JPH03262990A - 波浪観測レーダ - Google Patents
波浪観測レーダInfo
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- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
の波浪状況に係る波向、波長、波速および波高の情報が
好適に得られる波浪観測レーダに関する。
状況の情報等を得るたt、波浪によって生じる海面から
の反射信号をスペクトル分析する観測・研究が進められ
ている。
事例として、例えば、昭和57年5月発行の日本航海学
会論文集第67号127頁〜135頁、「船舶レーダを
利用した波浪解析の一方法」が知悉されている。
画像の撮影写真をフォトセンサを用いてXY方向の゛走
査を行い、ここで得られたアナログ信号をデジタル信号
に変換し、次いで、2次元フーリエ変換により空間的な
パワースペクトルを算出して波浪の波長、方向を求めて
いる。
の識別が不能であり、さらに、波の移動速度が検出でき
ない。
680号公報において、波浪信号の2画面のクロススペ
クトルをレーダ空中線の1回転毎に演算し、その振幅と
位相から波浪の真の移動方向と速度を求める波浪レーダ
観測方式を提案している。
においては、得られる観測値は極めて正確なときと、誤
差が増大するときがあり、高度の信頼性が得られ難い不
都合を伴う。
波長、波速および波高の波浪状況とともに、波浪の観測
値の信頼度を示す値を同時に得ることにより、波浪状況
の把握が正確、且つ、安定に得られる波浪観測レーダを
提供することを目的とする。
は、 レーダ受信機から導出される海面反射の状況を示す信号
が供給されてデジタル化された海面反射信号を導出する
A/D変換器と、 前記海面反射信号を記憶するビデオメモリと、前記ビデ
オメモリから導出される海面反射信号のレベルを一定化
して距離に係る補正を行い、距離補正海面反射信号を導
出する距離補正回路と、 前記距離補正海面反射信号を極座標に変換した直交座標
信号を送出するXY座標変換回路と、前言己直交座標信
号から2次元FFTの処理範囲を決定するゲート信号を
導出する処理ゲート信号発生回路と、 前記ゲート信号から2次元FFTの処理範囲に係る2次
元フーリエ変換信号を送出する2次元FFT回路と、 前言己2次元フーリエ変換信号をクロススペクトル演算
するクロススペクトル演算回路と、前記クロススペクト
ル演算回路のa力信号から波向、波長、波速に係る検出
信号を導出する波向/波長/波速演算回路と、 前a己検出信号から海面反射信号を検出する海面反射検
出回路と、 前記海面反射信号と基準信号が供給されて、海面反射信
号を判定し、判定信号を導出する比較器と、 を備えることを特徴とする。
ては、海面反射の状態が明確に判定される。この場合、
波長、波速の演算値を利用して検出していることにより
、演算の信頼性の良否が判定でき、波向、波長、波速の
情報の信頼性の判断が可能になる。
図面を参照しながら以下詳細に説明する。
海面反射信号と2次元FFT処理範囲を示す説明図、第
3図は第2図の2次元FFT処理範囲における2次元F
FT処理を説明するたtの図、第4図はクロススペクト
ル演算後の振幅スペクトラムと位相スペクトラムの説明
図、第5図はクロススペクトル演算後に波向を決定する
処理の説明のための図、第6図は海面反射の程度と本発
明の原理に従い算出した海面反射検出信号を示す説明図
、第7図は海面反射の目視基準図である。
ラ等のビーム方式のアンテナ12と、送受信切換器14
と、送信機16と、アンテナ12に入感じた受信信号の
検波出力である海面反射ビデオ信号sbを送出する受信
機18と、指示器19とが設けられている。
、信頼度を示す海面反射判定信号Snを得る海面反射検
知部であり、A/D変換回路20と、ビデオメモリ22
と、距離補正回路24と、XY座標変換回路26とが設
けられている。さらに、処理ゲート信号発生回路28と
、2次元FFT回路30と、クロススペクトル演算回路
32と、波向/波長/波速演算回路34と、海面反射検
出回路36と、さらに比較器38とを有している。
ナ12を通して送信された電波は海面に放射される。そ
して、レーダRDは適切に海面反射の状況に係る信号(
海面反射信号)が受信できるように受信利得調整が行わ
れており、ここで、アンテナ12から送受信切換器14
を通して海面反射信号が受信機18に供給される。
波されて海面反射ビデオ信号sbとしてA/D変換回路
20へ送給される。ここでデジタル信号に変換された後
、ビデオメモリ22において、アンテナ12の2回転分
の信号(海面反射ビデオ信号sb)が記憶される。
補正回路24へ供給されて、レーダRDの近距離におけ
る受信信号の強度の増大を補正する。続いて、一定に変
換された距離補正信号ScはXY座標変換回路26に供
給されて、極座標から直交座標を示す直交座標信号Sd
に変換される。その画像は第2図に示されるように任意
の位置に2次元FFTの処理範囲を処理ゲート信号発生
回路28から送出されるゲート信号Seによって設定さ
れる。ここで、2次元FFT回路30は、直交座標に変
換された2回転分の海面反射信号の各1回転毎に2次元
フーリエ変換を行い、2次元フーリエ変換信号Sfを導
出する。ここで第2図に示される画像をフーリエ変換し
た後、すなわち、2次元フーリエ変換信号Sfにおける
画像例を第3図に示す。
波、中心から離間するに従い波長が短い波となる。この
場合、波浪の方向(波向き)に関しては、2方向に判断
されることになるため、次の処理を実行する。
号が2次元フーリエ変換されて導出される2次元フーリ
エ変換信号Sfはクロススペクトル演算回路32に供給
される。ここで、振幅スペクトルとともに位相スペクト
ルの演算信号Sg(第4図a、b)が導出される。
されるように位相スペクトル(+)φ〜(−)φが得ら
れ、波の移動が無ければ零となる。
供給されて、次の処理が行われる。
あり、波の移動方向(波向き)が識別できないが、位相
スペクトルは波の移動があれば第4図すに示すように奇
関数になる。この点対称にある位相スペクトル同士で掛
は合わせる。
幅スペクトラムと位相スペクトルを消去せしめ、また、
同符号の場合は、いずれも残留する信号処理を行う。こ
の処理を実施した後の振幅スペクトルを第5図に示す。
スペクトルの中から最大値を求tて、最大値が中心にあ
る範囲を定め、その範囲で重心を求める。
向は16であり、合成するととなる。ここで第5図の一
辺の長さは1920mであり、その中に合成した波数が
36あることから波長りは、 となる。
記と同様に振幅スペクトルの中から最大値を求t1最大
値を中心に、所定の範囲を設定する。
して、各振幅スペクトラムに対応する位相スペクトラム
に振幅スペクトラムの重み付けを施すため、各10点に
ついて振幅スペクトラムの振幅と位相スペクトラムの位
相を掛は合わせて加算する。次に、この結果を前記の各
10点の振幅スペクトラム値を加算した結果で割算処理
をして位相を求める。
易に求められる。さらに、移動距離をアンテナ1回転と
2回転に要する時間の差で割算処理を行い波速を求める
ことができる。
れた波長、波速のデータである検出信号shは、海面反
射検出回路36に供給され、次の計算式(4)において
、 の演算が行われ、比較器38へ供給される。この後、海
面反射判定信号STIとして送出される。
示器19のPPIスコープ(図示せず)における海面反
射に係る画像を、目視によって判断した結果と比較して
第6図に示す。
おける画面を第7図に4種顕示す。
応)を示し、さらに、第7図すは海面反射が強い場合(
第6図○印に対応)、さらに、第7図Cは海面反射が弱
い場合(第6図△印に対応)である。また、第7図dは
海面反射が非常に弱い場合(第6図X印に対応)を示し
ている。
たは非常に強いときは海面反射検出回路36の海面反射
検出信号Siは数値1に近い値を示し、海面反射が非常
に弱いときは、大きな数値、例えば、この例では最大2
5になる。
いるときは、波長、波速の演算結果は基準となる波高計
に対し比較すると誤差の少ないときである。
8の基準値を、例えば、2に設定しく第6図参照)、こ
こで2以下であれば海面反射が良好と判断することが出
来る海面反射判定信号Snが導出される。
ビデオメモリ22の後の回路構成は個別の回路構成をも
って説明したが、マイクロプロセッサ(MPU)等を用
いて、前記と同様の演算処理、すなわち、機能の結合手
段を構成し、前記と同様の作用効果を得ることも本発明
に含まれる。
の効果乃至利点を有する。すなわち、海面反射の状態で
ある波向、波長、波速および波向の波浪状況を明確に判
定することができる。
測値)を利用し判定しており、演算値の信頼性の良否、
すなわち、波向、波長、波速の信頼度の判断が可能にな
る。これにより、波浪状況の把握が正確、且つ、安定に
得られることになる。加えて、船舶の安全ならびに効率
的運行等に寄与するとともに、海上管制等のを効な運用
が可能である。
構成を示すブロック図、 第2図は海面反射信号と2次元FFT処理範囲を示す説
明図、 第3図は第2図の2次元FFT処理範囲の2次元FFT
処理を実行するための説明図、第4図はクロススペクト
ル演算後の振幅スペクトラムと位相スペクトラムを示す
説明図、第5図はクロススペクトル演算後の波向きを決
定するための処理を実施するための説明図、第6図は海
面反射の程度と本発明の原理に従い算出した海面反射検
出信号を示す説明図、第7図は海面反射の目視基準図で
ある。 12・・・アンテナ 14・・・送受信切換器 16・・・送信機 18・・・受信機 19・・・指示器 20・・・A/D変換回路 22・・・ビデオメモリ 24・・・距離補正回路 26・・・xy座標変換回路 28・・・処理ゲート信号発生回路 30・・・2次元FFT回路 32・・・クロススペクトル演算回路 34・・・波向/波長/波速演算回路 36・・・海面反射検出回路 38・・・比較器 sb・・・海面反射ビデオ信号 Sc・・・距離補正信号 Sd・・・直交座標信号 Se・・・ゲート信号 Sf・・・2次元フーリエ変換信号 Sg・・・演算信号 sh・・・検出信号 Sl・・・海面反射検出信号 Sn・・・海面反射判定信号
Claims (1)
- (1)レーダ受信機から導出される海面反射の状況を示
す信号が供給されて、デジタル化された海面反射信号を
導出するA/D変換器と、 前記海面反射信号を記憶するビデオメモリと、前記ビデ
オメモリから導出される海面反射信号のレベルを一定化
して距離に係る補正を行い、距離補正海面反射信号を導
出する距離補正回路と、 前記距離補正海面反射信号を極座標に変換した直交座標
信号を送出するXY座標変換回路と、前記直交座標信号
から2次元FFTの処理範囲を決定するゲート信号を導
出する処理ゲート信号発生回路と、 前記ゲート信号から2次元フーリエ変換信号を送出する
2次元FFT回路と、 前記2次元フーリエ変換信号をクロススペクトル演算す
るクロススペクトル演算回路と、前記クロススペクトル
演算回路の出力信号から波向、波長、波速に係る検出信
号を導出する波向/波長/波速演算回路と、 前記検出信号から海面反射信号を検出する海面反射検出
回路と、 前記海面反射信号と基準信号が供給されて、海面反射信
号を判定し、判定信号を導出する比較器と、 を備えることを特徴とする波浪観測レーダ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2063321A JP2597027B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 波浪観測レーダ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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JP2597027B2 JP2597027B2 (ja) | 1997-04-02 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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