
定して波高関連値を得ることができる。
幅スペクトルＳａについて、そのピーク値周辺±Ｌ内の
総和Ｓを求める（ステップ１１７）。ここで、振幅スペ
クトルＳａのピーク値を用いることとしてもよいが、一
定範囲の周辺±Ｌ内の総和を用いることにより、より安
定して波高関連値を得ることができる。
【００６３】なお、ステップ１１４でのフィルタリング
の結果、計算波速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に整合しな
かった場合には、そのときの振幅スペクトル及び位相ス
ペクトルは、本来の波のものではないから、ステップ１
１５〜ステップ１１７の処理は行われない。
の結果、計算波速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に整合しな
かった場合には、そのときの振幅スペクトル及び位相ス
ペクトルは、本来の波のものではないから、ステップ１
１５〜ステップ１１７の処理は行われない。
【００６４】これにより、振幅スペクトルＳａの最も値
の大きいピーク値について、ステップ１１２〜ステップ
１１７の処理が終了したことになる。この一連の処理
を、振幅スペクトルＳａのピーク値の第２番目以降の大
きい順に、所定のＭ回繰り返す（ステップ１１８）。そ
して、ステップ１１４でのフィルタリングの結果、計算
波速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に整合し、本来の波と判
断されたものについては、波速Ｗｖｃ、波長Ｗｌ、波向
きＷｄをそれぞれ求める。また、フィルタリングされた
本来の波の振幅スペクトルＳａについて、そのピーク値
周辺±Ｌ内の総和Ｓを求める。
の大きいピーク値について、ステップ１１２〜ステップ
１１７の処理が終了したことになる。この一連の処理
を、振幅スペクトルＳａのピーク値の第２番目以降の大
きい順に、所定のＭ回繰り返す（ステップ１１８）。そ
して、ステップ１１４でのフィルタリングの結果、計算
波速Ｗｖｃが理論波速Ｗｖｔ に整合し、本来の波と判
断されたものについては、波速Ｗｖｃ、波長Ｗｌ、波向
きＷｄをそれぞれ求める。また、フィルタリングされた
本来の波の振幅スペクトルＳａについて、そのピーク値
周辺±Ｌ内の総和Ｓを求める。
【００６５】なお、この所定回数Ｍの代わりに、本来の
波と判断されたスペクトルの数（例えば２）としてもよ
く、また振幅スペクトルＳａのピーク値の大きさが、所
定値以上のものとすることができる。
波と判断されたスペクトルの数（例えば２）としてもよ
く、また振幅スペクトルＳａのピーク値の大きさが、所
定値以上のものとすることができる。
【００６６】次に、波高関連値を、波の振幅スペクトル
の総和Ｓと全振幅スペクトルの総和Ｗとを用いて、Ｓ／
（Ｗ−Ｓ）により求める（ステップ１１９）。全振幅ス
ペクトルの総和Ｗから波の振幅スペクトルの総和Ｓを減
算することにより、信号対雑音比が正確にとれる。
の総和Ｓと全振幅スペクトルの総和Ｗとを用いて、Ｓ／
（Ｗ−Ｓ）により求める（ステップ１１９）。全振幅ス
ペクトルの総和Ｗから波の振幅スペクトルの総和Ｓを減
算することにより、信号対雑音比が正確にとれる。
【００６７】また、波が複数ある場合（例えば２波）に
は、それぞれの波の振幅スペクトルの総和をＳ１，Ｓ２
とし、第１の波に対する波高関連値を、Ｓ１／（Ｗ−Ｓ
１−Ｓ２）として求め、第２の波に対する波高関連値
を、Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２）として求める。これによ
り、複数の波がある場合にも、それぞれの波に対する波
高関連値を正しく求めることができる。
は、それぞれの波の振幅スペクトルの総和をＳ１，Ｓ２
とし、第１の波に対する波高関連値を、Ｓ１／（Ｗ−Ｓ
１−Ｓ２）として求め、第２の波に対する波高関連値
を、Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２）として求める。これによ
り、複数の波がある場合にも、それぞれの波に対する波
高関連値を正しく求めることができる。
【００６８】次に、超音波波高計やブイ式波高計等によ
り、予め求めておいた回帰係数Ａ，Ｂに基づく１次回帰
式に、波高関連値Ｓ／（Ｗ−Ｓ）、Ｓ１／（Ｗ−Ｓ１−
Ｓ２）、Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２）を適用して、波高Ｗ
ｈ，Ｗｈ１，Ｗｈ２を次のように求める（ステップ１２
０）。 Ｗｈ＝Ａ＋Ｂ×Ｓ／（Ｗ−Ｓ） Ｗｈ１＝Ａ＋Ｂ×Ｓ１／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２） Ｗｈ２＝Ａ＋Ｂ×Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２） このようなステップ１１５〜ステップ１２０の処理が、
図１のシーステート解析手段で行われて、一連の処理が
終了する。
り、予め求めておいた回帰係数Ａ，Ｂに基づく１次回帰
式に、波高関連値Ｓ／（Ｗ−Ｓ）、Ｓ１／（Ｗ−Ｓ１−
Ｓ２）、Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２）を適用して、波高Ｗ
ｈ，Ｗｈ１，Ｗｈ２を次のように求める（ステップ１２
０）。 Ｗｈ＝Ａ＋Ｂ×Ｓ／（Ｗ−Ｓ） Ｗｈ１＝Ａ＋Ｂ×Ｓ１／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２） Ｗｈ２＝Ａ＋Ｂ×Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２） このようなステップ１１５〜ステップ１２０の処理が、
図１のシーステート解析手段で行われて、一連の処理が
終了する。
【００６９】
【発明の効果】本発明のレーダ波浪測定方法及び装置に
よれば、連続する２スキャンのレーダデータから２次元
クロススペクトルを求め、その振幅スペクトル及び位相
スペクトルを、波速の理論式（波速関係式）によりフィ
ルタリングしているから、連続する多数スキャンのレー
ダデータを不要とし、連続する２スキャンのレーダデー
タから精度よく、波長、波速、波向き、波高等の波浪情
報を得ることができる。
よれば、連続する２スキャンのレーダデータから２次元
クロススペクトルを求め、その振幅スペクトル及び位相
スペクトルを、波速の理論式（波速関係式）によりフィ
ルタリングしているから、連続する多数スキャンのレー
ダデータを不要とし、連続する２スキャンのレーダデー
タから精度よく、波長、波速、波向き、波高等の波浪情
報を得ることができる。
【００７０】また、位相スペクトルに基づいて計算され
た計算波速が、波速関係式から求まる理論波速に整合す
るか否かにしたがってフィルタリングしているから、こ
のフィルタリングの処理とともに、波速を得ることがで
きる。
た計算波速が、波速関係式から求まる理論波速に整合す
るか否かにしたがってフィルタリングしているから、こ
のフィルタリングの処理とともに、波速を得ることがで
きる。
【００７１】また、２次元クロススペクトルの振幅スペ
クトルと位相スペクトルを、所定回数分の平均をとって
フィルタリングするから、振幅スペクトル及び位相スペ
クトルのばらつきが吸収され、以後の演算・解析が安定
して行われる。
クトルと位相スペクトルを、所定回数分の平均をとって
フィルタリングするから、振幅スペクトル及び位相スペ
クトルのばらつきが吸収され、以後の演算・解析が安定
して行われる。
【００７２】また、フィルタリングされた２次元クロス
スペクトルのスペクトルピーク点に基づき重心を算出し
て波長及び波向きを求め、さらにそのピーク点に対応す
る位相スペクトルに基づいて波速を算出するから、精度
よく、波長、波向き及び波速を得ることができる。
スペクトルのスペクトルピーク点に基づき重心を算出し
て波長及び波向きを求め、さらにそのピーク点に対応す
る位相スペクトルに基づいて波速を算出するから、精度
よく、波長、波向き及び波速を得ることができる。
【００７３】また、波高関連値を、特定の波の振幅スペ
クトルの総和Ｓ１と全振幅スペクトルの総和Ｗから各波
の振幅スペクトルの総和Ｓ１、Ｓ２・・を引いて、Ｓ１
／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２・・）により求めるから、信号対雑
音比が正確にとれ、波高を精度よく得ることができる。
クトルの総和Ｓ１と全振幅スペクトルの総和Ｗから各波
の振幅スペクトルの総和Ｓ１、Ｓ２・・を引いて、Ｓ１
／（Ｗ−Ｓ１−Ｓ２・・）により求めるから、信号対雑
音比が正確にとれ、波高を精度よく得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係るレーダ波浪測定装置
の概略ブロック構成図。
の概略ブロック構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係るレーダ波浪測定装置
のフローチャート。
のフローチャート。
【図３】従来のレーダ波浪測定装置の概略ブロック構成
図。
図。
１１ レーダ
１２ レーダ信号集録手段
１３ レーダ干渉検出手段
１４ ２次元演算手段
１５ 平均化手段
１６ 波浪スペクトル推算手段
１７ シーステート解析手段
Claims (7)
- 【請求項１】 それぞれ２次元フーリエ変換した２スキ
ャン分のレーダデータの２次元クロススペクトルを演算
し、この２次元クロススペクトルの振幅スペクトルと位
相スペクトルを求め、 この２次元クロススペクトルの振幅スペクトルと位相ス
ペクトルを波速関係式に基づいてフィルタリングし、 フィルタリングされた２次元クロススペクトルの振幅ス
ペクトルと位相スペクトルを用いて、波浪情報を算出す
ることを特徴とするレーダ波浪測定方法。 - 【請求項２】 前記フィルタリングは、位相スペクトル
に基づいて計算された計算波速が、波速関係式から求ま
る理論波速に整合するか否かにしたがって、当該位相ス
ペクトル及びその対応する振幅スペクトルを通過或いは
阻止させることを特徴とする請求項１記載のレーダ波浪
測定方法。 - 【請求項３】 順次入力される連続する２スキャン分の
レーダデータを記録するレーダ信号集録手段と、 前記２スキャン分のレーダデータに他の電波源からの干
渉の有無を検出し、干渉がある場合にはそのレーダデー
タを廃棄するレーダ干渉検出手段と、 前記レーダ干渉検出手段で干渉がないと判断された、前
記２スキャンのレーダデータをそれぞれ２次元フーリエ
変換し、この２次元フーリエされたデータから２次元ク
ロススペクトルを演算し、この２次元クロススペクトル
の振幅スペクトルと位相スペクトルを求める２次元演算
手段と、 前記２次元クロススペクトルの振幅スペクトルのピーク
値に対応する位相スペクトルに基づいて波速を計算し、
この計算された計算波速が波速関係式から求まる理論波
速に整合するか否かにしたがって、その位相スペクトル
及び対応する振幅スペクトルを通過或いは阻止させるフ
ィルタリングを行う波浪スペクトル推算手段と、 前記波浪スペクトル推算手段でフィルタリングされた２
次元クロススペクトルの振幅スペクトルと位相スペクト
ルを用いて、波浪情報を算出するシーステート解析手段
を有することを特徴とするレーダ波浪測定装置。 - 【請求項４】 前記２次元演算手段から出力される２次
元クロススペクトルの振幅スペクトルと位相スペクトル
を、所定回数分の平均をとって、前記波浪スペクトル推
算手段に入力することを特徴とする請求項３記載のレー
ダ波浪測定装置。 - 【請求項５】 前記波浪スペクトル推算手段でフィルタ
リングされた２次元クロススペクトルのスペクトルピー
ク点に基づいて波長及び波向きを算出し、さらにそのピ
ーク点に対応する位相スペクトルに基づいて波速を算出
することを特徴とする請求項３，４記載のレーダ波浪測
定装置。 - 【請求項６】 前記波浪スペクトル推算手段でフィルタ
リングされる前の振幅スペクトルの総和Ｗを算出し、シ
ーステート解析手段で２次元クロススペクトルの振幅ス
ペクトルのピーク点及びその周囲所定範囲の振幅スペク
トルの和Ｓを算出し、その振幅スペクトルの和Ｓと、前
記振幅スペクトルの総和Ｗから振幅スペクトルの和Ｓを
引いた値Ｗ−Ｓとの比から、予め求めておいた回帰係数
を用いた回帰式により、波高値を求めることを特徴とす
る請求項３，４記載のレーダ波浪測定装置。 - 【請求項７】 波の２次元クロススペクトルの振幅スペ
クトルのピーク値が複数ある場合には、それぞれ各ピー
ク点及びその周囲所定範囲の振幅スペクトルの和Ｓ１，
Ｓ２・・・を算出し、各波高値Ｗｈ１、Ｗｈ２・・・
を、Ｗｈ１＝Ａ＋Ｂ×｛Ｓ１／（Ｗ−Ｓ１ーＳ２・・
・）｝、Ｗｈ２＝Ａ＋Ｂ×｛Ｓ２／（Ｗ−Ｓ１ーＳ２・
・・）｝・・・により求めることを特徴とする請求項６
記載のレーダ波浪測定装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001207336A JP4827330B2 (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | レーダ波浪測定方法及び装置 |
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ID=19043336
Family Applications (1)
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- 2001-07-09 JP JP2001207336A patent/JP4827330B2/ja not_active Expired - Lifetime
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