KR20150060608A - 이동체의 계측 장치 및 계측 방법 - Google Patents

Abstract

단일의 안테나(14)는, 지향성(指向性)을 가지고, 공급되는 송신 신호에 기초하여 골프 볼(2)을 향하여 송신파(W1)를 송신하는 것과 함께, 골프 볼(2)에 반사된 반사파(W2)를 수신하여 수신 신호를 생성한다. 도플러 센서(22)는, 도플러 주파수(Fd)를 가지는 도플러 신호(Sd)를 시계열(時系列) 데이터로서 생성한다. 계측 처리부(24)는, 미리 실측되어 얻어져 있는 기준 시각에 있어서의 이동체의 속도와 기준 시각으로부터 소정 시간 경과 후에 있어서의 이동체의 속도와의 차분(差分)과, 이동체의 이동 방향과의 상관 관계에 기초하여, 이동체의 이동 방향을 산출한다.

Description

이동체의 계측 장치 및 계측 방법{MOBILE BODY MEASUREMENT DEVICE AND MEASUREMENT METHOD}

본 발명은, 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 계측하는 계측 장치 및 계측 방법에 관한 것이다.

이동체의 속도를 계측하는 방법으로서, 전파나 초음파를 송신파로서 발신하고, 이동체로부터의 반사파와의 주파수 변화로부터 속도를 산출하는 도플러법이 널리 알려져 있다.

이와 같은 도플러법을 이용하여 이동체의 이동 방향 및 이동 속도의 쌍방을 계측하는 기술이 제안되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조).

상기 특허문헌 1에서는, 단일의 송파기로부터의 초음파를 이동체(골프 클럽 헤드)를 향하게 하여 송파하는 것과 함께, 이동체에서 반사된 반사파를 다른 위치에 설치된 3개의 수파기(受波器)로 수파한다. 그리고 각 수파기에서 검출된 반사파에 포함되는 도플러 신호 성분에 기초하여, 각 수파 방향에 있어서의 이동체의 상대 속도를 각각 산출하고, 이들 상대 속도에 기초하여 이동체의 속도 벡터를 산출하고, 속도 벡터의 방향에 기초하여 이동체의 이동 방향(각도)을 산출하고 있다.

또한, 상기 특허문헌 2에서는, 서로 이간(離間)하여 배치되어 있는 복수의 안테나를 이용하여 각각 계측된 속도와, 이동체의 이동 방향 및 이동 속도와의 실측값과의 상관 관계를 미리 구하여 둔다. 그리고 계측 시에는, 복수의 안테나에서 각각 계측된 각 속도와, 미리 구해진 상관 관계를 이용하여, 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하고 있다.

특허문헌 1: 일본국 공개특허공보 특개2002-071802호 특허문헌 2: 일본국 공개특허공보 특개2012-063151호

그렇지만 상기 종래 기술에서는, 이동체의 이동 방향 및 이동 속도의 계측을 행하려면, 수파기(안테나)를 복수 설치할 필요가 있다. 이 때문에, 계측기의 설치 코스트가 증대하거나, 계측기가 대형이 되어 버린다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은, 이와 같은 사정에 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 하나의 수파기만을 이용하여, 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 계측할 수 있는 이동체의 계측 장치 및 계측 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관련되는 이동체의 계측 장치는, 지향성(指向性)을 가지고, 공급되는 송신 신호에 기초하여 이동체를 향하여 송신파를 송신하는 것과 함께, 상기 이동체에서 반사된 반사파를 수신하여 수신 신호를 생성하는 단일의 안테나와, 상기 안테나에 상기 송신 신호를 공급하는 것과 함께, 상기 안테나로부터 공급되는 상기 수신 신호에 기초하여 도플러 주파수를 가지는 도플러 신호를 생성하는 도플러 센서와, 상기 도플러 센서로부터 얻어진 상기 도플러 신호를 주파수 해석하는 것에 의하여 주파수마다의 신호 강도의 분포를 나타내는 신호 강도 분포 데이터를 생성하는 신호 강도 분포 데이터 생성부와, 상기 신호 강도 분포 데이터에 기초하여, 상기 이동체의 이동 속도에 대응하는 도플러 주파수 성분을 검출하고, 검출한 도플러 주파수 성분에 기초하여 속도를 산출하는 속도 연산부와, 미리 실측되어 얻어져 있는 기준 시각에 있어서의 상기 이동체의 속도와 상기 기준 시각으로부터 소정 시간 경과 후에 있어서의 상기 이동체의 속도와의 차분(差分)과, 상기 이동체의 이동 방향과의 상관 관계에 기초하여, 상기 속도 연산부에서 산출된 상기 속도로부터 상기 이동 방향을 산출하는 이동 방향 연산부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 이동체의 계측 방법은, 지향성을 가지고, 공급되는 송신 신호에 기초하여 이동체를 향하여 송신파를 송신하는 것과 함께, 상기 이동체에서 반사된 반사파를 수신하여 수신 신호를 생성하는 단일의 안테나를 배치하고, 상기 안테나에 상기 송신 신호를 공급하는 것과 함께, 상기 안테나로부터 공급되는 상기 수신 신호에 기초하여 도플러 주파수를 가지는 도플러 신호를 생성하는 도플러 센서를 설치하고, 상기 도플러 센서로부터 얻어진 상기 도플러 신호를 주파수 해석하는 것에 의하여 주파수마다의 신호 강도의 분포를 나타내는 신호 강도 분포 데이터를 생성하는 신호 강도 분포 데이터 생성부를 설치하고, 상기 신호 강도 분포 데이터에 기초하여, 상기 이동체의 이동 속도에 대응하는 도플러 주파수 성분을 검출하고, 검출한 도플러 주파수 성분에 기초하여 속도를 산출하는 속도 연산부를 설치하고, 소정의 기준 시각에 있어서의 상기 이동체의 속도와 상기 기준 시각으로부터 소정 시간 경과 후에 있어서의 상기 이동체의 속도와의 차분과, 상기 이동체의 이동 방향과의 상관 관계를 미리 구하여 두고, 상기 차분과 상기 이동체의 이동 방향과의 상관 관계에 기초하여, 상기 속도 연산부에서 산출된 상기 속도로부터 상기 이동 방향을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 이동체를 향하여 송신파를 송신하는 것과 함께, 이동체로부터 반사된 반사파를 수신하는 단일의 안테나를 설치하고, 미리 얻어져 있는 안테나를 이용하여 계측된 복수의 속도와 이동 방향과의 실측값과의 상관 관계에 기초하여, 측정된 각 속도로부터 이동 방향을 산출하도록 하였다.

따라서 단일의 안테나만을 이용하여 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 계측할 수 있어, 계측 장치의 저비용화 및 소형화를 도모하는 데 있어서 유리하게 된다.

도 1은 실시예에 관련되는 계측 장치(10)의 외관을 도시하는 사시도이다.
도 2는 계측 장치(10)의 정면도이다.
도 3은 도 2의 A 방향으로부터 본 도면이다.
도 4는 도 2의 B 방향으로부터 본 도면이다.
도 5는 도 4에 있어서 안테나를 90도 회전시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 계측 모드의 선택 화면의 일례를 도시하는 설명도이다.
도 7은 안테나(14)의 이득 분포를 도시하는 그래프이다.
도 8은 다른 안테나의 이득 분포의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 9는 안테나(14)를 측면으로부터 본 설명도이다.
도 10은 안테나(14)를 평면으로부터 본 설명도이다.
도 11은 계측 장치(10)의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 12는 계측 장치(10)의 기능 블록도이다.
도 13은 골프 클럽 헤드(4)에 의하여 골프 볼(2)을 타격하였을 때의 도플러 신호(Sd)의 일례를 도시하는 선도이다.
도 14는 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)에 의하여 생성된 신호 강도 분포 데이터(PA)의 일례를 도시하는 선도이다.
도 15는 안테나(14)로부터 송신되는 송신파의 파면과 이동체의 이동 방향과의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 16은 골프 볼(2)과 안테나(14)를 측면으로부터 본 설명도이다.
도 17은 골프 볼(2)과 안테나(14)를 평면으로부터 본 설명도이다.
도 18은 상하 각도(θy)와 차분(ΔV)의 상관 관계를 나타내는 특성선(k)을 도시하는 도면이다.
도 19는 속도의 차분(ΔV)과, 골프 볼(2)의 이동 방향과의 상관 관계를 나타내는 상관식의 설정 처리를 설명하는 플로 차트이다.
도 20은 골프 볼(2)을 타격한 경우에 있어서의 계측 장치(10)의 이동 방향 및 이동 속도의 계측 동작을 설명하는 플로 차트이다.
도 21은 제2 실시예에 있어서의 계측 장치의 기능 블록도이다.
도 22는 안테나(14)의 구성을 도시하는 정면도이다.
도 23은 도 22의 A 방향으로부터 본 도면이다.
도 24는 도 22의 B 방향으로부터 본 도면이다.
도 25는 제3 실시예에 있어서의 계측 장치의 기능 블록도이다.

(제1 실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시예에서는, 이동체가 골프 볼이고, 본 실시예에 관련되는 이동체의 계측 장치는, 골프 클럽 헤드에 의하여 타격된 골프 볼의 이동 방향과 이동 속도를 계측하는 것인 경우에 관하여 설명한다. 덧붙여, 이동체는, 야구용 볼이나 사커 볼(soccer ball) 등의 구기용 볼이어도 무방하고, 공간을 이동하는 이동체면 된다.

도 1은, 실시예에 관련되는 계측 장치(10)의 외관을 도시하는 사시도이고, 도 2는, 계측 장치(10)의 정면도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 이동체의 계측 장치(10)(이하 단지 계측 장치(10)라고 한다)는, 케이스(12)와, 안테나(14)와, 안테나 지지부(16)와, 표시부(18)와, 입력부(20)를 포함하여 구성되어 있다.

케이스(12)는, 상하 방향의 두께와, 두께보다도 큰 치수의 좌우 방향의 폭과, 폭보다도 큰 치수의 전후(前後) 방향의 길이를 가지고, 직사각형 판상(板狀)을 나타내고 있다.

케이스(12)의 상면(上面)(1202)은, 긴쪽 방향을 케이스(12)의 전후 방향으로 평행시킨 거의 장방형을 나타내고 있다.

상면(1202)의 전후는 각각 케이스(12)의 전면(前面)(1204)과 후면(後面)(1206)에 접속되어 있다.

또한, 상면(1202)에 대향하는 하면(下面)(1203)에는 계측 장치(10)를 삼각대 등의 고정구(固定具)에 장착하기 위한 도시하지 않는 암나사(카메라 나사)가 설치되어 있다.

안테나(14)는, 안테나 지지부(16)를 통하여 케이스(12)의 상면(1202)에 연결되어 있다.

안테나(14)는, 지향성을 가지고, 후술하는 도플러 센서(22)(도 6 참조)로부터 공급되는 송신 신호에 기초하여 이동체를 향하여 송신파를 송신하는 것과 함께, 이동체에서 반사된 반사파를 수신하여 수신 신호를 생성하고 도플러 센서(22)에 공급하는 것이다.

본 명세서에 있어서는, 안테나(14)의 이득이 최대로 되는 방향을 따라 연재(延在)하는 가상선을 안테나의 지향 방향을 나타내는 가상축(L)으로 한다.

본 실시예에서는, 안테나(14)는, 직사각형 판상의 패치(patch) 안테나로 구성되고, 두께 방향의 일방(一方)의 면이 송신파를 송신하고 또한 반사파를 수신하는 표면이며, 표면의 반대 측이 이면(裏面)으로 되어 있다.

또한, 안테나(14)로서 패치 안테나를 이용하였기 때문에, 계측 장치(10)의 소형화를 도모하는 데 있어서 유리하게 된다. 그렇지만 안테나(14)로서 혼(horn) 안테나 등 종래 공지의 여러 가지의 안테나가 사용 가능하다.

덧붙여, 안테나(14)의 지향각이 너무 좁으면, 이동체의 측정 범위가 한정되는 불리한 점이 있고, 안테나(14)의 지향각이 너무 넓으면, 측정 대상으로 되는 이동체 이외의 물체로부터의 불필요한 반사파를 수신하게 되어 측정 정도를 확보하는 데 있어서 불리하게 된다.

그 때문에, 안테나(14)의 지향각은, 5도 ~ 90도로 하는 것이 이동체의 측정 범위를 확보하면서 측정 대상 외의 물체로부터의 불필요한 반사파의 수신을 억제하는 데 있어서 유리하다.

안테나 지지부(16)는, 케이스(12)에 설치되고 가상축(L)의 기울기가 변화 가능하게 되도록 안테나(14)를 지지하는 것이다.

본 실시예에서는, 안테나 지지부(16)는, 프레임(16A)과, 케이스(16B)를 구비하고 있다.

프레임(16A)은, 케이스(12)의 전면(1204)에 설치되고 케이스(12)의 폭 방향으로 연재하는 기부(基部)(1602)와, 기부(1602)의 양단(兩端)으로부터 전방(前方)으로 기립하는 2개의 기둥부(1604)로 구성되어 있다.

케이스(16B)는, 안테나(14)를 평면으로부터 보았을 때의 윤곽보다도 한층 작은 직사각형 판상을 나타내고, 케이스(16B)의 4변을 안테나(14)의 4변에 평행시킨 상태로 안테나(14)의 배면(背面)에 취착(取着)되어 있다.

보다 상세하게는, 케이스(16B)는, 안테나(14)에 대향하는 직사각형 판상의 저벽(底壁)과, 당해 저벽으로부터 기립하는 4개의 측벽(側壁)을 가지고, 이들 4개의 측벽의 상부(上部)가 안테나(14)의 배면에 접속되어 있다. 또한, 이들 저벽과 4개의 저벽과 안테나(14)로 둘러싸인 수용 공간에는, 후술하는 도플러 센서(22)가 수용되어 있다.

또한, 안테나(14)와 도플러 센서(22)가 일체적(一體的)으로 설치된 일체형 모듈을 이용하여도 무방하다. 이 경우, 도플러 센서(22)는 안테나(14)의 배면에 일체적으로 설치되어 있다.

이와 같은 일체형 모듈을 이용한 경우는, 안테나(14)와 도플러 센서(22)의 사이에서의 신호 경로의 거리를 단축하는 것으로 신호에 더해지는 노이즈를 저감하는 데 있어서 유리하게 되고, 또한, 계측 장치(10)의 소형화를 도모하는 데 있어서 유리하게 된다.

덧붙여, 도플러 센서(22)는, 케이스(12)에 수용되어 있어도 무방하다.

케이스(16B)는, 4개의 측벽 중 대향하는 2개의 측벽이 2개의 기둥부(1604)의 사이에 배치되고, 케이스(12)의 좌우 방향으로 축심을 향한 지축(支軸)(16C)을 통하여 2개의 기둥부(1604)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

따라서 안테나 지지부(16)는, 가상축(L)의 기울기가 변화 가능하게 되도록 안테나(14)를 지지하고 있다.

본 명세서에 있어서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 가상축(L)이 후술하는 표시부(18)의 표시면(1802)과 평행하는 가상 평면(P)과 이루는 각도를 안테나각(θ)으로 한다. 본 실시예에서는, 안테나 지지부(16)는, 안테나각(θ)이 ±90도의 범위에서 변화하도록 안테나(14)를 지지하고 있다. 바꾸어 말하면, 안테나각(θ)은 180도의 범위에서 변화한다. 덧붙여, 안테나각(θ)의 조정 범위는 180도에 한정되는 것이 아니고, 조정 범위를 어떻게 설정할지는 임의이다.

여기에서, 도 4에 도시하는 바와 같이 가상축(L)이 케이스(12)의 상방을 향한 상태에서 안테나각 θ = +90도이고, 도 5에 도시하는 바와 같이 가상축(L)이 케이스(12)의 전방을 향한 상태에서 안테나각 θ = 0도이며, 가상축(L)이 케이스(12)의 후방(後方)을 향한 상태에서 안테나각 θ = -90도이고, 따라서 안테나각 θ의 조정 범위는 ±90도로 된다.

덧붙여, 본 실시예에서는, 안테나 지지부(16)가 안테나(14)를 단일의 지축(16C) 둘레에 회전 가능하게 지지하는 경우에 관하여 설명하였지만, 안테나 지지부(16)는 가상축(L)의 기울기가 변화 가능하게 되도록 안테나(14)를 지지할 수 있으면 되고, 안테나 지지부(16)로서 종래 공지의 여러 가지의 기구가 사용 가능하다.

예를 들어, 지축(16C)과 직교하는 평면 상(上)을 연재하는 다른 지축을 더 설치하는 것에 의하여, 안테나 지지부(16)가 안테나(14)를 2개의 지축 둘레에 회전 가능하게 지지하는 구성으로 하여도 무방하다. 이 경우는, 안테나(14)의 가상축(L)의 기울기의 조정의 자유도를 확보하는 데 있어서 보다 유리하게 된다.

또한, 본 실시예에서는, 안테나 지지부(16)는, 미리 정해진 복수의 안테나각(θ), 예를 들어, +90도, 0도, -90도의 3개의 각도로 안테나(14)를 보지(保持)하는 클릭 기구를 구비하고 있다. 이것에 의하여, 미리 정해진 복수의 안테나각(θ)으로의 설정 조작의 용이화가 도모되고 있다.

나아가, 본 실시예에서는, 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 안테나 지지부(16)에, 안테나가 미리 정해진 복수의 안테나각(θ) 중 어느 하나에 위치하고 있는지를 나타내는 각도 표시부(16D)가 설치되어 있다. 이것에 의하여, 안테나각(θ)의 확인의 용이화가 도모되고 있다.

각도 표시부(16D)는, 일방의 기둥부(1604)에 설치된 창부(窓部)와, 케이스(16B)의 개소에 설치된 지표(指標)로 구성되어 있다.

지표는, 안테나각(θ)의 +90도, 0도, -90도에 대응한 케이스(16B)의 개소에 A, B, C라고 하는 기호 혹은 숫자 혹은 눈금선 등으로 형성되어 있다.

안테나(14)의 안테나각(θ)이 +90도, 0도, -90도의 각각으로 전환되면, 케이스(16B)의 개소에 형성된 A, B, C의 지표가 상기 창부를 통하여 선택적으로 노출되는 것으로 안테나(14)가 복수의 안테나각(θ) 중 어느 하나에 위치하고 있는지가 나타내지게 된다.

덧붙여, 이와 같은 각도 표시부(16D)로서 종래 공지의 여러 가지의 표시 기구가 사용 가능하다.

여기에서, 이동체로서 골프 볼(2)을 상정하고, 평면으로부터 본 상태에서 이동 개시 위치(O)로부터 후방으로 1m 이간한 개소에 안테나(14)를 배치한 경우, 안테나(14)의 이득 분포(지향 특성)는 이하와 같이 설정하는 것이 바람직하다.

안테나(14)의 이득이 최대로 되는 방향을 따라 연재하는 직선을 안테나(14)의 지향 방향을 나타내는 가상축(L)으로 한다.

가상축(L) 상(上)에 있어서의 이득을 최댓값으로 하고, 가상축을 포함하는 수평면 내에서 이득이 3dB 저하하는 각도를 수평각으로 하며, 가상축을 포함하는 연직면(鉛直面) 내에서 이득이 3dB 저하하는 각도를 수직각으로 한다.

수평각은 10도 이상이 바람직하다. 이 범위를 하회(下廻)하면 충분한 계측 범위를 확보할 수 없는 점에서 불리하게 된다. 본 실시예에서는 수평각이 32도이다.

수직각은 120도 이하가 바람직하다. 이 범위 내이면, 골프 볼이 타출(打出)된다고 상정되는 범위 내를 충분한 감도로 계측할 수 있는 점에서 유리하게 된다. 본 실시예에서는 수직각이 80도이다.

도 7은, 본 실시예에서 사용한 안테나(14)의 이득 분포를 도시하는 그래프이다. 도 7의 그래프에 있어서, 종축은 이득의 최댓값(가상축(L) 상의 이득)으로부터의 이득 저하량이고, 횡축은 가상축(L)을 0도로 한 각도이다. 상술한 바와 같이, 안테나(14)의 이득 분포는, 수평각이 32도, 수직각이 80도로 되어 있다.

본 실시예와 같이, 이동체로서 골프 볼(2)을 이용하는 경우에는, 안테나(14)에 있어서의 이득 분포의 넓은 쪽과 이득 분포가 좁은 쪽과의 비는, 1.5 ~ 5 정도로 하는 것이 바람직하다.

덧붙여, 도 8은, 다른 안테나의 이득 분포의 일례를 도시하는 그래프이다. 도 8의 그래프에 있어서도, 종축은 이득의 최댓값으로부터의 이득 저하량이고, 횡축은 가상축(L)을 0도로 한 각도이다. 도 8에 도시하는 안테나의 이득 분포는, 수평각 및 수직각이 대략 동일하게 되어 있다. 이와 같은 이득 분포를 가지는 안테나는, 예를 들어 이동체의 이동 개시 지점과 목표가 동일 평면 상에 있는 경우 등, 수평각 및 수직각에 대하여 동등의 평가를 행할 필요가 있는 경우에 적합하다.

도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 안테나(14)는, 골프 볼(2)의 이동 방향에 있어서 골프 볼(2)보다도 후방의 개소에 설치되어 있다. 본 실시예에 있어서, 안테나(14)의 위치는, 골프 볼(2)의 위치(즉, 이동체의 이동 개시 지점)에서 후방 1m의 지점으로 한다. 덧붙여, 도 9에 있어서 부호 201은 골프 볼(2)이 재치(載置)되는 티(tee), G는 지면(수평면)을 나타낸다.

평면으로부터 본 상태에서, 좌우 방향에 있어서 안테나(14)의 가상축(L) 상에 티(201)에 재치된 골프 볼(2)의 중심점이 배치되어 있다. 이 중심점을 이동 개시 위치(O)(혹은 원점(O), 즉 이동체의 이동 개시 위치)로 한다. 이것에 의하여, 골프 볼(2)의 좌우 방향의 이동은, 가상축(L)을 따르고 있다고 간주할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 골프 볼(2)의 좌우 방향의 위치는 가상축(L) 상에 있는 것으로서, 상하 방향의 위치만을 산출한다.

도 1의 설명으로 되돌아와, 표시부(18)는, 직사각형상의 평탄한 표시면(1802)을 상방을 향하게 하여 케이스(12)의 상면(1202)에 설치되고, 상면(1202)의 대부분은 표시면(1802)으로 점유되어 있다.

본 실시예에서는, 표시면(1802)은 케이스(12)의 전후 방향을 따른 길이가 케이스(12)의 좌우 방향을 따른 폭보다도 짧은 장방형을 나타내고 있다.

표시부(18)는, 계측 결과인 이동체의 이동 속도 및 회전수를 포함하는 여러 가지의 표시 내용을 숫자, 기호, 아이콘 등의 형태로 표시면(1802)에 표시시킨다.

이와 같은 표시부(18)로서 액정 패널 등의 플랫 패널 디스플레이를 이용할 수 있다.

입력부(20)는, 상면(1202)의 후면(1206) 쪽의 개소에 설치되어 있다.

본 실시예에서는, 입력부(20)는, 모드 선택 버튼, 전원 버튼을 포함하는 복수의 조작 버튼을 포함하여 구성되어 있다. 덧붙여, 상술한 표시부(18)를 터치 패널식 디스플레이로 하여, 입력부(20)를 표시부(18)에서 겸하도록 하여도 무방하다.

전원 버튼은 전원의 온, 오프를 행하기 위한 것이다.

모드 선택 버튼은, 계측 장치(10)의 계측 모드를 선택하기 위한 버튼이다. 본 실시예에서는, 계측 장치(10)의 계측 모드로서, 골프 모드, 배트 모드, 볼 모드 중 어느 하나를 선택 가능하게 한다. 골프 모드는, 골프 클럽에 의한 골프 볼의 타구 속도를 계측하는 모드이다. 배트 모드는, 야구 배트에 의한 야구 볼의 타구 속도를 계측하는 모드이다. 볼 모드는, 투수에 의한 야구 볼의 투구 속도를 계측하는 모드이다.

도 6은, 계측 모드의 선택 화면의 일례를 도시하는 설명도이다. 도 6에는, 계측 장치(10)의 표시면(1802) 상에, 계측 모드로서, 골프 모드 선택부(1810), 배트 모드 선택부(1812), 볼 모드 선택부(1814)가 표시되어 있다. 도 6에서는, 볼 모드 선택부(1814)가 선택되어 있고, 다른 선택부와는 다른 색으로 표시된다. 유저는, 어느 하나의 선택부를 선택하여 결정 조작을 행하는 것에 의하여, 계측 모드를 설정할 수 있다.

덧붙여, 이와 같은 계측 모드 선택 화면으로서 종래 공지의 여러 가지의 표시 형태가 사용 가능하다. 또한, 계측 모드의 선택에 있어서는, 반드시 표시를 수반하지 않아도 무방하고, 종래 공지의 여러 가지의 선택 형태가 사용 가능하다.

덧붙여, 계측 장치(10)를 사용할 때의 케이스(12)의 자세는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상은, (1) 케이스(12)의 상면(1202)(표시면(1802))을 상방을 향하게 한 자세, (2) 케이스(12)의 전면(1204)을 상방을 향하게 하고 상면(1202)(표시면(1802))을 측방을 향하게 한 자세 중 어느 하나로 하고, 안테나(14)의 가상축(L)이 이동체의 이동 방향에 합치하도록 안테나각(θ)을 조정한다.

또한, 계측 장치(10)는, 도시하지 않는 전력 축전용의 배터리를 구비하고, 배터리에 축전된 전력을 이용하여 구동하도록 하여도 무방하다. 이것에 의하여, 계측 장치(10)를 사용자의 근방에 설치 가능하게 되고, 또한 투구 등의 방해가 되기 어렵게 할 수 있다.

다음으로 도 11을 참조하여 계측 장치(10)의 제어계의 구성에 관하여 설명한다. 도 11은, 계측 장치(10)의 구성을 도시하는 블록도이다.

덧붙여, 도 11에 있어서 부호 2는 이동체로서의 골프 볼, 4는 골프 클럽 헤드, 6은 샤프트, 8은 골프 클럽을 나타낸다.

계측 장치(10)는, 상기의 안테나(14), 표시부(18), 입력부(20)에 더하여, 도플러 센서(22), 계측 처리부(24) 등을 포함하여 구성되어 있다.

도플러 센서(22)는, 안테나(14)와 도시하지 않는 케이블에 의하여 접속되고, 당해 케이블을 통하여 안테나(14)에 송신 신호를 공급하는 것이다. 또한, 도플러 센서(22)는, 안테나(14)의 각각으로부터 공급되는 수신 신호에 기초하여 도플러 주파수(Fd)를 가지는 도플러 신호(Sd)를 시계열(時系列) 데이터로서 생성하는 것이다.

도플러 신호(Sd)란, 상기 송신 신호의 주파수(F1)와 상기 수신 신호의 주파수(F2)와의 차분의 주파수(F1-F2)로 정의되는 도플러 주파수(Fd)를 가지는 신호이다.

도플러 센서(22)는, 시판되고 있는 여러 가지의 것이 사용 가능하다.

덧붙여, 상기 송신 신호로서는, 예를 들어, 24GHz 혹은 10GHz의 마이크로파가 사용 가능하고, 도플러 신호(Sd)를 얻을 수 있는 것이면 송신 신호의 주파수는 한정되지 않는다.

또한, 송신파의 출력은 예를 들어 10mW 이하로 한다. 이것은, 계측 장치(10)를 배터리 구동으로 한 경우, 사용 가능 시간을 길게 하기 위하여, 소비 전력은 가능한 한 낮게 억제하는 것이 바람직하기 때문이다. 계측 장치(10)에 있어서, 안테나(14)로부터의 송신파의 송신에 소비되는 전력은 극히 크다. 이와 같이, 송신파의 출력을 예를 들어 10mW 이하로 하는 것에 의하여, 소비 전력을 저감하고, 배터리로 구동하는 계측 장치(10)의 사용 가능 시간을 길게 할 수 있다.

계측 처리부(24)는, 도플러 센서(22)로부터 공급되는 도플러 신호(Sd)를 입력하여 연산 처리를 행하는 것에 의하여, 골프 볼(2)의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하는 것이다.

본 실시예에서는, 계측 처리부(24)는, 마이크로 컴퓨터(26)에 의하여 구성되어 있다.

마이크로 컴퓨터(26)는, CPU(26A)와, 도시하지 않는 인터페이스 회로 및 버스 라인(bus line)을 통하여 접속된 ROM(26B), RAM(26C), 인터페이스(26D), 표시용 드라이버(26E) 등을 포함하여 구성되어 있다.

ROM(26B)은 CPU(26A)가 실행하는 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하기 위한 제어 프로그램 등을 격납하고, RAM(26C)은 워킹 에어리어(working area)를 제공하는 것이다.

인터페이스(26D)는, 도플러 신호(Sd)를 입력하여 CPU(26A)에 공급하고, 또한, 입력부(20)로부터의 조작 신호를 받아들여 CPU(26A)에 공급하는 것이다.

표시용 드라이버(26E)는 CPU(26A)의 제어에 기초하여 표시부(18)를 구동하는 것이다.　

도 12는 마이크로 컴퓨터(26)의 구성을 기능 블록으로 도시한 계측 장치(10)의 블록도이다.

마이크로 컴퓨터(26)는, 기능적으로는, 축적부(30)와, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)와, 속도 연산부(34)와, 이동 방향 연산부(36)를 포함하여 구성되어 있다.

또한, 축적부(30)와, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)와, 속도 연산부(34)와, 이동 방향 연산부(36)는, CP(26A)가 상기 제어 프로그램을 실행하는 것으로 실현되는 것이지만, 이들의 부분은, 회로 등의 하드웨어로 구성된 것이어도 무방하다.

축적부(30)는, 도플러 신호(Sd)를 미리 정해진 샘플링 주기로 시간 경과에 따라 차례로 축적하는 것이다.

축적부(30)는, 도플러 신호(Sd)를 미리 정해진 샘플링 주기로 시간 경과에 따라 차례로 축적하는 것이다. 본 실시예에서는, CPU(26A)가 도플러 신호(Sd)를 상기 샘플링 주기로 샘플링하여 RAM(26C)에 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터로서 격납한다.

축적부(30)는, 예를 들어, 계측 장치(10)의 전원이 투입되는 것과 동시에 샘플링 동작을 개시한다.

도 13은 골프 클럽 헤드(4)에 의하여 골프 볼(2)을 타격하였을 때의 도플러 신호(Sd)의 일례를 도시하는 선도(線圖)이고, 횡축에 시간(t)(sec), 종축에 진폭(임의 단위)을 취하고 있다.

도 13에 있어서, 처음의 큰 진폭을 나타내는 파형 부분이 골프 클럽 헤드(4)에 의하여 생기는 도플러 신호의 부분을 나타내고, 그 후에 계속되는 파형 부분이 타격된 골프 볼(2)에 의하여 생기는 도플러 신호의 부분을 나타내고 있다.

도 12의 설명으로 되돌아와, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 축적부(30)에 축적된 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터를 주파수 해석(연속 FFT 해석, 혹은, 웨이브렛(wavelet) 해석)하는 것에 의하여 신호 강도 분포 데이터를 생성하는 것이다.

바꾸어 말하면, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 도플러 센서(22)로부터 얻어진 도플러 신호(Sd)를 주파수 해석하는 것에 의하여 주파수마다의 신호 강도의 분포를 나타내는 신호 강도 분포 데이터를 생성한다.

본 실시예에서는, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 축적부(30)에 축적된 시계열 데이터인 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터를 미리 정해진 구간으로 특정하여 신호 강도 분포 데이터의 생성을 실시한다. 여기에서, 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터의 구간은 미리 정해진 계측 시간에 기초하여 특정된다.

바꾸어 말하면, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 방류 방식으로 축적되어 있는 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터 중, 계측 장치(10)에 전원 투입된 후의 일정한 구간에 있어서의 샘플링 데이터를 특정하여 신호 강도 분포 데이터의 생성을 실시한다.

샘플링 데이터를 미리 정해진 구간으로 특정하는 방법으로서는 이하의 방법이 예시된다.

즉, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 계측 장치(10)로의 전원 투입 시각을 기준 시점으로 하여, 기준 시점으로부터 카운트하여 a개째까지의 샘플링 데이터를 제외하고, a+1개째로부터 b개째(a＜b)까지의 샘플링 데이터를 특정하여 신호 강도 분포 데이터의 생성을 실시한다.

이 경우, a+1개째로부터 b개째(a＜b)까지의 샘플링 데이터에, 골프 클럽 헤드(4)에 의한 영향을 받은 데이터가 포함되지 않도록, 상기의 수치 a, b를 설정한다.

수치 a, b의 설정은, 소정의 기준 시각(TS) 및 기준 시각(TS)으로부터 소정 시간(ΔT) 경과 후의 경과 시각(TP)에 기초하여 행하여진다. 본 실시예에서는, 기준 시각(TS)은 이동 개시 위치(O)에 대하여 골프 볼(2)이 약 0.5m 이동한다고 예측되는 시각, 경과 시각(TP)은 이동 개시 위치(O)에 대하여 골프 볼(2)이 약 2m 이동한다고 예측되는 시각으로 되도록 결정한다. 즉, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 계측 장치(10)로의 전원 투입 시각을 기준으로 하여 기준 시각(TS) 및 당해 기준 시각(TS)으로부터 소정 시간(ΔT) 경과 후를 특정하고, 기준 시각(TS)과 기준 시각(TS)으로부터 소정 시간(ΔT) 경과 후와의 사이의 신호 강도 분포 데이터를 생성한다.

덧붙여, 경과 시각(TP)은 하나에 한정하지 않고, 골프 볼(2)의 이동 경로 상(上)에 등간격으로 속도를 계측할 수 있도록, 복수 정하여도 무방하다. 본 실시예에 의하면, 예를 들어, 제1 경과 시각(TP1)으로서 골프 볼(2)이 약 2m 이동한다고 예측되는 시각, 제2 경과 시각(TP2)으로서 골프 볼(2)이 약 3.5m 이동한다고 예측되는 시각…… 등으로 한다.

즉, 기준 시각은 이동체가 이동 개시 지점으로부터 소정 거리(본 실시예에서는 0.5m) 이동한다고 예측되는 시각이고, 소정 시간(ΔT)은 이동체가 소정 거리로부터 소정의 기준 거리(예를 들어 1.5m)의 정수 배의 거리 멀어진 지점에 도달한다고 예측되는 시간이다. 덧붙여, 이동 개시 지점으로부터 소정 거리 멀어진 지점, 즉 기준 시각에 이동체가 도달한다고 예측되는 지점을 「기준 지점」, 이동 개시 지점으로부터 소정 거리의 정수 배 멀어진 지점, 즉 기준 시각으로부터 소정 시간(ΔT) 경과 후에 이동체가 도달한다고 예측되는 지점을 「이동 후 지점」이라고 한다.

덧붙여, 수치 a, b는, 실제로 골프 클럽(6)이 스윙된 경우의 골프 클럽 헤드(4)의 스피드의 변화를 고려하여 설정하면 된다.

혹은, 계측 장치(10)로의 전원 투입 시각을 기준 시점으로서, 경과 시간에 기초하여 골프 클럽 헤드에 의한 영향을 받은 데이터가 포함되지 않도록, 샘플링 데이터를 미리 정해진 구간으로 특정하여도 무방하다.

도 14는 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)에 의하여 생성된 신호 강도 분포 데이터(PA)의 일례를 도시하는 선도이고, 횡축에 주파수(f)(Hz), 종축에 신호 강도(P)(임의 단위)를 취하고 있다.

도 14에 있어서, 주파수(f)가 낮은 영역에서 신호 강도(P)가 높아지고 있는 부분은, 골프 클럽 헤드(4)에 의한 반사파(W2)에 대응하고 있고, 그 후에 계속되는 신호 강도의 산(山)의 부분이 타격된 골프 볼(2)에 의한 반사파(W2)에 대응하고 있다.

도 12의 설명으로 되돌아와, 속도 연산부(34)는, 신호 강도 분포 데이터(PA)에 기초하여, 골프 볼(2)의 이동 속도에 대응하는 도플러 주파수 성분을 검출하고, 검출한 도플러 주파수 성분에 기초하여 속도(V)를 산출하는 것이다.

신호 강도 분포 데이터(PA)로부터 도플러 주파수 성분을 검출하는 방법으로서는 이하의 수순이 예시된다.

(1) 신호 강도 분포 데이터(PA)에 관하여 이동 평균을 취하는 것에 의하여 노이즈의 영향을 억제한 신호 강도 분포 데이터를 얻는다.

(2) 이동 평균을 취한 신호 강도 분포 데이터(PA)에 있어서 신호 강도의 피크값, 혹은, 신호 강도의 산의 중앙값에 대응하는 주파수를 도플러 주파수 성분(도플러 주파수)으로서 검출한다.

덧붙여, 도플러 주파수 성분의 검출 방법은, 신호 강도 분포 데이터(PA)에 포함되는 노이즈의 영향을 억제하고, 도플러 주파수 성분을 정확하게 또한 안정되게 검출할 수 있으면 되는 것이고, 상기의 수순에 한정되는 것은 아니다.

여기에서, 골프 볼(2)의 속도의 계측 원리에 관하여 설명한다.

종래로부터 알려져 있는 바와 같이, 도플러 주파수(Fd)는 식 (1)로 나타내진다.

Fd = F1-F2 = 2·V·F1/c　(1)

다만, V: 골프 볼(2)의 속도, c: 광속(3·108m/s)

따라서 식 (1)을 V에 관하여 풀면, (2)식으로 된다.

V = c·Fd/(2·F1)　 (2)

즉, 골프 볼(2)의 속도(V)는, 도플러 주파수(Fd)에 비례하게 된다.

따라서 도플러 신호(Sd)로부터 도플러 주파수(Fd)의 주파수 성분을 검출하고, 검출한 도플러 주파수 성분으로부터 식 (2)에 기초하여 골프 볼(2)의 속도(V)를 구할 수 있다.

그런데 식 (2)에 의하여 얻어지는 골프 볼(2)의 이동 속도는, 안테나(14)의 지향성을 나타내는 가상축(L)과 일치하는 방향의 속도 성분이다.

따라서 골프 볼(2)의 이동 궤적이 안테나의 지향성을 나타내는 가상축(L)에 대하여 벗어날수록 식 (2)에 의하여 얻어지는 골프 볼(2)의 이동 속도의 오차가 증대하는 경향으로 된다.

보다 상세하게는, 도 15(a)에 도시하는 바와 같이, 안테나(14)의 지향성을 나타내는 가상축(L)에 대하여 각도 θ를 가지고 이동하는 이동체의 이동 속도는, 실제의 이동 속도보다도 cosθ 늦게 계측된다.

도 15는, 안테나(14)로부터 송신되는 송신파의 파면(波面)과 이동체의 이동 방향과의 위치 관계를 도시하는 설명도이다. 여기에서, 도 15(a)에 도시하는 바와 같이, 이동체가 안테나(14)로부터 충분히 원방(遠方)에 위치하는 경우에는, 송신파는 일반적으로는 평면파(보다 상세하게는, 가상축(L)에 대하여 수직인 파면(W)을 가지는 평면파)로 된다. 즉, 안테나(14)로부터 송신된 송신파의 파면(W)의 법선 방향은, 가상축(L)과 상시 일치한다. 이 때문에, 일정 방향으로 이동하는 이동체의 이동 방향과 파면(W)의 법선 방향과의 각도(θ)는 상시 일정하다(도 15(a)에 있어서는, θ1 = θ2로 된다). 이것에 의하여, 이동체의 이동 속도의 오차(지연)는 상시 일정하다.

한편, 도 15(b)에 도시하는 바와 같이, 이동체가 안테나(14)의 근방에 위치하는 경우에는, 송신파는 구면파(보다 상세하게는, 안테나(14)의 위치를 중심으로 하는 구면파)로 된다. 즉, 안테나(14)로부터 송신된 송신파의 파면(W)의 법선 방향은, 위치에 따라 변화한다. 이 때문에, 일정 방향으로 이동하는 이동체의 이동 방향과 파면(W)의 법선 방향과의 각도(θ)는 위치에 따라 다르다(도 15(b)에 있어서는, θ3 ≠ θ4로 된다). 이것에 의하여, 이동체의 이동 속도는, 이동체의 위치에 따라 다른 오차(지연)를 가지고 계측된다.

그래서 본 발명에서는, 기준 시각(TS)에 있어서의 속도(VS)와 기준 시각(TS)으로부터 소정 시간(ΔT) 경과 후(경과 시각(TP))에 있어서의 속도(VP)와의 차분(ΔV)과, 실측된 골프 볼(2)의 이동 방향과의 사이에 상관 관계가 있는 것에 착목(着目)하였다.

즉, 미리 상술한 상관 관계를 취득하여 두면, 이 상관 관계에 기초하여 속도 VS 및 VT로부터 골프 볼(2)의 이동 방향을 구하는 것이 가능하게 된다.

이동 방향 연산부(36)는, 미리 실측되어 얻어져 있는 속도의 차분(ΔV)과, 미리 실측하여 얻어져 있는 골프 볼(2)의 이동 방향과의 상관 관계에 기초하여, 기준 시각에 있어서의 속도(VS)와 기준 시각부터 소정 시간(ΔT) 경과 후에 있어서의 속도(VP)로부터 이동 방향을 산출하는 것이다.

본 실시예에서는, 골프 볼(2)의 이동 방향을 다음과 같이 정의한다.

도 16 및 도 17에 도시하는 바와 같이, 이동 개시 위치(O)를 통과하는 가상선(CL)을 포함하는 기준 연직면(Pv)과, 이동 개시 위치(O)를 통과하고 기준 연직면(Pv)과 직교하는 기준 수평면(Ph)을 설정한다.

바꾸어 말하면, 미리 정해진 이동 개시 위치(O)를 통과하고 수평 방향으로 연재하는 가상선(CL)을 포함하고 연직 방향으로 연재하는 평면을 기준 연직면(Pv)으로 한다. 이동 개시 위치(O)를 통과하고 기준 연직면(Pv)과 직교하는 평면을 기준 수평면(Ph)으로 한다.

골프 볼(2)의 이동 궤적을 기준 연직면(Pv)에 투영한 경우에 투영한 이동 궤적과 기준 수평면(Ph)(가상선(CL))이 이루는 각도를 상하 각도(θy)로 한다.

골프 볼(2)의 이동 궤적을 기준 수평면(Ph)에 투영한 경우에 투영한 이동 궤적과 기준 연직면(Pv)이 이루는 각도를 좌우 각도(θx)로 한다.

여기에서, 골프 볼(2)은 티로부터 목표 지점을 향하여 좌우 방향으로 벗어나지 않게 타출하는 것이 전제이다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 좌우 각도(θx)를 상시 0으로 하고, 골프 볼(2)의 이동 방향을 상하 각도(θy)로 정의한다.

즉, 이동 방향 연산부(36)에 의하여 산출되는 이동 방향은 상하 각도와 좌우 각도 중 상하 방향으로 나타내진다. 상술한 바와 같이, 안테나(14)의 이득 분포는 상하 각도와 좌우 각도로 다르고, 본 실시예에서는, 안테나(14)의 이득 분포가 넓은 쪽을 상하 각도 방향으로 되도록 설치되어 있다.

본 실시예에서는, 소정의 기준 시각(TS) 및 경과 시각(TP)에 있어서 실측하여 얻은 2개의 속도의 차분(ΔV)과, 실측하여 얻은 골프 볼(2)의 상하 각도(θy)와의 상관 관계에 기초하여 상하 각도(θy)를 산출한다.

보다 상세하게는, 소정의 기준 시각(TS) 및 경과 시각(TP)에 있어서 실측하여 얻은 속도 VS 및 VP의 차분(ΔV)을 산출한다.

또한, 미리 실측하여 얻은 차분(ΔV)과, 실측하여 얻은 골프 볼(2)의 상하 각도(θy)와의 상관 관계에 기초하여, 차분(ΔV)으로부터 상하 각도(θy)를 산출한다.

이와 같이 복수의 시각에 있어서 얻은 복수의 속도의 차분의 평균값으로부터 상하 각도(θy)를 산출하는 것에 의하여, 하나의 안테나(14)를 이용하여 이동체의 이동 위치와 이동 속도를 계측할 수 있다.

다음으로, 실측하여 얻은 ΔV와 실측하여 얻은 골프 볼(2)의 이동 방향과의 상관 관계의 취득에 관하여 설명한다.

우선, 전용의 골프 볼 타출 장치(스윙 로봇)에 의하여 이동 개시 위치(O)에 위치하는 골프 볼(2)을, 여러 가지의 속도, 방향으로 타출한다. 바꾸어 말하면, 상하 각도(θy), 이동 속도(Vα)를 다르게 하여 타격한다.

그리고 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 고정도(高精度)로 계측 가능한 기준 계측기에 의하여 골프 볼(2)의 상하 각도(θy), 이동 속도(Vα)를 계측하고, 상하 각도(θy), 속도의 차분(ΔVα)의 실측 데이터를 취득한다.

이와 같은 기준 계측기로서, 예를 들어, 일본국 특허공보 특허제4104384호에 개시되어 있는 바와 같은 종래 공지의 여러 가지의 계측 장치가 사용 가능하다.

또한, 상하 각도(θy), 이동 속도(Vα)의 계측과 동시에, 본 실시예의 계측 장치(10A)를 이용하는 것에 의하여, 속도 연산부(34)에 의하여 속도 VS 및 VP를 취득한다. 즉, 상하 각도(θy), 차분 ΔVα의 실측 데이터에 대응하는 차분 ΔV를 취득한다.

그리고 상하 각도(θy)의 실측 데이터와, 차분(ΔV)과의 상관 관계에 기초하여 상하 각도(θy) 산출용의 상관식(회귀식)을 구한다. 덧붙여, 계측 장치(10)는, 상관식의 산출을 행하는 기능을 구비할 필요는 없고, 상관식의 산출은, 계측 장치(10)와는 따로 설치된 컴퓨터를 이용하여 행하는 등 임의이다.

바꾸어 말하면, 상하 각도(θy)와, 차분(ΔV)과의 관계를 이산적(離散的)으로 측정한 데이터를 취득한다. 그리고 취득한 데이터를 종래 공지의 최소 이승법 등을 이용하여 회귀 분석하는 것에 의하여 상하 각도(θy)를 차분(ΔV)의 함수(다항식)에 의하여 나타낸 상관식을 구한다. 즉, 이와 같이 하여 구해진 상관식에 의하여 상하 각도(θy)와 차분(ΔV)의 관계를 나타내는 특성선을 얻을 수 있다.

따라서 본 실시예에서는, 이동 방향 연산부(36)에 의한 이동 방향의 산출은, 미리 실측되어 얻어져 있는 기준 시각에 있어서의 이동체의 속도(VS) 및 경과 시각에 있어서의 이동체의 속도(VP)와, 미리 실측되어 얻어져 있는 골프 볼(2)의 이동 방향과의 상관 관계를 나타내는 이동 방향 산출용의 상관식에 기초하여 이루어진다.

덧붙여, 상기와 같은 상관식에 대신하여, 상관식에 의하여 나타내지는 특성선의 데이터를 상하 각도(θy) 산출용의 맵으로서 기억하여 두고, 각 맵을 이용하여 상하 각도(θy)를 산출하여도 무방하다. 그 경우에는 그들 맵을 마이크로 컴퓨터의 메모리, 예를 들어, ROM에 설치하는 등 임의이다.

도 18은, 상하 각도(θy)와 차분(ΔV)의 상관 관계를 나타내는 특성선(k)을 도시하는 도면이다.

횡축은 차분(ΔV)을 나타내고, 종축은 상하 각도(θy)를 나타내고 있다. 기호 ●는 이산적으로 계측된 상하 각도(θy)와 차분(ΔV)과의 데이터를 나타내고 있다.

특성선(k)이 상하 각도(θy)와 차분(ΔV)의 상관 관계를 나타내고 있고, 특성선(k)을 나타내는 상관식(회귀식)은, 예를 들어, 2차의 다항식으로 나타내져 있다.

또한, 본 실시예에서는, 소정의 기준 시각(TS)에 있어서의 속도 VS 및 경과 시각(TP)에 있어서의 속도 VP의 차분(ΔV)(속도 VS-속도 VP, 또는 속도 VP-속도 VS)를 이용하여 상관식을 생성하였지만, 이것에 대신하여, 속도 VS 및 속도 VP의 비(VS/VP 또는 VP/VS)를 이용하여 상관식을 생성하여도 무방하다.

다음으로, 계측 장치(10)의 동작에 관하여 도 19 및 도 20의 플로 차트를 참조하여 설명한다.

우선, 도 19를 참조하여, 속도의 차분(ΔV)과, 골프 볼(2)의 이동 방향과의 상관 관계를 나타내는 상관식의 설정에 관하여 설명한다.

우선, 전용의 골프 볼 타출 장치(스윙 로봇)를 이용하여 골프 볼(2)을, 상하 각도(θy) 및 이동 속도(Vα)를 다르게 하여 타격하고, 상하 각도(θy) 및 이동 속도(Vα)를 실측한다(스텝 S10).

동시에, 계측 장치(10)를 이용하여 기준 시각(TS)에 있어서의 속도(VS) 및 경과 시각(TP)에 있어서의 속도(VP)를 계측한다(스텝 S12).

계속하여, 계측 장치(10)와는 다른 컴퓨터에 의하여, 속도 VS 및 속도 VP에 기초하여 차분(ΔV)을 산출한다(스텝 S14).

계속하여, 차분(ΔV)과 상하 각도(θy)의 상관 관계를 나타내는 상관식을 산출한다(스텝 S16).

그리고 스텝 S16에 의하여 얻어진 3개의 상관식을 계측 장치(10)에 설정한다(스텝 S18).

다음으로, 도 20을 참조하여 골프 볼(2)을 타격한 경우에 있어서의 계측 장치(10)의 이동 방향 및 이동 방향의 계측 동작에 관하여 설명한다.

미리 도 19의 처리가 실시되고, 계측 장치(10)에 상기의 상관식이 설정되어 있는 것으로 한다.

우선, 사용자는, 골프 볼(2)의 타출 방향에 있어서 골프 볼(2)로부터 1m 후방의 개소에, 안테나(14)를 골프 볼(2)을 향하게 하여 케이스(260)를 설치한다.

케이스(260)는, 예를 들어 지면(G) 상(上)에 재치하면 된다.

덧붙여, 케이스(260)의 설치 위치(즉, 안테나(14)의 설치 위치)는, 도 16에 도시한 상관식의 산출 시와 대략 동일하게 하도록 사용자에게 주의를 재촉한다. 즉, 계측 장치(10)에 있어서의 계측은, 상관식을 결정하는 실측 시에 있어서의 이동체의 이동 개시 위치와 안테나와의 상대 위치와 대략 동일 위치로 하여 행한다.

이것에 의하여, 안테나(14)로부터 송출된 송신파(W1)가 골프 볼(2)에 닿고, 반사파(W2)가 안테나(14)에 수신 가능한 상태로 된다.

사용자가 입력부(20)를 조작하는 것에 의하여, 계측 장치(10)는 골프 볼(2)의 이동 방향 및 이동 속도를 계측하기 위한 계측 모드로 설정된다(스텝 S40).

계측 모드로 설정되면, 도플러 신호(Sd)의 축적부(30)로의 샘플링이 개시된다(스텝 S42).

신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 축적부(30)로의 샘플링이 개시되면, 미리 정해진 구간에 걸친 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터를 특정한다(스텝 S46).

그리고 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 신호 강도 분포 데이터(PA)를 생성한다(스텝 S48).

계속하여, 속도 연산부(34)는, 신호 강도 분포 데이터(PA)로부터 기준 시각(TS)에 있어서의 속도 VS 및 경과 시각(TP)에 있어서의 속도 VP를 산출한다(스텝 S50).

계속하여, 이동 방향 연산부(36)는, 속도 VS와 속도 VP의 차분(ΔV)을 산출하고(스텝 S52), 미리 설정되어 있는 상관식으로부터 차분(ΔV)에 기초하여 상하 각도(θy)를 산출한다(스텝 S54).

이와 같이 하여 얻어진 상하 각도(θy)가 이동 방향으로서 표시부(18)에 공급되어 표시되고, 속도 VS 및 VP가 이동 속도로서 표시부(18)에 공급되어 표시된다(스텝 S60). 이상으로 일련의 계측 동작이 종료한다.

다음으로, 본 실시예의 계측 장치(10)의 작용 효과에 관하여 설명한다.

본 실시예에 의하면, 이동체(골프 볼(2))를 향하여 송신파(W1)를 송신하는 것과 함께, 이동체로부터 반사된 반사파(W2)를 수신하는 단일의 안테나를 설치하고, 미리 얻어져 있는 안테나를 이용하여 계측된 복수의 속도와 이동 방향과의 실측값과의 상관 관계에 기초하여, 측정된 각 속도로부터 이동 방향을 산출하도록 하였다.

따라서 단일의 안테나만을 이용하여 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 계측할 수 있어, 계측 장치(10)의 저비용화 및 소형화를 도모하는 데 있어서 유리하게 된다.

또한, 계측 장치(10)를 제조할 때, 기준으로 되는 임의의 측정기 혹은 수 대의 측정기를 이용하여 제작한 데이터를 평균하여 상관식을 작성하고, 전수(全數)에 적용시킨다. 보다 바람직하게는, 1대마다 개별로 상관식을 제작하여도 무방하다. 이것에 의하여, 계측 장치(10)를 보다 고정도화할 수 있다.

또한, 상관 관계에 기초하여 이동 방향을 계측하는 것으로부터, 이동 방향의 정도를 확보하면서, 계측 장치(10)의 제조상의 위치 정도(精度)의 허용차, 구체적으로는, 안테나(14)의 위치 정도의 허용차를 완화할 수 있기 때문에, 제조 코스트의 저감을 도모하는 데 있어서 유리하게 된다.

또한, 본 실시예의 계측 장치(10)를 골프 시뮬레이터 장치에 적용하면, 계측 장치(10)에서 산출된 골프 볼(2)의 이동 방향, 이동 속도에 기초하여 골프 볼(2)의 탄도를 적확하게 시뮬레이션할 수 있다.

특히, 종래의 골프 시뮬레이터 장치에서는, 고속도 카메라로 촬영한 골프 볼(2)의 화상 데이터에 기초하여 골프 볼(2)의 거동의 계측을 행하고, 그 계측 결과에 기초하여 골프 볼(2)의 탄도의 시뮬레이션을 행하는 것이 많다. 이와 같은 화상 데이터를 이용하는 골프 시뮬레이터 장치에서는, 조명광이나 외광(外光)의 변화가 고속도 카메라로 촬영한 화상 데이터에 영향을 미치는 것으로부터, 고속도 카메라의 동작 설정을 간단히 행하는 것이 어렵고 불리하다.

이것에 대하여 본 실시예에서는, 조명광이나 광(光)의 영향을 받는 것이 없기 때문에, 계측 장치(10), 골프 시뮬레이터 장치의 설정 작업의 간소화를 도모하는 데 있어서 유리하게 된다.

또한, 고속도 카메라를 이용하는 경우는, 골프 볼(2)을 그 이동 방향과 직교하는 방향으로부터 촬영하지 않으면 안 되기 때문에, 고속도 카메라를 골퍼의 정면에 배치할 필요가 있어, 골퍼의 시야에 고속도 카메라가 들어가는 것으로부터, 골퍼에게 압박감을 주는 문제가 있다.

이것에 대하여 본 실시예에서는, 안테나를 골프 볼(2)의 후방으로 멀어진 개소에 배치하면 되기 때문에, 골퍼의 시야에 안테나가 들어가기 어렵고, 골퍼에게 주는 압박감을 억제하는 데 있어서 유리하게 된다.

(제2 실시예)

다음으로 제2 실시예에 관하여 설명한다.

제1 실시예에서는, 계측 장치(10)를 소형의 가반식(可搬式) 장치로 하였지만, 제2 실시예에서는, 계측 장치(10)의 안테나(14)를 혼 안테나로 하는 것과 함께, 마이크를 설치하고 샘플링 데이터의 취득 시기를 특정하기 쉽게 하였다.

도 21은, 제2 실시예에 관련되는 계측 장치(40)의 구성을 도시하는 블록도이다. 제2 실시예에 관련되는 계측 장치(40)는, 제1 실시예에 관련되는 계측 장치(10)의 구성에 더하여, 마이크(46) 및 트리거(trigger) 신호 발생부(48)를 구비하고 있다.

마이크(46)는, 골프 볼(2)이 골프 클럽 헤드(4)에 의하여 타격되었을 때에 발생하는 타격음을 수음(收音)하고 음성 신호를 검출하는 것이다.

트리거 신호 발생부(48)는, 마이크(46)에 의하여 검출된 음성 신호의 진폭이 미리 정해진 역치를 상회(上廻)하였을 때에, 트리거 신호(trg)를 생성하여 계측 처리부(24)에 공급하는 것이다.

트리거 신호(trg)는, 계측 처리부(24)에 대하여 후술하는 데이터 처리의 개시를 지시하는 것이다.

덧붙여, 상술한 바와 같이 트리거 신호 발생부(48)가 단지 타격음에 따라 트리거 신호(trg)를 생성하는 것인 경우, 계측 장치(10)의 설치 환경에 따라서는 이하의 문제가 생기는 것이 염려된다.

즉, 계측 장치(10)의 설치 환경이 예를 들어 복수의 타석을 구비하는 골프 연습장인 경우, 계측 장치(10)의 측정 대상으로 되는 타석 이외의 주위의 타석의 타격음에 의하여도 트리거 신호(trg)가 생성되고, 계측 장치(10)의 오동작이 발생하는 것이 염려된다.

따라서 본 실시예에서는, 이하와 같이 구성하는 것으로 상기 오동작의 방지를 도모하고 있다.

트리거 신호 발생부(48)에는, 마이크(46)로부터의 음성 신호에 더하여, 도플러 센서(22)로부터의 도플러 신호(Sd)가 입력된다.

그리고 트리거 신호 발생부(48)는, 도플러 신호(Sd)를 수신하고, 또한, 타격음의 음성 신호가 미리 정해진 역치를 상회하였을 때에, 트리거 신호(trg)를 생성하여 계측 처리부(24)에 공급한다. 이 경우, 당초 발생하는 도플러 신호(Sd)는 골프 클럽 헤드(4)의 움직임을 검출한 것으로 된다.

따라서 트리거 신호 발생부(48)는, 골프 클럽 헤드(4)의 움직임과 타격음의 양방으로 트리거 신호(trg)를 생성하기 때문에, 계측 장치(40)의 오동작을 적확하게 방지하는 데 있어서 유리하게 된다.

트리거 신호 발생부(48)는 트리거 신호(trg)를 생성할 수 있으면, 마이크(46) 이외의 센서를 이용하여도 무방하다. 예를 들어, 미리 정해진 특정의 위치(예를 들어 이동 개시 위치(O))를 통과하는 골프 클럽 헤드(4)를 검출하는 광 센서를 설치하고, 당해 광 센서의 검출 신호에 기초하여 트리거 신호 발생부(48)가 트리거 신호(trg)를 생성하는 등 임의이다. 그렇지만 광 센서는 설치하는 위치나 방향을 엄밀하게 조정할 필요가 있는 것으로부터, 본 실시예와 같이 마이크(46)를 이용하는 쪽이 설치 작업의 간소화를 도모하는 데 있어서 유리하게 된다.

도 22는 계측 장치(40)에 있어서의 안테나(14)의 구성을 도시하는 정면도, 도 23은 도 3의 A 방향으로부터 본 도면, 도 24는 도 3의 B 방향으로부터 본 도면이다.

도 22 내지 도 24에 도시하는 바와 같이, 안테나(14)는, 케이스(260)에 수용 보지되어 있다.

케이스(260)는, 후판(後板)(2602)과, 상하 좌우의 측판(2604A, 2604B, 2604C, 2604D)과, 다리부(2606)를 포함하여 구성되어 있다.

후판(2602)은 직사각형 판상을 나타내고, 상하의 변을 수평 방향과 평행시키며, 상방에 이를수록 후방으로 경사하도록 설치되어 있다.

상하 좌우의 측판(2604A ~ 2604D)은, 후판(2602)의 상하 좌우의 변으로부터 기립되고, 각 측판(2604A ~ 2604D)의 전연(前緣)에 의하여 직사각형상의 개구(開口)가 형성되어 있다.

다리부(2606)는, 하부(下部)의 측판(2604B)의 하면 중앙에 설치되고 지면이나 바닥면에 설치된다.

안테나(14)는, 상기의 개구를 통하여 전방을 향한 상태로 후판(2602)의 전면에 취착되고, 후판(2602)과 측판(2604A ~ 2604D)으로 둘러싸인 공간에 수용되어 있다. 안테나(14)의 전부(前部)는, 각 측판(2604A ~ 2604D)의 전연보다도 후방에 위치하고 있다.

상기 개구는, 송신파(W1) 및 반사파(W2)의 투과가 가능한 재료로 형성된 도시하지 않는 커버에 의하여 덮여 있어, 안테나(14)의 방진(防塵) 및 보호가 도모되고 있다.

본 실시예에서는, 도 22에 도시하는 바와 같이 정면으로부터 보아 안테나(14)는 후판(2602)의 대략 중앙부에 배치되어 있다.

계측 장치(40)에서는, 축적부(30)(도 12 참조)는, 도플러 신호(Sd)와, 트리거 신호(trg)를 미리 정해진 샘플링 주기로 시간 경과에 따라 차례로 축적한다. 구체적으로는, CPU(21A)가 도플러 신호(Sd)와 트리거 신호(trg)를 상기 샘플링 주기로 샘플링하여 RAM(21C)에 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터 및 트리거 신호(trg)의 샘플링 데이터로서 격납한다.

또한, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 축적부(30)에 축적된 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터를 주파수 해석(연속 FFT 해석, 혹은, 웨이브렛 해석)하는 것에 의하여 신호 강도 분포 데이터를 생성한다.

바꾸어 말하면, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 도플러 센서(22)로부터 얻어진 도플러 신호(Sd)를 주파수 해석하는 것에 의하여 주파수마다의 신호 강도의 분포를 나타내는 신호 강도 분포 데이터를 생성한다.

구체적으로는, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 축적부(30)에 축적된 트리거 신호(trg)에 기초하여, 축적부(30)에 축적된 시계열 데이터인 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터를 미리 정해진 구간으로 특정하여 신호 강도 분포 데이터의 생성을 실시한다. 여기에서, 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터의 구간은 트리거 신호(trg)에 기초하여 특정된다.

바꾸어 말하면, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 방류 방식으로 축적되어 있는 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터 중, 골프 볼(2)이 타격된 후의 구간에 있어서의 샘플링 데이터를 특정하여 신호 강도 분포 데이터의 생성을 실시한다.

보다 구체적으로는, 실시예 2에서는, 구기용 볼인 골프 볼(2)을 타격하는 골프 클럽 헤드(4)(타격구(打擊具))의 움직임을 검지하는 센서와, 센서에 의한 검지 결과에 기초하여, 구기용 볼이 타격구에 의하여 타격된 것을 나타내는 트리거 신호(trg)를 발생하는 트리거 신호 발생부(48)를 구비하고, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 트리거 신호(trg)에 기초하여 기준 시각(TS) 및 당해 기준 시각(TS)으로부터 소정 시간(ΔT) 경과 후를 특정하고, 기준 시각(TS)과 기준 시각(TS)으로부터 소정 시간(ΔT) 경과 후와의 사이의 신호 강도 분포 데이터를 생성한다. 본 실시예에서는, 센서는, 타격구에 의한 구기용 볼의 타격음을 집음(集音)하는 마이크로 하였다. 그리고 트리거 신호 발생부(48)는, 타격구에 의한 구기용 볼의 타격음이 집음되고, 또한 도플러 센서(22)에 의하여 도플러 신호가 생성된 경우에, 트리거 신호(trg)를 발생시키도록 하였다.

이와 같은 구성에 의하여, 골프 볼(2)이 골프 클럽 헤드(4)에 의하여 타격된 시점, 즉 골프 볼(2)이 이동을 개시한 시점을 특정할 수 있어, 계측 장치(40)에 있어서의 측정 정도를 향상시킬 수 있다.

(제3 실시예)

다음으로 제3 실시예에 관하여 설명한다.

제1 실시예 및 제2 실시예에서는, 축적부(30)에 축적된 시계열 데이터인 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터를 미리 정해진 구간으로 특정하여 신호 강도 분포 데이터의 생성을 실시하였다.

그리고 샘플링 데이터를 미리 정해진 구간으로 특정하는 방법으로서, 계측 장치로의 전원 투입 시점 또는 트리거 신호(trg)의 검출 시점을 기준 시점으로 하여, 기준 시점으로부터 카운트하여 a개째까지의 샘플링 데이터를 제외하고, a+1개째로부터 b개째(a＜b)까지의 샘플링 데이터를 특정하여 신호 강도 분포 데이터의 생성을 실시하는 것으로서 설명하였다.

그런데 골프 클럽 헤드(4)의 헤드 스피드는, 골퍼에 따라 따르고, 또한, 스윙마다 변한다. 헤드 스피드가 다르면, 타격된 골프 볼(2)의 이동 속도도 다르고, 그 결과, 상기 특정하는 구간이 동일하여도, 샘플링 데이터를 취득하는 골프 볼(2)의 기준 지점에 대한 위치가 변하게 된다.

샘플링 데이터를 취득하는 골프 볼(2)의 위치(범위)가 다르면, 속도 VS 및 VP와 골프 볼의 이동 방향과의 상관 관계도 영향을 받고, 최종적으로 산출되는 이동 방향의 값이 영향을 받게 된다.

따라서 골프 볼(2)의 이동 속도에 관계없이 골프 볼(2)이 동일한 위치(범위)에 있을 때의 샘플링 데이터를 특정할 수 있도록, 골프 볼(2)의 이동 속도에 따라 샘플링 데이터를 특정하는 구간을 보정하는 것이, 최종적으로 산출되는 이동 방향의 정도를 확보하는 데 있어서 바람직하다.

그래서 제3 실시예에서는, 도 25에 도시하는 바와 같이, 계측 처리부(24)는, 도 12에 도시하는 구성에 더하여, 샘플링 데이터를 특정하는 구간을 보정하는 샘플링 데이터 특정 수단(50)을 설치한 것이다.

샘플링 데이터 특정 수단(50)에 의한 보정은, 이동 개시 위치(O)에 대하여 전방으로 이간한 위치를 미리 설정하여 두고, 골프 클럽 헤드(4)가 골프 볼(2)을 타격하고 나서 상기 위치에 도달할 때까지의 사이의 샘플링 데이터를 제외하는 것이다.

즉, 이동 개시 위치(O)로부터 전방으로 미리 정해진 거리(X) 이간한 위치를 샘플링 구간 개시 위치(Os)로서 설정하여 둔다.

샘플링 데이터 특정 수단(50)은, 축적부(30)로부터 얻은 도플러 신호(Sd)의 샘플링 데이터, 전원 투입 시점 또는 트리거 신호(trg)에 기초하여 신호 강도 분포 데이터(PA)를 생성하는 기능을 가지고 있다. 다만, 샘플링 데이터의 구간을 특정하는 것 없이, 전원 투입 이후 또는 트리거 신호(trg) 이후의 샘플링 데이터에 기초하여 신호 강도 분포 데이터(PA)를 생성하는 점이 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)와 다르다.

또한, 샘플링 데이터 특정 수단(50)은, 생성한 신호 강도 분포 데이터(PA)에 기초하여 임시의 이동 속도(Vβ)를 구하는 기능을 가지고 있다.

보다 상세하게는, 도 14에 도시하는 바와 같이 주파수(f)가 낮은 영역에서 신호 강도(P)가 높아지고 있는 부분에 상당하는 신호 강도 분포 데이터(PA)로부터 도플러 주파수 성분을 검출하고, 그들 도플러 주파수 성분에 기초하여 임시의 이동 속도(Vβ)를 구한다.

임시의 이동 속도(Vβ)는, 엄밀하게 말하면 골프 클럽 헤드(4)의 이동 속도이지만, 임시의 이동 속도(Vβ)를 골프 볼(2)의 임시의 이동 속도로 간주하여도 오차는 무시할 수 있다.

샘플링 데이터 특정 수단(50)은, 이하에 나타내는 식 (3)에 기초하여 전원 투입 이후 또는 트리거 신호(trg)의 검출 시점(기준 시점)으로부터 미리 정해진 거리(X)까지의 샘플링 데이터 수(a)를 구한다.

a = (X/Vβ)/(1/Ts)　(3)

다만, Ts: 축적부(30)의 샘플링 주기

따라서 샘플링 데이터 중 a개의 샘플링 데이터는, 골프 클럽 헤드(4)가 골프 볼(2)을 타격하고 나서 거리(X)의 위치에 도달할 때까지의 샘플링 데이터이다.

샘플링 데이터 특정 수단(50)은, 샘플링 데이터 수(a)를 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)에 공급한다.

이것에 의하여, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 제1 실시예와 마찬가지로, 기준 시점으로부터 카운트하여 a개째까지의 샘플링 데이터를 제외하고, a+1개째로부터 b개째(a＜b)까지의 샘플링 데이터를 특정하여 신호 강도 분포 데이터의 생성을 실시한다.

이 이후의 처리는 제1 실시예와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.

즉, 실시예 3에서는, 전원 투입 시각 또는 트리거 신호 발생 시각 이후 또한 기준 시각보다도 빠른 시각에 있어서의 이동체의 속도를 산출하고, 이동체가 기준 지점에 도달하는 시각을 예측하여, 기준 시각을 보정하는 샘플링 데이터 특정 수단(50)을 구비하고, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32)는, 샘플링 데이터 특정 수단(50)에 의하여 보정된 기준 시각으로부터 소정 시간 경과 후까지의 신호 강도 분포 데이터를 생성한다.

이상 설명한 바와 같이, 제3 실시예에 의하면, 골프 볼(2)의 이동 속도에 관계없이 골프 볼(2)이 동일한 위치(범위)에 있을 때의 샘플링 데이터를 특정할 수 있도록 하였기 때문에, 계측되는 골프 볼(2)의 이동 방향, 이동 속도의 정도를 확보하는 데 있어서 보다 유리하게 된다.

덧붙여, 제3 실시예에서는, 샘플링 데이터 특정 수단(50)을, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32) 및 속도 연산부(34)와 독립하여 설치한 경우에 관하여 설명하였지만, 샘플링 데이터 특정 수단(50)과 마찬가지의 기능을, 신호 강도 분포 데이터 생성부(32) 및 속도 연산부(34)에 의하여 실현되도록 하여도 무방한 것은 물론이다.

2……골프 볼(이동체), 14……안테나, 22……도플러 센서, 30……축적부, 32……신호 강도 분포 데이터 생성부, 34……속도 연산부, 36……이동 방향 연산부

Claims (14)

1. 지향성(指向性)을 가지고, 공급되는 송신 신호에 기초하여 이동체를 향하여 송신파를 송신하는 것과 함께, 상기 이동체에서 반사된 반사파를 수신하여 수신 신호를 생성하는 단일의 안테나와,
   상기 안테나에 상기 송신 신호를 공급하는 것과 함께, 상기 안테나로부터 공급되는 상기 수신 신호에 기초하여 도플러 주파수를 가지는 도플러 신호를 생성하는 도플러 센서와,
   상기 도플러 센서로부터 얻어진 상기 도플러 신호를 주파수 해석하는 것에 의하여 주파수마다의 신호 강도의 분포를 나타내는 신호 강도 분포 데이터를 생성하는 신호 강도 분포 데이터 생성부와,
   상기 신호 강도 분포 데이터에 기초하여, 상기 이동체의 이동 속도에 대응하는 도플러 주파수 성분을 검출하고, 검출한 도플러 주파수 성분에 기초하여 속도를 산출하는 속도 연산부와,
   미리 실측되어 얻어져 있는 기준 시각에 있어서의 상기 이동체의 속도와 상기 기준 시각으로부터 소정 시간 경과 후에 있어서의 상기 이동체의 속도와의 차분(差分)과, 상기 이동체의 이동 방향과의 상관 관계에 기초하여, 상기 속도 연산부에서 산출된 상기 속도로부터 상기 이동 방향을 산출하는 이동 방향 연산부
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
2. 제1항에 있어서,
   미리 정해진 이동 개시 위치를 통과하고 수평 방향으로 연재(延在)하는 가상선을 포함하고 연직(鉛直) 방향으로 연재하는 평면을 기준 연직면으로 하고,
   상기 이동 개시 위치를 통과하고 상기 기준 연직면과 직교하는 평면을 기준 수평면으로 하고,
   상기 이동체가 상기 이동 개시 위치로부터 이동하였을 때의 이동 궤적을 상기 기준 연직면에 투영하여 얻어진 이동 궤적과 상기 기준 수평면이 이루는 각도를 상하 각도로 하고,
   상기 이동체가 상기 이동 개시 위치로부터 이동하였을 때의 이동 궤적을 상기 기준 수평면에 투영하여 얻어진 이동 궤적과 상기 기준 연직면이 이루는 각도를 좌우 각도로 한 경우,
   상기 이동 방향 연산부에 의하여 산출되는 상기 이동 방향은 상기 상하 각도와 상기 좌우 각도 중 어느 하나로 나타내지고,
   상기 안테나의 이득 분포는 상기 상하 각도와 상기 좌우 각도로 다른 것과 함께, 상기 이득 분포가 넓은 쪽을 상기 이동 방향 연산부에 의하여 산출되는 상기 이동 방향으로 되도록 설치하는,
   것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 안테나에 있어서의 상기 이득 분포의 넓은 쪽과 상기 이득 분포가 좁은 쪽과의 비는, 1.5 ~ 5인,
   것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이동 방향 연산부에 의한 상기 이동 방향의 산출은,
   미리 실측되어 얻어져 있는 상기 기준 시각에 있어서의 상기 이동체의 속도와 상기 소정 시간 경과 후에 있어서의 상기 이동체의 속도와의 차분과, 미리 실측되어 얻어져 있는 상기 이동체의 이동 방향과의 상관 관계를 나타내는 이동 방향 산출용의 상관식에 기초하여 이루어지고,
   상기 이동 방향 산출용의 상관식은, 상기 이동체의 이동 개시 위치와 상기 안테나와의 상대 위치를 고정하여 실측한 상기 이동 방향을 이용하여 결정되고,
   상기 계측 장치에 있어서의 계측은, 상기 상관식을 결정하는 실측 시에 있어서의 상기 이동체의 이동 개시 위치와 상기 안테나와의 상대 위치와 대략 동일 위치로 하여 행하는,
   것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기준 시각은 상기 이동체가 이동 개시 지점으로부터 소정 거리 멀어진 기준 지점까지 이동한다고 예측되는 시각이고, 상기 소정 시간은 상기 이동체가 상기 기준 지점으로부터 상기 소정의 기준 거리 멀어진 이동 후 지점에 도달한다고 예측되는 시간인,
   것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 소정 시간을 복수 설정하고, 복수의 상기 소정 시간은, 상기 이동체가 상기 기준 지점으로부터 상기 소정의 기준 거리의 정수 배씩 멀어진 복수의 이동 후 지점에 각각 도달한다고 예측되는 시간인 것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 전원 투입 시각 또는 상기 트리거 신호 발생 시각 이후 또한 상기 기준 시각보다도 빠른 시각에 있어서의 상기 이동체의 속도를 산출하고, 상기 이동체가 상기 기준 지점에 도달하는 시각을 예측하여, 상기 기준 시각을 보정하는 샘플링 데이터 특정 수단을 구비하고,
   상기 신호 강도 분포 데이터 생성부는, 상기 샘플링 데이터 특정 수단에 의하여 보정된 상기 기준 시각으로부터 상기 소정 시간 경과 후까지의 상기 신호 강도 분포 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 샘플링 데이터 특정 수단은, 상기 신호 강도 분포 데이터 중 상대적으로 주파수가 낮은 영역에서 신호 강도가 높아지고 있는 부분에 상당하는 도플러 주파수 성분을 검출하고, 검출한 당해 도플러 주파수 성분에 기초하여 상기 이동체의 임시의 이동 속도를 구하고, 당해 임시의 이동 속도를 이용하여 상기 이동체가 상기 기준 지점에 도달하는 시각을 예측하는 것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 신호 강도 분포 데이터 생성부는, 상기 계측 장치로의 전원 투입 시각을 기준으로 하여 상기 기준 시각 및 당해 기준 시각으로부터 상기 소정 시간 경과 후를 특정하고, 상기 기준 시각과 상기 기준 시각으로부터 상기 소정 시간 경과 후와의 사이의 상기 신호 강도 분포 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동체는, 타격구(打擊具)에 의하여 타격되는 구기용 볼이고,
    상기 타격구의 움직임을 검지하는 센서와,
    상기 센서에 의한 검지 결과에 기초하여, 상기 구기용 볼이 상기 타격구에 의하여 타격된 것을 나타내는 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생부를 더 구비하고,
    상기 신호 강도 분포 데이터 생성부는, 상기 트리거 신호에 기초하여 상기 기준 시각 및 당해 기준 시각으로부터 상기 소정 시간 경과 후를 특정하고, 상기 기준 시각과 상기 기준 시각으로부터 상기 소정 시간 경과 후와의 사이의 상기 신호 강도 분포 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 타격구에 의한 상기 구기용 볼의 타격음을 집음(集音)하는 마이크인 것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 트리거 신호 발생부는, 상기 타격구에 의한 상기 구기용 볼의 타격음이 집음되고, 또한 상기 도플러 센서에 의하여 상기 도플러 신호가 생성된 경우에, 상기 트리거 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동체는 구기용 볼인,
    것을 특징으로 하는 이동체의 계측 장치.
14. 지향성을 가지고, 공급되는 송신 신호에 기초하여 이동체를 향하여 송신파를 송신하는 것과 함께, 상기 이동체에서 반사된 반사파를 수신하여 수신 신호를 생성하는 단일의 안테나를 배치하고,
    상기 안테나에 상기 송신 신호를 공급하는 것과 함께, 상기 안테나로부터 공급되는 상기 수신 신호에 기초하여 도플러 주파수를 가지는 도플러 신호를 생성하는 도플러 센서를 설치하고,
    상기 도플러 센서로부터 얻어진 상기 도플러 신호를 주파수 해석하는 것에 의하여 주파수마다의 신호 강도의 분포를 나타내는 신호 강도 분포 데이터를 생성하는 신호 강도 분포 데이터 생성부를 설치하고,
    상기 신호 강도 분포 데이터에 기초하여, 상기 이동체의 이동 속도에 대응하는 도플러 주파수 성분을 검출하고, 검출한 도플러 주파수 성분에 기초하여 속도를 산출하는 속도 연산부를 설치하고,
    소정의 기준 시각에 있어서의 상기 이동체의 속도와 상기 기준 시각으로부터 소정 시간 경과 후에 있어서의 상기 이동체의 속도와의 차분과, 상기 이동체의 이동 방향과의 상관 관계를 미리 구하여 두고,
    상기 차분과 상기 이동체의 이동 방향과의 상관 관계에 기초하여, 상기 속도 연산부에서 산출된 상기 속도로부터 상기 이동 방향을 산출하는,
    것을 특징으로 하는 이동체의 계측 방법.

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