JP6641532B1 - 状態予測装置および状態予測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
(参考文献1)日本国特許第6440912号
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Pk+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)
K(k)=Pk+1:k(k)Et[EPk+1:kEt+R] ・・・(17)
Z(k)=EX(k) ・・・(18)
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。
E=BA ・・・(19)
zr,s={(pr,s,qr,s)・(Mr,s,Nr,s)}/Dr,s|(pr,s,qr,s)|
・・・(20)
Xk+1:k+1=Xk+1:k+K(k)(Z(k)−EXk+1:k) ・・・(21)
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。
Claims (8)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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