2022-190212 波情報推定装置、および、波情報推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022190212

(43)【公開日】2022-12-26

(54)【発明の名称】波情報推定装置、および、波情報推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/95 20060101AFI20221219BHJP

   G01S 13/50 20060101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

G01S13/95

G01S13/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021098426

(22)【出願日】2021-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】000166247

【氏名又は名称】古野電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】トラン トロン ミン

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AE14

5J070AF05

5J070AH19

5J070AH35

5J070AK40

(57)【要約】

【課題】軽い計算負荷で、波情報を精度良く推定する。
【解決手段】
波情報推定部１０は、相関処理部１２、移動ベクトル推定部１３１、総合ベクトル算出部１３３、および、波向推定部１４を備える。相関処理部１２は、複数の方位の探知データに対してスキャン相関処理を実行する。移動ベクトル推定部１３１は、複数の方位のスキャン相関処理の結果を用いて、波に対する複数の方位の移動ベクトルを推定する。総合ベクトル算出部１３３は、所定の方位範囲内の複数の方位の移動ベクトルを用いて、総合ベクトルを算出する。波向推定部１４は、総合ベクトルを用いて、波向を推定する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の方位の探知データに対してスキャン相関処理を実行する相関処理部と、
前記複数の方位のスキャン相関処理の結果を用いて、波に対する前記複数の方位の移動ベクトルを推定する移動ベクトル推定部と、
所定の方位範囲内の前記複数の方位の移動ベクトルを用いて、総合ベクトルを算出する総合ベクトル算出部と、
前記総合ベクトルを用いて、波向を推定する波向推定部と、
を備える、波情報推定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の波情報推定装置であって、
前記総合ベクトル算出部は、前記複数の方位の移動ベクトルの合成ベクトルを用いて、前記総合ベクトルを算出する、
波情報推定装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の波情報推定装置であって、
前記複数の方位の移動ベクトルを、前記複数の方位の単位移動ベクトルに変換する単位移動ベクトル変換部を備え、
前記総合ベクトル算出部は、
前記所定の方位範囲の前記複数の方位の単位移動ベクトルを用いて、前記総合ベクトルを算出する、
波情報推定装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の波情報推定装置であって、
前記総合ベクトル算出部は、
それぞれに組合せが異なる前記複数の方位の移動ベクトルを用いて、複数の個別総合ベクトルを算出し、
前記複数の個別総合ベクトルを用いて、前記総合ベクトルを算出する、
波情報推定装置。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の波情報推定装置であって、
前記移動ベクトル推定部は、
前記スキャン相関処理結果の相関ピークの符号、および、前記相関ピークの位置を用いて、前記波向を推定する、
波情報推定装置。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の波情報推定装置であって、
前記複数の方位の移動ベクトルと前記波向とを用いて、波周期を推定する波周期推定部を備える、
波情報推定装置。

【請求項7】

請求項６に記載の波情報推定装置であって、
前記波周期推定部は、
前記波向の移動ベクトルと前記複数の方位の移動ベクトルとを用いて、前記複数の方位の距離ベクトルを算出する距離ベクトル算出部と、
前記複数の方位の距離ベクトルを用いて、波の平均移動距離を算出する平均移動距離算出部と、
前記平均移動距離を用いて、前記波周期を算出する波周期算出部と、
を備える、
波情報推定装置。

【請求項8】

請求項７に記載の波情報推定装置であって、
前記距離ベクトル算出部は、
前記波向の方位の移動ベクトルの大きさを用いて、前記複数の方位の距離ベクトルを算出する、
波情報推定装置。

【請求項9】

請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の波情報推定装置であって、
前記複数の方位の探知データの周波数スペクトルと前記波向とを用いて、波周期を推定する波周期推定部を備える、
波情報推定装置。

【請求項10】

請求項９に記載の波情報推定装置であって、
前記波周期推定部は、
前記波向を用いて、前記周波数スペクトルを算出する解析領域の探知データを抽出する解析領域抽出部と、
前記周波数スペクトルのピークの距離を算出するピーク距離算出部と、
前記ピークの距離を用いて、前記波周期を算出する波周期算出部と、
を備える、波情報推定装置。

【請求項11】

請求項９または請求項１０に記載の波情報推定装置であって、
前記波周期推定部は、
前記周波数スペクトルを２次元フーリエ変換によって算出する、
波情報推定装置。

【請求項12】

請求項９または請求項１０に記載の波情報推定装置であって、
前記波周期推定部は、
前記周波数スペクトルを１次元フーリエ変換によって算出する、
波情報推定装置。

【請求項13】

請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の波情報推定装置であって、
前記総合ベクトルを用いて、前記波高を含む波情報の推定の信頼性を評価する信頼性評価部を備える、
波情報推定装置。

【請求項14】

請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載の波情報推定装置であって、
前記総合ベクトルと前記周波数スペクトルとを用いて、前記波高を含む波情報の推定の信頼性を評価する信頼性評価部を備える、
波情報推定装置。

【請求項15】

請求項６乃至請求項１４のいずれかに記載の波情報推定装置であって、
前記波の影響を受ける移動体のヒーブを計測するヒーブ計測部と、
前記ヒーブ、前記波周期、および、前記波向を用いて、波高を推定する波高推定部と、
を備える、波情報推定装置。

【請求項16】

請求項６乃至請求項１４のいずれかに記載の波情報推定装置であって、
前記波の影響を受ける移動体のヒーブを計測するヒーブ計測部と、
前記ヒーブ、および、前記探知データを用いて、波高を推定する波高推定部と、
を備える、波情報推定装置。

【請求項17】

複数の方位の探知データに対してスキャン相関処理を実行し、
前記複数の方位のスキャン相関処理の結果を用いて、波に対する前記複数の方位の移動ベクトルを推定し、
所定の方位範囲内の前記複数の方位の移動ベクトルを用いて、総合ベクトルを算出し、
前記総合ベクトルを用いて、波向を推定する、
波情報推定方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の波情報推定方法であって、
前記複数の方位の移動ベクトルと前記波向とを用いて、波周期を推定する、
波情報推定方法。

【請求項19】

請求項１７に記載の波情報推定方法であって、
前記複数の方位の探知データの周波数スペクトルと前記波向とを用いて、波周期を推定する、
波情報推定方法。

【請求項20】

請求項１８または請求項１９に記載の波情報推定方法であって、
前記波の影響を受ける移動体のヒーブを計測し、
前記ヒーブ、前記波周期、および、前記波向を用いて、または、前記ヒーブおよび前記探知データを用いて、波高を推定する、
波情報推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、波向等の波情報を推定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、レーダを用いた波浪情報の測定方法および測定装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－２１６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に示すような従来の方法では、波向を含む波情報を、計算負荷を軽減しながら、精度良く測定することが難しかった。

【0005】

したがって、本発明の目的は、軽い計算負荷で、波情報を精度良く推定することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明の波情報推定装置は、相関処理部、移動ベクトル推定部、総合ベクトル算出部、および、波向推定部を備える。相関処理部は、複数の方位の探知データに対してスキャン相関処理を実行する。移動ベクトル推定部は、複数の方位のスキャン相関処理の結果を用いて、波に対する複数の方位の移動ベクトルを推定する。総合ベクトル算出部は、所定の方位範囲内の複数の方位の移動ベクトルを用いて、総合ベクトルを算出する。波向推定部は、総合ベクトルを用いて、波向を推定する。

【0007】

この構成では、スキャン相関処理、ベクトル演算によって、波向きが推定される。

【発明の効果】

【0008】

この発明によれば、軽い計算負荷で、波情報を精度良く推定できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る探知装置の機能ブロック図である。

【図3】図３は、波の一態様を示す平面図である。図３の線は、例えば、波頭を表す。

【図4】図４（Ａ）は、１つのスイープにおける異なる２時刻（異なるスキャン時）の波の関係の一例を示す図であり、図４（Ｂ）は、相関処理結果を示すグラフであり、図４（Ｃ）は、各方位の移動ベクトルの概念を示す図である。

【図5】図５は、波の進行方向、スキャン間位相差、相関結果のピークの符号、および、相関結果のピーク位置の符号の関係を示す表である。

【図6】図６（Ａ）は、複数の方位の移動ベクトルを示し、図６（Ｂ）は、複数の方位の単位移動ベクトルを示す。

【図7】図７（Ａ）は、総合ベクトルを算出するための複数の方位の単位移動ベクトル群を示す図であり、図７（Ｂ）は、総合ベクトルを示す図である。

【図8】図８（Ａ）は、右舷前方が波向のときの複数の方位の移動ベクトルを示し、図８（Ｂ）は、複数の方位の単位移動ベクトルを示す。

【図9】図９（Ａ）は、総合ベクトルを算出するための複数の方位の単位移動ベクトル群を示す図であり、図９（Ｂ）は、総合ベクトルを示す図である。

【図10】図１０は、本発明の第１の実施形態に係る波向推定方法の一例を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、本発明の第２の実施形態に係る波向推定方法の一例を示すフローチャートである。

【図12】図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）は、個別総合ベクトルを算出する複数の単位移動ベクトルの組の一例を示す図である。

【図13】図１３は、総合ベクトルの算出概念を示す図である。

【図14】図１４は、第３の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。

【図15】図１５は、第３の実施形態に係る波周期推定部の構成を示す機能ブロック図である。

【図16】図１６（Ａ）は、距離ベクトルを算出する複数の方位の移動ベクトル群を示す図であり、図１６（Ｂ）は、複数の方位の距離ベクトルを示す図である。

【図17】図１７は、第３の実施形態に係る波周期推定方法の一例を示すフローチャートである。

【図18】図１８は、第４の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。

【図19】図１９は、第４の実施形態に係る波周期推定部の構成を示す機能ブロック図である。

【図20】図２０（Ａ）は、解析領域の抽出概念を示す図であり、図２０（Ｂ）は、２ＤＦＦＴ処理結果を示す図であり、図２０（Ｃ）は、１Ｄスペクトル波形を示す図である。

【図21】図２１は、本発明の第４の実施形態に係る波周期推定方法の一例を示すフローチャートである。

【図22】図２２は、第５の実施形態に係る波周期推定部の構成を示す機能ブロック図である。

【図23】図２３（Ａ）は、解析領域の抽出概念を示す図であり、図２３（Ｂ）は、１Ｄスペクトル波形を示す図である。

【図24】図２４は、本発明の第５の実施形態に係る波周期推定方法の一例を示すフローチャートである。

【図25】図２５は、第６の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。

【図26】図２６は、信頼性評価部で実行する処理を示すフローチャートである。

【図27】図２７は、第７の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。

【図28】図２８は、信頼性評価部で実行する処理を示すフローチャートである。

【図29】図２９は、第８の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。

【図30】図３０は、ヒーブの遷移の一例を示すグラフである。

【図31】図３１は、第８の実施形態に係る波高推定方法の一例を示すフローチャートである。

【図32】図３２は、第９の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。

【図33】図３３は、第９の実施形態に係る波高推定方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態にかかる波情報推定技術について、図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。図２は、本発明の実施形態に係る探知装置の機能ブロック図である。

【0011】

（探知装置９０の構成）
図２に示すように、探知装置９０は、波情報推定部１０、送信部９１、サーキュレータ９２、受信部９３、および、アンテナ９００を備える。探知装置９０は、例えば、船舶に取り付けられ、自船の周囲の状況を探知するレーダ装置の構成を用いることによって実現される。

【0012】

送信部９１は、探知信号を生成し、サーキュレータ９２に出力する。サーキュレータ９２は、送信部９１からの探知信号を、アンテナ９００に伝送する。

【0013】

アンテナ９００は、水平方向に、所定の回転数で回転しながら、複数の方位に対して、探知信号を送信（放射）する。アンテナ９００は、送信した探知信号が波等に反射した反射信号を受信する。アンテナ９００は、反射信号をサーキュレータ９２に出力する。サーキュレータ９２は、反射信号を受信部９３に出力する。

【0014】

受信部９３は、反射信号に対して、増幅処理、フィルタ処理、Ａ／Ｄ変換処理等の所定の受信処理を行って、複数の方位毎の探知データを生成する。受信部９３は、複数の方位の探知データを、波情報推定部１０に出力する。探知データは、距離方向に所定の分解能でならぶ個別振幅データであり、個別振幅データは、それぞれに、例えば、反射対象物の反射強度に応じたレベルを有する。

【0015】

波情報推定部１０は、複数の方位の探知データを用いて、波情報を推定する。波情報は、少なくとも、波向を含み、波周期、波高を含んでいる。

【0016】

（波情報推定部１０の構成および処理）
図１に示すように、波情報推定部１０は、探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、および、波向推定部１４を備える。波向ベクトル生成部１３は、移動ベクトル推定部１３１、単位移動ベクトル変換部１３２、および、総合ベクトル算出部１３３を備える。波情報推定部１０は、例えば、メモリとＣＰＵ等の演算素子を備える情報処理装置、および、情報処理装置で実行されるプログラムによって実現される。

【0017】

探知データ記憶部１１は、受信部９３から入力された探知データを記憶する。

【0018】

相関処理部１２は、方位毎に、複数スキャンのスイープの探知データ間の相関処理を実行する。図３は、波の一態様を示す平面図である。図３の線は、例えば、波頭を表す。図４（Ａ）は、１つのスイープにおける異なる２時刻（異なるスキャン時）の波の関係の一例を示す図であり、図４（Ｂ）は、相関処理結果を示すグラフであり、図４（Ｃ）は、各方位の移動ベクトルの概念を示す図である。

【0019】

図３に示すように、波は移動し、時刻ｔ１と時刻ｔ２とで位置が異なる。より具体的には、船舶９に対して、時刻ｔ１での波ＷＶ（ｔ１）の波頭の位置と、時刻ｔ２での波ＷＶ（ｔ２）の波頭の位置は、異なる。すなわち、時刻ｔ２が時刻ｔ１よりも後の時刻として、波ＷＶ（ｔ２）の波頭の位置は、波ＷＶ（ｔ１）の波頭の位置よりも、波の進行方向に距離Δｒで移動した位置となる。

【0020】

このような状態において、スキャン相関処理を実行すると、方位毎に、距離Δｒ_θに応じた位置に相関ピークが生じる。スキャン相関処理とは、異なるスキャンにおける同一方位のスイープを相関処理することである。例えば、図３に示すように船舶９の船尾側から船首側に波が進行する状態において、船舶９の船首方向となる方位θ_０では、図４（Ａ）に示すように、波ＷＶ（ｔ１）の波頭と波ＷＶ（ｔ２）の波頭とは、距離Δｒ_θ０で離間し、波ＷＶ（ｔ２）の波頭が波ＷＶ（ｔ１）の波頭よりも船舶９（波情報推定部１０）から離間する位置となる。

【0021】

この場合、図４（Ｂ）に示すように、波ＷＶ（ｔ１）の探知データと、波ＷＶ（ｔ２）の探知データとの相関処理結果Ｒ_θ０（スキャン相関処理結果）のピークは、距離Δｒ_θ０に相当する位置に発生する。

【0022】

そして、図４（Ｃ）に示すように、船舶９（波情報推定部１０）を基準点とした方位が異なれば、波の進行方向（波向）に対する角度に応じて、距離Δｒ_θは異なる。これは、同じ波頭に対する距離が方位によって異なることに起因する。

【0023】

例えば、船舶９の船首方位である方位θ_０では、波ＷＶ（ｔ１）の波頭と波ＷＶ（ｔ２）の波頭の距離と同じになる。そして、方位θ_０では、船舶９から離間する波となる。

【0024】

また、船舶９の船首方位に対して、右舷側に角度Δθ_ａ（９０°未満）でシフトした方位θ_ａでは、角度Δθ_ａに応じて、波ＷＶ（ｔ１）の波頭と波ＷＶ（ｔ２）の波頭の距離は、長くなる。そして、方位θ_ａでは、船舶９から離間する波となる。

【0025】

また、船舶９の船尾方位である方位θ_ｂでは、波ＷＶ（ｔ１）の波頭と波ＷＶ（ｔ２）の波頭の距離と同じになる。ただし、方位θ_ｂでは、方位θ_０と逆に、船舶９に向かう波となる。

【0026】

また、船舶９の船首方位に対して、右舷側から回転させた角度Δθ_ｃ（１８０°より大きく２７０°未満）でシフトした左舷後方の方位θｃでは、角度Δθ_ｃに応じて（より正確には、方位θ_ｃと方位θ_ｂとの角度差に応じて）、波ＷＶ（ｔ１）の波頭と波ＷＶ（ｔ２）の波頭の距離は、長くなる。そして、方位θ_ｃでは、船舶９に向かう波となる。

【0027】

そして、各方位に対する探知データのスキャン相関処理結果のピーク位置も、基準点（船舶９（波情報推定部１０）の位置）に対して、上述の方位毎の波頭間距離に応じた位置になる。

【0028】

相関処理部１２は、複数の方位毎に、相関結果のピーク位置およびピーク強度を、方位に関連付けして、波向ベクトル生成部１３の移動ベクトル推定部１３１に出力する。

【0029】

移動ベクトル推定部１３１は、複数の方位毎の相関結果のピーク位置およびピーク強度を用いて、複数の方位毎の移動ベクトルを推定する。各方位の移動ベクトルは、相関結果のピーク位置に応じた距離Δｒθを大きさとし、各方位での波の進行する方向を向きとするベクトルである。

【0030】

例えば、図４（Ｃ）の例であれば、方位θ_０では、相関処理結果のピーク位置の距離Δｒ_θ０が移動ベクトルΔｒｖ_θ０の大きさとなる。また、方位θ_０では、方位θ_０で船舶９から遠ざかる方向が移動ベクトルΔｒｖ_θ０の向きとなる。

【0031】

方位θ_ａでは、相関処理結果のピーク位置の距離Δｒ_θａが移動ベクトルΔｒｖ_θａの大きさとなる。また、方位θ_ａでは、方位θ_ａで船舶９から遠ざかる方向が移動ベクトルΔｒｖ_θａの向きとなる。

【0032】

方位θ_ｂでは、相関処理結果のピーク位置の距離Δｒ_θｂが移動ベクトルΔｒｖ_θｂの大きさとなる。また、方位θ_ｂでは、方位θ_ｂで船舶９に近づく方向が移動ベクトルΔｒｖ_θｂの向きとなる。

【0033】

方位θ_ｃでは、相関処理結果のピーク位置の距離Δｒ_θｃが移動ベクトルΔｒｖ_θｃの大きさとなる。また方位θ_ｃでは、方位θ_ｃで船舶９に近づく方向が移動ベクトルΔｒｖ_θｃの向きとなる。

【0034】

ここで、相関結果のピーク強度を用いることで、エイリアシングの生じない範囲を拡張できる。図５は、波の進行方向、スキャン間位相差、相関結果のピークの符号、および、相関結果のピーク位置の符号の関係を示す表である。波向は、船舶９（波情報推定部１０）に対して追い波（遠ざかる波）か、向い波（近づく波）かで分類される。

【0035】

図５に示すように、（Ａ）追い波でスキャン間位相差が０［°］から９０［°］まで（０［ｒａｄ］からπ／４［ｒａｄ］まで）の範囲の場合、相関結果ピークの符号は「＋」になり、相関結果ピーク位置の符号は「＋」になる。

【0036】

（Ｂ）追い波でスキャン間位相差が９０［°］から１８０［°］まで（π／４［ｒａｄ］からπ／２［ｒａｄ］まで）の範囲の場合、相関結果ピークの符号は「－」になり、相関結果ピーク位置の符号は「－」になる。

【0037】

（Ｃ）向い波でスキャン間位相差が０［°］から９０［°］まで（０［ｒａｄ］からπ／４［ｒａｄ］まで）の範囲の場合、相関結果ピークの符号は「－」になり、相関結果ピーク位置の符号は「＋」になる。

【0038】

（Ｄ）向い波でスキャン間位相差が９０［°］から１８０［°］まで（π／４［ｒａｄ］からπ／２［ｒａｄ］まで）の範囲の場合、相関結果ピークの符号は「+」になり、相関結果ピーク位置の符号は「－」になる。

【0039】

したがって、相関結果のピークの符号と、相関結果のピーク位置の符号（基準点に対して正側か負側か）とを用いることで、０［°］から１８０［°］まで（０［ｒａｄ］からπ／２［ｒａｄ］まで）のピーク位置を確実に識別できる。

【0040】

このような相関結果のピークの符号とピーク位置の符号とを用いない方法（従来方法）では、９０［°］（π／４［ｒａｄ］）以上の範囲でエイリアシングが発生する。しかしながら、上述の相関結果のピークの符号とピーク位置の符号とを用いることで、エイリアシングが発生しない範囲を、０［°］から１８０［°］まで（０［ｒａｄ］からπ／２［ｒａｄ］まで）拡張できる。

【0041】

例えば、移動ベクトル推定部１３１は、ピークの大きさ（Ｐｅａｋ）とピーク位置（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）との乗算値（Ｐｋ×Ｐｏｓ）を算出する。追い波の０［°］から９０［°］と、向い波の９０［°］から１８０［°］とでは、基準点からの相関結果のピークの位置は同じになるが、移動ベクトル推定部１３１は、乗算値（Ｐｋ×Ｐｏｓ）によって、追い波か向い波かを識別できる。同様に、追い波の９０［°］から１８０［°］と、向い波の０［°］から９０［°］とでは、基準点からの相関結果のピークの位置は同じになるが、移動ベクトル推定部１３１は、乗算値（Ｐｋ×Ｐｏｓ）によって、追い波か向い波かを識別できる。これにより、移動ベクトル推定部１３１は、移動ベクトルの推定可能な範囲（大きさの範囲）を拡張できる。

【0042】

移動ベクトル推定部１３１は、推定した複数の方位の移動ベクトルｒｖ_θを、単位移動ベクトル変換部１３２に出力する。

【0043】

単位移動ベクトル変換部１３２は、複数の方位の移動ベクトルｒｖ_θのそれぞれを、大きさが「１」の単位移動ベクトルＩ_θに変換する。図６（Ａ）は、複数の方位の移動ベクトルを示し、図６（Ｂ）は、複数の方位の単位移動ベクトルを示す。なお、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す場合は、移動ベクトルを１５［°］間隔で生成する態様を示したが、移動ベクトルの生成間隔（方位方向の分解能）は、これに限るものではない。図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、波向が図３、図４（Ｃ）と同じ状態を示す。

【0044】

図６（Ａ）に示すように、複数の方位の移動ベクトルｒｖ_θ０、・・・、ｒｖ_θ２３は、波向に対する角度に応じて、大きさが異なる。これは、上述の図４（Ｃ）を参照した説明からもわかる。例えば、船舶９の船首側においては、波向に平行な方位θ_０の移動ベクトルｒｖ_θ０の大きさは小さく、波向に対する角度が大きくなり、波向に対して９０［°］の方位に近づくのにしたがって、移動ベクトルｒｖ_θの大きさは大きくなる。同様に、船舶９の船尾側においては、波向に平行な方位θ₁₂（図４（Ｃ）であれば、方位θ_ｂに対応）の移動ベクトルｒｖ_θ12の大きさは小さく、波向に対する角度が大きくなり、波向に対して９０［°］の方位に近づくのにしたがって、移動ベクトルｒｖ_θの大きさは大きくなる。

【0045】

そこで、単位移動ベクトル変換部１３２は、各方位の移動ベクトルｒｖ_θ０、・・・、ｒｖ_θ２３の大きさを「１」に変換する。これにより、図６（Ｂ）に示すように、各方位の単位移動ベクトルＩ_θ０、・・・、Ｉ_θ２３は、方位に応じたベクトルの向きを有し、大きさが統一されたベクトルとなる。

【0046】

単位移動ベクトル変換部１３２は、複数の方位の単位移動ベクトルＩ_θ０、・・・、Ｉ_θ２３を、総合ベクトル算出部１３３に出力する。

【0047】

総合ベクトル算出部１３３は、複数の方位の単位移動ベクトルＩ_θを用いて、総合ベクトルΣｖ_θを算出する。この際、総合ベクトル算出部１３３は、所定の方位範囲に含まれる複数の方位の単位移動ベクトルＩ_θを用いて、総合ベクトルΣｖ_θを算出する。より具体的には、総合ベクトル算出部１３３は、所定の方位範囲に含まれる複数の方位の単位移動ベクトルＩ_θの合成ベクトルを算出することで、総合ベクトルΣｖ_θを算出する。

【0048】

図７（Ａ）は、総合ベクトルを算出するための複数の方位の単位移動ベクトル群を示す図であり、図７（Ｂ）は、総合ベクトルを示す図である。なお、図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、波向の方位が、船首方位の場合を示し、上述の図６（Ｂ）に示した単位移動ベクトルを用いた場合を示す。

【0049】

図７（Ａ）に示す態様では、総合ベクトル算出部１３３は、船舶９の船首側１８０［°］の範囲を、総合ベクトルの算出用の方位範囲に設定する。この場合、総合ベクトル算出部１３３は、単位移動ベクトルＩ_θ０、Ｉ_θ１、Ｉ_θ２、Ｉ_θ３、Ｉ_θ４、Ｉ_θ５、（ｒｖ_θ６）、（ｒｖ_θ１８）、Ｉ_θ１９、Ｉ_θ２０、Ｉ_θ２１、Ｉ_θ２２、Ｉ_θ２３を合成する。なお、船舶９の船首側１８０［°］の範囲としては、船首方位に対して９０［°］となる移動ベクトルｒｖ_θ６、ｒｖ_θ１８の単位移動ベクトルも合成の対象となるが、この場合、移動ベクトルｒｖ_θ６、ｒｖ_θ１８の大きさが「０」のため、これらの単位移動ベクトルの大きさも「０」となるので、合成しても合成の結果に影響はなく、ここでは図示を省略している。

【0050】

このベクトルの合成によって、図７（Ｂ）に示すように、総合ベクトルΣｖ_θが算出される。総合ベクトルΣｖ_θの角度要素（方位）は、複数の単位移動ベクトルの方位の平滑値となる。例えば、図７（Ｂ）の例であれば、総合ベクトルΣｖ_θの角度要素（方位）は、船首方位となる。また、図７（Ｂ）の例であれば、総合ベクトルΣｖ_θの向きは、船舶９から離れる方向である。

【0051】

なお、波向が右舷前方の場合は、移動ベクトル、単位移動ベクトル、総合ベクトルは次のようになる。図８（Ａ）は、右舷前方が波向のときの複数の方位の移動ベクトルを示し、図８（Ｂ）は、複数の方位の単位移動ベクトルを示す。図９（Ａ）は、総合ベクトルを算出するための複数の方位の単位移動ベクトル群を示す図であり、図９（Ｂ）は、総合ベクトルを示す図である。なお、図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、波向の方位が、船首方位の場合を示し、上述の図８（Ｂ）に示した単位移動ベクトルを用いた場合を示す。

【0052】

波向が右舷前方の場合、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、複数の方位の移動ベクトル、および、複数の方位の単位移動ベクトルは、船舶９の右舷前方を中心とする右舷後方から左舷前方の範囲において、追い波のベクトルとなる。また、複数の方位の移動ベクトル、および、複数の方位の単位移動ベクトルは、船舶９の左舷後方を中心とする右舷後方から左舷前方の範囲において、向い波のベクトルとなる。

【0053】

したがって、図９（Ａ）に示すように、船舶９の船首側１８０［°］の範囲の複数の単位移動ベクトルを用いて総合ベクトルを算出すると、単位移動ベクトルＩ_θ０、Ｉ_θ１、Ｉ_θ２、Ｉ_θ３、Ｉ_θ４、Ｉ_θ５、Ｉ_θ６、Ｉ_θ２１、Ｉ_θ２２、Ｉ_θ２３が追い波のベクトルとなり、単位移動ベクトルＩ_θ１８、Ｉ_θ１９、Ｉ_θ２が向い波のベクトルとなる。このため、総合ベクトルΣｖ_θは、右舷前方を方位とし、船舶９から離れる方向のベクトルとなる。

【0054】

このように、本願の処理を用いることで、総合ベクトルΣｖ_θの角度要素（方位）は、波向における方位を示す。また、総合ベクトルΣｖ_θの向き（始点から終点に向かう方向）は、波向における波の進行方向を示す。

【0055】

総合ベクトル算出部１３３は、総合ベクトルΣｖ_θを、波向推定部１４に出力する。

【0056】

波向推定部１４は、総合ベクトルΣｖ_θを用いて、波向を推定する。より具体的には、波向推定部１４は、総合ベクトルΣｖ_θの角度要素を抽出し、この角度要素を波向における方位とする。また、波向推定部１４は、総合ベクトルΣｖ_θの向きを、波向における波の進行方向とする。

【0057】

このような構成および処理を用いることで、波情報推定部１０は、波向を推定できる。この際、上述のように、波情報推定部１０は、スイープ相関処理を用いることで、従来用いられた２ＤＦＦＴや３ＤＦＦＴよりも、波向を推定するための計算負荷を軽くできる。また、波情報推定部１０は、３ＤＦＦＴと同様に、波向を精度良く推定できる。これは、本実施形態の処理を行った場合の波向の推定結果と、３ＤＦＦＴを用いた場合の波向の推定結果とを比較することによって、確認できる。

【0058】

また、上述のように、単位移動ベクトルを用いることによって、波情報推定部１０は、計算負荷をさらに軽くでき、推定精度を向上できる。

【0059】

また、船舶９の全方位の単位移動ベクトルを用いることなく、全方位よりも狭い所定の方位範囲の複数の方位の単位移動ベクトルを用いることによって、波情報推定部１０は、計算負荷をさらに軽くできる。この際、図６（Ｂ）に示したように、方位が１８０［°］異なる単位移動ベクトル同士は、船舶９に対して追い波か向かい波かの相違があるのみで、大きさが同じである。したがって、全方位よりも狭い所定の方位範囲の複数の方位の単位移動ベクトルを用いても、波向の推定精度の低下は抑制できる。これにより、波情報推定部１０は、波向を精度良く推定できる。

【0060】

なお、上述の態様では、複数の方位の単位移動ベクトルから総合ベクトルを算出した。しかしながら、複数の方位の移動ベクトルから総合ベクトルを算出することも可能である。ただし、単位移動ベクトルを用いることで、各移動ベクトルの大きさによる総合ベクトルの誤差を抑制できる。したがって、単位移動ベクトルを用いることで、波情報推定部１０は、波向を、より精度良く推定できる。

【0061】

（波向推定方法１）
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る波向推定方法の一例を示すフローチャートである。なお、図１０のフローチャートで示す各処理の具体的な内容は、上述の構成の説明の際に説明している。したがって、以下の波向推定方法の説明では、追加の必要な箇所のみを具体的に説明し、その他の箇所の説明は省略する。

【0062】

波情報推定部１０を含む探知装置９０は、探知信号を送受信する（Ｓ１１）。波情報推定部１０の相関処理部１２は、複数の方位のそれぞれに対して、受信した探知信号に基づく探知データのスキャン相関処理を実行する（Ｓ１２）。

【0063】

波向ベクトル生成部１３は、相関処理結果を用いて、複数の方位の移動ベクトルを推定する（Ｓ１３）。波向ベクトル生成部１３は、複数の方位の移動ベクトルを用いて、総合ベクトルを算出する（Ｓ１４）。

【0064】

波向推定部１４は、総合ベクトルを用いて、波向を推定する（Ｓ１５）。

【0065】

このような方法を用いることで、波向を、軽い計算負荷で精度良く推定できる。

【0066】

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る波情報推定技術について、図を参照して説明する。第２の実施形態に係る波情報推定技術では、第１の実施形態に係る波情報推定技術に対して、総合ベクトルの算出方法において異なる。第２の実施形態に係る波情報推定技術のその他の構成および処理は、第１の実施形態に係る波情報推定技術と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0067】

（波向推定方法２）
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る波向推定方法の一例を示すフローチャートである。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）は、個別総合ベクトルを算出する複数の単位移動ベクトルの組の一例を示す図である。図１３は、総合ベクトルの算出概念を示す図である。

【0068】

波情報推定部１０を含む探知装置９０は、探知信号を送受信する（Ｓ１１）。波情報推定部１０の相関処理部１２は、複数の方位のそれぞれに対して、受信した探知信号に基づく探知データのスキャン相関処理を実行する（Ｓ１２）。波向ベクトル生成部１３は、相関処理結果を用いて、複数の方位の移動ベクトルを推定する（Ｓ１３）。

【0069】

総合ベクトル算出部１３３は、それぞれに組み合わせが異なる複数の方位の単位移動ベクトルを用いて、複数の個別総合ベクトルを算出する（Ｓ１６）。例えば、総合ベクトル算出部１３３は、図１２（Ａ）に示すような船舶９の船首方位を中心とする１８０［°］の範囲の複数の方位の単位移動ベクトル（単位移動ベクトルＩ_θ０、Ｉ_θ１、Ｉ_θ２、Ｉ_θ３、Ｉ_θ４、Ｉ_θ５、（Ｉ_θ６）、（Ｉ_θ１８）、Ｉ_θ１９、Ｉ_θ２０、Ｉ_θ２１、Ｉ_θ２２、Ｉ_θ２３）を用いて、図１３に示す個別総合ベクトルΣｖ_θｋ１を算出する。総合ベクトル算出部１３３は、図１２（Ｂ）に示すような船舶９の右舷前方を中心とする１８０［°］の範囲の複数の方位の単位移動ベクトル（単位移動ベクトルＩ_θ０、Ｉ_θ１、Ｉ_θ２、Ｉ_θ３、Ｉ_θ４、Ｉ_θ５、（Ｉ_θ６）、Ｉ_θ７、Ｉ_θ８、Ｉ_θ９、Ｉ_θ２１、Ｉ_θ２２、Ｉ_θ２３）を用いて、図１３に示す個別総合ベクトルΣｖ_θｋ２を算出する。総合ベクトル算出部１３３は、図１２（Ｃ）に示すような船舶９の左舷前方を中心とする１８０［°］の範囲の複数の方位の単位移動ベクトル（単位移動ベクトルＩ_θ０、Ｉ_θ１、Ｉ_θ２、Ｉ_θ３、Ｉ_θ１５、Ｉ_θ１６、Ｉ_θ１７、（Ｉ_θ１８）、Ｉ_θ１９、Ｉ_θ２０、Ｉ_θ２１、Ｉ_θ２２、Ｉ_θ２３）を用いて、図１３に示す個別総合ベクトルΣｖ_θｋ３を算出する。

【0070】

総合ベクトル算出部１３３は、個別総合ベクトルΣｖ_θｋ１、個別総合ベクトルΣｖ_θｋ２、個別総合ベクトルΣｖ_θｋ３を用いて、総合ベクトルΣｖ_θを算出する。より具体的には、総合ベクトル算出部１３３は、個別総合ベクトルΣｖ_θｋ１、個別総合ベクトルΣｖ_θｋ２、個別総合ベクトルΣｖ_θｋ３の合成ベクトルを算出することで、総合ベクトルΣｖ_θを算出する。

【0071】

このように、複数の個別総合ベクトルを用いることによって、最終的な総合ベクトルの誤差を抑制できる。したがって、波情報推定部１０は、波向を、より精度良く推定できる。

【0072】

なお、個別総合ベクトルの組み合わせ、個数は、これに限るものではなく、他の組み合わせ、個数を適用することもできる。

【0073】

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る波情報推定技術について、図を参照して説明する。第３の実施形態に係る波情報推定技術では、第１、第２の実施形態に係る波情報推定技術に対して、波情報として波周期を含む点で異なる。第３の実施形態に係る波情報推定技術における波向の推定技術は、第１、第２の実施形態に係る波向の推定技術と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0074】

図１４は、第３の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。図１４に示すように、第３の実施形態に係る波情報推定部１０Ａは、探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４、および、波周期推定部１５Ａを備える。探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４は、波情報推定部１０と同様の構成を備え、同様の処理を実行するので、説明は省略する。

【0075】

図１５は、第３の実施形態に係る波周期推定部の構成を示す機能ブロック図である。図１５に示すように、波周期推定部１５Ａは、距離ベクトル算出部１５１、平均移動距離算出部１５２、および、波周期算出部１５３を備える。

【0076】

距離ベクトル算出部１５１には、波向ベクトル生成部１３の移動ベクトル推定部１３１から、複数の方位の移動ベクトルが入力される。また、距離ベクトル算出部１５１には、波向推定部１４から、波向の方位が入力される。

【0077】

図１６（Ａ）は、距離ベクトルを算出する複数の方位の移動ベクトル群を示す図であり、図１６（Ｂ）は、複数の方位の距離ベクトルを示す図である。

【0078】

距離ベクトル算出部１５１は、波向の方位の移動ベクトルと所定の方位範囲の複数の方位の移動ベクトルとを用いて、複数の方位の距離ベクトルを算出する。例えば、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）の場合、距離ベクトル算出部１５１は、波向の方位θ_０を含む方位範囲を設定する。距離ベクトル算出部１５１は、図１６（Ａ）に示すような方位範囲の移動ベクトルｒｖ_θ０、ｒｖ_θ１、ｒｖ_θ２、ｒｖ_θ３、ｒｖ_θ４、ｒｖ_θ５、（ｒｖ_θ６）、（ｒｖ_θ１８）、ｒｖ_θ１９、ｒｖ_θ２０、ｒｖ_θ２１、ｒｖ_θ２２、ｒｖθ_２３を用いて、図１６（Ｂ）に示すような距離ベクトルｒｖ’_θ０、ｒｖ’_θ１、ｒｖ’_θ２、ｒｖ’_θ３、ｒｖ’_θ４、ｒｖ’_θ５、（ｒｖ’_θ６）、（ｒｖ’_θ１８）、ｒｖ’_θ１９、ｒｖ’_θ２０、ｒｖ’_θ２１、ｒｖ’_θ２２、ｒｖ’_θ２３を算出する。

【0079】

より具体的には、距離ベクトル算出部１５１は、移動ベクトルｒｖ_θ０、ｒｖ_θ１、ｒｖ_θ２、ｒｖ_θ３、ｒｖ_θ４、ｒｖ_θ５、（ｒｖ_θ６）、（ｒｖ_θ１８）、ｒｖ_θ１９、ｒｖ_θ２０、ｒｖ_θ２１、ｒｖ_θ２２、ｒｖθ_２３を、波向の方位θ_０の移動ベクトルｒｖ_θ０の大きさで除算することで、距離ベクトルｒｖ’_θ０、ｒｖ’_θ１、ｒｖ’_θ２、ｒｖ’_θ３、ｒｖ’_θ４、ｒｖ’_θ５、（ｒｖ’_θ６）、（ｒｖ’_θ１８）、ｒｖ’_θ１９、ｒｖ’_θ２０、ｒｖ’_θ２１、ｒｖ’_θ２２、ｒｖ’_θ２３を算出する。

【0080】

距離ベクトル算出部１５１は、複数の方位の距離ベクトルｒｖ’_θ０、ｒｖ’_θ１、ｒｖ’_θ２、ｒｖ’_θ３、ｒｖ’_θ４、ｒｖ’_θ５、（ｒｖ’_θ６）、（ｒｖ’_θ１８）、ｒｖ’_θ１９、ｒｖ’_θ２０、ｒｖ’_θ２１、ｒｖ’_θ２２、ｒｖ’_θ２３を、平均移動距離算出部１５２に出力する。

【0081】

平均移動距離算出部１５２は、所定の方位範囲の距離ベクトルｒｖ’_θ０、ｒｖ’_θ１、ｒｖ’_θ２、ｒｖ’_θ３、ｒｖ’_θ４、ｒｖ’_θ５、（ｒｖ’_θ６）、（ｒｖ’_θ１８）、ｒｖ’_θ１９、ｒｖ’_θ２０、ｒｖ’_θ２１、ｒｖ’_θ２２、ｒｖ’_θ２３の大きさの平均値を算出することで、平均移動距離を算出する。平均移動距離算出部１５２は、平均移動距離を波周期算出部１５３に出力する。

【0082】

波周期算出部１５３は、平均移動距離を用いて波周期を算出する。例えば、より具体的には、波周期算出部１５３は、平均移動距離を、スキャン相関処理を行ったスイープ同士の時間間隔の２倍（スキャンの２周期分の時間）で除算して、波速度を算出する。波周期算出部１５３は、既知の波の特性式に波速度を入力することで、波周期を算出する。

【0083】

このような構成および処理を用いることによって、波情報推定部１０Ａは、波情報として、波周期を、軽い計算負荷で精度良く推定できる。

【0084】

（波周期推定方法１）
図１７は、第３の実施形態に係る波周期推定方法の一例を示すフローチャートである。なお、図１７のフローチャートで示す各処理の具体的な内容は、上述の構成の説明の際に説明している。したがって、以下の波周期推定方法の説明では、追加の必要な箇所のみを具体的に説明し、その他の箇所の説明は省略する。

【0085】

距離ベクトル算出部１５１は、複数の方位の移動ベクトルと波向の方位を用いて、複数の方位の距離ベクトルを算出する（Ｓ２１）。平均移動距離算出部１５２は、複数の方位の距離ベクトルを用いて、平均移動距離を算出する（Ｓ２２）。波周期算出部１５３は、平均移動距離を用いて、波周期を算出する（Ｓ２３）。

【0086】

［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態に係る波情報推定技術について、図を参照して説明する。第４の実施形態に係る波情報推定技術では、第１、第２の実施形態に係る波情報推定技術に対して、波情報として波周期を含む点で異なる。第４の実施形態に係る波情報推定技術における波向の推定技術は、第１、第２の実施形態に係る波向の推定技術と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。また、第４の実施形態に係る波情報推定技術は、第３の実施形態に係る波情報推定技術に対して、波周期の推定方法において異なる。

【0087】

図１８は、第４の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。図１８に示すように、第４の実施形態に係る波情報推定部１０Ｂは、探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４、および、波周期推定部１５Ｂを備える。探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４は、波情報推定部１０と同様の構成を備え、同様の処理を実行するので、説明は省略する。

【0088】

図１９は、第４の実施形態に係る波周期推定部の構成を示す機能ブロック図である。図１９に示すように、波周期推定部１５Ｂは、解析領域抽出部１５４、２ＤＦＦＴ処理部１５５、１Ｄスペクトル算出部１５６、ピーク距離算出部１５７、および、波周期算出部１５８を備える。

【0089】

図２０（Ａ）は、解析領域の抽出概念を示す図であり、図２０（Ｂ）は、２ＤＦＦＴ処理結果を示す図であり、図２０（Ｃ）は、１Ｄスペクトル波形を示す図である。

【0090】

解析領域抽出部１５４には、探知データ記憶部１１から、２次元の探知データが入力される。また、解析領域抽出部１５４には、波向推定部１４から、波向の方位が入力される。

【0091】

図２０（Ａ）に示すように、解析領域抽出部１５４は、２次元配列された探知データから、波向の方位θ_０を含むように、２次元の解析領域ｆ_θ０（ｘ、ｙ）を抽出する。解析領域抽出部１５４は、解析領域ｆ_θ０（ｘ、ｙ）の探知データを、２ＤＦＦＴ処理部１５５に出力する。

【0092】

２ＤＦＦＴ処理部１５５は、解析領域ｆ_θ０（ｘ、ｙ）の探知データに対して、２次元ＦＦＴ処理を実行し、図２０（Ｂ）に示すような２次元周波数スペクトルを生成する。２ＤＦＦＴ処理部１５５は、２次元周波数スペクトルを、１Ｄスペクトル算出部１５６に出力する。

【0093】

１Ｄスペクトル算出部１５６は、２次元周波数スペクトルから、図２０（Ｃ）に示すような１次元パワースペクトルを算出する。１Ｄスペクトル算出部１５６は、１次元パワースペクトルを、ピーク距離算出部１５７に出力する。

【0094】

ピーク距離算出部１５７は、１次元パワースペクトルから、図２０（Ｃ）に示すようなピーク距離ｋｐを算出する。ピーク距離算出部１５７は、ピーク距離ｋｐを、波周期算出部１５８に出力する。

【0095】

波周期算出部１５８は、ピーク距離ｋｐ、重力加速度を含む定数を用いて、既知の演算式から、波周期を算出する。

【0096】

このような処理によって、波情報推定部１０Ｂは、波情報として、波周期を、精度良く推定できる。この際、２ＤＦＦＴを実行する解析領域は、波向の方位によって規定されており、全方位よりも小さい領域となる。これにより、波情報推定部１０Ｂは、波周期の計算負荷を軽くできる。なお、この際、波周期算出部１５８がピーク距離ｋｐの平均値を用いることによって、波周期の算出精度をさらに向上できる。

【0097】

（波周期推定方法２）
図２１は、本発明の第４の実施形態に係る波周期推定方法の一例を示すフローチャートである。なお、図２１のフローチャートで示す各処理の具体的な内容は、上述の構成の説明の際に説明している。したがって、以下の波周期推定方法の説明では、追加の必要な箇所のみを具体的に説明し、その他の箇所の説明は省略する。

【0098】

解析領域抽出部１５４は、波向（波向の方位）を用いて、２次元の探知データに対する解析領域を抽出する（Ｓ３１）。２ＤＦＦＴ処理部１５５は、解析領域の探知データに対して、２次元ＦＦＴ処理を実行する（Ｓ３２）。

【0099】

１Ｄスペクトル算出部１５６は、２次元ＦＦＴ処理結果を用いて、１次元パワースペクトルを算出する（Ｓ３３）。ピーク距離算出部１５７は、１次元パワースペクトルから、ピーク距離を算出する（Ｓ３４）。波周期算出部１５８は、ピーク距離を用いて、波周期を算出する（Ｓ３５）。

【0100】

［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態に係る波情報推定技術について、図を参照して説明する。第５の実施形態に係る波情報推定技術では、第１、第２の実施形態に係る波情報推定技術に対して、波情報として波周期を含む点で異なる。第５の実施形態に係る波情報推定技術における波向の推定技術は、第１、第２の実施形態に係る波向の推定技術と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。また、第５の実施形態に係る波情報推定技術は、第３、第４の実施形態に係る波情報推定技術に対して、波周期の推定方法において異なる。

【0101】

図２２は、第５の実施形態に係る波周期推定部の構成を示す機能ブロック図である。図２２に示すように、波周期推定部１５Ｃは、解析領域抽出部１５４Ｃ、１ＤＦＦＴ処理部１５９、ピーク距離算出部１５７、および、波周期算出部１５８を備える。

【0102】

図２３（Ａ）は、解析領域の抽出概念を示す図であり、図２３（Ｂ）は、１Ｄスペクトル波形を示す図である。

【0103】

解析領域抽出部１５４Ｃには、探知データ記憶部１１から、２次元の探知データが入力される。また、解析領域抽出部１５４Ｃには、波向推定部１４から、波向の方位が入力される。

【0104】

図２３（Ａ）に示すように、解析領域抽出部１５４Ｃは、２次元配列された探知データから、波向の方位θ_０を含む所定の方位範囲Δθを、解析領域Ｒｎ（Δθ）に設定する。解析領域抽出部１５４Ｃは、解析領域Ｒｎ（Δθ）の探知データを抽出する。解析領域抽出部１５４Ｃは、解析領域Ｒｎ（Δθ）の探知データを、１ＤＦＦＴ処理部１５９に出力する。

【0105】

１ＤＦＦＴ処理部１５９は、解析領域Ｒｎ（Δθ）の探知データに対して、方位毎に、１次元ＦＦＴ処理を実行し、図２３（Ｂ）に示すような１次元パワースペクトルを算出する。１ＤＦＦＴ処理部１５９は、１次元パワースペクトルを、ピーク距離算出部１５７に出力する。

【0106】

ピーク距離算出部１５７は、１次元パワースペクトルから、図２３（Ｂ）に示すようなピーク距離ｋｐを算出する。ピーク距離算出部１５７は、ピーク距離ｋｐを、波周期算出部１５８に出力する。波周期算出部１５８は、ピーク距離ｋｐ、重力加速度を含む定数を用いて、既知の演算式から、波周期を算出する。

【0107】

このような処理によって、波周期推定部１５Ｃは、波情報として、波周期を、精度良く推定できる。この際、波周期推定部１５Ｃは、１ＤＦＦＴを実行することで、２ＤＦＦＴ処理を実行するよりも、波周期の計算負荷を軽くできる。なお、この際、波周期算出部１５８がピーク距離ｋｐの平均値を用いることによって、波周期の算出精度をさらに向上できる。

【0108】

（波周期推定方法２）
図２４は、本発明の第５の実施形態に係る波周期推定方法の一例を示すフローチャートである。なお、図２４のフローチャートで示す各処理の具体的な内容は、上述の構成の説明の際に説明している。したがって、以下の波周期推定方法の説明では、追加の必要な箇所のみを具体的に説明し、その他の箇所の説明は省略する。

【0109】

解析領域抽出部１５４Ｃは、波向（波向の方位）を用いて、２次元の探知データに対する方位範囲で規定した解析領域を抽出する（Ｓ４１）。１ＤＦＦＴ処理部１５９は、解析領域の探知データに対して、１次元ＦＦＴ処理を実行する（Ｓ４２）。これにより、１次元パワースペクトルが、方位毎に得られる。

【0110】

ピーク距離算出部１５７は、１次元パワースペクトルから、ピーク距離を算出する（Ｓ４３）。波周期算出部１５８は、ピーク距離を用いて、波周期を算出する（Ｓ４４）。

【0111】

［第６の実施形態］
本発明の第６の実施形態に係る波情報推定技術について、図を参照して説明する。第６の実施形態に係る波情報推定技術では、第２の実施形態に係る波情報推定技術に対して、波情報の信頼性評価を行う点で異なる。第６の実施形態に係る波情報推定技術における波向の推定技術は、第２の実施形態に係る波向の推定技術と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0112】

図２５は、第６の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。図２５に示すように、第６の実施形態に係る波情報推定部１０Ｄは、探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４、および、信頼性評価部１６Ｄを備える。探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４は、波情報推定部１０と同様の構成を備え、同様の処理を実行するので、説明は省略する。

【0113】

信頼性評価部１６Ｄは、例えば次に示す方法によって、波情報の信頼性を評価する。図２６は、信頼性評価部で実行する処理を示すフローチャートである。

【0114】

信頼性評価部１６Ｄは、複数の個別総合ベクトルのバラツキを算出する（Ｓ５１）。信頼性評価部１６Ｄは、複数の個別総合ベクトルが合成された総合ベクトルの振幅を取得する（Ｓ５２）。

【0115】

信頼性評価部１６Ｄは、複数の個別総合ベクトルのバラツキの大きさ、総合ベクトルの振幅を用いて、推定した波情報の信頼性を評価する。例えば、信頼性評価部１６Ｄは、複数の個別総合ベクトルのバラツキが大きければ、信頼性が低いと評価し、バラツキが小さければ、信頼性が高いと評価する。なお、複数の個別総合ベクトルのバラツキとは、大きさのバラツキ、方位のバラツキの少なくとも一方を用いて決定される。また、例えば、信頼性評価部１６Ｄは、総合ベクトルの振幅が小さければ、信頼性が低いと評価し、振幅が大きければ、信頼性が高いと評価する。

【0116】

［第７の実施形態］
本発明の第７の実施形態に係る波情報推定技術について、図を参照して説明する。第７の実施形態に係る波情報推定技術では、第４、第５の実施形態に係る波情報推定技術に対して、波情報の信頼性評価を行う点で異なる。第７の実施形態に係る波情報推定技術における波向の推定技術は、第４、第５の実施形態に係る波向の推定技術と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0117】

図２７は、第７の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。図２７に示すように、第７の実施形態に係る波情報推定部１０Ｅは、探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４、波周期推定部１５Ｅ、および、信頼性評価部１６Ｅを備える。探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４は、第４、第５の実施形態に係る波情報推定部と同様の構成を備え、同様の処理を実行するので、説明は省略する。

【0118】

波周期推定部１５Ｅは、第４の実施形態に係る波周期推定部１５Ｂ、または、第５の実施形態に係る波周期推定部１５Ｃの構成を備える。波周期推定部１５Ｅは、２次元ＦＦＴ処理の結果、または、１次元ＦＦＴ処理の結果を、信頼性評価部１６Ｅに出力する。

【0119】

信頼性評価部１６Ｅは、例えば次に示す方法によって、波情報の信頼性を評価する。図２８は、信頼性評価部で実行する処理を示すフローチャートである。

【0120】

信頼性評価部１６Ｅは、複数の個別総合ベクトルのバラツキを算出する（Ｓ５１）。信頼性評価部１６Ｅは、複数の個別総合ベクトルが合成された総合ベクトルの振幅を取得する（Ｓ５２）。

【0121】

信頼性評価部１６Ｅは、２次元ＦＦＴ処理の結果、または、１次元ＦＦＴ処理の結果における異常スペクトルを判定する。ここでの異常スペクトルとは、波以外の要因によって生じるスペクトルであり、例えば、他船、陸、偽造エコー等によって生じるスペクトルである。

【0122】

信頼性評価部１６Ｅは、複数の個別総合ベクトルのバラツキの大きさ、総合ベクトルの振幅、異常スペクトルの判定結果を用いて、推定した波情報の信頼性を評価する。例えば、信頼性評価部１６Ｅは、複数の個別総合ベクトルのバラツキが大きければ、信頼性が低いと評価し、バラツキが小さければ、信頼性が高いと評価する。また、例えば、信頼性評価部１６Ｅは、総合ベクトルの振幅が小さければ、信頼性が低いと評価し、振幅が大きければ、信頼性が高いと評価する。また、例えば、信頼性評価部１６Ｅは、異常スペクトルがあれば、信頼性が低いと評価し、異常スペクトルがなければ、信頼性が高いと評価する。

【0123】

［第８の実施形態］
本発明の第８の実施形態に係る波情報推定技術について、図を参照して説明する。第８の実施形態に係る波情報推定技術では、第３の実施形態に係る波情報推定技術に対して、波情報として波高を含む点で異なる。第８の実施形態に係る波情報推定技術における波向の推定技術は、第１、第２の実施形態に係る波向の推定技術と同様であり、第８の実施形態に係る波情報推定技術における波周期の推定技術は、第３の実施形態に係る波向の推定技術と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0124】

図２９は、第８の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。図２９に示すように、第８の実施形態に係る波情報推定部１０Ｆは、探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４、波周期推定部１５Ｆ、波高推定部１７Ｆ、および、ヒーブ計測部２１を備える。探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４は、波情報推定部１０と同様の構成を備え、同様の処理を実行するので、説明は省略する。また、波周期推定部１５Ｆは、波周期推定部１５Ａと同様の構成であり、同様の処理を実行するので、説明は省略する。

【0125】

ヒーブ計測部２１は、船舶９の鉛直方向の移動（ヒーブ）を計測する。ヒーブ計測部２１は、例えば、加速度センサ、姿勢センサによって実現される。ヒーブ計測部２１は、ヒーブを波高推定部１７Ｆに出力する。

【0126】

波高推定部１７Ｆは、波の波長とヒーブとを用いて、波高を推定する。具体的には、波高推定部１７Ｆは、波周期から波の波長を算出する。波高推定部１７Ｆは、波の波長と船舶９の船体長とを比較する。

【0127】

波高推定部１７Ｆはヒーブの最高値Ｈｖ_ｍａｘとヒーブの最低値Ｈｖ_ｍｉｎとを差分して、ヒーブ変化量ΔＨを算出する。図３０は、ヒーブの遷移の一例を示すグラフである。図３０に示すように、波高推定部１７Ｆは、隣接するヒーブの最高値Ｈｖ_ｍａｘとヒーブの最低値Ｈｖ_ｍｉｎとを差分を、ヒーブ変化量ΔＨとする。

【0128】

船体長が波の波長よりも小さければ、ヒーブ変化量ΔＨと波高とは、ほとんど同じになる。したがって、船体長が波の波長よりも小さければ、波高推定部１７Ｆは、ヒーブ変化量ΔＨに約「１」の所定の係数を乗算することで、波高を算出する。

【0129】

船体長が波の波長よりも大きければ、ヒーブ変化量ΔＨは波高の約１／３になり、波高は、ヒーブ変化量ΔＨと波の波長との関数で表されることが、実験およびシミュレーションからわかった。したがって、船体長が波の波長よりも大きければ、波高推定部１７Ｆは、ヒーブ変化量ΔＨと波の波長とに基づく関数を設定し、この関数を用いて波高を算出する。

【0130】

このような構成および処理を用いることによって、波情報推定部１０Ｆは、波情報として、波高を、軽い計算負荷で精度良く推定できる。

【0131】

（波高推定方法１）
図３１は、第８の実施形態に係る波高推定方法の一例を示すフローチャートである。なお、図３１のフローチャートで示す各処理の具体的な内容は、上述の構成の説明の際に説明している。したがって、以下の波高推定方法の説明では、追加の必要な箇所のみを具体的に説明し、その他の箇所の説明は省略する。

【0132】

ヒーブ計測部２１は、ヒーブを計測する（Ｓ６１）。波高推定部１７Ｆは、ヒーブの変化量を算出する（Ｓ６２）。波高推定部１７Ｆは、波周期から波の波長を算出する（Ｓ６３）。波高推定部１７Ｆは、ヒーブの変化量と波の波長とを用いて、波高を推定する（Ｓ６４）。

【0133】

［第９の実施形態］
本発明の第９の実施形態に係る波情報推定技術について、図を参照して説明する。第９の実施形態に係る波情報推定技術では、第３の実施形態に係る波情報推定技術に対して、波情報として波高を含む点で異なる。第９の実施形態に係る波情報推定技術における波向の推定技術は、第１、第２の実施形態に係る波向の推定技術と同様であり、第９の実施形態に係る波情報推定技術における波周期の推定技術は、第３の実施形態に係る波向の推定技術と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0134】

図３２は、第９の実施形態に係る波情報推定部の機能ブロック図である。図３２に示すように、第９の実施形態に係る波情報推定部１０Ｇは、探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４、波周期推定部１５Ｇ、波高推定部１７Ｇ、および、ヒーブ計測部２１を備える。探知データ記憶部１１、相関処理部１２、波向ベクトル生成部１３、波向推定部１４は、波情報推定部１０と同様の構成を備え、同様の処理を実行するので、説明は省略する。また、波周期推定部１５Ｇは、波周期推定部１５Ａと同様の構成であり、同様の処理を実行するので、説明は省略する。

【0135】

ヒーブ計測部２１は、船舶９の鉛直方向の移動（ヒーブ）を計測する。ヒーブ計測部２１は、例えば、加速度センサ、姿勢センサによって実現される。ヒーブ計測部２１は、ヒーブを波高推定部１７Ｆに出力する。

【0136】

波高推定部１７Ｇは、波の波長とヒーブとを用いて、波高を推定する。具体的には、波高推定部１７Ｇは、探知データのレベル変動から波の波長を算出する。例えば、波高推定部１７Ｇは、探知データのレベルが、所定の基準レベルになる時刻差を波の周期として算出する。波高推定部１７Ｇは、波の波長と船舶９の船体長とを比較する。

【0137】

波高推定部１７Ｇは、波高推定部１７Ｆと同様に、ヒーブの最高値Ｈｖ_ｍａｘとヒーブの最低値Ｈｖ_ｍｉｎとを差分して、ヒーブ変化量ΔＨを算出する。

【0138】

以下、波高推定部１７Ｇは、波高推定部１７Ｆと同様に、波の波長と船舶９の船体長とを比較に応じて、波高を算出する。

【0139】

このような構成および処理を用いることによって、波情報推定部１０Ｇは、波情報として、波高を、軽い計算負荷で精度良く推定できる。

【0140】

また、この構成では、波向から算出される波周期を用いなくても、波高を推定できる。例えば、波情報推定部１０Ｇは、波向と波高とを波情報として推定できる。

【0141】

（波高推定方法２）
図３３は、第９の実施形態に係る波高推定方法の一例を示すフローチャートである。なお、図３３のフローチャートで示す各処理の具体的な内容は、上述の構成の説明の際に説明している。したがって、以下の波高推定方法の説明では、追加の必要な箇所のみを具体的に説明し、その他の箇所の説明は省略する。

【0142】

ヒーブ計測部２１は、ヒーブを計測する（Ｓ７１）。波高推定部１７Ｇは、ヒーブの変化量を算出する（Ｓ７２）。波高推定部１７Ｇは、探知データから波の波長を算出する（Ｓ７３）。波高推定部１７Ｇは、ヒーブの変化量と波の波長とを用いて、波高を推定する（Ｓ７４）。

【0143】

なお、上述の各実施形態の構成および処理は、適宜組み合わせることが可能であり、それぞれの組み合わせに応じた作用効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0144】

９：船舶
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ：波情報推定部
１１：探知データ記憶部
１２：相関処理部
１３：波向ベクトル生成部
１４：波向推定部
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ：波周期推定部
１６Ｄ、１６Ｅ：信頼性評価部
１７Ｆ、１７Ｇ：波高推定部
２１：ヒーブ計測部
９０：探知装置
９１：送信部
９２：サーキュレータ
９３：受信部
１３１：移動ベクトル推定部
１３２：単位移動ベクトル変換部
１３３：総合ベクトル算出部
１５１：距離ベクトル算出部
１５２：平均移動距離算出部
１５３：波周期算出部
１５４、１５４Ｃ：解析領域抽出部
１５５：２ＤＦＦＴ処理部
１５６：１Ｄスペクトル算出部
１５７：ピーク距離算出部
１５８：波周期算出部
１５９：１ＤＦＦＴ処理部
９００：アンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】