JP4828295B2 - ドップラー計測器および潮流計 - Google Patents
ドップラー計測器および潮流計 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4828295B2 JP4828295B2 JP2006122573A JP2006122573A JP4828295B2 JP 4828295 B2 JP4828295 B2 JP 4828295B2 JP 2006122573 A JP2006122573 A JP 2006122573A JP 2006122573 A JP2006122573 A JP 2006122573A JP 4828295 B2 JP4828295 B2 JP 4828295B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- calculation section
- doppler shift
- shift amount
- centroid
- 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.)
- Active
Links
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 129
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 111
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 70
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 6
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 41
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G01S15/586—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
V=fd・c/(2f0・cosθ) (1)
従って、対水船速(または対地船速)Vを正確に測定するためには、ドップラーシフト量fdを高精度で計測することが条件となる。
ここで、送信波形のスペクトルのピークを含む周波数範囲である第1の重心計算区間および第1の重心計算区間における重心周波数は、ドップラーシフト量を計測する際に求めたものであってもよいし、予め求めてメモリに保存したものであってもよい。また、本発明でいう「ピーク」とは、最大値の意味ではなく、スペクトルや相互相関出力の波形が1つ以上の尖状部を有している場合に、その個々の尖状部のことを指す。
fwt[k]=Σ(Pt[fj]・fj)/ΣPt[fj]
ここで、Pt[fj]は重心計算区間Wt[k]に属するパワースペクトルである。
仮ドップラーシフト量=(Σ(L[fi]・fi)/ΣL[fi])−fc
なお、本発明では、仮ドップラーシフト量を算出するにあたって、相互相関処理の出力が極大となる任意のピークの周波数を用いることができ、必ずしも図6の中央に位置するピーク71の周波数を用いる必要はない。したがって、ピーク72やピーク73の周波数に基づいて仮ドップラーシフト量を算出してもよい。
fwr[k]=Σ(Pr[fj]・fj)/ΣPr[fj]
ここで、Pr[fj]は重心計算区間Wr[k]に属するパワースペクトルである。このとき、パワースペクトルPr[fi]のピーク62等が重心計算区間Wr[k]の略中央に位置すれば、ピーク62等の前後に現われるノイズ、サイドローブなどが相殺され、算出された重心周波数fwr[k]はドップラー効果を受けた後の真の周波数に略等しくなる。一方、ピーク62等が重心計算区間Wr[k]の中心から左(右)にずれていると、算出された重心周波数fwr[k]はドップラー効果を受けた後の真の周波数よりも高く(低く)なる。収束判定部45から出力されるドップラーシフト量fdによって重心計算区間Wr[k]が補正されることにより、重心計算区間Wr[k]の中心がパワースペクトルPr[fi]のピーク62等に近づいていき、重心周波数fwr[k]も求めるべきドップラー効果を受けた後の真の周波数に近づいていく。
fd[k]=(fwr[k]−fwt[k])・fc/fwt[k]
このドップラーシフト量fd[k]は、ドップラーシフトの周波数依存性が考慮されていないドップラーシフト量(fwr[k]−fwt[k])を補正したもの、すなわち周波数依存性が補償されたものである。このようにしてドップラーシフトの周波数依存性が補償されるので、後述するドップラーシフト量fdの計測精度を高めることができる。
fd=Σ(fd[k]・w[k])/Σw[k]
この重み付け平均処理により、受信信号のパワースペクトルの大きさおよび分布にしたがって、すなわち受信信号(エコー信号)を特徴付ける情報の確からしさにしたがって、ノイズの影響が低減された高い精度のドップラーシフト量fdが求められる。尚、上述の重み係数w[k]に代えて、送信波形のパワースペクトルPt[fi]の重心計算区間Wt[k]ごとの積分値を重み係数とすることも可能である。また、上記の例では、重心計算区間ごとのスペクトルの積分値を重みとする重み付け平均処理を行っているが、重心計算区間ごとのスペクトルの最大値を重みとする重み付け平均処理を行ってもよい。さらに、重み付けをせずに、重心計算区間ごとのスペクトルを単純平均してもよい。
3 ドップラー計測器
31 DFT部(送信波形用)
32 重心周波数算出部(送信波形用)
33 DFT部(受信信号用)
34 仮ドップラーシフト量検出部
35 相互相関処理部
36 ピーク検出部
40 重心周波数処理部
41 重心計算区間決定部
42 重心周波数算出部(受信信号用)
43 ドップラーシフト補正部
44 重み平均処理部
45 収束判定部
46 重み係数算出部
Pt、Pr パワースペクトル
Wt[1:n] 重心計算区間(第1の重心計算区間)
Wr[1:n] 重心計算区間(第2の重心計算区間)
fwt[1:n]、fwr[1:n] 重心周波数
w[1:n] 重み係数
fd ドップラーシフト量
Claims (7)
- 水中に送信された超音波の受信信号のスペクトルを求め、
前記超音波の送信波形のスペクトルのピークを含む周波数範囲である第1の重心計算区間に対応づけて、前記受信信号のスペクトルの第2の重心計算区間を決定するとともに、第2の重心計算区間における前記受信信号のスペクトルの重心周波数を求め、
第1の重心計算区間における前記送信波形のスペクトルの重心周波数と、当該重心計算区間に対応する第2の重心計算区間における重心周波数との差に基づいて、前記超音波のドップラーシフト量を求めるドップラー計測器であって、
前記ドップラーシフト量は収束に向けて繰返し求められ、前回に求められたドップラーシフト量によって今回の第2の重心計算区間の周波数範囲が補正されることを特徴とするドップラー計測器。 - 請求項1に記載のドップラー計測器において、
前記補正の際に第2の重心計算区間の周波数幅が狭められることを特徴とするドップラー計測器。 - 水中に送信された超音波の受信信号のスペクトルを求め、
前記超音波の送信波形のスペクトルのピークを含む周波数範囲である第1の重心計算区間に対応づけて、前記受信信号のスペクトルの第2の重心計算区間を決定するとともに、第2の重心計算区間における前記受信信号のスペクトルの重心周波数を求め、
第1の重心計算区間における前記送信波形のスペクトルの重心周波数と、当該重心計算区間に対応する第2の重心計算区間における重心周波数との差に基づいて、前記超音波のドップラーシフト量を求めるドップラー計測器であって、
前記送信波形のスペクトルと前記受信信号のスペクトルとの相互相関処理を行い、相互相関処理の出力が極大となるときの周波数に基づいて第2の重心計算区間の周波数範囲を決定することを特徴とするドップラー計測器。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のドップラー計測器において、
前記送信波形のスペクトルは複数のピークを有し、
複数の第1の重心計算区間ごとの重心周波数と当該重心計算区間に対応する第2の重心計算区間ごとの重心周波数との差に基づいてドップラーシフト量を求めることを特徴とするドップラー計測器。 - 請求項4に記載のドップラー計測器において、
前記周波数の差を所定周波数におけるドップラーシフトに相当する値に換算し、換算した値に基づいてドップラーシフト量を求めることを特徴とするドップラー計測器。 - 請求項4または請求項5に記載のドップラー計測器において、
前記周波数の差または換算した値を平均処理することによってドップラーシフト量を求めることを特徴とするドップラー計測器。 - 水中に送信した超音波に起因するエコー信号のドップラーシフト量を計測することによって対地船速と対水船速とを求め、対地船速と対水船速とから潮流の速度を求める潮流計において、
前記超音波の送信波形とエコー信号とに基づいてエコー信号のドップラーシフト量を計測する、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のドップラー計測器を備え、
前記ドップラー計測器で計測されたドップラーシフト量に基づいて前記対地船速と対水船速とを求めることを特徴とする潮流計。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006122573A JP4828295B2 (ja) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | ドップラー計測器および潮流計 |
GB0707502A GB2437619B (en) | 2006-04-26 | 2007-04-18 | Doppler measuring device and water current meter |
GBGB0919681.7A GB0919681D0 (en) | 2006-04-26 | 2009-11-10 | Doppler measuring device and water current meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006122573A JP4828295B2 (ja) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | ドップラー計測器および潮流計 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011156219A Division JP4964344B2 (ja) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | ドップラー計測器および潮流計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007292668A JP2007292668A (ja) | 2007-11-08 |
JP4828295B2 true JP4828295B2 (ja) | 2011-11-30 |
Family
ID=38135018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006122573A Active JP4828295B2 (ja) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | ドップラー計測器および潮流計 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4828295B2 (ja) |
GB (2) | GB2437619B (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7467545B2 (en) * | 2007-05-09 | 2008-12-23 | Yaron Ankori | Method and device for measuring water currents |
JP5628508B2 (ja) * | 2009-10-20 | 2014-11-19 | 古野電気株式会社 | 水中探知装置及びその受信特性補正方法 |
JP5469996B2 (ja) * | 2009-10-20 | 2014-04-16 | 古野電気株式会社 | 超音波送波装置及びドップラー速度計 |
JP5469995B2 (ja) * | 2009-10-20 | 2014-04-16 | 古野電気株式会社 | ドップラ計測器、ドップラ計測方法、潮流計、および潮流計測方法 |
JP5697863B2 (ja) * | 2009-10-20 | 2015-04-08 | 古野電気株式会社 | ドップラー速度計 |
DE102010044742A1 (de) * | 2010-09-08 | 2012-03-08 | Atlas Elektronik Gmbh | Verfahren und Vorrichrung zur Bestimmung einer aus dem Doppler-Effekt resultierenden Doppler-Frequenzverschiebung |
WO2015033469A1 (ja) | 2013-09-09 | 2015-03-12 | パイオニア株式会社 | 流速検出装置及び流速検出方法 |
JP5961831B2 (ja) * | 2015-01-22 | 2016-08-02 | 本多電子株式会社 | 潮流計 |
DE102020206622A1 (de) * | 2020-05-27 | 2021-12-02 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Objektes mit einem Ultraschallpuls |
US20240183979A1 (en) * | 2021-03-01 | 2024-06-06 | Reviva Softworks Ltd | Motion tracking using pure tones |
CN116027336A (zh) * | 2023-01-12 | 2023-04-28 | 深圳职业技术学院 | 一种基于水声微多普勒效应的螺旋桨叶片参数估计的方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5276075A (en) * | 1975-12-22 | 1977-06-25 | Hitachi Medical Corp | Method of measuring flow rate |
JPS60129678A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-10 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | ソ−ダ−装置 |
JPS6282381A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Nec Corp | ソ−ナ−装置 |
ES2102396T3 (es) * | 1990-03-26 | 1997-08-01 | Furuno Electric Co | Aparato para medir la velocidad de un cuerpo en movimiento. |
JP2002243856A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-08-28 | Furuno Electric Co Ltd | ドプラー式速度検出装置 |
JP3881209B2 (ja) * | 2001-10-17 | 2007-02-14 | 古野電気株式会社 | ドップラシフト周波数測定装置およびその利用装置 |
-
2006
- 2006-04-26 JP JP2006122573A patent/JP4828295B2/ja active Active
-
2007
- 2007-04-18 GB GB0707502A patent/GB2437619B/en active Active
-
2009
- 2009-11-10 GB GBGB0919681.7A patent/GB0919681D0/en not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB0707502D0 (en) | 2007-05-30 |
JP2007292668A (ja) | 2007-11-08 |
GB0919681D0 (en) | 2009-12-23 |
GB2437619B (en) | 2009-12-02 |
GB2437619A (en) | 2007-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4828295B2 (ja) | ドップラー計測器および潮流計 | |
JP4880910B2 (ja) | 水平波測定システム及び方法 | |
US11243105B2 (en) | Flow meter configuration and calibration | |
JP6354582B2 (ja) | 信号処理装置、物体検知装置、物体検知機能付き装置および物体検知方法 | |
RU2326408C1 (ru) | Способ восстановления формы рельефа морского дна при дискретных измерениях глубин посредством гидроакустических средств и устройство для его осуществления | |
KR100195576B1 (ko) | 이동 물체 속도 측정 장치 | |
CN105997147B (zh) | 一种超声波脉冲多普勒成像方法及装置 | |
CN103728464B (zh) | 一种用于声学多普勒流速剖面仪的组合脉冲测速方法 | |
CN107783137B (zh) | 一种基于五波束配置的声多普勒和声相关测速方法 | |
JP4964344B2 (ja) | ドップラー計測器および潮流計 | |
JP2840864B2 (ja) | パルスドプラ計測装置 | |
CN102928619B (zh) | 一种宽带束控声学多普勒测流系统信号处理方法 | |
JP4386282B2 (ja) | 水中通信システム | |
WO2010019368A1 (en) | System and method of range estimation | |
JP5469995B2 (ja) | ドップラ計測器、ドップラ計測方法、潮流計、および潮流計測方法 | |
KR101091645B1 (ko) | 도플러 편이 추정장치 및 도플러 편이 추정방법 | |
CN103995262B (zh) | 用于起伏界面的mimo稀疏阵列的超声测量方法及系统 | |
JP2005227167A (ja) | 測位計算精度の向上手段 | |
WO2011058527A1 (en) | Method and apparatus for processing sonar signals | |
Wanis | Design and applications of a vertical beam in acoustic Doppler current profilers | |
JP2021165656A (ja) | ソーナー装置、目標速度表示方法及びプログラム | |
CN112120734A (zh) | 血流方向的多普勒频谱生成方法、装置及相关设备 | |
JP7429448B2 (ja) | 水中探知装置 | |
Annapurna et al. | Enhancing Accuracy in Doppler Frequency Shift Estimation and Velocity Measurement for Doppler Velocity Log Applications: A Comparative Study | |
Sewada et al. | Wideband signals for phase differencing sonar systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090126 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110525 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110531 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110715 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110913 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110914 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140922 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4828295 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R255 | Notification that request for automated payment was rejected |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R2525 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |