JP2019128147A - 風速測定システム、風速測定装置、風速測定方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成を簡略化しつつ、任意の位置及び時刻の測定対象箇所の風速及び風向を予測することができる風速測定システム、風速測定装置、風速測定方法、及びプログラムを提供すること。
【解決手段】複数の箇所における風速を測定する複数の測定部（１０―ｍ）と、複数の測定部により測定された風速及び風向に基づいて第１風速情報を生成し、生成した第１風速情報に基づいて、複数の位置の間の任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測する予測部（２１）と、予測部により予測された予測情報を出力する出力部（２８）と、を備える風速測定システム（１）である。
【選択図】図３

Description

本発明は、風速測定装置、風速測定システム、風速測定方法、及びプログラムに関する。

車両の燃費測定の際に、風の抵抗を考慮するため、車両がどのような風を受けているかを正確に認識する必要がある。これに関連して、レーザレーダを走査し、被観測点の風向および風速の測定を行う技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−１０１２６５号公報

車両が走行する予定のコースの風速を、レーザレーダを用いて測定するためには、非常に高価な設備を設置する必要があった。なお、測定装置をコース上の多数の箇所に設置して各箇所の風速及び風向を測定することも想定されるが、この場合には大量の測定装置が必要となると共に、大量の装置を設置する手間が必要となるため、コストが増大すると共に作業効率が悪化する。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、装置構成を簡略化しつつ、任意の位置及び時刻の測定対象箇所の風速及び風向を予測することができる風速測定システム、風速測定装置、風速測定方法、及びプログラムを提供することを目的の一つとする。

（１）：複数の位置における風速及び風向を測定する複数の測定部と、前記複数の測定部により測定された前記風速及び前記風向に基づいて第１風速情報を生成し、生成した前記第１風速情報に基づいて、前記複数の位置の間の任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測する予測部と、前記予測部により予測された予測情報を出力する出力部と、を備える風速測定システムである。

（２）：（１）の風速測定システムであって、前記第１風速情報は、前記複数の測定部により測定された前記風速及び前記風向に基づいて導出された風の群速度を含み、前記予測部は、前記第１風速情報と、前記複数の位置の内の第１箇所から前記予測必要箇所までの距離とに基づいて、前記予測必要箇所における風速及び風向を予測するものである。

（３）：（２）の風速測定システムであって、前記予測部は、前記複数の箇所において所定時間の間に測定された前記風速及び前記風向の大きさに関する波形パターンが移動する速度に基づいて、前記群速度を導出するものである。

（４）：（１）から（３）のいずれかの風速測定システムであって、第１箇所の風速及び風向を測定する第１測定部と、前記第１箇所と離間した第２箇所の風速及び風向を測定する第２測定部を更に有し、前記予測必要箇所は、前記第１箇所と前記第２箇所との間の箇所であり、前記予測部は、前記第１測定部により測定された風速及び風向と前記第２測定部により測定された風速及び風向とに基づいて、前記予測必要箇所の風速及び風向を予測するものである。

（５）：（１）から（４）のうちいずれかの風速測定システムであって、前記複数の測定部のぞれぞれは、位置データを計測すると共に、計測時の時刻データを取得するＧＰＳ装置を更に備え、前記測定部は、測定した前記風速及び前記風向と、前記ＧＰＳ装置から取得した前記位置データ及び前記時刻データとを含む前記第１風速情報を生成し、前記予測部は、前記複数の測定部のそれぞれから取得した複数の前記第１風速情報を前記第１風速情報に含まれる前記時刻データに基づいて時刻で同期し、任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測するものである。

（６）：（１）から（５）のうちいずれかの風速測定システムであって、前記複数の測定部からデータを取得する基地局を更に備え、前記基地局は、所定方向に沿って配置された前記複数の測定部に対して略中央の位置に配置されているものである。

（７）：複数の位置において測定された風速及び風向に基づいて第１風速情報を生成し、生成した前記第１風速情報に基づいて、前記複数の位置の間の任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測する予測部と、前記予測部により予測された風速及び風向に関する情報を出力する出力部と、を備える、風速測定装置である。

（８）：複数の位置に風速及び風向を測定するための複数の測定部を設置し、前記複数の測定部により前記複数の箇所における風速及び風向を測定し、コンピュータが、前記複数の測定部により測定された前記風速及び前記風向に基づいて第１風速情報を生成し、生成した前記第１風速情報に基づいて、前記複数の位置の間の任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測し、予測された予測情報を出力する、風速測定方法である。

（９）：コンピュータに、複数の位置において測定された風速及び風向に基づいて第１風速情報を生成させ、生成させた前記第１風速情報に基づいて、前記複数の位置の間の任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測させ、予測された予測情報を出力部に出力させる、プログラムである。

（１）〜（９）によれば、装置構成を簡略化しつつ、任意の位置及び時刻の測定対象箇所の風速及び風向を予測することができる。

第１実施形態の風速測定システム１の構成の一例を示す図である。 風速測定システム１がコースＲ上に配置されている様子を説明するための図である。 風速測定システム１の構成の一例を示すブロック図である。 風の群速度について説明する図である。 風速及び風向の測定実験における測定点を示す図である。 複数の測定対象点において所定時間の間に測定された風速及び風向の経時的変化の一例を示す図である。 予測必要箇所Ｑ１における風速及び風向を予測する方法の一例を示す図である。 第１箇所Ｐ１と第ｍ箇所Ｐｍとで測定された風Ｗの波形を示す図である。 風速測定システム１を用いた風速及び風向の測定方法の工程の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態の風速測定システム１Ａの構成の一例を示す図である。 第２実施形態の風速測定システム１Ａの構成の一例を示す図である。 風速測定システム１Ａの風速及び風向の測定原理を説明する図である。 第１測定部１０と、第２測定部１２とにより測定された風Ｗの波形を示す図である。 風速測定システム１Ａを用いた風速及び風向の測定方法の工程の一例を示すフローチャートである。 実施形態の端末装置２０のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の風速測定装置、風速測定システム、風速測定方法、及びプログラムの実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態の風速測定システム１の構成の一例を示す図である。風速測定システム１は、例えば、基地局Ｔ０と、複数の検出部Ｔｍ（ｍは任意の自然数）とを備える。基地局Ｔ０は、複数の検出部Ｔｍから出力されたデータを収集する。基地局Ｔ０は、例えば、端末装置２０と、出力部２８と、送受信部５０とを備える。

図２は、風速測定システム１がコースＲ上に配置されている様子を説明するための図である。図２に示されるように、風速測定システム１は、例えば、車両Ｍが走行するコースＲ上の第１箇所Ｐ１〜第ｍ箇所Ｐｍの複数の位置に設置された複数の第１測定部１０により測定された風の風速及び風向に基づいて、複数の位置の間の任意の位置における予測必要箇所Ｑ１の風速及び風向を予測するものである。

図１に戻り、検出部Ｔｍは、例えば、第１測定部１０―ｍと、端末装置２０−ｍと、出力部２８−ｍと、温度測定部３０−ｍと、ＧＰＳ装置４０−ｍと、送受信部５０ｍとを備える。第１測定部１０―ｍは、三脚１５−ｍに固定され、作業者により任意の位置に運搬される。第１測定部１０−ｍは、例えば、端末装置２０−ｍとケーブルＣ１を介して接続されている。

ＧＰＳ装置４０−ｍと、送受信部５０−ｍとは、三脚６０−ｍに固定され、作業者により任意の位置に設置される。ＧＰＳ装置４０−ｍは、端末装置２０−ｍとケーブルＣ２を介して接続されている。送受信部５０は、端末装置２０−ｍとケーブルＣ３を介して接続されている。第１測定部１０−ｍ、ＧＰＳ装置４０−ｍ、送受信部５０−ｍのそれぞれと端末装置２０−ｍとは無線で接続されていてもよい。

第１測定部１０−ｍは、例えば、風向風速計である。第１測定部１０−ｍは、例えば、複数の超音波送受信センサを１１−ｍ備える。第１測定部１０−ｍは、超音波が各センサに到達する時間を測定し、風によって生じる時間の遅延に基づいて、風の風速及び風向の値を算出する。第１測定部は、例えば、車両が走行するコースＲ上の第ｍ箇所Ｐｍ（図２参照）に設置され、第ｍ箇所Ｐｍにおける風の風速及び風向を測定する。第１測定部１０−ｍは、所定のサンプリング間隔で測定結果を端末装置２０−ｍに出力する。

端末装置２０は、第１測定部１０−ｍから第ｍ箇所における風向および風速の測定結果を取得する。温度測定部３０は、外気温を測定し、端末装置２０−ｍに出力する。ＧＰＳ装置４０−ｍは、衛星電波の解析の過程で時刻を導出し、あるいは特定の衛星電波に含まれる時刻を利用することで、他装置と共通する時刻を特定する。また、ＧＰＳ装置４０−ｍは、衛星電波を解析し、自体の位置を測定し、位置データを時刻とともに端末装置２０−ｍに出力する。但し、第１測定部１０−ｍが予め定められた所定の位置に設置される場合、位置データは必ずしも必要ではない。

送受信部５０−ｍは、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ（登録商標）網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）等を利用して、基地局Ｔ０と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。

端末装置２０−ｍは、基地局Ｔ０に、第ｍ箇所において計測された風速、風向、時刻、温度、位置等のデータを送信する。

基地局Ｔ０は、コースＲに沿って配置された複数の検出部Ｔｍの内、略中央に配置されている測定部の近傍に配置されている。このような配置関係により、基地局Ｔ０と検出部Ｔｍとの間の送受信に用いられる電波強度を低減することができる。

次に、風速測定システム１の機能ブロックの構成について説明する。

図３は、風速測定システム１の構成の一例を示すブロック図である。基地局Ｔ０において、端末装置２０は、予測部２１と、出力制御部２２と、記憶部２３とを備える。端末装置２０には、出力部２８が接続されている。予測部２１と出力制御部２２は、それぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。これらの各機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶部２３にインストールされてもよい。

記憶部２３は、ＨＤＤやフラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置である。記憶部２３は、各検出部Ｔｍから取得した測定情報２４と、後述の予測部２１が生成した第１風速情報２５とを記憶する。

出力部２８は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイである。出力部２８は、端末装置２０と一体のものであったもよい。出力部２８は、タッチパッドと一体となったタッチパネルであってもよい。

予測部２１は、複数の第１測定部１０―ｍにより測定された測定結果及びＧＰＳ装置４０−ｍから取得した複数の第１測定部１０―ｍの位置データ及び時刻データを参照し、第１箇所Ｐ１から第ｍ箇所Ｐｍの複数の位置における経時的な風速及び風向のデータを取得する。

予測部２１は、第１箇所Ｐ１の風速及び風向の情報に基づいて、第１箇所Ｐ１における風の風向、風速、及び位置の値を含む風速情報を時刻に対応付けて生成する。予測部２１は、同様にして第ｍ箇所Ｐｍのそれぞれの複数の位置における風向及び風速の値を含む風速情報を時刻に対応付けて生成する。予測部２１は、例えば、ベルヌイの定理に第１箇所Ｐ１から第ｍ箇所Ｐｍの複数の位置における風速を適用して風圧を算出し、風圧情報を時刻に対応付けて生成する。予測部２１は、例えば、温度測定部３０―ｍの出力値に基づいて、生成した群速情報、風圧情報、風速情報のそれぞれに対して温度補償を行う。

予測部２１は、第１箇所Ｐ１における風速情報、風圧情報、位置情報、を含む第１風速情報２５を時刻に対応付けて生成する。予測部２１は、第１箇所Ｐ１と同様に、第ｍ箇所Ｐｍにおける第１風速情報２５を時刻に対応して生成する。

予測部２１は、生成した複数の位置における複数の第１風速情報２５を第１風速情報２５に含まれる時刻データを用いて同期し、複数の第１風速情報２５を時刻に対応させて比較する。予測部２１は、複数の第１風速情報２５の比較結果に基づいて、風の風向方向の群速度を算出し、群速情報を生成する。群速度の詳しい算出方法については後述する。予測部２１は、算出した群速度に基づいて、任意の位置である予測必要箇所Ｑ１における任意の時刻の風速及び風向を予測する。予測必要箇所Ｑ１は、例えば、コースＲの方向に沿って配置された複数の第１測定部１０―ｍの間の任意の位置に設定される（図２参照）。予測必要箇所Ｑ１は、任意の位置（第ｍ箇所Ｐｍ）を基準として位置が設定されてもよい。予測部２１は、例えば、生成した第１風速情報２５と、第１箇所Ｐ１と予測必要箇所Ｑ１との間の距離とに基づいて、予測必要箇所Ｑ１における任意の時刻の風速及び風向の予測値を算出する。

出力制御部２２は、予測部２１により算出された第１箇所や予測必要箇所の風速及び風向やその他の情報を出力部２８に出力させる。

検出部Ｔｍにおいて、端末装置２０―ｍは、制御部２９−ｍと、出力制御部２２―ｍとを備える。端末装置２０には、第１測定部１０−ｍ、出力部２８―ｍ、温度測定部３０−ｍ、ＧＰＳ装置４０−ｍ、及び送受信部５０−ｍが接続されている。制御部２９−ｍは、第１測定部１０−ｍ、温度測定部３０−ｍ、及びＧＰＳ装置４０−ｍにより計測されたデータを送受信部５０−ｍを介して基地局Ｔ０に送信する。表示制御部２２−ｍは、例えば、計測されたデータを出力部２８−ｍに表示させる。

制御部２９−ｍと表示制御部２２−ｍとは、それぞれ、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。これらの各機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶部２３にインストールされてもよい。

出力部２８―ｍは、例えば、ＬＣＤや有機ＥＬディスプレイである。出力部２８は、端末装置２０―ｍと一体のものであったもよい。出力部２８―ｍは、タッチパッドと一体となったタッチパネルであってもよい。

次に、風の群速度について説明する。

図４は、風の群速度について説明する図である。図示するように、所定距離Ｙの間の空気には、疎密状態があるものとする。疎密状態は、第１箇所において所定時間の間に測定された風速の大きさに関する波形パターン（波束）で表される。例えば、所定距離Ｙの間で空気に疎密が生じている場合には、疎密が生じている部分の間で空気が移動することによって風速が生じる。従って、所定距離Ｙの間の疎密状態の中で風速の強弱が生じる。そして、この疎密状態は、風速（疎密）の状態を保った状態で移動する。つまり、空気は、所定距離Ｙの間の疎密の状態を保ったまま移動方向に移動する。そうすると、位置Ａで観測された風速は、ｔ秒後に位置Ｂにおいて再び観測される。

同様に、ある位置で風の経時的変化が観測された場合、所定時間後に他の位置で同じような風の経時的変化が観測される。この現象を用いると、ある位置で測定した風速及び風向に基づいて、他の位置の任意の時刻の風速及び風向を予測することができる。

空気が疎密状態を維持しながら移動する速度を群速度とすると、第１箇所Ｐ１における群速度に基づいて、予測必要箇所Ｑ１の風速及び風向が予測される。群速度は、例えば、第１箇所Ｐ１において所定時間の間に測定された風速及び風向と、第ｍ箇所Ｐｍにおいて所定時間の間に測定された風速及び風向とに基づいて算出される。例えば、群速度は、所定単位時間ごとの風の経時的変化（疎密状態）が保たれた状態で、風が移動する速度として算出される。

図５は、風速及び風向の測定実験における測定点を示す図である。図５の例では、複数の測定対象点の（３ａ）、（６ａ）、（７ａ）、（８ａ）、（９ａ）に風速計を配置して各点における風速及び風向を同時に測定する。

図６は、複数の測定対象点において所定時間の間に測定された風速及び風向の経時的変化の一例を示す図である。図６（Ａ）の縦軸は風速［ｍ／ｓ］を示し、横軸は時間を示している。図６（Ｂ）に示されるように、各測定点における測定結果をそれぞれ縦軸方向にオフセットすると、各測定点で測定された風速及び風向の波形がほぼ同じであり、風は風速及び風向の経時的変化が保たれた状態で移動することが分かる。例えば、（３ａ）で測定された波形は、（６ａ）、（７ａ）、（８ａ）、（９ａ）の順に、ほぼ同じ波形が保たれたまま、時間差をもって測定される。

このような理論に基づいて、予測部２１は、例えば、複数の検出部Ｔｍにより測定された測定結果に基づいて生成された複数の第１風速情報を参照し、検出部Ｔ１において所定方向の風速の変化を時刻に対応付けて経時的にサンプリングして風速の波形を測定する。予測部２１は、検出部Ｔ１で測定された風速の波形から、検出部Ｔｍで測定された風速の波形と類似する波形を解析的に抽出する。予測部２１は、波形を抽出する際に、２つの波形におけるサンプリング点の値が所定の誤差範囲内であれば２つの波形を同一のものと決定してもよい。誤差は、例えば２つの波形におけるサンプリング点の値の誤差を最小二乗法により算出する。予測部２１は、複数の検出部Ｔｍの内、任意の２つを選択してもよい。

予測部２１は、検出部Ｔ１で測定された風速及び風向の波形と検出部Ｔｍで測定された風速及び風向の波形とに基づいて、それぞれの波形の時間差ｔ１を算出する。予測部２１は、例えば、それぞれの波形データを所定の間隔でサンプリングし、サンプリングされたデータの誤差が最小となる時間差ｔ１を算出する。予測部２１は、第１箇所Ｐ１と第ｍ箇所Ｐｍとの間の距離Ｘ１とに基づいて群速度Ｖｇを算出する。このとき群速度Ｖｇは、コースＲに対する風向のなす角をθとすると、式（１）により算出される。
Ｖｇ＝Ｘ１／（ｔ１ｃｏｓθ）［ｍ／ｓ］…（１）

予測部２１は、第１箇所Ｐ１と第ｍ箇所Ｐｍとの間に位置する予測必要箇所Ｑ１における風速及び風向を予測する。予測部２１は、例えば、算出した群速度Ｖｇに基づいて、予測必要箇所Ｑ１における風速及び風向を算出する。

図７は、予測必要箇所Ｑ１における風速及び風向を予測する方法の一例を示す図である。図７の例では、例えば、（１）に第１箇所Ｐ１に設定される、（２）に予測必要箇所Ｑ１が設定される。図示するように、風Ｗが所定の風向で（１）の第１箇所Ｐ１を通過すると、第１箇所Ｐ１で測定された風速及び風向の経時的変化は、時間差をもって（２）の予測必要箇所Ｑ１において、風速及び風向の経時的変化が保たれた状態で再び測定される。

図７の例では、コースＲに沿った方向の風速及び風向は、風の風向に基づいて、コースＲに沿った方向の成分（ｃｏｓθ）を算出することによって得られる。このとき、風の群速度をＶｇ、コースＲに沿った方向と風の進行方向とのなす角をθ、第１箇所Ｐ１と予測必要箇所Ｑ１との間の距離をＸとすると、第１箇所Ｐ１における風は、ｔ秒後に予測必要箇所Ｑ１に到達する。このときｔは、式（２）により算出される。
ｔ＝Ｘ／Ｖｇｃｏｓθ［ｓ］…（２）

従って、第１箇所Ｐ１、第ｍ箇所Ｐｍで測定された風速及び風向に基づいて、予測必要箇所Ｑ１の風速及び風向が予測される。予測必要箇所Ｑ１の風速は、第１箇所Ｐ１で測定された風速及び風向に対して第１箇所の基準の時刻からｔ［秒］オフセットすることで算出される。

図８は、第１箇所Ｐ１と第ｍ箇所Ｐｍとで測定された風Ｗの波形を示す図である。図８において横軸は時間を表している。縦軸は風速を表している。図８には、第１箇所Ｐ１と第ｍ箇所Ｐｍとで測定された風速の経時的変化のそれぞれの測定結果が上下方向に便宜的にオフセットされて表示されている。予測部２１は、第１検出部Ｔ１と、第ｍ検出部Ｔｍとにより測定された測定結果を参照し、第１検出部Ｔ１で測定された風速の波形から、第ｍ検出部Ｔｍで測定された風速の波形と類似する波形を抽出する。予測部２１は、波形を抽出する際に、２つの波形におけるサンプリング点の値が所定の誤差範囲内であれば２つの波形を同一のものと決定してもよい。誤差は、例えば２つの波形におけるサンプリング点の値の誤差を最小二乗法により算出する。

予測部２１は、第１箇所Ｐ１と第ｍ箇所Ｐｍとで測定された風速の波形に基づいて、それぞれの波形の時間差ｔ１を算出する。予測部２１は、例えば、それぞれの波形データを所定の間隔でサンプリングし、サンプリングされたデータの誤差が最小となる時間差ｔ１を算出する。

予測部２１は、第１箇所Ｐ１と第ｍ箇所Ｐｍとの間の距離Ｘ１とに基づいて群速度Ｖｇを算出する。このとき群速度Ｖｇは、式（３）により算出される。
Ｖｇ＝Ｘ１／（ｔ１ｃｏｓθ）［ｍ／ｓ］…（３）

予測部２１は、第１箇所Ｐ１と第ｍ箇所Ｐｍとの間に位置する予測必要箇所Ｑ１における風速及び風向を予測する。予測部２１Ａは、例えば、算出した群速度Ｖｇに基づいて、予測必要箇所Ｑ１における風速及び風向を算出する。第１箇所Ｐ１で計測された風速及び風向は、ｔ秒後に予測必要箇所Ｑ１に到達するので、式（２）に基づいて、予測必要箇所Ｑ１の風速及び風向が算出される。

例えば、第１箇所Ｐ１から２０［ｍ］離れた位置に予測必要箇所Ｑ１を設定する。風の群速度が２０［ｍ／ｓ］と算出され、ある時点において第１箇所Ｐ１での風速が５［ｍ／ｓ］と測定された場合、予測必要箇所Ｑ１では１［ｓ］後に風速５［ｍ／ｓ］の風が測定される。

予測部２１は、算出結果を予測情報として出力制御部２２に出力する。出力制御部２２は、予測情報に基づいて、出力部２８に予測必要箇所Ｑ１の風速及び風向を出力する。図７の例では、同様にして、第１箇所Ｐ１から離間した任意のコースＲ上の位置（例えば、（３）から（６））の位置における風速及び風向は、群速度Ｖｇと第１箇所Ｐ１からの距離に基づいて、予測することができる。但し、上記の予測方法は、測定対象の位置が平地であり、壁等の風に影響を与える要因が無いことを前提とする。

次に、風速測定システム１を用いた風速及び風向の測定方法について説明する。

図９は、風速測定システム１を用いた風速及び風向の測定方法の一例を示すフローチャートである。まず、作業者は、端末装置２０のプログラムを起動する（ステップＳ１００）。次に、作業者は、測定対象点であるコースＲ上の複数の第ｍ箇所Ｐｍの位置にマーカを付ける（ステップＳ１０２）。次に、作業者は、マーカを目印として複数の第ｍ箇所Ｐｍ上にＧＰＳ装置４０を設置する（ステップＳ１０４）。次に、作業者がＧＰＳ装置４０―ｍを作動させると、ＧＰＳ装置４０―ｍは、複数の第ｍ箇所Ｐｍの位置を測定する（ステップＳ１０６）。次に、作業者は、複数の第ｍ箇所Ｐｍ上に複数の第１測定部１０―ｍを設置（ステップＳ１０８）。次に、作業者は、複数の第１測定部１０−ｍを作動させ、複数の第ｍ箇所Ｐｍにおける風速及び風向を測定する（ステップＳ１１０）。

次に、予測部２１は、複数の第１測定部１０−ｍにより測定された複数の第ｍ箇所Ｐｍの風速及び風向の情報に基づいて、第１風速情報２５を生成する（ステップＳ１１２）。次に、予測部２１は、生成した第１風速情報２５に基づいて、複数の第ｍ箇所Ｐｍの間の任意の位置における予測必要箇所Ｑ１の風速及び風向を予測する（ステップＳ１１４）。次に、出力制御部２２は、予測情報に基づいて、予測結果を出力部２８に出力する（ステップＳ１１６）。次に、予測部２１は、第ｍ箇所Ｐｍにおける測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ１１８）。

ステップＳ１１１８で否定的な結果を得た場合、予測部２１は、所定のタイミングでステップＳ１１０に処理を戻し、ステップＳ１１０からステップＳ１１８の処理を繰り返し、予測必要箇所Ｑ１における風速及び風向の経時的変化を予測する。ステップＳ１１８で肯定的な判定を得た場合、予測部２１は、処理を終了する。

上述したように第１実施形態によれば、風速測定システム１は、風速及び風向の測定により、任意の位置及び時刻の風速及び風向を予測することができる。この結果、風速測定システム１によれば、装置構成及び測定方法を簡略化することができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、複数の検出部Ｔｍにおいて測定された風速及び風向に基づいて基地局Ｔ０が予測必要箇所の風速及び風向を予測した。第２実施形態では、基地局Ｔ０を設けることなく、測定部が第１箇所Ｐ１と、第２箇所とにおいて測定された風速に基づいて予測必要箇所の風速及び風向を予測する。以下の説明では、第１実施形態と同一の構成については同一の名称及び符号を用い、重複する説明については適宜省略する。

図１０及び図１１は、第２実施形態の風速測定システム１Ａの構成の一例を示す図である。第１実施形態における風速測定システム１に比して風速測定システム１Ａは、基地局Ｔ０が設けられておらず、測定部において第２測定部１２を更に備える。そして、風速測定システム１Ａは、端末装置２０Ａにおいて実行される処理が異なる。

図１２は、風速測定システム１Ａの風速及び風向の測定原理を説明する図である。図示するように、風速測定システム１Ａでは、第１箇所Ｐ１と距離Ｘ２離間した位置（例えば、（６）の位置）に第２箇所Ｐ２が設置される。予測部２１Ａは、第２測定部１２の測定結果を取得する。

予測部２１Ａは、第１測定部１０と、第２測定部１２とにより測定された測定結果に基づいて、解析的に風Ｗの群速度を算出する。図１３は、第１測定部１０と、第２測定部１２とにより測定された風Ｗの波形を示す図である。図１３において横軸は時間を表している。縦軸は風速を表している。

図１３には、第１測定部１０と、第２測定部１２とにより測定された風速の経時的変化のそれぞれの測定結果が上下方向に便宜的にオフセットされて表示されている。予測部２１Ａは、第１測定部１０と、第２測定部１２とにより測定された測定結果を参照し、第１測定部１０で測定された風速の波形から、第２測定部１２で測定された風速の波形と類似する波形を抽出する。

予測部２１Ａは、抽出された第１測定部１０で測定された風速の波形と第２測定部１２で測定された風速の波形とに基づいて、それぞれの波形の時間差ｔ２を算出する。予測部２１Ａは、第１箇所Ｐ１と第２箇所Ｐ２との間の距離Ｘ２とに基づいて群速度Ｖｇを算出する。予測部２１Ａは、第１実施形態と同様に、式（２）、（３）に基づいて、第１箇所Ｐ１と第２箇所Ｐ２との間に位置する予測必要箇所Ｑ１における風速及び風向を予測する。予測部２１Ａは、例えば、算出した群速度Ｖｇに基づいて、予測必要箇所Ｑ１における風速及び風向を算出する。

第１箇所Ｐ１で測定された風の疎密状態は、第２箇所Ｐ２に到達するまでに変化する可能性がある。予測部２１Ａは、比較対象となる第１測定部１０で測定された風速の波形と第２測定部１２で測定された風速の波形において、サンプリング点における風速に誤差がある場合、サンプリング点における風速の平均値を風速としてもよい。

図１２に戻り、第１箇所Ｐ１で測定される風速の値は、第２箇所Ｐ２で測定される風速の時間軸上での将来の値と近似する。

予測部２１Ａは、第１箇所Ｐ１における第１風速情報２５を生成することに加え、第２箇所Ｐ２における第２風速情報を生成し、第１風速情報２５と第２風速情報２６とのそれぞれに基づいて、予測必要箇所の風速を予測してもよい。このとき、第１風速情報２５と第２風速情報２６とのそれぞれに基づいて、予測された予測必要箇所の風速のそれぞれの値が異なる場合、平均値を予測必要箇所の風速としてもよい。

次に、風速測定システム１Ａを用いた風速及び風向の測定方法について説明する。

図１４は、風速測定システム１Ａを用いた風速及び風向の測定方法の工程の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２００からステップＳ２０８は、第１実施形態のステップＳ１００からステップＳ１０８と同様である。ステップＳ２０８の後、作業者は、測定対象点であるコースＲ上の第１箇所Ｐ１から離間した第２箇所Ｐ２にマーカを付ける（ステップＳ２１０）。

次に、作業者は、マーカを目印として第２箇所Ｐ２上にＧＰＳ装置４０を設置する（ステップＳ２１２）。次に、作業者は、ＧＰＳ装置４０を作動させ、第２箇所Ｐ２の位置を測定する（ステップＳ２１４）。次に、作業者は、第２箇所Ｐ２上に第２測定部１２を設置する（ステップＳ２１６）。次に、作業者は、第１測定部１０を作動させ、第１箇所Ｐ１における風速及び風向を測定する（ステップＳ２１８）。次に、作業者は、第１測定部１０と同時に第２測定部１２を作動させ、第２箇所Ｐ２における風速及び風向を測定する（ステップＳ２２０）。

次に、予測部２１は、第１測定部１０により測定された第１箇所Ｐ１の風速及び風向の情報と、第２測定部１２により測定された第２箇所Ｐ２の風速及び風向の情報とに基づいて、風の群速度を算出する（ステップＳ２２２）。次に、予測部２１は、算出した群速度に基づいて、第１箇所Ｐ１と第２箇所Ｐ２との間に位置する予測必要箇所Ｑ１の予測必要箇所Ｑ１の風速及び風向を予測する（ステップＳ２２４）。次に、出力制御部２２は、予測情報に基づいて、予測結果を出力部２８に出力する（ステップＳ２２６）。次に、予測部２１は、第１箇所Ｐ１における測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ２２８）。

ステップＳ２２８で否定的な結果を得た場合、予測部２１は、所定のタイミングでステップＳ２１８に処理を戻し、ステップＳ２１８からステップＳ２２８の処理を繰り返し、予測必要箇所Ｑ１における風速の経時的変化を予測する。ステップＳ２２８で肯定的な判定を得た場合、予測部２１は、処理を終了する。

上述したように第２実施形態によれば、風速測定システム１Ａは、２箇所で風速及び風向を測定して予測必要箇所Ｑ１の風速を時間軸上における過去のデータと未来のデータの両方に基づいて予測するため、装置構成を簡略化すると共に風速の予測を、より正確に行うことができる。

［ハードウェア構成］
上述した実施形態の風速測定システム１の端末装置２０は、例えば、図１５に示すようなハードウェアの構成により実現される。図１５は、実施形態の端末装置２０のハードウェア構成の一例を示す図である。

制御部は、通信コントローラ２０−１Ａ、ＣＰＵ２０−２Ａ、ＲＡＭ２０−３Ａ、ＲＯＭ２０−４Ａ、フラッシュメモリやＨＤＤなどの二次記憶装置２０−５Ａ、およびドライブ装置２０−６Ａが、内部バスあるいは専用通信線によって相互に接続された構成となっている。ドライブ装置２０−６Ａには、光ディスクなどの可搬型記憶媒体が装着される。二次記憶装置２０−５Ａに格納されたプログラム２０−５ａがＤＭＡコントローラ（不図示）などによってＲＡＭ２０−３に展開され、ＣＰＵ２０−２Ａによって実行されることで、制御部が実現される。ＣＰＵ２０−２Ａが参照するプログラムは、ドライブ装置２０−６Ａに装着された可搬型記憶媒体に格納されていてもよいし、ネットワークＮＷを介して他の装置からダウンロードされてもよい。

上記実施形態は、以下のように表現することができる。
記憶装置と、
前記記憶装置に格納されたプログラムを実行するハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサは、前記プログラムを実行することにより、
第１箇所において測定された風速及び風向に基づいて第１風速情報を生成し、
生成させた前記第１風速情報に基づいて、前記第１箇所以外から所定距離離間した予測必要箇所の風速及び風向を予測し、
予測した予測情報を出力部に出力する、
風速測定システム。

本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１、１Ａ‥風速測定システム、１０−ｍ‥第１測定部、１２‥第２測定部、１５、６０―ｍ‥三脚、２０、２０−ｍ、２０−Ａ‥端末装置、２０−１Ａ‥通信コントローラ、２０−２Ａ‥ＣＰＵ、２０−３Ａ‥ＲＡＭ、２０−４Ａ‥ＲＯＭ、２０−５Ａ‥二次記憶装置、２０−５ａ‥プログラム、２０−６Ａ‥ドライブ装置、２１、２１Ａ‥予測部、２２、２２−ｍ‥出力制御部、２３‥記憶部、２４‥測定情報、２５‥第１風速情報、２６‥第２風速情報、２８、２８−ｍ‥出力部、３０―ｍ‥温度測定部、４０−ｍ‥ＧＰＳ装置、５０、５０−ｍ‥送受信部、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３‥ケーブル、Ｍ‥車両、ＮＷ‥ネットワーク、Ｐ１‥第１箇所、Ｐ２‥第２箇所、Ｐｍ‥、第ｍ箇所、Ｑ１‥予測必要箇所、Ｒ‥コース

Claims (9)

1. 複数の位置における風速及び風向を測定する複数の測定部と、
   前記複数の測定部により測定された前記風速及び前記風向に基づいて第１風速情報を生成し、生成した前記第１風速情報に基づいて、前記複数の位置の間の任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測する予測部と、
   前記予測部により予測された予測情報を出力する出力部と、
   を備える風速測定システム。
2. 前記第１風速情報は、前記複数の測定部により測定された前記風速及び前記風向に基づいて導出された風の群速度を含み、
   前記予測部は、前記第１風速情報と、前記複数の位置の内の第１箇所から前記予測必要箇所までの距離とに基づいて、前記予測必要箇所における風速及び風向を予測する、
   請求項１に記載の風速測定システム。
3. 前記予測部は、前記複数の箇所において所定時間の間に測定された前記風速及び前記風向の大きさに関する波形パターンが移動する速度に基づいて、前記群速度を導出する、
   請求項２に記載の風速測定システム。
4. 第１箇所の風速及び風向を測定する第１測定部と、前記第１箇所と離間した第２箇所の風速及び風向を測定する第２測定部を更に有し、
   前記予測必要箇所は、前記第１箇所と前記第２箇所との間の箇所であり、
   前記予測部は、前記第１測定部により測定された風速及び風向と前記第２測定部により測定された風速及び風向とに基づいて、前記予測必要箇所の風速及び風向を予測する、
   請求項１から３のうちいずれか１項に記載の風速測定システム。
5. 前記複数の測定部のぞれぞれは、位置データを計測すると共に、計測時の時刻データを取得するＧＰＳ装置を更に備え、
   前記測定部は、測定した前記風速及び前記風向と、前記ＧＰＳ装置から取得した前記位置データ及び前記時刻データとを含む前記第１風速情報を生成し、
   前記予測部は、前記複数の測定部のそれぞれから取得した複数の前記第１風速情報を前記第１風速情報に含まれる前記時刻データに基づいて時刻で同期し、任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測する、
   請求項１から４のうちいずれか１項に記載の風速測定システム。
6. 前記複数の測定部からデータを取得する基地局を更に備え、
   前記基地局は、所定方向に沿って配置された前記複数の測定部に対して略中央の位置に配置されている、
   請求項１から５のうちいずれか１項に記載の風速測定システム。
7. 複数の位置において測定された風速及び風向に基づいて第１風速情報を生成し、生成した前記第１風速情報に基づいて、前記複数の位置の間の任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測する予測部と、
   前記予測部により予測された風速及び風向に関する情報を出力する出力部と、を備える、
   風速測定装置。
8. 複数の位置に風速及び風向を測定するための複数の測定部を設置し、
   前記複数の測定部により前記複数の箇所における風速及び風向を測定し、
   コンピュータが、前記複数の測定部により測定された前記風速及び前記風向に基づいて第１風速情報を生成し、生成した前記第１風速情報に基づいて、前記複数の位置の間の任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測し、
   予測された予測情報を出力する、
   風速測定方法。
9. コンピュータに、
   複数の位置において測定された風速及び風向に基づいて第１風速情報を生成させ、
   生成させた前記第１風速情報に基づいて、前記複数の位置の間の任意の位置における予測必要箇所の風速及び風向を予測させ、
   予測された予測情報を出力部に出力させる、
   プログラム。

Images