JPS60149911A - 波動方位検出方法 - Google Patents

波動方位検出方法

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Publication number
JPS60149911A
JPS60149911A JP673184A JP673184A JPS60149911A JP S60149911 A JPS60149911 A JP S60149911A JP 673184 A JP673184 A JP 673184A JP 673184 A JP673184 A JP 673184A JP S60149911 A JPS60149911 A JP S60149911A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wave
arrival
sensors
acceleration
power spectrum
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.)
Pending
Application number
JP673184A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuyoshi Yamagishi
山岸 順義
Akira Kanegae
鐘ケ江 章
Yukitoshi Shibata
幸敏 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Communication Equipment Co Ltd filed Critical Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority to JP673184A priority Critical patent/JPS60149911A/ja
Publication of JPS60149911A publication Critical patent/JPS60149911A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C13/00Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal
    • G01C13/002Measuring the movement of open water

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海上に発生する波動の進行方位を検出する為の
方法に関する。
従来から台風等によって発生する海上の波動の進行方向
を調べるには目視に頼るのが一般的であった為海洋観測
船或は航空機を所定の位置に航行させる必要があること
から経費がかかり搭乗員の安全上の問題があった上海洋
全域に於いて継続的な観測を行うことが事実上不可能で
あった。
本発明は近年その重要性が増大した海洋観測に於ける波
動進行方位検出上の問題を解決すべくなされたものであ
って、海洋に放流すべき観測用ブイの基準面に複数個の
加速度センサを設は該ブイに到来する複数の波動に基づ
いて発生する加速度のベクトルを各センサにて夫々検出
すると共にこれら各センサ出力を到来した各波動のパワ
・スペクトルとして周波数毎に分離し各周波数毎のパワ
・スペクトルの値の大小関係の判定及び前記各値に所定
の演算を施こすことによって多数の波動の到来方位を分
離検出するようにした波動方位検出方法を提供すること
を目的とする。
以下、本発明をその原理図及び構成を示す実施例に基づ
いて詳細に説明する。
第1図は募流すべきブイ中に設けたスティブル・プラッ
トフォームs、p、上に於ける那速度センサA、B及び
Cの配置並びに波動E1及びElの進行方向を示す模式
図である。
本図に於いて前記各加速度センサA、B及びCには夫々
前記2つの波動El及びElの合成加速度のベクトルが
検知されることは自明であるが前記両波動E1及びEl
は一般に異った周波数を有するから第2図に示す如く各
センサが検出した合成加速度のベクトルを周知の例えば
最大工、ントロビ法或はFFT −2用いて夫々周波数
毎にパワ・スペクトルEIA + ”IB及びEtc並
びにE2A + E2B及びE2Cとして分離すること
が可能である。
斯くして分離された両波動E1及びElの各セッサ出力
を用いて所要の演算を行えば波動の進行方向軸線を決定
し得ることは自明であるが演算を簡素化する為以下の如
き手法を用いるのがよい。
即ち、先ず前記ステイプル・プラットフォームs、p、
を6個の扇形に等分し第11図に示す如くの乃至■の符
号を付す。
而して波動E1についての各センサ出力E1A+ EI
 B及びElcの大小を比較する。
例えばEIA≧gtBであってE1c≧E1Bであれば
第1図から容易に判定しうる如く波動E1の進行方向軸
線は図上の領域の一■内を通ることが理解されよう。
次に前記各センサA、B及びCの検出々力の内2個の出
力を用いて前記ステイブル・プラットフォームs、p、
の特定の軸線、例えばセンサAの軸線に対する波動E1
の到来角θをめる。
前記各センサA及びCに於ける波動E1の検出量を夫々
BIA及びE 1’ CとすればEIA=EICO5θ
 ・・・・・・・・・・・・萌・・・・・・・・(1)
E 1c = B t CO5(60°−〇)= El
 (1/2CO5θ+J3/2sinθ)・・・・・・
・・・(2)である。ここで(1)式と(2)式からE
lk消去すると tanθ=(2Etc EtA)/J3EtA ・−−
・ (31となシ波動の到来角θを得る。
斯くしてブイに対する波動の到来方向軸線を確定するこ
とができるものでありこれは他の波E2についても同様
である。
以上の説明を3センサ方式の場合−膜化すると以下の表
の如くなる。
尚、以上はブイに対する波動の到来角度をめるものであ
るが一般には海洋表面に於ける絶対方位が要求されるか
ら例えば磁気コンパスを用いてステイプル・プラットフ
ォームの特定の軸線とのずれを検出しこの値によって上
記到来角θ全補正すればよいことはいうまでもあるまい
上述の方法を実現する為には例えば第3図に示す如く各
センサA、13及びCの出力を増幅器AMP 6介して
マルチプレクサにて直列信号としサンプル・ホールド・
アンプ、A/Dコンバータを介して順次マイクロ・プロ
セッサCPUに送り込み所要の演算を行った上そのデー
タを送信機TXによって発信し人工衛星等を介して地上
局に伝送すればよい。
或は前記CPUは地上局に配置しセンシング信号のみを
伝送し地上局で処理してもよいことは自明であろう。
又、上述の演算処理は第4図に示す如きフローにて行な
えばよい。本図に於いては説明簡単の為センサ出力を各
周波数毎のパワースペクトルに分離する最大エントロピ
法或はFFT手法についての演算フローは既に周知であ
る故省略した。
さて、以上説明した波動到来方位の検出手法に於いては
最低3個の加速度センサを必要とするがこれらはジーヤ
イロ或はフーコ振子を用いたものが想定され極めて高価
である。
又、このような七/す全設けたブイは放流後電首が尽き
ると共に放棄してしまうのが一般的であるから極力安価
であることが望ましい。
そこで加速度センサを2個だけ装備して波動到来方位を
検出する方法を考慮する必要があるがこの目的を達成す
る為には以下の如手法をとればよい。
第5図はスティプル・プラットフォームs、p。
平面の直交座標X−Y上に加速度センサA及びB=1配
置したものであるが斯るセ/すに波動ERがX軸に対し
てθの角度で到来するとセンサは前記X−Y座標に原点
対称なイメージEXをも検出しいずれが真の波動到来方
位であるのか判定し難い。
この問題を解決する為には以下の如くすればよい。
第6図(a)及び(b)は夫々時刻t1及びt2に於け
る絶対方位Nとセンサと波動ERとの関保全示した図で
ある。
即ちt2−tlが比較的短時間であれば絶対方位Nに対
する波動ERの到来方位は変化しないがセンサA、Bの
軸線は変動するであろう。
この際例えばセンサAの軸線Xと絶対方位N及び波動E
R到来方位とのなす角を夫々θN及びθ8とすると波動
ER到来方位と絶対方位Nとのなす角はθの符号全時計
廻りに正とすればθ、+θNで不変であるが波動のイメ
ージEI到来方位と絶対方位Nとのなす角はtlに於い
てはθ8−θNでありt2に於いてはθ8+θNに変化
することが理解されよう。
即ち、短かい時間々隔を設けて前記θ8とθNとの和或
は符号のとり方によっては差の変化の有無を調べれば加
速度セッサが2個のみであっても波動の到来方位を検出
することが可能である。
第7図はこの演算フローを示すフロー・チャート図であ
る。
即ち、観測時刻k ’ 1t ’ 21・・・・・・’
に+・・・・・・とし時刻tkに於いて観測した前記両
センサA、Bの出力EA(k) 、 ”B(klから前
記X軸に対する波動到来角θx’にめると共に前記X軸
と絶対方位角θNとの加算を行い時刻tkに於ける波動
の絶対方位角Nに対する到来角θR(k)i求めると共
に波動のイメージ到来角θx(kl’にもめる。この時
点ではいずれが真の到来角が不明であるのでこれらと既
に検知記憶しである時刻tk+のθR及びθl値、即ち
θu(k−+)・θI(k−1)とを比較し差が零の方
を真の波動到来角として採用するものである。
本発明は以上説明した如き手法を用いて波動の到来方位
を自動的に検出するものであるから斯る手法を適用した
センサを塔載したブイを多数海洋に放流し所定の時刻に
波動進行方位を多点観測すれば海洋の波の運動を長期間
継続的に把握することが可能となり海洋気象、資源等の
調査に絶大なる威力を発揮する。
又、本発明に係る方法を使用すれば従来の如く船舶、航
空機等を使用する必要がないので上述の調査を極めて安
価かつ人命の安全を考慮する必要なしに行いうる効果も
ある。
同、本発明に係る方法によっては波動の進行方向軸線を
判定し得るのみであるが海洋の波動の進向方向は他の観
測データ、例えば気象衛星或はその他の沿岸又は海上で
の風向、潮流等の観測データ等を併せ勘案すれば殆んど
の場合毎ずと確定し得るので格別の不都合はない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る波動方位検出方法の−の原理を説
明する図、第2図は各加速度センサの出力を複数の波動
の周波数毎に分離したパワ・スペクトラムを示す図、第
3図は本発明に係る方法を実行する為の回路の一実施例
を示すブロック図、第4図はその演算を実行する為のフ
ロー・チャート図、第5図は本発明に係る他の波動方位
検出方法に於ける問題点を説明する為の説明図、第6図
(a)及び(blは夫々本発明の他の方法を説明する為
の説明図であって前者は時刻t1の後者は時刻t2に於
けるセンサの姿勢、絶対方位及び波動進行方位の関係を
示す図、第7図は上記側の方法を実現する演算を実行す
る為のフロー・チャート図である。 s、p、・・・・・・・・・ステイブル・プラットフォ
ームA、B及びC・・・・・・・・・加速度センサ。 EI A +EI B + EI C+E2A +E2
 B +E2 C””””’パワ・スペクトル、N・・
・・・・・・・絶対方位。 特許出願人 東洋通信機株式会社

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)浮体中に設けたステイブループラットフオームに
    所要の角度間隔を設けて複数個の水平方向加速度センサ
    を配置し多方向から該浮体に到来する波動に基づいて発
    生する加速度のベク)/l/’i前記各センサによって
    検出すると共に前記各センサ出力を到来した各波動のパ
    ワ・スペクトルとして周波数毎に分離し該分離した周波
    数毎のパワ・スペクトルの値に所定の演算を施こすこと
    によって多数の波動の種類及び到来する方位を分離検出
    することを特徴とする波動方位検出方法。
  2. (2)前記パワ・スペクトルの値の大小関係を判定・し
    て波動の到来方位の範囲を決定すると共に前記各センサ
    が出力するパワ・スペクトルの値の内所要の2個のみを
    用いて波動の到来方位角度を演算すAこ)−によっで訪
    負廖の演算を簡素化したことを特徴とする特許請求の範
    囲(1)記載の波動方位検出方法。
  3. (3)前記加速度センサを前記スティブル・プラットフ
    ォーム平面上の直交するX−Y軸に沿って2個配置し前
    記浮体に到来する波動に基づいて発生する加速度のベク
    トルを検出すると共に前記X或はY軸と波動到来方位と
    のなす角θX及び前記いずれかの軸と絶対方位とのなす
    角θNとの和θ8十ON或は差6x−6Nが所要の比較
    的短かい観測時間中変化しない値を波動の絶対到来方位
    として採用することによって2個の加速度センサのみを
    用いることによって生ずる波動のイメージ到来方位検出
    を排除するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
    (1)記載の波動方位検出方法。
  4. (4)前記加速度セ/すのいずれかの軸線と磁気コンパ
    スの絶対方位との偏位を前記所定の演算に加味すること
    によって波動の絶対到来方位をめるようにしたことを特
    徴とする特許請求の範囲(1)(21又は(3)記載の
    波動方位検出方法。
JP673184A 1984-01-17 1984-01-17 波動方位検出方法 Pending JPS60149911A (ja)

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JPS60149911A true JPS60149911A (ja) 1985-08-07

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ID=11646377

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JP673184A Pending JPS60149911A (ja) 1984-01-17 1984-01-17 波動方位検出方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8195395B2 (en) 2009-09-06 2012-06-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce System for monitoring, determining, and reporting directional spectra of ocean surface waves in near real-time from a moored buoy

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8195395B2 (en) 2009-09-06 2012-06-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce System for monitoring, determining, and reporting directional spectra of ocean surface waves in near real-time from a moored buoy

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