(57)【要約】【課題】  検知水域の波浪が大きくても短時間に低消費電力で船舶の航過を検知する。【解決手段】  開示される船舶の航過検知装置は、水圧の変化を水圧信号ＳWPに変換する水圧検出器１１と、水圧信号ＳWPに対してＦＦＴ解析処理を行い、解析結果ＲFAを出力するＦＦＴ解析器１３と、解析結果ＲFAから所定の周波数帯域の信号波形を抽出し、抽出結果ＲEXを出力する抽出器１４と、抽出結果ＲEXから船舶の航過に基づく水圧変化を示す波形が得られた場合に船舶が航過したと判定する船舶航過判定器１５とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水圧の変化を水圧信号に変換する水圧検出手段と、
前記水圧信号の波形から所定の周波数帯域の信号波形を抽出し、抽出結果を出力する抽出手段と、
前記抽出結果から船舶の航過に基づく水圧変化を示す波形が得られた場合に前記船舶が航過したと判定する船舶航過判定手段と
を備えていることを特徴とする船舶の航過検知装置。
【請求項２】
前記船舶の接近を検出し、船舶接近検出信号を出力する船舶接近検出手段と、前記船舶接近検出信号に基づいて前記抽出手段に前記水圧信号の収集開始を指示する制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の船舶の航過検知装置。
【請求項３】
水圧の変化を水圧信号に変換する水圧検出手段と、
前記水圧信号を収集し、収集した前記水圧信号に対して高速フーリエ変換解析処理を行い、解析結果を出力する高速フーリエ変換解析手段と、
前記解析結果から所定の周波数帯域の信号波形を抽出し、抽出結果を出力する抽出手段と、
前記抽出結果から船舶の航過に基づく前記水圧信号のスペクトルが得られた場合に前記船舶が航過したと判定する船舶航過判定手段と
を備えていることを特徴とする船舶の航過検知装置。
【請求項４】
前記船舶航過判定手段は、前記船舶の航過の判定を希望する第１の時点から第１の所定時間遡った第２の時点から前記第１の時点に向かって予め設定した第２の所定時間内に得られる所定数の前記抽出結果に基づいて、前記船舶の航過を判定するための判定しきい値を求めることを特徴とする請求項３記載の船舶の航過検知装置。
【請求項５】
前記船舶航過判定手段は、前記所定数の抽出結果の標準偏差及び平均値に基づいて前記判定しきい値を求めることを特徴とする請求項４記載の船舶の航過検知装置。
【請求項６】
前記船舶航過判定手段は、前記判定しきい値がある設定した値以下である場合には、前記判定しきい値を補正することを特徴とする請求項３又は４記載の船舶の航過検知装置。
【請求項７】
前記船舶航過判定手段は、前記抽出結果が予め設定した判定区間内で単調増加するという第１の条件、前記判定区間の始期における前記抽出結果と終期における前記抽出結果との差が所定値以上であるという第２の条件、前記判定区間の終期における前記抽出結果は前記判定しきい値より大きいという第３の条件が満たされた場合に、前記船舶が航過したと判定することを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の船舶の航過検知装置。
【請求項８】
前記船舶の接近を検出し、船舶接近検出信号を出力する船舶接近検出手段と、前記船舶接近検出信号に基づいて前記高速フーリエ変換解析手段に前記水圧信号の収集開始を指示する制御手段とを備えていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の船舶の航過検知装置。
【請求項９】
前記抽出手段は、０．０３Ｈｚ、０．０６Ｈｚ及び０．０９Ｈｚの３個の周波数帯について所定時間内の変化を計算し、計算結果を前記抽出結果とすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の船舶の航過検知装置。
【請求項１０】
前記高速フーリエ変換解析手段は、前記水圧信号を所定の時間ずつオーバーラップするように更新し、連続的に前記高速フーリエ変換解析処理を行うことを特徴とする請求項３乃至９のいずれかに記載の船舶の航過検知装置。
【請求項１１】
前記所定の周波数帯域は、０．１Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の船舶の航過検知装置。
【請求項１２】
前記抽出結果は、２つのピークを有する第１の曲線と、前記第１の曲線より周波数が低く、前記２つのピークの中間に出現する１つのピークを有する第２の曲線とを含み、
前記船舶航過判定手段は、前記第１及び第２の曲線の平均値及び予測値を計算し、前記平均値及び前記予測値を逸脱した時点で前記第１及び第２の曲線のピークと判定し、前記２つのピークと、前記１つのピークと相次いで検出した時に、前記船舶が最も近づく点が通過したと判定することを特徴とする請求項１、２、３、８、９、１０、１１のいずれかに記載の船舶の航過検知装置。
【請求項１３】
コンピュータに請求項１乃至１２のいずれかに記載の機能を実現させるための船舶の航過検知プログラム。
【請求項１４】
水圧の変化を示す水圧信号の波形から所定の周波数帯域の信号波形を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップの抽出結果から船舶の航過に基づく水圧変化を示す波形が得られた場合に前記船舶が航過したと判定する判定ステップと
を有することを特徴とする船舶の航過検知方法。
【請求項１５】
前記船舶の接近を示す船舶接近検出信号に基づいて、前記抽出ステップで用いる前記水圧信号の収集を開始する収集開始ステップを有することを特徴とする請求項１４記載の船舶の航過検知方法。
【請求項１６】
水圧の変化を示す水圧信号を収集し、収集した前記水圧信号に対して高速フーリエ変換解析処理を行う解析ステップと、
前記解析ステップの解析結果から所定の周波数帯域の信号波形を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップの抽出結果から前記船舶の航過に基づく前記水圧信号のスペクトルが得られた場合に前記船舶が航過したと判定する判定ステップと
を有することを特徴とする船舶の航過検知方法。
【請求項１７】
前記判定ステップでは、前記船舶の航過の判定を希望する第１の時点から第１の所定時間遡った第２の時点から前記第１の時点に向かって予め設定した第２の所定時間内に得られる所定数の前記抽出結果に基づいて、前記船舶の航過を判定するための判定しきい値を求めることを特徴とする請求項１６記載の船舶の航過検知方法。
【請求項１８】
前記判定ステップでは、前記所定数の抽出結果の標準偏差及び平均値に基づいて前記判定しきい値を求めることを特徴とする請求項１７記載の船舶の航過検知方法。
【請求項１９】
前記判定ステップでは、前記判定しきい値がある設定した値以下である場合には、前記判定しきい値を補正することを特徴とする請求項１７又は１８記載の船舶の航過検知方法。
【請求項２０】
前記判定ステップでは、前記抽出結果が予め設定した判定区間内で単調増加するという第１の条件、前記判定区間の始期における前記抽出結果と終期における前記抽出結果との差が所定値以上であるという第２の条件、前記判定区間の終期における前記抽出結果は前記判定しきい値より大きいという第３の条件が満たされた場合に、前記船舶が航過したと判定することを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の船舶の航過検知方法。
【請求項２１】
前記船舶の接近を示す船舶接近検出信号に基づいて、前記解析ステップで用いる前記水圧信号の収集を開始する収集開始ステップを有することを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれかに記載の船舶の航過検知方法。
【請求項２２】
前記抽出ステップでは、０．０３Ｈｚ、０．０６Ｈｚ及び０．０９Ｈｚの３個の周波数帯について所定時間内の変化を計算し、計算結果を前記抽出結果とすることを特徴とする請求項１４乃至２２のいずれかに記載の船舶の航過検知方法。
【請求項２３】
前記解析ステップでは、前記水圧信号を所定の時間ずつオーバーラップするように更新し、連続的に前記高速フーリエ変換解析処理を行うことを特徴とする請求項１６乃至２２のいずれかに記載の船舶の航過検知方法。
【請求項２４】
前記所定の周波数帯域は、０．１Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１４乃至２３のいずれかに記載の船舶の航過検知方法。
【請求項２５】
前記抽出結果は、２つのピークを有する第１の曲線と、前記第１の曲線より周波数が低く、前記２つのピークの中間に出現する１つのピークを有する第２の曲線とを含み、
前記判定ステップでは、前記第１及び第２の曲線の平均値及び予測値を計算し、前記平均値及び前記予測値を逸脱した時点で前記第１及び第２の曲線のピークと判定し、前記２つのピークと、前記１つのピークと相次いで検出した時に、前記船舶が最も近づく点が通過したと判定することを特徴とする請求項１４、１５、１６、２１、２２、２３、２４のいずれかに記載の船舶の航過検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の航過検知装置、そのプログラム及びその方法に関し、詳しくは、水面又は水中を航行する船舶を検知する船舶の航過検知装置、そのプログラム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の船舶の航過検知方法には、水面下に設置された水圧検出器から供給される水圧信号について時間に関し積分処理を施すとともに、この積分処理により得られた積分信号波形（図３０参照）の極大点ＩAから極小点ＩBに達するまでの変化分を、予め設定されたしきい値Ｉ0と比較することにより、船舶の航行を検知するものがある（例えば、特許文献１参照。）。以下、この技術を第１の従来例と呼ぶ。
また、従来の船舶の航過検知方法には、図３１に示すように、周期計測器２が水圧検出器１から供給される水圧信号がある一定値を越えるごとに前回の同様の変化からの時間を計測し、指数平均器３が周期計測器２の計測値を指数平均し、移動リニア平均器４が指数平均器３から供給される周期の平均値に等しい平均時間に基づき上記水圧信号を平均し、航過判別器５が移動リニア平均器４の平均結果に対して航過の判別を行うものもある（例えば、特許文献２参照。）。以下、この技術を第２の従来例と呼ぶ。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２０２５３号公報（請求項１，［０００８］，［０００９］、図１）
【特許文献２】特開平８−６１９９５号公報（［０００６］〜［００１１］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、検知水域における波浪（水面の波やうねり）が大きい場合には、水圧検出器から供給される水圧信号の波形は、図３２に示すように、船舶の航過に起因する水圧変化を示す波形に、波浪に起因する水圧変化を示す波形が重畳したものとなってしまう。このため、上記した第１の従来例においては、検知水域における波浪が大きい場合には、船舶の航過を検知できないという欠点があった。
この点、上記した第２の従来例は、上記した第１の従来例の欠点を解決するものであるが、指数平均器３が周期計測器２の計測値を長時間にわたって指数平均し、移動リニア平均器４が指数平均器３から供給される周期の平均値に等しい平均時間に基づき上記水圧信号を平均している。このため、この船舶の航過検知方法を適用した船舶の航過検知装置を海岸や水中、水底、あるいは離島に常設する場合には、電源がバッテリならばその消耗が速く、バッテリ交換を頻繁に行わなければならず、また電源をバッテリ以外の例えば、商用電源で供給するにはその設備が必要なため、面倒である。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、検知水域における波浪が大きい場合であっても、短時間に低消費電力かつ簡単な構成で船舶の航過を検知することができる船舶の航過検知装置、そのプログラム及びその方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係る船舶の航過検知装置は、水圧の変化を水圧信号に変換する水圧検出手段と、上記水圧信号の波形から所定の周波数帯域の信号波形を抽出し、抽出結果を出力する抽出手段と、上記抽出結果から船舶の航過に基づく水圧変化を示す波形が得られた場合に上記船舶が航過したと判定する船舶航過判定手段とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の船舶の航過検知装置に係り、上記船舶の接近を検出し、船舶接近検出信号を出力する船舶接近検出手段と、上記船舶接近検出信号に基づいて上記抽出手段に上記水圧信号の収集開始を指示する制御手段とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載の発明に係る船舶の航過検知装置は、水圧の変化を水圧信号に変換する水圧検出手段と、上記水圧信号を収集し、収集した上記水圧信号に対して高速フーリエ変換解析処理を行い、解析結果を出力する高速フーリエ変換解析手段と、上記解析結果から所定の周波数帯域の信号波形を抽出し、抽出結果を出力する抽出手段と、上記抽出結果から船舶の航過に基づく上記水圧信号のスペクトルが得られた場合に上記船舶が航過したと判定する船舶航過判定手段とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の船舶の航過検知装置に係り、上記船舶航過判定手段は、上記船舶の航過の判定を希望する第１の時点から第１の所定時間遡った第２の時点から上記第１の時点に向かって予め設定した第２の所定時間内に得られる所定数の上記抽出結果に基づいて、上記船舶の航過を判定するための判定しきい値を求めることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の船舶の航過検知装置に係り、上記船舶航過判定手段は、上記所定数の抽出結果の標準偏差及び平均値に基づいて上記判定しきい値を求めることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項６記載の発明は、請求項３又は４記載の船舶の航過検知装置に係り、上記船舶航過判定手段は、上記判定しきい値がある設定した値以下である場合には、上記判定しきい値を補正することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項７記載の発明は、請求項３乃至６のいずれかに記載の船舶の航過検知装置に係り、上記船舶航過判定手段は、上記抽出結果が予め設定した判定区間内で単調増加するという第１の条件、上記判定区間の始期における上記抽出結果と終期における上記抽出結果との差が所定値以上であるという第２の条件、上記判定区間の終期における上記抽出結果は上記判定しきい値より大きいという第３の条件が満たされた場合に、上記船舶が航過したと判定することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項８記載の発明は、請求項３乃至７のいずれかに記載の船舶の航過検知装置に係り、上記船舶の接近を検出し、船舶接近検出信号を出力する船舶接近検出手段と、上記船舶接近検出信号に基づいて上記高速フーリエ変換解析手段に上記水圧信号の収集開始を指示する制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の船舶の航過検知装置に係り、上記抽出手段は、０．０３Ｈｚ、０．０６Ｈｚ及び０．０９Ｈｚの３個の周波数帯について所定時間内の変化を計算し、計算結果を上記抽出結果とすることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項１０記載の発明は、請求項３乃至９のいずれかに１記載の船舶の航過検知装置に係り、上記高速フーリエ変換解析手段は、上記水圧信号を所定の時間ずつオーバーラップするように更新し、連続的に上記高速フーリエ変換解析処理を行うことを特徴としている。
【００１６】
また、請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の船舶の航過検知装置に係り、上記所定の周波数帯域は、０．１Ｈｚ以下であることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１２記載の発明は、請求項１、２、３、８、９、１０、１１のいずれかに記載の船舶の航過検知装置に係り、上記抽出結果は、２つのピークを有する第１の曲線と、上記第１の曲線より周波数が低く、上記２つのピークの中間に出現する１つのピークを有する第２の曲線とを含み、上記船舶航過判定手段は、上記第１及び第２の曲線の平均値及び予測値を計算し、上記平均値及び上記予測値を逸脱した時点で上記第１及び第２の曲線のピークと判定し、上記２つのピークと、上記１つのピークと相次いで検出した時に、上記船舶が最も近づく点が通過したと判定することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１３記載の発明に係る船舶の航過検知プログラムは、コンピュータに請求項１乃至１２のいずれか１に記載の機能を実現させることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１４記載の発明に係る船舶の航過検知方法は、水圧の変化を示す水圧信号の波形から所定の周波数帯域の信号波形を抽出する抽出ステップと、上記抽出ステップの抽出結果から船舶の航過に基づく水圧変化を示す波形が得られた場合に上記船舶が航過したと判定する判定ステップとを有することを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の船舶の航過検知方法に係り、上記船舶の接近を示す船舶接近検出信号に基づいて、上記抽出ステップで用いる上記水圧信号の収集を開始する収集開始ステップを有することを特徴としている。
【００２１】
また、請求項１６記載の発明に係る船舶の航過検知方法は、水圧の変化を示す水圧信号を収集し、収集した上記水圧信号に対して高速フーリエ変換解析処理を行う解析ステップと、上記解析ステップの解析結果から所定の周波数帯域の信号波形を抽出する抽出ステップと、上記抽出ステップの抽出結果から上記船舶の航過に基づく上記水圧信号のスペクトルが得られた場合に上記船舶が航過したと判定する判定ステップとを有することを特徴としている。
【００２２】
また、請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の船舶の航過検知方法に係り、上記判定ステップでは、上記船舶の航過の判定を希望する第１の時点から第１の所定時間遡った第２の時点から上記第１の時点に向かって予め設定した第２の所定時間内に得られる所定数の上記抽出結果に基づいて、上記船舶の航過を判定するための判定しきい値を求めることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の船舶の航過検知方法に係り、上記判定ステップでは、上記所定数の抽出結果の標準偏差及び平均値に基づいて上記判定しきい値を求めることを特徴としている。
【００２４】
また、請求項１９記載の発明は、請求項１７又は１８記載の船舶の航過検知方法に係り、上記判定ステップでは、上記判定しきい値がある設定した値以下である場合には、上記判定しきい値を補正することを特徴としている。
【００２５】
また、請求項２０記載の発明は、請求項１６乃至１９のいずれかに記載の船舶の航過検知方法に係り、上記判定ステップでは、上記抽出結果が予め設定した判定区間内で単調増加するという第１の条件、上記判定区間の始期における上記抽出結果と終期における上記抽出結果との差が所定値以上であるという第２の条件、上記判定区間の終期における上記抽出結果は上記判定しきい値より大きいという第３の条件が満たされた場合に、上記船舶が航過したと判定することを特徴としている。
【００２６】
また、請求項２１記載の発明は、請求項１６乃至２０のいずれかに記載の船舶の航過検知方法に係り、上記船舶の接近を示す船舶接近検出信号に基づいて、上記解析ステップで用いる上記水圧信号の収集を開始する収集開始ステップを有することを特徴としている。
【００２７】
また、請求項２２記載の発明は、請求項１４乃至１９のいずれかに記載の船舶の航過検知方法に係り、上記抽出ステップでは、０．０３Ｈｚ、０．０６Ｈｚ及び０．０９Ｈｚの３個の周波数帯について所定時間内の変化を計算し、計算結果を上記抽出結果とすることを特徴としている。
【００２８】
また、請求項２３記載の発明は、請求項１６乃至２２のいずれかに記載の船舶の航過検知方法に係り、上記解析ステップでは、上記水圧信号を所定の時間ずつオーバーラップするように更新し、連続的に上記高速フーリエ変換解析処理を行うことを特徴としている。
【００２９】
また、請求項２４記載の発明は、請求項１４乃至２３のいずれかに記載の船舶の航過検知方法に係り、上記所定の周波数帯域は、０．１Ｈｚ以下であることを特徴としている。
【００３０】
また、請求項２５記載の発明は、請求項１４、１５、１６、２１、２２、２３、２４のいずれかに記載の船舶の航過検知方法に係り、上記抽出結果は、２つのピークを有する第１の曲線と、上記第１の曲線より周波数が低く、上記２つのピークの中間に出現する１つのピークを有する第２の曲線とを含み、上記判定ステップでは、上記第１及び第２の曲線の平均値及び予測値を計算し、上記平均値及び上記予測値を逸脱した時点で上記第１及び第２の曲線のピークと判定し、上記２つのピークと、上記１つのピークと相次いで検出した時に、上記船舶が最も近づく点が通過したと判定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は以上説明したように、水圧の変化を水圧信号に変換する水圧検出手段と、水圧信号の波形から所定の周波数帯域の信号波形を抽出する抽出手段と、抽出手段の抽出結果から船舶の航過に基づく水圧変化を示す波形が得られた場合に船舶が航過したと判定する船舶航過判定手段とを備えている。したがって、検知水域における波浪が大きい場合であっても、短時間に低消費電力で船舶の航過を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における船舶の航過検知装置を示すものである。
この例の船舶の航過検知装置は、水圧検出器１１と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１２と、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）解析器１３と、抽出器１４と、船舶航過判定器１５と、船舶接近検出器１６と、制御部１７とから構成されている。水圧検出器１１は、半導体ピエゾ効果を利用した半導体圧力センサや水圧を光ファイバの歪み量に変換する光水圧センサ等からなり、水圧の変化を検出し、電気信号である水圧信号ＳWPに変換する。Ａ／Ｄ変換器１２は、制御部１７から供給される制御信号ＳC1に基づいてその出力データがリセットされた後、アナログの水圧信号ＳWPをデジタルの水圧データＤWPに変換する。ＦＦＴ解析器１３は、制御部１７から供給される制御信号ＳC2に基づいて水圧データＤWPの収集を開始し、収集した水圧データＤWPに対してＦＦＴ解析処理を行い、解析結果ＲFAを出力する。抽出器１４は、制御部１７から供給される制御信号ＳC3に基づいて解析結果ＲFAから所定の周波数帯域の信号波形を抽出し、抽出結果ＲEXを出力する。
【００３３】
船舶航過判定器１５は、制御部１７から供給される制御信号ＳC4に基づいて抽出結果ＲEXから船舶データが得られた場合に船舶が航過したと判定する。ここで、船舶データとは、船舶の航過に基づく水圧データＤWPのＦＦＴスペクトルをいう。船舶接近検出器１６は、磁気センサ又は音響センサからなり、船舶の接近を検出し、船舶接近検出信号ＳAPを出力する。制御部１７は、ＣＰＵ（中央処理装置）１７aと記憶部１７bとを有し、ＣＰＵ１７aが記憶部１７bに記憶された制御プログラムを実行して制御信号ＳC1〜ＳC4を生成し、これらの制御信号ＳC1〜ＳC4をＡ／Ｄ変換器１２、ＦＦＴ解析器１３、抽出器１４及び船舶航過判定器１５に供給することなどにより、船舶の航過検知装置全体を制御する。すなわち、制御プログラムが記憶部１７bから読み出されてＣＰＵ１７aに読み込まれ、ＣＰＵ１７aの動作を制御する。ＣＰＵ１７aは、制御プログラムが起動されると、制御プログラムの制御により、後述する船舶の航過検知処理を実行するのである。記憶部１７bは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、あるいはフラッシュメモリ等の半導体メモリからなる。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態１における船舶の航過検知装置が船舶の航過を検知する原理について説明する。図３は、各種船舶の航過に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域と、波浪に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域の具体例である。図３（１）は小型船舶の航過に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域、図３（２）は潜水船舶の航過に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域、図３（３）は大型船舶の航過に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域、図３（４）は潮汐に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域、図３（５）は津波に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域、図３（６）はうねりに基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域、図３（７）はシーステート（ＳＳ）５の場合の水圧信号ＳWPの周波数帯域、図３（８）はＳＳ４の場合の水圧信号ＳWPの周波数帯域、図３（９）はＳＳ３の場合の水圧信号ＳWPの周波数帯域、図３（１０）はＳＳ２の場合の水圧信号ＳWPの周波数帯域である。ここで、シーステート（ＳＳ）とは、海洋波を「風浪」と「うねり」に分けた場合の「風浪」の平均波高（１／３有義波高に相当）をクラス分けしたものである。ＳＳ５の「風浪」の平均波高は２．５〜４ｍである。
【００３５】
図３から分かるように、船舶の航過に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域が約０〜０．１Ｈｚであるのに対し、波浪に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域の大半は約０．１Ｈｚ以上である。そこで、本発明の実施の形態１においては、アナログの水圧信号ＳWPから変換されたデジタルの水圧データＤWPに対してＦＦＴ解析処理を行い、周波数が０．１Ｈｚ以下のＦＦＴスペクトルのレベル変動にのみ着目することにより、水圧信号ＳWPから波浪による水圧変化の影響を分離し、船舶航過による水圧変化のみを抽出するのである。
【００３６】
次に、上記構成の船舶の航過検知装置の動作について、図２に示すフローチャート及び図４〜図１６に示す波形図及びスペクトル図を参照して説明する。この例の船舶の航過検知装置は、海岸や水中、水底、あるいは離島に設置されると、その設置時点から動作を開始する。すなわち、制御部１７のＣＰＵ１７aは、この例の船舶の航過検知装置に電源が投入された後、図２に示すステップＳＰ１の処理へ進み、所定の設置箇所に設置されたか否かを判断する。この判断は、例えば、作業者による動作スタートボタン（図示略）の押下や、水底にこの例の船舶の航過検知装置が到達して筐体底部に取り付けられた圧力センサ（図示略）が一定以上の圧力が加えられたことに応じて設置信号ＳINが供給されたか否かにより行う。ステップＳＰ１の判断結果が「ＮＯ」の場合には、ＣＰＵ１７aは、同判断を繰り返す。そして、例えば、動作スタートボタンの押下や、上記圧力センサへの一定以上の加圧があり、設置信号ＳINが供給されると、ステップＳＰ１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、ＣＰＵ１７aは、ステップＳＰ２へ進む。
【００３７】
ステップＳＰ２では、ＣＰＵ１７aは、船舶接近検出器１６から船舶接近検出信号ＳAPが供給された否かを判断する。この判断は、船舶の航過を検出するのに有意な水圧データＤWPに対してのみＦＦＴ解析器１３にＦＦＴ解析処理を行わせるとともに、この例の船舶の航過検知装置に内蔵されているバッテリの消耗をできるだけ防止するためである。ステップＳＰ２の判断結果が「ＮＯ」の場合には、ＣＰＵ１７aは、同判断を繰り返す。そして、船舶接近検出器１６から船舶接近検出信号ＳAPが供給されると、ステップＳＰ２の判断結果が「ＹＥＳ」となり、ＣＰＵ１７aは、ステップＳＰ３へ進む。ステップＳＰ３では、ＣＰＵ１７aは、所定の初期化処理を実行した後、ステップＳＰ４へ進む。この所定の初期化処理としては、例えば、ＣＰＵ１７aは、自己に内蔵されたＲＡＭや、記憶部１７bを構成し上記船舶の航過検知処理を実行する際に用いるワーキング記憶領域のすべての記憶内容をクリアしたり、Ａ／Ｄ変換器１２、ＦＦＴ解析器１３、抽出器１４及び船舶航過判定器１５に初期化処理を指示するための制御信号ＳC1〜ＳC4を供給したりする。これにより、Ａ／Ｄ変換器１２、ＦＦＴ解析器１３、抽出器１４及び船舶航過判定器１５は、各出力データをリセットするなど、各々の初期化処理を行う。
【００３８】
ステップＳＰ４では、ＣＰＵ１７aは、ＦＦＴ解析器１３に対して、データ収集の開始を指示するための制御信号ＳC2を供給した後、ステップＳＰ５へ進む。水圧検出器１１は、この例の船舶の航過検知処理が設置された時点から水圧の変化を検出して水圧信号ＳWPに変換する。Ａ／Ｄ変換器１２は、上記初期化処理によりその出力データがリセットされた後、水圧検出器１１から供給されるアナログの水圧信号ＳWPをデジタルの水圧データＤWPに変換する。したがって、ＦＦＴ解析器１３は、制御部１７からデータ収集の開始を指示するための制御信号ＳC2が供給されると、水圧データＤWPの収集を開始する。ステップＳＰ５では、ＣＰＵ１７aは、ステップＳＰ４の処理においてＦＦＴ解析器１３に対してデータ収集の開始を指示してから３２秒が経過したか否かを判断する。この判断は、ＣＰＵ１７aの内部に設けられたハードタイマ又はプログラムタイマが動作して３２秒が経過することにより、ハードタイマから３２秒経過した旨の信号が供給されたか否か又は、プログラムタイマが３２秒経過した旨のフラグをセットしたか否かにより行う。このような判断を行うのは、船舶の航過を確実に検出するためには実験結果によれば、水圧データＤWPを３２秒程度サンプリングして収集する必要があるからである。ステップＳＰ５の判断結果が「ＮＯ」の場合には、ＣＰＵ１７aは、同判断を繰り返す。そして、ステップＳＰ４の処理においてＦＦＴ解析器１３に対してデータ収集の開始を指示してから３２秒が経過すると、ステップＳＰ５の判断結果が「ＹＥＳ」となり、ＣＰＵ１７aは、ステップＳＰ６へ進む。
【００３９】
ステップＳＰ６では、ＣＰＵ１７aは、ＦＦＴ解析器１３に対して、ＦＦＴ解析を指示するための制御信号ＳC2を供給した後、ステップＳＰ７へ進む。これにより、ＦＦＴ解析器１３は、３２秒間に収集した例えば、８個〜６４個の水圧データＤWPに対してＦＦＴ解析処理を行い、解析結果ＲFAを出力する。ここで、８個〜６４個の水圧データＤWPを収集するのは、３２秒間に８個〜６４個の水圧データＤWPを収集することにより、０〜０．１Ｈｚの周波数帯域を例えば、４分割してＦＦＴ解析処理を実行することができるからである。この場合、ＦＦＴ解析器１３は、水圧データＤWPを所定の時間ずつオーバーラップするように更新し、連続的にＦＦＴ解析処理を行う。上記所定の時間は、例えば、３２秒間に８個の水圧データＤWPを収集する場合、４〜５秒程度とする。また、水圧データＤWPを所定の時間ずつオーバーラップするように更新し、連続的にＦＦＴ解析処理を行うとは、以下に示すことを意味する。すなわち、３２秒間に収集された水圧データＤWPに対して、ステップＳＰ６の処理において１回ＦＦＴ解析処理を行うが、各ＦＦＴ解析処理において毎回すべての水圧データＤWPを更新してしまうと、３２秒ごとにしか解析結果ＲFAが得られなくなり、船舶航過の精度が低くなってしまう。そこで、ＦＦＴ解析器１３が処理すべき水圧データＤWPを所定の時間ずつ一部を更新することにより、連続的にＦＦＴ解析処理を行うのである。
【００４０】
ここで、図４及び図５に波浪に基づく水圧変化が船舶の航過に基づく水圧変化に重畳した水圧データＤWPを模擬的に発生させ、時間をずらして解析範囲をオーバーラップさせながら連続的にＦＦＴ解析処理した結果の一例を示す。図４は波浪が小さい場合、図５は波浪が中程度の場合である。解析条件の一例としては、水深３０〜１００ｍの水底にこの例の船舶の航過検知装置を設置し、対象船舶は海外の小型船舶、大型船舶及び潜水船舶、これらの船舶の船速は６〜１８ノット、風浪の平均波高のクラスはＳＳ２〜ＳＳ４、データサンプリング周波数は２Ｈｚ、ＦＦＴライン数は３２点（ライン幅０．０３１２５Ｈｚ）、サンプリング時間３２秒である。ライン幅をこのように約０．０３Ｈｚにとることにより、船舶の船型（小型船舶、大型船舶、潜水船舶の別）や船速の違いによる水圧データＤWPの変化の違いを分離することができる。図４においてレベルが約１以上の波形、図５においてレベルが約０．２５以上の波形が、それぞれ船舶の航過に基づく水圧データＤWPの解析結果である。一方、図４においてレベルが約１より低い波形、図５においてレベルが約０．３より低い波形が、それぞれ波浪に基づく水圧データＤWPの解析結果である。
【００４１】
ステップＳＰ７では、ＣＰＵ１７aは、抽出器１４に対して、データの抽出を指示するための制御信号ＳC3を供給した後、ステップＳＰ８へ進む。これにより、抽出器１４は、ＦＦＴ解析器１３から供給される解析結果ＲFAから所定の周波数帯域の信号波形を抽出し、抽出結果ＲEXを出力する。一例として、抽出器１４は、解析結果ＲFAから、０．１Ｈｚ以下の約０．０３Ｈｚ、約０．０６Ｈｚ及び約０．０９Ｈｚの３個の周波数帯についてＦＦＴスペクトルレベルの所定時間（例えば、１〜２分程度）内の変化を計算し、計算結果を抽出結果ＲEXとして出力する。この所定時間は、その間に船舶がこの例の船舶の航過検知装置に接近し、通過する時間である。
【００４２】
ステップＳＰ８では、ＣＰＵ１７aは、船舶航過判定器１５に対して、船舶の航過判定を指示するための制御信号ＳC4を供給した後、ステップＳＰ２へ戻る。これにより、船舶航過判定器１５は、制御部１７から供給される制御信号ＳC3に基づいて抽出結果ＲEXのうち、上記所定の周波数帯の少なくとも１個から船舶データが得られた場合に船舶が航過したと判定する。これは、船舶航過の検出の確実性を向上させるためと、周波数帯域によって反応が異なるためである。
ここで、図６〜図８に抽出結果ＲEXの一例を示す。図６は、検出対象である船舶の船速が速い場合の抽出結果ＲEXの一例であり、曲線ａは周波数が０．０３１２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｂはある小型船舶の航過に基づく水圧データＤWPのＦＦＴスペクトル、曲線ｃは周波数が０．０９３７５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｄは周波数が０．１２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｅは周波数が０．０６２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｆは周波数が０．１５６２５ＨｚのＦＦＴスペクトルである。また、図７は、検出対象である船舶の船速が遅い場合の抽出結果ＲEXの一例であり、曲線ａは周波数が０．０３１２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｂは周波数が０．０６２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｃは周波数が０．０９３７５ＨｚのＦＦＴスペクトルである。また、図８は、検出対象である船舶の船速が図７の場合よりもさらに遅い場合の抽出結果ＲEXの一例であり、曲線ａはある小型船舶の航過に基づく水圧データＤWPのＦＦＴスペクトル、曲線ｂは周波数が０．１５６２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｃは周波数が０．１２５ＨｚのＦＦＴスペクトルである。
【００４３】
これらの図から分かるように、水圧データＤWPに対してＦＦＴ解析処理を行うことにより、船舶の航過に基づく水圧変化成分と波浪に基づく水圧変化（ノイズ）成分とは、概ね０．１Ｈｚの周波数を境に周波数帯域が異なっている。また、図６と図７とを比較して分かるように、検出対象である船舶の船速に応じて水圧データＤWPのＦＦＴスペクトルの位置が変動している。これは、船速が速くなるとＦＦＴスペクトルの周波数は高い側へ移動し、船速が遅くなるとＦＦＴスペクトルの周波数は低い側へ移動するためである。そこで、抽出結果ＲEXを構成するＦＦＴスペクトルのレベル及び幅を算出することにより、船舶の航過及びその速度を検出することができる。
なお、ＣＰＵ１７aは、船舶接近検出器１６から船舶接近検出信号ＳAPが供給されるまでは、消費電力の低減を図るために、装置全体を待機モードに設定する。
【００４４】
ここで、この例の船舶の航過検知装置における信号処理の遅延時間について説明する。図９に示すように、物標の速度及び針路から当該装置に最も近づく点であるＣＰＡ（Closest Point of Approach）は、検出対象である船舶の航過に基づくアナログの水圧信号ＳWP（曲線ａ参照）の最小値の位置Ｐ1である。一方、当該水圧信号ＳWPからの水圧データＤWPのＦＦＴ解析結果であるＦＦＴスペクトル波形（曲線ｂ参照）のピークが２／３だけ立ち上がった位置Ｐ2で当該船舶の航過を検出する。これは、一般的には、単一のピークを有する信号波形を評価する場合、ピーク値の１／２を用いるが、Ｓ／Ｎが良好でない場合を考慮して経験的にピーク値の２／３を用いているためである。したがって、上記遅延時間（図９の時間ＴD参照）は、上記位置Ｐ1の時刻と上記位置Ｐ2の時刻との差となる。また、ＦＦＴ解析器１３においてＦＦＴ解析処理を行う前に、上記したステップＳＰ２の処理で事前に船舶接近検出信号ＳAPの供給の有無を判断している。このような処理を行うことにより、この例の船舶の航過検知装置においては、当該装置を船舶の船尾が通過する前にほぼ当該船舶の航過を検出することができる。何故なら、ＣＰＡの通過を起点として検出対象の船舶の船長及び船速を考慮すれば、船尾はまだＣＰＡを通過していないと考えられるからである。図９において、曲線ｃは周波数が０．０３１２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｄは周波数が０．０６２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｅは周波数が０．１２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｆは周波数が０．０９３７５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｇは周波数が０．０５６２５ＨｚのＦＦＴスペクトルである。
【００４５】
次に、船舶航過判定器１５における船舶航過の判定方法について、図１０を参照して説明する。図１０において、曲線ａはある小型船舶の航過に基づくＦＦＴスペクトル、曲線ｂは周波数が０．０３１２５ＨｚのＦＦＴスペクトルである。周波数０．１Ｈｚ以下のＦＦＴスペクトルに注目すると、船舶の航過時以外には目立ったピークが見あたらない。そして、船舶の航過時には、図１０に示すように、１つのピークを有する曲線ａよりも周波数が高い曲線ｂに２つのピークが出現し、しかも、曲線ａのピークは、曲線ｂの２つのピークの中間に出現している。そこで、船舶航過判定器１５は、各ＦＦＴスペクトルの平均値及び予測値（図１０の直線ｅ及びｆ参照）を計算し、これらの平均値及び予測値を逸脱した時点で当該ＦＦＴスペクトルのピーク（図１０の円ｃ及びｄ参照）と判定する。また、船舶航過判定器１５は、曲線ｂの２つのピークと、曲線ａのピークと相次いで検出した時にＣＰＡが通過したと判定する。
【００４６】
このように、この例の構成においては、アナログの水圧信号ＳWPから変換されたデジタルの水圧データＤWPに対してＦＦＴ解析処理を行い、周波数が０．１Ｈｚ以下の周波数スペクトルのレベル変動にのみ着目することにより、水圧信号ＳWPから波浪による水圧変化の影響を分離し、船舶航過による水圧変化のみを抽出している。したがって、検知水域における波浪が大きく、水圧信号の波形が船舶の航過に起因する水圧変化を示す波形に、波浪に起因する水圧変化を示す波形が重畳したものとなった場合であっても、船舶の航過を確実に検知することができる。
ここで、図１１〜図１６に、水圧信号の波形が船舶の航過に起因する水圧変化を示す波形に、波浪に起因する水圧変化を示す波形が重畳したものとなった場合の波形の一例を示す。図１１〜図１３は検出対象が小型船舶であって船速が１２ノット、ＳＳ４の場合の例であり、図１４〜図１６は検出対象が大型船舶であって船速が１２ノット、ＳＳ４の場合の例である。図１１は、上記小型船舶の航過に起因する水圧信号、図１２は波浪に起因する水圧信号、図１３は、図１１に示す水圧信号波形に図１２に示す水圧信号波形が重畳した水圧信号から変換されたデジタルの水圧データＤWPに対してＦＦＴ解析処理を行った結果から抽出器１４により着目成分を抽出したＦＦＴスペクトルの例である。図１３において、横軸は時間であり、スペクトルの強度の時間変化を示している。図１３において、曲線ａは周波数が０．０９３７５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｂは周波数が０．１２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｃはある小型船舶の航過に基づく水圧データのＦＦＴスペクトル、曲線ｄは周波数が０．１５６２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｅは周波数が０．０３１２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｆは周波数が０．０６２５ＨｚのＦＦＴスペクトルである。図１３において、曲線ｃと曲線ｅとに注目すると、図１０を用いて説明したように、曲線ｃのピークは、曲線ｅの２つのピークの中間に出現しているので、船舶航過判定器１５は、各ＦＦＴスペクトルの平均値及び予測値を計算し、これらの平均値及び予測値を逸脱した時点で当該ＦＦＴスペクトルのピークと判定するとともに、曲線ｅの２つのピークと、曲線ｃのピークと相次いで検出した時にＣＰＡが通過したと判定する。
【００４７】
また、図１４は、上記大型船舶の航過に起因する水圧信号、図１５は波浪に起因する水圧信号、図１６は、図１４に示す水圧信号波形に図１５に示す水圧信号波形が重畳した水圧信号から変換されたデジタルの水圧データＤWPに対してＦＦＴ解析処理を行った結果から抽出器１４により着目成分を抽出したＦＦＴスペクトルの例である。図１６において、横軸は時間であり、スペクトルの強度の時間変化を示している。図１６において、曲線ａは周波数が０．０９３７５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｂは周波数が０．０３１２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｃは周波数が０．１２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｄは周波数が０．０６２５ＨｚのＦＦＴスペクトル、曲線ｅはある大型船舶の航過に基づく水圧データのＦＦＴスペクトル、曲線ｆは周波数が０．１５６２５ＨｚのＦＦＴスペクトルである。図１６において、曲線ｂと曲線ｅとに注目すると、図１０を用いて説明したように、曲線ｅのピークは、曲線ｂの２つのピークの中間に出現しているので、船舶航過判定器１５は、各ＦＦＴスペクトルの平均値及び予測値を計算し、これらの平均値及び予測値を逸脱した時点で当該ＦＦＴスペクトルのピークと判定するとともに、曲線ｂの２つのピークと、曲線ｅのピークと相次いで検出した時にＣＰＡが通過したと判定する。
【００４８】
また、この例の構成においては、船舶接近検出信号ＳAPが供給されてから初期化処理をした後、データ収集を開始している。したがって、上記した第２の従来例のように長時間にわたって信号処理を行う必要がなく、バッテリのみで短時間に低消費電力かつ簡単な構成で船舶の航過を検知することができる。
【００４９】
実施の形態２．
図１７は、本発明の実施の形態２における船舶の航過検知装置を示すものである。図１７において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図１７に示す船舶の航過検知装置においては、図１に示すＦＦＴ解析器１３、抽出器１４、船舶航過判定器１５及び制御部１７に換えて、制御部２１及び記憶部２２が新たに設けられている。
【００５０】
制御部２１は、ＣＰＵ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、シーケンサ等の処理装置が１個又は複数個設けられてなり、記憶部２２を構成するプログラムメモリ４１に記憶されている、初期設定・起動プログラム、データ取得プログラム、ＦＦＴ解析プログラム、データ抽出プログラム、船舶航過判定プログラム等に基づいて、初期設定・起動処理、データ取得処理、ＦＦＴ解析処理、データ抽出処理、船舶航過判定処理等を実行することにより、それぞれ制御モジュール３１、データ取得モジュール３２、制御モジュール３１と、データ取得モジュール３２と、ＦＦＴ解析モジュール３３と、データ抽出モジュール３４と、船舶航過判定モジュール３５として機能し、船舶の航過検知装置の全体を制御する。
【００５１】
すなわち、例えば、初期設定・起動プログラムがプログラムメモリ４１から読み出されると、制御部２１に読み込まれ、制御部２１の動作を制御する。制御部２１は、初期設定・起動プログラムが起動されると、初期設定・起動プログラムの制御により、後述する初期設定・起動処理を実行するのである。なお、初期設定・起動プログラム、データ取得プログラム、ＦＦＴ解析プログラム、データ抽出プログラム及び船舶航過判定プログラムは、全体として、船舶の航過検知プログラムを構成している。また、制御部２１は、制御信号ＳC1を生成してＡ／Ｄ変換器１２に供給する。
【００５２】
記憶部２２は、図１７に示すように、プログラムメモリ４１と、データメモリ４２と、（ＦＩＦＯ； First in First out）メモリ４３及び４４と、（ＬＩＦＯ； Last in First out）メモリ４５と、ワーキングメモリ４６とから構成されている。プログラムメモリ４１は、ＲＯＭ又はフラッシュメモリ等の不揮発性の半導体メモリからなり、上記した制御部２１が実行すべき各種プログラムが予め記憶されている。データメモリ４２は、ＲＯＭ又はフラッシュメモリ等の不揮発性の半導体メモリからなり、制御部２１が上記した各種プログラムを実行する際に用いるデータ、例えば、後述する判定しきい値ＴＨkが予め記憶されている。ＦＩＦＯメモリ４３は、あるクロックに同期して、制御部２１から供給される水圧データＤWPを先入れで内部に記憶するとともに、上記クロックとは非同期の別個のクロックに同期して内部に記憶された水圧データＤWPを先出しで読み出して制御部２１に供給する。
【００５３】
ＦＩＦＯメモリ４４は、あるクロックに同期して、制御部２１から供給されるＦＦＴ解析の解析結果ＲFAを先入れで内部に記憶するとともに、上記クロックとは非同期の別個のクロックに同期して内部に記憶された解析結果ＲFAを先出しで読み出して制御部２１に供給する。ＬＩＦＯメモリ４５は、あるクロックに同期して、制御部２１から供給されるＦＦＴ解析の解析結果ＲFAを後入れで内部に記憶するとともに、上記クロックとは非同期の別個のクロックに同期して内部に記憶された解析結果ＲFAを先出しで読み出して制御部２１に供給する。ワーキングメモリ４６は、ＲＡＭからなり、制御部２１が上記した各種プログラムを実行する際に作業用として用いられる。
【００５４】
次に、本発明の実施の形態２における船舶の航過検知装置が船舶の航過を検知する原理について説明する。
一般に、船舶の航過は、船舶の航過検知装置の近傍を当該船舶が通過する際に検知しなければ、実用的ではない。何故なら、例えば、船舶が座礁しやすい海域に船舶の航過検知装置を設置した場合、この船舶の航過検知装置が当該船舶の航過を検知して直ちに当該船舶に警報を発しなければ座礁を回避するという目的を達することはできないからである。したがって、船舶の航過検知装置は、水圧検出器から供給されるすべての水圧信号の波形の中から、船舶の航過に起因する水圧変化を示す波形だけを識別する時間的な余裕はない。さらに、水圧信号は、その性質上、略同一形状の波形が繰り返されるものではなく、単発的な所定形状の波形を有している。加えて、［発明が解決しようとする課題］の項で説明したように、水圧信号の波形は、船舶の航過に起因する水圧変化を示す波形に、海象状況により変動する波浪に起因する水圧変化を示す波形が重畳したものとなる。したがって、船舶の航過に起因する水圧信号の立ち下がりを確実に検出する必要がある。以上説明したことは、水圧信号をＦＦＴ解析した結果についても同様に当てはまる。すなわち、船舶の航過を短時間で検知するためには、船舶の航過に起因する解析結果の立ち上がりを確実に検出する必要がある。
【００５５】
そこで、この実施の形態２では、以下に示す手法を採用する。まず、船舶の航過に起因する水圧信号ＳWPは、例えば、図１８（ａ）に示すように変動するが、この水圧信号ＳWPをＦＦＴ解析した結果である解析結果ＲFAは、上記した実施の形態１において図９を参照して説明したように、遅延時間ＴDだけ遅れる（図１８（ｂ）参照）。また、水圧信号ＳWPは、図１８（ａ）に実線の丸ａ1及びａ2で示すように、船舶の航過により大きく負圧に変動する前後に正圧に変動する性質がある。このような性質を有する水圧信号ＳWPをＦＦＴ解析した解析結果ＲFAにおいても、上記した正圧への変動ａ1及びａ2に対応して、図１８（ｂ）に実線の丸Ａ1で示すように前駆的に変動した後に大きく立ち上がり、実線の丸Ａ2で示すように後駆的に変動する場合がある。したがって、船舶の航過に起因する解析結果ＲFAの立ち上がりを検出するために、しきい値を予め図１８（ｂ）に示すしきい値ＴＨ0に固定した場合には、船舶の航過に起因する水圧信号ＳWPの負圧への変動に伴う立ち下がり（図１８（ａ）の破線の丸ｂ参照）に対応した立ち上がり（図１８（ｂ）の破線の丸Ｂ参照）を検出しなければならないところ、上記した前駆的な変動Ａ1を検出してしまうおそれがある。
【００５６】
このため、この実施の形態２では、船舶の航過に起因する水圧信号ＳWPの負圧への変動に伴う立ち下がりに対応した解析結果ＲFAの立ち上がりを確実に検出するために、しきい値を固定的に設定せずに、波浪に起因する解析結果ＲFAの変動を観測しその観測結果に統計的処理を施すことによりしきい値を求めて、波浪に起因する解析結果ＲFAの変動を船舶の航過に起因する解析結果ＲFAの変動と誤検出することを極力排除する。また、船舶の航過の判定にあたっては、単にしきい値（以下、判定しきい値と呼ぶ。）だけを変更するのではなく、解析結果ＲFAの変動の特徴に合わせて、以下に示す条件を設定する。
（ｉ）解析結果ＲFAが予め設定した判定区間内で単調増加する。
（ii）上記判定区間の始期における解析結果ＲFAの値と終期における解析結果ＲFAの値との差が判定しきい値より大きい。
（iii）判定区間の終期における解析結果ＲFAの値は判定しきい値より大きい。
【００５７】
上記した（ｉ）〜（iii）に示す条件を加味して判定を行うことにより、変動の絶対量が予め把握することができない解析結果ＲFAの立ち上がりを確実に検出することができる。また、この実施の形態２では、上記した（ｉ）〜（iii）に示す条件とともに、固定されたしきい値を超えることを第４の条件として設定していないために、図１８（ｂ）に示すように、解析結果ＲFAが、前駆的に変動することにより、固定されたしきい値を超えてしまい、その後大きく立ち上がるような変動をした場合であっても、大きく変動する部分、すなわち、船舶の航過に起因する水圧信号ＳWPの負圧への変動に伴う立ち下がりに対応した解析結果ＲFAの立ち上がりを確実に検出することができる。これは、固定されたしきい値を超えることを第４の条件として設定すると、判定区間内の解析結果ＲFAの値の連続性が正しく評価できない場合があるからである。
【００５８】
次に、判定しきい値の計算方法について説明する。図１９は、図１８（ｂ）に示す解析結果ＲFAの部分拡大図である。この実施の形態２では、図１９に示すように、判定を希望する時点ｔ1から所定時間（例えば、約２〜３分程度）遡った時点（以下、判定しきい値先行計算開始時点という。）ｔ0を設定し、この判定しきい値先行計算開始時点ｔ0から予め設定した時間ＴC（例えば、３０秒から１分程度）内に得られる所定数（例えば、１００個）の水圧信号ＳWPをＦＦＴ解析した所定数（例えば、１００個）の解析結果ＲFAに基づいて、判定しきい値ＴＨを事前に逐次計算しておく。具体的には、まず、時間ＴC内の所定数の解析結果ＲFAのＦＦＴレベルの標準偏差σ及び平均値Ａを求めた後、標準偏差σ及び平均値Ａを式（１）に代入して判定しきい値ＴＨを求める。
ＴＨ＝３×σ＋Ａ  ・・・（１）
式（１）を用いて判定しきい値ＴＨを求めているのは、一般に、統計学において、データ集団の標準偏差の３倍を超えるデータが観測された場合、そのデータは異常なデータであると判断できることに基づいている。
【００５９】
ところが、波浪に起因する変動が混入している解析結果ＲFAに基づいて判定しきい値ＴＨを計算すると、例えば、シーステート（ＳＳ）２以下のような、凪いでおり、波浪の変動が非常に小さい場合には、図２０（ａ）に示すように、判定しきい値ＴＨも非常に小さい値に計算されるのに対し、シーステート（ＳＳ）３を超えるような、荒れており、波浪の変動が大きい場合には、図２０（ｂ）に示すように、判定しきい値ＴＨも大きい値に計算される。
【００６０】
したがって、上記した波浪に起因する変動が混入している解析結果ＲFAに基づいて計算された判定しきい値ＴＨをそのまま採用すると、図１８（ｂ）に実線の丸Ａ1で示す前駆的な変動を検出してしまうおそれがある。そこで、この実施の形態２では、図２１に破線で示すように、計算された判定しきい値ＴＨがある設定した判定しきい値ＴＨk以下である場合、例えば、シーステート（ＳＳ）３に相当するレベル以下である場合には、所定の手法により、図２１に実線で示すように、計算された判定しきい値ＴＨに所定の値を加算して大きい値とすることにより、上記した不都合を解消する。これにより、図２２に示すように、判定しきい値ＴＨは、判定しきい値ＴＨ0から判定しきい値ＴＨ1に補正されるので、前駆的な変動Ａ1を検出することなく、本来検出すべき解析結果ＲFAの立ち上がりＢを確実に検出することができる。ここで、上記した所定の手法としては、例えば、シーステート（ＳＳ）３に相当する波浪に起因する解析結果ＲFAの変動をシミュレーションにより求めた後、この値を用いてＦＦＴ解析を行うことにより判定しきい値ＴＨkを求めて、記憶部２２を構成するデータメモリ４２に予め記憶しておき、計算された判定しきい値ＴＨがこの判定しきい値ＴＨk以下である場合には、計算された判定しきい値ＴＨに換えて判定しきい値ＴＨkを用いたり、計算された判定しきい値ＴＨを所定の演算式に代入して得られた値を補正された判定しきい値とする。
【００６１】
次に、上記構成の船舶の航過検知装置の動作について、図２３〜図２９に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下では、各モジュール３１〜３５が対応するプログラムに基づいて、対応する処理を主体的に行うものとして説明する。この場合、各モジュール３１〜３５は、対応する処理を、順次に、または時分割で、または同時並行的に、あるいはタイマ割込信号等の割込み信号に基づいて、行うものとする。
【００６２】
この例の船舶の航過検知装置は、海岸や水中、水底、あるいは離島に設置されると、その設置時点から動作を開始する。すなわち、制御部２１の制御モジュール３１は、この例の船舶の航過検知装置に電源が投入された後、図２３に示すステップＳＡ１の処理へ進み、所定の設置箇所に設置されたか否かを判断する。この判断は、例えば、作業者による動作スタートボタン（図示略）の押下や、水底にこの例の船舶の航過検知装置が到達して筐体底部に取り付けられた圧力センサ（図示略）が一定以上の圧力が加えられたことに応じて設置信号ＳINが供給されたか否かにより行う。ステップＳＡ１の判断結果が「ＮＯ」の場合には、制御モジュール３１は、同判断を繰り返す。そして、例えば、動作スタートボタンの押下や、上記圧力センサへの一定以上の加圧があり、設置信号ＳINが供給されると、ステップＳＡ１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、制御モジュール３１は、ステップＳＡ２へ進む。
【００６３】
ステップＳＡ２では、制御モジュール３１は、船舶接近検出器１６から船舶接近検出信号ＳAPが供給された否かを判断する。この判断は、船舶の航過を検出するのに有意な水圧データＤWPに対してのみＦＦＴ解析モジュール３３にＦＦＴ解析処理を行わせるとともに、この例の船舶の航過検知装置に内蔵されているバッテリの消耗をできるだけ防止するためである。ステップＳＡ２の判断結果が「ＮＯ」の場合には、制御モジュール３１は、同判断を繰り返す。そして、船舶接近検出器１６から船舶接近検出信号ＳAPが供給されると、ステップＳＡ２の判断結果が「ＹＥＳ」となり、制御モジュール３１は、ステップＳＡ３へ進む。ステップＳＡ３では、制御モジュール３１は、制御部２１に内蔵されたＲＡＭや、記憶部２２を構成する、ＦＩＦＯメモリ４３及び４４、ＬＩＦＯメモリ４５並びにワーキングメモリ４６のすべての記憶内容をクリアするメモリクリアを実行した後、ステップＳＡ４へ進む。
【００６４】
ステップＳＡ４では、制御モジュール３１は、Ａ／Ｄ変換器１２に初期化処理を指示するための制御信号ＳC1を供給した後、ステップＳＡ５へ進む。これにより、Ａ／Ｄ変換器１２は、出力データをリセットするなどの初期化処理を行う。ステップＳＡ５では、制御モジュール３１は、ＦＩＦＯメモリ４３及び４４のデータ長を設定した後、ステップＳＡ６へ進む。ＦＩＦＯメモリ４３にＦＦＴ解析モジュール３３からの解析結果ＲFAが一次記憶される一方、ＦＩＦＯメモリ４４に上記した判定しきい値ＴＨが記憶される。そこで、このステップＳＡ５では、制御モジュール３１は、ＦＩＦＯメモリ４３及び４４に設定されるデータに応じて、ＦＩＦＯメモリ４３のデータ長（例えば、データ６４個分）と、ＦＩＦＯメモリ４４のデータ長（例えば、データ１００個分）を設定する。
【００６５】
ステップＳＡ６では、制御モジュール３１は、ＦＦＴ解析モジュール３３がＦＦＴ解析処理をどの程度の頻度で実行すべきかを決定するためのＦＦＴ解析インターバル（例えば、２秒程度）を設定した後、ステップＳＡ７へ進む。このＦＦＴ解析インターバルは、実際上は、ＦＦＴ解析処理をソフト的又はハード的に実行する装置の処理能力により制限を受けるざるを得ないが、理論上はＡ／Ｄ変換器１２から新しい水圧データＤWPが供給され、所定個数サンプリングするごとにＦＦＴ解析処理をやり直すことが望ましいので、それに応じて設定することになる。
【００６６】
ステップＳＡ７では、制御モジュール３１は、船舶航過判定モジュール３５が船舶の航過であるか否かを判定するための船舶航過判定条件（判定パラメータ）を設定した後、ステップＳＡ８へ進む。ここで、船舶航過判定条件の具体例を示す。船舶航過判定条件は、単調増加数、隣接データ増加倍率、判定しきい値計算長、判定しきい値先行計算開始時点、単調増加判定区間長及び判定持続回数からなる。単調増加数は、単調増加判定区間長を構成する連続したデータの中で、前のデータの値に比べて値が増加しているデータの個数を意味している。例えば、単調増加判定区間長が５であって、この単調増加数が３である場合には、連続した５個のデータのうち、３個のデータの値が前のデータの値より大きいことになる。
【００６７】
隣接データ増加倍率は、データの値が単調増加しているか否かの判定の基準となる倍率を意味している。判定しきい値計算長は、判定しきい値ＴＨを計算するのに使用する連続したデータの数を意味している。判定しきい値先行計算開始時点は、図１９を参照して説明したように、判定しきい値ＴＨを決定するために、判定しきい値ＴＨの決定を希望する時点ｔ1から所定時間だけ過去に遡った時点ｔ0を意味している。単調増加判定区間長は、データが単調増加していると判定するのに使用する連続したデータが存在する区間の長さを意味している。判定持続回数は、船舶の航過の検出を真とするのに必要な、判定結果が連続して真となるべき回数を意味している。なお、上記した判定パラメータは、例えば、データ生成条件を変更して作成したシミュレーションデータを処理して経験則に基づいて設定する。
【００６８】
ステップＳＡ８では、制御モジュール３１は、データ取得モジュール３２、制御モジュール３１、データ取得モジュール３２、ＦＦＴ解析モジュール３３、データ抽出モジュール３４及び船舶航過判定モジュール３５を起動した後、ステップＳＡ２へ戻る。水圧検出器１１は、この例の船舶の航過検知処理が設置された時点から水圧の変化を検出して水圧信号ＳWPに変換している。Ａ／Ｄ変換器１２は、上記初期化処理によりその出力データがリセットされた後、水圧検出器１１から供給されるアナログの水圧信号ＳWPをデジタルの水圧データＤWPに変換している。したがって、データ取得モジュール３２、制御モジュール３１、データ取得モジュール３２、ＦＦＴ解析モジュール３３、データ抽出モジュール３４及び船舶航過判定モジュール３５は、制御モジュール３１により起動されると、それぞれ対応するプログラムに基づいて、対応する処理を開始する。
【００６９】
次に、データ取得モジュール３２が実行するデータ取得処理について、図２４に示すフローチャートを参照して説明する。データ取得モジュール３２は、この例の船舶の航過検知装置に電源が投入された後、図２４に示すステップＳＢ１の処理へ進み、制御モジュール３１により起動されたか否かを判断する。ステップＳＢ１の判断結果が「ＮＯ」の場合には、データ取得モジュール３２は、同判断を繰り返す。そして、制御モジュール３１により起動されると、ステップＳＢ１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、データ取得モジュール３２は、ステップＳＢ２へ進む。
【００７０】
ステップＳＢ２では、データ取得モジュール３２は、Ａ／Ｄ変換器１２から水圧データＤWPが供給されたか否かを判断する。ステップＳＢ２の判断結果が「ＮＯ」の場合には、データ取得モジュール３２は、同判断を繰り返す。そして、Ａ／Ｄ変換器１２から水圧データＤWPが供給されると、ステップＳＢ２の判断結果が「ＹＥＳ」となり、データ取得モジュール３２は、ステップＳＢ３へ進む。
【００７１】
ステップＳＢ３では、データ取得モジュール３２は、供給された水圧データＤWPを対応するタイムスタンプとともに、記憶部２２のＦＩＦＯメモリ４３に先入れで内部に記憶した後、ステップＳＢ２へ戻る。ＦＩＦＯメモリ４３は、データ取得モジュール３２による制御とは独自に内部の記憶領域が水圧データＤWPで満杯になったか否かを監視しており、満杯になった場合には、データ取得モジュール３２から新たに供給される水圧データＤWPを内部に記憶するために、新たな水圧データＤWPを最も古い水圧データＤWPに順次上書きする。なお、データ取得モジュール３２は、一旦起動された後は、この例の船舶の航過検知装置の動作が停止されるまで、このデータ取得処理を実行し続ける。
【００７２】
次に、ＦＦＴ解析モジュール３３が実行するＦＦＴ解析処理について、図２５に示すフローチャートを参照して説明する。ＦＦＴ解析モジュール３３は、この例の船舶の航過検知装置に電源が投入された後、図２５に示すステップＳＣ１の処理へ進み、制御モジュール３１により起動されたか否かを判断する。ステップＳＣ１の判断結果が「ＮＯ」の場合には、ＦＦＴ解析モジュール３３は、同判断を繰り返す。そして、制御モジュール３１により起動されると、ステップＳＣ１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、ＦＦＴ解析モジュール３３は、ステップＳＣ２へ進む。
【００７３】
ステップＳＣ２では、ＦＦＴ解析モジュール３３は、ＦＩＦＯメモリ４３の内部の記憶領域が水圧データＤWPで満杯になったか否かを判断する。ステップＳＣ２の判断結果が「ＮＯ」の場合には、ＦＦＴ解析モジュール３３は、同判断を繰り返す。そして、ＦＩＦＯメモリ４３の内部の記憶領域が水圧データＤWPで満杯になると、ステップＳＣ２の判断結果が「ＹＥＳ」となり、ＦＦＴ解析モジュール３３は、ステップＳＣ３へ進む。
【００７４】
ステップＳＣ３では、ＦＦＴ解析モジュール３３は、ＦＩＦＯメモリ４３の内部の記憶領域が水圧データＤWPで満杯になった時のタイムスタンプを更新した後、ステップＳＣ４へ進む。ステップＳＣ４では、ＦＦＴ解析モジュール３３は、ＦＩＦＯメモリ４３の内部の記憶領域に記憶されているすべて（例えば、６４個）の水圧データＤWPに対してＦＦＴ解析処理を行った後、ステップＳＣ５へ進む。ステップＳＣ５では、ＦＦＴ解析モジュール３３は、ＦＦＴ解析処理の結果である解析結果ＲFAをデータ抽出モジュール３４に供給した後、ステップＳＣ２へ戻る。なお、ＦＦＴ解析モジュール３３は、一旦起動された後は、この例の船舶の航過検知装置の動作が停止されるまで、このＦＦＴ解析処理を実行し続ける。
【００７５】
次に、データ抽出モジュール３４が実行するデータ抽出処理について、図２６に示すフローチャートを参照して説明する。データ抽出モジュール３４は、この例の船舶の航過検知装置に電源が投入された後、図２６に示すステップＳＤ１の処理へ進み、制御モジュール３１により起動されたか否かを判断する。ステップＳＤ１の判断結果が「ＮＯ」の場合には、データ抽出モジュール３４は、同判断を繰り返す。そして、制御モジュール３１により起動されると、ステップＳＤ１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、データ抽出モジュール３４は、ステップＳＤ２へ進む。
【００７６】
ステップＳＤ２では、データ抽出モジュール３４は、ＦＦＴ解析モジュール３３から供給される解析結果ＲFAから所定の周波数帯についてＦＦＴスペクトルレベルの所定時間（例えば、１〜２分程度）内の変化を計算することにより当該周波数帯域の信号波形を抽出した後、ステップＳＤ３へ進む。この所定時間は、その間に船舶がこの例の船舶の航過検知装置に接近し、通過する時間である。ステップＳＤ３では、データ抽出モジュール３４は、予め設定されたすべての周波数帯についてステップＳＤ２の処理が終了したか否かを判断する。予め設定された周波数帯としては、例えば、０．１Ｈｚ以下の約０．０３Ｈｚ、約０．０６Ｈｚ及び約０．０９Ｈｚの３個の周波数帯を挙げることができる。ステップＳＤ３の判断結果が「ＮＯ」の場合には、データ抽出モジュール３４は、ステップＳＤ２へ戻り、ステップＳＤ２の処理を繰り返す。
【００７７】
そして、予め設定されたすべての周波数帯についてステップＳＤ２の処理が終了した場合には、ステップＳＤ３の判断結果が「ＹＥＳ」となり、データ抽出モジュール３４は、ステップＳＤ４へ進む。ステップＳＤ４では、データ抽出モジュール３４は、抽出結果ＲEXをＬＩＦＯメモリ４５に後入れで内部の記憶領域に記憶した後、ステップＳＤ２へ戻る。なお、データ抽出モジュール３４は、一旦起動された後は、この例の船舶の航過検知装置の動作が停止されるまで、このデータ抽出処理を実行し続ける。
【００７８】
次に、船舶航過判定モジュール３５が実行する船舶航過判定処理について、図２７〜図２９に示すフローチャートを参照して説明する。船舶航過判定モジュール３５は、この例の船舶の航過検知装置に電源が投入された後、図２７に示すステップＳＥ１の処理へ進み、制御モジュール３１により起動されたか否かを判断する。ステップＳＥ１の判断結果が「ＮＯ」の場合には、船舶航過判定モジュール３５は、同判断を繰り返す。そして、制御モジュール３１により起動されると、ステップＳＥ１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ２へ進む。
【００７９】
ステップＳＥ２では、船舶航過判定モジュール３５は、ＬＩＦＯメモリ４５から内部の記憶領域に記憶されている抽出結果ＲEXを先出しで読み出し、ＦＩＦＯメモリ４４に先入れで内部の記憶領域に記憶した後、ステップＳＥ３へ進む。ステップＳＥ３では、船舶航過判定モジュール３５は、ＦＩＦＯメモリ４４の内部の記憶領域が抽出結果ＲEXで満杯になったか否かを判断する。ステップＳＥ３の判断結果が「ＮＯ」の場合には、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ２へ戻り、ステップＳＥの処理を繰り返す。そして、ＦＩＦＯメモリ４４の内部の記憶領域が抽出結果ＲEXで満杯になると、ステップＳＥ３の判断結果が「ＹＥＳ」となり、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ４へ進む。
【００８０】
ステップＳＥ４では、船舶航過判定モジュール３５は、ＬＩＦＯメモリ４５の内部の記憶領域に記憶されている抽出結果ＲEXを用いて上記した判定しきい値ＴＨを計算した後、ステップＳＥ５へ進む。この判定しきい値計算処理については後述する。ステップＳＥ５では、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ４の処理で求めた判定しきい値ＴＨを用いて抽出結果ＲEXのＦＦＴスペクトルから直接船舶の航過判定を行った後、ステップＳＥ６へ進む。この直接船舶の航過判定処理については後述する。ステップＳＥ６では、次に用いる抽出結果ＲEXを記憶するために、ＦＩＦＯメモリ４４の内部の記憶領域に記憶されている１個の抽出結果ＲEXを廃棄した後、ステップＳＥ７へ進む。
【００８１】
ステップＳＥ７では、船舶航過判定モジュール３５は、上記したステップＳＥ５の処理において、予め設定された指定回数（例えば、２回）以上連続して、同一のＦＦＴラインで船舶が航過したと判定されたか否かを判断する。この判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ８へ進む。ステップＳＥ８では、船舶航過判定モジュール３５は、最終的に船舶が航過したと判定した後、ステップＳＥ９へ進む。ステップＳＥ９では、船舶航過判定モジュール３５は、次のＦＦＴ解析インターバルに用いる所定個数の抽出結果ＲEXを記憶するために、ＦＩＦＯメモリ４４の内部の記憶領域に記憶されているＦＦＴ解析インターバル分の抽出結果ＲEXを廃棄した後、ステップＳＥ２へ戻る。
【００８２】
一方、ステップＳＥ７の判断結果が「ＮＯ」の場合、すなわち、上記したステップＳＥ５の処理において、予め設定された指定回数（例えば、２回）以上連続して、船舶が航過したと判定されなかった場合には、船舶航過判定モジュール３５は、何もせず、ステップＳＥ９へ進む。なお、船舶航過判定モジュール３５は、一旦起動された後は、この例の船舶の航過検知装置の動作が停止されるまで、この船舶航過判定処理を実行し続ける。なお、制御モジュール３１は、船舶接近検出器１６から船舶接近検出信号ＳAPが供給されるまでは、消費電力の低減を図るために、装置全体を待機モードに設定する。
【００８３】
次に、船舶航過判定モジュール３５が実行する判定しきい値計算処理について、図２８に示すフローチャートを参照して説明する。船舶航過判定モジュール３５は、まず、図２８に示すステップＳＥ１１の処理へ進み、ＦＩＦＯメモリ４４から内部の記憶領域に記憶されているｎ個の抽出結果ＲEXを先出しで読み出した後、ステップＳＥ１２へ進む。ｎは自然数であり、ＦＩＦＯメモリ４４のデータ長より小さく、例えば、６である。
【００８４】
ステップＳＥ１２では、船舶航過判定モジュール３５は、ｎ個の抽出結果ＲEXの平均値Ａを計算した後、ステップＳＥ１３へ進む。ステップＳＥ１３では、船舶航過判定モジュール３５は、ｎ個の抽出結果ＲEXの標準偏差σを計算した後、ステップＳＥ１４へ進む。ステップＳＥ１４では、船舶航過判定モジュール３５は、上記した式（１）に平均値Ａ及び標準偏差σを代入して判定しきい値ＴＨを計算した後、ステップＳＥ１５へ進む。
【００８５】
ステップＳＥ１５では、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ１４の処理で計算した判定しきい値ＴＨがデータメモリ４２から読み出された判定しきい値ＴＨk以下であるか否かを判断する。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、船舶航過判定モジュール３５は、何もせず、ステップＳＥ１７へ進む。一方、ステップＳＥ１５の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、ステップＳＥ１４の処理で計算した判定しきい値ＴＨがデータメモリ４２から読み出された判定しきい値ＴＨk以下である場合には、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ１６へ進む。ステップＳＥ１６では、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ１４の処理で計算した判定しきい値ＴＨを１０倍して新たな判定しきい値ＴＨとした後、ステップＳＥ１７へ進む。
【００８６】
ステップＳＥ１７では、船舶航過判定モジュール３５は、判定しきい値ＴＨを他の処理で使用できるようにするために、ワーキングメモリ４６に設けられた判定しきい値配列に記憶した後、ステップＳＥ１８へ進む。ステップＳＥ１８では、船舶航過判定モジュール３５は、すべてのＦＦＴラインについて上記したステップＳＥ１１〜ＳＥ１７の処理を実行したか否かを判断する。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ１１へ戻り、上記したステップＳＥ１１〜ＳＥ１７の処理を繰り返す。一方、ステップＳＥ１８の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、すべてのＦＦＴラインについて上記したステップＳＥ１１〜ＳＥ１７の処理を実行した場合には、船舶航過判定モジュール３５は、図２７に示す船舶航過判定処理へ戻り、ステップＳＥ５へ進む。
【００８７】
次に、船舶航過判定モジュール３５が実行する直接船舶航過判定処理について、図２９に示すフローチャートを参照して説明する。船舶航過判定モジュール３５は、まず、図２９に示すステップＳＥ２１の処理へ進み、判定を希望する時点ｔ1（図１９参照）から過去に遡り抽出結果ＲEXがどのように変化したかにより船舶の航過を判定するために、ＬＩＦＯメモリ４５から抽出結果ＲEXを読み出し、抽出結果ＲEXが予め設定した変動幅（例えば、判定しきい値ＴＨ）以上に変化しているか否かを判断する。この判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ２２へ進む。
【００８８】
ステップＳＥ２２では、船舶航過判定モジュール３５は、抽出結果ＲEXが判定しきい値ＴＨを超えているか否かを判断する。この判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ２３へ進む。ステップＳＥ２３では、船舶航過判定モジュール３５は、抽出結果ＲEXが単調増加しているか否かを判断する。ここで、抽出結果ＲEXの単調増加のチェック手法の一例について説明する。例えば、６個の連続した抽出結果ＲEX1〜ＲEX6が存在する場合、隣接する２個の抽出結果ＲEXの５組のペア（ＲEX1，ＲEX2）、（ＲEX2，ＲEX3）、（ＲEX3，ＲEX4）、（ＲEX4，ＲEX5）、（ＲEX5，ＲEX6）を作ることができる。そして、各ペアにおいて、不等式ＲEXi＞ＲEXi-1（ｉ＝１〜６）が成立するか否かを調べ、５組中４組のペアで上記不等式が成立する場合には、単調増加であると判断する。ステップＳＥ２３の判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ２４へ進む。ステップＳＥ２４では、船舶航過判定モジュール３５は、船舶が航過したと判定した後、ステップＳＥ２５へ進む。
【００８９】
一方、ステップＳＥ２１の判断結果が「ＮＯ」の場合、すなわち、抽出結果ＲEXが予め設定した変動幅（例えば、判定しきい値ＴＨの大きさ）以上に変化していない場合には、船舶航過判定モジュール３５は、何もせず、ステップＳＥ２５へ進む。また、ステップＳＥ２２の判断結果が「ＮＯ」の場合、すなわち、抽出結果ＲEXが判定しきい値ＴＨ以下である場合には、船舶航過判定モジュール３５は、何もせず、ステップＳＥ２５へ進む。さらに、ステップＳＥ２３の判断結果が「ＮＯ」の場合、すなわち、抽出結果ＲEXが単調増加していない場合には、船舶航過判定モジュール３５は、何もせず、ステップＳＥ２５へ進む。
【００９０】
ステップＳＥ２５では、船舶航過判定モジュール３５は、すべてのＦＦＴラインについて上記したステップＳＥ２１〜ＳＥ２４の処理を実行したか否かを判断する。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、船舶航過判定モジュール３５は、ステップＳＥ２１へ戻り、上記したステップＳＥ２１〜ＳＥ２４の処理を繰り返す。一方、ステップＳＥ２５の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、すべてのＦＦＴラインについて上記したステップＳＥ２１〜ＳＥ２４の処理を実行した場合には、船舶航過判定モジュール３５は、図２７に示す船舶航過判定処理へ戻り、ステップＳＥ６へ進む。
【００９１】
このように、この実施の形態２における船舶の航過検知装置においては、船舶の航過を判定するための判定しきい値ＴＨを固定的に設定せずに、波浪に起因する解析結果ＲFAの変動を観測しその観測結果に統計的処理を施すことにより変更している。また、判定しきい値ＴＨだけを変更するのではなく、解析結果ＲFAの変動の特徴に合わせて、以下に示す条件を設定している。
（ｉ）解析結果ＲFAが予め設定した判定区間内で単調増加する。
（ii）上記判定区間の始期における解析結果ＲFAの値と終期における解析結果ＲFAの値との差が判定しきい値より大きい。
（iii）判定区間の終期における解析結果ＲFAの値は判定しきい値より大きい。
【００９２】
このため、この例の構成によれば、上記した実施の形態１で得られる効果はもちろん得られるが、それに加えて、変動の絶対量が予め把握することができない解析結果ＲFAの立ち上がりを確実に検出することができ、これにより、船舶の航過を短時間で検知することができる。また、この実施の形態２では、上記した（ｉ）〜（iii）に示す条件とともに、固定されたしきい値を超えることを第４の条件として設定していないために、解析結果ＲFAが、前駆的に変動することにより、固定されたしきい値を超えてしまい、その後大きく立ち上がるような変動をした場合であっても、船舶の航過に起因する解析結果ＲFAの立ち上がりを確実に検出することができる。
【００９３】
以上、この実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、上述の実施の形態１においては、ステップＳＰ１及びＳＰ２の両方の処理を行う例を示したが、いずれか一方でも良い。
また、上述の実施の形態１においては、水圧データＤWPの中から船舶の航過に基づく水圧変化を弁別する手法としてＦＦＴ解析処理を用いる例を示したが、これに限定されず、低域通過フィルタや最大エントロピー法など他の方法を用いても良い。最大エントロピー法は、ＦＦＴ同様周波数解析に利用できる手法であり、ＦＦＴ解析処理においてはその数学的技法上の問題から、データ数が２のべき乗である必要があるが、最大エントロピー法にはその制約がなく任意のデータ長で良い他、特に線スペクトルを持つ現象にスペクトルの分解能が高い、サンプリングデータ長さが周期に対して短い場合でもスペクトル推定が可能、ノイズに強いという利点がある。
また、上述の実施の形態１においては、水圧信号ＳWPを一旦水圧データＤWPに変換した後、デジタル信号処理を行う例を示したが、これに限定されず、水圧信号ＳWPをそのままアナログ信号処理を行っても良い。
【００９４】
また、上述の実施の形態１においては、各ＦＦＴ解析器１３、抽出器１４及び船舶航過判定器１５をハードウェアで構成した例を示したが、これに限定されない。すなわち、上記船舶の航過検知装置を、ＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置と、出力手段と、入力手段とを有するコンピュータによって構成し、上記制御部１７のＣＰＵ１７aだけでなく上記ＦＦＴ解析器１３、抽出器１４及び船舶航過判定器１５もＣＰＵによって構成され、これらの機能が船舶の航過検知プログラムとして、ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されていると構成しても良い。この場合、船舶の航過検知プログラムは、記憶媒体からＣＰＵに読み込まれ、ＣＰＵの動作を制御する。ＣＰＵは、船舶の航過検知プログラムが起動されると、上記制御部１７のＣＰＵ１７a、ＦＦＴ解析器１３、抽出器１４及び船舶航過判定器１５として機能し、船舶の航過検知プログラムの制御により、上記した処理を実行するのである。
【００９５】
また、上述の実施の形態２においては、解析結果ＲFAが予め設定した判定区間内で単調増加することを判定しきい値ＴＨの１つの条件とする例を示したが、これに限定されず、ある１個の抽出結果ＲEXの値が１個前の抽出結果ＲEXの値に比べて何倍になったかなど、増加率を加味したり、判定区間内の複数組中で上記不等式が成立すべき組の割合を高くしたりして条件を厳しくしても良い。逆に、上記不等式が成立すべき組の割合を低くして条件を緩やかにしても良い。この場合、条件を変更して判定した結果をデータメモリ４２の所定の記憶領域に真偽の論理値で記憶しておいても良い。
また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施の形態１における船舶の航過検知装置を示すブロック図である。
【図２】同装置を構成する制御部１７のＣＰＵ１７aが実行する船舶の航過検知処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】各種船舶の航過に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域と、波浪に基づく水圧信号ＳWPの周波数帯域の具体例を示す図である。
【図４】小さい波浪に基づく水圧変化が船舶の航過に基づく水圧変化に重畳したとした場合の模擬的な水圧データＤWPをＦＦＴ解析処理した結果の一例を示す図である。
【図５】中程度の波浪に基づく水圧変化が船舶の航過に基づく水圧変化に重畳したとした場合の模擬的な水圧データＤWPをＦＦＴ解析処理した結果の一例を示す図である。
【図６】抽出器１４の抽出結果ＲEXの一例を示す図である。
【図７】抽出器１４の抽出結果ＲEXの一例を示す図である。
【図８】抽出器１４の抽出結果ＲEXの一例を示す図である。
【図９】この例の船舶の航過検知装置における信号処理の遅延時間を説明するための図である。
【図１０】船舶航過判定器１５における船舶航過の判定方法を説明するための図である。
【図１１】小型船舶の航過に起因する水圧信号の波形の一例を示す図である。
【図１２】ＳＳ４における波浪に起因する水圧信号の波形の一例を示す図である。
【図１３】図１１に示す水圧信号波形に図１２に示す水圧信号波形が重畳した水圧信号から変換されたデジタルの水圧データＤWPに対してＦＦＴ解析処理を行った結果から抽出器１４により着目成分を抽出したＦＦＴスペクトルの例を示す図である。
【図１４】大型船舶の航過に起因する水圧信号の波形の一例を示す図である。
【図１５】ＳＳ４における波浪に起因する水圧信号の波形の一例を示す図である。
【図１６】図１４に示す水圧信号波形に図１５に示す水圧信号波形が重畳した水圧信号から変換されたデジタルの水圧データＤWPに対してＦＦＴ解析処理を行った結果から抽出器１４により着目成分を抽出したＦＦＴスペクトルの例を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態２における船舶の航過検知装置を示すブロック図である。
【図１８】この例の船舶の航過検知装置が船舶の航過を検知する原理について説明するための図である。
【図１９】この例の船舶の航過検知装置が船舶の航過を検知する原理について説明するための図である。
【図２０】この例の船舶の航過検知装置が船舶の航過を検知する原理について説明するための図である。
【図２１】この例の船舶の航過検知装置が船舶の航過を検知する原理について説明するための図である。
【図２２】この例の船舶の航過検知装置が船舶の航過を検知する原理について説明するための図である。
【図２３】同装置を構成する制御部２１の制御モジュール３１が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図２４】制御部２１の船舶航過判定モジュール３５が実行するデータ取得処理を説明するためのフローチャートである。
【図２５】制御部２１の船舶航過判定モジュール３５が実行するＦＦＴ解析処理を説明するためのフローチャートである。
【図２６】制御部２１の船舶航過判定モジュール３５が実行する船舶航過判定処理を説明するためのフローチャートである。
【図２７】制御部２１の船舶航過判定モジュール３５が実行する船舶航過判定処理を説明するためのフローチャートである。
【図２８】船舶航過判定モジュール３５が実行する判定しきい値計算処理を説明するためのフローチャートである。
【図２９】船舶航過判定モジュール３５が実行する直接船舶航過判定処理を説明するためのフローチャートである。
【図３０】第１の従来例である船舶の航過検知方法を説明するための波形図である。
【図３１】第２の従来例である船舶の航過検知装置の構成例を示すブロック図である。
【図３２】波浪が大きい場合の水圧信号の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１１  水圧検出器（水圧検出手段）、１２  Ａ／Ｄ変換器、１３  ＦＦＴ解析器（抽出手段、高速フーリエ変換解析手段）、１４  抽出器（抽出手段）、１５  船舶航過判定器（船舶航過判定手段）、１６  船舶接近検出器（船舶接近検出手段）、１７，２１  制御部（制御手段）、１７a  ＣＰＵ、１７b，２２  記憶部、３１  制御モジュール、３２  データ取得モジュール、３３  ＦＦＴ解析モジュール（高速フーリエ変換解析手段）、３４  データ抽出モジュール（抽出手段）、３５  船舶航過判定モジュール（船舶航過判定手段）、４１  プログラムメモリ、４２  データメモリ、４３，４４  ＦＩＦＯメモリ、４５  ＬＩＦＯメモリ、４６  ワーキングメモリ。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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