JPS5839972A - ドプラ式対地速度測定装置 - Google Patents
ドプラ式対地速度測定装置Info
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- JPS5839972A JPS5839972A JP13906681A JP13906681A JPS5839972A JP S5839972 A JPS5839972 A JP S5839972A JP 13906681 A JP13906681 A JP 13906681A JP 13906681 A JP13906681 A JP 13906681A JP S5839972 A JPS5839972 A JP S5839972A
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- Japan
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- water
- depth
- monostable circuit
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- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
- G01S15/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S15/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track
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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】
本発明は、ドプラ効果を利用した速度測定装置に係り、
特に水底に対する船舶の速度を測定する場合の超音波信
号の送受信装置に関する。
特に水底に対する船舶の速度を測定する場合の超音波信
号の送受信装置に関する。
従来から知られているドプラ効果を利用した船舶用速度
測定装置は、ドプラ・ソナーあるいはドプラ・ロブなど
の名称で知られているように、船舶より発射された超音
波周波数と、水底面あるいは水中の微少物体によって散
乱反射された後、再び受信された超音波信号の周波数と
の間に船舶に比例したドプラ偏位が生じることによって
船速を測定するものである。
測定装置は、ドプラ・ソナーあるいはドプラ・ロブなど
の名称で知られているように、船舶より発射された超音
波周波数と、水底面あるいは水中の微少物体によって散
乱反射された後、再び受信された超音波信号の周波数と
の間に船舶に比例したドプラ偏位が生じることによって
船速を測定するものである。
このような従来装置においては、送信信号が受信部へま
わり込むのを避けるためと、対地速度の有効測定深度を
拡大するためと、および単一の送受波器を切換えて送信
と受信とで共用するための目的で２通常は一定幅をもっ
た〕（ルス状の信号を用いるパルスドプラ方式が使用さ
れている。
わり込むのを避けるためと、対地速度の有効測定深度を
拡大するためと、および単一の送受波器を切換えて送信
と受信とで共用するための目的で２通常は一定幅をもっ
た〕（ルス状の信号を用いるパルスドプラ方式が使用さ
れている。
しかしながら、一定の俯角をもって発射される超音波ビ
ームは有限の幅をもっているため。
ームは有限の幅をもっているため。
送信パルス幅を一定とする従来の方法では、水深が深く
なるほど反射信号の拡がりが大きくなり超音波ビームの
両端では俯角が異なるため受信信号の前縁と後縁部分と
では中央に比べて異なったドプラ偏位となるので、水深
が深くなるほど反射信号の中央部の有効部分が少なくな
り正確なドプラ偏位な検出することができない欠点があ
った。
なるほど反射信号の拡がりが大きくなり超音波ビームの
両端では俯角が異なるため受信信号の前縁と後縁部分と
では中央に比べて異なったドプラ偏位となるので、水深
が深くなるほど反射信号の中央部の有効部分が少なくな
り正確なドプラ偏位な検出することができない欠点があ
った。
本発明は、これら従来技術の欠点を解消するものであっ
て、水深に比例して送信パルス幅を制御することにより
、常にドプラ偏位を検出するに必要なだけの幅を有する
反射信号が得られるようにし、併せて反射信号の前縁及
び後縁部分のドプラ偏位データの不確実な部分を排除す
るよう改善されたドプラ式対地速度測定装置を提供する
ものである。
て、水深に比例して送信パルス幅を制御することにより
、常にドプラ偏位を検出するに必要なだけの幅を有する
反射信号が得られるようにし、併せて反射信号の前縁及
び後縁部分のドプラ偏位データの不確実な部分を排除す
るよう改善されたドプラ式対地速度測定装置を提供する
ものである。
以下図面に示す本発明の一実施例につき説明する。
第１図は超音波ビーム発射角を説明する図面で、Ａは送
受波器、Ｈは水深、θｌは超音波ビームの発射角度、２
θは超音波ビームの拡がり幅。
受波器、Ｈは水深、θｌは超音波ビームの発射角度、２
θは超音波ビームの拡がり幅。
ＢおよびＤは超音波ビームの両端縁が水底に接する点、
Δノは超音波ビームの両端の水底までの距離差、すなわ
ち几−鼎を示す。
Δノは超音波ビームの両端の水底までの距離差、すなわ
ち几−鼎を示す。
第２図は水底からの反射信号波形を示すものでＰｗは送
信パルス幅、 Ｐａは有効データとなる部分の幅、 ｐ
ｂは拡がり部分の幅である。−第１図に示すよう［２θ
の頂角を有する超音波ビームを垂線Ｖに対して０亘の角
度で発射した場合の水底からの反射信号波形は第２図に
示すように送信パルス幅Ｐｗよりもｐｂだけ拡がること
になる。第１図から明らかなとおり、前記距離差Δ）は
Δ／＝ＡＤ −ＡＢ ”” Ｈ（１／ｃｏｓ（θ１＋θ） １／ｃｏｓ （
ａ １−θ）〕＝雇・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・ （１）（但し、 Ｋ＝１／ｃｏｓ （ｅ
ｌ＋θ） −１／ｃｏｓ（θ１−θ）とする。）とな
る。一方反射信号の拡がり幅ｐｂはＰｂ＝（２ＸΔｌ
）／Ｃ＝ ２ ｋＨ／ｃ ・・・・・・・・・・・曲
・・・・・・（２）（但し、Ｃは水中の音速である。） となる。すなわち、拡がり幅ｐｂは水深Ｈに比例するも
のである。
信パルス幅、 Ｐａは有効データとなる部分の幅、 ｐ
ｂは拡がり部分の幅である。−第１図に示すよう［２θ
の頂角を有する超音波ビームを垂線Ｖに対して０亘の角
度で発射した場合の水底からの反射信号波形は第２図に
示すように送信パルス幅Ｐｗよりもｐｂだけ拡がること
になる。第１図から明らかなとおり、前記距離差Δ）は
Δ／＝ＡＤ −ＡＢ ”” Ｈ（１／ｃｏｓ（θ１＋θ） １／ｃｏｓ （
ａ １−θ）〕＝雇・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・ （１）（但し、 Ｋ＝１／ｃｏｓ （ｅ
ｌ＋θ） −１／ｃｏｓ（θ１−θ）とする。）とな
る。一方反射信号の拡がり幅ｐｂはＰｂ＝（２ＸΔｌ
）／Ｃ＝ ２ ｋＨ／ｃ ・・・・・・・・・・・曲
・・・・・・（２）（但し、Ｃは水中の音速である。） となる。すなわち、拡がり幅ｐｂは水深Ｈに比例するも
のである。
第２図より送信パルス幅Ｐｗは。
Ｐｗ ＝ Ｐａ ＋ Ｐｂ
＝ Ｐａ ＋２ ｋＨ／Ｃ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（３）となり、送信時は（３１式のように蓬
信パルス幅を水深に比例して制御することによって水深
にかかわらず常に反射信号の一定有効パルス幅Ｐａを確
保することが可能となる。一方、受信時には。
・・・・・（３）となり、送信時は（３１式のように蓬
信パルス幅を水深に比例して制御することによって水深
にかかわらず常に反射信号の一定有効パルス幅Ｐａを確
保することが可能となる。一方、受信時には。
反射信号の前縁および後縁のドプラ偏位の不確実な部分
ｐｂを（２）式に従りて水深Ｈに比例して除去し、有効
データ部分Ｐａのドプラ偏位のみを検出することが出来
、その結果正確な速度測定が可能となる。
ｐｂを（２）式に従りて水深Ｈに比例して除去し、有効
データ部分Ｐａのドプラ偏位のみを検出することが出来
、その結果正確な速度測定が可能となる。
第３図の本発明の一実施例装置において、ｌは制御部、
２は電圧可変形単安定回路、３は単安定回路、４はＯＲ
ゲート、５は送信部、６は送受切換部、７は送受波器、
８は受信部、９は電圧比較器、１０はフリップフロップ
、 １１はスイッチ、１２は積分器、 １３は電圧可変
形単安定回路。
２は電圧可変形単安定回路、３は単安定回路、４はＯＲ
ゲート、５は送信部、６は送受切換部、７は送受波器、
８は受信部、９は電圧比較器、１０はフリップフロップ
、 １１はスイッチ、１２は積分器、 １３は電圧可変
形単安定回路。
先づ、送信時においては、制御部１で発生した第４図の
ａで示す送信トリガａによって電圧可変形単安定回路２
が動作する。この時この単安定回路２の制御端子には水
深Ｈに比例した電圧Ｅ１が印加されているため、この単
安定回路２の出力は第４図のｂに示すように水深Ｈに比
例したパルス幅ｐｂをもった信号すとなる。
ａで示す送信トリガａによって電圧可変形単安定回路２
が動作する。この時この単安定回路２の制御端子には水
深Ｈに比例した電圧Ｅ１が印加されているため、この単
安定回路２の出力は第４図のｂに示すように水深Ｈに比
例したパルス幅ｐｂをもった信号すとなる。
このパルス信号すの後縁で単安定回路３が動作し、パル
ス幅Ｐａの信号Ｃが出力される。（第４図のＣ参照） ＯＲゲグート４においては、前述信号すとＣとの論理和
がとられパルス幅（Ｐａ＋Ｐｂ）を有する送信ゲート信
号ｄが出力される。（第４図のｄ参照）送信部５は送信
ゲート信号ｄが高レベルの期間だけ超音波信号を発生し
、送受切換器６を通って送受波器７より海底に向は水深
に比例したパルス幅をもったパルス状超音波信号を発射
する。
ス幅Ｐａの信号Ｃが出力される。（第４図のＣ参照） ＯＲゲグート４においては、前述信号すとＣとの論理和
がとられパルス幅（Ｐａ＋Ｐｂ）を有する送信ゲート信
号ｄが出力される。（第４図のｄ参照）送信部５は送信
ゲート信号ｄが高レベルの期間だけ超音波信号を発生し
、送受切換器６を通って送受波器７より海底に向は水深
に比例したパルス幅をもったパルス状超音波信号を発射
する。
一方、受信時においては、まず水底で反射された反射信
号が送受波器７で電気信号に変換された後、送受切換器
６を通って受信部８で所定のレベルまで増幅検波され第
４図のｅで示すようなエンベロープ信号ｅが得られる。
号が送受波器７で電気信号に変換された後、送受切換器
６を通って受信部８で所定のレベルまで増幅検波され第
４図のｅで示すようなエンベロープ信号ｅが得られる。
このエンベロープ信号ｅは電圧比較器９で基準電圧Ｅ２
と比較され、電圧比較器９はｅ≧Ｅ２のと参照）てスイ
ッチ１１が開となるので積分器１２の出力電圧は水深Ｈ
に比例した電圧Ｅ１となる。
と比較され、電圧比較器９はｅ≧Ｅ２のと参照）てスイ
ッチ１１が開となるので積分器１２の出力電圧は水深Ｈ
に比例した電圧Ｅ１となる。
電圧可変形単安定回路１３Ｆｉ受信ゲ一ト信号ｆの前縁
で動作し、その制御端子には水深Ｈに対応した電圧Ｅｔ
が与えられているので２回路１３の出力は水深ＨＶｃ比
例したパルス幅を有する信号ｇ（第４図のｇ参照）を得
る。この信号鑓の後縁で単安定回路１４が動作し、パル
ス幅Ｐａを有するサンプリングゲート信号ｊが出力され
る。
で動作し、その制御端子には水深Ｈに対応した電圧Ｅｔ
が与えられているので２回路１３の出力は水深ＨＶｃ比
例したパルス幅を有する信号ｇ（第４図のｇ参照）を得
る。この信号鑓の後縁で単安定回路１４が動作し、パル
ス幅Ｐａを有するサンプリングゲート信号ｊが出力され
る。
次に２周波数追尾回路１５でサンプリングゲート信号ｊ
が高レベルの期間だけ水底反射信号にの周波数追尾を行
なうので２反射信号にの前縁および後縁のドプラ偏位の
不確実な部分の周波数追尾を行なわれない。その結果、
水深にかかわらず常に一定幅の確実な部分のドプラ信号
ｍを得ることができる。
が高レベルの期間だけ水底反射信号にの周波数追尾を行
なうので２反射信号にの前縁および後縁のドプラ偏位の
不確実な部分の周波数追尾を行なわれない。その結果、
水深にかかわらず常に一定幅の確実な部分のドプラ信号
ｍを得ることができる。
以上述べたように本発明によれば、送信パルス幅を水深
に比例して制御し、水深にかかわらず正確なドプラ偏位
を含んだ必要な幅の反射信号が得られ、受信時には水底
反射信号の前縁および後縁部分のドプラ偏位の不確実な
部分を排除するようにしたため９本発明をドプラ・ソナ
ーなど船舶の対地速度測定装置に応用することにより、
水深の変化にかかわらず正確な船速を測定が可能となる
。
に比例して制御し、水深にかかわらず正確なドプラ偏位
を含んだ必要な幅の反射信号が得られ、受信時には水底
反射信号の前縁および後縁部分のドプラ偏位の不確実な
部分を排除するようにしたため９本発明をドプラ・ソナ
ーなど船舶の対地速度測定装置に応用することにより、
水深の変化にかかわらず正確な船速を測定が可能となる
。
第１図は、超音波ビームの発射角を説明する図面、第２
図は、水底で反射された反射信号を模式的に示す波形図
、第３図は本発明の一実施例を示すブロック回路図、第
４図は、第３図の主要回路の出力信号とそれらのタイミ
ングを示すグラフである。 偏部、６・・・送受切換部、７・・・送受波部、８・・
・受信部、９・・・電圧比較器、１０・・・フリップフ
ロップ。 １１・・・スイッチ、 １２・・・積分器、１５・・・
周波数追尾回路。 ４１７ 第１図 Δ
図は、水底で反射された反射信号を模式的に示す波形図
、第３図は本発明の一実施例を示すブロック回路図、第
４図は、第３図の主要回路の出力信号とそれらのタイミ
ングを示すグラフである。 偏部、６・・・送受切換部、７・・・送受波部、８・・
・受信部、９・・・電圧比較器、１０・・・フリップフ
ロップ。 １１・・・スイッチ、 １２・・・積分器、１５・・・
周波数追尾回路。 ４１７ 第１図 Δ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１超音波送信パルスの幅を水深に比例して制御する
送信回路と、水底から反射された反射信号の前縁部分と
後縁部分とを前記水深に比例した幅だけ除去することに
より前記反射信号の中央部分のドプラ偏位を検出する受
信回路とを具備し、前記水深にかかわらず所望幅の前記
中央部分を形成することを特徴とするドプラ式対地速度
測定装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載のドプラ式対地速度測
定装置において、前記送信回路と、前記受信回路とが、
それぞれ少くとも電圧可変印加されることを特徴とする
ドプラ式対地速度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13906681A JPS5839972A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | ドプラ式対地速度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13906681A JPS5839972A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | ドプラ式対地速度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5839972A true JPS5839972A (ja) | 1983-03-08 |
Family
ID=15236694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13906681A Pending JPS5839972A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | ドプラ式対地速度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5839972A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06347548A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Japan Radio Co Ltd | 船舶速度測定装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5028827A (ja) * | 1973-07-16 | 1975-03-24 |
-
1981
- 1981-09-03 JP JP13906681A patent/JPS5839972A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5028827A (ja) * | 1973-07-16 | 1975-03-24 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06347548A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Japan Radio Co Ltd | 船舶速度測定装置 |
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