(57)【要約】【課題】簡素な構成および処理で、高精度に波浪データを計測する。【解決手段】波浪計測装置１０は、動揺データ算出部２０、波浪スペクトル推定部３１、固有周波数推定部４０、および、船体応答関数設定部５０を備える。動揺データ算出部２０は、船体の動揺データを算出する。波浪スペクトル推定部３１は、動揺データと船体応答関数とを用いて波浪スペクトルを推定する。固有周波数推定部４０は、波浪スペクトルまたは動揺データから船体の固有周波数を推定する。船体応答関数設定部５０は、固有周波数を用いて船体応答関数を設定する。【選択図】  図１
2020169884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の動揺データを算出する動揺データ算出部と、
前記動揺データと船体応答関数とを用いて波浪スペクトルを推定する波浪スペクトル推定部と、
前記波浪スペクトルから波浪データを算出する波浪データ算出部と、
前記波浪スペクトルまたは前記動揺データから前記船体の固有周波数を推定する固有周波数推定部と、
前記固有周波数を用いて前記船体応答関数を設定する船体応答関数設定部と、
を備える波浪計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波浪計測装置であって、
前記波浪スペクトルは、周波数成分とともに振幅成分および位相成分を有し、
前記固有周波数推定部は、
前記船体の左舷の波浪スペクトルの振幅成分と、
前記船体の右舷の波浪スペクトルの振幅成分と、
前記振幅成分と前記位相成分とから構成される前記左舷の波浪スペクトルと前記右舷の波浪スペクトルとのベクトル和と、
を用いて、前記固有周波数を推定する、
波浪計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の波浪計測装置であって、
前記固有周波数推定部は、
前記ベクトル和の大きさを、前記左舷の波浪スペクトルの大きさと前記右舷の波浪スペクトルの大きさとの和で除算した判定値を用いて、前記固有周波数を推定する、
波浪計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載の波浪計測装置であって、
前記固有周波数推定部は、
前記判定値が極小値の周波数を、前記固有周波数とする、
波浪計測装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の波浪計測装置であって、
前記固有周波数推定部は、
前記判定値の重み付け平均値を用いて、前記固有周波数を推定する、
波浪計測装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の波浪計測装置であって、
前記船体応答関数設定部は、
前記船体応答関数を、少なくともロール用応答関数で構成し、
前記ロール用応答関数に、前記固有周波数を適用する、
波浪計測装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の波浪計測装置であって、
前記固有周波数推定部は、
前記推定した固有周波数を適用する前の初期の前記船体応答関数を用いた前記波浪スペクトルから、前記固有周波数を推定する、
波浪計測装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の波浪計測装置であって、
前記固有周波数の推定完了前の前記船体応答関数は、前記動揺データの振幅と前記波浪スペクトルの振幅とを同じに設定する、
波浪計測装置。
【請求項９】
船体の動揺データを算出する動揺データ算出部と、
略全ての周波数成分が略同じ値に設定された船体応答関数と、前記動揺データと、を用いて、前記波浪スペクトルを推定する波浪スペクトル推定部と、
前記波浪スペクトルから波浪データを算出する波浪データ算出部と、
を備える波浪計測装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の波浪計測装置であって、
前記波浪スペクトル推定部は、前記動揺データの振幅と前記波浪スペクトルの振幅とを略同じに設定する、
波浪計測装置。
【請求項１１】
船体の動揺データを算出し、
前記動揺データと船体応答関数とを用いて波浪スペクトルを推定し、
前記波浪スペクトルから波浪データを算出し、
前記波浪スペクトルまたは前記動揺データから前記船体の固有周波数を推定し、
前記固有周波数を用いて前記船体応答関数を設定する、
波浪計測方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の波浪計測方法であって、
前記波浪スペクトルは、周波数成分とともに振幅成分および位相成分を有し、
前記船体の左舷の波浪スペクトルの振幅成分と、前記船体の右舷の波浪スペクトルの振幅成分と、前記振幅成分と前記位相成分とから構成される前記左舷の波浪スペクトルと前記右舷の波浪スペクトルとのベクトル和と、を用いて、前記固有周波数を推定する、
波浪計測方法。
【請求項１３】
船体の動揺データを算出し、
前記動揺データと船体応答関数とを用いて波浪スペクトルを推定し、
前記波浪スペクトルから波浪データを算出し、
前記波浪スペクトルまたは前記動揺データから前記船体の固有周波数を推定し、
前記固有周波数を用いて前記船体応答関数を設定する、
処理を演算処理装置に実行させる、波浪計測プログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の波浪計測プログラムであって、
前記波浪スペクトルは、周波数成分とともに振幅成分および位相成分を有し、
前記船体の左舷の波浪スペクトルの振幅成分と、前記船体の右舷の波浪スペクトルの振幅成分と、前記振幅成分と前記位相成分とから構成される前記左舷の波浪スペクトルと前記右舷の波浪スペクトルとのベクトル和と、を用いて、前記固有周波数を推定する、
処理を演算処理装置に実行させる、波浪計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波高、波向、波周期等の波浪データを計測する波浪計測技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示すような、船舶に取り付けられた波浪計測装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８１４１３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、従来の波浪計測装置は、複数の構成要素の検出結果や設定を用いて、波浪データを計測するため、システムが煩雑になり易い。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、簡素な構成および処理で、高精度に波浪データを計測する波浪計測技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の波浪計測装置は、動揺データ算出部、波浪スペクトル推定部、固有周波数推定部、および、船体応答関数設定部を備える。動揺データ算出部は、船体の動揺データを算出する。波浪スペクトル推定部は、動揺データと船体応答関数とを用いて波浪スペクトルを推定する。固有周波数推定部は、波浪スペクトルから船体の固有周波数を推定する。船体応答関数設定部は、固有周波数を用いて船体応答関数を設定する。
【０００７】
この構成では、波浪による船体の動揺データから固有周波数が推定され、船体応答関数に適用される。したがって、船体応答関数は、船体に適した値に設定される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、簡素な構成および処理で、波浪データを高精度に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る波浪計測装置の機能ブロック図である。
【図２】（Ａ）は、ロール用応答関数の方位特性を示す図であり、（Ｂ）は、ロール用応答関数の周波数特性を示す図であり、（Ｃ）は、ヒーブ用応答関数の方位特性を示す図であり、（Ｄ）は、ヒーブ用応答関数の周波数特性を示す図であり、（Ｅ）は、ピッチ用応答関数の方位特性を示す図であり、（Ｆ）は、ピッチ用応答関数の周波数特性を示す図である。
【図３】（Ａ）は、波浪成分の振幅比と位相差との関係を示す図であり、３（Ｂ）は、同調成分の振幅比と位相差との関係を示す図である。
【図４】固有周波数を推定するための概念を示す図である。
【図５】判定値αの周波数特性を示す図である。
【図６】（Ａ）は、本実施形態の処理を行った場合の波浪の検出画面の一例を示す図であり、（Ｂ）は、本実施形態の処理を行わなかった場合の波浪の検出画面の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る波浪計測方法のメイン処理のフローチャートである。
【図８】固有周波数の推定処理のフローチャートである。
【図９】固有周波数の推定処理の一部のさらに詳細なフローチャートである。
【図１０】固有周波数の推定の完了後の波浪データの算出処理のフローチャートである。
【図１１】本発明の別の実施形態に係る波浪計測装置の機能ブロック図である。
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれに動揺データ算出部の構成例を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係る波浪計測技術について、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る波浪計測装置の機能ブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、波浪計測装置１０は、動揺データ算出部２０、演算部３０、固有周波数推定部４０、および、船体応答関数設定部５０を備える。演算部３０は、波浪スペクトル推定部３１と波浪データ算出部３２を備える。動揺データ算出部２０、演算部３０、固有周波数推定部４０、および、船体応答関数設定部５０は、それぞれに各機能部の処理を実現するプログラムと、このプログラムを記憶する記憶媒体と、このプログラムを実行するＣＰＵ等の演算装置と、によって実現される。なお、固有周波数推定部４０および船体応答関数設定部５０は、演算部３０に含まれていてもよい。
【００１２】
動揺データ算出部２０は、船舶の船体に取り付けられており、例えば、ロール、ピッチ、および、ヒーブを含む船体の姿勢の変化を検出する。動揺データ算出部２０は、船体の姿勢の変化から、ロール成分、ピッチ成分、および、ヒーブ成分を含む動揺データを生成する。動揺データ算出部２０は、所定周期で動揺データを生成する。動揺データ算出部２０の具体的な構成は、後述する。動揺データ算出部２０は、動揺データを、演算部３０に出力する。
【００１３】
船体応答関数設定部５０は、船体応答関数を設定して、演算部３０の波浪スペクトル推定部３１に出力する。船体応答関数は、概略的には、船体の到達する波浪と、該波浪による船体の動揺との関係を示す関数である。船体応答関数は、ロール用応答関数、ピッチ用応答関数、および、ヒーブ用応答関数によって構成される。
【００１４】
船体応答関数設定部５０は、固有周波数推定部４０による固有周波数の推定が完了するまでは、初期の船体応答関数を、波浪スペクトル推定部３１に出力する。
【００１５】
船体応答関数設定部５０は、固有周波数推定部４０による固有周波数の推定が完了していれば、推定した固有周波数を適用して、船体応答関数を設定する。そして、船体応答関数設定部５０は、固有周波数に基づいて設定した船体応答関数を、波浪スペクトル推定部３１に出力する。
【００１６】
具体的には、船体応答関数設定部５０は、例えば、次に示すように、船体応答関数を設定する。
【００１７】
図２（Ａ）は、ロール用応答関数の方位特性を示す図であり、図２（Ｂ）は、ロール用応答関数の周波数特性を示す図である。図２（Ｃ）は、ヒーブ用応答関数の方位特性を示す図であり、図２（Ｄ）は、ヒーブ用応答関数の周波数特性を示す図である。図２（Ｅ）は、ピッチ用応答関数の方位特性を示す図であり、図２（Ｆ）は、ピッチ用応答関数の周波数特性を示す図である。
【００１８】
図２（Ａ）に示すように、ロール用応答関数は、方位特性として、右舷（９０°）方向および左舷（２７０°）方向に高く（１．０）、船尾（０°）方向および船首（１８０°）方向に低い（０．０）。方位に応じて、図２（Ｂ）に示すように、ロール用応答関数は、周波数特性として、固有周波数ω０に極大を有する。このように、船体応答関数設定部５０は、ロール用応答関数に固有周波数を適用する。これは、船舶は一般的に、縦長の形状であり、横からの波による動揺の影響を受け易い。そして、この動揺は、船舶の形状に依存し、この形状によって固有周波数を有しているからである。
【００１９】
船体応答関数設定部５０は、固有周波数の推定の完了後に、固有周波数を用いた船体動揺関数を設定する。具体的には、図２（Ｂ）に示すように、なお、船体応答関数設定部５０は、固有周波数の推定の完了前には、後述するヒーブ用応答関数、ピッチ用応答関数と同様に、全ての周波数成分で同じ値である一定値（例えば、１．０）からなるロール用応答関数を用いる。すなわち、固有周波数の推定の完了前は、ロール用応答関数の全ての周波数成分は、同じになるように設定される。
【００２０】
なお、全ての周波数成分が同じであることが好ましいが、略全ての周波数成分で略同じ値であってもよい。例えば、ほぼ全ての周波数成分が１．０であるときに、一部の周波数成分が約１．１や約０．９であってもよい。この場合、周波数成分の値のバラツキ範囲は、固有周波数の推定精度等に応じて適宜設定することが可能である。また、一定値は、１．０に限るものではなく、他の値であってもよい。
【００２１】
これらの周波数成分の設定は、固有周波数の推定の完了前のロール用応答関数への適用に限るものではなく、次に示すヒーブ用応答関数やピッチ用応答関数にも適用できる。
【００２２】
図２（Ｃ）に示すように、ヒーブ用応答関数は、方位特性として、全方位で同じ（例えば、１．０）である。図２（Ｄ）に示すように、ヒーブ用応答関数は、周波数特性として、全周波数で同じ（例えば、１．０）である。船体応答関数設定部５０は、固有周波数の推定の完了の前後に係わらす、このヒーブ用応答関数を用いる。すなわち、ヒーブ用応答関数は、方位特性および周波数特性として、動揺データの振幅と波浪スペクトルの振幅とが同じになるように設定される。
【００２３】
図２（Ｅ）に示すように、ピッチ用応答関数は、方位特性として、右舷（９０°）方向および左舷（２７０°）方向に低く（例えば、０．０）、船尾（０°）方向および船首（１８０°）方向に高い（例えば、１．０）。図２（Ｆ）に示すように、ピッチ用応答関数は、周波数特性として、全周波数で同じ（例えば、１．０）である。船体応答関数設定部５０は、固有周波数の推定の完了の前後に係わらす、このピッチ用応答関数を用いる。すなわち、ピッチ用応答関数は、周波数特性として、動揺データの振幅と波浪スペクトルの振幅とが同じになるように設定される。
【００２４】
波浪スペクトル推定部３１は、動揺データと船体応答関数とを用いて、船体を基準とした各方位の波浪スペクトルを推定する。例えば、波浪スペクトル推定部３１は、時系列に並ぶ複数の動揺データを入力として、カルマンフィルタやベイス推定等の状態推定演算を実行することで、波浪スペクトルを推定する。波浪スペクトルは、振幅成分、位相成分、および、周波数成分を有する。この際、波浪スペクトル推定部３１は、状態推定演算に、船体応答関数設定部５０からの船体応答関数を適用する。
【００２５】
そして、船体応答関数は、上述のように、固有周波数の推定の完了後は、船体の形状に応じて適切に設定されている。したがって、波浪スペクトル推定部３１は、固有周波数の推定の完了後に更新（設定）された船体応答関数を用いることによって、波浪スペクトルを高精度に推定できる。
【００２６】
波浪スペクトル推定部３１は、波浪スペクトルを、波浪データ算出部３２および固有周波数推定部４０に出力する。なお、固有周波数の推定の完了後は、波浪スペクトル推定部３１は、固有周波数推定部４０に、波浪スペクトルを出力しなくてもよい。一方、固有周波数の推定前には、波浪スペクトル推定部３１は、波浪データ算出部３２に、波浪スペクトルを出力しなくてもよい。
【００２７】
波浪データ算出部３２は、固有周波数の推定の完了後の波浪スペクトルから、既知の方法を用いて、ピーク波向き、波高、周波数を含む波浪データを算出する。この際、固有周波数に基づいた船体応答関数が用いられていることによって、船体の形状に応じた同調成分は、抑圧されている。したがって、波浪データ算出部３２は、波浪データを高精度に算出できる。
【００２８】
固有周波数推定部４０は、波浪スペクトルから固有周波数を推定する。より具体的には、固有周波数推定部４０は、初期の船体応答関数を用いて推定された波浪スペクトルから固有周波数を推定する。固有周波数推定部４０は、推定した固有周波数を、船体応答関数設定部５０に出力する。
【００２９】
（固有周波数の推定方法）
次に、固有周波数推定部４０による固有周波数の具体的な推定方法について説明する。図３（Ａ）は、波浪成分の振幅比と位相差との関係を示す図であり、図３（Ｂ）は、同調成分の振幅比と位相差との関係を示す図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示す各点は、各動揺データに対応する。
【００３０】
波浪成分は、波浪そのものによって現れる成分であり、同調成分は、波浪を受けたときに船体の形状によって現れる成分である。振幅比は、左舷の波浪スペクトルの振幅と右舷の波浪スペクトルの振幅との比である。位相差は、左舷の波浪スペクトルの位相と右舷の波浪スペクトルの位相との差である。
【００３１】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、波浪成分では、振幅比および位相差は、分散する。一方、同調成分では、振幅比は１．０付近に集中し、位相差はπ付近に集中する。
【００３２】
このように、波浪成分では、左舷の波浪スペクトルの振幅と右舷の波浪スペクトルの振幅とに相関性は無い。また、波浪成分では、左舷の波浪スペクトルの位相と右舷の波浪スペクトルの位相とに相関性は無い。
【００３３】
一方、同調成分では、左舷の波浪スペクトルの振幅と右舷の波浪スペクトルの振幅とは、略同じ大きさになる。また、同調成分では、左舷の波浪スペクトルの位相と右舷の波浪スペクトルの位相とは、略逆位相になる。
【００３４】
図４は、固有周波数を推定するための概念を示す図である。図４は一例を示す。図４において、左舷波ベクトルｖＬは、左舷の波浪スペクトルの振幅と位相とによって表される。右舷波ベクトルｖＲは、右舷の波浪スペクトルの振幅と位相とによって表される。ベクトル和ｖＳは、左舷波ベクトルｖＬと右舷波ベクトルｖＲとのベクトルの和である。
【００３５】
上述のように、同調成分であれば、左舷波ベクトルｖＬの振幅と右舷波ベクトルｖＲの振幅とは略同じであり、左舷波ベクトルｖＬの位相と右舷波ベクトルｖＲの位相とは略逆位相である。したがって、図４に示すように、ベクトル和ｖＳの大きさは、左舷波ベクトルｖＬの大きさおよび右舷波ベクトルｖＲの大きさと比較して小さくなる。
【００３６】
これを利用して、固有周波数推定部４０は、同調成分の周波数である固有周波数を推定する。
【００３７】
固有周波数推定部４０は、左舷波ベクトルｖＬの大きさＤｖＬ、右舷波ベクトルｖＲの大きさＤｖＲ、および、ベクトル和ｖＳの大きさＤｖＳを算出する。固有周波数推定部４０は、左舷波ベクトルｖＬの大きさと右舷波ベクトルｖＲの大きさとを加算して正規化用の基準値ＳＶＮ（＝ＤｖＬ＋ＤｖＲ）を算出する。固有周波数推定部４０は、ベクトル和ｖＳの大きさＤｖＳを、正規化用の基準値ＳＶＮで除算して、正規化された判定値α（＝ＤｖＳ／ＳＶＮ）を算出する。固有周波数推定部４０は、判定値αを、周波数毎に算出する。
【００３８】
図５は、判定値αの周波数特性を示す図である。図５に示すように、判定値αは、角周波数ωにおいて極小値を有する。なお、本願での極小値とは、実データの極小値であっても、実データに対して所定のフィッティングを行った関数の極小値であってもよい。上述のように、同調成分では、ベクトル和ｖＳの大きさＤｖＳは小さくなるので、この判定値αが極小値となる角周波数ωが同調成分の周波数、すなわち、固有周波数ω０である。
【００３９】
これを利用し、固有周波数推定部４０は、判定値αの周波数関数から極小値を検出する。固有周波数推定部４０は、判定値αが極小値となる周波数を検出して、固有周波数ω０とする。これにより、固有周波数推定部４０は、固有周波数ω０を推定できる。
【００４０】
なお、波浪スペクトルは誤差成分を多く含んでいるので、固有周波数推定部４０は、重み付け平均演算を用いて、固有周波数ω０を推定することが好ましい。重み付け平均演算は、例えば、各角周波数ωの判定値αωを１．０から減算した値を、各角周波数ωで重み付けして、平均値を算出する演算（重み付け平均値の算出）である。このような重み付け平均演算を用いることによって、固有周波数推定部４０は、誤差成分の影響を軽減して、固有周波数ω０を、より高精度に推定できる。
【００４１】
そして、このように、固有周波数推定部４０において船体に応じた固有周波数ω０が推定されることで、船体応答関数設定部５０は、この固有周波数ω０を用いて、船体に適した船体応答関数を設定できる。そして、この船体応答関数を用いることによって、波浪スペクトル推定部３１は、波浪スペクトルを高精度に推定でき、波浪データ算出部３２は、波浪データを高精度に算出できる。
【００４２】
図６（Ａ）は、本実施形態の処理を行った場合の波浪の検出画面の一例を示す図である。図６（Ｂ）は、本実施形態の処理を行わなかった場合の波浪の検出画面の一例を示す図である。
【００４３】
船体の左舷方向に波浪成分が存在する場合、本実施形態の処理を行わなければ、図６（Ｂ）に示すように、波浪成分とともに同調成分が現れてしまう。一方、本実施形態の処理を用いることによって、図６（Ａ）に示すように、同調成分は現れず、波浪成分だけが現れる。
【００４４】
このように、波浪計測装置１０は、同調成分を抑圧、除去して、波浪成分だけを出力できる。
【００４５】
（波浪計測方法および波浪計測プログラムの説明）
なお、上述の説明では、各処理をそれぞれに異なる機能部で実現する態様を示したが、上述の処理をプログラム化して記憶しており、ＣＰＵ等の演算処理装置で実行してもよい。この場合、演算処理装置は、次に示す処理を実行すればよい。なお、各処理の具体的な説明は、上述しており、以下では、必要な箇所のみを追記して説明する。
【００４６】
（メイン処理のフロー）
図７は、本発明の実施形態に係る波浪計測方法のメイン処理のフローチャートである。図７に示すように、演算処理装置は、船体の動揺データを用いて、固有周波数ω０を推定する（Ｓ１１）。演算処理装置は、固有周波数ω０を用いた船体応答関数を用いて、波浪スペクトルを推定し、波浪データを算出する（Ｓ１２）。
【００４７】
（固有周波数の推定処理のフロー）
図８は、固有周波数の推定処理のフローチャートである。図８に示すように、演算処理装置は、初期の船体応答関数を設定する（Ｓ１０１）。初期の船体応答関数は、固有周波数ω０に依存するものではなく、周波数特性は一定値である。
【００４８】
演算処理装置は、動揺データを取得する（Ｓ１０２）。演算処理装置は、初期の船体応答関数を用いて、波浪スペクトルを推定する（Ｓ１０３）。演算処理装置は、波浪スペクトルを用いて、固有周波数ω０を推定する（Ｓ１０４）。
【００４９】
演算処理装置は、固有周波数ω０の推定が完了していれば（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、固有周波数ω０の推定を終了する。なお、演算処理装置は、固有周波数ω０の推定が終わっていなければ（Ｓ１０５：ＮＯ）、動揺データを取得して、固有周波数ω０の推定を継続する。固有周波数ω０の推定の完了は、例えば、所定個数の動揺データを得られること、すなわち、固有周波数ω０の推定開始から所定時間が経過したことによって検出される。また、固有周波数ω０の推定の完了は、固有周波数ω０を所定の時間間隔で推定していき、推定値の分散や標準偏差等の統計値が終了閾値以下にあったことによって検出される。
【００５０】
（固有周波数の推定処理の一部のさらに詳細なフロー）
図９は、固有周波数の推定処理の一部のさらに詳細なフローチャートである。図９に示すように、演算処理装置は、波浪スペクトルから、船体の左舷の波浪スペクトルである左舷波ベクトルｖＬと、船体の右舷の波浪スペクトルである右舷波ベクトルｖＲとを取得する（Ｓ４０１）。演算処理装置は、左舷波ベクトルｖＬと右舷波ベクトルｖＲとのベクトル和ｖＳを算出する（Ｓ４０２）。
【００５１】
演算処理装置は、左舷波ベクトルｖＬの大きさ、右舷波ベクトルｖＲの大きさ、および、ベクトル和ｖＳの大きさから、判定値αを算出する（Ｓ４０３）。演算処理装置は、判定値αの周波数特性を算出する（Ｓ４０４）。演算処理装置は、判定値αの周波数特性から、固有周波数ω０を推定する（Ｓ４０５）。
【００５２】
（固有周波数の推定の完了後の波浪データの算出処理）
図１０は、固有周波数の推定の完了後の波浪データの算出処理のフローチャートである。図１０に示すように、図９、図１０の処理で推定した固有周波数ω０を用いて、船体応答関数を設定する（Ｓ２０１）。演算処理装置は、動揺データを取得する（Ｓ２０２）。
【００５３】
演算処理装置は、固有周波数を用いた船体応答関数と動揺データとを用いて、波浪スペクトルを推定する（Ｓ２０３）。演算処理装置は、波浪スペクトルから、波向き、周波数、および、波高を含む波浪データを算出する（Ｓ２０４）。
【００５４】
（波浪計測装置の別の実施態様）
図１１は、本発明の別の実施形態に係る波浪計測装置の機能ブロック図である。図１１に示すように、波浪計測装置１０Ａは、固有周波数推定部４０Ａにおいて、波浪計測装置１０と異なる。波浪計測装置１０Ａの他の構成は、波浪計測装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００５５】
固有周波数推定部４０Ａには、動揺データが入力される。固有周波数推定部４０Ａは、動揺データから同調成分を検出する。例えば、固有周波数推定部４０Ａは、動揺データの周波数スペクトルを抽出し、周波数スペクトルから同調成分を検出する。
【００５６】
固有周波数推定部４０Ａは、同調成分から固有周波数を推定する。固有周波数推定部４０Ａは、固有周波数を、船体応答関数設定部５０に出力する。
【００５７】
このように、固有周波数は、動揺データから直接検出することも可能である。
【００５８】
（動揺データ算出部の構成例）
上述の説明では、動揺データ算出部２０の具体的な構成例を示していなかったが、例えば、次に示すような各種の構成を適用できる。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、および、図１２（Ｃ）は、それぞれに動揺データ算出部の構成例を示す機能ブロック図である。
【００５９】
（動揺データ算出部の構成例１）
図１２（Ａ）に示すように、動揺データ算出部２０は、アンテナ２１１、アンテナ２１２、ＧＮＳＳ受信部２２１、ＧＮＳＳ受信部２２２、ＩＭＵ２３、および、演算部２４を備える。ＧＮＳＳ受信部２２１、ＧＮＳＳ受信部２２２、および、演算部２４は、電子回路や、これらの機能部で実行する処理をプログラム化して記憶する記憶媒体と、当該プログラムを実行する演算処理装置とによって実現される。
【００６０】
アンテナ２１１およびアンテナ２１２は、船体に設置されている。アンテナ２１１は、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号を受信して、ＧＮＳＳ受信部２２１に出力する。アンテナ２１２は、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号を受信して、ＧＮＳＳ受信部２２２に出力する。
【００６１】
ＧＮＳＳ受信部２２１は、アンテナ２１１で受信したＧＮＳＳ信号を捕捉、追尾して、追尾結果に基づく、測位データを出力する。測位データは、例えば、搬送波位相積算値、疑似距離等を含んでいる。なお、測位データは、疑似距離を用いた単独測位結果を含んでいていてもよい。ＧＮＳＳ受信部２２１は、測位データを、演算部２４に出力する。
【００６２】
ＧＮＳＳ受信部２２２は、アンテナ２１２で受信したＧＮＳＳ信号を捕捉、追尾して、追尾結果に基づく、測位データを出力する。測位データは、例えば、搬送波位相積算値、疑似距離等を含んでいる。なお、測位データは、疑似距離を用いた単独測位結果を含んでいていてもよい。ＧＮＳＳ受信部２２２は、測位データを、演算部２４に出力する。
【００６３】
ＩＭＵ２３は、所謂、慣性センサであり、加速度センサ、角速度センサを備える。ＩＭＵ２３は、船体に対して所定の姿勢で固定されている。ＩＭＵ２３は、加速度や角速度等の慣性データを計測する。ＩＭＵ２３は、慣性データを、演算部２４に出力する。
【００６４】
演算部２４は、既知の方法を用いて、測位データと慣性データとから船体の姿勢角を算出し、動揺データとして出力する。
【００６５】
この構成では、測位信号に基づく測位データと、慣性力に基づく慣性データとを用いることで、動揺データ算出部２０は、動揺データを、高精度に算出できる。また、動揺データ算出部２０は、高いロバスト性を有する。
【００６６】
（動揺データ算出部の構成例２）
図１２（Ｂ）に示すように、動揺データ算出部２０Ａは、アンテナ２１１、アンテナ２１２、アンテナ２１３、ＧＮＳＳ受信部２２１、ＧＮＳＳ受信部２２２、ＧＮＳＳ受信部２２３、および、演算部２４を備える。ＧＮＳＳ受信部２２１、ＧＮＳＳ受信部２２２、ＧＮＳＳ受信部２２３、および、演算部２４は、電子回路や、これらの機能部で実行する処理をプログラム化して記憶する記憶媒体と、当該プログラムを実行する演算処理装置とによって実現される。
【００６７】
アンテナ２１１、アンテナ２１２、および、アンテナ２１３は、船体に設置されている。アンテナ２１１は、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号を受信して、ＧＮＳＳ受信部２２１に出力する。アンテナ２１２は、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号を受信して、ＧＮＳＳ受信部２２２に出力する。アンテナ２１３は、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号を受信して、ＧＮＳＳ受信部２２３に出力する。
【００６８】
ＧＮＳＳ受信部２２１は、アンテナ２１１で受信したＧＮＳＳ信号を捕捉、追尾して、追尾結果に基づく、測位データを出力する。測位データは、例えば、搬送波位相積算値、疑似距離等を含んでいる。なお、測位データは、疑似距離を用いた単独測位結果を含んでいていてもよい。ＧＮＳＳ受信部２２１は、測位データを、演算部２４に出力する。
【００６９】
ＧＮＳＳ受信部２２２は、アンテナ２１２で受信したＧＮＳＳ信号を捕捉、追尾して、追尾結果に基づく、測位データを出力する。測位データは、例えば、搬送波位相積算値、疑似距離等を含んでいる。なお、測位データは、疑似距離を用いた単独測位結果を含んでいていてもよい。ＧＮＳＳ受信部２２２は、測位データを、演算部２４に出力する。
【００７０】
ＧＮＳＳ受信部２２３は、アンテナ２１３で受信したＧＮＳＳ信号を捕捉、追尾して、追尾結果に基づく、測位データを出力する。測位データは、例えば、搬送波位相積算値、疑似距離等を含んでいる。なお、測位データは、疑似距離を用いた単独測位結果を含んでいていてもよい。ＧＮＳＳ受信部２２３は、測位データを、演算部２４に出力する。
【００７１】
演算部２４は、既知の方法を用いて、複数の測位データから船体の姿勢角を算出し、動揺データとして出力する。
【００７２】
この構成では、ＩＭＵを用いることなく、動揺データ算出部２０Ａは、動揺データを、高精度に算出できる。
【００７３】
なお、上述の動揺データ算出部２０および動揺データ算出部２０ＡのアンテナおよびＧＮＳＳ受信部の個数は、最低限の個数を示すものであり、この個数よりも多くてもよい。
【００７４】
（動揺データ算出部の構成例３）
図１２（Ｃ）に示すように、動揺データ算出部２０Ｂは、ＩＭＵ２３、および、演算部２４を備える。演算部２４は、電子回路や、これらの機能部で実行する処理をプログラム化して記憶する記憶媒体と、当該プログラムを実行する演算処理装置とによって実現される。
【００７５】
ＩＭＵ２３は、所謂、慣性センサであり、加速度センサ、角速度センサを備える。ＩＭＵ２３は、船体に対して所定の姿勢で固定されている。ＩＭＵ２３は、加速度や角速度等の慣性データを計測する。ＩＭＵ２３は、慣性データを、演算部２４に出力する。
【００７６】
演算部２４は、既知の方法を用いて、慣性データから船体の姿勢角を算出し、動揺データとして出力する。
【００７７】
この構成では、測位信号を受信できない環境であっても、動揺データを出力できる。
【００７８】
なお、上述の説明では、判定値αは、正規化された値を用いているが、正規化を行わない値を利用することも可能である。ただし、正規化された値を用いることで、波浪計測装置は、波浪スペクトルの大きさに影響されない周波数特性を得えられる。したがって、正規化された判定値αを用いることで、波浪計測装置は、固有周波数を、より高精度に推定できる。
【符号の説明】
【００７９】
１０、１０Ａ：波浪計測装置
２０、２０Ａ、２０Ｂ：動揺データ算出部
２３：ＩＭＵ
２４：動揺データ算出部の演算部
３０：演算部
３１：波浪スペクトル推定部
３２：波浪データ算出部
４０、４０Ａ：固有周波数推定部
５０：船体応答関数設定部
２１１、２１２、２１３：アンテナ
２２１、２２２、２２３：ＧＮＳＳ受信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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