JPH0228115B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0228115B2 JPH0228115B2 JP58088227A JP8822783A JPH0228115B2 JP H0228115 B2 JPH0228115 B2 JP H0228115B2 JP 58088227 A JP58088227 A JP 58088227A JP 8822783 A JP8822783 A JP 8822783A JP H0228115 B2 JPH0228115 B2 JP H0228115B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- signal
- wavelength
- radar
- wave number
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーダの画像処理において、波浪から
の反射信号のフーリエ変換により波浪の伝搬速度
と波長を求める測定装置に関するものである。
の反射信号のフーリエ変換により波浪の伝搬速度
と波長を求める測定装置に関するものである。
従来のこの種装置は、レーダ画面において波浪
からの反射波が認められる広い範囲に亘つて、ビ
デオ信号のＡ−Ｄ変換、記録、極座標であるレー
ダ画像から直交座標への変換等を行つた後、２次
元のフーリエ変換、２次元の信号の相関係数等の
計算を行うことによつて測定するものであつて、
測定に要する時間が長いというほかに、多量の記
憶素子を備えた高速電算機を使用しているにもか
かわらず、アンテナ回転毎の画像について信号解
析による波浪の伝搬速度や波長を求めることが困
難であつた。
からの反射波が認められる広い範囲に亘つて、ビ
デオ信号のＡ−Ｄ変換、記録、極座標であるレー
ダ画像から直交座標への変換等を行つた後、２次
元のフーリエ変換、２次元の信号の相関係数等の
計算を行うことによつて測定するものであつて、
測定に要する時間が長いというほかに、多量の記
憶素子を備えた高速電算機を使用しているにもか
かわらず、アンテナ回転毎の画像について信号解
析による波浪の伝搬速度や波長を求めることが困
難であつた。
本発明は上述したような事情から、荒天下の波
浪のもつ規則的な波頭から反射してくる信号につ
いて、一般のレーダにおいても画面上で波浪の伝
搬方向に方位を限定すれば、１次元のフーリエ変
換が可能となることに着目して、レーダに対する
波浪の相対的な伝搬速度と波長を、アンテナ回転
毎の信号解析により瞬時的に測定せんとするもの
であつて、レーダによる波浪の伝搬方向と海面反
射の存在する距離との範囲から取出したアンテナ
回転毎の受信信号を高速フーリエ変換を介して空
間スペクトル信号に処理する手段と、この信号か
ら最も振幅の大きな空間スペクトルを取出して波
浪の波長を算出する手段と、アンテナ回転毎の前
記空間スペクトルの位相差を検出して波浪の伝搬
速度を算出する手段とを備えて成ることを特徴と
するレーダによる波浪速度と波長の測定装置であ
る。
浪のもつ規則的な波頭から反射してくる信号につ
いて、一般のレーダにおいても画面上で波浪の伝
搬方向に方位を限定すれば、１次元のフーリエ変
換が可能となることに着目して、レーダに対する
波浪の相対的な伝搬速度と波長を、アンテナ回転
毎の信号解析により瞬時的に測定せんとするもの
であつて、レーダによる波浪の伝搬方向と海面反
射の存在する距離との範囲から取出したアンテナ
回転毎の受信信号を高速フーリエ変換を介して空
間スペクトル信号に処理する手段と、この信号か
ら最も振幅の大きな空間スペクトルを取出して波
浪の波長を算出する手段と、アンテナ回転毎の前
記空間スペクトルの位相差を検出して波浪の伝搬
速度を算出する手段とを備えて成ることを特徴と
するレーダによる波浪速度と波長の測定装置であ
る。
以下本発明装置の一実施例を図面につき説明す
るに、図中、１はレーダアンテナ、２は対数直線
形特性受信回路、３はレーダ指示機、４は自動的
な方法或いは手動的な方法により波浪の伝搬方向
と、海面反射が存在する距離（以下単に距離とい
う。）範囲から信号を取出すゲート設定器で、こ
のゲート設定器４により波浪の伝搬方向と距離範
囲のゲート回路が設定される。このゲート設定器
４で設定されたゲート回路を通過した受信信号
を、距離に対してほゞ一定な振幅となるように次
段の利得特性補正回路５に通し、次段のＡ−Ｄ
（アナログ−デジタル）変換器６でデジタル信号
に変換する。次いでこの信号を高速フーリエ変換
器７によりフーリエ変換すると、通常の時間的に
振幅が変化する信号をフーリエ変換する場合のよ
うに時間に対する繰返し信号の成分であるスペク
トル成分が出力される。
るに、図中、１はレーダアンテナ、２は対数直線
形特性受信回路、３はレーダ指示機、４は自動的
な方法或いは手動的な方法により波浪の伝搬方向
と、海面反射が存在する距離（以下単に距離とい
う。）範囲から信号を取出すゲート設定器で、こ
のゲート設定器４により波浪の伝搬方向と距離範
囲のゲート回路が設定される。このゲート設定器
４で設定されたゲート回路を通過した受信信号
を、距離に対してほゞ一定な振幅となるように次
段の利得特性補正回路５に通し、次段のＡ−Ｄ
（アナログ−デジタル）変換器６でデジタル信号
に変換する。次いでこの信号を高速フーリエ変換
器７によりフーリエ変換すると、通常の時間的に
振幅が変化する信号をフーリエ変換する場合のよ
うに時間に対する繰返し信号の成分であるスペク
トル成分が出力される。
レーダにおいては、時間的に振幅が変化する信
号は、その各瞬間の時刻に相当する空間の距離の
点における反射の大きさを表す反射信号である。
従つて出力されるスペクトル成分は、こんどは距
離に対する繰返しの信号、すなわち空間スペクト
ル信号となる。
号は、その各瞬間の時刻に相当する空間の距離の
点における反射の大きさを表す反射信号である。
従つて出力されるスペクトル成分は、こんどは距
離に対する繰返しの信号、すなわち空間スペクト
ル信号となる。
本発明のシステムで行われる高速フーリエ変換
によつて算出される空間スペクトルも一般のフー
リエ変換と同様な計算によつて算出される。
によつて算出される空間スペクトルも一般のフー
リエ変換と同様な計算によつて算出される。
これは例えば１秒間のあいだ楽音をフーリエ変
換したときにいろいろな周波数成分に分離される
が、周波数とは時間１秒のあいだに繰返される数
をあらわす信号であり、空間スペクトルはレーダ
においては、１秒の代りに、ある距離のあいだに
繰返される波の山の数である波数を示す。
換したときにいろいろな周波数成分に分離される
が、周波数とは時間１秒のあいだに繰返される数
をあらわす信号であり、空間スペクトルはレーダ
においては、１秒の代りに、ある距離のあいだに
繰返される波の山の数である波数を示す。
実際の回路例ではサンプル間隔を100ナノ秒と
すると、レーダの距離間隔では15メートルに相当
するが、サンプル点のデータの数が128個の時間
間隔は100ナノ秒×（128−１）＝12.7ミリ秒であ
り、距離区間は15メートル×（128−１）＝1905メ
ートルとなるので、この時間・距離区間の信号を
フーリエ変換すると、この時間・空間区間内に繰
返される数である周波数・波数を網羅したスペク
トルが算出される。
すると、レーダの距離間隔では15メートルに相当
するが、サンプル点のデータの数が128個の時間
間隔は100ナノ秒×（128−１）＝12.7ミリ秒であ
り、距離区間は15メートル×（128−１）＝1905メ
ートルとなるので、この時間・距離区間の信号を
フーリエ変換すると、この時間・空間区間内に繰
返される数である周波数・波数を網羅したスペク
トルが算出される。
波浪到来の方向にアンテナが向いたときの信号
をフーリエ演算解析の結果、周波数・波数Ｎにつ
いて、サンプル数128個の半分以下の周波数・波
数が幾つか算出される。そのうち一つＮの周波
数・波数について角度をラジアン単位で表した三
角関数の振幅ASNの正弦波ASNと振幅ACNの余弦
波ACNの二つの関数成分は すなわち ASN＝ASN sin2πN ACN＝ACN cos2πN このASNとACNの振幅をベクトル的に算出する
と上記の正弦波と余弦波の振幅より波数Ｎのスペ
クトルの合成振幅ANは AN＝（ASN 2＋ACN 2）1/2 位相は θ＝tan-1（ASN／ACN） と算出して正弦波だけで表現したときの関数式は SN＝AN sin（2πN＋θ） となる。
をフーリエ演算解析の結果、周波数・波数Ｎにつ
いて、サンプル数128個の半分以下の周波数・波
数が幾つか算出される。そのうち一つＮの周波
数・波数について角度をラジアン単位で表した三
角関数の振幅ASNの正弦波ASNと振幅ACNの余弦
波ACNの二つの関数成分は すなわち ASN＝ASN sin2πN ACN＝ACN cos2πN このASNとACNの振幅をベクトル的に算出する
と上記の正弦波と余弦波の振幅より波数Ｎのスペ
クトルの合成振幅ANは AN＝（ASN 2＋ACN 2）1/2 位相は θ＝tan-1（ASN／ACN） と算出して正弦波だけで表現したときの関数式は SN＝AN sin（2πN＋θ） となる。
こうして各成分スペクトルを算出する。８はこ
の空間スペクトル信号から最も振幅の大きい成分
を持つた空間スペクトルを取出すための主波長ス
ペクトル取出し回路である。この回路８からの出
力スペクトル信号を波浪波長計算回路１０へ導
き、ここにおいて、高速フーリエ変換器７に入力
したときの信号の時間長すなわち対応する距離区
間を、出力スペクトルの周波数すなわち波数で割
るとこの観測距離のなかに存在した波浪のそれぞ
れの波数に対応した波長が解る。
の空間スペクトル信号から最も振幅の大きい成分
を持つた空間スペクトルを取出すための主波長ス
ペクトル取出し回路である。この回路８からの出
力スペクトル信号を波浪波長計算回路１０へ導
き、ここにおいて、高速フーリエ変換器７に入力
したときの信号の時間長すなわち対応する距離区
間を、出力スペクトルの周波数すなわち波数で割
るとこの観測距離のなかに存在した波浪のそれぞ
れの波数に対応した波長が解る。
これらの計算はデジタル化された各信号が通常
の小型計算機内で処理されるのと全く同様にボー
ドに組立てた専用の計算回路において、記憶、読
出し、算出などによつて行うが、機能的に回路８
からの出力スペクトル信号は主波長スペクトル記
憶回路９へも導かれ、ここでデジタル的に記憶さ
れる。
の小型計算機内で処理されるのと全く同様にボー
ドに組立てた専用の計算回路において、記憶、読
出し、算出などによつて行うが、機能的に回路８
からの出力スペクトル信号は主波長スペクトル記
憶回路９へも導かれ、ここでデジタル的に記憶さ
れる。
レーダで観測される周囲の波浪海面は、波浪が
成分の波長に応じた速度で伝搬するので、レーダ
アンテナが波浪の到来方向を向いた瞬間と、回転
して次にその方向に向いた瞬間の波浪はずれてい
る。
成分の波長に応じた速度で伝搬するので、レーダ
アンテナが波浪の到来方向を向いた瞬間と、回転
して次にその方向に向いた瞬間の波浪はずれてい
る。
上式に示した正弦波だけで表した信号について
アンテナが回転し同じ角度を向いた時の２組の信
号のスペクトルのなかで、同じ波数Ｎの信号をそ
れぞれのスペクトルから取出し相互の位相値の差
を算出することが位相比較で、この動作を主波長
スペクトル位相検出回路１１にて行う。この回路
１１によつて比較検出された位相差の値から波浪
速度計算回路１２においてアンテナ１回転当りの
波浪伝搬速度を求め、その値から毎秒当りの秒速
値と１時間当りの時速値を算出する。すなわち、
１波長の全位相値は2πラジアンなので、位相値
と波長の端数とは対応するので、実際の距離と対
応し、既定時間内の位相変化から波速度が求めら
れる。なお、船舶レーダの場合には、船の速度と
のベクトル和であるので、船の速度を該移動速度
から減算すれば波浪速度が求められる。これらの
速度値と前記波浪波長計算回路１０からの波長値
を波長・波速表示器１３に表示するものである。
アンテナが回転し同じ角度を向いた時の２組の信
号のスペクトルのなかで、同じ波数Ｎの信号をそ
れぞれのスペクトルから取出し相互の位相値の差
を算出することが位相比較で、この動作を主波長
スペクトル位相検出回路１１にて行う。この回路
１１によつて比較検出された位相差の値から波浪
速度計算回路１２においてアンテナ１回転当りの
波浪伝搬速度を求め、その値から毎秒当りの秒速
値と１時間当りの時速値を算出する。すなわち、
１波長の全位相値は2πラジアンなので、位相値
と波長の端数とは対応するので、実際の距離と対
応し、既定時間内の位相変化から波速度が求めら
れる。なお、船舶レーダの場合には、船の速度と
のベクトル和であるので、船の速度を該移動速度
から減算すれば波浪速度が求められる。これらの
速度値と前記波浪波長計算回路１０からの波長値
を波長・波速表示器１３に表示するものである。
以上詳述したように本発明は、レーダによる波
浪の伝搬方向と海面反射が存在する距離範囲につ
いてアンテナ回転毎の受信信号を１次元の高速フ
ーリエ変換で信号処理し、この処理信号を基にし
てレーダに対する波浪の相対的な伝搬速度と波長
を瞬時的に測定するようにしたものであるから、
従来装置より構造を単純化でき、しかもアンテナ
回転毎の画像について信号解析による信頼性の高
い波浪情報を極めて容易に短時間のうちにキヤツ
チすることができる卓越した効果を奏するもので
ある。
浪の伝搬方向と海面反射が存在する距離範囲につ
いてアンテナ回転毎の受信信号を１次元の高速フ
ーリエ変換で信号処理し、この処理信号を基にし
てレーダに対する波浪の相対的な伝搬速度と波長
を瞬時的に測定するようにしたものであるから、
従来装置より構造を単純化でき、しかもアンテナ
回転毎の画像について信号解析による信頼性の高
い波浪情報を極めて容易に短時間のうちにキヤツ
チすることができる卓越した効果を奏するもので
ある。
図は本発明装置の一実施例を示すブロツク図で
ある。 １……レーダアンテナ、２……対数直線形特性
受信回路、３……レーダ指示機、４……ゲート設
定器、５……利得特性補正回路、６……Ａ−Ｄ変
換器、７……高速フーリエ変換器、８……主波長
スペクトル取出し回路、９……主波長スペクトル
記憶回路、１０……波浪波長計算回路、１１……
主波長スペクトル位相差検出回路、１２……波浪
速度計算回路、１３……波長・波速表示器。
ある。 １……レーダアンテナ、２……対数直線形特性
受信回路、３……レーダ指示機、４……ゲート設
定器、５……利得特性補正回路、６……Ａ−Ｄ変
換器、７……高速フーリエ変換器、８……主波長
スペクトル取出し回路、９……主波長スペクトル
記憶回路、１０……波浪波長計算回路、１１……
主波長スペクトル位相差検出回路、１２……波浪
速度計算回路、１３……波長・波速表示器。
Claims (1)
- １ レーダによる波浪の伝搬方向と海面反射の存
在する距離範囲を設定し、その設定範囲から取出
したアンテナ回転毎の受信信号を高速フーリエ変
換を介して空間スペクトルを求めて、振幅値と位
相値を持つ正弦波形式の波数の信号に処理する手
段と、この信号から最も振幅の大きな波数信号を
取出して前記設定範囲内の波数より波浪の波長を
算出する手段と、アンテナ回転毎の前記波数信号
の同一波数値の信号間の位相差を取出して、その
位相差とアンテナ回転時間とより波浪の伝搬速度
を算出する手段とを備えて成ることを特徴とする
レーダによる波浪速度と波長の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58088227A JPS60381A (ja) | 1983-05-19 | 1983-05-19 | レ−ダによる波浪速度と波長の測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58088227A JPS60381A (ja) | 1983-05-19 | 1983-05-19 | レ−ダによる波浪速度と波長の測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60381A JPS60381A (ja) | 1985-01-05 |
| JPH0228115B2 true JPH0228115B2 (ja) | 1990-06-21 |
Family
ID=13936979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58088227A Granted JPS60381A (ja) | 1983-05-19 | 1983-05-19 | レ−ダによる波浪速度と波長の測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60381A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2597027B2 (ja) * | 1990-03-13 | 1997-04-02 | 防衛庁技術研究本部長 | 波浪観測レーダ |
| US7481413B2 (en) | 2004-06-14 | 2009-01-27 | Zurn Industries, Llc | Flush actuator assembly and method therefor |
-
1983
- 1983-05-19 JP JP58088227A patent/JPS60381A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60381A (ja) | 1985-01-05 |
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