JP6641532B1 - 状態予測装置および状態予測方法 - Google Patents

Abstract

状態予測装置（１）が、レーダ（２）の覆域（３０）内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向に跨がる複数のセル（３１）における海面の流速観測値を用いて、覆域（３０）を含む領域に２次元に設定された複数の点における津波の流量および水位から構成された状態ベクトルを平滑化する。

Description

本発明は、例えば、津波の水位および流速を予測する状態予測装置および状態予測方法に関する。

例えば、非特許文献１には、津波の運動モデルを規定する非線形浅水方程式を用いて、レーダによって観測された海面の流速観測値から、津波の水位をリアルタイムに予測する技術が記載されている。

ＢＥＬＩＮＤＡ Ｊ． ＬＩＰＡ， ＤＯＮＡＬＤ Ｅ． ＢＡＲＲＩＣＫ， ＪＯＨＮ ＢＯＵＲＧ ａｎｄ ＢＲＵＣＥ Ｂ． ＮＹＤＥＮ， "ＨＦ Ｒａｄａｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｓｕｎａｍｉｓ"， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙ， Ｖｏｌ． ６２， ｐｐ． ７０５ ｔｏ ７１６， ２００６．

非特許文献１のように津波の状態をリアルタイムに予測する技術は提案されているが、可能な限り早期に津波の警戒を促すためには、津波の状態を精度よくリアルタイムに予測する必要がある。

本発明は上記課題を解決するものであって、津波の状態を精度よくリアルタイムに予測できる状態予測装置および状態予測方法を得ることを目的とする。

本発明に係る状態予測装置は、レーダの覆域を含む領域に２次元に設定された複数の点における津波の流量および水位から構成された状態ベクトルについて、津波の伝播を表す２次元の浅水方程式を用いて次時刻における状態ベクトルを予測する予測部と、カルマンフィルタを用い、カルマンゲインと、予測部によって予測された状態ベクトルと、覆域内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向に跨がる複数のセルにおける海面の流速観測値から構成される観測ベクトルを用いて、予測部によって予測された状態ベクトルを覆域内で一括して平滑化する平滑部と、状態ベクトルの予測に用いられる初期値を、予測部に設定する設定部とを備える。

本発明によれば、カルマンフィルタを用い、カルマンゲインと、予測部によって予測された状態ベクトルと、レーダの覆域内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向に跨がる複数のセルにおける海面の流速観測値から構成される観測ベクトルを用いて、覆域を含む領域に２次元に設定された複数の点における津波の流量および水位から構成された状態ベクトルを覆域内で一括して平滑化するので、津波の状態を精度よくリアルタイムに予測できる。

実施の形態１に係る状態予測装置の構成を示すブロック図である。 レーダの覆域と津波との関係を示す図である。 レーダの覆域と津波の状態ベクトルとの関係を示す図である。 実施の形態１に係る状態予測方法を示すフローチャートである。 図５Ａは、レーダの覆域と津波の状態ベクトルとを示す図である。図５Ｂは、レーダの覆域と覆域のセルにまとめられた状態ベクトルを示す図である。図５Ｃは、レーダの覆域と観測ベクトルとを示す図である。 図６Ａは、実施の形態１に係る状態予測装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図６Ｂは、実施の形態１に係る状態予測装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る状態予測装置１の構成を示すブロック図である。図２は、レーダ２の覆域３０と津波との関係を示す図である。また、図３は、レーダ２の覆域３０と津波の状態ベクトルとの関係を示す図である。図１に示すように、状態予測装置１は、レーダ２によって観測された海面の流速観測値ａを用いて、津波の状態を予測する装置であり、予測部１０、平滑部１１および設定部１２を備える。図２に示すように、レーダ２の覆域３０は、レンジ方向（距離方向）とビーム方向（方位方向）に複数に区分けされ、区分けされた各領域がセル３１である。レーダ２は、覆域３０内のセル３１ごとの海面の流速を観測する装置であり、アンテナ２０および信号処理部２１を備える。

予測部１０は、次時刻における状態ベクトルを予測する。状態ベクトルは、レーダ２の覆域３０を含む領域に２次元に設定された複数の点における津波の流量および水位から構成されたベクトルである。例えば、図３に示す状態ベクトルは、覆域３０を含んだ領域に設定された複数の格子点４０に相当する各々の領域おける津波の流量および水位から構成されている。図３のＸ軸方向における格子のメッシュ数をＩとし、Ｙ軸方向における格子のメッシュ数をＪとした場合に、状態ベクトルは、Ｉ×Ｊ×３の次元を有するベクトルである。以降の説明では、Ｘ軸方向を東西方向とし、Ｙ軸方向を南北方向とする。

Ｘ軸方向の津波の流量をＭとし、Ｙ軸方向の津波の流量をＮとし、各格子点に対応する領域における津波の水位をＨとした場合、時刻ｋにおける状態ベクトルは、下記式（１）で表すことができる。ｋは、サンプリング時刻番号である。Ｘ（ｋ）は、時刻ｋにおける津波の状態ベクトルである。

上記式（１）において、Ｍ_ｉｊは、Ｘ軸方向にｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｉ）番目かつＹ軸方向にｊ（ｊ＝１，２，・・・，Ｊ）番目の格子点４０に対応する領域における津波のＸ軸方向の流量であり、Ｎ_ｉｊは、Ｘ軸方向にｉ番目かつＹ軸方向にｊ番目の格子点４０に対応する領域における津波のＹ軸方向への流量である。Ｈ_ｉｊは、Ｘ軸方向にｉ番目でＹ軸方向にｊ番目の格子点４０に対応する領域における津波の水位である。

予測部１０は、津波の伝播を表す２次元の浅水方程式を用いて、時刻ｋにおける平滑化された状態ベクトルＸ（ｋ｜ｋ）から、次時刻ｋ＋１における状態ベクトルＸ（ｋ＋１｜ｋ）を予測する。当該浅水方程式として、例えば、覆域３０を含む領域に設定された複数の格子点４０における津波の伝播を表す２次元の浅水方程式が用いられる。

平滑部１１は、覆域３０内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向に跨がる複数のセル３１における海面の流速観測値ａを用いて、予測部１０によって予測された状態ベクトルｂを平滑化する。平滑化は、状態ベクトルｂを構成する津波の流量と水位に含まれる予測誤差を除去する処理である。

例えば、平滑部１１は、状態ベクトルｂを線形補間して観測行列を作成し、作成された観測行列を用いて状態ベクトルｂを平滑化する。観測行列は、状態ベクトルを、観測ベクトルに線形変換する行列である。観測ベクトルは、複数のセル３１における海面の流速観測値から構成されたベクトルである。

平滑部１１によって平滑化された状態ベクトルｃは、平滑部１１から予測部１０に出力される。また、平滑部１１は、レーダ２による観測間隔ごとに算出された平滑流量および水位を、予測結果ｄとして出力する。

設定部１２は、状態ベクトルの予測に用いられる初期値ｅを、予測部１０に設定する。例えば、設定部１２は、レーダ２から入力した観測値ｆを用いて初期値ｅを算出し、算出された初期値ｅを予測部１０に設定する。予測部１０は、津波を探索する初期フェーズにおいて、設定部１２によって設定された状態ベクトルの初期値ｅを用いて次時刻における状態ベクトルを予測し、津波の追尾フェーズでは、平滑部１１によって平滑化された状態ベクトルを用いて次時刻における状態ベクトルを予測する。

アンテナ２０は、観測領域である海面に向けて電磁波を送信し、海面で反射された電磁波を受信する。信号処理部２１は、アンテナ２０によって受信された電磁波に基づいて、覆域３０内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向に跨がる複数のセル３１における海面の流速観測値ａを観測し、観測された流速観測値ａを平滑部１１に出力する。さらに、信号処理部２１は、津波を含むセル３１に対応する海面の流速観測値ａに基づいて、津波の進行方向の流量を算出し、算出された流量を観測値ｆとして設定部１２に出力する。

次に、状態予測装置１の動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係る状態予測方法を示すフローチャートであり、状態予測装置１の動作を示している。まず、設定部１２が、状態ベクトルの予測に用いられる初期値ｅを、予測部１０に設定する（ステップＳＴ１）。例えば、設定部１２は、津波の波面情報に基づいて津波の状態ベクトルを算出し、算出された状態ベクトルを初期値ｅとして予測部１０に設定する。ここで、津波の波面情報は、レーダ２の覆域３０を区分けする複数のセル３１のうち、津波の波面が含まれるセル３１を示す情報である。

設定部１２は、複数のセル３１のうち、津波の波面が含まれるセル３１について、下記式（２）、（３）および（４）に従って状態ベクトル（Ｍ Ｎ Ｈ）を算出し、覆域３０を含む領域に設定された格子の複数のメッシュのうち、当該セル３１に対応するメッシュを選別し、算出された状態ベクトル（Ｍ Ｎ Ｈ）を、選別されたメッシュの格子点における津波の状態ベクトルの初期値ｅとする。一方、設定部１２は、津波の波面を含まないセル３１に対応するメッシュの格子点について初期値ｅを０とする。
なお、下記式（２）〜（４）において、Ｖは、津波の進行方向の流量であり、信号処理部２１によって算出された観測値ｆである。φは、Ｘ軸と津波の進行方向とがなす角度であり、ｇは重力加速度であり、Ｄは水深である。

なお、津波の波面情報に基づく津波の流量および水位の算出については、例えば、下記の参考文献１に記載された技術を用いることができる。
（参考文献１）日本国特許第６４４０９１２号

また、設定部１２は、津波の逆解析結果に基づいて、津波の状態ベクトルを算出してもよい。津波の逆解析とは、観測位置応答関数を用いて、メッシュごとに観測された津波の流量および水位の時系列変動から、観測領域の小領域の流量および水位の変動を算出する処理である。設定部１２によって算出されたメッシュにおける津波の流量および水位は、当該メッシュの格子点における状態ベクトルの初期値ｅとして予測部１０に設定される。

さらに、設定部１２は、下記式（５）に従って、平滑誤差共分散行列の初期値Ｐ_２：２を算出し、Ｐ_２：２を初期値ｅとして予測部１０に設定してもよい。下記式（５）において、Ｒは観測誤差共分散行列であり、セルの流速誤差の共分散を設定する。

初期値設定が完了すると、レーダ２による観測間隔ごとに、状態予測、カルマンゲイン算出および覆域平滑処理が順次実行される繰り返し処理に移行する。
予測部１０は、現時刻ｋにおける状態ベクトルＸ（ｋ｜ｋ）を用いて、下記式（６）に従い、次時刻における状態ベクトルＸ（ｋ＋１｜ｋ）と予測誤差共分散行列Ｐ_{ｋ＋１：ｋ}を算出する（ステップＳＴ２）。なお、下記式（６）において、状態ベクトルＸ（ｋ｜ｋ）は、平滑部１１によって平滑化された時刻ｋにおける状態ベクトルである。
Ｘ（ｋ＋１｜ｋ）＝ＦＸ（ｋ｜ｋ） ・・・（６）

上記式（６）において、Ｆは予測を表す遷移行列である。例えば、予測部１０は、下記式（７）、（８）および（９）に従って、時刻ｋにおける状態ベクトルを、次時刻ｋ＋１における状態ベクトルに線形変換する。下記式（７）〜（９）は、津波の伝播を表す２次元の浅水方程式である。なお、ｇは重力加速度であり、ｄｔは時刻ｋと時刻ｋ＋１との時間間隔であり、ｄｘは格子点間の間隔である。ただし、下記式（７）〜（９）において、Ｈ_{ｉ，ｊ−１}（ｋ）は下記式（１０）で表され、Ｈ_{ｉ−１，ｊ}（ｋ）は下記式（１１）で表され、Ｍ_{ｉ，ｊ＋１}（ｋ）は下記式（１２）で表され、Ｎ_{ｉ＋１，ｊ}（ｋ）は下記式（１３）で表される。また、下記式（１０）〜（１３）は、境界セルにおける反射の条件を示している。

予測部１０は、下記式（１４）に従って、予測誤差共分散行列Ｐ_{ｋ＋１：ｋ}を算出する。下記式（１４）において、Ｐ_ｋ：ｋは、平滑誤差共分散行列であり、Ｆ^ｔは、遷移行列Ｆの転置を表し、Ｇは駆動雑音変換行列であり、Ｇ^ｔは、駆動雑音変換行列Ｇの転置を表している。Ｑは駆動雑音共分散行列であり、Ｑ＝ｑＩ_ｄとする。ｑは、駆動雑音パラメータであり、Ｉ_ｄは、ｄ×ｄのサイズの単位行列であり、ｄ＝Ｉ×Ｊとする。下記式（１４）は、津波が運動する際に、水位差が正規分布に従って揺らぐことを想定している。例えば、予測部１０は、レーダ２からの電磁波の海面での反射、透過および重畳に関する境界条件を考慮して遷移行列Ｆを生成することができる。なお、駆動雑音変換行列Ｇは、下記式（１５）および（１６）で表すことができる。

続いて、平滑部１１は、時刻ｋにおけるカルマンゲインＫ（ｋ）を算出する（ステップＳＴ３）。例えば、平滑部１１は、下記式（１７）に従って時刻ｋにおけるカルマンゲインＫ（ｋ）を算出する。下記式（１７）におけるＥは観測行列である。Ｅ^ｔは観測行列Ｅの転置である。
Ｋ（ｋ）＝Ｐ_{ｋ＋１：ｋ}（ｋ）Ｅ^ｔ［ＥＰ_{ｋ＋１：ｋ}Ｅ^ｔ＋Ｒ］ ・・・（１７）

観測行列Ｅは、下記式（１８）に示すように、状態ベクトルＸ（ｋ）を観測ベクトルＺ（ｋ）に線形変換する行列である。観測ベクトルＺ（ｋ）は、レーダ２によって時刻ｋに観測された覆域３０内の複数のセル３１のそれぞれに対応する海面の流速観測値から構成されている。例えば、観測ベクトルＺ（ｋ）は、Ｚ（ｋ）＝｛ｚ_１，１（ｋ） ｚ_２，１（ｋ） ・・・ ｚ_ｒ，ｓ（ｋ）｝である。ｚ_ｒ，ｓは、レンジ番号ｒおよびビーム番号ｓのセル３１における海面の流速観測値である。レンジ番号ｒは、セル３１のレンジ方向に割り当てられた通し番号であり、ビーム番号ｓは、セル３１のビーム方向に割り当てられた通し番号である。
Ｚ（ｋ）＝ＥＸ（ｋ） ・・・（１８）

図５Ａは、覆域３０と津波の状態ベクトルとを示す図である。図５Ｂは、覆域３０と、覆域３０のセル３１にまとめられた状態ベクトルとを示す図である。図５Ｃは、覆域３０と、観測ベクトルとを示す図である。図５Ａに示す状態ベクトルは、複数の格子点４０に対応する領域の津波の流量および水位を要素としており、Ｉ×Ｊ×３の次元を有する。
以降では、覆域３０のレンジ方向のセル３１の数をＲとし、ビーム方向のセル３１の数をＳとする。

下記式（１９）における行列Ａは、図５Ｂに示すように、Ｉ×Ｊ×３の状態ベクトルを覆域３０内の複数のセル３１に対応付けるＩ×Ｊ×３列かつＲ×Ｓ×３行の行列である。行列Ａによる状態ベクトルとセル３１との対応付けは、例えば、セルに対して最近傍の格子点を選択する方法あるいは線形補間を行う方法を用いることができる。線形補間の例としては、１つのセルに対して最近傍の格子点を選択するのではなく、セルから距離の近い上位２つの格子点を用いて距離に逆比例させて２つの格子点の状態ベクトルを重み付け平均してもよい。Ｉ×Ｊ×３の状態ベクトルＸ（ｋ）に行列Ａの演算を施すことで、各格子点４０の要素が対応するセル３１にまとめられるので、状態ベクトルは、次元がＲ×Ｓ×３に縮小される。セル３１に対応付けられた状態ベクトルの要素は、図５Ｂに示すように、津波のＸ軸方向の流量Ｍ、Ｙ軸方向の流量Ｎおよび水位Ｈである。
Ｅ＝ＢＡ ・・・（１９）

上記式（１９）における行列Ｂは、図５Ｃに示すように、Ｒ×Ｓ×３の覆域３０の状態ベクトルの各要素の流量を視線方向の流速に射影するＲ×Ｓ×３列かつＲ×Ｓ行の行列である。行列Ｂの各要素は、下記式（２０）に従って、流量Ｍ_ｒ，ｓおよびＮ_ｒ，ｓをｚ_ｒ，ｓに線形変換する。ｚ_ｒ，ｓは、レンジ番号ｒおよびビーム番号ｓのセル３１に対応する海面の流速観測値である。Ｒ×Ｓ×３の状態ベクトルに行列Ｂの演算を施すことにより、図５Ｃに示すように、セル３１ごとの要素から、ｚ_ｒ，ｓである射影流速ベクトルＬが得られる。ここで、（ｐ_ｒ，ｓ，ｑ_ｒ，ｓ）は、レーダ装置の設置点を基準としたレンジ番号ｒ、ビーム番号ｓのセルへの位置ベクトルを表す。
ｚ_ｒ，ｓ＝｛（ｐ_ｒ，ｓ，ｑ_ｒ，ｓ）・（Ｍ_ｒ，ｓ，Ｎ_ｒ，ｓ）｝／Ｄ_ｒ，ｓ｜（ｐ_ｒ，ｓ，ｑ_ｒ，ｓ）｜
・・・（２０）

続いて、平滑部１１は、覆域平滑処理を行う（ステップＳＴ４）。例えば、平滑部１１は、カルマンゲインＫ（ｋ）、観測ベクトルＺ（ｋ）および予測部１０によって予測された状態ベクトルＸ_{ｋ＋１：ｋ}を用い、下記式（２１）に従って、次時刻ｋ＋１における平滑化された状態ベクトルＸ_{ｋ＋１：ｋ＋１}を算出する。これは、観測行列Ｅが行列Ｂ×行列Ａで表されたカルマンフィルタを用いた状態ベクトルの平滑化処理である。また、観測ベクトルＺ（ｋ）は、覆域３０内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向とに跨がる複数のセル３１における海面の流速観測値であるので、状態ベクトルＸ_{ｋ＋１：ｋ＋１}は、覆域３０内で観測された海面の流速ベクトルが一括して平滑化されたベクトルとなる。
Ｘ_{ｋ＋１：ｋ＋１}＝Ｘ_{ｋ＋１：ｋ}＋Ｋ（ｋ）（Ｚ（ｋ）−ＥＸ_{ｋ＋１：ｋ}） ・・・（２１）

次に、状態予測装置１の機能を実現するハードウェア構成について説明する。
状態予測装置１における、予測部１０、平滑部１１および設定部１２の機能は、処理回路によって実現される。すなわち、状態予測装置１は、図４のステップＳＴ１からステップＳＴ４までの処理を実行するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。

図６Ａは、状態予測装置１の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図６Ｂは、状態予測装置１の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、レーダ２は、図１に示した構成を有するレーダである。

処理回路が図６Ａに示す専用のハードウェアの処理回路１００である場合、処理回路１００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。状態予測装置１における、予測部１０、平滑部１１および設定部１２の機能を、別々の処理回路で実現してもよく、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。

処理回路が図６Ｂに示すプロセッサ１０１である場合、状態予測装置１における、予測部１０、平滑部１１および設定部１２の機能は、ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。なお、ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ１０２に記憶される。

プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、状態予測装置１における、予測部１０、平滑部１１および設定部１２の機能を実現する。例えば、状態予測装置１は、プロセッサ１０１によって実行されるときに、図４に示したフローチャートのステップＳＴ１からステップＳＴ４までの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ１０２を備える。これらのプログラムは、予測部１０、平滑部１１および設定部１２の手順または方法を、コンピュータに実行させる。メモリ１０２は、コンピュータを、予測部１０、平滑部１１および設定部１２として機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。

メモリ１０２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ−ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなどが該当する。

状態予測装置１における、予測部１０、平滑部１１および設定部１２の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、予測部１０は、専用のハードウェアである処理回路１００によって機能を実現し、平滑部１１および設定部１２は、プロセッサ１０１が、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより機能を実現する。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせによって上記機能を実現することができる。

以上のように、実施の形態１に係る状態予測装置１において、レーダ２の覆域３０内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向とに跨がる複数のセル３１に対応する海面の流速観測値を用いて、覆域３０を含む領域に設定された複数の格子点４０に対応する津波の状態ベクトルを平滑化する。このように、覆域３０内で観測された海面の流速ベクトルが一括して平滑化されるので、レーダ２が単体のレーダであっても、リアルタイムな津波の予測と津波の状態の平滑化とが可能となり、従来の技術よりも津波の流速推定精度および水位推定精度が向上する。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

本発明に係る状態予測装置は、津波の状態を正確にリアルタイムに予測できるので、津波の水位および流速を予測するレーダシステムに利用可能である。

１ 状態予測装置、２ レーダ、１０ 予測部、１１ 平滑部、１２ 設定部、２０ アンテナ、２１ 信号処理部、３０ 覆域、３１ セル、４０ 格子点、１００ 処理回路、１０１ プロセッサ、１０２ メモリ。

Claims (8)

1. レーダの覆域を含む領域に２次元に設定された複数の点における津波の流量および水位から構成された状態ベクトルについて、津波の伝播を表す２次元の浅水方程式を用いて次時刻における前記状態ベクトルを予測する予測部と、
   カルマンフィルタを用い、カルマンゲインと、前記予測部によって予測された状態ベクトルと、前記覆域内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向に跨がる複数のセルにおける海面の流速観測値から構成される観測ベクトルを用いて、前記予測部によって予測された前記状態ベクトルを前記覆域内で一括して平滑化する平滑部と、
   前記状態ベクトルの予測に用いられる初期値を、前記予測部に設定する設定部と
   を備えたことを特徴とする状態予測装置。
2. レーダの覆域を含む領域に２次元に設定された複数の点における津波の流量および水位から構成された状態ベクトルについて、次時刻における前記状態ベクトルを予測する予測部と、
   前記予測部によって予測された前記状態ベクトルを線形補間し、当該状態ベクトルを、前記覆域内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向に跨がる複数のセルにおける海面の流速観測値から構成された観測ベクトルに線形変換する観測行列を作成し、作成された前記観測行列を用いて前記状態ベクトルを平滑化する平滑部と、
   前記状態ベクトルの予測に用いられる初期値を、前記予測部に設定する設定部と
   を備えたことを特徴とする状態予測装置。
3. 前記予測部は、津波の伝播を表す２次元の浅水方程式を用いて前記状態ベクトルを予測することを特徴とする請求項２記載の状態予測装置。
4. 前記予測部は、前記覆域を含む領域に設定された複数の格子点における津波の伝播を表す２次元の浅水方程式を用いて前記状態ベクトルを予測すること
   を特徴とする請求項２記載の状態予測装置。
5. 前記設定部は、津波の波面情報に基づいて前記状態ベクトルを算出し、算出された前記状態ベクトルを前記初期値として前記予測部に設定すること
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の状態予測装置。
6. 前記設定部は、津波の逆解析結果に基づいて前記状態ベクトルを算出し、算出された前記状態ベクトルを前記初期値として前記予測部に設定すること
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の状態予測装置。
7. 予測部、平滑部および設定部を備えた状態予測装置による状態予測方法であって、
   前記設定部が、レーダの覆域を含む領域に２次元に設定された複数の点における津波の流量および水位から構成された状態ベクトルの予測に用いられる初期値を、前記予測部に設定するステップと、
   前記予測部が、津波の伝播を表す２次元の浅水方程式を用いて次時刻における前記状態ベクトルを予測するステップと、
   前記平滑部が、カルマンフィルタを用い、カルマンゲインと、前記予測部によって予測された状態ベクトルと、前記覆域内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向に跨がる複数のセルにおける海面の流速観測値から構成される観測ベクトルを用いて、前記予測部によって予測された前記状態ベクトルを前記覆域内で一括して平滑化するステップと
   を備えたことを特徴とする状態予測方法。
8. 予測部、平滑部および設定部を備えた状態予測装置による状態予測方法であって、
   前記設定部が、レーダの覆域を含む領域に２次元に設定された複数の点における津波の流量および水位から構成された状態ベクトルの予測に用いられる初期値を、前記予測部に設定するステップと、
   前記予測部が、次時刻における前記状態ベクトルを予測するステップと、
   前記平滑部が、前記予測部によって予測された前記状態ベクトルを線形補間し、当該状態ベクトルを、前記覆域内の複数のレンジ方向と複数のビーム方向に跨がる複数のセルにおける海面の流速観測値から構成された観測ベクトルに線形変換する観測行列を作成し、作成された前記観測行列を用いて前記状態ベクトルを平滑化するステップと
   を備えたことを特徴とする状態予測方法。

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