JPH1151758A - Motion detector - Google Patents

Motion detector

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JPH1151758A
JPH1151758A JP21331597A JP21331597A JPH1151758A JP H1151758 A JPH1151758 A JP H1151758A JP 21331597 A JP21331597 A JP 21331597A JP 21331597 A JP21331597 A JP 21331597A JP H1151758 A JPH1151758 A JP H1151758A
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JP
Japan
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acceleration
band
output
horizontal
pass
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Pending
Application number
JP21331597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Maeda
前田  徹
Naoto Okayasu
尚登 岡安
Kazuya Matsuoka
一也 松岡
Yasuo Takada
泰雄 高田
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Tokimec Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokimec Inc filed Critical Tokimec Inc
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Publication of JPH1151758A publication Critical patent/JPH1151758A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect not only heaving but also swaying and surging by containing a plurality of BPFs with different pass frequency bands in a calculation part for calculating speeds in horizontal and vertical directions of an object to be measured by integrating acceleration. SOLUTION: Horizontal acceleration Ax and Ay and vertical acceleration Az being outputted from an acceleration detector are supplied to a calculation part with the same configuration and function for integrating and horizontal speeds Vx and Vy, a vertical speed Vz, horizontal displacement Px and Py, and vertical displacement Pz are outputted. Each calculation part has a plurality of BPF/integration parts 211-213 and an output selection part 241. For example, a calculation part in an X-axis direction inputs the horizontal acceleration Ax and the speed Vx in the X-axis direction and the displacement Px are supplied to the output selection part 214. The output selection part 214 corresponds to the frequency of the motion of an object to be measured for selecting and outputting either of the output of three BPF/integration parts 211-213.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は船舶、水上浮遊構造
物等の周期性の運動を検出するための運動検出装置に関
し、より詳細には、ヒービング、スウェイング及びサー
ジングを検出するための運動検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motion detecting device for detecting a periodic motion of a ship, a floating structure on water, and the like, and more particularly, to a motion detecting device for detecting heaving, swaying and surging. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】船舶又は水上浮遊構造物等に航空機、ヘ
リコプタ等を安全に着陸させ又はそれより安全に離陸さ
せるためには、離着陸地点のヒービング(HEAVE:上下運
動)、スウェイング(SWAY: 左右運動)及びサージング
(SURGE:前後運動)を検出する必要がある。船舶等の航
行体に搭載された航法装置では、ローリング、ピッチン
グ及びヨーイングが検出されるが、ヒービング、スウェ
イング及びサージングは検出されない。
2. Description of the Related Art In order to safely land or take off an aircraft, helicopter or the like on a ship or a floating structure above water, heaving (HEAVE: vertical movement) and swaying (SWAY: left and right movement) of takeoff and landing points are required. ) And surging (SURGE). In a navigation device mounted on a navigation body such as a ship, rolling, pitching and yawing are detected, but heaving, swaying and surging are not detected.

【0003】図6を参照して、従来の船舶のヒービング
運動検出装置の例を説明する。尚、この例は本願出願人
と同一の出願人によって昭和53年3月10日付にて出
願された特願昭53−27270号(特公昭58−42
414号、特許第1212467号)に開示されたもの
であり、詳細は同出願を参照さたい。
Referring to FIG. 6, an example of a conventional heaving motion detecting device for a ship will be described. This example is disclosed in Japanese Patent Application No. 53-27270 (Japanese Patent Application No. 58-42) filed on March 10, 1978 by the same applicant as the present applicant.
No. 414, Japanese Patent No. 12212467), for details, see the same application.

【0004】ヒービング運動検出装置は、垂直方向Vに
沿った入力軸を有する加速度計1とその両側に装着され
たロール軸2、2’とを有し、このロール軸2、2’の
両端にはロール軸受け3、3’(一方3’のみ図示)が
装着されている。即ち、ロール軸受け3、3’の内輪に
ロール軸2、2’が装着されている。ロール軸受け3、
3’は両側の支柱4、4’に装着され、この支柱4、
4’は基台6に装着されている。
[0004] The heaving motion detecting device has an accelerometer 1 having an input axis extending in a vertical direction V, and roll shafts 2 and 2 'mounted on both sides thereof. Is equipped with roll bearings 3, 3 '(only 3' is shown). That is, the roll shafts 2, 2 'are mounted on the inner races of the roll bearings 3, 3'. Roll bearing 3,
3 'is attached to the supports 4 and 4' on both sides,
4 'is mounted on the base 6.

【0005】ロール軸2、2’は加速度計1の重心位置
より上方に配置されている。従って、加速度計1は、ロ
ール軸2、2’の中心軸線周りに振り子運動することが
できる。ロール軸2、2’の一方2には加速度計1の振
り子運動を減衰させるためのダンパ5が設けられてい
る。
[0005] The roll shafts 2 and 2 'are arranged above the position of the center of gravity of the accelerometer 1. Therefore, the accelerometer 1 can perform a pendulum motion around the center axis of the roll axes 2, 2 '. A damper 5 for damping the pendulum motion of the accelerometer 1 is provided on one of the roll shafts 2 and 2 '.

【0006】ヒービング運動検出装置は、船舶のロール
運動(ローリング)を吸収するように、ロール軸2、
2’が船舶のロール軸線に沿って配置されるように、設
置される。従って、船舶がローリングしても、加速度計
1は、自重によって常に、その入力軸が垂直方向を向く
ように、所定方向の姿勢を保持する。
[0006] The heaving motion detecting device is designed to absorb the roll motion (rolling) of the ship so that the roll shaft 2,
2 'is positioned so that it is located along the roll axis of the vessel. Therefore, even if the vessel rolls, the accelerometer 1 always keeps a posture in a predetermined direction so that its input axis is oriented vertically by its own weight.

【0007】加速度計1の出力信号はケーブル7を経由
して図示しない制御装置に供給される。制御装置の積分
装置にて、加速度計1より出力された垂直方向の加速度
は積分され、垂直方向の速度及び変位が得られる。この
積分装置では、加速度計1の出力信号に含まれる低周波
数のドリフト成分を除去するためにハイパスフィルタが
使用される。
The output signal of the accelerometer 1 is supplied via a cable 7 to a control device (not shown). The vertical acceleration output from the accelerometer 1 is integrated by the integrating device of the control device to obtain the vertical velocity and displacement. In this integrator, a high-pass filter is used to remove low-frequency drift components contained in the output signal of the accelerometer 1.

【0008】図7を参照して、従来の積分装置の例を説
明する。尚、この積分装置の例は本願出願人と同一の出
願人によって昭和60年10月30日付にて出願された
特願昭60−241608号(特公平6−80406
号)の開示されたものであり、詳細は同出願を参照され
たい。
Referring to FIG. 7, an example of a conventional integrator will be described. An example of this integrator is disclosed in Japanese Patent Application No. 60-241608 (Japanese Patent Publication No. 6-80406) filed on Oct. 30, 1985 by the same applicant as the present applicant.
), For details, see the same application.

【0009】この積分装置は2個の積分器61、62と
第1のローパスフィルタ51及びハイパスフィルタ52
と、第2のローパスフィルタ53及びハイパスフィルタ
54と、第3のローパスフィルタ55及びハイパスフィ
ルタ56とを有する。この積分装置は、従来のハイパス
フィルタのみを使用した積分装置を改良し、ハイパスフ
ィルタにローパスフィルタを組み合わせたものである。
This integrator comprises two integrators 61 and 62, a first low-pass filter 51 and a high-pass filter 52.
, A second low-pass filter 53 and a high-pass filter 54, and a third low-pass filter 55 and a high-pass filter 56. This integrator is obtained by improving a conventional integrator using only a high-pass filter and combining a high-pass filter with a low-pass filter.

【0010】積分装置に入力された信号、例えば加速度
信号A0 は、第1及び第2の積分器61、62によって
積分され、速度V及び変位Pが求められる。積分装置に
入力された加速度信号A0 は、第1のローパスフィルタ
51及びハイパスフィルタ52を経由して出力される。
第1の積分器61によって得られた速度Vは、第2のロ
ーパスフィルタ53及びハイパスフィルタ54を経由し
て出力される。第2の積分器62によって得られた変位
Pは、第3のローパスフィルタ55及びハイパスフィル
タ56を経由して出力される。
A signal input to the integrator, for example, an acceleration signal A 0 is integrated by first and second integrators 61 and 62, and a velocity V and a displacement P are obtained. The acceleration signal A 0 input to the integrator is output via the first low-pass filter 51 and the high-pass filter 52.
The speed V obtained by the first integrator 61 is output via the second low-pass filter 53 and the high-pass filter 54. The displacement P obtained by the second integrator 62 is output via a third low-pass filter 55 and a high-pass filter 56.

【0011】図8を参照して、ローパスフィルタ及びハ
イパスフィルタの機能を説明する。図8Aは通過周波数
帯域HP(ω≧ωL )を有するハイパスフィルタのゲイ
ン特性及び位相特性を示すボード線図であり、図8Bは
通過周波数帯域LP(ω≦ω H )を有するローパスフィ
ルタのゲイン特性及び位相特性を示すボード線図であ
り、図8Cはローパスフィルタとハイパスフィルタを直
列に接続した場合のゲイン特性及び位相特性を示すボー
ド線図である。
Referring to FIG. 8, a low-pass filter and a
The function of the pass filter will be described. FIG. 8A shows the pass frequency.
Band HP (ω ≧ ωL) With high-pass filter
FIG. 8B is a Bode diagram showing the phase characteristic and the phase characteristic.
Pass frequency band LP (ω ≦ ω H) With low pass
FIG. 4 is a Bode diagram showing gain and phase characteristics of the filter.
FIG. 8C shows a low pass filter and a high pass filter.
Bode showing gain and phase characteristics when connected to a row
FIG.

【0012】図8Aの位相特性曲線に示すように、ハイ
パスフィルタでは周波数が低い場合に出力信号は入力信
号に対して位相が進み、図8Bの位相特性曲線に示すよ
うに、ローパスフィルタでは周波数が高い場合に出力信
号は入力信号に対して位相が遅れる傾向にある。図8C
に示すように、ローパスフィルタとハイパスフィルタを
組み合わせると通過周波数帯域BP(ωL ≦ω≦ωH
を有するバンドパスフィルタと同様な機能を有し、位相
特性も改善される。
As shown in the phase characteristic curve of FIG. 8A, when the frequency is low in the high-pass filter, the output signal is advanced in phase with respect to the input signal, and as shown in the phase characteristic curve in FIG. 8B, the frequency is low in the low-pass filter. When high, the output signal tends to lag the phase of the input signal. FIG. 8C
As shown in FIG. 7, when the low-pass filter and the high-pass filter are combined, the pass frequency band BP (ω L ≦ ω ≦ ω H )
Has the same function as the band-pass filter having the above, and the phase characteristics are also improved.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】図6を参照して説明し
た従来のヒービング運動検出装置では、船舶のヒービン
グ(上下方向の運動)、即ち、1軸方向の運動のみを検
出するように構成されているため、埠頭等に停泊してい
る船舶又は浮遊構造物のように水平方向の運動が比較的
大きく、従って水平方向の運動を検出する必要性がある
場合には、不適当であった。
The conventional heaving motion detecting device described with reference to FIG. 6 is configured to detect only the heaving (vertical motion) of the ship, that is, only the motion in one axial direction. Therefore, when the horizontal motion is relatively large, such as a ship or a floating structure anchored at a wharf or the like, it is unsuitable when it is necessary to detect the horizontal motion.

【0014】また、加速度計のロール軸が船体のロール
軸に一致するように、装置が設置されるが、一致してい
ない場合には、加速度計は自身の振り子の固有周期によ
って振動する。加速度計の振り子運動はダンパによって
減衰されるように構成されているが、船体のローリング
の周期が振り子の固有周期に近づくと共振し、静定に時
間がかかる可能性がある。
The apparatus is installed so that the roll axis of the accelerometer coincides with the roll axis of the hull. If the accelerometer does not coincide with the roll axis, the accelerometer vibrates due to the natural period of its own pendulum. Although the pendulum motion of the accelerometer is configured to be attenuated by the damper, resonance may occur when the rolling cycle of the hull approaches the natural cycle of the pendulum, and it may take time to settle.

【0015】従来の船舶のヒービング運動検出装置で
は、検出した加速度信号を積分演算するときにハイパス
フィルタを使用する。ハイパスフィルタは、図8Aに示
したように入力/出力間に生ずる位相差が大きく、リア
ルタイム性が失われる欠点を有する。
A conventional heaving motion detection device for a ship uses a high-pass filter when integrating the detected acceleration signal. As shown in FIG. 8A, the high-pass filter has a disadvantage that a large phase difference occurs between the input and the output, and the real-time property is lost.

【0016】また、ハイパスフィルタとローパスフィル
タを組み合わせて、ハイパスフィルタの欠点である位相
特性を改善することができるが、バンドパスフィルタと
同様な機能となり、使用周波数帯域が制限されることと
なる。
Although the high-pass filter and the low-pass filter can be combined to improve the phase characteristic which is a drawback of the high-pass filter, the function becomes the same as that of the band-pass filter, and the frequency band to be used is limited.

【0017】本発明は斯かる点に鑑み、1軸方向の運
動、即ち、ヒービング(上下運動)、ばかりでなく、ス
ウェイング(左右運動)及びサージング(前後運動)を
検出することができる運動検出装置を提供することを目
的とする。
In view of the above, the present invention provides a motion detecting device capable of detecting not only one-axis motion, ie, heaving (vertical motion), but also swaying (lateral motion) and surging (forward / backward motion). The purpose is to provide.

【0018】本発明は斯かる点に鑑み、ハイパスフィル
タの位相特性を改善し、同時に広い範囲の使用周波数帯
域を有する積分装置を供えた運動検出装置を提供するこ
とを目的とする。
In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a motion detection device which improves the phase characteristics of a high-pass filter and, at the same time, includes an integrator having a wide range of operating frequency bands.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明によると、運動検
出装置は、被測定物の水平方向及び垂直方向の加速度を
検出するための加速度検出部と、該加速度検出部より出
力された加速度を積分して被測定物の水平方向及び垂直
方向の速度及び変位を演算するための演算部とを有し、
該演算部は並列に配置された互いに異なる通過周波数帯
域を有する複数のバンドパスフィルタを含み、該複数の
バンドパスフィルタのうち選択された1つのバンドパス
フィルタの信号が出力されるように構成されている。
According to the present invention, there is provided a motion detecting apparatus, comprising: an acceleration detecting section for detecting horizontal and vertical accelerations of an object to be measured; and an acceleration output from the acceleration detecting section. A calculation unit for calculating the horizontal and vertical velocities and displacements of the DUT by integrating,
The calculation unit includes a plurality of bandpass filters having different pass frequency bands arranged in parallel, and is configured to output a signal of one bandpass filter selected from the plurality of bandpass filters. ing.

【0020】本発明によると、運動検出装置において、
加速度検出部の出力を入力して水平方向及び垂直方向の
運動の主要周波数を検出するための主要周波数検出部
と、該主要周波数検出部からの出力を入力して複数のバ
ンドパスフィルタの1つを選択する出力選択部と、を有
し、主要周波数は選択されたバンドパスフィルタの通過
周波数帯域の略中心となるように構成されている。尚、
手動の設定信号によって複数のバンドパスフィルタの1
つが選択されるように構成されてよい。
According to the present invention, in the motion detecting device,
One of a plurality of band-pass filters that receives an output of the acceleration detection unit and detects a main frequency of the horizontal and vertical motions and receives an output of the main frequency detection unit And an output selection unit for selecting the main frequency, and the main frequency is configured to be substantially at the center of the pass frequency band of the selected band-pass filter. still,
One of multiple bandpass filters is set by a manual setting signal.
One may be configured to be selected.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1を参照して本発明による運動
検出装置の例を説明する。本例の運動検出装置は加速度
検出装置10と3つの演算部、即ち、X演算部21、Y
演算部22及びZ演算部23を有する。加速度検出装置
10は被測定物の水平方向加速度AX、AY 及び垂直方
向加速度AZ を検出する。被測定物は、例えば、船舶等
の航行体、浮きドック、浮き埠頭、海上浮遊式飛行場等
の水上浮遊構造物、その他、周期性の運動をする構造物
であればどのようものであってもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a motion detecting device according to the present invention will be described with reference to FIG. The motion detection device of the present example includes the acceleration detection device 10 and three calculation units, that is, an X calculation unit 21 and a Y calculation unit.
An operation unit 22 and a Z operation unit 23 are provided. The acceleration detecting device 10 detects horizontal accelerations A X and A Y and a vertical acceleration AZ of the measured object. The object to be measured may be, for example, any navigating body such as a ship, a floating dock, a floating wharf, a water floating structure such as a sea floating airfield, or any other structure that periodically moves. Good.

【0022】加速度検出装置10を通る水平面上に、互
いに直交するようにX軸及びY軸をとり、X軸及びY軸
の両者に直交するように、即ち、鉛直方向にZ軸をと
る。例えば、船舶の場合、水平面上にて、船首の方向に
X軸、同じく水平面上にて、X軸に直交するようにY軸
をとる。水平方向加速度AX 、AY 及び垂直方向加速度
Z は、このようにX、Y、Z軸を設定した場合、被測
定物の加速度のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の成分
である。
An X axis and a Y axis are set so as to be orthogonal to each other on a horizontal plane passing through the acceleration detecting device 10, and a Z axis is set so as to be orthogonal to both the X axis and the Y axis, that is, the vertical direction. For example, in the case of a ship, the X axis is set in the direction of the bow on the horizontal plane, and the Y axis is set on the horizontal plane so as to be orthogonal to the X axis. The horizontal acceleration A X , A Y and the vertical acceleration AZ are the X-, Y-, and Z-axis components of the acceleration of the measured object when the X, Y, and Z axes are set as described above. is there.

【0023】例えば、航行体に2軸のジンバル構造を有
する水平プラットフォームを取り付け、この水平プラッ
トフォーム上にX軸加速度計及びY軸加速度計を装着す
る。水平プラットフォームを、ジンバルの2軸が船体の
ピッチ軸線及びロール軸線に沿って配置されるように取
り付ける。また、X軸加速度計を、その入力軸がロール
軸線方向に整合するように装着し、Y軸加速度計を、そ
の入力軸がピッチ軸線方向に整合するように装着する。
このときX軸加速度計の出力及びY軸加速度計の出力
が、水平方向加速度AX 、AY である。
For example, a horizontal platform having a two-axis gimbal structure is mounted on a navigation body, and an X-axis accelerometer and a Y-axis accelerometer are mounted on the horizontal platform. The horizontal platform is mounted such that the two axes of the gimbal are located along the pitch and roll axes of the hull. Also, the X-axis accelerometer is mounted so that its input axis is aligned in the roll axis direction, and the Y-axis accelerometer is mounted so that its input axis is aligned in the pitch axis direction.
At this time, the output of the X-axis accelerometer and the output of the Y-axis accelerometer are horizontal accelerations A X and A Y.

【0024】加速度検出装置10の例として、例えば、
本願出願人と同一の出願人によって平成3年9月26日
付にて出願された特願平3−247603号に開示され
たストラップダウン方式の姿勢検出装置が使用されてよ
い。
As an example of the acceleration detecting device 10, for example,
A strap-down type posture detecting device disclosed in Japanese Patent Application No. 3-247603 filed on Sep. 26, 1991 by the same applicant as the present applicant may be used.

【0025】加速度検出装置10より出力された水平方
向加速度AX 、AY 及び垂直方向加速度AZ は3つの演
算部21、22、23にそれぞれ供給される。3つの演
算部21、22、23はそれぞれ加速度AX 、AY 及び
Z を積分して、水平方向速度VX 、VY 及び垂直方向
速度VZ と水平方向変位PX 、PY 及び垂直方向変位P
Z を求める。
The horizontal accelerations A X and A Y and the vertical acceleration AZ output from the acceleration detection device 10 are supplied to three calculation units 21, 22 and 23, respectively. The three calculation units 21, 22, and 23 respectively integrate the accelerations A X , A Y, and A Z to obtain the horizontal velocities V X , V Y, the vertical velocities V Z , the horizontal displacements P X , P Y, and the vertical velocities. Direction displacement P
Find Z.

【0026】図2及び図3を参照して、X演算部21の
第1の例の構成及び動作を説明する。尚、Y演算部22
及びZ演算部23の構成及び動作は、X演算部21の構
成及び動作と同様であり、その説明は省略する。図2に
示すように、X演算部21は複数の、図示の例では、3
個のバンドパスフィルタ/積分部211、212、21
3と出力選択部214とを有する。3個のバンドパスフ
ィルタ/積分部211、212、213の各々は、上述
した積分器機能の他に、バンドパスフィルタ機能を供え
る。
The configuration and operation of the first example of the X operation unit 21 will be described with reference to FIGS. The Y operation unit 22
The configuration and operation of the Z operation unit 23 are the same as the configuration and operation of the X operation unit 21, and a description thereof will be omitted. As shown in FIG. 2, the X operation unit 21 includes a plurality of
Band-pass filters / integrators 211, 212, 21
3 and an output selection unit 214. Each of the three bandpass filter / integrators 211, 212, and 213 has a bandpass filter function in addition to the integrator function described above.

【0027】図3を参照して、3個のバンドパスフィル
タ/積分部211、212、213のバンドパスフィル
タ機能について説明する。3個のバンドパスフィルタ/
積分部211、212、213は、それぞれ、互いに異
なる通過周波数帯域を有するバンドパスフィルタを含
む。このバンドパスフィルタは図8Cを参照して説明し
たような、ハイパスフィルタとローパスフィルタを組み
合わせたものであってよい。
Referring to FIG. 3, the band pass filter functions of three band pass filter / integrators 211, 212 and 213 will be described. 3 bandpass filters /
Each of the integration units 211, 212, and 213 includes a band-pass filter having a different pass frequency band. This bandpass filter may be a combination of a highpass filter and a lowpass filter as described with reference to FIG. 8C.

【0028】図3の曲線C1、2C、C3は、図8Cの
左側のグラフと同様な、3個のバンドパスフィルタ/積
分部211、212、213に含まれる各バンドパスフ
ィルタのゲイン特性を示すボード線図である。3個のバ
ンドパスフィルタの通過周波数帯域Ω1 、Ω2 、Ω3
次のように設定する。
Curves C1, 2C, and C3 in FIG. 3 show the gain characteristics of each bandpass filter included in the three bandpass filter / integrators 211, 212, and 213, similar to the graph on the left side of FIG. 8C. It is a Bode diagram. The pass frequency bands Ω 1 , Ω 2 , Ω 3 of the three band-pass filters are set as follows.

【0029】[0029]

【数1】 Ω1 =ω1L〜ω1H Ω2 =ω2L〜ω2H Ω3 =ω3L〜ω3H [Equation 1] Ω 1 = ω 1L to ω 1H Ω 2 = ω 2L to ω 2H Ω 3 = ω 3L to ω 3H

【0030】図3Aに示す例では、3個のバンドパスフ
ィルタの通過周波数帯域Ω1 、Ω2、Ω3 は重ならな
い。従って、次の関係がある。
In the example shown in FIG. 3A, the pass frequency bands Ω 1 , Ω 2 and Ω 3 of the three band-pass filters do not overlap. Therefore, there is the following relationship.

【0031】[0031]

【数2】ω1L<ω1H<ω2L<ω2H<ω3L<ω3L [Equation 2] ω 1L1H2L2H3L3L

【0032】図3Bに示す例では、3個のバンドパスフ
ィルタの通過周波数帯域Ω1 、Ω2、Ω3 のうち隣接す
る2つの通過周波数帯域Ω1 、Ω2 及びΩ2 、Ω3 は重
なる。従って、次の関係がある。
[0032] In the example shown in FIG. 3B, the pass frequency band Omega 1 three band-pass filters, Omega 2, 2 two pass frequency band Omega 1 adjacent Of Omega 3, Omega 2 and Omega 2, Omega 3 overlaps . Therefore, there is the following relationship.

【0033】[0033]

【数3】ω1L<ω2L≦ω1H<ω3L≦ω2H<ω3H [Equation 3] ω 1L2L ≦ ω 1H3L ≦ ω 2H3H

【0034】各バンドパスフィルタ/積分部211、2
12、213の出力、即ち、X軸方向の速度及び変位
は、出力選択部214に供給される。出力選択部214
は手動によって入力された選択信号によって、3個のバ
ンドパスフィルタ/積分部211、212、213の出
力信号の1つを選択し、それを出力する。例えば、被測
定物の運動の周波数が比較的小さい場合には、比較的小
さな周波数の通過周波数帯域Ω1 を有する第1のバンド
パスフィルタ/積分部211を選択する。逆に、被測定
物の運動の周波数が比較的大きい場合には、比較的大き
い周波数の通過周波数帯域Ω3 を有する第3のバンドパ
スフィルタ/積分部213を選択する。
Each band pass filter / integrator 211,2
The outputs of the outputs 12 and 213, that is, the speed and displacement in the X-axis direction are supplied to the output selection unit 214. Output selection unit 214
Selects one of the output signals of the three band-pass filter / integrators 211, 212, and 213 according to the manually input selection signal, and outputs it. For example, when the frequency of the motion of the device under test is relatively low, the first band-pass filter / integrator 211 having the pass frequency band Ω 1 of a relatively low frequency is selected. Conversely, when the frequency of the motion of the device under test is relatively large, the third bandpass filter / integrator 213 having the relatively high frequency pass frequency band Ω 3 is selected.

【0035】好ましくは、被測定物の運動の主要周波数
ωM が、選択されたバンドパスフィルタの周波数帯域Ω
1 、Ω2 、Ω3 の中心周波数近くになるように、バンド
パスフィルタ/積分部211、212、213の1つが
選択される。
Preferably, the main frequency ω M of the movement of the device under test is equal to the frequency band Ω of the selected bandpass filter.
One of the bandpass filter / integrators 211, 212, 213 is selected so as to be near the center frequencies of 1 , Ω 2 , and Ω 3 .

【0036】こうして本例によると、被測定物の運動の
周波数に対応して3個のバンドパスフィルタ/積分部2
11、212、213の出力のいずれかが選択されるか
ら、従って、3個のバンドパスフィルタのいずれかを選
択して使用するのと同様な機能を有する。
Thus, according to the present embodiment, three band-pass filters / integrators 2 corresponding to the frequency of the movement of the object to be measured.
Since one of the outputs 11, 212, and 213 is selected, therefore, it has the same function as selecting and using any of the three band-pass filters.

【0037】図4を参照して説明する。図4は、図3に
対応した3個のバンドパスフィルタ/積分部211、2
12、213に含まれる各バンドパスフィルタの位相特
性を示すボード線図である。曲線D1、D2、D3は、
それぞれ3個のバンドパスフィルタの位相特性であり、
互いに異なる。しかしながら、上述のように、3個のバ
ンドパスフィルタ/積分部211、212、213の出
力は、いずれかが選択されて出力されるから、X演算部
21は3個の互いに異なる位相特性を有するバンドパス
フィルタのいずれかを選択して使用するのと同様な機能
を有する。
A description will be given with reference to FIG. FIG. 4 shows three band-pass filters / integrators 211 and 2 corresponding to FIG.
FIG. 13 is a Bode diagram showing the phase characteristics of each bandpass filter included in Nos. 12 and 213. The curves D1, D2, D3 are:
These are the phase characteristics of three bandpass filters, respectively.
Different from each other. However, as described above, one of the outputs of the three band-pass filter / integrators 211, 212, and 213 is selected and output, so that the X operation unit 21 has three mutually different phase characteristics. It has the same function as selecting and using any of the bandpass filters.

【0038】図5は本発明によるX演算部21の第2の
例を示す。本例のX演算部21は、図2に示した第1の
例と比較して、積分器215、主要周波数検出部216
を有する点が異なり、それ以外は同一である。積分器2
15は加速度検出部10から出力されたX軸方向の水平
加速度AX を積分してX軸方向の変位、即ち、X軸方向
の運動を表す信号を生成する。主要周波数検出部216
は積分器215から出力されたX軸方向の運動を表す信
号を処理して、信号に含まれる主要な周期成分及びその
周波数ωM を検出する。
FIG. 5 shows a second example of the X operation unit 21 according to the present invention. The X operation unit 21 of this example is different from the first example shown in FIG. 2 in that the integrator 215 and the main frequency detection unit 216
And the other points are the same. Integrator 2
15 X-axis direction of displacement by integrating the horizontal acceleration A X of the X-axis direction outputted from the acceleration detection unit 10, i.e., to generate a signal representative of the motion of the X-axis direction. Main frequency detector 216
It processes the signals representing the X-axis direction movement that is output from the integrator 215, detecting the main period components contained in the signal and its frequency omega M.

【0039】この主要な周期成分は、被測定物のX軸方
向の運動の主要成分又は基本成分であり、波動等によっ
て起きる周期運動よりノイズ、突発的な運動を除去した
ものである。
The main periodic component is a main component or a basic component of the movement of the object to be measured in the X-axis direction, and is obtained by removing noise and sudden movement from the periodic movement caused by a wave or the like.

【0040】主要周波数検出部216は、例えば、高速
フーリエ変換器(FFTアナライザ)、PLL(フェー
ズロックループ)等であってよい。こうして、主要周波
数検出部216より出力された主要周波数ωM を指示す
る信号は、出力選択部214へ、選択信号として出力さ
れる。
The main frequency detector 216 may be, for example, a fast Fourier transformer (FFT analyzer), a PLL (phase locked loop), or the like. Thus, the signal for instructing the main frequency omega M output from the main frequency detector 216, the output selection section 214 is output as a selection signal.

【0041】出力選択部214は主要周波数ωM を指示
する信号に基づいて、3個のバンドパスフィルタ/積分
部211、212、213のうちの1つを選択する。こ
の場合も、上述のように、被測定物の運動の主要周波数
ωM が、選択されたバンドパスフィルタの通過周波数帯
域Ω1 、Ω2 、Ω3 の中心周波数近くにあるように、バ
ンドパスフィルタ/積分部211、212、213の1
つが選択される。
The output selection unit 214 based on the signal indicating the principal frequency omega M, selects one of the three band-pass filter / integrator 211, 212, 213. Also in this case, as described above, the band pass is set so that the main frequency ω M of the motion of the DUT is close to the center frequencies of the pass frequency bands Ω 1 , Ω 2 , and Ω 3 of the selected band pass filter. Filter / integrator 211, 212, 213-1
One is selected.

【0042】例えば、3個のバンドパスフィルタの通過
周波数帯域Ω1 、Ω2 、Ω3 の中心周波数をそれぞれω
C1、ωC1、ωC1とする。被測定物の運動の主要周波数ω
M が3つの中心周波数ωC1、ωC1、ωC1のうち、どの中
心周波数に最も近いかを判定し、被測定物の運動の主要
周波数ωM に最も近い中心周波数ωC1、ωC1、ωC1を有
する通過周波数帯域Ω1 、Ω2 、Ω3 のバンドパスフィ
ルタ/積分部211、212、213212、213が
選択されてよい。
For example, the center frequencies of the pass frequency bands Ω 1 , Ω 2 , and Ω 3 of the three band-pass filters are respectively denoted by ω
C1, ω C1, and ω C1. Principal frequency ω of motion of DUT
M three center frequency omega C1, omega C1, among the omega C1, to determine closest to which the center frequency, the closest center frequency omega C1 to the main frequency omega M of motion of an object to be measured, omega C1, omega Bandpass filters / integrators 211, 212, 212321, and 213 of pass frequency bands Ω 1 , Ω 2 , and Ω 3 having C1 may be selected.

【0043】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can adopt various other configurations without departing from the gist of the present invention. It will be easily understood.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の運動検出装置によると、被測定
物のヒービングばかりでなく、スウェイング及びサージ
ングを検出することができる利点がある。
According to the motion detecting apparatus of the present invention, there is an advantage that not only the heaving of the measured object but also the swaying and surging can be detected.

【0045】本発明の運動検出装置によると、互いに異
なる通過周波数帯域のバンドパスフィルタを有するバン
ドパスフィルタ/積分器の出力を選択することができる
から、極めて広い通過周波数帯域を有するバンドパスフ
ィルタを供えるのと同様な機能を提供することができる
利点を有する。
According to the motion detecting apparatus of the present invention, the output of the band-pass filter / integrator having the band-pass filters having different pass frequency bands can be selected, so that the band-pass filter having an extremely wide pass frequency band can be selected. There is an advantage that a function similar to that provided can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の運動検出装置の構成例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a motion detection device of the present invention.

【図2】本発明の運動検出装置のX、Y、Z演算部の構
成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an X, Y, and Z calculation unit of the motion detection device of the present invention.

【図3】本発明の運動検出装置の各演算部のバンドパス
フィルタのゲイン特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating gain characteristics of a band-pass filter of each operation unit of the motion detection device according to the present invention.

【図4】本発明の運動検出装置の各演算部のバンドパス
フィルタの位相特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating phase characteristics of a band-pass filter of each operation unit of the motion detection device according to the present invention.

【図5】本発明の運動検出装置のX、Y、Z演算部の第
2の例の構成例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a second example of the X, Y, and Z calculation units of the motion detection device of the present invention.

【図6】従来のヒービング運動検出装置の構成例を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional heaving motion detection device.

【図7】従来の積分装置の構成例を説明するための説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram for describing a configuration example of a conventional integration device.

【図8】従来の積分装置のバンドパスフィルタとローパ
スフィルタのゲイン特性及び位相特性を説明するための
説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining gain characteristics and phase characteristics of a band-pass filter and a low-pass filter of a conventional integrator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 加速度検出部 21、22、23 演算部 211、212、213 バンドパスフィルタ/積分部 214 出力選択部 215 積分器 216 主要周波数検出部 10 Acceleration detector 21, 22, 23 Arithmetic unit 211, 212, 213 Bandpass filter / integrator 214 Output selector 215 Integrator 216 Main frequency detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G01H 3/00 G01H 3/00 C G01P 7/00 G01P 7/00 (72)発明者 高田 泰雄 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株式 会社トキメック内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G01H 3/00 G01H 3/00 C G01P 7/00 G01P 7/00 (72) Inventor Yasuo Takada 2-chome Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo No. 16-46 Inside Tokimec Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物の水平方向及び垂直方向の加速
度を検出するための加速度検出部と、該加速度検出部よ
り出力された加速度を積分して上記被測定物の水平方向
及び垂直方向の速度及び変位を演算するための演算部と
を有し、該演算部は並列に配置された互いに異なる通過
周波数帯域を有する複数のバンドパスフィルタを含み、
該複数のバンドパスフィルタのうち選択された1つのバ
ンドパスフィルタの信号が出力されるように構成されて
いることを特徴とする運動検出装置。
An acceleration detecting unit for detecting horizontal and vertical accelerations of the device under test; integrating an acceleration output from the acceleration detecting unit to calculate an acceleration in the horizontal and vertical directions of the device under test. A computing unit for computing velocity and displacement, the computing unit includes a plurality of band-pass filters having different pass frequency bands arranged in parallel,
A motion detection device configured to output a signal of one band-pass filter selected from the plurality of band-pass filters.
【請求項2】 請求項1記載の運動検出装置において、 上記加速度検出部の出力を入力して上記水平方向及び垂
直方向の運動の主要周波数を検出するための主要周波数
検出部と、該主要周波数検出部からの出力を入力して上
記複数のバンドパスフィルタの1つを選択する出力選択
部と、を有し、上記主要周波数は上記選択されたバンド
パスフィルタの通過周波数帯域の略中心となるように構
成されていることを特徴とする運動検出装置。
2. The motion detection device according to claim 1, wherein a main frequency detection unit for receiving an output of the acceleration detection unit and detecting a main frequency of the horizontal and vertical motions, and the main frequency. An output selection unit that receives an output from the detection unit and selects one of the plurality of bandpass filters, wherein the main frequency is substantially at the center of a pass frequency band of the selected bandpass filter. A motion detection device characterized by being configured as described above.
【請求項3】 請求項1記載の運動検出装置において、 手動の設定信号によって上記複数のバンドパスフィルタ
の1つが選択されるように構成されていることを特徴と
する運動検出装置。
3. The motion detection device according to claim 1, wherein one of the plurality of bandpass filters is selected by a manual setting signal.
JP21331597A 1997-08-07 1997-08-07 Motion detector Pending JPH1151758A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016070767A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 Jfeメカニカル株式会社 Automatic vibration diagnosis device of rotary machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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