JPH02287276A - 速度測定装置 - Google Patents
速度測定装置Info
- Publication number
- JPH02287276A JPH02287276A JP10785989A JP10785989A JPH02287276A JP H02287276 A JPH02287276 A JP H02287276A JP 10785989 A JP10785989 A JP 10785989A JP 10785989 A JP10785989 A JP 10785989A JP H02287276 A JPH02287276 A JP H02287276A
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は音波のドツプラ効果を利用して移動体。
例えば船舶の速度を１（ＩＩＩ定する装置に関する。
（従来の技術）
従来、ドツプラ・ソナー等の名称で知られている船舶用
速度ハ］定装置は１次のような原理、すなわち、船底よ
り斜め下方向に発射された音波と海底あるいは水中浮遊
物によって散乱反射され再び受信された受信信号との間
に、船速に比例したドツプラ偏移が生ずるという原理を
利用して船速を測定する。このような船舶用速度測定装
置は、船舶の傾きや動揺にともなう測定誤差を軽減する
目的で、ＪＡＮＵＳ方式と呼ばれる誤差軽減方式を採用
している。この方式は、音波ビームを１例えば前方向と
後方向という具合に対称方向に発射し。
速度ハ］定装置は１次のような原理、すなわち、船底よ
り斜め下方向に発射された音波と海底あるいは水中浮遊
物によって散乱反射され再び受信された受信信号との間
に、船速に比例したドツプラ偏移が生ずるという原理を
利用して船速を測定する。このような船舶用速度測定装
置は、船舶の傾きや動揺にともなう測定誤差を軽減する
目的で、ＪＡＮＵＳ方式と呼ばれる誤差軽減方式を採用
している。この方式は、音波ビームを１例えば前方向と
後方向という具合に対称方向に発射し。
それぞれの音波ビームのドツプラ偏移の差により誤差を
軽減する。
軽減する。
また、従来技術の一例として、第４図に示すように、船
体１に送受波器２を取付け、この送受波器２から、移動
方向に対して前方向の音波ビーム３ａ、後方向の音波ビ
ーム３ｂ、右方向の音波ビーム３Ｃおよび左方向の音波
ビーム３ｄを発射する。そして、前方向と後方向の音波
ビーム３ａおよび３ｂの反射波から前後速度を、右方向
と左方向の音波ビーム３Ｃおよび３ｄの反射波から左右
速度をそれぞれｎｊ定する。このような速度測定装置は
二軸速度測定装置と呼ばれ、広く実用化されている。
体１に送受波器２を取付け、この送受波器２から、移動
方向に対して前方向の音波ビーム３ａ、後方向の音波ビ
ーム３ｂ、右方向の音波ビーム３Ｃおよび左方向の音波
ビーム３ｄを発射する。そして、前方向と後方向の音波
ビーム３ａおよび３ｂの反射波から前後速度を、右方向
と左方向の音波ビーム３Ｃおよび３ｄの反射波から左右
速度をそれぞれｎｊ定する。このような速度測定装置は
二軸速度測定装置と呼ばれ、広く実用化されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、このような前後速度または左右速度を同
時に測定する二軸速度測定装置においては１次のような
問題点がある。すなわち、船舶の移動推進源としてのプ
ロペラ４の回転音が原因となり２通称“プロペラ雑音”
と呼ばれる雑音５が船体１と海底との多重反射等により
５前後進度を測定するために配置した後方向ビーム３ｂ
に混入する。このため１前後進度の７１１１１定値に誤
差を含みやすくなる。
時に測定する二軸速度測定装置においては１次のような
問題点がある。すなわち、船舶の移動推進源としてのプ
ロペラ４の回転音が原因となり２通称“プロペラ雑音”
と呼ばれる雑音５が船体１と海底との多重反射等により
５前後進度を測定するために配置した後方向ビーム３ｂ
に混入する。このため１前後進度の７１１１１定値に誤
差を含みやすくなる。
そこで１本発明の技術的課題は１移動体の移動推進源に
起因した雑音を含むことなく測定を行うことのできる速
度ｆｌｌｌＪ定装置を折装置ることにある。
起因した雑音を含むことなく測定を行うことのできる速
度ｆｌｌｌＪ定装置を折装置ることにある。
（課題を解決するための手段）
本発明による速度測定装置は、同一の俯角で移動体の移
動方向に対して前方・前布・後左・後右からなる４方向
の音波ビームの配置をもつ送受波器と、該送受波器を駆
動する送信機と、前記４方向の音波ビームの反射信号を
それぞれ増幅する受信増幅手段と、該受信増幅手段の出
力から前記４方向のドツプラ偏移周波数を検出するドツ
プラ偏移検出手段と、前記前左方向と前記後右方向のド
ツプラ偏移の差分により前左方向の速度成分を検出する
第１の速度検出手段と、前記前右方向と前記後左方向の
ドツプラ偏移の差分により前右方向の速度成分を検出す
る第２の速度検出手段と、前記第１の速度検出手段によ
って得られた前左方向の速度成分と前記第２の速度検出
手段によって得られた前右方向の速度成分をもとにこれ
らの速度成分を移動体の前後速度および左右速度へ変換
するベクトル座標変換手段と、前記前後速度および左右
速度を表示する速度表示器とを含むことを特徴とする。
動方向に対して前方・前布・後左・後右からなる４方向
の音波ビームの配置をもつ送受波器と、該送受波器を駆
動する送信機と、前記４方向の音波ビームの反射信号を
それぞれ増幅する受信増幅手段と、該受信増幅手段の出
力から前記４方向のドツプラ偏移周波数を検出するドツ
プラ偏移検出手段と、前記前左方向と前記後右方向のド
ツプラ偏移の差分により前左方向の速度成分を検出する
第１の速度検出手段と、前記前右方向と前記後左方向の
ドツプラ偏移の差分により前右方向の速度成分を検出す
る第２の速度検出手段と、前記第１の速度検出手段によ
って得られた前左方向の速度成分と前記第２の速度検出
手段によって得られた前右方向の速度成分をもとにこれ
らの速度成分を移動体の前後速度および左右速度へ変換
するベクトル座標変換手段と、前記前後速度および左右
速度を表示する速度表示器とを含むことを特徴とする。
（作用）
本発明による速度ρ１定装置は、４本の音波ビームをそ
れぞれ、移動体の移動方向に対して前方・前布・後左・
後右の方向に発射することで、これらの反射波に１通常
、移動体の後部に設置される移動推進源の音波が含まれ
ないようにしている。
れぞれ、移動体の移動方向に対して前方・前布・後左・
後右の方向に発射することで、これらの反射波に１通常
、移動体の後部に設置される移動推進源の音波が含まれ
ないようにしている。
また、上記４つの反射波のドツプラ偏移を検出して得ら
れるものは前方方向、前右方向の速度成分であり、これ
らの速度成分をベクトル座標変換手段にて前後方向、左
右方向の速度成分に変換する。
れるものは前方方向、前右方向の速度成分であり、これ
らの速度成分をベクトル座標変換手段にて前後方向、左
右方向の速度成分に変換する。
（実施例）
以下２本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明による音波ビームの配置を示した図であ
って、船体１に取付けられた送受波器６は、同一俯角２
例えば６０度であって移動方向に対しては前左方向の音
波ビーム７ａ、前右方向の音波ビーム７ｃ、後左方向の
音波ビーム７ｄおよび後右方向の音波ビーム７ｂを発生
する。このような音波ビームの配置をとれば、船体後部
に設けられたプロペラ４の方向の指向性利得が小さくな
るため、船体１と海底との間で多重反射が起きた場合で
も、プロペラ雑音５が送受波器６へ混入してくることは
ほとんど無くなる。
って、船体１に取付けられた送受波器６は、同一俯角２
例えば６０度であって移動方向に対しては前左方向の音
波ビーム７ａ、前右方向の音波ビーム７ｃ、後左方向の
音波ビーム７ｄおよび後右方向の音波ビーム７ｂを発生
する。このような音波ビームの配置をとれば、船体後部
に設けられたプロペラ４の方向の指向性利得が小さくな
るため、船体１と海底との間で多重反射が起きた場合で
も、プロペラ雑音５が送受波器６へ混入してくることは
ほとんど無くなる。
第２図は第１図で示した音波ビーム配置をもつ送受波器
を用いた前後速度および左右速度を測定するための速度
測定装置の実施例を示す構成図である。６は送受波器、
８ａ〜８ｄは振動子、９は送信機、１０ａ〜１０ｄは送
受切換器、１１ａ〜１１ｄは受信増幅手段、１２３〜１
２ｄはドツプラ偏移検出手段、１３ｘはＸ軸速度検出手
段、１３ｙはＹ軸速度検出手段、１４はベクトル座標変
換手段、１５ｆは前後速度表示器、モして１５ｓは左右
速度表示器である。振動子８ａは第１図に示す前左方向
の音波ビーム７ａを、振動子８ｂは後右方向の音波ビー
ム７ｂを、振動子８ｃは前右方向の音波ビーム７ｃを、
振動子８ｄは後左方向の音波ビーム７ｄをそれぞれ発生
する。
を用いた前後速度および左右速度を測定するための速度
測定装置の実施例を示す構成図である。６は送受波器、
８ａ〜８ｄは振動子、９は送信機、１０ａ〜１０ｄは送
受切換器、１１ａ〜１１ｄは受信増幅手段、１２３〜１
２ｄはドツプラ偏移検出手段、１３ｘはＸ軸速度検出手
段、１３ｙはＹ軸速度検出手段、１４はベクトル座標変
換手段、１５ｆは前後速度表示器、モして１５ｓは左右
速度表示器である。振動子８ａは第１図に示す前左方向
の音波ビーム７ａを、振動子８ｂは後右方向の音波ビー
ム７ｂを、振動子８ｃは前右方向の音波ビーム７ｃを、
振動子８ｄは後左方向の音波ビーム７ｄをそれぞれ発生
する。
送波時における動作は、送信機９により周波数ｆ、の送
信パルスを発生し、送受切換器１０ａ〜１０ｄを経由し
て振動子８８〜８ｄを駆動する。
信パルスを発生し、送受切換器１０ａ〜１０ｄを経由し
て振動子８８〜８ｄを駆動する。
受波時には、前記各方向の音波が海底もしくは水１」浮
遊物等で散乱反射され、船舶とそれら反射物との相対速
度に応じたドツプラ偏移を受けて再び振動子８ａ〜８ｄ
で受波される。これらの信号は送受切換器１０ａ〜１０
ｄを経て受信増幅手段１１ａ〜ｌｉｄで適当な大きさに
増幅され、ドツプラ偏移検出手段１２ａ〜１２ｄでドツ
プラ偏移周波数を検出する。ドツプラ偏移検出手段１２
ｇは前左方向のドツプラ偏移周波数Δｆ、を、ドツプラ
偏移検出手段１２ｂは後右方向のドツプラ偏移周波数Δ
ｆ５を、ドツプラ偏移検出手段１２ｃは前右方向のドツ
プラ偏移周波数Δｆｃを、ドツプラ偏移検出手段１２ｄ
は後左方向のドツプラ偏移周波数Δｆ、をそれぞれ出力
する。
遊物等で散乱反射され、船舶とそれら反射物との相対速
度に応じたドツプラ偏移を受けて再び振動子８ａ〜８ｄ
で受波される。これらの信号は送受切換器１０ａ〜１０
ｄを経て受信増幅手段１１ａ〜ｌｉｄで適当な大きさに
増幅され、ドツプラ偏移検出手段１２ａ〜１２ｄでドツ
プラ偏移周波数を検出する。ドツプラ偏移検出手段１２
ｇは前左方向のドツプラ偏移周波数Δｆ、を、ドツプラ
偏移検出手段１２ｂは後右方向のドツプラ偏移周波数Δ
ｆ５を、ドツプラ偏移検出手段１２ｃは前右方向のドツ
プラ偏移周波数Δｆｃを、ドツプラ偏移検出手段１２ｄ
は後左方向のドツプラ偏移周波数Δｆ、をそれぞれ出力
する。
次に、Ｙ軸速度検出手段１３ｙで次の（１）式により、
前左方向（Ｙ軸）の速度を求める。
前左方向（Ｙ軸）の速度を求める。
ここで、Ｃは音速を、θは音波ビームの俯角を示す。こ
の式では、前述したように船舶の傾きゃ動揺にともなう
測定誤差を軽減するため ドツプラ偏移の差により速度
を求めている。同様に、Ｘ軸速度検出手段１３ｘで次の
（２）式により前右方向（Ｘ軸）の速度を求める。
の式では、前述したように船舶の傾きゃ動揺にともなう
測定誤差を軽減するため ドツプラ偏移の差により速度
を求めている。同様に、Ｘ軸速度検出手段１３ｘで次の
（２）式により前右方向（Ｘ軸）の速度を求める。
このようにして得られた前左方向（Ｙ軸）速度Ｖ、と前
右方向（Ｘ軸）速度Ｖ８は、■を船速。
右方向（Ｘ軸）速度Ｖ８は、■を船速。
αを船首から見た実際に船の進む角度とすると。
これらの関係は第３図のようになる。
π
Ｖ、１−Ｖ−ｃｏｓ（−−ａ） −（３）
畝下飽臼 Ｖ、−Ｖ Φ５ｆｎ（−−ａ） −（
４）ｖＰ−ｖ ＠ ｃｏｓ ａ
−（５）ｖ５＝Ｖ−ｓｉｎ ａ
−（６）これらの４式より次の関係が
導出される。
畝下飽臼 Ｖ、−Ｖ Φ５ｆｎ（−−ａ） −（
４）ｖＰ−ｖ ＠ ｃｏｓ ａ
−（５）ｖ５＝Ｖ−ｓｉｎ ａ
−（６）これらの４式より次の関係が
導出される。
これらの（７）、（８）式から、前左方向（Ｙ軸）速度
Ｖ、と前右方向（Ｘ輔）速度Ｖ８をもとにベクトル座標
変換手段１４により２前後速度ｖＰおよび左右速度Ｖｓ
を求め２前後速度表示器１５ｆと左右表示器１５ｓへそ
れぞれ出力して表示せしめる。
Ｖ、と前右方向（Ｘ輔）速度Ｖ８をもとにベクトル座標
変換手段１４により２前後速度ｖＰおよび左右速度Ｖｓ
を求め２前後速度表示器１５ｆと左右表示器１５ｓへそ
れぞれ出力して表示せしめる。
（発明の効果）
以上説明したように１本発明では、旧友・前布・後左・
後右方向のビーム配置をもつ送受波器とベクトル座標変
換手段を用いて前後速度または左右速度を求めるため、
移動推進源の雑音の影響が無くなり、安定かつ高精度で
船速を測定できる利点がある。
後右方向のビーム配置をもつ送受波器とベクトル座標変
換手段を用いて前後速度または左右速度を求めるため、
移動推進源の雑音の影響が無くなり、安定かつ高精度で
船速を測定できる利点がある。
第１図は本発明による音波ビームの配置を示した図、第
２図は本発明装置の実施例を示すブロック構成図、第３
図は本発明によるベクトル座標変換を説明するための図
、第４図は従来の音波ビームの配置を示した図である。 １・・・船体、２・・・送受波器、３ａ〜３ｄ・・・音
波ビーム、４・・・プロペラ、５・・・プロペラ雑音、
６・・・送受波器、７ａ〜７ｄ・・・音波ビーム、８ａ
〜８ｄ・・・振動子、９・・・送信機、１０ａ〜１０ｄ
・・・送受切換器、１１ａ〜１１ｄ・・・受信増幅手段
、 １２ａ〜１２ｄ・・・ドツプラ偏移検出手段１１
３ｙ・・・Ｙ軸速度検出手段、１３Ｘ・・・Ｘ軸速度検
出手段、１４・・・ベクトル座標変換手段、１５ｆ・・
・前後速度表示器。 １５ｓ・・・左右速度表示器。
２図は本発明装置の実施例を示すブロック構成図、第３
図は本発明によるベクトル座標変換を説明するための図
、第４図は従来の音波ビームの配置を示した図である。 １・・・船体、２・・・送受波器、３ａ〜３ｄ・・・音
波ビーム、４・・・プロペラ、５・・・プロペラ雑音、
６・・・送受波器、７ａ〜７ｄ・・・音波ビーム、８ａ
〜８ｄ・・・振動子、９・・・送信機、１０ａ〜１０ｄ
・・・送受切換器、１１ａ〜１１ｄ・・・受信増幅手段
、 １２ａ〜１２ｄ・・・ドツプラ偏移検出手段１１
３ｙ・・・Ｙ軸速度検出手段、１３Ｘ・・・Ｘ軸速度検
出手段、１４・・・ベクトル座標変換手段、１５ｆ・・
・前後速度表示器。 １５ｓ・・・左右速度表示器。
Claims (1)
- １、同一の俯角で移動体の移動方向に対して前左・前右
・後左・後右からなる４方向の音波ビームの配置をもつ
送受波器と、該送受波器を駆動する送信機と、前記４方
向の音波ビームの反射信号をそれぞれ増幅する受信増幅
手段と、該受信増幅手段の出力から前記４方向のドップ
ラ偏移周波数を検出するドップラ偏移検出手段と、前記
前左方向と前記後右方向のドップラ偏移の差分により前
左方向の速度成分を検出する第１の速度検出手段と、前
記前右方向と前記後左方向のドップラ偏移の差分により
前右方向の速度成分を検出する第２の速度検出手段と、
前記第１の速度検出手段によって得られた前左方向の速
度成分と前記第２の速度検出手段によって得られた前右
方向の速度成分をもとにこれらの速度成分を移動体の前
後速度および左右速度へ変換するベクトル座標変換手段
と、前記前後速度および左右速度を表示する速度表示器
とを含むことを特徴とする速度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10785989A JPH02287276A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 速度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10785989A JPH02287276A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 速度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02287276A true JPH02287276A (ja) | 1990-11-27 |
Family
ID=14469879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10785989A Pending JPH02287276A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 速度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02287276A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2701088A1 (fr) * | 1993-01-29 | 1994-08-05 | Telefunken Microelectron | Dispositif pour surveiller une flamme et application. |
| JP2008544228A (ja) * | 2005-06-20 | 2008-12-04 | ウインドビッドコ ピーティーワイ エルティーデー | 下層大気のソーダよる観測 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5050081A (ja) * | 1973-06-01 | 1975-05-06 | ||
| JPS5918672A (ja) * | 1982-07-22 | 1984-01-31 | Seiko Epson Corp | 薄膜半導体装置 |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP10785989A patent/JPH02287276A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5050081A (ja) * | 1973-06-01 | 1975-05-06 | ||
| JPS5918672A (ja) * | 1982-07-22 | 1984-01-31 | Seiko Epson Corp | 薄膜半導体装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2701088A1 (fr) * | 1993-01-29 | 1994-08-05 | Telefunken Microelectron | Dispositif pour surveiller une flamme et application. |
| JP2008544228A (ja) * | 2005-06-20 | 2008-12-04 | ウインドビッドコ ピーティーワイ エルティーデー | 下層大気のソーダよる観測 |
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