JP2016206152A - Wave radar device - Google Patents

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JP2016206152A
JP2016206152A JP2015091987A JP2015091987A JP2016206152A JP 2016206152 A JP2016206152 A JP 2016206152A JP 2015091987 A JP2015091987 A JP 2015091987A JP 2015091987 A JP2015091987 A JP 2015091987A JP 2016206152 A JP2016206152 A JP 2016206152A
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健介 井芹
Kensuke Iseri
健介 井芹
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Furuno Electric Co Ltd
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Furuno Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wave radar device that makes it easy to intuitively image wave conditions.SOLUTION: A wave radar device comprises; an echo image generator unit 12 configured to generate an echo image in an image generation area; an analysis area echo image extraction unit 13 configured to extract echo images of analysis areas, which are sub areas of the image generation area, from the echo image generated by the echo image generator unit 12; a computation unit 17 configured to calculate water height at each point in the image generation area based on the analysis area echo images as the echo images of the analysis areas; and an overhead image generator unit configured to generate an overhead image of waves based on the water height calculated by the water height computation unit 17 and to make the overhead image displayed on a display.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、波浪の画像を表示する波浪レーダ装置に関する。   The present invention relates to a wave radar device that displays a wave image.

従来より、海上の所定範囲内の各地点における波浪の情報を表示する方法として、例えば非特許文献1に開示されるような表示方法が知られている。この非特許文献1で開示される画像では、海上の各地点に対応して矢印が表示されている。そして、この矢印の向きが波浪の向き(波向)を示すとともに、各矢印の背景箇所の色が波浪の高さ(波高)に対応している。これにより、ユーザは、波浪の波向及び波高を知ることができる。   Conventionally, for example, a display method as disclosed in Non-Patent Document 1 is known as a method of displaying wave information at each point within a predetermined range on the sea. In the image disclosed in Non-Patent Document 1, an arrow is displayed corresponding to each point on the sea. The direction of the arrow indicates the direction of the wave (wave direction), and the background color of each arrow corresponds to the height of the wave (wave height). Thereby, the user can know the wave direction and wave height of the waves.

NTTレゾナント株式会社、“goo天気”、[online]、[2015年1月20日検索]、インターネット、〈http://weather.goo.ne.jp/wave/〉NTT Resonant Co., Ltd., “go weather”, [online], [Search January 20, 2015], Internet, <http://weather.goo.ne.jp/wave/>

ところで、上述のような表示画面では、実際の波浪の状況を直感的にイメージしにくい場合がある。   By the way, on the display screen as described above, it may be difficult to intuitively imagine an actual wave situation.

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、波浪状況を直感的にイメージしやすい波浪レーダ装置を提供することである。   The present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a wave radar device that makes it easy to intuitively imagine a wave situation.

(1)上記課題を解決するため、本発明のある局面に係る波浪レーダ装置は、送波部から送波された送信波の反射波から生成される受信信号に基づいて波浪画像を生成する波浪レーダ装置であって、前記波浪画像が生成される画像生成領域内のエコー画像を生成するエコー画像生成部と、前記エコー画像生成部で生成された前記エコー画像の中から、前記画像生成領域のうちの一部の領域である解析領域内のエコー画像を抽出する解析領域内エコー画像抽出部と、前記解析領域内のエコー画像としての解析領域内エコー画像に基づいて、前記画像生成領域の各地点における水面の高さを算出する水面高さ算出部と、前記水面高さ算出部によって算出された前記水面の高さに基づいて、前記波浪画像としての俯瞰画像を生成するとともに、該俯瞰画像を表示器に表示させる俯瞰画像生成部と、を備えている。   (1) In order to solve the above problem, a wave radar device according to an aspect of the present invention generates a wave image based on a reception signal generated from a reflected wave of a transmission wave transmitted from a transmission unit. A radar device that generates an echo image in an image generation region in which the wave image is generated; and the echo image generated from the echo image generated by the echo image generation unit. An echo image extraction unit in the analysis region that extracts an echo image in the analysis region, which is a partial region of the region, and various regions in the image generation region based on the echo image in the analysis region as an echo image in the analysis region Based on the water surface height calculation unit that calculates the height of the water surface at the point and the water surface height calculated by the water surface height calculation unit, an overhead image as the wave image is generated, and It includes a bird's eye view image generating unit for displaying an image on a display device, a.

(2)好ましくは、前記波浪レーダ装置は、前記解析領域内エコー画像に基づいて、波浪に起因する成分である波浪成分を抽出する波浪成分抽出部を更に備え、前記水面高さ算出部は、前記波浪成分が抽出された前記解析領域内エコー画像に基づいて、前記水面の高さを算出する。   (2) Preferably, the wave radar device further includes a wave component extraction unit that extracts a wave component that is a component caused by a wave based on the echo image in the analysis region, and the water surface height calculation unit includes: The height of the water surface is calculated based on the echo image in the analysis region from which the wave component has been extracted.

(3)更に好ましくは、前記波浪レーダ装置は、前記波浪成分が抽出された前記解析領域内エコー画像に基づいて、該解析領域内エコー画像に含まれる波浪に関する特性である波浪特性を算出する波浪特性算出部を更に備え、前記水面高さ算出部は、前記波浪特性算出部で算出された前記波浪特性に基づいて、前記水面の高さを算出する。   (3) More preferably, the wave radar device calculates a wave characteristic that is a characteristic relating to a wave included in the in-analysis region echo image based on the in-analysis region echo image from which the wave component is extracted. The water surface height calculation unit further includes a characteristic calculation unit, and calculates the height of the water surface based on the wave characteristic calculated by the wave characteristic calculation unit.

(4)更に好ましくは、前記エコー画像生成部は、異なるタイミングで受波された前記反射波から生成される受信信号に基づいて、複数の前記エコー画像を生成し、前記解析領域内エコー画像抽出部は、複数の前記エコー画像のそれぞれの中から前記解析領域内エコー画像を抽出し、前記波浪特性算出部は、前記解析領域内エコー画像抽出部によって抽出された複数の前記解析領域内エコー画像に基づき、前記解析領域内の波浪の角周波数を前記波浪特性として算出する。   (4) More preferably, the echo image generation unit generates a plurality of echo images based on reception signals generated from the reflected waves received at different timings, and extracts the echo image in the analysis region The unit extracts the echo image within the analysis region from each of the plurality of echo images, and the wave characteristic calculation unit is configured to extract the plurality of echo images within the analysis region extracted by the echo image extraction unit within the analysis region. The wave angular frequency in the analysis area is calculated as the wave characteristic.

(5)好ましくは、前記解析領域の数、位置、及び大きさが予め設定されている。   (5) Preferably, the number, position, and size of the analysis area are preset.

(6)好ましくは、前記波浪レーダ装置は、ユーザが前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも1つを設定可能なように、前記ユーザの操作を受け付ける解析領域受付部、を更に備えている。   (6) Preferably, the wave radar device includes an analysis region receiving unit that receives the user's operation so that the user can set at least one of the number, position, and size of the analysis regions. In addition.

(7)好ましくは、前記波浪レーダ装置は、前記画像生成領域内のエコー画像に応じて、前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも1つを設定する解析領域設定部、を更に備えている。   (7) Preferably, the wave radar device includes an analysis region setting unit that sets at least one of the number, position, and size of the analysis regions according to an echo image in the image generation region. In addition.

(8)更に好ましくは、前記解析領域設定部は、前記画像生成領域内のエコー画像のうちエコー強度が所定値以上となっている部分を含むように、前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも1つを設定する。   (8) More preferably, the analysis region setting unit includes the number, position, and size of the analysis regions so as to include a portion of the echo image in the image generation region where the echo intensity is a predetermined value or more. At least one of the above is set.

(9)好ましくは、前記波浪レーダ装置は、前記解析領域内エコー画像に基づいて、該解析領域内エコー画像に含まれる波浪の高さである波高を算出する波高算出部を更に備え、前記水面高さ算出部は、前記波高算出部で算出された前記波高が所定値よりも低い場合、当該波高を有する波浪を、当該水面高さ算出部によって前記水面の高さを算出する対象から除外する。   (9) Preferably, the wave radar device further includes a wave height calculation unit that calculates a wave height that is a height of a wave included in the analysis region echo image, based on the analysis region echo image, and the water surface When the wave height calculated by the wave height calculation unit is lower than a predetermined value, the height calculation unit excludes a wave having the wave height from a target for calculating the height of the water surface by the water surface height calculation unit. .

(10)好ましくは、前記波浪レーダ装置は、前記俯瞰画像生成部によって生成された前記俯瞰画像を表示する表示器を更に備えている。   (10) Preferably, the wave radar device further includes a display for displaying the overhead image generated by the overhead image generation unit.

本発明によれば、波浪状況を直感的にイメージしやすい波浪レーダ装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wave radar apparatus which is easy to image a wave condition intuitively can be provided.

本発明の実施形態に係る波浪レーダ装置のブロック図である。1 is a block diagram of a wave radar device according to an embodiment of the present invention. 図1に示す水面高さ算出処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the water surface height calculation process part shown in FIG. 図2に示すエコー画像生成部によって生成されるエコー画像を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the echo image produced | generated by the echo image production | generation part shown in FIG. 図1に示す俯瞰画像生成処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the bird's-eye view image generation process part shown in FIG. 図4に示す3次元モデル生成部によって生成された波浪の3次元モデルの一部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a part of three-dimensional model of the wave produced | generated by the three-dimensional model production | generation part shown in FIG. 俯瞰画像生成部によって俯瞰画像を生成する過程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process in which an overhead image production | generation part produces | generates an overhead image. 表示器に表示される俯瞰画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the bird's-eye view image displayed on a display. 表示器に表示される俯瞰画像の一例を示す図であって、図7とは異なる視点から視た図である。It is a figure which shows an example of the bird's-eye view image displayed on a display, Comprising: It is the figure seen from the viewpoint different from FIG. 表示器に表示される波浪画像の一例を示す図であって、波浪を上方から見下ろして視た波浪の平面図である。It is a figure which shows an example of the wave image displayed on a display, Comprising: It is a top view of the wave looked down at the wave from the upper direction. 変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the water surface height calculation process part of the wave radar apparatus which concerns on a modification. 変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the water surface height calculation process part of the wave radar apparatus which concerns on a modification. 変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the water surface height calculation process part of the wave radar apparatus which concerns on a modification. 変形例に係る波浪レーダ装置の俯瞰画像生成処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the bird's-eye view image generation process part of the wave radar apparatus which concerns on a modification. 図13に示す3次元モデル生成部によって生成された波浪の3次元モデルの一部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a part of three-dimensional model of the wave produced | generated by the three-dimensional model production | generation part shown in FIG.

以下、本発明に係る波浪レーダ装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本発明は、波浪の画像を表示する波浪レーダ装置として広く適用することができる。   Hereinafter, embodiments of a wave radar apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention can be widely applied as a wave radar device that displays a wave image.

図1は、本発明の実施形態に係る波浪レーダ装置1のブロック図である。本実施形態の波浪レーダ装置1は、例えば、漁船等の船舶としての自船に備えられている。この波浪レーダ装置1によれば、海上の各地点における水面の高さを算出することができる。   FIG. 1 is a block diagram of a wave radar device 1 according to an embodiment of the present invention. The wave radar device 1 according to the present embodiment is provided in a ship such as a fishing boat. According to the wave radar device 1, the height of the water surface at each point on the sea can be calculated.

図1に示すように、波浪レーダ装置1は、アンテナユニット2と、信号処理部10と、表示器4と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the wave radar device 1 includes an antenna unit 2, a signal processing unit 10, and a display 4.

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。   The antenna unit 2 includes an antenna 5, a receiving unit 6, and an A / D conversion unit 7.

アンテナ5は、指向性の強いパルス状電波を送信可能なレーダアンテナである。また、アンテナ5は、物標(本実施形態の場合、波浪)からの反射波を受波するように構成されている。波浪レーダ装置1は、パルス状電波を送波してから反射波を受波するまでの時間を測定する。これにより、波浪レーダ装置1は、物標までの距離rを検出することができる。アンテナ5は、水平面上で360°回転可能に構成されている。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、波浪レーダ装置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。   The antenna 5 is a radar antenna capable of transmitting a pulsed radio wave having strong directivity. The antenna 5 is configured to receive a reflected wave from a target (a wave in the case of the present embodiment). The wave radar device 1 measures the time from when a pulsed radio wave is transmitted to when a reflected wave is received. Thereby, the wave radar apparatus 1 can detect the distance r to the target. The antenna 5 is configured to be able to rotate 360 ° on a horizontal plane. The antenna 5 is configured to repeatedly transmit and receive radio waves while changing the transmission direction of pulsed radio waves (changing the antenna angle). With the above configuration, the wave radar device 1 can detect a target on a plane around the ship over 360 °.

受信部6は、アンテナ5で受波したエコーから得られるエコー信号を検波して増幅する。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、信号処理部10へ出力する。   The receiving unit 6 detects and amplifies an echo signal obtained from an echo received by the antenna 5. The reception unit 6 outputs the amplified echo signal to the A / D conversion unit 7. The A / D converter 7 samples an analog echo signal and converts it into digital data (echo data) consisting of a plurality of bits. Here, the echo data includes data for specifying the intensity (signal level) of the echo signal received by the antenna 5. The A / D conversion unit 7 outputs the echo data to the signal processing unit 10.

信号処理部10は、水面高さ算出処理部11と、俯瞰画像生成処理部20と、を有している。   The signal processing unit 10 includes a water surface height calculation processing unit 11 and an overhead image generation processing unit 20.

図2は、図1に示す水面高さ算出処理部11の構成を示すブロック図である。水面高さ算出処理部11は、アンテナユニット2から出力されたエコーデータを用いて、以下で詳しく説明する所定の手法に基づき、海上の各地点における水面の高さを算出する。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the water surface height calculation processing unit 11 illustrated in FIG. 1. The water surface height calculation processing unit 11 uses the echo data output from the antenna unit 2 to calculate the water surface height at each point on the sea based on a predetermined method described in detail below.

水面高さ算出処理部11は、図2に示すように、エコー画像生成部12と、解析領域内エコー画像抽出部13と、周波数解析部14と、波浪成分抽出部15と、波浪特性算出部16と、水面高さ算出部17と、を備えている。   As shown in FIG. 2, the water surface height calculation processing unit 11 includes an echo image generation unit 12, an in-analysis region echo image extraction unit 13, a frequency analysis unit 14, a wave component extraction unit 15, and a wave characteristic calculation unit. 16 and a water surface height calculation unit 17.

図3は、エコー画像生成部12によって生成されるエコー画像P1を模式的に示す図である。エコー画像生成部12は、アンテナユニット2から出力されたエコーデータに基づき、自船を含む水平面のエコー画像P1を生成する。エコー画像生成部12は、一定周期毎に得られた自船を中心とする全方向からのエコーデータに基づき、エコー画像P1を順次、生成する。すなわち、エコー画像生成部12は、一定のタイミング毎にエコー画像P1を生成することにより、複数のエコー画像P1を生成する。なお、図3では、エコー画像P1に複数の波峰線wが表示されている例を示している。   FIG. 3 is a diagram schematically showing an echo image P1 generated by the echo image generation unit 12. As shown in FIG. The echo image generation unit 12 generates an echo image P1 of a horizontal plane including the own ship based on the echo data output from the antenna unit 2. The echo image generation unit 12 sequentially generates echo images P1 based on echo data from all directions centered on the ship obtained at regular intervals. That is, the echo image generation unit 12 generates a plurality of echo images P1 by generating the echo images P1 at regular intervals. FIG. 3 shows an example in which a plurality of wavy lines w are displayed in the echo image P1.

解析領域内エコー画像抽出部13は、エコー画像生成部12によってエコー画像P1が生成される領域(画像生成領域Z1)の中から、該画像生成領域Z1のうちの一部の領域である解析領域Z2内のエコー画像(解析領域内エコー画像P2)を抽出する。本実施形態では、解析領域内エコー画像抽出部13は、解析領域Z2として、自船を基準とした自船付近の6箇所を選択する。本実施形態では、解析領域Z2の数、位置、及び大きさは、予め設定されている。この6つの解析領域Z2は、上方から視て、自船を中心とした同じ角度間隔で(本実施形態の場合、60度間隔で)配置される。解析領域内エコー画像抽出部13は、エコー画像生成部12によって生成される複数のエコー画像P1のそれぞれについて、6つの解析領域内エコー画像P2を抽出する。   The in-analysis region echo image extraction unit 13 is an analysis region that is a partial region of the image generation region Z1 from the region (image generation region Z1) in which the echo image P1 is generated by the echo image generation unit 12. An echo image in Z2 (an echo image P2 in the analysis area) is extracted. In the present embodiment, the in-analysis region echo image extraction unit 13 selects six locations near the own ship based on the own ship as the analysis region Z2. In the present embodiment, the number, position, and size of the analysis region Z2 are set in advance. The six analysis regions Z2 are arranged at the same angular interval centered on the own ship as viewed from above (in this embodiment, at an interval of 60 degrees). The in-analysis region echo image extraction unit 13 extracts six in-analysis region echo images P2 for each of the plurality of echo images P1 generated by the echo image generation unit 12.

周波数解析部14は、解析領域内エコー画像抽出部13によって得られた解析領域内エコー画像P2を周波数解析する。具体的には、周波数解析部14は、複数の解析領域内エコー画像P2に対して、3次元の高速フーリエ変換(3DFFT)処理を行う。これにより、x軸及びy軸の単位をrad/m、z軸の単位をrad/secとした3次元データを生成することができる。   The frequency analysis unit 14 performs frequency analysis on the analysis region echo image P2 obtained by the analysis region echo image extraction unit 13. Specifically, the frequency analysis unit 14 performs a three-dimensional fast Fourier transform (3DFFT) process on the plurality of in-analysis region echo images P2. This makes it possible to generate three-dimensional data in which the x-axis and y-axis units are rad / m and the z-axis unit is rad / sec.

波浪成分抽出部15は、周波数解析部14によって得られた3次元データの中から、波浪に起因する成分である波浪成分を抽出する。具体的には、波浪成分抽出部15は、3次元データのうち、以下の(1)式及び(2)式で表される波浪の分散関係式に近接するスペクトルの情報のみを用いることにより、波浪成分を抽出する。   The wave component extraction unit 15 extracts a wave component that is a component caused by the wave from the three-dimensional data obtained by the frequency analysis unit 14. Specifically, the wave component extraction unit 15 uses only information on the spectrum close to the wave dispersion relational expression expressed by the following equations (1) and (2) in the three-dimensional data, Extract the wave component.

[数1]
ω=gKtanh(Kd) … (1)
[Equation 1]
ω 2 = gKtanh (Kd) (1)

[数2]
ω=gK … (2)
[Equation 2]
ω 2 = gK (2)

但し、式(2)は、水深が十分深い場合、具体的には、水深が半波長よりも長い場合に用いられる式であり、それ以外の場合には式(1)が用いられる。   However, Expression (2) is an expression used when the water depth is sufficiently deep, specifically, when the water depth is longer than a half wavelength, and in other cases, Expression (1) is used.

波浪特性算出部16は、解析領域内エコー画像抽出部13で抽出された解析領域内エコー画像P2、及び周波数解析部14によって得られた3次元データに基づき、解析領域Z2内の波浪に関する特性である波浪特性を算出する。本実施形態では、波浪特性として、波高α、波数K、波向θ、及び角周波数ω、が算出される。   The wave characteristic calculation unit 16 is a characteristic regarding waves in the analysis region Z2 based on the analysis region echo image P2 extracted by the analysis region echo image extraction unit 13 and the three-dimensional data obtained by the frequency analysis unit 14. Calculate certain wave characteristics. In the present embodiment, wave height α, wave number K, wave direction θ, and angular frequency ω are calculated as wave characteristics.

波浪特性算出部16は、上述した波浪特性(波高α、波数K、波向θ、及び角周波数ω)を、例えば一例として、以下のようにして算出する。具体的には、波浪特性算出部16は、波高αを、解析領域内エコー画像P2に表示される波浪のエコー強度に基づいて算出する。また、波浪特性算出部16は、波数Kを、解析領域内エコー画像P2に表示される波峰線の間隔に基づいて算出する。また、波浪特性算出部16は、波向θを、周波数解析部14で得られた3次元データから導出される方向周波数スペクトル(周方向が波浪の方向に対応し径方向が波浪の周波数に対応する極座標上にプロットされるスペクトル)に基づいて、波向θを算出する。また、波浪特性算出部16は、角周波数ωを、前記方向周波数スペクトルに基づいて算出する。   The wave characteristic calculation unit 16 calculates the above-described wave characteristic (wave height α, wave number K, wave direction θ, and angular frequency ω), for example, as follows. Specifically, the wave characteristic calculation unit 16 calculates the wave height α based on the wave echo intensity displayed in the analysis region echo image P2. Moreover, the wave characteristic calculation part 16 calculates the wave number K based on the space | interval of the wavy line displayed on the echo image P2 in an analysis area | region. Further, the wave characteristic calculation unit 16 determines the wave direction θ as a directional frequency spectrum derived from the three-dimensional data obtained by the frequency analysis unit 14 (the circumferential direction corresponds to the wave direction and the radial direction corresponds to the wave frequency. The wave direction θ is calculated based on the spectrum plotted on the polar coordinates). Further, the wave characteristic calculation unit 16 calculates the angular frequency ω based on the directional frequency spectrum.

なお、上述した波浪特性の中には、上述のように3次元の高速フーリエ変換処理により得られた3次元データを用いて算出されるものもあるため、当該波浪特性を算出するための演算負荷は、比較的大きくなる。このため、波浪特性算出部16では、上述した各波浪特性が、例えば一例として1秒毎に算出される。   Note that some of the above-described wave characteristics are calculated using the three-dimensional data obtained by the three-dimensional fast Fourier transform processing as described above, so that the calculation load for calculating the wave characteristics is not limited. Is relatively large. For this reason, in the wave characteristic calculation part 16, each wave characteristic mentioned above is calculated for every second as an example, for example.

水面高さ算出部17は、波浪特性算出部16によって算出された各波浪特性を用いて、以下の式(3)に基づき、所定時刻t毎に、波浪画像が生成される領域内の各地点(x,y)における水面の高さηを算出する。水面高さ算出部17は、例えば一例として1秒間に24回、波浪画像の全地点における水面の高さηを算出する。   The water surface height calculation unit 17 uses each wave characteristic calculated by the wave characteristic calculation unit 16 and each point in the region where the wave image is generated at every predetermined time t based on the following equation (3). The height η of the water surface at (x, y) is calculated. For example, the water surface height calculation unit 17 calculates the height η of the water surface at all points of the wave image, for example, 24 times per second.

[数3]
η(x,y,t)=αcos(xKcosθ+yKsinθ+ωt+ε
+αcos(xKcosθ+yKsinθ+ωt+ε
+αcos(xKcosθ+yKsinθ+ωt+ε
…+αcos(xKcosθ+yKsinθ+ωt+ε
…(3)
[Equation 3]
η (x, y, t) = α 1 cos (xK 1 cos θ 1 + yK 1 sin θ 1 + ω 1 t + ε 1 )
+ Α 2 cos (xK 2 cos θ 2 + yK 2 sin θ 2 + ω 2 t + ε 2 )
+ Α 3 cos (xK 3 cos θ 3 + yK 3 sin θ 3 + ω 3 t + ε 3 )
... + α N cos (xK N cos θ N + yK N sin θ N + ω N t + ε N )
... (3)

式(3)における各項は、例えば一例として、各解析領域Z2(本実施形態の場合、図3に示す6つの解析領域)のそれぞれに含まれる波浪に基づく水面の高さである。すなわち、式(3)では、各解析領域Z2に含まれる波浪が画像生成領域Z1全体に亘って存在していると仮定して、画像生成領域Z1全体の各地点における水面の高さηを算出している。また、式(3)のεは、波浪の初期位相である。式(3)では、3次元の逆フーリエ変換と同様の処理を行っている。具体的には、式(3)における水面の高さηは、3次元の逆フーリエ変換における信号強度に対応している。   Each term in Formula (3) is, for example, the height of the water surface based on waves included in each analysis region Z2 (six analysis regions shown in FIG. 3 in the present embodiment) as an example. That is, in Equation (3), assuming that the waves included in each analysis region Z2 exist over the entire image generation region Z1, the height η of the water surface at each point in the entire image generation region Z1 is calculated. doing. In addition, ε in equation (3) is the initial phase of the waves. In the expression (3), the same processing as the three-dimensional inverse Fourier transform is performed. Specifically, the height η of the water surface in Equation (3) corresponds to the signal intensity in the three-dimensional inverse Fourier transform.

また、水面高さ算出部17は、随時、更新される波浪特性の値(波高α、波数K、波向θ、及び角周波数ω)を用いて、波浪画像の全地点における水面の高さηを算出する。本実施形態では、波浪特性の値は1秒毎に算出されるため、水面高さ算出部17は、1秒毎に更新される各波浪特性の値が代入された式(3)を用いて、各地点(x,y)における水面の高さηを算出する。   Further, the water surface height calculation unit 17 uses the wave characteristic values (wave height α, wave number K, wave direction θ, and angular frequency ω) that are updated as needed, and the height η of the water surface at all points of the wave image. Is calculated. In the present embodiment, since the value of the wave characteristic is calculated every second, the water surface height calculation unit 17 uses the equation (3) in which the value of each wave characteristic updated every second is substituted. The height η of the water surface at each point (x, y) is calculated.

図4は、図1に示す俯瞰画像生成処理部20の構成を示すブロック図である。俯瞰画像生成処理部20は、水面高さ算出処理部11で得られた海上の各地点における水面の高さηに基づいて、波浪の俯瞰画像(波浪を斜め上方から視た画像)のデータを生成する。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the overhead image generation processing unit 20 illustrated in FIG. The bird's-eye view image generation processing unit 20 obtains the data of the wave bird's-eye view image (an image obtained by viewing the wave obliquely from above) based on the height η of the water surface at each point on the sea obtained by the water surface height calculation processing unit 11. Generate.

俯瞰画像生成処理部20は、図3に示すように、3次元モデル生成部21と、視点位置決定部22と、光源位置決定部23と、俯瞰画像生成部24と、を備えている。   As shown in FIG. 3, the overhead image generation processing unit 20 includes a three-dimensional model generation unit 21, a viewpoint position determination unit 22, a light source position determination unit 23, and an overhead image generation unit 24.

図5は、3次元モデル生成部21によって生成された波浪の3次元モデルの一部を模式的に示す図である。3次元モデル生成部21は、図5を参照して、水面高さ算出処理部11から出力された、各時刻における水面の高さη(x,y,t)(但し、n=1,2,…)に基づき、各時刻における波浪の3次元モデルMを生成する。具体的には、3次元モデル生成部21は、xy平面における各位置(x,y)から垂直に延びる線分Lの長さを、ある時刻tのときの各位置(x,y)における水面の高さηに対応させて描画する。3次元モデル生成部21は、時刻t毎に、波浪の3次元モデルMを生成する。すなわち、3次元モデル生成部21は、本実施形態の場合、1秒間に24つ、波浪の3次元モデルMを生成する。なお、図5に示す例では、ユーザが水面位置を認識しやすいように、各線分Lの先端部分に球状の部分が設けられている。当該球状の部分によって、水面形状が疑似的に表現される。3次元モデル生成部21によって生成された3次元モデルMは、俯瞰画像生成部24へ出力される。 FIG. 5 is a diagram schematically showing a part of a three-dimensional wave model generated by the three-dimensional model generation unit 21. With reference to FIG. 5, the three-dimensional model generation unit 21 outputs the water surface height η (x, y, t n ) (where n = 1, 1) output from the water surface height calculation processing unit 11. 2), a three-dimensional model M of waves at each time is generated. Specifically, the three-dimensional model generation unit 21 determines the length of the line segment L extending vertically from each position (x, y) on the xy plane at each position (x, y) at a certain time t n . Draw in correspondence with the height η of the water surface. 3D model generation unit 21, for each time t n, to generate a three-dimensional model M of wave. That is, in the present embodiment, the three-dimensional model generation unit 21 generates the wave three-dimensional model M 24 times per second. In the example shown in FIG. 5, a spherical portion is provided at the tip of each line segment L so that the user can easily recognize the water surface position. The water surface shape is simulated by the spherical portion. The three-dimensional model M generated by the three-dimensional model generation unit 21 is output to the overhead image generation unit 24.

視点位置決定部22は、3次元モデル生成部21によって生成された波浪の3次元モデルMを表示器4に表示する際の視点位置VP(図6参照)を決定する。視点位置決定部22は、例えば一例として、ユーザが、キーボード又はマウス等の操作機器(図示省略)を用いて設定した3次元モデルMに対する位置を視点位置VPとして決定し、その位置を俯瞰画像生成部24へ通知する。   The viewpoint position determination unit 22 determines a viewpoint position VP (see FIG. 6) when the wave 3D model M generated by the 3D model generation unit 21 is displayed on the display 4. For example, the viewpoint position determination unit 22 determines a position with respect to the three-dimensional model M set by the user using an operation device (not shown) such as a keyboard or a mouse as the viewpoint position VP, and generates the overhead image. Notification to the unit 24.

光源位置決定部23は、3次元モデル生成部21によって生成された波浪の3次元モデルMを表示器4に表示する際に当該3次元モデルMに照射される光の光源位置LP(図6参照)を決定する。光源位置決定部23は、例えば一例として、ユーザが、キーボード又はマウス等の操作機器(図示省略)を用いて設定した3次元モデルMに対する位置を光源位置LPとして決定し、その位置を俯瞰画像生成部24へ通知する。   The light source position determination unit 23 displays the light source position LP of the light irradiated to the three-dimensional model M when displaying the three-dimensional model M of the waves generated by the three-dimensional model generation unit 21 on the display 4 (see FIG. 6). ). For example, the light source position determination unit 23 determines a position with respect to the three-dimensional model M set by the user using an operation device (not shown) such as a keyboard or a mouse as the light source position LP, and generates the overhead image. Notification to the unit 24.

図6は、俯瞰画像生成部24によって俯瞰画像を生成する過程を説明するための図である。俯瞰画像生成部24は、3次元モデル生成部21から出力された3次元モデルM、視点位置決定部22から通知された視点位置VP、及び光源位置決定部23から通知された光源位置LPに基づき、波浪の俯瞰画像を生成する。具体的には、俯瞰画像生成部24では、光源位置LPに配置された光源によって光が照射された状態の3次元モデルMを視点位置VPから視たときの像を、2次元平面PLに投影した図が、俯瞰画像として生成される。   FIG. 6 is a diagram for explaining a process of generating an overhead image by the overhead image generation unit 24. The overhead image generation unit 24 is based on the 3D model M output from the 3D model generation unit 21, the viewpoint position VP notified from the viewpoint position determination unit 22, and the light source position LP notified from the light source position determination unit 23. Generate a bird's-eye view of waves. Specifically, the overhead image generation unit 24 projects an image when the three-dimensional model M in a state irradiated with light from the light source arranged at the light source position LP is viewed from the viewpoint position VP on the two-dimensional plane PL. This figure is generated as an overhead image.

図7は、表示器4に表示される俯瞰画像の一例を示す図である。表示器4では、俯瞰画像生成部24から出力された俯瞰画像データに基づく俯瞰画像が表示される。このように、本実施形態に係る波浪レーダ装置1の表示器4では、海上の波浪を斜め上方から見下ろすように視た3次元的な画像が表示される。これにより、ユーザは、海上の各地点における波浪の様子を直感的にイメージし易くなる。なお、図7に示す俯瞰画像は、船舶の操舵室からの視点を視点位置とした場合における俯瞰画像である。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an overhead image displayed on the display 4. On the display 4, an overhead image based on the overhead image data output from the overhead image generation unit 24 is displayed. As described above, the display 4 of the wave radar device 1 according to the present embodiment displays a three-dimensional image as if the ocean waves are viewed from diagonally above. This makes it easy for the user to intuitively imagine the state of waves at each point on the sea. Note that the bird's-eye view image shown in FIG. 7 is a bird's-eye view image when the viewpoint from the wheelhouse of the ship is the viewpoint position.

そして、本実施形態に係る波浪レーダ装置1では、図7に示す波浪の俯瞰画像が、1秒間に24枚生成されるため、表示器4には、フレームレートが24fpsの波浪映像が表示される。また、波浪レーダ装置1では、波浪に関する情報である波浪特性(波高α、波数K、波向θ、及び角周波数ω)の値が、比較的短い間隔で(本実施形態の場合、1秒間隔で)算出される。すなわち、レーダ装置では、リアルタイムに近い状態の波浪特性の値に基づいて水面の高さが算出されるため、ユーザは、実際の波浪に似た波浪映像を表示器4において確認することができる。   Then, in the wave radar device 1 according to the present embodiment, 24 bird's-eye view images shown in FIG. 7 are generated per second, so that the display 4 displays a wave image with a frame rate of 24 fps. . In the wave radar apparatus 1, the values of wave characteristics (wave height α, wave number K, wave direction θ, and angular frequency ω), which are information about waves, are set at relatively short intervals (in this embodiment, at intervals of 1 second). Calculated). That is, in the radar apparatus, the height of the water surface is calculated based on the value of the wave characteristic in a state close to real time, so that the user can confirm the wave image similar to the actual wave on the display 4.

また、波浪レーダ装置1では、ユーザが操作パネル(図示省略)等を適宜、操作することにより、俯瞰画像の視点を切り替えることができる。図8は、図7に示す俯瞰画像よりも視点位置が上方に変更された場合における俯瞰画像である。更に、波浪レーダ装置1では、ユーザが操作パネル等を適宜、操作することにより、表示画面を、波浪を上方から視た図(波浪の平面画像)に切り替えることもできる(図9参照)。   In the wave radar apparatus 1, the viewpoint of the overhead image can be switched by the user appropriately operating an operation panel (not shown) or the like. FIG. 8 is an overhead image when the viewpoint position is changed upward from the overhead image shown in FIG. 7. Furthermore, in the wave radar device 1, the user can appropriately switch the display screen to a view (wave plane image) of the wave viewed from above (see FIG. 9) by appropriately operating the operation panel or the like.

[効果]
以上のように、本実施形態に係る波浪レーダ装置1では、表示器4に表示される波浪の画像が、俯瞰画像として3次元的に表示される。これにより、上述した非特許文献1のように波浪の波高及び波向が2次元的に図示される場合と比べて、波浪の状態を一目で把握することができる。
[effect]
As described above, in the wave radar device 1 according to the present embodiment, the wave image displayed on the display 4 is three-dimensionally displayed as an overhead image. Thereby, as compared with the case where the wave height and direction are illustrated two-dimensionally as in Non-Patent Document 1 described above, the state of the wave can be grasped at a glance.

従って、波浪レーダ装置1によれば、波浪状況を直感的にイメージしやすい波浪レーダ装置を提供できる。   Therefore, according to the wave radar device 1, it is possible to provide a wave radar device that makes it easy to intuitively imagine a wave situation.

また、波浪レーダ装置1では、画像生成領域Z1の一部である解析領域Z2内のエコー画像P2に基づいて、画像生成領域Z1全体の各地点における水面の高さηが算出され、当該水面の高さηに基づいて、波浪の俯瞰画像が生成される。すなわち、波浪レーダ装置1では、3次元的に表示される波浪の俯瞰画像を、実際に得られた波浪のエコーに基づいて生成できる。これにより、ユーザは、実際の波浪の状態を正確に把握することができる。   Further, the wave radar device 1 calculates the height η of the water surface at each point in the entire image generation region Z1 based on the echo image P2 in the analysis region Z2 that is a part of the image generation region Z1. Based on the height η, a bird's-eye view image of a wave is generated. That is, the wave radar device 1 can generate a bird's-eye view image displayed three-dimensionally based on the actually obtained wave echo. Thereby, the user can grasp | ascertain the state of an actual wave correctly.

また、波浪レーダ装置1では、画像生成領域Z1の一部である解析領域Z2内のエコー画像P2に基づいて、画像生成領域Z1全体の各地点における水面の高さηが算出される。すなわち、波浪レーダ装置1では、画像生成領域Z1全体のエコー画像P1に基づいて各地点の水面高さηを算出する場合と比べて、信号処理部10での演算負荷を軽減することができる。   In the wave radar device 1, the height η of the water surface at each point in the entire image generation region Z1 is calculated based on the echo image P2 in the analysis region Z2 that is a part of the image generation region Z1. That is, in the wave radar device 1, the calculation load on the signal processing unit 10 can be reduced as compared with the case where the water surface height η at each point is calculated based on the echo image P1 of the entire image generation region Z1.

また、波浪レーダ装置1では、波浪成分が抽出された解析領域内エコー画像P2に基づいて水面の高さηが算出される。これにより、不要なエコー(例えば一例として、陸地からのエコー)が排除された状態の解析領域内エコー画像P2に基づいて水面の高さηを算出できるため、水面の高さηを正確に算出できる。   Moreover, in the wave radar apparatus 1, the height η of the water surface is calculated based on the analysis region echo image P2 from which the wave component is extracted. As a result, the water surface height η can be calculated based on the in-analysis region echo image P2 in a state in which unnecessary echoes (for example, echoes from the land as an example) are eliminated, so that the water surface height η is accurately calculated. it can.

また、波浪レーダ装置1では、波浪特性算出部16によって算出された波浪特性、具体的には、波浪の波高α、波数K、波向θ、及び角周波数ωに基づいて、画像生成領域Z1全体の各地点における水面の高さηを算出している。すなわち、波浪レーダ装置1によれば、一部の領域Z2から得られた波浪特性のデータを、画像生成領域Z1全体に拡張して用いることができる。   Further, in the wave radar device 1, the entire image generation region Z 1 is based on the wave characteristics calculated by the wave characteristic calculation unit 16, specifically, the wave height α, wave number K, wave direction θ, and angular frequency ω. The height η of the water surface at each point is calculated. That is, according to the wave radar device 1, the wave characteristic data obtained from a part of the region Z2 can be extended to the entire image generation region Z1.

また、波浪レーダ装置1では、複数の解析領域内エコー画像P2に基づき、波浪の角周波数ωを算出することができる。これにより、角周波数ωを適切に算出することができる。   Further, the wave radar device 1 can calculate the angular frequency ω of the waves based on the plurality of in-analysis region echo images P2. Thereby, the angular frequency ω can be calculated appropriately.

また、波浪レーダ装置1では、解析領域Z2が予め設定されている。これにより、ユーザが解析領域Z2を別途設定する手間を省くことができる。   In the wave radar device 1, the analysis region Z2 is set in advance. As a result, it is possible to save the user from setting the analysis region Z2 separately.

[変形例]
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。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention.

(1)図10は、変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部11aの構成を示すブロック図である。上述した実施形態に係る波浪レーダ装置1では、解析領域Z2の数、位置、及び大きさが予め設定されていたが、これに限らない。具体的には、解析領域Z2の数、位置、及び大きさを、ユーザの操作により設定可能な波浪レーダ装置を構成してもよい。本変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部11aは、図10に示すように、解析領域受付部18を更に備えている。   (1) FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a water surface height calculation processing unit 11a of a wave radar device according to a modification. In the wave radar device 1 according to the above-described embodiment, the number, position, and size of the analysis region Z2 are set in advance, but the present invention is not limited to this. Specifically, a wave radar device in which the number, position, and size of the analysis region Z2 can be set by a user operation may be configured. As shown in FIG. 10, the water surface height calculation processing unit 11a of the wave radar device according to this modification further includes an analysis region receiving unit 18.

解析領域受付部18は、ユーザが、図示しない操作パネル等を適宜、操作することにより設定した解析領域Z2の数、位置、及び大きさ等を受け付け、それらを解析領域内エコー画像抽出部13へ通知する。解析領域内エコー画像抽出部13は、解析領域受付部18から通知された解析領域Z2の数、位置、及び大きさに基づき設定される解析領域Z2を用いて、解析領域内エコー画像P2を抽出する。   The analysis region receiving unit 18 receives the number, position, size, and the like of the analysis region Z2 set by the user appropriately operating an operation panel (not shown), and sends them to the analysis region echo image extraction unit 13. Notice. The analysis region echo image extraction unit 13 extracts the analysis region echo image P2 using the analysis region Z2 set based on the number, position, and size of the analysis region Z2 notified from the analysis region reception unit 18. To do.

以上のように、本変形例によれば、ユーザが解析領域Z2の位置等を設定することができる。そうすると、例えば、ユーザが表示器4に表示される波浪のエコー画像を見て波高が高い部分(エコー強度が高い部分)を選択することが可能となる。これにより、自船等に大きな影響を与える大きな波浪の波浪特性の算出漏れを防止して当該波浪特性を確実に算出できるため、上記大きな波浪を俯瞰画像に表示することができる。   As described above, according to this modification, the user can set the position of the analysis region Z2 and the like. Then, for example, the user can select a portion having a high wave height (a portion having a high echo intensity) by looking at the echo image of the waves displayed on the display device 4. Thereby, since the calculation of the wave characteristic of a large wave that has a great influence on the ship and the like can be prevented and the wave characteristic can be reliably calculated, the large wave can be displayed on the overhead image.

(2)図11は、変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部11bの構成を示すブロック図である。上述した実施形態に係る波浪レーダ装置1では、解析領域Z2の数、位置、及び大きさが予め設定されていたが、これに限らない。具体的には、解析領域Z2の数、位置、及び大きさを、波浪レーダ装置側で設定してもよい。本変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部11bは、図11に示すように、解析領域設定部19を更に備えている。   (2) FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of the water surface height calculation processing unit 11b of the wave radar device according to the modification. In the wave radar device 1 according to the above-described embodiment, the number, position, and size of the analysis region Z2 are set in advance, but the present invention is not limited to this. Specifically, the number, position, and size of the analysis region Z2 may be set on the wave radar device side. The water surface height calculation processing unit 11b of the wave radar device according to this modification further includes an analysis region setting unit 19 as shown in FIG.

解析領域設定部19は、エコー画像生成部12によって生成されたエコー画像P1に基づき、解析領域Z2の数、位置、及び大きさを決定する。具体的には、解析領域設定部19は、エコー画像P1におけるエコー強度が所定値以上となっている部分を含むように、解析領域の数、位置、及び大きさを決定する。   The analysis region setting unit 19 determines the number, position, and size of the analysis region Z2 based on the echo image P1 generated by the echo image generation unit 12. Specifically, the analysis region setting unit 19 determines the number, position, and size of analysis regions so as to include a portion where the echo intensity in the echo image P1 is equal to or greater than a predetermined value.

以上のように、本変形例によれば、エコー強度が所定値以上となっている部分を解析領域Z2に確実に含めることができるため、当該部分が波浪特性を算出する対象から外れてしまうことを防止することができる。すなわち、本変形では、大きな波が俯瞰画像から排除されてしまうことを防止できる。   As described above, according to the present modification, a portion where the echo intensity is equal to or greater than the predetermined value can be surely included in the analysis region Z2, so that the portion is excluded from the target for calculating the wave characteristics. Can be prevented. That is, in this modification, it can prevent that a big wave is excluded from a bird's-eye view image.

(3)図12は、変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部11cの構成を示すブロック図である。上述した実施形態に係る波浪レーダ装置1では、波浪特性が算出された全ての波に基づいて波浪の俯瞰画像が生成されたが、これに限らない。具体的には、本変形例に係る波浪レーダ装置では、波浪特性算出部16によって算出された波高のうち、その値が所定値以下である波高、を有する波の成分については、波浪の俯瞰画像を生成する対象から除外する。   (3) FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the water surface height calculation processing unit 11c of the wave radar device according to the modification. In the wave radar device 1 according to the above-described embodiment, the bird's-eye view image of the wave is generated based on all the waves whose wave characteristics are calculated, but the present invention is not limited to this. Specifically, in the wave radar device according to this modification, among the wave heights calculated by the wave characteristic calculation unit 16, the wave component having a wave height whose value is equal to or less than a predetermined value is used as a bird's-eye view image of the wave. Is excluded from the target of generating.

本変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部11cは、低波高成分除去部28を有している。低波高成分除去部28は、波浪特性算出部16によって算出された波高の値と、記憶している所定値とを比較する。そして、低波高成分除去部28は、所定値よりも低い波高を有する波の成分を、波浪の俯瞰画像を生成する対象から除外する。本変形例によれば、自船等に対する影響が少ない低波高の波を、俯瞰画像を生成する対象となる波浪から除外できるため、俯瞰画像が煩雑になるのを防止できるとともに、信号処理部の演算負荷を軽減することができる。   The water surface height calculation processing unit 11 c of the wave radar device according to this modification includes a low wave height component removing unit 28. The low wave height component removing unit 28 compares the wave height value calculated by the wave characteristic calculating unit 16 with the stored predetermined value. Then, the low wave height component removing unit 28 excludes a wave component having a wave height lower than a predetermined value from a target for generating a wave overhead image. According to this modified example, since the low-wave height waves that have little influence on the ship and the like can be excluded from the waves that are the targets for generating the overhead image, the overhead image can be prevented from becoming complicated, and the signal processing unit Calculation load can be reduced.

(4)図13は、変形例に係る波浪レーダ装置の俯瞰画像生成処理部20aの構成を示すブロック図である。また、図14は、図13に示す3次元モデル生成部21aによって生成された波浪の3次元モデルの一部を模式的に示す図である。   (4) FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of the overhead image generation processing unit 20a of the wave radar device according to the modification. FIG. 14 is a diagram schematically showing a part of a three-dimensional wave model generated by the three-dimensional model generation unit 21a shown in FIG.

本変形例の3次元モデル生成部21aでは、まず、上述した3次元モデル生成部21aの場合と同様、xy平面における各位置(x,y)から垂直に延びる線分Lの長さを、海上の各位置(x,y)における水面高さηに対応させて描画する。そして、本変形例の3次元モデル生成部21aでは、サーフェス生成部21bが、水面位置のサーフェスモデルを生成する。具体的には、サーフェス生成部21bは、図14に示すように、近接する3つの線分Lの頂点を通る三角形状の平面を、全ての線分Lに対して生成する。これにより、波浪の形状が、サーフェス生成部21bによって生成された多数の三角形状の平面により疑似的に表現される。なお、図13では、線分Lを図示しているが、この線分Lは俯瞰画像において省略されていてもよい。   In the three-dimensional model generation unit 21a of the present modification, first, as in the case of the above-described three-dimensional model generation unit 21a, the length of the line segment L extending vertically from each position (x, y) on the xy plane is set to the sea level. Are drawn in correspondence with the water surface height η at each position (x, y). Then, in the three-dimensional model generation unit 21a of this modification, the surface generation unit 21b generates a surface model of the water surface position. Specifically, as illustrated in FIG. 14, the surface generation unit 21 b generates, for all the line segments L, a triangular plane that passes through the apexes of the three adjacent line segments L. As a result, the wave shape is represented in a pseudo manner by a large number of triangular planes generated by the surface generation unit 21b. In FIG. 13, the line segment L is illustrated, but this line segment L may be omitted from the overhead image.

1 波浪レーダ装置
4 表示器
5 アンテナ(送波部)
17 水面高さ算出部
24 俯瞰画像生成部
P2 解析領域内エコー画像
Z1 画像生成領域
Z2 解析領域
1 Wave Radar Device 4 Display 5 Antenna (Wave Transmitter)
17 Water surface height calculation unit 24 Overhead image generation unit P2 Echo image in analysis area Z1 Image generation area Z2 Analysis area

Claims (10)

送波部から送波された送信波の反射波から生成される受信信号に基づいて波浪画像を生成する波浪レーダ装置であって、
前記波浪画像が生成される画像生成領域内のエコー画像を生成するエコー画像生成部と、
前記エコー画像生成部で生成された前記エコー画像の中から、前記画像生成領域のうちの一部の領域である解析領域内のエコー画像を抽出する解析領域内エコー画像抽出部と、
前記解析領域内のエコー画像としての解析領域内エコー画像に基づいて、前記画像生成領域の各地点における水面の高さを算出する水面高さ算出部と、
前記水面高さ算出部によって算出された前記水面の高さに基づいて、前記波浪画像としての俯瞰画像を生成するとともに、該俯瞰画像を表示器に表示させる俯瞰画像生成部と、
を備えていることを特徴とする、波浪レーダ装置。
A wave radar device that generates a wave image based on a reception signal generated from a reflected wave of a transmission wave transmitted from a transmission unit,
An echo image generation unit for generating an echo image in an image generation region in which the wave image is generated;
From the echo image generated by the echo image generation unit, an echo image extraction unit in an analysis region that extracts an echo image in an analysis region that is a partial region of the image generation region;
Based on the echo image in the analysis region as the echo image in the analysis region,
Based on the height of the water surface calculated by the water surface height calculation unit, an overhead image generation unit that generates the overhead image as the wave image and displays the overhead image on a display device;
A wave radar device comprising:
請求項1に記載の波浪レーダ装置において、
前記解析領域内エコー画像に基づいて、波浪に起因する成分である波浪成分を抽出する波浪成分抽出部を更に備え、
前記水面高さ算出部は、前記波浪成分が抽出された前記解析領域内エコー画像に基づいて、前記水面の高さを算出することを特徴とする、波浪レーダ装置。
The wave radar device according to claim 1,
Based on the echo image in the analysis region, further comprising a wave component extraction unit that extracts a wave component that is a component caused by waves,
The water radar apparatus according to claim 1, wherein the water surface height calculation unit calculates the height of the water surface based on the echo image in the analysis area from which the wave component is extracted.
請求項2に記載の波浪レーダ装置において、
前記波浪成分が抽出された前記解析領域内エコー画像に基づいて、該解析領域内エコー画像に含まれる波浪に関する特性である波浪特性を算出する波浪特性算出部を更に備え、
前記水面高さ算出部は、前記波浪特性算出部で算出された前記波浪特性に基づいて、前記水面の高さを算出することを特徴とする、波浪レーダ装置。
The wave radar device according to claim 2,
Based on the analysis region echo image from which the wave component has been extracted, further includes a wave characteristic calculation unit that calculates a wave characteristic that is a property related to the wave included in the analysis region echo image,
The water radar apparatus according to claim 1, wherein the water surface height calculation unit calculates the height of the water surface based on the wave characteristics calculated by the wave characteristic calculation unit.
請求項3に記載の波浪レーダ装置において、
前記エコー画像生成部は、異なるタイミングで受波された前記反射波から生成される受信信号に基づいて、複数の前記エコー画像を生成し、
前記解析領域内エコー画像抽出部は、複数の前記エコー画像のそれぞれの中から前記解析領域内エコー画像を抽出し、
前記波浪特性算出部は、前記解析領域内エコー画像抽出部によって抽出された複数の前記解析領域内エコー画像に基づき、前記解析領域内の波浪の角周波数を前記波浪特性として算出することを特徴とする、波浪レーダ装置。
In the wave radar device according to claim 3,
The echo image generation unit generates a plurality of echo images based on reception signals generated from the reflected waves received at different timings,
The analysis area echo image extraction unit extracts the analysis area echo image from each of the plurality of echo images,
The wave characteristic calculation unit calculates an angular frequency of waves in the analysis region as the wave characteristic based on the plurality of analysis region echo images extracted by the analysis region echo image extraction unit. A wave radar device.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の波浪レーダ装置において、
前記解析領域の数、位置、及び大きさが予め設定されていることを特徴とする、波浪レーダ装置。
In the wave radar device according to any one of claims 1 to 4,
A wave radar apparatus, wherein the number, position, and size of the analysis area are preset.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の波浪レーダ装置において、
ユーザが前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも1つを設定可能なように、前記ユーザの操作を受け付ける解析領域受付部、を更に備えていることを特徴とする、波浪レーダ装置。
In the wave radar device according to any one of claims 1 to 4,
A wave radar, further comprising: an analysis region receiving unit that receives the user's operation so that the user can set at least one of the number, position, and size of the analysis region. apparatus.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の波浪レーダ装置において、
前記画像生成領域内のエコー画像に応じて、前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも1つを設定する解析領域設定部、を更に備えていることを特徴とする、波浪レーダ装置。
In the wave radar device according to any one of claims 1 to 4,
A wave radar, further comprising: an analysis region setting unit that sets at least one of the number, position, and size of the analysis region according to an echo image in the image generation region apparatus.
請求項7に記載の波浪レーダ装置において、
前記解析領域設定部は、前記画像生成領域内のエコー画像のうちエコー強度が所定値以上となっている部分を含むように、前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも1つを設定することを特徴とする、波浪レーダ装置。
In the wave radar device according to claim 7,
The analysis region setting unit includes at least one of the number, position, and size of the analysis regions so as to include a portion of the echo image in the image generation region that has an echo intensity equal to or greater than a predetermined value. A wave radar device, characterized in that
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の波浪レーダ装置において、
前記解析領域内エコー画像に基づいて、該解析領域内エコー画像に含まれる波浪の高さである波高を算出する波高算出部を更に備え、
前記水面高さ算出部は、前記波高算出部で算出された前記波高が所定値よりも低い場合、当該波高を有する波浪を、当該水面高さ算出部によって前記水面の高さを算出する対象から除外することを特徴とする、波浪レーダ装置。
In the wave radar device according to any one of claims 1 to 8,
Based on the analysis region echo image, further comprising a wave height calculation unit that calculates a wave height that is the height of the waves included in the analysis region echo image,
When the wave height calculated by the wave height calculation unit is lower than a predetermined value, the water surface height calculation unit is configured to calculate a wave having the wave height from a target for calculating the height of the water surface by the water surface height calculation unit. A wave radar device characterized in that it is excluded.
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の波浪レーダ装置において、
前記俯瞰画像生成部によって生成された前記俯瞰画像を表示する表示器を更に備えていることを特徴とする、波浪レーダ装置。
The wave radar device according to any one of claims 1 to 9,
A wave radar device, further comprising a display for displaying the overhead image generated by the overhead image generation unit.
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