JP2003185743A - Wave height calculator, method of calculating wave height, recording medium, and ship - Google Patents
Wave height calculator, method of calculating wave height, recording medium, and shipInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、波浪情報の算出に
関し、特に波浪情報の波高、周期、方向の内の波高を算
出する装置、方法、算出するためにプログラムを記録し
コンピュータが読取り可能な記録媒体、及び波高算出装
置を備える船舶に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to calculation of wave information, and more particularly, to an apparatus and method for calculating the wave height, cycle, and wave height of wave information, and a computer program readable by recording a program for calculating the wave height. The present invention relates to a ship provided with a recording medium and a wave height calculating device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】海や河や湖等の水面に関する波浪情報と
して、波の高さ（以下、波高と云う）、波の周期、波の
方向がある。これらの波浪情報は、船舶や水上構造物の
設計の他、船舶の保守やウェザールーティングに有用で
あり、船舶の安全性や運航効率の向上に重要な情報であ
る。2. Description of the Related Art Wave information relating to water surfaces such as the sea, rivers and lakes includes wave height (hereinafter referred to as wave height), wave period, and wave direction. The wave information is useful for the maintenance of ships and weather routing as well as the design of ships and floating structures, and is important information for improving the safety and operational efficiency of ships.
【０００３】このため、従来よりこれらの波浪情報を求
める方法が種々開発されている。この波浪情報を求める
方法として、レーダーによる水面反射を含む画像から波
数スペクトルを求め、波の波長、及び波向きの分布を算
定する方法が知られており（例えば、「航走中の船体運
動による海洋波スペクトルのリアルタイム推定−実船試
験−」平山次清、関西造船協会誌、第１９８号（１９８
５）、ｐｐ１７−２９）、上記方法等によって、波浪情
報の内の、波の周期（波の周期は波長から求めることが
できる）、及び波向きの分布を求めることができる。Therefore, various methods for obtaining such wave information have been conventionally developed. As a method of obtaining this wave information, there is known a method of obtaining a wave number spectrum from an image including water surface reflection by a radar, and calculating a wave wavelength and a wave direction distribution (for example, "according to a motion of a ship during navigation. Real-time estimation of ocean wave spectrum-actual ship test- "Tsuguyoshi Hirayama, Kansai Shipbuilding Association, No. 198 (198)
5), pp17-29), the above method, and the like, the wave period (the wave period can be obtained from the wavelength) and the wave direction distribution in the wave information can be obtained.
【０００４】一方、波浪情報の波高については、波数ス
ペクトルの高さ（縦軸）から波高に関する情報を得るこ
とができるが、この情報は相対的な情報であるため、実
測して得た波高値を用いてチューニングを行う必要があ
る。実測値を用いたチューニングによって波高値を求め
る方法として、例えば、シグナル雑音法や陰影比法（例
えば、「Evaluation of Marine Wave Radar(PartII)，
ファビオ高瀬、平山次清、日本造船学会論文集、第１８
８号（２０００）、ｐｐ２２５−２３７」が知られてい
る。On the other hand, regarding the wave height of the wave information, information about the wave height can be obtained from the height (vertical axis) of the wave number spectrum, but since this information is relative information, the wave height value obtained by actual measurement is obtained. It is necessary to tune using. As a method of obtaining a peak value by tuning using an actual measurement value, for example, a signal noise method or a shadow ratio method (for example, “Evaluation of Marine Wave Radar (PartII),
Fabio Takase, Tsuyoshi Kiyoyama, Proceedings of the Shipbuilding Society of Japan, 18th
No. 8 (2000), pp225-237 ”is known.
【０００５】シグナル雑音法は、レーダーにより得られ
た情報からスペクトルピークとバックグラウンド雑音を
求め、このシグナル雑音比（ＳＮＲ）を算出し、算出し
たＳＮＲから波高を推定するものであり、有義波高一群
の波の中の高い方から数えて全体の１／３に間にある波
についての平均の波高を持つ波の高さ）は、
Ｈ1/3＝α＋β√ＳＮＲ …（１）
で表される。なお、α、βは、波浪ブイを利用した実測
による測定結果に基づいて決定される較正用パラメータ
である。The signal noise method is to obtain a spectral peak and background noise from information obtained by a radar, calculate the signal noise ratio (SNR), and estimate the wave height from the calculated SNR. The height of the wave with an average wave height for the waves that are between one-third of the total in the group of waves) is expressed as H 1/3 = α + β√SNR (1) It Note that α and β are calibration parameters that are determined based on the measurement results obtained by actual measurement using a wave buoy.
【０００６】また、陰影比法は、レーダー画面上におい
て、陰になった部分と水面領域との面積比率（陰影比Sh
adow Ratio）と、水面の荒れ具合との間に関係があるこ
とを利用して波高を推定するもので、波高Ｈ1/3は、
Ａ，Ｂを定数とし、ＳＲを陰影比としたとき
Ｈ1/3＝Ａ・ＳＲＢ …（２）
で表される。Further, the shadow ratio method is the area ratio (shadow ratio Sh
Adow Ratio) and the degree of water surface roughness are used to estimate the wave height. The wave height H 1/3 is
When A and B are constants and SR is a shading ratio, it is expressed by H 1/3 = A · SR B (2).
【０００７】また、上記の方法の他に、ピッチ（縦揺）
やヒーブ（上下揺）などの船体運動の計測データを組み
合わせることによって、船体運動のみから方向スペクト
ルを求める方法（例えば、「航走中の船体運動による海
洋波スペクトルのリアルタイム推定（その２）−方向ス
ペクトルの推定−」平山次清、関西造船協会誌、第２０
４号（１９８７）、ｐｐ２１−２７）」も提案されてい
る。In addition to the above method, pitch (vertical pitch)
Method to obtain the direction spectrum from the ship motion only by combining the measurement data of the ship motion such as swell and heave (for example, “Real-time estimation of ocean wave spectrum by ship motion during navigation (part 2) -direction”). Spectral Estimates- "Tsuguyoshi Hirayama, Kansai Shipbuilding Association, No. 20
4 (1987), pp21-27) "has also been proposed.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来提案されている方
法では、波高の算出において実測値を用いた較正を必要
とするという問題がある。波高を実測するには例えば波
浪ブイを利用する必要があり、船舶の航走中に波高を実
測することは困難であり、また、リアルタイムで測定す
ることも困難であるという問題がある。The method proposed hitherto has a problem that calibration using measured values is required in calculating the wave height. In order to measure the wave height, it is necessary to use a wave buoy, for example, and it is difficult to measure the wave height while the ship is traveling, and it is also difficult to measure the wave height in real time.
【０００９】また、陰影比法は、波高と陰影とが比例関
係になく、低い波高に対しては有効であるが、高い波高
に対しては陰影比が飽和するため適用が難しくなるとい
う問題がある。また、船体運動の計測データを用いた推
定方法では、必ずしも波の方向や波高が安定しないとい
う問題がある。Further, the shadow ratio method is effective for low wave heights because the wave height and the shadow are not in a proportional relationship, but is difficult to apply because the shadow ratio is saturated for high wave heights. is there. Further, the estimation method using the measurement data of the ship motion has a problem that the wave direction and wave height are not always stable.
【００１０】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決し、波高の算出において実測に基づく較正を不要と
することを目的とし、高い波高についても高精度の算出
を行うことを目的とする。また、船舶上において波高を
安定してリアルタイムで得ることを目的とする。Therefore, the present invention aims to solve the above-mentioned conventional problems and to eliminate the need for calibration based on actual measurement in calculating the wave height, and to calculate the wave height with high accuracy. . Moreover, it aims at obtaining a stable wave height on a ship in real time.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、レーダー画像
信号と船体運動情報とを組み合わせることによって、実
測に基づく較正が不要であり、高い波高についても高精
度で安定した波高値の算出を可能とする。According to the present invention, by combining a radar image signal and ship motion information, calibration based on actual measurement is unnecessary, and it is possible to calculate a stable wave height value with high accuracy even at a high wave height. And
【００１２】本発明の波高算出方法では、レーダー画像
信号及び船体応答関数に基づく第１のパワースペクトル
と、船体運動情報に基づく第２のパワースペクトルとを
求める工程と、第２のパワースペクトルの縦軸に対する
前記第１のパワースペクトルの縦軸の大きさ比率を求め
る工程と、比率に基づいて波高値を求める工程を含む。In the wave height calculating method of the present invention, a step of obtaining a first power spectrum based on the radar image signal and the hull response function and a second power spectrum based on the hull motion information, and a vertical direction of the second power spectrum. The method includes a step of obtaining a magnitude ratio of the vertical axis of the first power spectrum with respect to the axis, and a step of obtaining a peak value based on the ratio.
【００１３】第１のパワースペクトルはレーダー画像信
号及び船体応答関数に基づくものであり、波高に対応す
る縦軸の大きさが不定である。そこで、船体運動情報に
基づく第２のパワースペクトルの縦軸の大きさをベース
として、第２のパワースペクトルの縦軸に対する第１の
パワースペクトルの縦軸の大きさの比率を求める。この
比率はレーダー画像信号の方向スペクトルの大きさに対
応しており、この比率から波高値を算出することができ
る。The first power spectrum is based on the radar image signal and the hull response function, and the size of the vertical axis corresponding to the wave height is indefinite. Therefore, based on the magnitude of the vertical axis of the second power spectrum based on the hull motion information, the ratio of the magnitude of the vertical axis of the first power spectrum to the vertical axis of the second power spectrum is obtained. This ratio corresponds to the magnitude of the directional spectrum of the radar image signal, and the peak value can be calculated from this ratio.
【００１４】本発明はレーダー画像信号と船体運動情報
を組み合わせることによって、レーダー画像データから
波の波長（周期）と波向きを安定して得ることができ、
また、船体運動情報から波高を安定して得ることができ
る。According to the present invention, by combining the radar image signal and the ship motion information, the wavelength (cycle) and wave direction of the wave can be stably obtained from the radar image data.
In addition, the wave height can be stably obtained from the hull motion information.
【００１５】さらに、第１のパワースペクトルを求める
工程は、レーダー画像信号をフーリエ変換し正規化した
方向スペクトルと船体応答関数の二乗の積を角度方向に
積分して算出する工程を含み、また、第２のパワースペ
クトルを求める工程は、船体運動情報の時系列のパワー
スペクトルあるいは統計解析によって算出する工程を含
む。Further, the step of obtaining the first power spectrum includes the step of calculating the product of the square of the normalized directional spectrum and the hull response function by Fourier transforming the radar image signal in the angular direction, and The step of obtaining the second power spectrum includes a step of calculating the power spectrum in time series of the ship motion information or statistical analysis.
【００１６】第１のパワースペクトルの縦軸の大きさ
は、方向スペクトルが正規化されているため船体の応答
に依存した大きさを表している。一方、第２のパワース
ペクトルの縦軸の大きさは船体運動に依存した大きさを
表しており、共に船体運動にのみ依存している。そこ
で、この両方の縦軸の大きさを比較し、第１のパワース
ペクトルの縦軸の大きさを第２のパワースペクトルの縦
軸の大きさに合わせることによって、振幅が波の大きさ
を表す方向スペクトルを得ることができ、この比率は波
の高さを表すことになる。The magnitude of the vertical axis of the first power spectrum represents the magnitude depending on the response of the hull because the directional spectrum is normalized. On the other hand, the magnitude of the vertical axis of the second power spectrum represents the magnitude that depends on the hull motion, and both depend only on the hull motion. Therefore, by comparing the magnitudes of the two vertical axes and adjusting the magnitude of the vertical axis of the first power spectrum to the magnitude of the vertical axis of the second power spectrum, the amplitude represents the magnitude of the wave. A directional spectrum can be obtained, the ratio of which will represent the height of the wave.
【００１７】波高値を算出するには、第１のパワースペ
クトル及び第２のパワースペクトルの各スペクトルモー
メントを求め、このスペクトルモーメントから縦軸の大
きさの比率を求め、求めた大きさの比率に基づいて波高
値を演算する。To calculate the crest value, each spectral moment of the first power spectrum and the second power spectrum is obtained, the ratio of the magnitude of the vertical axis is obtained from this spectral moment, and the obtained magnitude ratio is obtained. The peak value is calculated based on this.
【００１８】また、本発明の波高算出装置は、レーダー
画像信号及び船体応答関数に基づく第１のパワースペク
トルと、船体運動情報に基づく第２のパワースペクトル
とを求めるスペクトル演算手段と、第２のパワースペク
トルの縦軸に対する第１のパワースペクトルの縦軸の大
きさの比率に基づいて波高値を求める波高算出手段とを
備える。The wave height calculating device of the present invention further comprises a spectrum calculating means for obtaining a first power spectrum based on the radar image signal and the hull response function and a second power spectrum based on the hull motion information, and second A wave height calculating means for calculating a wave height value based on a ratio of the magnitude of the vertical axis of the first power spectrum to the vertical axis of the power spectrum.
【００１９】スペクトル演算手段は、レーダー画像信号
をフーリエ変換し正規化した方向スペクトルと船体応答
関数とから第１のパワースペクトルを算出する第１の算
出手段と、船体運動情報から第２のパワースペクトルを
算出する第２の算出手段とを備え、また、波高算出手段
は、第１のパワースペクトル及び第２のパワースペクト
ルの各スペクトルモーメントから縦軸の大きさの比率を
求める比率算出手段と、比率算出手段で求めた大きさの
比率に基づいて波高値を演算する演算手段とを備える。The spectrum calculation means is a first calculation means for calculating a first power spectrum from a directional spectrum and a hull response function obtained by Fourier-transforming a radar image signal, and a second power spectrum from hull motion information. And a wave height calculating means for calculating the ratio of the magnitude of the vertical axis from the respective spectrum moments of the first power spectrum and the second power spectrum, and the wave height calculating means. And a calculation means for calculating the crest value based on the ratio of the magnitudes calculated by the calculation means.
【００２０】また、本発明の記録媒体は、前記した本発
明の波高算出の各工程をコンピュータに実施させるプロ
グラムをコンピュータにより読み出し可能に記録する。
また、本発明の船舶は、前記した本発明の波高算出装
置、あるいは、前記記録媒体に記録されるプログラムを
読み出し、読み出したプログラムに基づいて波高算出の
各工程を実施させるコンピュータを備える。Further, the recording medium of the present invention records a program for causing a computer to execute each step of the above-described wave height calculation of the present invention so that the program can be read by the computer.
Further, the ship of the present invention includes the above-described wave height calculating device of the present invention, or a computer that reads a program recorded in the recording medium and executes each step of wave height calculation based on the read program.
【００２１】本発明において、船体運動情報は、船体の
上下揺軸、前後揺軸、左右揺軸、船首揺軸、横揺軸、縦
揺軸の少なくとも一軸について、加速度、速度、又は変
位、あるいは、加速度と速度と変位の任意の組み合わせ
とすることができる。In the present invention, the hull motion information is acceleration, velocity, or displacement of at least one of the vertical swing axis, forward / backward swing axis, horizontal swing axis, bow swing axis, roll axis, and vertical swing axis of the hull, or , Any combination of acceleration, velocity and displacement.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の波高算出
の概略を説明するためのブロック図である。本発明の波
高算出は、レーダーの画像データと船体の計測データを
用いる。レーダーによる画像データは、船舶や水上構造
物が備えるレーダーから発射し海面等の水面で反射した
反射波を受信して得られる画像データであり、波浪情報
を含んでいる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram for explaining the outline of the wave height calculation of the present invention. The wave height calculation of the present invention uses radar image data and hull measurement data. The image data by the radar is image data obtained by receiving a reflected wave emitted from a radar included in a ship or a floating structure and reflected by a water surface such as the sea surface, and includes wave information.
【００２３】一方、船体の計測データは船体の運動情報
であり、例えば図２に示すように、船体の上下揺（ヒー
ブ）、前後揺（サージ）、左右揺（スウエイ）、船首揺
（ヨー）、横揺（ロール）、縦揺（ピッチ）の６方向の
少なくとも一方向の運動について、加速度、速度又は変
位、あるいは加速度、速度、変位を任意に組み合わせた
ものとすることができる。On the other hand, the measurement data of the hull is motion information of the hull. For example, as shown in FIG. 2, the hull of the hull moves up and down (heave), sways back and forth (surge), sways sideways (sway), and sways (yaw). The movement in at least one of the six directions of roll, roll, and pitch can be acceleration, velocity or displacement, or any combination of acceleration, velocity and displacement.
【００２４】本発明の波高算出において、レーダーの画
像データｈ（ｘ，ｙ，ｔ）をフーリエ変換によってパワ
ースペクトルＳｒ（ｋｘ，ｋｙ，ωｅ）に変換した後、
正規化した方向スペクトルＳｗ（ω，θ）を求め、この
方向スペクトルＳｗ（ω，θ）と船体応答関数Ｇｚ
（ω，θ，Ｕ）とによって船体運動パワースペクトルＳ
ｚを求める。波に係わる方向スペクトルＳｗ（ω，θ）
が正規化されているため、船体運動パワースペクトルＳ
ｚの縦軸の大きさは船体運動に依存し、この船体運動パ
ワースペクトルＳｚから求めた有義値Ｚｓｒは船体運動
に係わる波高値情報を表している。In the wave height calculation of the present invention, after the radar image data h (x, y, t) is converted into the power spectrum Sr (kx, ky, ωe) by Fourier transform,
The normalized directional spectrum Sw (ω, θ) is obtained, and the directional spectrum Sw (ω, θ) and the hull response function Gz are obtained.
(Ω, θ, U) and the ship motion power spectrum S
Find z. Directional spectrum of waves Sw (ω, θ)
Is normalized, the hull motion power spectrum S
The magnitude of the vertical axis of z depends on the ship motion, and the significant value Zsr obtained from the ship motion power spectrum Sz represents the peak value information related to the ship motion.
【００２５】一方、本発明の波高算出において、船体の
計測データから求めた船体運動パワースペクトルＳｓｍ
の縦軸の大きさは船体運動に依存し、この船体運動パワ
ースペクトルＳｓｍから求めた有義値Ｚｓｍは船体運動
に係わる波高値情報を表している。On the other hand, in the wave height calculation of the present invention, the hull motion power spectrum Ssm obtained from the measurement data of the hull
The magnitude of the vertical axis of the arrow depends on the hull motion, and the meaningful value Zsm obtained from the hull motion power spectrum Ssm represents the crest value information related to the hull motion.
【００２６】したがって、レーダーの画像データから求
めた有義値Ｚｓｒと船体の計測データから求めた有義値
Ｚｓｍとは同じ船体運動に係わる波高値情報を表してお
り、計測データから求めた有義値Ｚｓｍに対するレーダ
ーの画像データから求めた有義値Ｚｓｒの比率Ｃ（＝Ｚ
ｍ／Ｚｒ）の２乗は、パワースペクトルＳｒの縦軸の大
きさを表すことになる。Therefore, the significant value Zsr obtained from the radar image data and the significant value Zsm obtained from the measurement data of the hull represent the peak value information related to the same ship motion, and the significant value obtained from the measurement data. Ratio C (= Z of significant value Zsr obtained from radar image data to value Zsm
The square of m / Zr) represents the magnitude of the vertical axis of the power spectrum Sr.
【００２７】有義波高Ｈｗは、パワースペクトルＳｒの
スペクトルの０次のモーメントｍ０を用いて
Ｈｗ＝４．０×√ｍ０ …（３）
で表される。ここで、正規化された方向スペクトルＳｗ
のスペクトルの積分値は１であるため√ｍ０は比率Ｃと
なり、有義波高Ｈｗは、
Ｈｗ＝４．０×Ｃ …（４）
により求めることができる。なお、このとき、絶対方位
ベースの方向スペクトルは、船首方向をφとしたとき、
Ｓｗ（ω，θ−φ）・Ｃ・Ｃで表される。The significant wave height Hw is represented by Hw = 4.0 × √m 0 (3) using the 0th moment m 0 of the spectrum of the power spectrum Sr. Here, the normalized directional spectrum Sw
Since the integral value of the spectrum of is √m 0 is the ratio C, the significant wave height Hw can be calculated by Hw = 4.0 × C (4). At this time, the direction spectrum based on the absolute azimuth is
It is represented by Sw (ω, θ−φ) · C · C.
【００２８】次に、図３のフローチャートを用いて本発
明の波高算出の手順について説明する。船舶等に設けた
レーダー装置から送信波を発射し、海面等の水面で反射
された反射波信号を受信することによってレーダー画像
信号ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）を得る。レーダー画像信号ｈ
（ｘ，ｙ，ｔ）は、連続してｎ画面取得しておく。レー
ダー装置は、送信機、アンテナ、受信機等からなるシス
テムであって、レーダー画像信号ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）はレ
ーダー指示器（ＰＰＩ）に表示することができる。Next, the procedure for calculating the wave height according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. A radar image signal h (x, y, t) is obtained by emitting a transmission wave from a radar device provided on a ship or the like and receiving a reflected wave signal reflected by a water surface such as the sea surface. Radar image signal h
For (x, y, t), n screens are continuously acquired. The radar device is a system including a transmitter, an antenna, a receiver and the like, and the radar image signal h (x, y, t) can be displayed on a radar indicator (PPI).
【００２９】レーダー装置としては、例えば船舶用レー
ダー装置を適用することができるが、他のレーダー装置
を適用することもできる。なお、船舶用レーダー装置
は、物体からの反射を捉える必要性から、水面からの反
射波信号を不要な雑音として除去する機能を備える。そ
こで、本発明においては、水面で反射された反射波信号
を取得するために、船舶用レーダー装置の上記処理機能
をオフとして使用するか、あるいは、上記処理を施す前
の信号からレーダー画像信号ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）を取り出
す。雑音除去前の反射波信号を用いることによって、本
来のレーダーの機能を損なうことなく水面反射を含む画
像信号を取得することができる。As the radar device, for example, a marine radar device can be applied, but other radar devices can also be applied. The marine vessel radar device has a function of removing a reflected wave signal from the water surface as unnecessary noise because it is necessary to capture reflection from an object. Therefore, in the present invention, in order to obtain the reflected wave signal reflected on the water surface, the processing function of the marine vessel radar device is used in the off state, or the radar image signal h is obtained from the signal before the above processing. Take out (x, y, t). By using the reflected wave signal before noise removal, it is possible to acquire the image signal including the water surface reflection without impairing the original function of the radar.
【００３０】また、波高算出の精度を高めるには、レー
ダー装置を近距離レンジで測定し、アンテナの高さも高
いほうが望ましい（ステップＳ１）。取得したレーダー
画像信号ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）は、空間（ｘ，ｙ平面）及び
時間ｔの信号である。なお、ｎ画面を取得した場合に
は、画像信号の全体の時間長は（ｎ−１）・サンプリン
グ時間Δとなる。Further, in order to increase the accuracy of wave height calculation, it is desirable that the radar device be measured in a short range and the height of the antenna be high (step S1). The acquired radar image signal h (x, y, t) is a signal in space (x, y plane) and time t. When n screens are acquired, the total time length of the image signal is (n-1) · sampling time Δ.
【００３１】このレーダー画像信号ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）を
フーリエ変換して、空間ベース及び時間ベースから波数
（ｋｘ，ｋｙ）ベース及び出会い周波数（ωｅ（ｒａｄ
／ｓｅｃ））ベースの３次元パワースペクトルＳｒ（ｋ
ｘ，ｋｙ，ωｅ）を算出する。なお、出会い周波数は、
船体と出会う波浪の周波数である。なお、レーダー画像
信号ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）は画像の濃淡強度を表し、波数ｋ
はＬを波長（ｍ）としたとき２π／Ｌで表される（ステ
ップＳ２）。This radar image signal h (x, y, t) is Fourier-transformed to obtain a wave number (kx, ky) base and an encounter frequency (ωe (rad) from a space base and a time base.
/ Sec))-based three-dimensional power spectrum Sr (k
x, ky, ωe) is calculated. The encounter frequency is
It is the frequency of the waves that meet the hull. The radar image signal h (x, y, t) represents the intensity of light and shade of the image, and the wave number k
Is represented by 2π / L, where L is the wavelength (m) (step S2).
【００３２】得られた３次元パワースペクトルＳｒ（ｋ
ｘ，ｋｙ，ωｅ）に、水面の流れや船体等の測定装置側
の動きによって生じるドップラー効果が反射波に影響を
及ぼす場合には、この影響を除去して波情報のみとする
必要がある。The obtained three-dimensional power spectrum Sr (k
When the Doppler effect caused by the flow on the water surface or the movement of the measuring device side such as the hull affects the reflected wave in (x, ky, ωe), it is necessary to remove this effect and use only the wave information.
【００３３】そこで、反射波にドップラー効果による影
響がある場合には（ステップＳ３）、船速Ｕ（ｍ／ｓｅ
ｃ）及び船首方位φ（ｄｅｇ）を計測し（ステップＳ
４）、出会い周波数ωｅと波数ｋとの分散関係を表す分
散関係式ωｅ＝Ｕ・ｋ＋√ｋｇを用いて波情報のみの３
次元パワースペクトルＳｒ（ｋｘ，ｋｙ，ωｅ）とす
る。なお、上記分散関係式式においてＵ・ｋはベクトル
の内積であり、√ｋｇ中のｋは（ｋｘ２＋ｋｙ２）の平
方根（＝√（ｋｘ２＋ｋｙ２））であり、ｇは重力の加
速度（９．８ｍ／ｓｅｃ／ｓｅｃ）である。なお、船速
Ｕ及び船首方位φは、ＧＰＳによって求めることができ
る。Therefore, when the reflected wave is affected by the Doppler effect (step S3), the ship speed U (m / se)
c) and heading φ (deg) are measured (step S
4), using the dispersion relational expression ωe = U · k + √kg that represents the dispersion relation between the encounter frequency ωe and the wave number k, only the wave information is 3
The dimension power spectrum is Sr (kx, ky, ωe). In the above dispersion relational expression, U · k is the inner product of vectors, k in √kg is the square root of (kx 2 + ky 2 ) (= √ (kx 2 + ky 2 )), and g is the acceleration of gravity. (9.8 m / sec / sec). The boat speed U and the heading φ can be obtained by GPS.
【００３４】静止画像１枚では１８０度の不確定性が含
まれるが、上記で求めた３次元パワースペクトルＳｒ
（ｋｘ，ｋｙ，ωｅ）は、波の方向性による不確定性を
排除することができる（ステップＳ５）。Although one still image contains an uncertainty of 180 degrees, the three-dimensional power spectrum Sr obtained above is obtained.
(Kx, ky, ωe) can eliminate the uncertainty due to the directionality of the wave (step S5).
【００３５】求めた３次元パワースペクトルＳｒ（ｋ
ｘ，ｋｙ，ωｅ）を絶対角周波数ω（ｒａｄ／ｓｅ
ｃ）、及び船尾方向からを０度とする相対方位θをベー
スとする２次元スペクトルに変換し、さらに、このスペ
クトルの積分値（容積）を１に正規化し、正規化した２
次元パワースペクトルをＳｗ（ω，θ）とする。なお、
相対方位θの０度は必ずしも船尾方向である必要はな
く、任意に設定することもできる（ステップＳ６）。Obtained three-dimensional power spectrum Sr (k
x, ky, ωe) is the absolute angular frequency ω (rad / se
c) and a two-dimensional spectrum based on the relative azimuth θ with 0 degrees from the stern direction, and further, the integral value (volume) of this spectrum is normalized to 1 and normalized to 2
Let the dimension power spectrum be Sw (ω, θ). In addition,
The relative azimuth θ of 0 degrees does not necessarily have to be the stern direction and can be set arbitrarily (step S6).
【００３６】次に、船体運動の応答関数Ｇを理論計算で
求める。この船体応答関数Ｇは、絶対角周波数ω、相対
方位θ、及び船速Ｕに対する船体運動を記述するもので
あり、船体の各軸（例えば、前記した上下揺（ヒー
ブ）、前後揺（サージ）、左右揺（スウエイ）、船首揺
（ヨー）、横揺（ロール）、縦揺（ピッチ）の６方向の
各軸）について求めることができる。例えば、船体応答
関数Ｇｚとして上下揺軸についての上下加速度で表すこ
とができる。以下では、この船体応答関数Ｇｚを用いて
説明する。なお、この船体応答関数は通常複素数表現で
表される（ステップＳ７）。Next, the response function G of the ship motion is obtained by theoretical calculation. The hull response function G describes the motion of the hull with respect to the absolute angular frequency ω, the relative azimuth θ, and the ship speed U, and each axis of the hull (for example, the above mentioned heave and sway). , Lateral swing (sway), bow (yaw), roll (roll), and pitch (pitch) in each of the six directions). For example, the hull response function Gz can be represented by vertical acceleration about the vertical rocking axis. Below, it demonstrates using this hull response function Gz. The hull response function is usually represented by a complex number expression (step S7).
【００３７】ステップＳ６の工程で求めた２次元パワー
スペクトルＳｗ（ω，θ）とステップＳ７の工程で求め
た船体応答関数Ｇｚ（ω，θ，Ｕ）とを用いて船体運動
の１次元パワースペクトルＳｚ（ω，Ｕ）を求める。こ
の１次元パワースペクトルＳｚ（ω，Ｕ）は、２次元パ
ワースペクトルＳｗ（ω，θ）に船体応答関数Ｇｚ
（ω，θ，Ｕ）の絶対値の２乗を乗じ、角度方向に積分
することで求めることができる。
Ｓｚ（ω，Ｕ）＝∫Ｓｗ・｜Ｇｚ｜２ｄθ …（５）
（ステップＳ８）。Using the two-dimensional power spectrum Sw (ω, θ) obtained in the step S6 and the hull response function Gz (ω, θ, U) obtained in the step S7, the one-dimensional power spectrum of the hull motion Find Sz (ω, U). The one-dimensional power spectrum Sz (ω, U) is converted into the two-dimensional power spectrum Sw (ω, θ) by the hull response function Gz.
It can be obtained by multiplying the square of the absolute value of (ω, θ, U) and integrating in the angular direction. Sz (ω, U) = ∫Sw · | Gz | 2 dθ (5) (step S8).
【００３８】ステップＳ８の工程で求めた１次元パワー
スペクトルＳｚ（ω，Ｕ）を周波数方向に積分すること
によって運動の分散値であるスペクトルモーメントｍ０
を求める。
ｍ０＝∫ω０Ｓｚ（ω，Ｕ）ｄω …（６）
（ステップＳ９）。By integrating the one-dimensional power spectrum Sz (ω, U) obtained in the step S8 in the frequency direction, the spectral moment m 0 which is the dispersion value of the motion.
Ask for. m 0 = ∫ω 0 Sz (ω, U) dω (6) (step S9).
【００３９】有義波高値に対応する有義値Ｚはこのスペ
クトルモーメントｍ０を用いて求めることができ、レー
ダー画像信号と船体応答関数とを用いて得た１次元パワ
ースペクトルＳｚ（ω，Ｕ）の有義値Ｚｓｒは、
Ｚｓｒ＝４．０√ｍ０ …（７）
で表される。なお、有義値Ｚｓｒの添え字のｓは船体を
意味し、ｒはレーダーを意味している（ステップＳ１
０）。The significant value Z corresponding to the significant crest value can be obtained by using this spectral moment m 0, and the one-dimensional power spectrum Sz (ω, U obtained by using the radar image signal and the hull response function is obtained. The significant value Zsr of) is represented by Zsr = 4.0√m 0 (7). In addition, the subscript s of the meaningful value Zsr means a hull, and r means a radar (step S1).
0).
【００４０】一方、レーダーによってレーダー画像信号
ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）を計測すると共に、同じ時刻における
船体の運動を計測し、計測信号から時系列のパワースペ
クトルの算出あるいは統計解析を行い、前記ステップＳ
９と同様にスペクトルモーメントｍ０を求めることによ
って、有義波高値に対応する有義値Ｚｓｍを求める。な
お、有義値Ｚｓｍの添え字のｍは計測を意味して付して
いる（ステップＳ１１）。On the other hand, the radar image signal h (x, y, t) is measured by the radar, the movement of the hull at the same time is measured, and the time-series power spectrum is calculated or statistically analyzed from the measured signal. Step S
By obtaining the spectral moment m 0 in the same manner as 9, the significant value Zsm corresponding to the significant wave height value is obtained. The subscript m of the meaningful value Zsm means measurement (step S11).
【００４１】ステップＳ１０及びステップＳ１１の各工
程で求めた有義値Ｚｓｒと有義値Ｚｓｍとを比較する。
有義値Ｚｓｒは、レーダー画像信号と船体応答関数とを
用いて得られる有義値であって、レーダー画像信号に係
わる２次元パワースペクトルＳｗ（ω，θ）は１に正規
化されているため、この有義値の大きさは主に船体運動
に係わり、波の波高に係わる情報を含んでいない。一
方、有義値Ｚｓｍは船体運動を計測することで得られる
ため、この有義値の大きさは船体運動に係わるものであ
る（ステップＳ１２）。The significant value Zsr and the significant value Zsm obtained in the steps S10 and S11 are compared.
The significant value Zsr is a significant value obtained by using the radar image signal and the hull response function, and the two-dimensional power spectrum Sw (ω, θ) related to the radar image signal is normalized to 1. , The magnitude of this meaningful value is mainly related to the ship motion and does not include the information related to the wave height. On the other hand, since the significant value Zsm is obtained by measuring the hull motion, the magnitude of this significant value relates to the hull motion (step S12).
【００４２】したがって、両有義値の大きさは共に船体
運動に係わり、有義値Ｚｓｍに対して有義値Ｚｓｒの大
きさを合わせることによって、波の有義波高値を算出す
ることができる。そこで、有義値Ｚｓｍに対する有義値
Ｚｓｒの大きさの関係を係数Ｃ
Ｃ＝Ｚｍ／Ｚｒ …（１１）
で求める。なお、Ｚｍ及びＺｒは有義値Ｚｓｍ及び有義
値Ｚｓｒを一般的に表す値として示している（ステップ
Ｓ１３）。Therefore, the magnitudes of both significant values both relate to the ship motion, and the significant wave height value of the wave can be calculated by matching the significant value Zsr with the significant value Zsm. . Therefore, the relationship between the significance value Zsm and the significance value Zsr is determined by the coefficient C C = Zm / Zr (11). Note that Zm and Zr are shown as values that generally represent the significant value Zsm and the significant value Zsr (step S13).
【００４３】したがって、２次元パワースペクトルＳｗ
（ω，θ）は１に正規化され、スペクトルモーメントは
１となるため、有義波高値Ｈｗは
Ｈｗ＝４．０・Ｃ …（１２）
で表すことができる。なお、このとき、絶対方位ベース
に方向スペクトルはＳｗ（ω，θ−φ）・Ｃ２で表され
る（ステップＳ１４）。Therefore, the two-dimensional power spectrum Sw
Since (ω, θ) is normalized to 1 and the spectral moment becomes 1, the significant crest value Hw can be represented by Hw = 4.0 · C (12). At this time, the directional spectrum is represented by Sw (ω, θ−φ) · C 2 based on the absolute azimuth (step S14).
【００４４】前記図３に示すフローチャートでは、有義
値Ｚｓｍに対する有義値Ｚｓｒの大きさの関係を表す係
数Ｃを用いて有義波高値Ｈｗを算出しているが、他の手
法によって有義波高値を算出することもできる。In the flowchart shown in FIG. 3, the significant wave crest value Hw is calculated using the coefficient C representing the relationship of the magnitude of the significant value Zsr to the significant value Zsm. The peak value can also be calculated.
【００４５】図４のフローチャートは有義波高値Ｈｗを
算出する他の手順を示し、有義値Ｚｓｍと有義値Ｚｓｒ
の大きさを比較し、両有義値の大きさが等しくなるよう
に、レーダー画像ｈの縦軸の大きさを求めることによっ
て、有義波高値を算出するものである。なお、図４に示
すフローチャートは、図３に示したフローチャートとほ
ぼ同様であるため、以下では相違する部分のみについて
説明する。なお、共通する工程については同一の符号
（ステップＳ）を付している。The flowchart of FIG. 4 shows another procedure for calculating the significant wave crest value Hw. The significant value Zsm and the significant value Zsr are shown.
Is compared, and the significant wave height value is calculated by obtaining the size of the vertical axis of the radar image h such that the sizes of both significant values are equal. Since the flowchart shown in FIG. 4 is almost the same as the flowchart shown in FIG. 3, only different points will be described below. In addition, the same code | symbol (step S) is attached | subjected about the common process.
【００４６】ステップＳ１の工程で受信したレーダー画
像ｈの縦軸の大きさを初期値Ａに設定した後（ステップ
Ｓ２１）、前記ステップＳ２〜ステップＳ１１と同様の
工程によって有義値Ｚｓｍ及び有義値Ｚｓｒを求める。After the size of the vertical axis of the radar image h received in the step S1 is set to the initial value A (step S21), the significant value Zsm and the significant value are set by the same steps as the steps S2 to S11. Find the value Zsr.
【００４７】求めた有義値Ｚｓｍと有義値Ｚｓｒとを比
較し（ステップＳ２２）、有義値Ｚｓｍと有義値Ｚｓｒ
が一致している場合には、設定した縦軸の大きさＡを用
いて有義波高値Ｈｗは
Ｈｗ＝４．０・Ａ …（１３）
によって算出することができる（ステップＳ２４）。The obtained significant value Zsm and the significant value Zsr are compared (step S22), and the significant value Zsm and the significant value Zsr are compared.
, The significant wave height value Hw can be calculated by Hw = 4.0 · A (13) using the set vertical axis size A (step S24).
【００４８】有義値Ｚｓｍと有義値Ｚｓｒが不一致であ
る場合には、設定した縦軸の大きさＡを変更し（ステッ
プＳ２３）、有義値Ｚｓｍと有義値Ｚｓｒが一致するま
で前記ステップＳ２１〜ステップＳ２２を繰り返し、有
義値Ｚｓｍと有義値Ｚｓｒが一致したときの設定値Ａを
用いて、式（１３）によって有義波高値Ｈｗを算出す
る。If the significant value Zsm and the significant value Zsr do not match, the set vertical axis size A is changed (step S23) until the significant value Zsm and the significant value Zsr match. Steps S21 to S22 are repeated to calculate the significant wave height value Hw by the equation (13) using the set value A when the significant value Zsm and the significant value Zsr match.
【００４９】本発明の波高算出は、前記図３あるいは図
４のフローチャートで示される手順を船舶等が備えるコ
ンピュータで実行する形態の他、所定の装置として構成
することができる。The wave height calculation according to the present invention can be implemented as a predetermined device in addition to a mode in which the computer shown in FIG. 3 or 4 executes the procedure shown in the flowchart in FIG.
【００５０】図５は、本発明の波高算出装置の一例を説
明するためのブロック図であり、図３のフローチャート
で示される手順に基づく構成例である。なお、図に示す
構成中の各手段は、ハードで構成することもプログラム
によってＣＰＵが実行する各機能で構成することもでき
る。また、図５に示す構成例は一例であり、前記した手
順を他の構成で実現することもできる。図５において、
波高算出装置１は、スペクトル演算手段２と波高演算手
段３を備える。FIG. 5 is a block diagram for explaining an example of the wave height calculating device of the present invention, which is a structural example based on the procedure shown in the flowchart of FIG. Each unit in the configuration shown in the figure can be configured by hardware or each function executed by the CPU by a program. Further, the configuration example shown in FIG. 5 is an example, and the above-described procedure can be realized by another configuration. In FIG.
The wave height calculation device 1 includes a spectrum calculation means 2 and a wave height calculation means 3.
【００５１】スペクトル演算手段２は、レーダー装置４
からのレーダー画像信号ｈｒを信号処理する構成と、船
体運動計測手段５からの計測信号ｈｓを信号処理する構
成を備える。なお、レーダー装置４は、前記したよう
に、送信機、アンテナ、受信機等からなるシステムであ
り、例えば、船舶用レーダーを適用することができる。
また、船体運動計測手段５は、例えば、船舶に設置した
加速度計によって加速度を求める他、この加速度を積分
して速度や変位を求める。The spectrum calculation means 2 is a radar device 4.
And a configuration for signal processing the measurement signal hs from the hull motion measuring means 5. The radar device 4 is a system including a transmitter, an antenna, a receiver, and the like, as described above, and for example, a marine radar can be applied.
Further, the hull motion measuring means 5 obtains acceleration by, for example, an accelerometer installed on the vessel, and integrates this acceleration to obtain velocity and displacement.
【００５２】レーダー装置４からのレーダー画像信号ｈ
ｒを信号処理する構成として、レーダー画像信号ｈｒを
フーリエ変換して３次元パワースペクトルＳｒ（ｋｘ，
ｋｙ，ωｅ）を求める３次元パワースペクトル演算手段
２ａ，分散関係式によってノイズを除去するノイズ除去
手段２ｂ、３次元パワースペクトルＳｒ（ｋｘ，ｋｙ，
ωｅ）を２次元パワースペクトルＳｗ（ω，θ）に変換
するスペクトル変換手段２ｃ、２次元パワースペクトル
Ｓｗ（ω，θ）と船体応答関数Ｇｚ（ω，θ，Ｕ）を用
いて船体運動の１次元パワースペクトルＳｚ（ω，θ）
を算出するスペクトル算出手段２ｄ、及びスペクトル算
出手段２ｄに船体応答関数Ｇｚを入力するための入力あ
るいは記憶手段２ｅを備える。なお、船体応答関数Ｇｚ
は、本発明の波高算出を適用する船舶について理論計算
により求めておき、入力あるいは記憶手段２ｅからスペ
クトル算出手段２ｄに導入する他、スペクトル算出手段
２ｄ内に予め設定しておくこともできる。Radar image signal h from the radar device 4
As a configuration for performing signal processing on r, the radar image signal hr is Fourier-transformed to generate a three-dimensional power spectrum Sr (kx,
ky, ωe) three-dimensional power spectrum calculation means 2a, noise removal means 2b for removing noise by a dispersion relational expression, three-dimensional power spectrum Sr (kx, ky,
ωe) is converted into a two-dimensional power spectrum Sw (ω, θ) by a spectrum conversion means 2c, a two-dimensional power spectrum Sw (ω, θ) and a hull response function Gz (ω, θ, U). Dimensional power spectrum Sz (ω, θ)
The spectrum calculation means 2d for calculating the above is provided, and the input or storage means 2e for inputting the hull response function Gz to the spectrum calculation means 2d. The hull response function Gz
Can be obtained by theoretical calculation for a ship to which the wave height calculation of the present invention is applied and introduced from the input or storage means 2e to the spectrum calculation means 2d, or can be preset in the spectrum calculation means 2d.
【００５３】一方、船体運動計測手段５からの計測信号
ｈｓを信号処理し、船体運動のパワースペクトルを求め
る構成として、時系列スペクトル演算手段２ｆあるいは
統計解析手段（図示していない）を備える。On the other hand, a time-series spectrum computing means 2f or a statistical analysis means (not shown) is provided as a structure for processing the measurement signal hs from the hull motion measuring means 5 to obtain the power spectrum of the hull motion.
【００５４】また、波高演算手段３は、スペクトル算出
手段２ｄで算出した船体運動の１次元パワースペクトル
Ｓｚ（ω，θ）と、時系列スペクトル演算手段２ｆで求
めた船体運動のパワースペクトルとを入力し、それぞれ
の有義値Ｚｓｒ，Ｚｓｍを算出する有義値算出手段３ａ
と、算出した有義値Ｚｓｒ及びＺｓｍを用いて係数Ｃ
（＝Ｚｍ／Ｚｓ）を算出する係数算出手段３ｂと、算出
した係数Ｃを用いて有義波高値を算出する有義波高値算
出手段３ｃを備える。なお、スペクトル変換手段２ｃの
出力から方向スペクトルを得ることができる。Further, the wave height calculating means 3 inputs the one-dimensional power spectrum Sz (ω, θ) of the hull movement calculated by the spectrum calculating means 2d and the power spectrum of the hull movement obtained by the time series spectrum calculating means 2f. Then, the significant value calculating means 3a for calculating the respective significant values Zsr and Zsm.
And the calculated significant values Zsr and Zsm, the coefficient C
The coefficient calculation means 3b for calculating (= Zm / Zs) and the significant wave height value calculation means 3c for calculating a significant wave height value using the calculated coefficient C are provided. A directional spectrum can be obtained from the output of the spectrum conversion means 2c.
【００５５】本発明の波高算出は、上記の構成をハード
装置、あるいはプログラムによるソフトの何れの形態に
よっても行うことができ、波高算出の実行手順を記述し
た記録媒体を汎用のコンピュータに読み込ませて実行さ
せることもできる。The wave height calculation of the present invention can be performed by either the hardware device or the software of the program having the above-described configuration, and a general-purpose computer reads a recording medium describing the execution procedure of the wave height calculation. It can also be executed.
【００５６】本発明の波高算出は、レーダーと船体運動
を組み合わせることによって、レーダー画像信号から波
長（周波数）と波向きの情報を安定して得ることがで
き、また、船体運動の計測信号から波高の情報を安定し
て得ることができるため、波浪情報について総合して安
定した結果を得ることができる。In the wave height calculation of the present invention, information on the wavelength (frequency) and the wave direction can be stably obtained from the radar image signal by combining the radar and the ship motion, and the wave height can be obtained from the measurement signal of the ship motion. Since it is possible to stably obtain the information of the above, it is possible to obtain a stable result by comprehensively regarding the wave information.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
波高の算出において実測に基づく較正を不要とすること
ができ、高い波高についても高精度の算出を行うことが
できる。また、船舶上において波向き、周期だけでなく
波高も安定してリアルタイムで求めることができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to eliminate the need for calibration based on actual measurement when calculating the wave height, and it is possible to perform highly accurate calculation even for high wave heights. Further, not only the wave direction and the period but also the wave height can be stably obtained on the ship in real time.
【００５８】また、波の方向スペクトルも、縦軸も含め
て安定した結果が得られる。この波の方向スペクトル
は、海洋物理の他、波浪の数値予測モデルの重要な要素
であり、本発明によって得られる波の方向スペクトルを
用いることによって、波浪の数値予測モデルを向上させ
ることができる。Also, stable results can be obtained for the wave direction spectrum, including the vertical axis. This wave direction spectrum is an important element of the numerical prediction model of waves in addition to ocean physics, and the numerical direction prediction model of waves can be improved by using the wave direction spectrum obtained by the present invention.
【図１】本発明の波高算出の概略を説明するためのブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram for explaining an outline of wave height calculation according to the present invention.
【図２】本発明の波高算出を適用する船体の運動状態を
説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a motion state of a hull to which the wave height calculation of the present invention is applied.
【図３】本発明の波高算出の手順を説明するためのフロ
ーチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining a procedure of calculating a wave height according to the present invention.
【図４】本発明の波高算出の他の手順を説明するための
フローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining another procedure of calculating the wave height of the present invention.
【図５】本発明の波高算出装置の一例を説明するための
ブロック図である。FIG. 5 is a block diagram for explaining an example of the wave height calculating device of the present invention.
【符号の説明】 １ 波高算出装置 ２ スペクトル演算手段 ２ａ ３次元パワースペクトル演算手段 ２ｂ ノイズ除去手段 ２ｃ スペクトル変換手段 ２ｄ スペクトル算出手段 ２ｅ 船体応答関数の入力あるいは記憶手段 ２ｆ 時系列スペクトル演算手段 ３ 波高演算手段 ３ａ 有義値算出手段 ３ｂ 係数算出手段 ３ｃ 有義波高値算出手段 ４ レーダー装置 ５ 船体運動計測手段[Explanation of symbols] 1 Wave height calculator 2 Spectral calculation means 2a Three-dimensional power spectrum calculation means 2b Noise removal means 2c spectrum conversion means 2d spectrum calculation means 2e Hull response function input or storage means 2f time series spectrum calculation means 3 Wave height calculation means 3a Meaningful value calculating means 3b coefficient calculating means 3c Significant wave height calculation means 4 Radar device 5 Hull movement measurement means
Claims (11)
づく第１のパワースペクトルと、船体運動情報に基づく
第２のパワースペクトルとを求める工程と、前記第２の
パワースペクトルの縦軸に対する前記第１のパワースペ
クトルの縦軸の大きさの比率を求める工程と、前記比率
に基づいて波高値を求める工程を含むことを特徴とす
る、波高算出方法。1. A step of obtaining a first power spectrum based on a radar image signal and a hull response function and a second power spectrum based on hull motion information, and the first power spectrum with respect to a vertical axis of the second power spectrum. And a step of obtaining a crest value based on the ratio, and a step of obtaining a crest value based on the ratio.
程は、レーダー画像信号をフーリエ変換し正規化した方
向スペクトルと前記船体応答関数の二乗の積を角度方向
に積分して算出する工程を含み、前記第２のパワースペ
クトルを求める工程は、前記船体運動情報の時系列のパ
ワースペクトルあるいは統計解析によって算出する工程
を含むことを特徴とする、請求項１記載の波高算出方
法。2. The step of obtaining the first power spectrum includes the step of calculating a product of the square of the directional spectrum and the hull response function obtained by Fourier transforming and normalizing a radar image signal in the angular direction to calculate. The wave height calculating method according to claim 1, wherein the step of obtaining the second power spectrum includes a step of calculating the power spectrum in time series of the hull motion information or a statistical analysis.
パワースペクトル及び前記第２のパワースペクトルの各
スペクトルモーメントから前記縦軸の大きさの比率を求
める工程と、当該大きさの比率に基づいて波高値を求め
る工程とを含むことを特徴とする、請求項２に記載の波
高算出方法。3. The step of obtaining the peak value comprises the step of obtaining the ratio of the magnitude of the vertical axis from the spectral moments of the first power spectrum and the second power spectrum, and the step of obtaining the magnitude ratio. The method according to claim 2, further comprising the step of obtaining a peak value based on the peak value.
前後揺軸、左右揺軸、船首揺軸、横揺軸、縦揺軸の少な
くとも一軸における加速度、速度、変位の少なくとも一
つであることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一
つに記載の波高算出方法。4. The hull motion information includes a vertical swing axis of the hull,
5. At least one of acceleration, velocity and displacement in at least one of a longitudinal axis, a lateral axis, a bow axis, a lateral axis, and a longitudinal axis. 5. Wave height calculation method described in.
づく第１のパワースペクトルと、船体運動情報に基づく
第２のパワースペクトルとを求めるスペクトル演算手段
と、前記第２のパワースペクトルの縦軸に対する前記第
１のパワースペクトルの縦軸の大きさの比率に基づいて
波高値を演算する波高演算手段とを備えることを特徴と
する、波高算出装置。5. A spectrum calculation means for obtaining a first power spectrum based on a radar image signal and a hull response function, and a second power spectrum based on hull motion information, and the above-mentioned vertical axis of the second power spectrum. A crest calculator for calculating a crest value based on a ratio of the magnitude of the vertical axis of the first power spectrum.
像信号をフーリエ変換し正規化した方向スペクトルと、
前記船体応答関数とから第１のパワースペクトルを算出
する第１の算出手段と、前記船体運動情報から第２のパ
ワースペクトルを算出する第２の算出手段とを備えるこ
とを特徴とする、請求項５記載の波高算出装置。6. The spectrum calculation means includes a directional spectrum obtained by Fourier-transforming a radar image signal and performing normalization,
7. A first calculation means for calculating a first power spectrum from the hull response function, and a second calculation means for calculating a second power spectrum from the hull motion information. 5. The wave height calculator according to item 5.
スペクトル及び前記第２のパワースペクトルの各スペク
トルモーメントから前記縦軸の大きさの比率を求める比
率算出手段と、当該大きさの比率に基づいて波高値を求
める算出手段とを備えることを特徴とする、請求項６に
記載の波高算出装置。7. The wave height calculation means calculates the ratio of the magnitude of the vertical axis from the spectral moments of the first power spectrum and the second power spectrum, and the magnitude calculation means The wave height calculating device according to claim 6, further comprising: a calculating unit that obtains a wave height value based on the wave height value.
前後揺軸、左右揺軸、船首揺軸、横揺軸、縦揺軸の少な
くとも一軸における加速度、速度、変位の少なくとも一
つであることを特徴とする、請求項５乃至７の何れか一
つに記載の波高算出装置。8. The hull motion information includes a vertical swing axis of the hull,
At least one of acceleration, velocity and displacement in at least one of a longitudinal axis, a lateral axis, a bow axis, a lateral axis, and a longitudinal axis. The wave height calculating device described in.
の波高算出の各工程をコンピュータに実施させるプログ
ラムをコンピュータにより読み出し可能に記録したこと
を特徴とする、記録媒体。9. A recording medium, which is readable by a computer and recorded with a program for causing a computer to execute each step of the wave height calculation according to any one of claims 1 to 4.
載の波高算出装置を備えることを特徴とする、船舶。10. A ship comprising the wave height calculation device according to claim 1. Description:
されるプログラムを読み出し、当該プログラムに基づい
て波高算出の各工程を実施させるコンピュータを備える
ことを特徴とする、船舶。11. A ship comprising a computer which reads a program recorded on the recording medium according to claim 9 and executes each step of wave height calculation based on the program.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001386345A JP3888671B2 (en) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Wave height calculation device, wave height calculation method, recording medium, and ship |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001386345A JP3888671B2 (en) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Wave height calculation device, wave height calculation method, recording medium, and ship |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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