(57)【要約】【課題】波浪の到来方向を高精度に計測する。また、キネマティック測位ができない状況でも波浪の到来方向を確実に計測する。【解決手段】観測対象とする所定海域にブイ０，ブイ１，ブイ２を配置し、それぞれのブイで複数の測位用衛星からの電波を受信して各ブイの位置を測位し、３つのブイの水平位置と高さ位置の時間経過にともなう偏位とから、これらのブイが存在する海域を伝搬する波浪の到来方向ｈを算出する。また、コード位相のサンプリングタイミング毎のバラツキを搬送波位相で平滑した擬似距離を、基準局が求めた補正量でさらに補正して、ブイの水平位置を測位し、また、搬送波位相の観測によってブイの高さ方向の偏位を計測する。これにより、キネマティック測位不能状態でも波浪の計測を可能とする。【選択図】  図１
2004239841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海上の複数の浮体で、複数の測位用衛星からの電波を受信して、各測位用衛星から前記浮体までの距離を観測する浮体側観測手段と、
前記距離に基づいて各浮体の位置を求める測位手段と、
前記複数の浮体のうち少なくとも３つの浮体の位置およびその時間経過にともなう偏位とから、前記少なくとも３つの浮体が存在する海域を伝搬する波浪の到来方向を算出する到来方向算出手段とを備えた波浪計測システム。
【請求項２】
位置が既知である基準局で前記複数の測位用衛星からの電波を受信し、各測位用衛星のコード位相および搬送波位相を観測し、前記コード位相を所定時間にわたる前記搬送波位相で平滑化して各測位用衛星から基準局までの観測擬似距離を求める手段と、基準局の既知の位置と各測位用衛星までの計算距離を求める手段とを設け、
前記測位手段は、前記浮体側観測手段により観測された所定の測位用衛星からの電波のコード位相を該電波の前記所定時間にわたる搬送波位相で平滑処理して観測擬似距離を求めるとともに、該浮体側での観測による観測擬似距離と前記基準局での観測による観測擬似距離と前記計算距離とに基づいて、前記擬似距離に含まれる誤差分の補正を行う手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の波浪計測システム。
【請求項３】
基準局で前記複数の測位用衛星から送信された電波を受信して、各電波の搬送波周波数のドリフトによる搬送波位相変化量ＤＲｂを、観測により求める手段を設け、
前記測位手段は、前回の観測時から今回の観測時までの観測周期における、測位用衛星からの電波の搬送波位相変化量ＤＲを観測する手段と、
前記測位手段により求められた浮体の位置に対する測位用衛星の移動による、前記観測周期における搬送波位相の変化量ＤＲａを求め、当該搬送波位相の変化量ＤＲａおよび前記電波の搬送波周波数のドリフトによる搬送波位相変化量ＤＲｂを、前記観測による搬送波位相の変化量ＤＲからそれぞれ差し引いて、前記浮体の移動に伴う搬送波位相の変化量ＤＲ′を求める手段と、
４つ以上の測位用衛星について求めた前記搬送波位相の変化量ＤＲ′から、前記観測周期における浮体の偏位量を求める手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の波浪計測システム。
【請求項４】
海上の複数の浮体で、複数の測位用衛星からの電波を受信し、各測位用衛星から前記浮体までの距離を観測して、該距離に基づいて各浮体の位置を求め、
前記複数の浮体のうち少なくとも３つの浮体の位置およびその時間経過にともなう偏位とから、前記少なくとも３つの浮体が存在する海域を伝搬する波浪の到来方向を算出することを特徴とする波浪計測方法。
【請求項５】
位置が既知である基準局で前記複数の測位用衛星からの電波を受信し、各測位用衛星のコード位相および搬送波位相を観測し、前記コード位相を所定時間にわたる前記搬送波位相で平滑化して各測位用衛星から基準局までの観測擬似距離を求め、基準局の既知の位置と各測位用衛星までの計算距離を求め、
前記浮体側で観測された所定の測位用衛星からの電波のコード位相を該電波の前記所定時間にわたる搬送波位相で平滑処理して観測擬似距離を求めるとともに、該浮体側での観測による観測擬似距離と前記基準局での観測による観測擬似距離と前記計算距離とに基づいて、前記擬似距離に含まれる誤差分の補正を行って、前記各測位用衛星から前記浮体までの距離を求めることを特徴とする請求項４に記載の波浪計測方法。
【請求項６】
基準局で前記複数の測位用衛星から送信された電波を受信して、各電波の搬送波周波数のドリフトによる搬送波位相変化量ＤＲｂを、観測により求め、
前回の観測時から今回の観測時までの観測周期における、測位用衛星からの電波の搬送波位相変化量ＤＲを前記浮体側で観測し、
前記浮体の位置に対する測位用衛星の移動による、前記観測周期における搬送波位相の変化量ＤＲａを求め、当該搬送波位相の変化量ＤＲａおよび前記電波の搬送波周波数のドリフトによる搬送波位相変化量ＤＲｂを、前記観測による搬送波位相の変化量ＤＲからそれぞれ差し引いて、前記浮体の移動に伴う搬送波位相の変化量ＤＲ′を求め、
４つ以上の測位用衛星について求めた前記搬送波位相の変化量ＤＲ′から、前記観測周期における浮体の偏位量を求めることを特徴とする請求項４または５に記載の波浪計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、比較的長周期の波浪を計測する波浪計測システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定海域の波浪を計測する装置として、海底に超音波計測装置を設置するもの（非特許文献１参照）や、ブイの偏位を計測するものがあった。
【０００３】
前者は海底に設置した超音波計測装置から海面方向へ超音波パルスを送波し、海面からの反射波を再び受信して、その往復に要した時間を計測することによって、波浪による海面高さの偏位を計測するように構成されている。
【０００４】
後者のブイの偏位を計測するものとしては、ブイに加速度計を設けたものや、ＧＰＳ受信機を備えたものがあった。
【０００５】
【非特許文献１】
気象庁  「沿岸波浪計の観測方法」［ｏｎｌｉｎｅ］、２００１、［平成１５年２月６日検索］、インターネット＜  ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄａｔａ．ｋｉｓｈｏｕ．ｇｏ．ｊｐ／ｍａｒｉｎｅ／ｗａｖｅ／ｏｂｓｄａｔａ／ｕｓｗｓｙｓ．ｈｔｍｌ＞
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが波浪の計測目的によっては、単に波浪の強度（振幅）だけでなく、その到来方向の情報についても重要となる場合があった。例えば周期が数十秒〜数十分に亘る長周期波によっては、湾岸内に停泊している船舶に大きな悪影響を与える危険性があるが、それを回避する上で、その波浪の到来方向の情報は重要な要素となる。
【０００７】
ところが、このように波浪の動きを二次元で捉えるために従来の超音波計測装置を利用する場合は、多数の超音波計測装置を海底に設置しておかなければならず、それに要するコストやメンテナンスの面で問題が生じる。
【０００８】
一方、加速度計によって波浪により動揺するブイの偏位を計測する方法では、周期が数十秒〜数十分に亘る長周期波に対して、加速度計のドリフト誤差が大きくなりすぎて実用的な精度で計測できない。
【０００９】
また、ブイの偏位をＧＰＳを用いて高精度に測位するためには、所謂キネマティックＧＰＳ測位を要するが、ブイが大きな波を被ったりすることによってサイクルスリップが生じやすく、サイクルスリップが生じれば再初期化（整数バイアスの再決定）のために時間が掛かり、その間の計測が不能になるといった問題が生じる。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、上述の問題を解消して、波浪の到来方向を高精度に計測できるようにした波浪計測システムを提供することにある。
【００１１】
また、この発明の他の目的は、キネマティック測位ができない状況でも波浪の到来方向を確実に計測できるようにした波浪計測システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、海上の複数の浮体で、複数の測位用衛星からの電波を受信し、各測位用衛星から前記浮体までの距離を観測して、該距離に基づいて各浮体の位置を求め、
前記複数の浮体のうち少なくとも３つの浮体の位置およびその時間経過にともなう偏位とから、前記少なくとも３つの浮体が存在する海域を伝搬する波浪の到来方向を算出することを特徴としている。
【００１３】
このように複数の浮体のそれぞれの位置を測位するとともに、少なくとも３つの浮体の水平位置および高さ位置の時間的変化を求めるようにしたので、その３つの浮体が存在する海域を伝搬する波浪の到来方向を計測できるようになる。
【００１４】
また、この発明は、位置が既知である基準局で前記複数の測位用衛星からの電波を受信し、各測位用衛星のコード位相および搬送波位相を観測し、前記コード位相を所定時間にわたる前記搬送波位相で平滑化して各測位用衛星から基準局までの観測擬似距離を求め、基準局の既知の位置と各測位用衛星までの計算距離を求め、
前記浮体側で観測された所定の測位用衛星からの電波のコード位相を該電波の前記所定時間にわたる搬送波位相で平滑処理して観測擬似距離を求めるとともに、該浮体側での観測による観測擬似距離と前記基準局での観測による観測擬似距離と前記計算距離とに基づいて、前記擬似距離に含まれる誤差分の補正を行って、前記各測位用衛星から前記浮体までの距離を求めるようにしたことを特徴としている。
【００１５】
このようにして、擬似距離に含まれる誤差分を補正することにより、且つコード位相を搬送波位相で平滑化する際、その基準局側と浮体側とで同一時間に亘る搬送波位相で平滑化することにより、所謂ディスパーションの問題を回避して浮体の高精度な測位を行う。その結果、搬送波位相の整数バイアスを求めることなく浮体の位置（特に水平位置）の測位を行う。
【００１６】
また、この発明は、基準局で前記複数の測位用衛星から送信された電波を受信して、各電波の搬送波周波数のドリフトによる搬送波位相変化量ＤＲｂを、観測により求め、前回の観測時から今回の観測時までの観測周期における、測位用衛星からの電波の搬送波位相変化量ＤＲを前記浮体側で観測し、前記浮体の位置に対する測位用衛星の移動による、前記観測周期における搬送波位相の変化量ＤＲａを求め、当該搬送波位相の変化量ＤＲａおよび前記電波の搬送波周波数のドリフトによる搬送波位相変化量ＤＲｂを、前記観測による搬送波位相の変化量ＤＲからそれぞれ差し引いて、前記浮体の移動に伴う搬送波位相の変化量ＤＲ′を求め、４つ以上の測位用衛星について求めた前記搬送波位相の変化量ＤＲ′から、前記観測周期における浮体の偏位量を求めることを特徴としている。
このように搬送波位相の整数バイアスを求めることなく浮体の偏位（特に高さ方向の偏位）を計測する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は３つのブイを設置した所定海域の平面図である。ここで、ブイ０を基準としてブイ１の相対位置をブイ０からの方位ｈ１，距離ｒ１として求める。同様に、ブイ０を基準としてブイ２の相対位置をブイ０からの方位ｈ２，距離ｒ２として求める。これらブイ０，ブイ１，ブイ２はそれぞれ波浪によって動揺するが、それらは水平方向には大きく変化せず、主に高さ方向に偏位する。各ブイの位置および偏位は後述する方法により計測する。
【００１８】
今、方位ｈから速度Ｖで波浪が伝搬しているとすると、ブイ０に対するブイ１の高さ方向偏位の時間遅れｔ１は次式で表される。
【００１９】
ｔ１  ＝  ｘ１  ／Ｖ            …（１）
ここで、ｘ１  ＝  ｒ１  ＊  ｓｉｎ  α１  である。
【００２０】
また、α１  ＝  （ｈ１−ｈ）−  π／２  であり、ｓｉｎ  α１  ＝  −ｃｏｓ（ｈ１  −  ｈ）の関係にあるので、上記ｔ１は、
ｔ１  ＝  （ｒ１／Ｖ）  ＊  −ｃｏｓ（ｈ１  −  ｈ）      …（２）
と表される。
【００２１】
同様にブイ０に対するブイ２の高さ方向偏位の時間遅れｔ２は次式で表される。
【００２２】
ｔ２  ＝  （ｒ２／Ｖ）  ＊  −ｃｏｓ（ｈ２  −  ｈ）      …（３）
と表される。
【００２３】
この２つの式から波浪の到来方向ｈは次の式で表される。
【００２４】
ｈ  ＝  ａｔａｎ（（ｔ２＊ｒ１＊ｃｏｓ（ｈ１）−ｔ１＊ｒ２＊ｃｏｓ（ｈ２））／（ｔ１＊ｒ２＊ｓｉｎ（ｈ２）−ｔ２＊ｒ１＊ｓｉｎ（ｈ１））…（４）
図２の（Ａ）は各ブイに設けた測位装置の構成を示すブロック図、（Ｂ）は陸上の基準局に設けた測位装置の構成を示すブロック図である。ここで１１，２１はＧＰＳアンテナ、１２，２２はＧＰＳアンテナ１１，２１の受信信号を中間周波信号に周波数変換し、所定周期でサンプリングし、順次デジタルデータ列に変換して受信信号処理部１３，２３へ与えるダウンコンバータである。受信信号処理部１３，２３はＣ／Ａコードの位相および搬送波の位相を求めるための相関器を複数チャンネル分備えている。プロセッサ１４は各ＧＰＳ衛星からの受信信号の搬送波位相を観測し、通信インタフェース１７，２７を介して観測データを出力する。通信装置１６はアンテナ１５を介してその観測データを基準局へ無線送信する。
【００２５】
このようにブイ側の測位装置も基準局側の測位装置も同様の構成である。但し基準局の通信装置２６は各ブイの観測データを受信する。また、基準局は、（Ｂ）に示すように、波浪の到来方向、周期、振幅などの波浪に関する計測結果を外部へ出力するインターフェイス２８を備えている。この基準局の測位装置が、この発明に係る「基準局側観測手段」に対応する。
【００２６】
上記観測データは、衛星番号，時刻，Ｃ／Ａコード位相，搬送波位相を含んでいて、基準局側では、各ブイのこれらの観測データと、基準局側で観測した観測データとを基に、各ブイの位置および偏位を求める。更に、この例では、ブイ側の測位装置がこの発明に係る「ブイ側観測手段」、基準局側の測位装置がこの発明に係る「測位手段」および「到来方向算出手段」に対応する。
【００２７】
図３および図４は各ブイの位置を、Ｃ／Ａコード位相を搬送波位相で平滑化することによって絶対位置の測位精度を高めた測位演算の方法について示している。
【００２８】
図３は、図２に示した基準局側測位装置のプロセッサ２４が行う処理の一部をブロック化して表したものである。
図３において、位相値処理部３０は、基準局位相値演算部３２，ブイ位相値演算部３３，基準局真値演算部３４，補正値演算部３５，補正部３６およびＡＮＤ回路を備えている。基準局位相値演算部３２は、観測スタート時に基準局１から送られてきたＣ／Ａコード位相値Ｃ（０）  にそれ以後の搬送波位相値ｄ（ｔ）  を積算することによって基準局１の仮の現在位相値（基準局位相演算値）を算出する。この基準局位相値演算部３２がこの発明に係る「各測位用衛星から基準局までの擬似距離を求める手段」に対応する。
【００２９】
また、ブイ位相値演算部３３は、上記観測スタートと同一時点以降のブイ側測位装置が観測したＣ／Ａコード位相値Ｃ（０）  にそれ以後の搬送波位相値ｄ（ｔ）  を積算することによってブイの仮の現在位相値（ブイ位相演算値）を算出する。基準局位相値演算部３２，ブイ位相値演算部３３ともに、両局で当該ＧＰＳ信号が受信されている限り連続して搬送波位相値ｄ（ｔ）  を積算するため、測定値のバラツキなどの誤差はキャンセルされるが、長時間積算することによる進み誤差（ディスパーション）も同時に積算される。
【００３０】
一方、基準局１から受信したステイタス信号およびＧＰＳ受信機２２から入力したステイタス信号はＡＮＤ回路に入力され、両方のステイタスが“１（ＧＰＳ信号受信中）”のときのみ基準局位相値演算部３２，ブイ位相値演算部３３に対してイネーブル信号を出力する。これにより、基準局位相値演算部３２およびブイ位相値演算部３３は、必ず両方がＣ（ｔ）  ，ｄ（ｔ）  を入力しているときに、同じタイミングから演算を開始する。また、基準局とブイのどちらか一方でも、対応するＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号の受信が中断した場合、このＡＮＤ回路は、イネーブル信号を落として基準局位相値演算部３２およびブイ位相値演算部３３の積算を中止してリセットし、信号の受信が復活したとき再度イネーブル信号を出力して基準局位相値演算部３２およびブイ位相値演算部３３に演算動作を再スタートさせる。
【００３１】
ここで、図４を参照して、図３の基準局位相値演算部３２およびブイ位相値演算部３３の構成を説明する。基準局位相値演算部３２，ブイ位相値演算部３３は、全く同様のこの図に示す構成をしている。位相値演算部は、演算スタート時（イネーブル信号が“１”になった直後のｔ＝０の時）に入力されたコード位相値Ｃ（０）  を初期値とし、この初期値にサンプリングタイミング毎（１秒毎）の搬送波位相値ｄ（１），ｄ（２），‥‥を積算していく。
【００３２】
演算制御部４４は、イネーブル信号に応じてスイッチ４７，４８を切り換える。すなわち、演算制御部４４は、イネーブル信号の“１／０”に対応してスイッチ４８をオン／オフし、イネーブル信号が“１”になった直後のサンプリングタイミング（ｔ＝０）にのみ、スイッチ４７をコード位相値Ｃ（ｔ）  側に切り換える。これにより、ｔ＝０に入力されたコード位相値Ｃ（０）  が位相演算値として次段に出力するとともにディレイ４９に入力する。このディレイ４９は位相演算値を１サンプリングクロックだけディレイし、次のクロックタイミングに加算器４１に入力する。したがって、ｔ＝０においては、ｄ（０）  が入力されていたとしても無視される。
【００３３】
イネーブル信号が“０”から“１”に反転したのち２回目のサンプリングタイミング（ｔ＝１）以後は、係数発生部４５は、切換器４７を加算器４２側に切り替える。ｔ＝１以後のサンプリングタイミングには以下の処理を実行する。加算器４１はディレイ４９で１クロック遅延されたＰ（ｔ−１）  に今回の搬送波位相値ｄ（ｔ）  を加算して演算値Ｓを出力する。この演算値Ｓは加算器４２および加算器４３に入力する。加算器４３は外部入力されたコード位相値Ｃ（ｔ）  から上記演算値Ｓを減算し誤差分ｅとして出力する。この誤差分ｅは乗算器４６に入力する。乗算器４６は、この誤差分ｅに対して演算制御部４５から入力される係数ａを乗算した補正量ａｅを算出し、加算器４２に入力する。加算器４２は前記演算値Ｓにこの補正量ａｅを加算して位相演算値Ｐ（ｔ）  を算出する。この位相演算値Ｐ（ｔ）  はスイッチ４７，４８を介して外部出力するとともに、ディレイ４９に書き込む。
【００３４】
係数発生部４５は、イネーブル信号によってリセットし、このイネーブル信号が“１”の間のサンプリングクロック数をカウントするカウンタと、このカウンタのカウント値の逆数を計算して係数ａとして出力する演算部とからなっている。イネーブル信号が“０”から“１”となった、最初のサンプリングタイミング（ｔ＝０）は、係数発生器４５はａ＝１を出力するが、スイッチ４７が“１”側に切り換えられているためこの係数は無視される。次のサンプリングタイミング（ｔ＝１）に係数発生器４５は、ａ＝１／２を出力し、これを誤差分ｅに乗算する。したがって、このとき加算器４２が出力する位相演算値Ｐ（ｔ）  は、
Ｐ（ｔ）  ＝ΣＣ（ｋ）＋Σｋｄ（ｋ）  ／（ｔ＋１）        …（５）
となる。ここで、Ｃ（ｋ）  に対するΣ演算のｋの初期値は０、最終値はｔである。また、ｋｄ（ｋ）  に対するΣ演算のｋの初期値は１、最終値はｔである。
【００３５】
このように、観測されたコード位相を搬送波位相で平滑処理することによって各サンプリングタイミング毎のバラツキがキャンセルされる。しかし、この演算だけでは、各サンプリングタイミング毎に積算されてゆく搬送波位相値ｄ（ｔ）  の進み誤差は十分にキャンセルされない。
【００３６】
図３において、基準局真値演算部３４は、観測時刻およびＧＰＳ衛星番号に基づいてそのＧＰＳ衛星の正確な位置を算出し、この位置と前記基準局１の既知の位置とから該ＧＰＳ衛星−基準局間の正確な距離を示す位相値（基準局真値）を算出する。この基準局真値は、補正値演算部３５に入力する。また、補正値演算部３５には、基準局位相値演算部３２から基準局位相演算値も入力する。この基準局位相演算値と基準局真値に基づいて、基準局位相演算値の誤差を擬似距離の補正値として求める。この基準局真値演算部３４および補正値演算部３５がこの発明に係る「擬似距離の補正情報を求める手段」に対応する。
【００３７】
上記補正値は補正部３６に入力する。補正部３６は、この発明に係る「擬似距離補正情報」に相当し、ブイ位相値演算部３３により求めたブイ位相値に対して上記補正値分の補正、すなわち擬似距離の補正を行う。測位演算部３１は、複数チャンネルの位相値処理部３０からそれぞれ別のＧＰＳ衛星についての補正済み擬似距離を入力し、これらのデータに基づいて、各ブイの位置を求める。
【００３８】
このようにして、基準局とブイとで同一時間に亘って観測した搬送波位相を基に平滑処理した結果で擬似距離の補正値を求めるとともに、ブイと衛星間の擬似距離を補正することによって、ディスパーションもキャンセルされ、高精度な測位が行える。
【００３９】
なお、図３に示した例では、基準局位相値演算部３２が基準局位相値（これを基準局での観測距離ＢＭＲと表す。）を求め、基準局真値演算部３４が基準局真値（これを計算距離ＢＣＲと表す。）を求め、両者の差を擬似距離の補正値として求め、ブイ位相値演算部３３が求めたブイ位相値（これをブイ側での観測距離ＭＭＲと表す。）に対して上記擬似距離の補正値分の補正を行うようにした。これを式で表すと、
擬似距離補正値＝ＢＭＲ−ＢＣＲ
補正後の距離＝ＭＭＲ−擬似距離補正値
となる。しかし、計算順はこれに限らず、例えば、ブイ側での観測距離ＭＭＲから基準局での観測距離ＢＭＲを引いてから計算距離ＢＣＲを加算することによって、補正後の距離を求めてもよい。
【００４０】
図５は各ブイの偏位を計測するための処理について示している。まず所定の観測周期における、前回の搬送波位相と今回の搬送波位相の変化量を搬送波位相変化量ＤＲとして求める（ｎ１）。
【００４１】
次に，衛星の移動によって生じる搬送波位相の変化量ＤＲａを算出する（ｎ２）。具体的には、所定観測周期における前回の衛星の位置、今回の衛星の位置、および基準局の位置から逆算する。また、衛星が備える基準発振器のドリフトによる搬送波位相の変化量ＤＲｂを求める。（ｎ３）。
【００４２】
その後、上記搬送波位相変化量ＤＲから、衛星移動による搬送波位相変化量ＤＲａと衛星の基準発振器のドリフトによる搬送波位相の変化量ＤＲｂとを差し引いて、ブイの偏位に伴う搬送波位相の変化量ＤＲ′を求める（ｎ４）。
【００４３】
上記ＤＲｂは航法メッセージ中に含まれているＧＰＳ時刻補正係数から算出してもよいが、基準局が実際に観測した搬送波位相、衛星位置、および基準局位置からその搬送波位相変化量ＤＲｂを逆算して求めてもよい。そのことによって、より高精度な搬送波位相変化量の補正が可能となる。
【００４４】
その後、４つ以上の各衛星について求めたＤＲ′と各衛星の位置とから、各衛星からブイまでの距離変化をそれぞれ求め、これらの距離変化と、ブイから各衛星への方向余弦とから方程式を立て、ブイの３次元方向の偏位量を求める（ｎ５）。すなわち、方向余弦の逆行列と、ブイ−衛星間の距離変化量の行列との積で求める。
【００４５】
そして、各ブイの高さ方向の偏位量の時間的変化から波浪の周期と位相を求める。これは、基準とするブイ０の高さ方向の偏位量の時間的変化とブイ１，ブイ２についてのそれぞれの高さ方向の偏位量の時間的変化との間で相互相関をとり、その結果から低周波の動揺についての位相差を前述のｔ１，ｔ２として求める。（ｎ６）。
【００４６】
その後、既に述べた方法により求めた、基準局に対する各ブイの水平方向の位置を基に、ブイ０を基準とするブイ１，ブイ２の方位ｈ１，ｈ２および距離ｒ１，ｒ２を求める。これらの値を（４）式に代入して波浪の到来方向を算出する（ｎ７）。そして、この波浪の到来方向ｈと共に、波浪の周期および振幅を出力する（ｎ８）。
【００４７】
以上に示した実施形態では、所定海域に３つのブイを設置した例を示したが、３つ以上のブイを設置して、それらのブイの内、所定のブイを基準とするその他のブイの相対位置から同様にして波浪の到来方向を計測することができ、複数のブイを分散配置することによって、波浪の伝搬方向や振幅の分布を同時に計測することも可能となる。
【００４８】
なお、以上に示した実施形態では、Ｃ／Ａコード位相のサンプリングタイミング毎のバラツキを搬送波位相で平滑した擬似距離を、基準局が求めた補正量でさらに補正して、ブイの水平位置を測位し、また、搬送波位相の観測によってブイの高さ方向の偏位を計測するようにしたが、キネマティック測位が可能な条件ではキネマティック測位を行えばよい。すなわち、基準局は各ブイが観測した搬送波位相の整数バイアスを決定し、その後は搬送波位相をカウントすることによって、搬送波位相により基準局に対するブイの相対位置をキネマティック測位する。もし、ブイが大波を被ったりして、ＧＰＳ衛星からの電波の捕捉が途切れた場合には、整数バイアスの再決定を行う。この整数バイアスの再決定がなされるまでの間は、上述した測位方法でブイの測位を行い、また、上述した方法でブイの偏位を計測する。このことにより、波浪の計測を中断することなく、常にその計測を維持できる。
【００４９】
また、キネマティックＧＰＳ測位が可能なサービスエリアは基準局を中心とする半径１０ｋｍ程度であるが、上述した測位方法でブイの測位を行う場合は、半径１００〜２００ｋｍ程度まで可能であるので、計測可能範囲が広がる。
【００５０】
【発明の効果】
この発明によれば、海上の複数の浮体のそれぞれの位置を測位するとともに、少なくとも３つの浮体の水平位置および高さ位置の時間的変化を求めるようにしたので、超音波計測装置を用いることによるコスト上昇やメンテナンス困難性の問題がなく、また、加速度計を用いることによる、長周期波に対する計測精度低下の問題もなく、所定海域を伝搬する波浪の到来方向を高精度に計測できるようになる。
【００５１】
また、この発明によれば、擬似距離に含まれる誤差分を補正することにより、且つコード位相を搬送波位相で平滑化する際、その基準局側とブイ側とで同一時間に亘る搬送波位相で平滑化することにより、所謂ディスパーションの問題を回避してブイの高精度な測位を行うことができ、キネマティック測位ができない場合でも、波浪の計測が可能となる。
【００５２】
また、この発明によれば、搬送波位相の観測により、ブイの時間経過にともなう偏位を求めるようにしたので、キネマティック測位ができない場合でも、波浪の計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３つのブイを設置した所定海域の平面図
【図２】ブイ側および基準局側の測位装置の構成を示すブロック図
【図３】各ブイの測位を行うための構成を示す図
【図４】図３における位相値演算部の構成を示す図
【図５】各ブイの偏位量を計測するとともに波浪の到来方向の計測を行う処理手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１１，２１−ＧＰＳアンテナ
１２，２２−ダウンコンバータ
【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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