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公開番号2024077044
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-07
出願番号2022188848
出願日2022-11-28
発明の名称船速計および船速計測方法
出願人日本無線株式会社
代理人個人
主分類G01P 5/24 20060101AFI20240531BHJP(測定;試験)
要約【課題】的確な船速を求める。
【解決手段】船速計1は、水中の少なくとも2つの方向に向けて周波数が異なる音波をそれぞれ発信し、発信された音波の反射波をそれぞれ受信し、受信した反射波から瞬時ドップラ周波数をそれぞれ計算する複数のチャンネル4～7と、異なる方向に向けて発信された音波の瞬時ドップラ周波数の組み合わせに基づいて複数の瞬時船速候補を計算する瞬時船速候補計算部81と、複数の瞬時船速候補をもっともらしさが高い順に正常値であるか否かを判定し、最初に正常値であると判定された瞬時船速候補の値を瞬時船速として採用する瞬時船速候補判定部82と、瞬時船速の値に基づいて船速値を計算する船速値計算部83と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水中の少なくとも２つの方向に向けて周波数が異なる音波をそれぞれ発信し、発信された音波の反射波をそれぞれ受信し、受信した反射波から瞬時ドップラ周波数をそれぞれ計算する複数のチャンネルと、
異なる方向に向けて発信された音波の瞬時ドップラ周波数の組み合わせに基づいて複数の瞬時船速候補を計算する瞬時船速候補計算手段と、
前記複数の瞬時船速候補をもっともらしさが高い順に正常値であるか否かを判定し、最初に正常値であると判定された瞬時船速候補の値を瞬時船速として採用する瞬時船速候補判定手段と、
前記瞬時船速の値に基づいて船速値を計算する船速値計算手段と、
を備えることを特徴とする船速計。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記複数のチャンネルは、受信した１つの反射波から複数の瞬時ドップラ周波数をそれぞれ計算する、ことを特徴とする請求項１に記載の船速計。
【請求項３】
前記瞬時船速候補計算手段は、異なる方向に向けて発信された同一周波数の音波の瞬時ドップラ周波数同士を組み合わせた複数組のペア瞬時ドップラ周波数を生成し、前記ペア瞬時ドップラ周波数のそれぞれに基づいて、複数の瞬時船速候補を計算する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の船速計。
【請求項４】
前記複数のチャンネルにて計算された複数の瞬時ドップラ周波数を船速値に変換する船速値変換手段を備え、
前記瞬時船速候補計算手段は、異なる方向に向けて発信された音波の瞬時ドップラ周波数から変換された船速値同士を組み合わせた複数組のペア船速値を生成し、前記ペア船速値のそれぞれに基づいて複数の瞬時船速候補を計算する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の船速計。
【請求項５】
前記瞬時船速の値を所定の期間だけバッファに蓄え、前記バッファに蓄えられている前記瞬時船速の値を用いて前記船速値を計算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の船速計。
【請求項６】
前記瞬時船速候補判定手段は、前記瞬時船速候補に係る加速度が所定範囲内である瞬時船速候補を正常値であると判定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の船速計。
【請求項７】
前記瞬時船速候補判定手段は、前記瞬時船速候補の値が過去の船速値を基準とする所定範囲内である瞬時船速候補を正常値であると判定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の船速計。
【請求項８】
計算された前記船速値を所定の個数だけ第２のバッファに蓄え、前記第２のバッファに蓄えられている前記船速値を用いて前記所定範囲の基準を設定する、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の船速計。
【請求項９】
前記バッファに蓄えられている前記瞬時船速が更新されている場合のみ、前記所定範囲の基準を設定する、
ことを特徴とする請求項８に記載の船速計。
【請求項１０】
前記バッファに蓄えられている前記瞬時船速が更新されていない状況で所定の条件を満たす場合に、前記所定範囲を規定する条件を変更する、
ことを特徴とする請求項９に記載の船速計。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、船速計および船速計測方法に関し、船速の計測に適用して有用な技術に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
船速を計測する船速計の方式の１つとして音響式（「ドップラ式」とも呼ばれる）が知られている。音響式船速計は、船舶から水中へと向けて音波を発信し、発信した音波の周波数と、水中の浮遊物（具体的には、プランクトンなど）によって反射した音波の反射波の周波数との差（即ち、相対速度に応じたドップラ周波数）に基づき、水に対する船舶の相対的な速度（以下、対水速度または船速ともいう）を算出する（特許文献１参照）。この場合、発信した音波の周波数をｆ、音波の発信方向の俯角をθ、水中の音速をＣ、反射波のドップラ周波数をΔｆとするとき、船速Ｖは以下の数式１により求められる。
（数１）Ｖ＝Ｃ・Δｆ／（２ｆ・ｃｏｓθ）
【０００３】
音響式船速計には、ペアビームと呼ばれる方式がある。ペアビーム方式の音響式船速計は、音波を船舶の進行方向の前後（例えば、船首方向および船尾方向）にそれぞれ同じ俯角θで発信し、各音波の反射波から得られた一対のドップラ周波数からそれぞれ船速を計算し、計算された一対の船速の平均値を計算して真の船速を求める（この手法をビームキャンセルともいう）。このペアビーム方式の音響式船速計によれば、航行中の船舶にピッチングなどの動揺が発生し、船舶が前後方向に傾いて音波の俯角θが変化した場合であっても、その動揺の影響をキャンセルして正確な船速を計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開昭６１－０９９８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、船速計によって計測される船速は、異常値を示すことがある。例えば、音響式船速計は、干渉波や泡かみなどに起因した干渉波周波数に基づいて船速値を計算することがある。この場合、干渉波周波数を使用して船速を計算すると、誤った船速値を出力・表示してしまう、という問題がある。
【０００６】
そこでこの発明は、的確な船速を求めることが可能な、船速計および船速計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、水中の少なくとも２つの方向に向けて周波数が異なる音波をそれぞれ発信し、発信された音波の反射波をそれぞれ受信し、受信した反射波から瞬時ドップラ周波数をそれぞれ計算する複数のチャンネルと、異なる方向に向けて発信された音波の瞬時ドップラ周波数の組み合わせに基づいて複数の瞬時船速候補を計算する瞬時船速候補計算手段と、前記複数の瞬時船速候補をもっともらしさが高い順に正常値であるか否かを判定し、最初に正常値であると判定された瞬時船速候補の値を瞬時船速として採用する瞬時船速候補判定手段と、前記瞬時船速の値に基づいて船速値を計算する船速値計算手段と、を備えることを特徴とする船速計である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の船速計において、前記複数のチャンネルは、受信した１つの反射波から複数の瞬時ドップラ周波数をそれぞれ計算する、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の船速計において、前記瞬時船速候補計算手段は、異なる方向に向けて発信された同一周波数の音波の瞬時ドップラ周波数同士を組み合わせた複数組のペア瞬時ドップラ周波数を生成し、前記ペア瞬時ドップラ周波数のそれぞれに基づいて、複数の瞬時船速候補を計算する、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の船速計において、前記複数のチャンネルにて計算された複数の瞬時ドップラ周波数を船速値に変換する船速値変換手段を備え、前記瞬時船速候補計算手段は、異なる方向に向けて発信された音波の瞬時ドップラ周波数から変換された船速値同士を組み合わせた複数組のペア船速値を生成し、前記ペア船速値のそれぞれに基づいて複数の瞬時船速候補を計算する、ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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