(57)【要約】【課題】表層潮流速度ベクトルの分布を、短時間で推定する。【解決手段】所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出する導出部１１と、導出部１１で導出された各地点における波頭速度ベクトルを、導出部１１で導出された所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正する補正部１６，２３と、を備えた表層潮流推定装置１０を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出する導出部と、
前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正する補正部と、
を備えていることを特徴とする、表層潮流推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表層潮流推定装置において、
前記補正部は、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける前記波頭速度ベクトルで減算して補正することを特徴とする、表層潮流推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表層潮流推定装置において、
前記導出部で導出された、いずれかの地点における波頭速度ベクトルを、当該地点における潮流の速度ベクトルである潮流速度ベクトルで減算することにより、当該地点における波浪速度ベクトルを算出する波浪速度ベクトル算出部を更に備え、
前記補正部は、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記波浪速度ベクトル算出部で算出された前記波浪速度ベクトルで減算して補正することを特徴とする、表層潮流推定装置。
【請求項４】
請求項２に記載の表層潮流推定装置において、
任意の方位方向に前記所定エリアとしての第１エリアを設定する第１エリア設定部と、
前記第１エリアの前記方位方向に対応する方位方向に第２エリアを設定する第２エリア設定部と  を更に備え、
前記補正部は、前記第２エリア内の各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記第１エリア内における前記波頭速度ベクトルで減算して補正することを特徴とする、表層潮流推定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表層潮流推定装置において、
前記所定範囲を方位毎に複数のサブエリアに分割するエリア分割部、を更に備え、
前記第１エリア設定部は、各前記サブエリアに対して前記第１エリアを設定し、
前記第２エリア設定部は、対応する前記第１エリアが設定された前記サブエリアに対して前記第２エリアを設定し、
対応する前記第１エリア内における前記波頭速度ベクトルで減算して補正された前記第２エリア、を含む各前記サブエリアを統合するエリア統合部、を更に備えることを特徴とする、表層潮流推定装置。
【請求項６】
電波を送受信するアンテナと、
前記アンテナが受信した受信信号に基づいて、所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出する導出部、を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表層潮流推定装置と、
前記表層潮流推定装置の補正部の算出結果をユーザが認識可能なように表示する表示部と、
を備えていることを特徴とする、レーダ装置。
【請求項７】
所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出するステップと、
前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正するステップと、
を含むことを特徴とする、表層潮流推定方法。
【請求項８】
所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出するステップと、
前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正するステップと、
を含むことを特徴とする、表層潮流推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋の表層部分における潮の流れである表層潮流を推定するための表層潮流推定装置、この表層潮流推定装置を備えたレーダ装置、表層潮流を推定するための表層潮流推定方法、及び表層潮流推定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、海洋の表層部分の潮の流れである表層潮流を推定するための手法として、例えば特許文献１に示すような手法が知られている。具体的には、特許文献１では、海洋レーダによって得られた受信信号にフーリエ変換を適用することにより表層流速度を求めている。【０００３】
また、表層潮流を推定するための別の手法として、超音波流速計などの機器を用いることも、一般的に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２３７４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に開示される手法では、潮流の空間分布を知るための計算負荷が比較的大きく、表層潮流の算出に比較的時間がかかってしまう。一方、超音波流速計では、計測箇所付近の潮流しか求めることができない。【０００６】
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、表層潮流速度ベクトルの分布を、短時間で推定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（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表層潮流推定装置は、所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出する導出部と、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正する補正部と、を備えている。【０００８】
（２）好ましくは、前記補正部は、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける前記波頭速度ベクトルで減算して補正する。【０００９】
（３）好ましくは、前記表層潮流推定装置は、前記導出部で導出された、いずれかの地点における波頭速度ベクトルを、当該地点における潮流の速度ベクトルである潮流速度ベクトルで減算することにより、当該地点における波浪速度ベクトルを算出する波浪速度ベクトル算出部を更に備え、前記補正部は、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記波浪速度ベクトル算出部で算出された前記波浪速度ベクトルで減算して補正する。【００１０】
（４）好ましくは、前記表層潮流推定装置は、任意の方位方向に前記所定エリアとしての第１エリアを設定する第１エリア設定部と、前記第１エリアの前記方位方向に対応する方位方向に第２エリアを設定する第２エリア設定部とを更に備え、前記補正部は、前記第２エリア内の各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記第１エリア内における前記波頭速度ベクトルで減算して補正する。【００１１】
（５）更に好ましくは、前記表層潮流推定装置は、前記所定範囲を方位毎に複数のサブエリアに分割するエリア分割部、を更に備え、前記第１エリア設定部は、各前記サブエリアに対して前記第１エリアを設定し、前記第２エリア設定部は、対応する前記第１エリアが設定された前記サブエリアに対して前記第２エリアを設定し、前記表層潮流推定装置は、対応する前記第１エリア内における前記波頭速度ベクトルで減算して補正された前記第２エリア、を含む各前記サブエリアを統合するエリア統合部、を更に備える。【００１２】
（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レーダ装置は、電波を送受信するアンテナと、前記アンテナが受信した受信信号に基づいて、所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出する導出部、を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表層潮流推定装置と、前記表層潮流推定装置の補正部の算出結果をユーザが認識可能なように表示する表示部と、を備えている。【００１３】
（７）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る表層潮流推定方法は、所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出するステップと、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正するステップと、を含む。【００１４】
（８）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る表層潮流推定プログラムは、所定範囲の各地点における水面の波頭の速度ベクトルである波頭速度ベクトルを導出するステップと、前記導出部で導出された前記各地点における前記波頭速度ベクトルを、前記導出部で導出された前記所定範囲内の所定エリアにおける波頭速度ベクトル、又は、前記所定範囲内の所定エリアにおける波浪の速度ベクトルである波浪速度ベクトル、に基づいて補正するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表層潮流速度ベクトルの分布を、短時間で推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る表層潮流推定装置、及び該表層潮流推定装置を備えたレーダ装置、の構成を示すブロック図である。
【図２】図１で示す表層潮流推定装置によって算出された波頭速度ベクトルの分布状態が、第２表示器へ表示される際の表示例を示す図である。
【図３】図１で示す表層潮流推定装置の相対潮流分布推定部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１で示す表層潮流推定装置の相対潮流分布推定部で設定される各エリアについて説明するための図である。
【図５】波頭速度ベクトルを構成する各速度ベクトルについて説明するためのベクトル図であって、（Ａ）は、解析エリア内のある地点における波頭速度ベクトル、（Ｂ）は、自船近傍エリア内の波頭速度ベクトル、（Ｃ）は、（Ａ）で示す波頭速度ベクトルから（Ｂ）で示す波頭速度ベクトルを減算した結果を示すベクトル、である。
【図６】算出対象エリアにおける波頭のエコー画像の一例を示す図である。
【図７】図１で示す表層潮流推定装置の絶対潮流分布推定部の構成を示すブロック図である。
【図８】相対潮流速度ベクトルの分布を算出するための工程を示すフローチャートである。
【図９】絶対潮流速度ベクトルの分布を算出するための工程を示すフローチャートである。
【図１０】変形例に係る表層潮流推定装置、及び該表層潮流推定装置を備えたレーダ装置、の構成を示すブロック図である。
【図１１】変形例に係る表層潮流推定装置の絶対潮流分布推定部の構成を示すブロック図である。
【図１２】変形例に係る表層潮流推定装置、及び該表層潮流推定装置を備えたレーダ装置、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】
【００１７】
本発明の実施形態に係る表層潮流推定装置１０、及び表層潮流推定装置１０を備えるレーダ装置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レーダ装置１は、例えば船舶（自船）に装備され、海上の物標（例えば他船）を探知するために用いられる。また、本実施形態に係るレーダ装置１は、表層潮流推定装置１０によって、海洋の表層の部分の潮流（表層潮流）に関する情報を得ることができるように構成されている。表層潮流推定装置１０は、海上を航行する船（特に、大型船）に装備され、例えば一例として、表層潮流の流れに乗ることにより燃料を節約できるよう、当該船の針路を微調整するために用いられる。
【００１８】
［全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係るレーダ装置１の構成を示すブロック図である。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３と、第１表示器４ａと、第２表示器４ｂ（表示部）と、を備えている。
【００１９】
アンテナユニット２は、アンテナ５と、受信部６と、Ａ／Ｄ変換部７と、を含んでいる。
【００２０】
アンテナ５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５は、物標からのエコー信号（反射波）を受信するように構成されている。即ち、アンテナ５は、物標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。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、レーダ装置１は、物標までの距離ｒを検出することができる。自船と物標とが向かい合う方向は、距離方向として定義される。
【００２１】
アンテナ５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５は、パルス状電波の送信方向を変えながら（アンテナ５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、レーダ装置１は、自船周囲の平面上の物標を、３６０°にわたり探知することができる。
【００２２】
受信部６は、アンテナ５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５で受信された信号のうち、アンテナ５からの送信信号に対する、物標又は波頭での反射波である。受信部６は、増幅したエコー信号を、Ａ／Ｄ変換部７へ出力する。Ａ／Ｄ変換部７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５が受信したエコー信号の強度（信号レベル）を特定するデータを含んでいる。Ａ／Ｄ変換部７は、エコーデータを、信号処理装置３の画像生成部８へ出力する。
【００２３】
信号処理装置３は、画像生成部８と、表層潮流推定装置１０と、を含んでいる。
【００２４】
画像生成部８は、Ａ／Ｄ変換部７からのエコーデータに基づき、比較的信号レベルが大きいデータ（例えば他船等）に基づく画像データを生成する。本実施形態では、画像生成部８は、ＰＰＩ(Plan Position Indicator)画像データを生成する。画像生成部８で生成された画像データは、第１表示器４ａに出力される。これにより、ユーザは、自船位置を基準とした他船位置を把握することができる。
【００２５】
また、画像生成部８は、Ａ／Ｄ変換部７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画像データを生成する。画像生成部８は、複数のタイミングにおける前記画像データを生成する。このように生成された画像データは、表層潮流推定装置１０に出力される。
【００２６】
表層潮流推定装置１０は、海面からの反射波に基づく上記画像データに基づき、波頭速度ベクトルの分布と、絶対表層潮流速度ベクトルの分布と、相対表層潮流速度ベクトルの分布と、を推定するように構成されている。表層潮流推定装置１０の構成については、詳しくは後述する。
【００２７】
なお、絶対表層潮流とは、海洋における表層部分（一例として、水深数メートルから十数メートル程度までの部分）の潮の流れのことであり、時間によらず流れがほぼ一定である海流とは区別される。表層潮流は、主に、風浪（その場で吹いている風によって引き起こされた波）、及びうねり（他の海域で風によって起こされた波が伝わってきた波）によって引き起こされる。また、相対表層潮流とは、所定位置（例えば、自船位置）の表層潮流に対する他の領域の表層潮流のことである。なお、本明細書中では、絶対表層潮流のことを、単に絶対潮流と称する場合がある。また、相対表層潮流のことを、単に相対潮流と称する場合がある。
【００２８】
第１表示器４ａは、画像生成部８で生成された画像信号（他船等に起因する画像信号）を表示する。また、第２表示器４ｂは、表層潮流推定装置１０で算出された波頭速度ベクトルの分布、絶対潮流速度ベクトルの分布、及び相対潮流速度ベクトルの分布を表示する。例えば、第２表示器４ｂは、切替スイッチ（図示省略）を切り替えることにより、波頭速度ベクトルの分布、絶対潮流速度ベクトルの分布、及び相対潮流速度ベクトルの分布、のいずれかが表示されるように構成されている。
【００２９】
［表層潮流推定装置の構成］
表層潮流推定装置１０は、図１に示すように、波頭フロー算出部１１（導出部）と、相対潮流分布推定部１２と、絶対潮流分布推定部２０と、を備えている。表層潮流推定装置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、表層潮流推定装置１０は、ＲＯＭに記憶された表層潮流推定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。
【００３０】
上記表層潮流推定プログラムは、本発明の一実施形態における表層潮流推定方法を、表層潮流推定装置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、表層潮流推定装置１０を、波頭フロー算出部１１、相対潮流分布推定部１２、及び絶対潮流分布推定部２０として機能させることができる。
【００３１】
波頭フロー算出部１１は、自船を中心とし自船から所定距離以内の所定範囲（以降、算出対象エリアＡと称する）内における海面の波頭の速度ベクトルを算出するように構成されている。具体的には、波頭フロー算出部１１は、画像生成部８で生成された複数のタイミングでの画像を用いて、波頭のオプティカルフローを算出する。オプティカルフローとは、画像中における運動物体（本実施形態では、波頭）の見かけの速度ベクトルの分布である。波頭のオプティカルフローを算出する手法としては、例えば、相関法、勾配法等が挙げられる。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。
【００３２】
波頭フロー算出部１１で算出された、算出対象エリアＡ内における各地点の波頭の速度ベクトルは、第２表示器４ｂ、相対潮流分布推定部１２、及び絶対潮流分布推定部２０に出力される。
【００３３】
図２は、第２表示器４ｂで表示される、算出対象エリアＡ内における各地点の波頭速度ベクトルの一例を示す図である。図２に示す例では、各地点の波頭速度ベクトルの大きさは、対応する各地点に表示された矢印の大きさで表され、各地点の波頭速度ベクトルの向きは、対応する各地点に表示された矢印の向きで表される。
【００３４】
図３は、相対潮流分布推定部１２の構成を示すブロック図である。相対潮流分布推定部１２は、波頭フロー算出部１１で算出された算出対象エリアＡ内における波頭速度ベクトル分布に基づき、当該算出対象エリアＡ内における相対潮流速度ベクトルの分布を推定するように構成されている。
【００３５】
相対潮流分布推定部１２は、図４に示すように、エリア分割部１３と、自船近傍エリア設定部１４（第１エリア設定部）と、解析エリア設定部１５（第２エリア設定部）と、第１減算部１６（補正部）と、エリア統合部１７と、を備えている。
【００３６】
図４は、相対潮流分布推定部１２で設定される各エリアについて説明するための図である。エリア分割部１３は、図４に示すように、算出対象エリアＡを、自船を中心とした水平方向の角度範囲毎に複数のサブエリアＳＡｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）に分割する。一例として、エリア分割部１３は、算出対象エリアＡを所定の角度範囲毎に分割して、中心角が同じ扇形状の複数のサブエリアＳＡｎを形成する。
【００３７】
自船近傍エリア設定部１４は、任意の方位方向における自船近傍に、自船近傍エリアＮＡｎ（第１エリア）を設定する。本実施形態では、自船近傍エリア設定部１４は、図４に示すように、各サブエリアＳＡｎ内における自船近傍の所定エリアを自船近傍エリアＮＡｎとして設定する。
【００３８】
解析エリア設定部１５は、図４に示すように、自船近傍エリア設定部１４で設定された自船近傍エリアＮＡｎの方位方向に対応する方位方向に、解析エリアＦＡｎ（第２エリア）を決定する。解析エリアＦＡｎは、自船を中心として、自船近傍エリアＮＡｎよりも遠方に設定される。また、本実施形態では、図４に示すように、自船近傍エリアＮＡｎは、方位線Ｌ１と方位線Ｌ２との範囲内で設定されているため、解析エリアＦＡｎも、方位線Ｌ１と方位線Ｌ２との範囲内で設定される。解析エリア設定部１５は、各サブエリアＳＡｎ内における全領域が解析エリアＦＡｎによってカバーされるように、各サブエリアＳＡｎに対して１又は複数の解析エリアＦＡｎを設定する。
【００３９】
第１減算部１６は、各解析エリアＦＡｎ内の各地点における波頭速度ベクトルを、各解析エリアＦＡｎに対応する自船近傍エリアＮＡｎの波頭速度ベクトルで減算して補正することにより、各解析エリアＦＡｎの各地点における相対潮流速度ベクトルを算出する。これにより、第１減算部１６は、各サブエリアＳＡｎの各地点における相対潮流速度ベクトルを算出する。
【００４０】
図５は、波頭速度ベクトルを構成する各速度ベクトルについて説明するためのベクトル図であって、（Ａ）は解析エリアＦＡｎ内のある地点における波頭速度ベクトルＶＦ、（Ｂ）は自船近傍エリアＮＡｎ内の波頭速度ベクトルＶＮ、（Ｃ）は波頭速度ベクトルＶＦから波頭速度ベクトルＶＮを減算した結果を示すベクトル（ＶＦ−ＶＮ）、である。図５に示すように、各波頭速度ベクトルＶＦ，ＶＮは、主な成分として、波浪速度ベクトルＶＦ１，ＶＮ１と、絶対潮流速度ベクトルＶＦ２，ＶＮ２と、観測誤差ベクトルＶＦ３，ＶＮ３と、が合成された速度ベクトルとして表すことができる。波浪速度ベクトルＶＦ１，ＶＮ１は、海面の高低運動である波浪の速度ベクトルである。また、観測誤差ベクトルＶＦ３，ＶＮ３は、アンテナ５の方位に依存する観測誤差のベクトルである。
【００４１】
ある地点（解析エリアＦＡｎ内のある地点）における波頭速度ベクトルＶＦを、自船位置付近（自船近傍エリアＮＡｎ）の波頭速度ベクトルＶＮで減算すると、以下の理由により相対潮流速度ベクトルが算出される。
【００４２】
双方の波頭速度ベクトルＶＦ，ＶＮに含まれる波浪速度ベクトルＶＦ１，ＶＮ１は、主に風の影響により引き起こされる速度ベクトルであり、ある程度の海域内においては一定であると考えられる。よって、上記減算結果から、それぞれに含まれる波浪速度ベクトルＶＦ１，ＶＮ１が相殺される。
【００４３】
また、双方の波頭速度ベクトルに含まれる観測誤差ベクトルＶＦ３，ＶＮ３は、アンテナの方位方向に依存する誤差ベクトルである。ここで、観測誤差ベクトルについて、以下で説明する。
【００４４】
図６は、算出対象エリアＡにおける波頭のエコー画像の一例、すなわち、画像生成部８で生成された、あるタイミングにおける海面からの反射波に基づく画像データの一例、を示す図である。図６は、白抜き矢印方向に風が吹いていて、その矢印方向に波頭が進行している状態を示している。
【００４５】
算出対象エリアＡにおける実際の波峰線は、算出対象エリアＡ全体に亘って線状に発生しているが、図６に示すエコー画像では、方位毎にエコーの見え方が異なっている。
【００４６】
具体的には、領域Ｘのエコー画像では、実際の波峰線に近い形状のエコーが観測される。これは、自船に装備された本実施形態に係るレーダ装置１のアンテナ５からの送信波が、波峰線に対して略垂直な方向から入射するため、波峰線の実際の形状を的確に画像に反映できるためである。
【００４７】
一方、領域Ｙのエコー画像では、実際の波峰線とは異なるドット状のエコーが観測される。これは、アンテナ５からの送信波が、波峰線の側方から入射するため、波峰線が線状に映らずドット状に映るためである。
【００４８】
また、領域Ｚのエコー画像では、エコー画像が観測されていない。これは、自船付近に障害物があり、この障害物によってアンテナ５からの送信波が遮られているためである。
【００４９】
上述のように、算出対象エリアＡの全領域に亘って線状に発生している波峰線が、方位によって異なるエコー画像として表示される。本明細書では、このようにアンテナ５の方位方向によって見え方が異なる誤差のベクトルを、観測誤差ベクトルと称する。なお、この観測誤差ベクトルは、うねり等が原因となる場合もある。
【００５０】
本実施形態では、図４に示すように、自船近傍エリアＮＡｎ及び解析エリアＦＡｎが同じ角度範囲内で設定されているため、上記減算結果からは、それぞれに含まれる観測誤差ベクトルＶＦ３，ＶＮ３が相殺される。
【００５１】
よって、上記減算結果から得られるベクトル成分には、主に、解析エリアＦＡｎの絶対潮流速度ベクトルＶＦ２から、自船近傍エリアＮＡｎの絶対潮流速度ベクトルＶＮ２を減算したベクトル（相対潮流速度ベクトル）が算出される。
【００５２】
エリア統合部１７は、各地点における相対潮流速度ベクトルが算出されたサブエリアＳＡｎを統合する。これにより、算出対象エリアＡの全領域に亘る相対潮流速度ベクトルが算出される。すなわち、算出対象エリアＡにおける相対潮流速度ベクトルの分布状態を知ることができる。
【００５３】
エリア統合部１７で算出された、算出対象エリアＡにおける相対潮流速度ベクトルの分布は、波頭速度ベクトルの場合と同様にして、第２表示器４ｂに表示される（図３参照）。具体的には、各地点の相対潮流速度ベクトルの大きさは、対応する各地点に表示された矢印の大きさで表され、各地点の相対潮流速度ベクトルの向きは、対応する各地点に表示された矢印の向きで表される。
【００５４】
図７は、絶対潮流分布推定部２０の構成を示すブロック図である。絶対潮流分布推定部２０は、波頭フロー算出部１１で算出された算出対象エリアＡ内における波頭速度ベクトル分布に基づき、当該算出対象エリアＡ内における絶対潮流速度ベクトルの分布を推定するように構成されている。
【００５５】
絶対潮流分布推定部２０は、図７に示すように、自船位置潮流計測部２１と、自船位置波浪ベクトル算出部２２と、第２減算部２３（補正部）と、を備えている。
【００５６】
自船位置潮流計測部２１は、自船近傍における潮流（絶対潮流）の速度ベクトルを計測するように構成されている。自船位置潮流計測部２１は、一例として、超音波を用いて自船近傍の潮流の流速を計測する超音波流速計によって構成されている。
【００５７】
自船位置波浪ベクトル算出部２２は、波頭フロー算出部１１で算出された波頭速度ベクトルのうち自船近傍における波頭速度ベクトルから、自船位置潮流計測部２１で計測された絶対潮流の速度ベクトルを減算して補正する。これにより、自船近傍における波浪の速度ベクトルが算出される。
【００５８】
第２減算部２３は、波頭フロー算出部１１で算出された各地点における波頭速度ベクトルを、自船位置波浪ベクトル算出部２２で算出された自船近傍における波浪の速度ベクトルで減算して補正する。一般的に、海面の高低運動である波浪の速度ベクトルは、主に風の力が原因であるため、ある程度の範囲内においては概ね一定となる。よって、第２減算部２３での算出結果を、算出対象エリアＡ内の各地点における絶対潮流の速度ベクトルと推定できる。これにより、算出対象エリアＡにおける絶対潮流速度ベクトルの分布状態を知ることができる。
【００５９】
第２減算部２３で算出された、算出対象エリアＡにおける絶対潮流速度ベクトルの分布は、波頭速度ベクトル及び相対潮流速度ベクトルの場合と同様にして、第２表示器４ｂに表示される（図３参照）。具体的には、各地点の絶対潮流速度ベクトルの大きさは、対応する各地点に表示された矢印の大きさで表され、各地点の絶対潮流速度ベクトルの向きは、対応する各地点に表示された矢印の向きで表される。
【００６０】
［表層潮流推定装置の動作］
図８及び図９は、表層潮流推定装置１０の動作を説明するためのフローチャートであって、図８は、相対潮流分布を算出する際の工程を示すフローチャート、図９は、絶対潮流分布を算出する際の工程を示すフローチャート、である。
【００６１】
まず、図８を参照して、相対潮流の分布を算出する際の工程を説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ１０で、波頭フロー算出部１１は、自船を中心とし自船から所定距離以内の算出対象エリアＡ内の各地点における海面の波頭の速度ベクトルを算出する。
【００６３】
次に、ステップＳ１１で、エリア分割部１３は、上記算出対象エリアＡを、所定角度毎の複数のサブエリアＳＡｎに分割する。
【００６４】
次に、ステップＳ１２で、自船近傍エリア設定部１４は、各サブエリアＳＡｎ内における自船近傍の所定エリアを自船近傍エリアＮＡｎとして設定する。
【００６５】
次に、ステップＳ１３で、解析エリア設定部１５は、各サブエリアＳＡｎ内において、該各サブエリアＳＡｎ内に設定された自船近傍エリアＮＡｎよりも遠方に、解析エリアＦＡｎを設定する。ステップＳ１３では、解析エリア設定部１５は、各サブエリアＳＡｎ内の全領域が解析エリアＦＡｎによってカバーされるように、各サブエリアＳＡｎに対して１又は複数の解析エリアＦＡｎを設定する。
【００６６】
次に、ステップＳ１４で、第１減算部１６は、各解析エリアＦＡｎ内の各地点における波頭速度ベクトルを、各解析エリアＦＡｎに対応する各自船近傍エリアＮＡｎの波頭速度ベクトルで減算する。これにより、ステップＳ１４では、各サブエリアＳＡｎの相対潮流分布が算出される。
【００６７】
最後に、ステップＳ１５で、エリア統合部１７は、各地点における相対潮流速度ベクトルが算出されたサブエリアＳＡｎを統合する。これにより、算出対象エリアＡの全領域に亘る相対潮流速度ベクトルが算出される。
【００６８】
次に、図９を参照して、絶対潮流の分布を算出する際の工程を説明する。
【００６９】
まず、ステップＳ２０で、波頭フロー算出部１１は、自船を中心とし自船から所定距離以内の算出対象エリアＡ内の各地点における海面の波頭の速度ベクトルを算出する。
【００７０】
一方、ステップＳ２１で、自船位置潮流計測部２１は、自船近傍における潮流（絶対潮流）の速度ベクトルを計測する。
【００７１】
次に、ステップＳ２２で、自船位置波浪ベクトル算出部２２は、自船位置の波浪速度ベクトルを算出する。具体的には、自船位置波浪ベクトル算出部２２は、ステップＳ２０で算出された波頭速度ベクトルのうち自船近傍における波頭速度ベクトルから、ステップＳ２１で計測された自船位置の絶対潮流の速度ベクトルを減算する。
【００７２】
次に、ステップＳ２３で、算出対象エリアＡの全領域に亘る絶対潮流分布が算出される。具体的には、ステップＳ２３では、第２減算部２３が、ステップＳ２０で算出された算出対象エリアＡ内の各地点における波頭速度ベクトルから、ステップＳ２２で算出された自船位置の波浪速度ベクトルを減算する。
【００７３】
［効果］
以上のように、本実施形態に係る表層潮流推定装置１０では、算出対象エリアＡの各地点（解析エリアＦＡｎの各地点）における波頭速度ベクトルを、上記算出対象エリアＡ内のある地点（自船近傍エリアＮＡｎ）における波頭速度ベクトルに基づいて補正している。こうすると、自船近傍エリアＮＡｎの潮流速度ベクトルに対する解析エリアＦＡｎの各地点の潮流速度ベクトル、すなわち、自船近傍エリアＮＡｎに対する解析エリアＦＡｎの相対潮流速度ベクトルを推定できる。このように相対潮流速度ベクトルを求めることにより、従来のように、海洋レーダによって得られた受信信号にフーリエ変換を適用することにより潮流速度を求める必要がなくなり、短時間で相対潮流速度ベクトルの分布を推定できる。
【００７４】
また、表層潮流推定装置１０では、算出対象エリアＡの各地点における波頭速度ベクトルを、自船位置波浪ベクトル算出部２２で算出された自船近傍における波浪の速度ベクトルに基づいて補正している。こうすると、算出対象エリアＡの各地点における絶対潮流速度ベクトルを推定できる。このように絶対潮流速度ベクトルを求めることにより、従来のように、海洋レーダによって得られた受信信号にフーリエ変換を適用することにより潮流速度を求める必要がなくなり、短時間で絶対潮流速度ベクトルの分布を推定できる。
【００７５】
従って、表層潮流推定装置１０では、表層潮流速度ベクトルの分布を、短時間で推定できる。
【００７６】
また、表層潮流推定装置１０では、解析エリアＦＡｎの各地点における波頭速度ベクトルを、自船近傍エリアＮＡｎにおける波頭速度ベクトルで減算して補正している。これにより、相対潮流速度ベクトルを適切に求めることができる。
【００７７】
また、表層潮流推定装置１０では、算出対象エリアＡの各地点における波頭速度ベクトルを、自船近傍における波浪速度ベクトルで減算して補正している。これにより、絶対潮流速度ベクトルを適切に求めることができる。
【００７８】
また、表層潮流推定装置１０では、いずれかの地点における波頭速度ベクトルを、当該地点における潮流速度ベクトルで減算することにより、当該地点における波浪速度ベクトルを算出している。これにより、絶対潮流速度ベクトルの分布を推定するために用いられる波浪速度ベクトルを、適切に求めることができる。
【００７９】
また、表層潮流推定装置１０では、対応する方位方向、具体的には概ね同じ方位方向に自船近傍エリアＮＡｎと解析エリアＦＡｎとを設定し、解析エリアＦＡｎ内の各点における波頭速度ベクトルから、自船近傍エリアＮＡｎの波頭速度ベクトルを減算して補正している。これにより、上記減算結果から、アンテナ５の方位方向に依存する観測誤差ベクトルＶＦ３を除去できるため、より正確な相対潮流速度ベクトルを算出できる。
【００８０】
また、表層潮流推定装置１０では、算出対象エリアＡを、所定角度毎に複数のサブエリアＳＡｎに分割し、各サブエリアＳＡｎにおいて自船近傍エリアＮＡｎと解析エリアＦＡｎとを設定している。これにより、自船近傍エリアＮＡｎと解析エリアＦＡｎとを、概ね同じ方位方向となるように適切に設定できる。また、表層潮流推定装置１０では、各地点において相対潮流速度ベクトルが推定された各解析エリアＦＡｎを統合することにより、算出対象エリアＡの全範囲に亘って、観測誤差ベクトルＶＦ３が除去された相対潮流速度ベクトルを推定できる。従って、算出対象エリアＡの全範囲に亘って、より正確な相対潮流速度ベクトルを算出できる。
【００８１】
また、本実施形態に係るレーダ装置１では、該レーダ装置１が備える上記表層潮流推定装置１０によって推定された潮流速度ベクトルの分布が、第２表示器４ｂに表示される。これにより、ユーザは、潮流速度ベクトルの分布を、視覚的に適切に認識できる。
【００８２】
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。
【００８３】
［変形例］
（１）図１０は、変形例に係る表層潮流推定装置１０ａ、及び表層潮流推定装置１０ａを備えたレーダ装置１ａの構成を示すブロック図である。上記実施形態では、波頭フロー算出部１１を、オプティカルフローに基づいて算出したが、これに限らず、ドップラー計測によって算出してもよい。本変形例に係る波頭フロー算出部１１ａは、例えば、第１のタイミングでアンテナ５から送信されたパルス波の反射波と、第２のタイミングでアンテナ５から送信されたパルス波の反射波と、の周波数差に基づいて、算出対象エリアＡの各地点における波頭速度ベクトルを算出するように構成されている。
【００８４】
（２）図１１は、変形例に係る表層潮流推定装置の絶対潮流分布推定部２０ａの構成を示すブロック図である。本変形例の絶対潮流分布推定部２０ａは、所定位置潮流算出部２１ａと、所定位置波浪ベクトル算出部２２ａと、第２減算部２３と、を備えている。
【００８５】
所定位置潮流算出部２１ａは、算出対象エリアＡ内の所定位置における潮流（絶対潮流）を算出するように構成されている。具体的には、所定位置潮流算出部２１ａは、例えば一例として、複数のタイミングのそれぞれにおける波頭のエコー画像を用いた３次元フーリエ解析による手法により、前記所定位置における潮流の速度ベクトルを算出する。この手法については、公知であるため、説明を省略する。
【００８６】
所定位置波浪ベクトル算出部２２ａは、波頭フロー算出部１１で算出された波頭速度ベクトルのうち、前記所定位置における波頭ベクトルから、所定位置潮流算出部２１ａで算出された絶対潮流の速度ベクトルを減算して補正する。これにより、前記所定位置における波浪の速度ベクトルが算出される。
【００８７】
第２減算部２３は、波頭フロー算出部１１で算出された各地点における波頭速度ベクトルを、所定位置波浪ベクトル算出部２２ａで算出された前記所定位置における波浪の速度ベクトルで減算して補正する。これにより、上記実施形態の場合と同様、算出対象エリアＡにおける絶対潮流速度ベクトルの分布状態を知ることができる。
【００８８】
（３）上記実施形態では、潮流速度ベクトルを表示させる第２表示器４ｂを、他船等のエコー画像を表示させる第１表示器４ａとは別の表示部として設けているが、これに限らず、同じ表示部に重ねて表示してもよい。また、上記実施形態では、潮流速度ベクトルを、レーダ装置１の表示部に表示させているが、これに限らず、例えば魚群等を探知するソナー装置の表示部に表示させてもよい。これにより、表層潮流の速度ベクトルを手掛かりとして、魚群の動向を予測することができる。
【００８９】
（４）図１２は、変形例に係るレーダ装置１ｂ、及び表層潮流推定装置１０を有するパソコン９の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、表層潮流推定装置１０を、レーダ装置１ｂとは別体のパソコン９に設けてもよい。この場合、表層潮流推定装置１０での算出結果である潮流速度ベクトルの分布を、パソコン９のディスプレイで構成された第２表示器４ｂに表示すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、海洋の表層部分における潮の流れである表層潮流を推定するための表層潮流推定装置、この表層潮流推定装置を備えたレーダ装置、表層潮流を推定するための表層潮流推定方法、及び表層潮流推定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】
【００９１】
１，１ａ，１ｂ      レーダ装置
１０，１０ａ        表層潮流推定装置
１１，１１ａ        波頭フロー算出部（導出部）
１６                第１減算部（補正部）
２３                第２減算部（補正部）
【図１】
2014192528.tif 000003
【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】
2014192528.tif 000009
【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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【国際調査報告】
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