JP7231394B2 - Sea level display device and sea level measurement system - Google Patents
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Description
本開示は、海面の波浪を計測する技術に関する。 The present disclosure relates to technology for measuring sea surface waves.
海面の波浪を計測する技術が、特許文献1等に開示されている。特許文献1では、複数の浮標を海面に配置しカメラで撮影することにより、海面の波浪を計測する。
A technique for measuring waves on the sea surface is disclosed in
特許文献1では、複数の浮標を保守管理する必要があるが、保守管理は手間がかかり、複数の浮標の動作を画像検出する必要があるが、画像検出は困難であった。
In
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、海面の波浪を計測するにあたり、保守管理を軽減するとともに、画像検出を容易にすることを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problems, an object of the present disclosure is to reduce maintenance and management and facilitate image detection when measuring waves on the sea surface.
前記課題を解決するために、レーダ画像の海面クラッタを計測することにより、海面の波浪を計測することとした。具体的には、矢印の長さ、矢印の方向、数値又は階調等を用いて、レーダ画像での海面の波浪をシンボル表示することとした。 In order to solve the above problems, we decided to measure sea surface waves by measuring sea surface clutter in radar images. Specifically, the length of the arrow, the direction of the arrow, the numerical value, the gradation, or the like is used to symbolize the waves on the sea surface in the radar image.
具体的には、本開示は、レーダ画像での海面の波長、波向き、波速及び波高の少なくともいずれかをシンボル表示することを特徴とする海面表示装置である。 Specifically, the present disclosure is a sea surface display device characterized by symbolically displaying at least one of the wavelength, wave direction, wave speed, and wave height of the sea surface in a radar image.
この構成によれば、海面の波浪を計測するにあたり、レーダシステムの保守管理を行うのみでよく、海面クラッタの画像検出を行うのみでよい。そして、レーダ画像が表す海域において、海面の波浪を定量的にシンボル表示することができる。 According to this configuration, when measuring the waves on the sea surface, it is sufficient only to perform maintenance and management of the radar system, and it is only necessary to perform image detection of sea surface clutter. Then, in the sea area represented by the radar image, the waves on the sea surface can be symbolically displayed quantitatively.
また、本開示は、海面の波頭を線分を用いてシンボル表示し、線分の間隔を用いて、海面の波長をシンボル表示し、線分に垂直な方向を用いて、海面の波向きをシンボル表示することを特徴とする海面表示装置である。 The present disclosure also uses line segments to symbolize wave crests on the sea surface, line segment spacing to symbolize sea surface wavelengths, and the direction perpendicular to the line segments to symbolize wave direction on the sea surface. This sea surface display device is characterized by symbol display.
この構成によれば、レーダ画像が表す海域において、海面の波頭をシンボル表示する線分を用いて、海面の波長及び波向きを定量的にシンボル表示することができる。 According to this configuration, in the sea area represented by the radar image, it is possible to quantitatively symbolize the wavelength and wave direction of the sea surface using the line segment that symbolizes the wave crest of the sea surface.
また、本開示は、海面の波頭を線分を用いてシンボル表示するにあたり、レーダ画像の画像更新毎に線分を更新し、線分の移動の速度を用いて、海面の波速をシンボル表示することを特徴とする海面表示装置である。 In addition, in symbolizing the wave crest of the sea surface using a line segment, the present disclosure updates the line segment each time the radar image is updated, and uses the speed of movement of the line segment to symbolize the wave speed of the sea surface. It is a sea surface display device characterized by the following.
この構成によれば、レーダ画像が表す海域において、海面の波頭をシンボル表示する線分を用いて、海面の波速を定量的にシンボル表示することができる。 According to this configuration, in the sea area represented by the radar image, the wave velocity on the sea surface can be quantitatively symbolized using the line segment that symbolizes the crest of the wave on the sea surface.
また、本開示は、海面の波長、波向き、波速及び波高の少なくともいずれかにレーダ画像を重畳表示することを特徴とする海面表示装置である。 Further, the present disclosure is a sea surface display device characterized by displaying a radar image superimposed on at least one of the wavelength, wave direction, wave speed, and wave height of the sea surface.
この構成によれば、レーダ画像が表す海域において、海面の波頭を反映する反射強度の高い部分を用いて、海面の波浪を視覚的に表示することができる。 According to this configuration, it is possible to visually display the waves on the sea surface by using the portions with high reflection intensity that reflect the wave crests on the sea surface in the sea area represented by the radar image.
また、本開示は、海面の波長、波向き、波速及び波高の少なくともいずれかをユーザ選択により表示することを特徴とする海面表示装置である。 Further, the present disclosure is a sea surface display device characterized by displaying at least one of the wavelength, wave direction, wave speed, and wave height of the sea surface by user selection.
この構成によれば、海面の波浪のシンボル表示を簡素化することができる。 According to this configuration, it is possible to simplify the symbol display of the waves on the sea surface.
また、本開示は、レーダ画像での海面への進水又は着水が安全であるかどうかを表示することを特徴とする海面表示装置である。 Further, the present disclosure is a sea surface display device characterized by displaying whether it is safe to launch or land on the sea surface using a radar image.
この構成によれば、レーダ画像が表す海域の安全性を表示することができる。 According to this configuration, it is possible to display the safety of the sea area represented by the radar image.
また、本開示は、以上に記載の海面表示装置と、レーダ画像での波数空間解析又は実空間解析に基づいて、レーダ画像での海面の波長、波向き、波速及び波高の少なくともいずれかを計測する海面計測装置と、を備えることを特徴とする海面計測システムである。 In addition, the present disclosure measures at least one of the wavelength, wave direction, wave speed, and wave height of the sea surface in radar images based on the sea surface display device described above and wave number space analysis or real space analysis in radar images. A sea level measurement system characterized by comprising a sea level measurement device for
この構成によれば、海面の波浪を計測するにあたり、レーダシステムの保守管理を行うのみでよく、海面クラッタの画像検出を行うのみでよい。そして、レーダ画像が表す海域において、海面の波浪を定量的にシンボル表示することができる。 According to this configuration, when measuring the waves on the sea surface, it is sufficient only to perform maintenance and management of the radar system, and it is only necessary to perform image detection of sea surface clutter. Then, in the sea area represented by the radar image, the waves on the sea surface can be symbolically displayed quantitatively.
このように、本開示は、海面の波浪を計測するにあたり、保守管理を軽減するとともに、画像検出を容易にすることができる。 Thus, the present disclosure can reduce maintenance and facilitate image detection when measuring waves on the sea surface.
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of implementing the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following embodiments.
本開示の海面計測システムの構成を図1に示す。海面計測システムSは、レーダ送信部1、レーダ受信部2、海面計測装置3及び海面表示装置4から構成される。海面計測装置3は、画像分割部31及び海面計測部32から構成される。
FIG. 1 shows the configuration of the sea level measurement system of the present disclosure. The sea level measurement system S is composed of a
レーダ送信部1は、海上に向けてレーダビームを照射する。レーダ受信部2は、海上で反射されたレーダビームを受信する。海面計測装置3は、レーダ画像の海面クラッタを計測することにより、海面の波浪を計測する。海面表示装置4は、海面計測装置3が取得、処理及び作成したレーダ映像のデータを映像化して表示する。
A
画像分割部31は、レーダ画像を分割して各分割画像を生成する。海面計測部32は、各分割画像での波数空間解析又は実空間解析に基づいて、各分割画像での海面の波長、波向き、波速及び波高の少なくともいずれかを計測する。なお、画像分割部31は、レーダ画像を分割しなくてもよい。また、海面計測部32は、分割されていないレーダ画像での海面の波長、波向き、波速及び波高の少なくともいずれかを計測してもよい。
The
本開示の海面のパラメータの表示方法を図2に示す。海面表示装置4は、各分割画像での海面の波長、波向き、波速及び波高の少なくともいずれかをシンボル表示する。
The method of displaying sea level parameters of the present disclosure is illustrated in FIG. The sea
図2の左欄では、レーダ画像は、x方向に8分割され、y方向に8分割され、全体として8×8=64分割されている。図2の右欄では、海面の波長、波向き、波速及び波高が、どのようにシンボル表示されるか、凡例が表示されている。そして、海面の波長は、図2の矢印の長さにより表され、海面の波向きは、図2の矢印の方向で表され、海面の波速は、図2の数値で表され、海面の波高は、図2の階調で表される。なお、海面のパラメータの大きさが、矢印の太さ又は丸印の大小等で表されてもよい。 In the left column of FIG. 2, the radar image is divided into 8 divisions in the x direction and 8 divisions in the y direction, for a total of 8×8=64 divisions. In the right column of FIG. 2, a legend is displayed how the wavelength, wave direction, wave speed and wave height at the sea surface are symbolized. The wavelength of the sea surface is represented by the length of the arrow in FIG. 2, the direction of the wave on the sea surface is represented by the direction of the arrow in FIG. 2, the wave velocity on the sea surface is represented by the numerical values in FIG. is represented by the gradation in FIG. Note that the size of the sea surface parameter may be represented by the thickness of the arrow, the size of the circle, or the like.
このように、海面の波浪を計測するにあたり、海面計測システムSの保守管理を行うのみでよく、海面クラッタの画像検出を行うのみでよい。そして、レーダ画像が表す海域において、海面の波浪を定量的にシンボル表示することができる。 In this way, when measuring waves on the sea surface, it is only necessary to perform maintenance and management of the sea surface measurement system S, and it is only necessary to perform image detection of sea surface clutter. Then, in the sea area represented by the radar image, the waves on the sea surface can be symbolically displayed quantitatively.
本開示の海面の波長及び波向きの表示方法を図3に示す。海面表示装置4は、海面の波頭を線分を用いてシンボル表示し、線分の間隔を用いて、海面の波長をシンボル表示し、線分に垂直な方向を用いて、海面の波向きをシンボル表示する。
FIG. 3 shows a method of displaying sea surface wavelength and wave direction according to the present disclosure. The sea
図3の左欄では、レーダ画像において、反射強度が高い海面クラッタが、海面の波頭として観測され、線分を用いてシンボル表示されている。図3の中欄では、海面の波長は、線分の間隔で表され、海面の波向きは、線分に垂直な方向で表される。図3の右欄では、海面の波長及び波向きが、どのようにシンボル表示されるか、凡例が表示されている。 In the left column of FIG. 3, in the radar image, sea surface clutter with high reflection intensity is observed as wave crests on the sea surface and symbolized using line segments. In the middle column of FIG. 3, the wavelength of the sea surface is represented by the interval of the line segments, and the wave direction of the sea surface is represented by the direction perpendicular to the line segments. In the right column of FIG. 3, a legend is displayed how the wavelength and wave direction of the sea surface are symbolized.
このように、レーダ画像が表す海域において、海面の波頭をシンボル表示する線分を用いて、海面の波長及び波向きを定量的にシンボル表示することができる。そして、線分を用いないときより、海面の波長及び波向きを視覚的にシンボル表示することができる。 In this way, in the sea area represented by the radar image, the wavelength and wave direction of the sea surface can be quantitatively symbolized using the line segment symbolizing the crest of the sea surface. The wavelength and wave direction of the sea surface can then be visually symbolized better than when line segments are not used.
本開示の海面の波長、波向き及び波速の表示方法を図4に示す。海面表示装置4は、海面の波頭を線分を用いてシンボル表示するにあたり、レーダ画像の画像更新毎に線分を更新し、線分の移動の速度を用いて、海面の波速をシンボル表示する。
FIG. 4 shows a method of displaying sea surface wavelength, wave direction, and wave speed according to the present disclosure. The sea
図4の左上欄及び左下欄では、それぞれ、更新前及び更新後のレーダ画像において、反射強度が高い海面クラッタが、海面の波頭として観測され、線分を用いてシンボル表示されている。図4の中上欄及び中下欄では、それぞれ、レーダ画像の更新前及び更新後において、海面の波長は、線分の間隔で表され、海面の波向きは、線分に垂直な方向で表され、海面の波速は、線分の移動の速度で表される。図4の右欄では、海面の波長、波向き及び波速が、どのようにシンボル表示されるか、凡例が表示されている。 In the upper left column and the lower left column of FIG. 4 , sea surface clutter with high reflection intensity is observed as wave crests on the sea surface in the radar images before and after updating, respectively, and symbolized using line segments. In the middle upper and middle lower columns of FIG. 4, before and after updating the radar image, the wavelength of the sea surface is represented by the interval of the line segment, and the wave direction of the sea surface is in the direction perpendicular to the line segment. and the wave velocity on the sea surface is represented by the velocity of the line segment movement. In the right column of FIG. 4, a legend is displayed for how the wavelength, wave direction and wave speed at the sea surface are symbolized.
このように、レーダ画像が表す海域において、海面の波頭をシンボル表示する線分を用いて、海面の波速を定量的にシンボル表示することができる。そして、線分を用いないときより、海面の波速を視覚的にシンボル表示することができる。 In this way, in the sea area represented by the radar image, the wave velocity on the sea surface can be quantitatively symbolized using the line segment symbolizing the crest of the wave on the sea surface. Then, the sea surface wave speed can be symbolically displayed more visually than when line segments are not used.
本開示の海面のパラメータ及び2次元レーダ画像の重畳方法を図5に示す。本開示の海面のパラメータ及び3次元レーダ画像の重畳方法を図6に示す。海面表示装置4は、海面の波長、波向き、波速及び波高の少なくともいずれかにレーダ画像を重畳表示する。
FIG. 5 shows the method of superimposing sea surface parameters and two-dimensional radar images of the present disclosure. FIG. 6 shows the method of superimposing sea surface parameters and three-dimensional radar images of the present disclosure. The sea
図5の左欄では、レーダ画像は、x軸及びy軸からなる2次元レーダ画像であり、x方向に8分割され、y方向に8分割され、全体として8×8=64分割されている。図5の右欄では、海面の波長、波向き、波速及び波高が、どのようにシンボル表示されるか、凡例が表示されている。そして、海面の波長は、図5の矢印の長さにより表され、海面の波向きは、図5の矢印の方向で表され、海面の波速は、図5の数値で表され、海面の波高は、図5の階調で表され、海面のパラメータに2次元レーダ画像が重畳表示されている。 In the left column of FIG. 5, the radar image is a two-dimensional radar image consisting of the x-axis and the y-axis, divided into 8 in the x direction, 8 in the y direction, and 8×8=64 in total. . In the right column of FIG. 5, a legend is displayed as to how the wavelength, wave direction, wave speed and wave height at the sea surface are symbolized. The wavelength of the sea surface is represented by the length of the arrow in FIG. 5, the wave direction on the sea surface is represented by the direction of the arrow in FIG. 5, the wave velocity on the sea surface is represented by the numerical values in FIG. is represented by the gradation of FIG. 5, and the two-dimensional radar image is displayed superimposed on the parameters of the sea surface.
図6の左欄では、レーダ画像は、x軸、y軸及び反射強度軸(波高軸に対応。)からなる3次元レーダ画像であり、x方向に8分割され、y方向に8分割され、全体として8×8=64分割されている。図6の右欄では、海面の波長、波向き及び波高が、どのようにシンボル表示されるか、凡例が表示されている。そして、海面の波長は、図6の矢印の長さにより表され、海面の波向きは、図6の矢印の方向で表され、海面の波高は、図6の階調で表され、海面のパラメータに3次元レーダ画像が重畳表示されている。 In the left column of FIG. 6, the radar image is a three-dimensional radar image consisting of the x-axis, the y-axis, and the reflection intensity axis (corresponding to the wave height axis), divided into eight in the x direction and eight in the y direction, It is divided into 8×8=64 as a whole. In the right column of FIG. 6, a legend is displayed for how the wavelength, wave direction and wave height at sea surface are symbolized. The wavelength of the sea surface is represented by the length of the arrow in FIG. 6, the direction of the wave on the sea surface is represented by the direction of the arrow in FIG. A three-dimensional radar image is superimposed on the parameters.
このように、レーダ画像が表す海域において、海面の波頭を反映する反射強度の高い部分を用いて、海面の波浪を視覚的に表示することができる。 In this way, in the sea area represented by the radar image, it is possible to visually display the waves on the sea surface by using the portions with high reflection intensity that reflect the wave crests on the sea surface.
なお、レーダ画像の画像更新毎に、図4の線分を更新するのみならず、海面のパラメータを更新してもよく、重畳表示されるレーダ画像を更新してもよい。また、レーダ画像を重畳表示するかどうかを切り替えてもよく、2次元レーダ画像及び3次元レーダ画像のうちのいずれのレーダ画像を重畳表示するかを切り替えてもよい。 Note that each time the radar image is updated, not only the line segment in FIG. 4 but also the parameters of the sea surface may be updated, and the superimposed radar image may be updated. In addition, it may be switched whether to superimpose the radar image or not, and it may be switched which of the two-dimensional radar image and the three-dimensional radar image is to be superimposed.
本開示の海面のパラメータのユーザ選択表示方法を図7に示す。海面表示装置4は、海面の波長、波向き、波速及び波高の少なくともいずれかをユーザ選択により表示する。
A user-selectable display method for sea level parameters of the present disclosure is illustrated in FIG. The sea
図7では、レーダ画像は、x方向に8分割され、y方向に8分割され、全体として8×8=64分割されている。図7の左上欄では、ユーザは、海面の波長の表示を選択しており、海面の波長は、矢印の長さにより表され、どのようにシンボル表示されるか、凡例が表示されている。図7の右上欄では、ユーザは、海面の波向きの表示を選択しており、海面の波向きは、矢印の方向により表され、どのようにシンボル表示されるか、凡例が表示されている。図7の左下欄では、ユーザは、海面の波速の表示を選択しており、海面の波速は、数値により表され、どのようにシンボル表示されるか、凡例が表示されている。図7の右下欄では、ユーザは、海面の波高の表示を選択しており、海面の波高は、階調により表され、どのようにシンボル表示されるか、凡例が表示されている。 In FIG. 7, the radar image is divided into 8 in the x direction, 8 in the y direction, and 8×8=64 as a whole. In the upper left column of FIG. 7, the user has selected the display of sea surface wavelengths, which are represented by the length of the arrow and how they are symbolized, with a legend. In the upper right column of FIG. 7, the user has selected to display wave direction on the sea surface, where the wave direction on the sea surface is represented by the direction of the arrow and how it is symbolized is displayed with a legend. . In the lower left column of FIG. 7, the user has selected to display the wave speed on the sea surface, where the wave speed on the sea surface is represented numerically and a legend is displayed as to how it is symbolized. In the lower right column of FIG. 7, the user has selected the display of the wave height of the sea surface, and the wave height of the sea surface is represented by gradation, and a legend is displayed as to how it is symbolically displayed.
このように、海面の波浪のシンボル表示を簡素化することができる。 In this way, the symbol display of waves on the sea surface can be simplified.
本開示の海面のパラメータに基づく安全表示方法を図8に示す。海面表示装置4は、レーダ画像での海面への進水又は着水が安全であるかどうかを表示する。
A safety indication method based on sea level parameters of the present disclosure is illustrated in FIG. The sea
図8では、レーダ画像は、x方向に4分割され、y方向に4分割され、全体として4×4=16分割されている。図8の左上欄では、海面の波長は、階調により表され、海面の波長が短いほど、進水又は着水が危険であることに基づいて、階調が低い部分は、危険な海域であることが表示されている。図8の右上欄では、海面の波向きは、矢印の方向により表され、船舶の船首又は航空機の機首の方向は、図8の上方向であることが表され、海面の波向きが船舶の左舷側若しくは右舷側又は航空機の左翼側若しくは右翼側に当たる方向であるほど、進水又は着水が危険であることに基づいて、矢印の方向が図8の左右方向である部分は、危険な海域であることが表示されている。図8の左下欄では、海面の波速は、階調により表され、海面の波速が速いほど、進水又は着水が危険であることに基づいて、階調が高い部分は、危険な海域であることが表示されている。図8の右下欄では、海面の波高は、階調により表され、海面の波高が高いほど、進水又は着水が危険であることに基づいて、階調が高い部分は、危険な海域であることが表示されている。 In FIG. 8, the radar image is divided into 4 parts in the x direction, 4 parts in the y direction, and 4×4=16 parts as a whole. In the upper left column of FIG. 8, the wavelength of the sea surface is represented by gradation. Something is shown. In the upper right column of FIG. 8, the direction of the waves on the sea surface is represented by the direction of the arrow, the direction of the bow of the ship or the nose of the aircraft is represented as the upward direction in FIG. Based on the fact that launching or landing on the water is more dangerous if the direction hits the port side or starboard side of the aircraft or the left side or starboard side of the aircraft, the part where the direction of the arrow is the left-right direction in Figure 8 is dangerous. It is displayed that it is a sea area. In the lower left column of FIG. 8, the wave speed on the sea surface is represented by gradation, and based on the fact that the faster the wave speed on the sea surface, the more dangerous it is to launch or land on the water. Something is shown. In the lower right column of FIG. 8, the wave height of the sea surface is represented by gradation, and based on the fact that the higher the wave height of the sea surface, the more dangerous it is to launch or land on the water. is displayed.
このように、レーダ画像が表す海域の安全性を表示することができる。 In this way, it is possible to display the safety of the sea area represented by the radar image.
まず、海面計測部32が、各分割画像での「波数空間解析」に基づいて、各分割画像での海面の波長、波向き、波速及び波高を計測する方法を説明する。
First, a method for measuring the wavelength, wave direction, wave speed, and wave height of the sea surface in each divided image by the sea
本開示の海面の波長及び波向きの計測方法を図9に示す。海面計測部32は、各フーリエスペクトルの波数空間でのピーク位置に基づいて、各分割画像での海面の波長及び波向きの少なくともいずれかを計測する。
FIG. 9 shows the method of measuring sea surface wavelength and wave direction of the present disclosure. The sea
具体的には、Bスコープ画像をXY座標画像に座標変換し、STC処理を実行し、円形画像から方形画像のみ切り出し、海面計測対象のレーダ画像とする。次に、前回スキャン及び今回スキャンの各分割画像について、それぞれ、前回スキャン及び今回スキャンの各スペクトルを生成する。次に、前回スキャン及び今回スキャンの各スペクトルを乗算し、前回スキャンと今回スキャンとの間の各クロススペクトルCSを生成する。次に、前回スキャンと今回スキャンとの間の各クロススペクトルCSを、kx及びkyを座標軸とする波数座標からλx=1/kx及びλy=1/kyを座標軸とする波長座標へと座標変換する。 Specifically, the B-scope image is coordinate-transformed into an XY coordinate image, STC processing is performed, and only a square image is cut out from the circular image to be used as a radar image for sea level measurement. Next, each spectrum of the previous scan and the current scan is generated for each divided image of the previous scan and the current scan. Next, each spectrum of the previous scan and the current scan are multiplied to generate each cross spectrum CS between the previous scan and the current scan. Next, each cross spectrum CS between the previous scan and the current scan is converted from wave number coordinates with k x and k y as wavelengths with λ x =1/k x and λ y =1/k y as coordinate axes. Coordinate transformation to coordinates.
ここで、前回スキャンと今回スキャンとの間の各クロススペクトルにおいて、ピーク位置は(λxp、λyp)である。そこで、波長λ及び波向きθを数式1、2により算出する。
このように、波数空間解析により実空間解析と比べて、海面の波長及び波向きの少なくともいずれかを容易に計測することができる。そして、各分割画像が表す各海域において、海面の波長及び波向きの少なくともいずれかを個別に計測することができる。なお、海面の波長及び波向きの少なくともいずれかを計測するにあたり、乗算後の各クロススペクトルを利用してもよいが、乗算前の各スペクトルを利用してもよい。また、乗算後の各クロススペクトル又は乗算前の各スペクトルを算出するにあたり、過去から現在に渡る複数個の乗算後の各クロススペクトル又は乗算前の各スペクトルを平均してもよい。 Thus, wave number space analysis makes it possible to easily measure at least one of the wavelength and wave direction of the sea surface compared to real space analysis. Then, at least one of the wavelength and wave direction of the sea surface can be individually measured in each sea area represented by each divided image. In measuring at least one of the wavelength and wave direction of the sea surface, each cross spectrum after multiplication may be used, but each spectrum before multiplication may be used. Further, in calculating each cross spectrum after multiplication or each spectrum before multiplication, a plurality of cross spectra after multiplication or each spectrum before multiplication from the past to the present may be averaged.
本開示の海面の波速の計測方法を図10に示す。海面計測部32は、先の時刻での各フーリエスペクトルのピーク位相と、後の時刻での各フーリエスペクトルのピーク位相と、の間の差分に基づいて、各分割画像での海面の波速を計測する。
FIG. 10 shows the method of measuring the wave velocity on the sea surface of the present disclosure. The sea
具体的には、Bスコープ画像をXY座標画像に座標変換し、STC処理を実行し、円形画像から方形画像のみ切り出し、海面計測対象のレーダ画像とする。次に、前回スキャン及び今回スキャンの各分割画像について、それぞれ、前回スキャン及び今回スキャンの各スペクトルを生成する。次に、前回スキャン及び今回スキャンの各スペクトルを乗算し、前回スキャンと今回スキャンとの間の各クロススペクトルCSを生成する。 Specifically, the B-scope image is coordinate-transformed into an XY coordinate image, STC processing is performed, and only a square image is cut out from the circular image to be used as a radar image for sea level measurement. Next, each spectrum of the previous scan and the current scan is generated for each divided image of the previous scan and the current scan. Next, each spectrum of the previous scan and the current scan is multiplied to generate each cross spectrum CS between the previous scan and the current scan.
ここで、前回スキャンと今回スキャンとの間の各クロススペクトルにおいて、ピーク位置は(kxp、kyp)である。そこで、各クロススペクトルのピーク位相CSθ(kxp、kyp)を数式3により算出し、波速vを数式4により算出する。ただし、τは、前回スキャンと今回スキャンとの間の時間間隔(例えば、アンテナの回転周期。)である。
このように、波数空間解析により実空間解析と比べて、海面の波速を容易に計測することができる。そして、各分割画像が表す各海域において、海面の波速を個別に計測することができる。なお、ナイキスト条件2πv/λ<π/τを満たさないときには、海面の波速を正しく計測することができないことに留意すべきである。また、乗算後の各クロススペクトル又は乗算前の各スペクトルを算出するにあたり、過去から現在に渡る複数個の乗算後の各クロススペクトル又は乗算前の各スペクトルを平均してもよい。 Thus, the wave velocity on the sea surface can be easily measured by the wave number space analysis compared to the real space analysis. Then, the wave velocity on the sea surface can be individually measured in each sea area represented by each divided image. It should be noted that when the Nyquist condition 2πv/λ<π/τ is not satisfied, the wave velocity on the sea surface cannot be measured correctly. Further, in calculating each cross spectrum after multiplication or each spectrum before multiplication, a plurality of cross spectra after multiplication or each spectrum before multiplication from the past to the present may be averaged.
本開示の海面の波高の計測方法を図11に示す。海面計測部32は、(1)先の時刻での各フーリエスペクトルの各波数での位相と、後の時刻での各フーリエスペクトルの各波数での位相と、の間の差分に基づいて、各フーリエスペクトルの各波数に対応する計測波速を算出し、(2)重力波の分散関係及び各フーリエスペクトルの各波数に対応する波長に基づいて、各フーリエスペクトルの各波数に対応する理論波速を算出し、(3)各フーリエスペクトルの各波数に対応する計測波速と理論波速との間の一致程度に基づいて、各フーリエスペクトルの各波数での振幅を信号成分と雑音成分とに分類し、(4)有義波高の経験式及び各フーリエスペクトルの全波数にわたる信号対雑音比に基づいて、各分割画像での海面の波高を計測する。 FIG. 11 shows the method of measuring the wave height of the sea surface of the present disclosure. (1) Based on the difference between the phase at each wavenumber of each Fourier spectrum at the earlier time and the phase at each wavenumber of each Fourier spectrum at the later time, each Calculate the measured wave velocity corresponding to each wavenumber of the Fourier spectrum, and (2) Calculate the theoretical wave velocity corresponding to each wavenumber of each Fourier spectrum based on the dispersion relationship of gravitational waves and the wavelength corresponding to each wavenumber of each Fourier spectrum. and (3) classifying the amplitude at each wavenumber of each Fourier spectrum into a signal component and a noise component based on the degree of agreement between the measured wave velocity and the theoretical wave velocity corresponding to each wavenumber of each Fourier spectrum, ( 4) Measure the sea surface wave height at each segmented image based on the empirical formula for significant wave height and the signal-to-noise ratio over all wavenumbers of each Fourier spectrum.
具体的には、Bスコープ画像をXY座標画像に座標変換し、STC処理を実行し、円形画像から方形画像のみ切り出し、海面計測対象のレーダ画像とする。次に、前回スキャン及び今回スキャンの各分割画像について、それぞれ、前回スキャン及び今回スキャンの各スペクトルを生成する。次に、前回スキャン及び今回スキャンの各スペクトルを乗算し、前回スキャンと今回スキャンとの間の各クロススペクトルCSを生成する。 Specifically, the B-scope image is coordinate-transformed into an XY coordinate image, STC processing is performed, and only a square image is cut out from the circular image to be used as a radar image for sea level measurement. Next, each spectrum of the previous scan and the current scan is generated for each divided image of the previous scan and the current scan. Next, each spectrum of the previous scan and the current scan is multiplied to generate each cross spectrum CS between the previous scan and the current scan.
そして、各クロススペクトルの各波数での位相CSθ(kx、ky)を数式5により算出し、各クロススペクトルの各波数での振幅CSp(kx、ky)を数式6により算出し、各クロススペクトルの各波数に対応する計測波速vm(kx、ky)を数式7により算出し、各クロススペクトルの各波数に対応する理論波速vt(kx、ky)を数式8により算出する。ここで、gは、重力加速度(=9.8m/s2)であり、重力波の分散関係において、沖合では水深は波高より十分に深いことを考慮している。
そして、計測波速vm(kx、ky)と理論波速vt(kx、ky)とがある程度は一致するときには、振幅CSp(kx、ky)を信号成分S(kx、ky)に分類する。一方で、計測波速vm(kx、ky)と理論波速vt(kx、ky)とがある程度も一致しないときには、振幅CSp(kx、ky)を雑音成分N(kx、ky)に分類する。さらに、各クロススペクトルの全波数にわたる信号対雑音比SNRを数式9により算出し、波高Hを数式10により算出する。ここで、a及びbは、有義波高の実測結果に基づく値である。
このように、波数空間解析により実空間解析と比べて、海面の波高を容易に計測することができる。そして、各分割画像が表す各海域において、海面の波高を個別に計測することができる。なお、海面の波高を計測するにあたり、乗算後の各クロススペクトルを利用してもよいが、乗算前の各スペクトルを利用してもよい。また、乗算後の各クロススペクトル又は乗算前の各スペクトルを算出するにあたり、過去から現在に渡る複数個の乗算後の各クロススペクトル又は乗算前の各スペクトルを平均してもよい。 In this way, the wave height of the sea surface can be easily measured by the wave number space analysis compared to the real space analysis. Then, the wave height of the sea surface can be individually measured in each sea area represented by each divided image. In measuring the wave height of the sea surface, each cross spectrum after multiplication may be used, but each spectrum before multiplication may be used. Further, in calculating each cross spectrum after multiplication or each spectrum before multiplication, a plurality of cross spectra after multiplication or each spectrum before multiplication from the past to the present may be averaged.
次に、海面計測部32が、各分割画像での「実空間解析」に基づいて、各分割画像での海面の波長、波向き、波速及び波高を計測する方法を説明する。
Next, a method for measuring the wavelength, wave direction, wave speed, and wave height of the sea surface in each split image by the sea
海面計測部32は、(1)レーダ反射強度が高い海面クラッタを、海面の波頭として観測し、(2)海面の波頭の間隔に基づいて、海面の波長を計測し、(3)海面の波頭の位置の変化に基づいて、海面の波向き及び波速を計測し、(4)海面クラッタのレーダ反射強度のコントラストに基づいて、海面の波高を計測する。 The sea surface measurement unit 32 (1) observes sea surface clutter with high radar reflection intensity as wave crests on the sea surface, (2) measures the wavelength of the sea surface based on the interval between the wave crests on the sea surface, and (3) wave crests on the sea surface. (4) measure the wave height on the sea surface based on the contrast of the radar reflection intensity of the sea surface clutter.
本開示の海面表示装置及び海面計測システムは、例えば、海面の波浪が激しい海域を特定することができ、船舶又は航空機が近づけない海域を特定することができる。 The sea level display device and the sea level measurement system of the present disclosure can, for example, identify sea areas where sea surface waves are severe, and can identify sea areas inaccessible to ships or aircraft.
S:海面計測システム
1:レーダ送信部
2:レーダ受信部
3:海面計測装置
4:海面表示装置
31:画像分割部
32:海面計測部
S: Sea level measurement system 1: Radar transmission unit 2: Radar reception unit 3: Sea level measurement device 4: Sea level display device 31: Image division unit 32: Sea level measurement unit
Claims (6)
ことを特徴とする、請求項1に記載の海面表示装置。 In symbolizing the wave crest on the sea surface using line segments, the line segments are updated each time the radar image is updated, and the speed of movement of the line segments is used to symbolize the wave velocity on the sea surface. The sea surface display device according to claim 1 .
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の海面表示装置。 3. The sea surface display device according to claim 1, wherein a radar image is superimposed on at least one of the wavelength, wave direction, wave speed and wave height of the sea surface.
ことを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の海面表示装置。 4. The sea surface display device according to any one of claims 1 to 3 , wherein at least one of the wavelength, wave direction, wave speed and wave height of the sea surface is displayed according to a user's selection.
ことを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の海面表示装置。 5. The sea surface display device according to any one of claims 1 to 4 , which displays whether it is safe to launch or land on the sea surface in a radar image.
レーダ画像での波数空間解析又は実空間解析に基づいて、レーダ画像での海面の波長、波向き、波速及び波高の少なくともいずれかを計測する海面計測装置と、
を備えることを特徴とする海面計測システム。 a sea surface display device according to any one of claims 1 to 5 ;
a sea surface measuring device that measures at least one of the wavelength, wave direction, wave speed, and wave height of the sea surface in radar images based on wave number space analysis or real space analysis in radar images;
A sea level measurement system comprising:
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Zhongbiao Chen et al.,"A New Algorithm to Retrieve Wave Parameters From Marine X-Band Radar Image Sequences", [online],IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2013年09月16日,[2023年2月7日検索], インターネット <URL:https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6600907> |
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