(57)【要約】【課題】エコーに関する情報を正確に算出する。【解決手段】移動体に搭載されたアンテナで受信されたエコー信号を処理する信号処理装置を対象とし、複数の時刻のそれぞれで、移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得する絶対位置情報取得部１２と、複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における移動体の位置を、絶対位置情報取得部１２で取得された２つの時刻のそれぞれにおける移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出する移動体位置算出部１４ａと、アンテナによって得られた各エコーデータ点の位置を、移動体算出位置に基づきデータ点算出位置として算出するデータ点位置算出部１４ｂと、を備えた信号処理装置１０ｄを構成する。【選択図】図１５
2015232509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に沿って並ぶエコーデータ点、を処理する信号処理装置であって、
複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得する絶対位置情報取得部と、
前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報取得部で取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出する移動体位置算出部と、
前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体算出位置に基づきデータ点算出位置として算出するデータ点位置算出部と、
を備えていることを特徴とする、信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置において、
各前記データ点算出位置に基づいて、前記エコーデータ点で構成されたエコー信号に関する情報であるエコー信号情報を算出するエコー信号情報算出部、を更に備えていることを特徴とする、信号処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の信号処理装置において、
複数の前記対象時間帯のうちの一つの対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点算出位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第１エコー画像と、複数の前記対象時間帯のうち前記一つの対象時間帯とは別の対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点算出位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第２エコー画像と、を生成するエコー画像生成部と、
前記第１エコー画像及び前記第２エコー画像に対して、算出領域を設定する算出領域設定部と、を更に有し、
前記エコー信号情報算出部は、前記第１エコー画像における前記算出領域内のエコー画像と、前記第２エコー画像における前記算出領域内のエコー画像とに基づいて、該算出領域内における前記エコー信号情報を算出することを特徴とする、信号処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記移動体位置算出部は、前記２つの時刻間に亘る前記対象時間帯における前記移動体算出位置が、該２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置を繋ぐ仮想直線上にあると推定して、該対象時間帯における前記移動体算出位置を算出することを特徴とする、信号処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記絶対位置情報取得部は、航法信号を受信可能なＧＮＳＳ受信部として設けられていることを特徴とする、信号処理装置。
【請求項６】
移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に並ぶエコーデータ点、を処理する信号処理装置であって、
複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得する絶対位置情報取得部と、
前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報取得部で取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出する移動体位置算出部と、
前記対象時間帯に到達する前に、該対象時間帯の各時刻における前記移動体の位置を移動体予測位置として予測する移動体位置予測部と、
前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体予測位置に基づきデータ点予測位置として予測するデータ点位置予測部と、
複数の前記対象時間帯のうちの一つの対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第１エコー画像と、複数の前記対象時間帯のうち前記一つの対象時間帯とは別の対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第２エコー画像と、を生成するエコー画像生成部と、
前記第１エコー画像において第１算出領域を設定する第１算出領域設定部、及び、前記第２エコー画像において第２算出領域を設定する第２算出領域設定部、を有する算出領域設定部と、
前記第１エコー画像における前記第１算出領域内のエコー画像と、前記第２エコー画像における前記第２算出領域内のエコー画像とに基づいて、前記第１算出領域内及び前記第２算出領域内のエコー信号に関する情報であるエコー情報信号を算出するエコー信号情報算出部と、を備え、
前記第１算出領域設定部は、前記アンテナが前記第１算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第１時刻における前記移動体予測位置と、該第１時刻における前記移動体算出位置との誤差、及び、前記アンテナが前記第２算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第２時刻における前記移動体予測位置と、該第２時刻における前記移動体算出位置との誤差、に基づいて、前記第１算出領域を設定することを特徴とする、信号処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の信号処理装置において、
前記移動体位置予測部は、前記対象時間帯に到達する前の前記移動体の速度に基づき、前記移動体予測位置を予測することを特徴とする、信号処理装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の信号処理装置において、
前記移動体位置算出部は、前記２つの時刻間に亘る前記対象時間帯における前記移動体算出位置が、該２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置を繋ぐ仮想直線上にあると推定して、該対象時間帯における前記移動体算出位置を算出することを特徴とする、信号処理装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記絶対位置情報取得部は、航法信号を受信可能なＧＮＳＳ受信部として設けられていることを特徴とする、信号処理装置。
【請求項１０】
移動体に搭載され、方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナと、
前記アンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に沿って並ぶエコーデータ点、を処理する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の信号処理装置としての信号処理部と、
前記信号処理部によって生成されたエコー画像、及び、前記信号処理部によって算出されたエコー信号情報、のうち少なくとも一方を表示する表示部と、
を備えていることを特徴とする、レーダ装置。
【請求項１１】
移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に沿って並ぶエコーデータ点、を処理する信号処理方法であって、
複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得するステップと、
前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報を取得するステップで取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出するステップと、
前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体算出位置に基づきデータ点算出位置として算出するステップと、
を含むことを特徴とする、信号処理方法。
【請求項１２】
移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に沿って並ぶエコーデータ点、を処理するための信号処理プログラムであって、
複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得するステップと、
前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報を取得するステップで取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出するステップと、
前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体算出位置に基づきデータ点算出位置として算出するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする、信号処理プログラム。
【請求項１３】
移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に並ぶエコーデータ点、を処理する信号処理方法であって、
複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得するステップと、
前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報を取得するステップで取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出するステップと、
前記対象時間帯に到達する前に、該対象時間帯の各時刻における前記移動体の位置を移動体予測位置として予測するステップと、
前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体予測位置に基づきデータ点予測位置として予測するステップと、
複数の前記対象時間帯のうちの一つの対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第１エコー画像と、複数の前記対象時間帯のうち前記一つの対象時間帯とは別の対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第２エコー画像と、を生成するステップと、
前記第１エコー画像において第１算出領域を設定するステップと、
前記第２エコー画像において第２算出領域を設定するステップと、
前記第１エコー画像における前記第１算出領域内のエコー画像と、前記第２エコー画像における前記第２算出領域内のエコー画像とに基づいて、前記第１算出領域内及び前記第２算出領域内のエコー信号に関する情報であるエコー情報信号を算出するステップと、
を含み、
前記第１算出領域を設定するステップでは、前記アンテナが前記第１算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第１時刻における前記移動体予測位置と、該第１時刻における前記移動体算出位置との誤差、及び、前記アンテナが前記第２算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第２時刻における前記移動体予測位置と、該第２時刻における前記移動体算出位置との誤差、に基づいて、前記第１算出領域が設定されることを特徴とする、信号処理方法。
【請求項１４】
移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に並ぶエコーデータ点、を処理するための信号処理プログラムであって、
複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得するステップと、
前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報を取得するステップで取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出するステップと、
前記対象時間帯に到達する前に、該対象時間帯の各時刻における前記移動体の位置を移動体予測位置として予測するステップと、
前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体予測位置に基づきデータ点予測位置として予測するステップと、
複数の前記対象時間帯のうちの一つの対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第１エコー画像と、複数の前記対象時間帯のうち前記一つの対象時間帯とは別の対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第２エコー画像と、を生成するステップと、
前記第１エコー画像において第１算出領域を設定するステップと、
前記第２エコー画像において第２算出領域を設定するステップと、
前記第１エコー画像における前記第１算出領域内のエコー画像と、前記第２エコー画像における前記第２算出領域内のエコー画像とに基づいて、前記第１算出領域内及び前記第２算出領域内のエコー信号に関する情報であるエコー情報信号を算出するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記第１算出領域を設定するステップでは、前記アンテナが前記第１算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第１時刻における前記移動体予測位置と、該第１時刻における前記移動体算出位置との誤差、及び、前記アンテナが前記第２算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第２時刻における前記移動体予測位置と、該第２時刻における前記移動体算出位置との誤差、に基づいて、前記第１算出領域が設定されることを特徴とする、信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナで受信されたエコーに関する情報を算出する信号処理装置、レーダ装置、信号処理方法、及び信号処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アンテナで受信されたエコー信号から、当該エコーに関する情報を算出するように構成された信号処理装置が知られている。例えば、特許文献１には、所定領域における海面反射信号において処理範囲（算出領域）を決定し、当該算出領域内において２次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等を行うことにより、波向き、波速等のエコー信号情報を算出するように構成された波浪観測レーダが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２６２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような算出領域を設定する対象となるエコー画像は、予測された自船の位置でエコー信号が受信されることを前提として生成される。よって、従来の信号処理装置では、正確なエコー画像を生成することができない。また、上述のような算出領域も、予測された自船の位置でエコー信号が受信されることを前提として生成される。よって、上記算出領域から抽出される波の画像には、実際の波に対する相対的な速度成分（ドプラ成分）が含まれることになる。その結果、正確なエコー信号情報を算出できなくなる。すなわち、従来の信号処理装置では、エコー画像及びエコー信号情報等のエコーに関する情報を正確に算出することができない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、エコーに関する情報を正確に算出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る信号処理装置は、移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に沿って並ぶエコーデータ点、を処理する信号処理装置であって、複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得する絶対位置情報取得部と、前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報取得部で取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出する移動体位置算出部と、前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体算出位置に基づきデータ点算出位置として算出するデータ点位置算出部と、を備えている。
【０００７】
（２）好ましくは、上記信号処理装置は、各前記データ点算出位置に基づいて、前記エコーデータ点で構成されたエコー信号に関する情報であるエコー信号情報を算出するエコー信号情報算出部、を更に備えている。
【０００８】
（３）更に好ましくは、上記信号処理装置は、複数の前記対象時間帯のうちの一つの対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点算出位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第１エコー画像と、複数の前記対象時間帯のうち前記一つの対象時間帯とは別の対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点算出位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第２エコー画像と、を生成するエコー画像生成部と、前記第１エコー画像及び前記第２エコー画像に対して、算出領域を設定する算出領域設定部と、を更に有し、前記エコー信号情報算出部は、前記第１エコー画像における前記算出領域内のエコー画像と、前記第２エコー画像における前記算出領域内のエコー画像とに基づいて、該算出領域内における前記エコー信号情報を算出する。
【０００９】
（４）好ましくは、前記移動体位置算出部は、前記２つの時刻間に亘る前記対象時間帯における前記移動体算出位置が、該２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置を繋ぐ仮想直線上にあると推定して、該対象時間帯における前記移動体算出位置を算出する。
【００１０】
（５）好ましくは、前記絶対位置情報取得部は、航法信号を受信可能なＧＮＳＳ受信部として設けられている。
【００１１】
（６）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る信号処理装置は、移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に並ぶエコーデータ点、を処理する信号処理装置であって、複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得する絶対位置情報取得部と、前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報取得部で取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出する移動体位置算出部と、前記対象時間帯に到達する前に、該対象時間帯の各時刻における前記移動体の位置を移動体予測位置として予測する移動体位置予測部と、前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体予測位置に基づきデータ点予測位置として予測するデータ点位置予測部と、複数の前記対象時間帯のうちの一つの対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第１エコー画像と、複数の前記対象時間帯のうち前記一つの対象時間帯とは別の対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第２エコー画像と、を生成するエコー画像生成部と、前記第１エコー画像において第１算出領域を設定する第１算出領域設定部、及び、前記第２エコー画像において第２算出領域を設定する第２算出領域設定部、を有する算出領域設定部と、前記第１エコー画像における前記第１算出領域内のエコー画像と、前記第２エコー画像における前記第２算出領域内のエコー画像とに基づいて、前記第１算出領域内及び前記第２算出領域内のエコー信号に関する情報であるエコー情報信号を算出するエコー信号情報算出部と、を備え、前記第１算出領域設定部は、前記アンテナが前記第１算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第１時刻における前記移動体予測位置と、該第１時刻における前記移動体算出位置との誤差、及び、前記アンテナが前記第２算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第２時刻における前記移動体予測位置と、該第２時刻における前記移動体算出位置との誤差、に基づいて、前記第１算出領域を設定する。
【００１２】
（７）好ましくは、前記移動体位置予測部は、前記対象時間帯に到達する前の前記移動体の速度に基づき、前記移動体予測位置を予測する。
【００１３】
（８）好ましくは、前記移動体位置算出部は、前記２つの時刻間に亘る前記対象時間帯における前記移動体算出位置が、該２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置を繋ぐ仮想直線上にあると推定して、該対象時間帯における前記移動体算出位置を算出する。
【００１４】
（９）好ましくは、前記絶対位置情報取得部は、航法信号を受信可能なＧＮＳＳ受信部として設けられている。
【００１５】
（１０）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係るレーダ装置は、移動体に搭載され、方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナと、前記アンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に沿って並ぶエコーデータ点、を処理する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の信号処理装置としての信号処理部と、前記信号処理部によって生成されたエコー画像、及び、前記信号処理部によって算出されたエコー信号情報、のうち少なくとも一方を表示する表示部と、を備えている。
【００１６】
（１１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る信号処理方法は、移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に沿って並ぶエコーデータ点、を処理する信号処理方法であって、複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得するステップと、前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報を取得するステップで取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出するステップと、前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体算出位置に基づきデータ点算出位置として算出するステップと、を含む。
【００１７】
（１２）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る信号処理プログラムは、移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に沿って並ぶエコーデータ点、を処理するための信号処理プログラムであって、複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得するステップと、前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報を取得するステップで取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出するステップと、前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体算出位置に基づきデータ点算出位置として算出するステップと、をコンピュータに実行させる。
【００１８】
（１３）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る信号処理方法は、移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に並ぶエコーデータ点、を処理する信号処理方法であって、複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得するステップと、前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報を取得するステップで取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出するステップと、前記対象時間帯に到達する前に、該対象時間帯の各時刻における前記移動体の位置を移動体予測位置として予測するステップと、前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体予測位置に基づきデータ点予測位置として予測するステップと、複数の前記対象時間帯のうちの一つの対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第１エコー画像と、複数の前記対象時間帯のうち前記一つの対象時間帯とは別の対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第２エコー画像と、を生成するステップと、前記第１エコー画像において第１算出領域を設定するステップと、前記第２エコー画像において第２算出領域を設定するステップと、前記第１エコー画像における前記第１算出領域内のエコー画像と、前記第２エコー画像における前記第２算出領域内のエコー画像とに基づいて、前記第１算出領域内及び前記第２算出領域内のエコー信号に関する情報であるエコー情報信号を算出するステップと、を含み、前記第１算出領域を設定するステップでは、前記アンテナが前記第１算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第１時刻における前記移動体予測位置と、該第１時刻における前記移動体算出位置との誤差、及び、前記アンテナが前記第２算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第２時刻における前記移動体予測位置と、該第２時刻における前記移動体算出位置との誤差、に基づいて、前記第１算出領域が設定される。
【００１９】
（１４）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る信号処理プログラムは、移動体に搭載されるとともに方位毎に送信される電波のエコー信号であるスイープ信号を受信するアンテナで得られ、各前記スイープ信号を構成するとともに各前記スイープ信号の方位方向に並ぶエコーデータ点、を処理するための信号処理プログラムであって、複数の時刻のそれぞれで、前記移動体の絶対位置を示す情報である絶対位置情報を取得するステップと、前記複数の時刻のうちの２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯、に含まれる各時刻における前記移動体の位置を、前記絶対位置情報を取得するステップで取得された前記２つの時刻のそれぞれにおける前記移動体の絶対位置情報に基づき、移動体算出位置として算出するステップと、前記対象時間帯に到達する前に、該対象時間帯の各時刻における前記移動体の位置を移動体予測位置として予測するステップと、前記アンテナによって得られた各前記エコーデータ点の位置を、前記移動体予測位置に基づきデータ点予測位置として予測するステップと、複数の前記対象時間帯のうちの一つの対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第１エコー画像と、複数の前記対象時間帯のうち前記一つの対象時間帯とは別の対象時間帯で得られ、その位置が前記データ点予測位置である各前記エコーデータ点、のエコー画像である第２エコー画像と、を生成するステップと、前記第１エコー画像において第１算出領域を設定するステップと、前記第２エコー画像において第２算出領域を設定するステップと、前記第１エコー画像における前記第１算出領域内のエコー画像と、前記第２エコー画像における前記第２算出領域内のエコー画像とに基づいて、前記第１算出領域内及び前記第２算出領域内のエコー信号に関する情報であるエコー情報信号を算出するステップと、をコンピュータに実行させ、前記第１算出領域を設定するステップでは、前記アンテナが前記第１算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第１時刻における前記移動体予測位置と、該第１時刻における前記移動体算出位置との誤差、及び、前記アンテナが前記第２算出領域内のエコーデータ点を受信した時刻である第２時刻における前記移動体予測位置と、該第２時刻における前記移動体算出位置との誤差、に基づいて、前記第１算出領域が設定される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、エコーに関する情報を正確に算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る波浪レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】自船を中心とした水平領域を示す図であって、アンテナから送信される電波、及びアンテナによって受信される電波を模式的に示す図である。
【図３】図１に示す波浪レーダ装置の表示部の表示例の一例を示す図である。
【図４】自船を中心とした水平領域を示す図であって、自船位置の算出方法について説明するための図である。
【図５】データ点位置算出部によるエコーデータ点の処理について説明するための模式図である。
【図６】エコー画像生成部によって生成されたエコー画像の範囲の一例を示す図である。
【図７】信号処理部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】変形例に係る波浪レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図９】自船位置予測部によって予測される自船位置について説明するための図である。
【図１０】図８に示す波浪レーダ装置のデータ点位置予測部によるエコーデータ点の処理について説明するための図である。
【図１１】図８に示す波浪レーダ装置のエコー画像生成部によって生成されたエコー画像の範囲の一例を示す図である。
【図１２】図８に示す波浪レーダ装置の信号処理部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】変形例に係る波浪レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】変形例に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態に係る信号処理装置としての信号処理部１０、及び信号処理部１０を備える波浪レーダ装置１について、図を参照して説明する。本発明の実施形態に係る波浪レーダ装置１は、例えば船舶等に搭載される。以下では、波浪レーダ装置１が搭載される船舶を、自船（移動体）とも称する。波浪レーダ装置１は、海面からの反射波をエコー画像として生成し、これを表示可能に構成されている。また、本実施形態に係る波浪レーダ装置１では、信号処理部１０が、海面からの反射波を解析し、波の向き、波の高さ等の波浪情報（エコー信号情報）を算出するように構成されている。
【００２３】
［全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係る波浪レーダ装置１の構成を示すブロック図である。波浪レーダ装置１は、図１に示すように、アンテナユニット２と、信号処理装置としての信号処理部１０と、表示部３と、を備えている。
【００２４】
アンテナユニット２は、アンテナ４と、受信部５と、Ａ／Ｄ変換部６と、を含んでいる。
【００２５】
アンテナ４は、指向性の強いパルス状電波を送信（放射）可能なレーダアンテナである。また、アンテナ４は、海面からのエコー信号（反射波）を受信するように構成されている。即ち、アンテナ４は、海面を特定するエコー信号を受信するように構成されている。波浪レーダ装置１は、パルス状電波を送信してからエコー信号を受信するまでの時間を測定する。これにより、波浪レーダ装置１は、波浪の波頭までの距離を検出することができる。自船と波頭とが向かい合う方向は、距離方向として定義される。
【００２６】
図２は、自船を中心とした水平領域を示す図であって、アンテナ４から送信される電波、及びアンテナ４によって受信される電波（エコー信号）を模式的に示す図である。アンテナ４は、水平面上で３６０°回転可能に構成されており、鉛直軸線回りを回転する。アンテナ４は、パルス状電波の送信方向を各方位方向において変えながら（アンテナ４の回転角度を変えながら）、電波の送受信を繰り返し行うように構成されている。以上の構成で、波浪レーダ装置１は、自船周囲の平面上の波頭を、３６０°にわたり探知することができる。なお、本実施形態では、電波の送受信を行いながらアンテナ４を３６０°回転させる動作を「スキャン」と呼ぶ。図２は、スキャンを１回行ったときの送信電波及び受信電波を模式的に示している。
【００２７】
図２に示すように、アンテナ４によって各方位方向に送信される電波のエコー信号は、スイープ信号ＳＷｍ（ｍ＝１，２，…）として定義される。また、各スイープ信号ＳＷｍを構成するとともに各スイープ信号ＳＷｍの方位方向に沿って並ぶエコー信号は、エコーデータ点Ｐとして定義される。各エコーデータ点Ｐは、自船を基準とした該各エコーデータ点Ｐの相対位置である位置情報と、該各エコーデータ点Ｐのエコーの強度であるエコー強度情報と、を有している。各エコーデータ点の位置情報には、図２に示すように、自船からの距離ｒと、ある方位を基準とした方位方向θとが含まれる。
【００２８】
なお、アンテナ４は、上述のように水平面上で機械的に回転するアンテナに限らず、複数のアンテナ素子を有し、各アンテナ素子の位相を制御することで電波の送受信方向を水平面上で回転させるように構成されたフェイズドアレイアンテナであってもよい。また、アンテナ４は、複数のホーンアンテナを有し、各ホーンアンテナが向いている方向を探索するように構成されたアンテナであってもよい。
【００２９】
受信部５は、アンテナ４で受信したエコー信号を検波して増幅する。エコー信号は、アンテナ４で受信された信号のうち、アンテナ４からの送信信号に対する、海面での反射波である。受信部５は、増幅したエコー信号を、Ａ／Ｄ変換部６へ出力する。Ａ／Ｄ変換部６は、アナログ形式のエコー信号をサンプリングし、複数ビットからなるデジタルデータ（エコーデータ）に変換する。ここで、上記エコーデータの値は、アンテナ４が受信したエコー信号の波浪情報を特定するデータを含んでいる。Ａ／Ｄ変換部６は、エコーデータを、信号処理部１０へ出力する。
【００３０】
信号処理部１０は、Ａ／Ｄ変換部６からのエコーデータに基づき、海面からの反射波に基づくエコー画像を生成するとともに、当該エコー画像から波浪情報を算出する。信号処理部１０の構成及び動作については、詳しくは後述する。
【００３１】
図３は、表示部３の表示例の一例を示す図である。表示部３は、図３に示すように、信号処理部１０で生成されたエコー画像と、信号処理部１０で算出された波浪情報（波速、波向、波高等）とを表示する。表示部３には、所定時刻毎に生成されるエコー画像が、順次、表示される。これにより、ユーザは、自船位置付近における波浪の状態を知ることができる。なお、図３のエコー画像において表示されている矩形は、詳しくは後述するが、エコー信号を解析して波浪情報を算出する対象となる領域である算出領域を示している。なお、当該算出領域の形状は、上述のような矩形に限定されず、その他の形状であってもよい。
【００３２】
［信号処理部の構成］
信号処理部１０は、図１に示すように、データ記憶部１１、ＧＮＳＳ受信部１２、Ｌ／Ｌ更新検出部１３、画像生成処理部１４、算出領域設定部１５、算出領域内画像抽出部１６、及び波浪情報算出部１７（エコー信号情報算出部）、を備えている。信号処理部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ（図示せず）等を含むハードウェアを用いて構成されている。また、信号処理部１０は、ＲＯＭに記憶された信号処理プログラムを含むソフトウェアを用いて構成されている。
【００３３】
上記信号処理プログラムは、本発明の一実施形態における信号処理方法を、信号処理部１０に実行させるためのプログラムである。このプログラムは、外部からインストールできる。このインストールされるプログラムは、例えば、記録媒体に格納された状態で流通する。上記ハードウェアとソフトウェアとは、協働して動作するように構成されている。これにより、信号処理部１０を、データ記憶部１１、ＧＮＳＳ受信部１２、Ｌ／Ｌ更新検出部１３、画像生成処理部１４、算出領域設定部１５、算出領域内画像抽出部１６、及び波浪情報算出部１７、として機能させることができる。
【００３４】
データ記憶部１１は、Ａ／Ｄ変換部６からのエコーデータを記憶する。データ記憶部１１は、複数スキャン（本実施形態では、２スキャン）のそれぞれで得られるエコーデータを記憶する。データ記憶部１１で記憶されるエコーデータは、画像生成処理部１４に出力される。以下では、２スキャンのそれぞれを、第１スキャン及び第２スキャンとし、第１スキャン時に得られるエコーデータを第１エコーデータ、第２スキャン時に得られるエコーデータを第２エコーデータ、とする。
【００３５】
ＧＮＳＳ受信部１２は、航法衛星（図示省略）から送信される航法信号を受信して、本実施形態に係る波浪レーダ装置１が搭載される船舶（自船）の絶対位置情報（本実施形態では、緯度経度情報、Ｌ／Ｌ情報）及び船首方位情報を取得する。ＧＮＳＳ受信部１２は、所定の時刻毎に、自船のＬ／Ｌ情報及び船首方位情報を取得する。なお、ＧＮＳＳとは、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ；Global Navigation Satellite Systems）の略語である。このＧＮＳＳは、米国により運営される「ＧＰＳ」、欧州により運営される「ＧＡＬＩＬＥＯ」及びロシアにより運営される「ＧＬＯＮＡＳＳ」等の総称である。
【００３６】
Ｌ／Ｌ更新検出部１３は、ＧＮＳＳ受信部１２がＧＮＳＳ信号を受信し、自船のＬ／Ｌが更新されたことを検出するためのものである。Ｌ／Ｌ更新検出部１３は、自船のＬ／Ｌが更新されたことを検出すると、その旨を画像生成処理部１４へ通知する。
【００３７】
画像生成処理部１４は、各スキャンで得られるエコーデータに基づいて、各スキャンに対応するエコー画像を生成する。本実施形態では、画像生成処理部１４は、第１エコーデータに基づいて第１エコー画像を生成し、第２エコーデータに基づいて第２エコー画像を生成する。画像生成処理部１４は、自船位置算出部１４ａと、データ点位置算出部１４ｂと、エコー画像生成部１４ｃと、を有している。
【００３８】
自船位置算出部１４ａは、各スキャン（本実施形態では、第１スキャン及び第２スキャン）が行われる時間帯（対象時間帯）における自船の位置を算出する。
【００３９】
図４は、自船を中心とした水平領域を示す図であって、自船位置の算出方法について説明するための図である。自船位置算出部１４ａは、ＧＮＳＳ受信部１２において複数の時刻で受信されるＬ／Ｌ信号のうち連続する２つの時刻間に亘る時間帯である対象時間帯に含まれる各時刻における自船位置である自船算出位置（移動体算出位置）を算出する。具体的に、図４を参照して説明すると、自船位置算出部１４ａは、時刻ｔ１及びｔ２のそれぞれで受信されたＬ／Ｌ信号から得られた、時刻ｔ１における自船の絶対位置と時刻ｔ２における自船の絶対位置とを繋ぐ仮想直線Ｌを算出する。そして、自船位置算出部１４ａは、自船が当該仮想直線Ｌ上を航行しているとして、各時刻ｔＡ，ｔＢ，…における自船位置を算出する。
【００４０】
データ点位置算出部１４ｂは、自船位置算出部１４ａで算出された自船位置に基づいて、各エコーデータ点が有する位置情報（自船位置を基準とした相対位置情報）を、絶対位置情報に変換して、データ点算出位置を算出する。
【００４１】
図５は、データ点位置算出部１４ｂによるエコーデータ点の処理について説明するための模式図である。詳しくは、図５（Ａ）は、データ点位置算出部１４ｂによる位置算出前の各エコーデータ点について模式的に示す図であり、図５（Ｂ）は、データ点位置算出部１４ｂによる位置算出後の各エコーデータ点について模式的に示す図である。
【００４２】
データ点位置算出部１４ｂによる位置算出前の各エコーデータ点、すなわち、データ記憶部１１に記憶されている状態のエコーデータ点は、自船位置からの距離ｒに関する情報、及びある方位を基準とした方位方向θに関する情報を有している。つまり、図５（Ａ）に示すように、データ記憶部１１には、自船位置を基準とした相対的な位置データを有するエコーデータ点が記憶されている。
【００４３】
データ点位置算出部１４ｂは、上述のような相対的な位置データを有するエコーデータ点から、各エコーデータ点がアンテナ４によって受信された時刻における自船位置に基づいて、各エコーデータ点の位置であるデータ点算出位置を算出する。具体的には、データ点位置算出部１４ｂは、自船位置算出部１４ａで算出された自船位置のうち各スイープ信号ＳＷｍを受信した時刻での自船算出位置に基づいて、データ点算出位置を算出する。データ点位置算出部１４ｂは、スキャン毎に、全てのデータ点算出位置を算出する（図５（Ｂ）参照）。
【００４４】
図６は、エコー画像生成部１４ｃによって生成されたエコー画像の範囲の一例を示す図である。図６には、第１スキャンで得られたエコー信号に基づいて作成されたエコー画像である第１エコー画像と、第２スキャンで得られたエコー信号に基づいて作成されたエコー画像である第２エコー画像と、が表示された例を示している。エコー画像生成部１４ｃは、図６に示すように、同一の座標上に、第１エコー画像と第２エコー画像とを生成する。
【００４５】
算出領域設定部１５は、エコー信号情報を算出する対象となる領域である算出領域Ｒを設定する。具体的には、算出領域設定部１５は、エコー画像生成部１４ｃで生成されたエコー画像のうち、第１エコー画像及び第２エコー画像が重なっている領域の中から、算出領域Ｒを設定する（図６参照）。
【００４６】
算出領域内画像抽出部１６は、第１エコー画像及び第２エコー画像のそれぞれについて、算出領域設定部１５で設定された算出領域Ｒ内のエコー画像を抽出する。具体的には、算出領域内画像抽出部１６は、第１エコー画像のうち算出領域Ｒ内に含まれるエコー画像を第１算出領域内画像として抽出し、第２エコー画像のうち算出領域Ｒ内に含まれるエコー画像を第２算出領域内画像として抽出する。
【００４７】
波浪情報算出部１７は、算出領域内画像抽出部１６で抽出された第１算出領域内画像及び第２算出領域内画像に基づき、算出領域Ｒにおける波浪情報を算出する。この波浪情報は、例えば、フーリエ変換、ＭＵＳＩＣ法、或いはオプティカルフロー等を用いて算出することができる。なお、これらの手法については、公知であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
［信号処理部の動作］
図７は、信号処理部１０の動作を説明するためのフローチャートである。図７を参照して、波浪情報を算出する際の工程を説明する。
【００４９】
まず、アンテナユニット２が、送信された電波の反射波を受信するとともに（ステップＳ１）、その受信したエコーから生成されるエコーデータをデータ記憶部１１に出力する。データ記憶部１１は、そのエコーデータを記憶する（ステップＳ２）。一方、ステップＳ１及びＳ２と並行して、ＧＮＳＳ受信部１２は、所定の時刻毎に、Ｌ／Ｌ信号であるＬ１、Ｌ２、及びＬ３を順に、受信する（ステップＳ３からステップＳ５）。新たなＬ／Ｌ信号が受信される毎に、それまで記憶されていたＬ／Ｌ情報が新たなＬ／Ｌ情報に更新され、そのＬ／Ｌ情報が記憶される。
【００５０】
次に、ステップＳ６ａで、自船位置算出部１４ａは、Ｌ１を受信してからＬ２を受信するまでの各時刻における自船算出位置を、図４に示すように算出する。同様に、自船位置算出部１４ａは、ステップＳ６ｂで、Ｌ２を受信してからＬ３を受信するまでの各時刻における自船算出位置を算出する。
【００５１】
次に、ステップＳ７ａで、データ点位置算出部１４ｂは、Ｌ１を受信してからＬ２を受信するまでの各時刻における各データ点算出位置を、図５に示すように算出する。同様に、データ点位置算出部１４ｂは、ステップＳ７ｂで、Ｌ２を受信してからＬ３を受信するまでの各時刻における各データ点算出位置を算出する。
【００５２】
次に、ステップＳ８ａで、エコー画像生成部１４ｃは、図６に示すように、Ｌ１を受信してからＬ２を受信するまでのデータ点算出位置が算出された各エコーデータ点から第１エコー画像を生成する。同様に、エコー画像生成部１４ｃは、ステップＳ８ｂで、Ｌ２を受信してからＬ３を受信するまでのデータ点算出位置が算出された各エコーデータ点から第２エコー画像を生成する。このように生成されたエコー画像は、所定の表示形式で、適宜、表示部３に表示される。
【００５３】
次に、ステップＳ９で、算出領域設定部１５は、図６に示すように、第１エコー画像と第２エコー画像とが重なっている領域の中から、波浪情報の算出対象となる算出領域Ｒを設定する。
【００５４】
次に、ステップＳ１０で、算出領域内画像抽出部１６は、第１エコー画像のうち算出領域Ｒ内に含まれるエコー画像を第１算出領域内画像として抽出し、第２エコー画像のうち算出領域Ｒ内に含まれるエコー画像を第２算出領域内画像として抽出する。
【００５５】
次に、ステップＳ１１で、波浪情報算出部１７は、２枚の算出領域内画像（第１及び第２の算出領域内画像）に対してフーリエ変換等を適用することにより、波の速度、波の向き等の波浪情報を算出する。このように算出された波浪情報は、表示部３に表示される。
【００５６】
ところで、従来の波浪レーダ装置の信号処理部では、上述のようなエコー画像は、予測された自船位置でエコーデータが受信されていることを前提として生成されている。すなわち、従来の波浪レーダ装置では、エコー画像を構成する各エコーデータ点の位置が正確に算出されていない。
【００５７】
これに対して、本実施形態に係る波浪レーダ装置１の信号処理部１０では、エコー画像を構成する各エコーデータの位置情報が、自船が実際に通過した絶対位置に基づいて算出されている。従って、本実施形態に係る波浪レーダ装置１の信号処理部１０では、従来の波浪レーダ装置の信号処理部と比べて、正確なエコー画像を得ることができる。
【００５８】
［効果］
以上のように、本実施形態に係る信号処理装置としての信号処理部１０では、エコー画像を構成する各エコーデータ点の位置が、実際に自船が通過した絶対位置に基づいて算出されている。よって、各エコーデータ点の正確な位置を算出することができる。
【００５９】
従って、信号処理部１０では、正確なエコー画像（エコーに関する情報）を得ることができる。
【００６０】
また、信号処理部１０では、上述のように正確な位置（データ点算出位置）が算出されたエコーデータ点に基づいて波浪情報が算出される。これにより、従来と比べて、波浪情報を正確に算出することができる。
【００６１】
また、信号処理部１０では、異なる時間帯で得られた２枚のエコー画像（第１エコー画像及び第２エコー画像）の重なった領域内に算出領域Ｒを設定している。そして、第１エコー画像のうち算出領域Ｒ内のエコー画像である第１算出領域内画像、及び第２エコー画像にうち算出領域Ｒ内のエコー画像である第２算出領域内画像から、波頭フロー及び波浪情報を算出している。このように、波浪情報の算出対象となる領域を限定することで、波路情報を速やかに算出することができる。また、２枚のエコー画像における重なった領域内に算出領域Ｒを設定することで、波浪情報の算出対象となる各エコー画像（第１算出領域内画像及び第２算出領域内画像）を適切に抽出することができる。
【００６２】
また、信号処理部１０では、各対象時間帯における自船算出位置を、該各対象時間帯の開始時刻及び終了時刻のそれぞれにおける自船の絶対位置を繋ぐ仮想直線上にあると推定している。これにより、自船算出位置を、比較的容易且つ適切に算出することができる。
【００６３】
また、信号処理部１０では、自船の絶対位置を、広く普及しているＧＮＳＳを利用して、正確に把握できる。
【００６４】
また、本実施形態に係る波浪レーダ装置１では、エコー画像及び波浪情報を正確に算出可能な波浪レーダ装置を提供できる。また、波浪レーダ装置１では、信号処理部１０で算出された波速及び波高等が表示部３に表示されるため、ユーザに適切に波浪情報を認識させることができる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００６６】
［変形例］
（１）図８は、変形例に係る波浪レーダ装置１ａの構成を示すブロック図である。本変形例に係る波浪レーダ装置１ａは、上記実施形態に係る波浪レーダ装置１と比べて、信号処理部１０ａの構成が大きく異なっている。以下では、上記実施形態と主に異なる箇所について説明する。
【００６７】
本変形例に係る信号処理部１０ａは、ＧＮＳＳ受信部１２、Ｌ／Ｌ更新記憶部１３ａ、自船位置算出部１４ａ、画像生成処理部２４、算出領域設定部２５、算出領域内画像抽出部１６ａ、及び波浪情報算出部１７、を備えている。本変形例の信号処理部１０ａも、上記実施形態の信号処理部１０と同等、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ（図示せず）等を含むハードウェアを用いて構成されているか、又は、ＲＯＭに記憶された信号処理プログラムを含むソフトウェアを用いて構成されている。
【００６８】
上記信号処理プログラムは、本発明の一実施形態における信号処理方法を、信号処理部１０に実行させるためのプログラムである。このプログラムは、外部からインストールできる。このインストールされるプログラムは、例えば、記録媒体に格納された状態で流通する。上記ハードウェアとソフトウェアとは、協働して動作するように構成されている。これにより、信号処理部１０ａを、ＧＮＳＳ受信部１２、Ｌ／Ｌ更新記憶部１３ａ、自船位置算出部１４ａ、画像生成処理部２４、算出領域設定部２５、算出領域内画像抽出部１６ａ、及び波浪情報算出部１７、として機能させることができる。
【００６９】
ＧＮＳＳ受信部１２は、上記実施形態の場合と同様、航法衛星から送信される航法信号を受信して、波浪レーダ装置１ａが搭載される船舶（自船）の絶対位置情報であるＬ／Ｌ情報及び船首方位情報を取得する。ＧＮＳＳ受信部１２は、所定の時刻毎に、自船のＬ／Ｌ情報及び船首方位情報を取得する。
【００７０】
Ｌ／Ｌ更新記憶部１３ａは、所定の時刻毎に更新されるＬ／Ｌ情報を記憶する。
【００７１】
自船位置算出部１４ａは、上記実施形態の場合と同様、各スキャン（本変形例でも、上記実施形態の場合と同様、第１スキャン及び第２スキャン）が行われる時間帯（対象時間帯）における自船の位置を算出する（図４参照）。
【００７２】
画像生成処理部２４は、各スキャンで得られるエコーデータに基づいて、各スキャンに対応するエコー画像を生成する。本変形例でも、画像生成処理部２４は、第１エコーデータに基づいて第１エコー画像を生成し、第２エコーデータに基づいて第２エコー画像を生成する。しかし、詳しくは後述するが、本変形例の画像生成処理部２４は、上記実施形態の場合と異なり、予測された自船位置においてアンテナが各エコーデータ点を受信しているとしてその位置が予測されたエコーデータ点から、エコー画像を生成している。
【００７３】
本変形例に係る画像生成処理部２４は、上記実施形態の画像生成処理部１４と異なり、自船位置予測部２４ａと、データ点位置予測部２４ｂと、エコー画像生成部２４ｃと、を有している。
【００７４】
自船位置予測部２４ａは、各スキャンが行われる時間である対象時間帯に到達する前に、該対象時間帯の各時刻における自船の位置を自船予測位置（移動体予測位置）として予測する。具体的には、自船位置予測部２４ａは、対象時間帯に到達する前の自船の速度に基づき、該対象時間帯の各時刻における自船の絶対位置を予測する。
【００７５】
図９は、自船位置予測部２４ａによって予測される自船予測位置について説明するための模式図である。図９を参照して説明すると、自船位置予測部２４ａは、自船が、第１スキャンが行われる時刻ｔ１からｔ２までの間の対象時間帯において、該第１スキャンが行われる前の時間帯であるｔ０からｔ１までの間の時間帯における自船の速度ｖ０で移動しているとして、第１スキャン時における自船位置を予測する。
【００７６】
データ点位置予測部２４ｂは、自船位置予測部２４ａによって予測された自船予測位置に基づいて、各エコーデータ点が有する位置情報（自船位置を基準とした相対位置情報）を、絶対位置情報に変換して、データ点予測位置を算出する。
【００７７】
図１０は、データ点位置予測部２４ｂによるエコーデータ点の処理について説明するための図である。詳しくは、図１０（Ａ）は、データ点位置予測部２４ｂによる位置予測前の各エコーデータ点について模式的に示す図であり、図１０（Ｂ）は、データ点位置予測部２４ｂによる位置予測後の各エコーデータ点について模式的に示す図である。
【００７８】
データ点位置予測部２４ｂは、相対的な位置データのみを有するエコーデータ点が、上記自船位置予測部２４ａで予測された自船位置で受信されたと仮定して、各エコーデータ点の位置を予測する。データ点位置予測部２４ｂは、スキャン毎に、全てのエコーデータ点の位置を予測する。
【００７９】
図１１は、エコー画像生成部１４ｃによって生成されたエコー画像の範囲の一例を示す図である。図１１には、第１スキャンで得られたエコー信号に基づいて作成されたエコー画像である第１エコー画像と、第２スキャンで得られたエコー信号に基づいて作成されたエコー画像である第２エコー画像と、が表示された例を示している。エコー画像生成部１４ｃは、図６に示すように、同一の座標上に、第１エコー画像と第２エコー画像とを生成する。
【００８０】
なお、上述のように、本変形例における各エコー画像を構成するエコーデータ点の位置は、データ点位置予測部２４ｂによって予測された位置（データ点予測位置）である。よって、当該データ点予測位置には、上記実施形態に係る波浪レーダ装置１で算出された、実際の自船の絶対位置に基づいて算出されたデータ点算出位置に対する誤差が含まれる。すなわち、本変形例に係る波浪レーダ装置１ａで生成された各エコー画像を構成するエコーデータ点には、上記実施形態に係る波浪レーダ装置１で生成された各エコー画像を構成するエコーデータ点に対する誤差が含まれることになる。
【００８１】
算出領域設定部２５は、第１算出領域設定部２５ａと、第２算出領域設定部２５ｂとを有している。
【００８２】
第１算出領域設定部２５ａは、第１エコー画像においてエコー信号情報を算出する対象となる領域である第１算出領域Ｒ１の位置（ｘ１，ｙ１）を設定する。具体的には、第１算出領域設定部２５ａは、以下に示す式（１）に基づいて、第１算出領域Ｒ１の位置ＰＲ１（ｘ１，ｙ１）を設定する。
【００８３】
［数１］
ＰＲ１（ｘ１，ｙ１）＝（ｘ２−Δｘ１＋Δｘ２，ｙ２−Δｙ１＋Δｙ２）…（１）
【００８４】
式（１）において、（ｘ２，ｙ２）（＝ＰＲ２）は、詳しくは後述するが、第２算出領域設定部２５ｂで設定された第２算出領域Ｒ２の位置ＰＲ２である。
【００８５】
また、式（１）において、（Δｘ１，Δｙ１）（＝Δ１）は、第１スキャン時においてアンテナ４が第１算出領域Ｒ１内のエコーデータ点を受信した時刻である第１時刻における自船予測位置と、第１時刻における自船算出位置と、の誤差である。
【００８６】
また、式（１）において、（Δｘ２，Δｙ２）（＝Δ２）は、第２スキャン時においてアンテナ４が第２算出領域Ｒ２内のエコーデータ点を受信した時刻である第２時刻における自船予測位置と、第２時刻における自船算出位置と、の誤差である。
【００８７】
第２算出領域設定部２５ｂは、第２エコー画像においてエコー信号情報を算出する対象となる領域である第２算出領域Ｒ２の位置（ｘ２，ｙ２）を設定する。具体的には、第２算出領域設定部２５ｂは、例えば一例として、第２エコー画像における任意の位置を、第２算出領域Ｒ２の位置ＰＲ２（ｘ２，ｙ２）として設定する。
【００８８】
算出領域内画像抽出部１６ａは、第１エコー画像のうち第１算出領域Ｒ１内に含まれるエコー画像を第１算出領域内画像として抽出し、第２エコー画像のうち第２算出領域Ｒ２内に含まれるエコー画像を第２算出領域内画像として抽出する。
【００８９】
波浪情報算出部１７は、算出領域内画像抽出部１６ａで抽出された第１算出領域内画像及び第２算出領域内画像に基づき、第１算出領域Ｒ１及び第２算出領域Ｒ２における波浪情報を算出する。本変形例では、波浪情報算出部１７は、上記実施形態の場合と同様、第１算出領域内画像及び第２算出領域内画像に対してフーリエ変換等を適用することにより、波の速度、波の向き等の情報を、波浪情報として算出する。
【００９０】
［信号処理部の動作］
図１２は、変形例に係る信号処理部１０ａの動作を説明するためのフローチャートである。図１２を参照して、波浪情報を算出する際の工程を説明する。
【００９１】
まず、ステップＳ２０で、ＧＮＳＳ受信部１２は、Ｌ／Ｌ信号であるＬ０及びＬ１を順次、受信する。
【００９２】
次に、ステップＳ２１で、自船位置予測部２４ａは、Ｌ０を取得した時刻からＬ１を取得した時刻までの間の時間帯における自船の速度ｖ０を、Ｌ０及びＬ１から算出する。一方、ステップＳ２２で、アンテナユニット２は、エコー信号を順次受信する。
【００９３】
次に、ステップＳ２３で、自船位置予測部２４ａは、第１スキャン時の各時刻における自船予測位置を、図９に示すように予測する。次に、ステップＳ２４で、データ点位置予測部２４ｂは、第１スキャン時における各データ点予測位置を、図１０に示すように予測する。そして、ステップＳ２５で、エコー画像生成部２４ｃは、図１１に示すように、データ点予測位置が予測された第１スキャン時における各エコーデータ点から第１エコー画像を生成する。この第１エコー画像は、適宜、表示部３に表示される。
【００９４】
次に、ＧＮＳＳ受信部１２がＬ／Ｌ信号であるＬ２を受信した後に（ステップＳ２６）、ステップＳ２７で、自船位置予測部２４ａは、Ｌ１を取得した時刻からＬ２を取得した時刻までの間の時間帯における自船の速度ｖ１を、Ｌ１及びＬ２から算出する。一方、ステップＳ２８で、アンテナユニット２は、エコー信号を順次受信する。
【００９５】
次に、ステップＳ２９で、自船位置予測部２４ａは、第２スキャン時の各時刻における自船予測位置を、図９に示すように予測する。次に、ステップＳ３０で、データ点位置予測部２４ｂは、第２スキャン時における各データ点予測位置を、図１０に示すように予測する。そして、ステップＳ３１で、エコー画像生成部２４ｃは、図１１に示すように、データ点予測位置が予測された第２スキャン時における各エコーデータ点から第２エコー画像を生成する。この第２エコー画像は、適宜、表示部３に表示される。
【００９６】
次に、ＧＮＳＳ受信部１２が、Ｌ／Ｌ信号であるＬ３を受信した後に（ステップＳ３２）、ステップＳ３３で、算出領域設定部２５は、第１算出領域Ｒ１及び第２算出領域Ｒ２を設定する。具体的には、第２算出領域設定部２５ｂは、第２エコー画像における任意の位置を、第２算出領域Ｒ２の位置ＰＲ２（ｘ２，ｙ２）として設定する。一方、第１算出領域設定部２５ａは、式（１）に基づき、第１算出領域Ｒ１の位置ＰＲ１（ｘ１，ｙ１）を設定する。
【００９７】
次に、ステップＳ１０で、算出領域内画像抽出部１６ａは、第１エコー画像のうち第１算出領域Ｒ１内に含まれるエコー画像を第１算出領域内画像として抽出し、第２エコー画像のうち第２算出領域Ｒ２内に含まれるエコー画像を第２算出領域内画像として抽出する。
【００９８】
次に、ステップＳ１１で、波浪情報算出部１７は、２枚の算出領域内画像（第１及び第２の算出領域内画像）に対してフーリエ変換等を適用することにより、波の速度、波の向き等の波浪情報を算出する。このように算出された波浪情報は、表示部３に表示される。
【００９９】
［式（１）について］
ここで、上述した式（１）について説明する。上述のように、本変形例の第１エコー画像を構成するエコーデータ点には、上記実施形態の第１エコー画像（実際の自船の絶対位置に基づいて算出された、実際のエコー画像と非常に近い画像）を構成するエコーデータ点に対する位置誤差が含まれている。同様に、本変形例の第２エコー画像を構成するエコーデータ点には、上記実施形態の第２エコー画像（実際の自船の絶対位置に基づいて算出された、実際のエコー画像と非常に近い画像）を構成するエコーデータ点に対する誤差が含まれている。なお、以下では、本変形例の第１エコー画像及び第２エコー画像を、それぞれ、第１予測エコー画像及び第２予測エコー画像、と称し、上記実施形態の第１エコー画像及び第２エコー画像を、それぞれ、第１算出エコー画像及び第２算出エコー画像、と称して説明する。
【０１００】
よって、例えば、本変形例において、上記実施形態の場合と同様にして、第１予測エコー画像と第２予測エコー画像とが重なっている領域の中から共通の算出領域を設定すると、以下のような問題が生じてしまう。具体的には、第１予測エコー画像に対応する第１算出エコー画像における算出領域の位置と、第２予測エコー画像に対応する第２算出エコー画像における算出領域の位置とが、ずれてしまう。そうなると、２枚の算出位置エコー画像のそれぞれにおいて設定される算出領域の位置がずれてしまうため、正確な波浪情報が算出できなくなってしまう。
【０１０１】
これに対して、本変形例では、上記式（１）のように各算出領域Ｒ１，Ｒ２の位置を設定することで、第１算出エコー画像における、第１算出領域Ｒ１の位置に対応する位置である領域ＲＡに、第２算出エコー画像における、第２算出領域Ｒ２の位置に対応する位置である領域を、重ねることができる。これにより、波浪情報を算出する対象となる２つの画像（第１算出領域内画像及び第２算出領域内画像）の間で位置誤差がなくなるため、当該２つの画像に基づき、正確な波浪情報を算出することができる。
【０１０２】
［効果］
以上のように、本変形例に係る信号処理装置としての信号処理部１０ａでは、位置が予測により求められたエコーデータ点から生成された各エコー画像において設定される各算出領域Ｒ１，Ｒ２の位置誤差がなくなるように、各算出領域Ｒ１，Ｒ２の位置が設定される。これにより、波浪情報の算出対象となる複数の領域（算出領域Ｒ１及びＲ２）の位置誤差がなくなるため、当該算出領域Ｒ１及びＲ２内のエコー画像である各算出領域内画像から、正確な波浪情報を算出することができる。
【０１０３】
従って、信号処理部１０ａでは、正確な波浪情報（エコーに関する情報）を得ることができる。
【０１０４】
また、信号処理部１０ａでは、自船位置予測部２４ａが、各エコー画像が得られる各対象時間帯に到達する前の自船の速度に基づいて、自船予測位置を予測している。これにより、自船位置を適切に予測することができる。
【０１０５】
また、信号処理部１０ａでは、上記実施形態の場合と同様、各対象時間帯における自船算出位置を、該各対象時間帯の開始時刻及び終了時刻のそれぞれにおける自船の絶対位置を繋ぐ仮想直線上にあると推定している。これにより、自船算出位置を、比較的容易且つ適切に算出することができる。
【０１０６】
また、信号処理部１０ａでは、上記実施形態の場合と同様、自船の絶対位置を、広く普及しているＧＮＳＳを利用して、正確に把握できる。
【０１０７】
また、本変形例に係る波浪レーダ装置１ａでは、上記実施形態の場合と同様、波浪情報を正確に算出可能な波浪レーダ装置を提供できる。また、波浪レーダ装置１ａでは、信号処理部１０ａで算出された波速及び波高等が表示部３に表示されるため、ユーザに適切に波浪情報を認識させることができる。
【０１０８】
（２）図１３は、変形例に係る波浪レーダ装置１ｂの構成を示すブロック図である。図１３に示すように、本発明は、波浪情報の算出を行わずに、波面からのエコー信号から生成されたエコー画像を表示する波浪レーダ装置に適用することもできる。この場合、エコー画像を、正確な位置に表示されたエコーデータ点で構成することができるため、より正確なエコー画像を表示部に表示することができる。これにより、ユーザは、当該エコー画像から、正確に波浪の状況を推測することができる。
【０１０９】
（３）図１４は、本発明の実施形態に係る信号処理部１０ｃの構成を示すブロック図である。また、図１５は、変形例に係る信号処理部１０ｄの構成を示すブロック図である。図１４及び図１５に示すように、本発明は、上記実施形態に係る波浪レーダ装置１の場合と異なり、アンテナ及び表示部等を有さない信号処理装置に適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、アンテナで受信されたエコーに関する情報を算出する信号処理装置、レーダ装置、信号処理方法、及び信号処理プログラムとして広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１ａ，１ｂ      波浪レーダ装置（レーダ装置）
４                  アンテナ
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ      信号処理部（信号処理装置）
１２                ＧＮＳＳ受信部（絶対位置情報取得部）
１４ａ              自船位置算出部（移動体位置算出部）
１４ｂ              データ点位置算出部
【図１】
2015232509.tif 000003
【図２】
2015232509.tif 000004
【図３】
2015232509.tif 000005
【図４】
2015232509.tif 000006
【図５】
2015232509.tif 000007
【図６】
2015232509.tif 000008
【図７】
2015232509.tif 000009
【図８】
2015232509.tif 000010
【図９】
2015232509.tif 000011
【図１０】
2015232509.tif 000012
【図１１】
2015232509.tif 000013
【図１２】
2015232509.tif 000014
【図１３】
2015232509.tif 000015
【図１４】
2015232509.tif 000016
【図１５】
2015232509.tif 000017