特開 2024-77044 船速計および船速計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024077044

(43)【公開日】2024-06-07

(54)【発明の名称】船速計および船速計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01P 5/24 20060101AFI20240531BHJP

   G01P 5/00 20060101ALI20240531BHJP

【ＦＩ】

G01P5/24 A

G01P5/00 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188848

(22)【出願日】2022-11-28

(71)【出願人】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126561

【弁理士】

【氏名又は名称】原嶋 成時郎

(72)【発明者】

【氏名】八木 佑輔

(57)【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。

【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】

前記瞬時船速候補判定手段は、前記瞬時船速候補の基となった前記音波の周波数に基づいて、前記瞬時船速候補のもっともらしさを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の船速計。

【請求項12】

前記瞬時船速候補判定手段は、前記瞬時船速候補の基となった音波の周波数と、前記瞬時船速候補の基となった瞬時ドップラ周波数を計算する際に前記チャンネルで行なわれる瞬時ドップラ周波数のもっともらしさの順位付けとに基づいて、前記瞬時船速候補のもっともらしさを判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の船速計。

【請求項13】

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し、
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し、
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し、
前記瞬時船速の値に基づいて船速値を計算する、
ことを特徴とする船速計測方法。

【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。

【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】

【特許文献1】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】

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の船速計において、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。

【0012】

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の船速計において、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。

【0013】

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の船速計において、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。

【0014】

請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の船速計において、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。

【0015】

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の船速計において、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。

【0016】

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の船速計において、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。

【0017】

請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載の船速計において、前記瞬時船速候補判定手段は、前記瞬時船速候補の基となった前記音波の周波数に基づいて、前記瞬時船速候補のもっともらしさを判定する、ことを特徴とする。

【0018】

請求項１２に記載の発明は、請求項２に記載の船速計において、前記瞬時船速候補判定手段は、前記瞬時船速候補の基となった音波の周波数と、前記瞬時船速候補の基となった瞬時ドップラ周波数を計算する際に前記チャンネルで行なわれる瞬時ドップラ周波数のもっともらしさの順位付けとに基づいて、前記瞬時船速候補のもっともらしさを判定する、ことを特徴とする。

【0019】

請求項１３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し、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し、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し、前記瞬時船速の値に基づいて船速値を計算する、ことを特徴とする船速計測方法である。

【発明の効果】

【0020】

請求項１および１３に記載の発明によれば、周波数が異なる音波を発信し、受信した反射波から計算した瞬時ドップラ周波数に基づいて複数の瞬時船速候補を計算するので、例えば、音波の減衰量や干渉波周波数との差に違いが生じるので、干渉波周波数の影響を受けにくくなり、的確な船速値を求めることが可能となる。また、複数の瞬時船速候補のなかから、最ももっともらしく、かつ、正常値であると判定された瞬時船速候補を正規の瞬時船速として採用し、採用された瞬時船速に基づいて船速値を計算するので、ペアビーム方式の船速計において船速値を計算する際に、干渉波周波数に基づく瞬時船速候補を排除することができ、精度の高い船速を求めることが可能となる。

【0021】

また、請求項２に記載の発明によれば、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ので、より多くの瞬時船速候補のなかから最ももっともらしく、かつ、正常値であると判定された瞬時船速候補を選択することができるので、より的確な船速値を求めることが可能となる。

【0022】

さらに、請求項３に記載の発明によれば、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て複数の瞬時船速候補を計算するので、ペアビーム方式の船速計において船速値を計算する際に、干渉波周波数に基づく瞬時船速候補を排除することができ、精度の高い船速を求めることが可能となる。

【0023】

また、請求項４に記載の発明によれば、複数の瞬時ドップラ周波数を船速値に変換し、変換された船速値同士を組み合わせて複数の瞬時船速候補を計算するので、周波数が異なる音波の瞬時ドップラ周波数の組み合わせでも瞬時船速候補を計算することができる。そのため、ペアビーム方式の船速計において船速値を計算する際に、干渉波周波数に基づく瞬時船速候補をより効果的に排除することができ、精度の高い船速を求めることが可能となる。

【0024】

さらに、請求項５に記載の発明によれば、バッファに蓄えられている所定期間の瞬時船速の値を用いて船速値を計算するので、船舶の揺動などによって瞬時船速に一時的な変化が生じても精度の高い船速を求めることが可能となる。

【0025】

また、請求項６に記載の発明によれば、加速度を判定基準として用いるようにしているので、船速の傾向を判定基準とすることができ、一層自然な船速値の計算を行うことが可能となる。

【0026】

また、請求項７に記載の発明によれば、過去の船速値を判定基準として用いるようにしているので、船速の傾向を判定基準とすることができ、一層自然な船速値の計算を行うことが可能となる。

【0027】

また、請求項８に記載の発明によれば、正常な（言い換えると、許容範囲にある）瞬時船速の値が用いられて計算される船速値に基づいて正常値判定の基準が設定されるので、的確な船速を求めることが可能となる。

【0028】

さらに、請求項９に記載の発明によれば、バッファに蓄えられている瞬時船速が更新されている場合のみ、所定範囲の基準を設定するので、船舶の航行状況に応じて的確で、かつ、安定した船速値の計算を行なうことが可能である。

【0029】

また、請求項１０に記載の発明によれば、バッファに蓄えられている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所定範囲を規定する条件を変更するので、例えば、瞬時船速候補が正常値と判定されない事象が続いた場合に、所定範囲を規定する条件を変更して所定範囲の基準を設定することができ、船舶の航行状況に応じて的確で、かつ、安定した船速値の計算を行なうことが可能となる。

【0030】

さらに、請求項１１に記載の発明によれば、瞬時船速候補の基となった音波の周波数に基づいて、瞬時船速候補のもっともらしさを判定するようにしたので、複数の瞬時船速候補のなかから、最ももっともらしく、かつ、正常値であると判定された瞬時船速候補を正規の瞬時船速として採用することができ、精度の高い船速値を求めることが可能となる。

【0031】

また、請求項１２に記載の発明によれば、瞬時船速候補の基となった音波の周波数と、瞬時船速候補の基となった瞬時ドップラ周波数を計算する際にチャンネルで行なわれる瞬時ドップラ周波数のもっともらしさの順位付けとに基づいて、瞬時船速候補のもっともらしさを判定するので、複数の瞬時船速候補のなかから、最ももっともらしく、かつ、正常値であると判定された瞬時船速候補を正規の瞬時船速として採用することができ、精度の高い船速値を求めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】この発明の実施の形態１に係る船速計の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図１の船速計における処理手順であるとともにこの発明の実施の形態１に係る船速計測方法の処理手順の概要を示すフローチャートである。

【図3】図２の「瞬時船速の計算」の処理手順の概要を示すフローチャートである。

【図4】この発明の実施の形態１に係る船速計において瞬時ドップラ周波数から瞬時船速候補を計算して正常値であるか否かを判定する処理の概要を示す機能ブロック図である。

【図5】図１の船速計において計算される基準加速度を説明する図である。

【図6】この発明の実施の形態２に係る船速計において１つの反射波から取得した複数の瞬時ドップラ周波数に基づき瞬時船速候補を計算して正常値であるか否かを判定する処理の概要を示す機能ブロック図である。

【図7】この発明の実施の形態３に係る船速計の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図8】この発明の実施の形態３に係る船速計において瞬時ドップラ周波数を船速値に変換して瞬時船速候補を計算し正常値であるか否かを判定する処理の概要を示す機能ブロック図である。

【図9】この発明の実施の形態４に係る船速計において１つの反射波から取得した複数の瞬時ドップラ周波数を船速値に変換して瞬時船速候補を計算し正常値であるか否かを判定する処理の概要を示す機能ブロック図である。

【図10】この発明の実施の形態４に係る船速計において複数の船速値から瞬時船速候補を求める組み合わせと瞬時船速候補のもっともらしさの順位とを示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

（実施の形態１）
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

【0034】

図１は、この発明の実施の形態に係る船速計１の概略構成を示す機能ブロック図である。図２は、船速計１における処理手順であるとともにこの発明の実施の形態に係る船速計測方法の処理手順の概要を示すフローチャートである。図３は、図２に示すフローチャートのうち、ステップＳ１の「瞬時船速の計算」の具体的な処理手順の概要を示すフローチャートである。

【0035】

船速計１は、ペアビーム方式の音響式（「ドップラ式」とも呼ばれる）の船速計としての構成・機能を含み、船舶に搭載されて当該船舶の対水速度（即ち、対水船速［ｋｎ］）を計測して出力するための機序であり、主に、制御部２、記憶部３、第１チャンネル４、第２チャンネル５、第３チャンネル６、第４チャンネル７、船速計算部８、インターフェース部９、および表示部１０を有する。

【0036】

実施の形態に係る船速計１は、第１チャンネル４～第４チャンネル７により水中の少なくとも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第１チャンネル４～第４チャンネル７ごとに計算する。

【0037】

船速計１は、船速計算部８の瞬時船速候補計算部（瞬時船速候補計算手段）８１により、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。

【0038】

船速計１は、船速計算部８の瞬時船速候補判定部（瞬時船速候補判定手段）８２により、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（ステップＳ１）。

【0039】

船速計１は、船速計算部８の船速値計算部（船速値計算手段）８３により、瞬時船速候補判定部８２によって採用された瞬時船速の値に基づいて船速値を算出する（ステップＳ３）。

【0040】

また、船速計１は、瞬時船速候補判定部８２により、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。また、瞬時船速候補判定部８２は、採用された瞬時船速の値を所定の期間だけ瞬時船速バッファ（バッファ）３１に蓄える（ステップＳ２）。船速計１は、船速値計算部８３により、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速の値を用いて船速値を計算する（ステップＳ３）。

【0041】

さらに、船速計１は、計算された船速値を所定の個数だけ船速値バッファ（第２のバッファ）３２に蓄え（ステップＳ７）、船速計算部８の基準加速度計算部８５は、船速値バッファ３２に蓄えられている船速値を用いて前記所定範囲の基準とする加速度を計算する（ステップＳ８）。すなわち、ステップＳ８では、前記所定範囲の基準を設定している。また、船速計１は、船速計算部８の更新判定部８４により、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速が更新されている場合のみ（ステップＳ５でＹＥＳ）、基準加速度計算部８５に前記所定範囲の基準とする加速度を計算させる（ステップＳ７、Ｓ８）。

【0042】

制御部２は、船速計１を構成する各部の動作を制御する機能を備え、例えば、船舶の対水速度（対水船速）の計測に纏わる演算処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃentral Ｐrocessing Ｕnit の略）などを有する機序として構成される。

【0043】

制御部２は、記憶部３に格納されている、船速計１の動作を制御するためのプログラム（図示省略）を中央処理装置が実行することにより、前記プログラムに従って船速計１を構成する各部の処理の開始、内容、および終了を統制して制御する。

【0044】

記憶部３は、中央処理装置が船舶の対水速度（対水船速）の計測に纏わる演算処理を行う際に生成されるデータや情報などを一時的に記憶などするための作業領域となったり各種の情報、プログラム、およびデータなどを記憶して格納などするための記憶領域となったりする機能を備え、例えば、読み出し可能な記憶装置であるＲＯＭ（Ｒead Ｏnly Ｍemory の略）、読み出しおよび書き込み可能な記憶装置であるＲＡＭ（Ｒandom Ａccess Ｍemory の略）、ならびにハードディスクのうちの少なくとも１つを有する機序として構成される。

【0045】

船速計１は、上述したように、ペアビーム方式の音響式船速計であり、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する複数のチャンネル、例えば、第１チャンネル４、第２チャンネル５、第３チャンネル６および第４チャンネル７を備える。第１チャンネル４～第４チャンネル７は、それぞれ反射波から瞬時ドップラ周波数を計算する（ステップＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃおよびＳ１ｄ）。

【0046】

第１チャンネル４は、第１センサ４１および第１計測部４２を備える。第１センサ４１は、例えば、船体の船底部もしくは船底の近傍に設置され、船首方向の水中へ向けて一定の時間間隔で第１周波数ｆ１［Ｈｚ］のパルス状の音波を発信（別言すると、発射、送信）するとともに、音波が発信されてから次の音波が発信されるまでの間、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を連続的に受信（別言すると、検出）する機能を備える。第１センサ４１は、すなわち、パルス状の音波の発信と、音波の反射波の受信とを交互に繰り返して行う。ただし、第１センサ４１の計測の仕法は前記の方式に限定されるものではなく、例えば、連続した信号を送信するとともに前記信号の反射信号を受信するようにしてもよい。

【0047】

第１センサ４１は、そのうえで、受信した反射波の受信レベルに応じた受信信号を出力する。第１センサ４１は、例えばトランスデューサによって構成されるようにしてもよい。

【0048】

第１センサ４１が音波を発信する一定の時間間隔のことを「計測時間間隔」と呼び、その値をΔｔと表記する。計測時間間隔Δｔ［秒］は、特定の時間長さには限定されないものの、例えば、２０～８０ミリ秒程度の範囲のうちのいずれかの時間長さに設定されることが考えられる。

【0049】

すなわち、第１センサ４１は、計測時間間隔Δｔごとに受信信号を出力する。なお、第１センサ４１は、必要に応じて他の情報／データを出力するようにしてもよい。

【0050】

第１計測部４２は、第１センサ４１の動作を制御して第１センサ４１によって計測を行い、第１センサ４１から出力される計測の結果を取得する機能を備える。第１計測部４２は、具体的には、計測時間間隔Δｔごとに受信信号を取得する。

【0051】

第１計測部４２は、第１センサ４１から受信信号を取得すると、その受信信号の波形から信号レベルが高い周波数（「反射波周波数」と呼ぶ）のデータを検出する。また、第１計測部４２は、検出した反射波周波数［Ｈｚ］のデータに、第１計測部４２が備える時計機能（図示省略）によって特定される所定時点からの経過時間tick［秒］を対応づける。

【0052】

そして、第１計測部４２は、計測時間間隔Δｔごとの経過時間tick［秒］および反射波周波数［Ｈｚ］の組み合わせデータを出力する。

【0053】

なお、経過時間tick［秒］の基準となる上記所定時点は、特定の時点に限定されるものではなく、例えば、当該の船速計１が起動した時点とすることが考えられる。

【0054】

また、第１計測部４２は、第１センサ４１から発信される音波の既知の周波数（「発信周波数」と呼ぶ）ｆ１と、経過時間tick［秒］および反射波周波数［Ｈｚ］の組み合わせデータとの差に基づいて、瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算する（ステップＳ１ａ）。

【0055】

ここで、第１チャンネル４において、経過時間tick［秒］が対応づけられている組み合わせデータが用いられて計算された瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値、すなわち第１チャンネル４の経過時間tick［秒］における瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ１_Δｆ１_tick」と表記する。

【0056】

第２チャンネル５は、第２センサ５１および第２計測部５２を備える。第２センサ５１および第２計測部５２は、第１センサ４１および第１計測部４２と同様のものであるため、詳しい説明は省略するが、第２センサ５１は、第１センサ４１と同一方向、すなわち、船首方向の水中へ向けて、第１センサ４１とは異なる第２周波数ｆ２［Ｈｚ］のパルス状の音波を発信して反射波を受信する点で異なる。

【0057】

なお、第１周波数ｆ１［Ｈｚ］と、第２周波数ｆ２［Ｈｚ］との関係は、第１周波数ｆ１［Ｈｚ］＞第２周波数ｆ２［Ｈｚ］となっている。すなわち、第１周波数ｆ１［Ｈｚ］は周波数が高い分だけ船速計測の分解能が高くなるため、第２周波数ｆ２［Ｈｚ］を用いて船速計測を行なう場合よりも精度が高くなる。

【0058】

すなわち、第１チャンネル４は、船首方向に発信された第１周波数ｆ１［Ｈｚ］の瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算するのに対し、第２チャンネル５は、同じく船首方向に発信された第２周波数ｆ２［Ｈｚ］の瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算する（ステップＳ１ｂ）。なお、第２チャンネル５において、経過時間tick［秒］が対応づけられている組み合わせデータが用いられて計算された瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値、すなわち第２チャンネル５の経過時間tick［秒］における瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ２_Δｆ２_tick」と表記する。

【0059】

第３チャンネル６は、第３センサ６１および第３計測部６２を備える。第３センサ６１および第３計測部６２は、第１センサ４１および第１計測部４２と同様のものであるため、詳しい説明は省略するが、第３センサ６１は、第１センサ４１と異なる方向、すなわち、船尾方向の水中へ向けて、第１センサ４１と同じ第１周波数ｆ１［Ｈｚ］のパルス状の音波を発信して反射波を受信する点で異なる。

【0060】

すなわち、第１チャンネル４は、船首方向に発信された第１周波数ｆ１［Ｈｚ］の瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算するのに対し、第３チャンネル６は、船尾方向に発信された第１周波数ｆ１［Ｈｚ］の瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算する（ステップＳ１ｃ）。なお、第３チャンネル６において、経過時間tick［秒］が対応づけられている組み合わせデータが用いられて計算された瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値、すなわち第３チャンネル６の経過時間tick［秒］における瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ３_Δｆ１_tick」と表記する。

【0061】

第４チャンネル７は、第４センサ７１および第４計測部７２を備える。第４センサ７１および第４計測部７２は、第１センサ４１および第１計測部４２と同様のものであるため、詳しい説明は省略するが、第４センサ７１は、第１センサ４１と異なる方向、すなわち、船尾方向の水中へ向けて、第２センサ５１と同じ第２周波数ｆ２［Ｈｚ］のパルス状の音波を発信して反射波を受信する点で異なる。

【0062】

すなわち、第１チャンネル４は、船首方向に発信された第１周波数ｆ１［Ｈｚ］の瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算するのに対し、第４チャンネル７は、船尾方向に発信された第２周波数ｆ２［Ｈｚ］の瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算する（ステップＳ１ｄ）。なお、第４チャンネル７において、経過時間tick［秒］が対応づけられている組み合わせデータが用いられて計算された瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値、すなわち第４チャンネル７の経過時間tick［秒］における瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ４_Δｆ２_tick」と表記する。

【0063】

船速計算部８は、第１チャンネル４～第４チャンネル７によって取得されるデータを用いて対水船速を計算する機能を備え、瞬時船速候補計算部８１、瞬時船速候補判定部８２、船速値計算部８３、更新判定部８４、および基準加速度計算部８５を有する。

【0064】

瞬時船速候補計算部８１は、第１チャンネル４～第４チャンネル７によって取得されるデータを用いて船舶の瞬時の対水速度（「瞬時船速」と呼ぶ）の候補値（瞬時船速候補［ｋｎ］）を複数個、計算する（ステップＳ１）。

【0065】

瞬時船速候補計算部８１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のそれぞれに基づいて、経過時間tickごとに複数の瞬時船速候補を計算する。

【0066】

具体的には、瞬時船速候補計算部８１は、図４に示すように、船首方向の第１チャンネル４の瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_tick）とに基づいて瞬時船速候補（以下、第１瞬時船速候補と呼ぶ）を計算する（ステップＳ１ｅ）。

【0067】

具体的には、下記数式（２）に基づいて、船首方向の第１チャンネル４の瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_tick）から瞬時船速ｖｉ１を計算し、同様に、下記数式（２）に基づいて、船尾方向の第３チャンネル６の瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_tick）から瞬時船速ｖｉ２を計算する。そして、計算した船首方向の瞬時船速ｖｉ１と、船尾方向の瞬時船速ｖｉ２との平均「（ｖｉ１＋ｖｉ２）／２」を求めるビームキャンセルを実行し、この平均値を第１瞬時船速候補とする。これにより、船舶の前後方向の動揺による影響を排除した正確な瞬時船速を求めることができる。なお、下記数式（２）において、ｆは発信した音波の周波数、θは音波の発信方向の俯角、Ｃは水中の音速、Δｆは反射波のドップラ周波数（発信周波数と反射波周波数の差：Ｃ１_Δｆ１_tick，Ｃ３_Δｆ１_tick）である。
（数２） ｖｉ（ｖｉ１，ｖｉ２）＝Ｃ・Δｆ／（２ｆ・ｃｏｓθ）

【0068】

なお、経過時間tick［秒］が対応づけられた瞬時ドップラ周波数を用いて計算される第１瞬時船速候補の値、すなわち経過時間tick［秒］における第１瞬時船速候補の値を「ｖ１_tick」と表記する。

【0069】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様の手法により、船首方向の第２チャンネル５の瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_tick）とに基づいて瞬時船速候補（以下、第２瞬時船速候補と呼ぶ）を計算する（ステップＳ１ｉ）。この第２瞬時船速候補の値を「ｖ２_tick」と表記する。

【0070】

瞬時船速候補計算部８１は、計算した第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）および第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）を瞬時船速候補判定部８２へ出力する。なお、第１チャンネル４～第４チャンネル７のいずれかにおいて瞬時ドップラ周波数が取得できなかったなどの理由により、瞬時船速候補計算部８１で第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）または第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）が計算できない場合がある。この場合には、計算できなかった瞬時船速候補は瞬時船速候補判定部８２に出力されない。例えば、第２チャンネル５から瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_tick）が取得できなかった場合、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）は計算できないため出力されない。

【0071】

なお、瞬時ドップラ周波数が取得できなかった場合に、その取得できなった瞬時ドップラ周波数に基づいて計算される瞬時船速候補は出力されない、と説明したが、ビームキャンセルの手法を変更して瞬時船速候補を計算・出力するようにしてもよい。具体的には、上記のように第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）を計算するために、瞬時船速ｖｉ１と瞬時船速ｖｉ２との平均「（ｖｉ１＋ｖｉ２）／２」を求めてビームキャンセルを行なう際に、例えば、瞬時船速ｖｉ２が計算できなかった場合には、平均化計算の母数を「１」として「ｖｉ１／１」を計算し、その計算結果を第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）として出力するようにしてもよい。

【0072】

瞬時船速候補判定部８２は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）とが計算可能であった場合（ステップＳ１ｆ、Ｓ１ｊでＹＥＳ）に、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）とが正常値であるか否かを判定する（ステップＳ１ｇ、Ｓ１ｋ）。

【0073】

ここで、後述するステップＳ３の処理において船速値Ｖ［ｋｎ］が計算される時間間隔であるとともに後述するステップＳ８の処理において基準加速度ａr［ｋｎ／秒］が計算される時間間隔のことを「計算時間間隔」と呼び、その値をＩと表記する。そして、以下の説明では、或る経過時間Ｔから計算時間間隔Ｉだけ経過した経過時間「Ｔ＋Ｉ」における船速値Ｖ_T+Iが計算される場合を例に挙げて説明する。

【0074】

計算時間間隔Ｉは、特定の時間長さに限定されるものではなく、例えば船速計１の方式ならびに船種や対水船速に関係する様々な条件などが考慮されたシミュレーションによって得られる結果が考慮されるなどしたうえで適当な時間長さに適宜設定される。

【0075】

計算時間間隔Ｉは、例えば、０．５～５秒程度の範囲のうちのいずれかの時間長さに設定されることが考えられる。

【0076】

瞬時船速候補判定部８２は、具体的には、船速値計算部８３から出力される経過時間Ｔにおける船速値Ｖ_Tおよび基準加速度計算部８５から出力される経過時間Ｔについての基準加速度ａr_T（なお、船速値Ｖおよび基準加速度ａrの計算については後述する）の入力を受けるとともに、瞬時船速候補計算部８１から出力される経過時間「Ｔ＋Δｔ」から「Ｔ＋Ｉ」までの第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）および第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）の入力を受け、船速値Ｖ_Tおよび基準加速度ａr_Tに基づいて、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）および第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）の値が正常値であるか否かを判定する（ステップＳ１ｇ、Ｓ１ｋ）。

【0077】

以下では、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）の正常値判定について説明し、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）の正常値判定については、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様であるため、詳しい説明を省略する。

【0078】

第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）について、瞬時船速候補判定部８２へと入力される経過時間「Ｔ＋Δｔ」から「Ｔ＋Ｉ」までについての、経過時間「Ｔ＋Δｔ×ｎ」における第１瞬時船速候補の具体的な値を「ｖ１_T+nΔt」と表記する。ただし、ｎ＝１，２，３，・・・，ｋであり、この実施の形態では、Δｔ×ｋ＝Ｉである。

【0079】

ステップＳ１ｇの処理に関し、基準加速度ａr［ｋｎ／秒］からの加速度の変化の上限に関する閾値（「加速度上限閾値ａut」と呼ぶ）および基準加速度ａrからの加速度の変化の下限に関する閾値（「加速度下限閾値ａlt」と呼ぶ）が予め設定される。

【0080】

加速度上限閾値ａut［ｋｎ／秒］や加速度下限閾値ａlt［ｋｎ／秒］は、特定の値に限定されるものではなく、例えば船の種類や性能・仕様などに基づいて通常想定される（別言すると、通常あり得る）加速度の変化の幅が考慮されるなどしたうえで適当な値に適宜設定される。なお、加速度上限閾値ａutと加速度下限閾値ａltとは、絶対値が同じであるように設定されるようにしてもよく、或いは、絶対値が相互に異なるように設定されるようにしてもよい。

【0081】

そのうえで、瞬時船速候補判定部８２は、経過時間「Ｔ＋Δｔ×ｎ」における第１瞬時船速候補の値ｖ１_T+nΔtのそれぞれについて、船速が経過時間Ｔにおける船速値Ｖ_Tから経過時間「Ｔ＋Δｔ×ｎ」における瞬時船速の値ｖ１_T+nΔtへと変化する際の加速度（即ち、(|ｖ１_T+nΔt－Ｖ_T|)／(Δｔ×ｎ)；「瞬時船速に係る加速度」と呼ぶ）が、基準加速度からの加速度の変化の下限「ａr_T－ａlt」から基準加速度からの加速度の変化の上限「ａr_T＋ａut」までの範囲に入っているか否かを判断する（図５参照）。

【0082】

瞬時船速候補判定部８２は、すなわち、下記の数式（３）が成り立つか否かを判断する。
（数３） ａr_T－ａlt≦(|ｖ１_T+nΔt－Ｖ_T|)／(Δｔ×ｎ)≦ａr_T＋ａut

【0083】

上記の数式３は下記の数式４のように変形されて用いられてもよい。
（数４）
Ｖ_T＋(ａr_T－ａlt)×(Δｔ×ｎ)≦ｖ１_T+nΔt≦Ｖ_T＋(ａr_T＋ａut)×(Δｔ×ｎ)

【0084】

そして、上記の数式３（または、数式４）が成り立つ場合は（ステップＳ１ｇでＹＥＳ）、瞬時船速候補判定部８２は、第１瞬時船速候補の値ｖ１_T+nΔtは正常値（言い換えると、許容値）であるとして、第１瞬時船速候補に正常値フラグを付与する（立てる）（ステップＳ１ｈ）。

【0085】

一方、上記の数式３（または、数式４）が成り立たない場合は（ステップＳ１ｇでＮＯ）、瞬時船速候補判定部８２は、第１瞬時船速候補の値ｖ１_T+nΔtは正常値ではない（干渉周波数である）として第１瞬時船速候補に正常値フラグを付与しない（立てない）。

【0086】

瞬時船速候補判定部８２は、以上で説明した第１瞬時船速候補の正常値判定と同様の判定を、第２瞬時船速候補に対しても行う（ステップＳ１ｋ）。そして、正常値であると判定された場合（ステップＳ１ｋでＹＥＳ）は、正常値フラグを付与し（ステップＳ１ｌ）、正常値ではないと判定された場合（ステップＳ１ｋでＮＯ）は、正常値フラグを付与しない。

【0087】

上記のように計算された第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）および第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）は、瞬時船速候補の基となった音波の周波数が高いほど、瞬時船速候補のもっともらしさが高いと判定される。これは、上述したように、発信される音波の周波数が高いほど船速計測の分解能が高くなり、船速計測の精度が高くなるためである。すなわち、本実施の形態では、第１周波数ｆ１［Ｈｚ］に基づく第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）は、第２周波数ｆ２［Ｈｚ］に基づく第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）よりも、もっともらしさが高いと判定される。

【0088】

次に、瞬時船速候補判定部８２は、もっともらしさが高い順、すなわち、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）の順に、正常値フラグが付与されているか否かを確認（判定）する（ステップＳ１ｍ）。そして、正常値フラグが付与されている瞬時船速候補が確認できた場合には（ステップＳ１ｎでＹＥＳ）、その瞬時船速候補を正規の瞬時船速として採用する（ステップＳ１ｏ）。ここで、経過時間tick［秒］における正規の瞬時船速の値を「ｖ_tick」と表記する。

【0089】

例えば、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）に正常値フラグが付与されている場合には、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）が正規の瞬時船速（ｖ_tick）として採用される。また、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）に正常値フラグが付与されておらず、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）に正常値フラグが付与されている場合には、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）が正規の瞬時船速（ｖ_tick）として採用される。確認される瞬時船速候補が１つしかない場合には、その瞬時船速候補が正規の瞬時船速（ｖ_tick）として採用される。

【0090】

また、瞬時船速候補判定部８２は、ステップＳ１ｐにてもっともらしさの順位が最下位の瞬時船速候補から正常値フラグが確認されなかった場合には（ステップＳ１ｐでＹＥＳ）、正規の瞬時船速を採用せずに、ステップＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃおよびＳ１ｄへ戻る。

【0091】

なお、上記では、瞬時船速候補の基となった音波の周波数が高いほど、瞬時船速候補のもっともらしさの順位が高くなるように説明したが、瞬時船速候補の基となった音波の周波数が低いほど、瞬時船速候補のもっともらしさの順位が高くなるようにしてもよい。これは、音波の周波数が低いほどノイズ耐性が高くなり、船速計測の精度が高くなるためである。

【0092】

瞬時船速候補判定部８２は、正規の瞬時船速（ｖ_tick）を瞬時船速バッファ３１の先頭に（言い換えると、時系列で最も新しいデータとして）追加して格納する（ステップＳ２）。

【0093】

瞬時船速バッファ３１は、記憶部３内に構成され、瞬時船速の値ｖ_tickを時系列（具体的には、降順）で記憶して蓄えておく機能を備える。瞬時船速バッファ３１には、先頭に格納されている（言い換えると、時系列で最も新しい）瞬時船速の値ｖ_tickに対応づけられている経過時間tickから所定の期間（言い換えると、所定の時間長さぶん）の経過時間と瞬時船速の値ｖとの組み合わせデータのみが蓄えられ、前記所定の期間よりも前の（言い換えると、時系列で古い）組み合わせデータは廃棄される。

【0094】

船速値計算部８３は、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速の値を用いて船速値を計算する（ステップＳ３）。

【0095】

船速値計算部８３は、計算時間間隔Ｉごとに、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速の値ｖを読み込み、前記瞬時船速の値ｖの平均値を計算して船速値Ｖ［ｋｎ］として出力する。船速値計算部８３は、例えば経過時間「Ｔ＋Ｉ」の時点において瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速の値ｖを用いて平均値を計算して経過時間「Ｔ＋Ｉ」における船速値Ｖ_T+Iとする。なお、船速値計算部８３は、瞬時船速の値ｖの平均値として、例えば、単純平均の値を計算するようにしてもよく、或いは、時系列で新しい瞬時船速の値ｖほど大きく寄与するように経過時間の進みを表す値ｎで重みづけした加重平均の値を計算するようにしてもよい。

【0096】

ここで、前述のとおり瞬時船速バッファ３１には先頭に格納されている（言い換えると、時系列で最も新しい）瞬時船速の値ｖ_tickに対応づけられている経過時間tickから所定の期間の経過時間（この実施の形態では、Δｔ×ｎ）と瞬時船速の値ｖとの組み合わせデータのみが蓄えられるところ、前記所定の期間は、すなわち、船速値Ｖを計算する際の瞬時船速の値ｖの平均をとる時間幅（別言すると、平均化時間）となる。

【0097】

船速値Ｖを計算する際の瞬時船速の値ｖの平均をとる時間幅（また、瞬時船速バッファ３１に蓄えられる瞬時船速の値ｖの時間幅）は、特定の時間長さに限定されるものではなく、例えば船速計１の方式ならびに船種や対水船速に関係する様々な条件などが考慮されたシミュレーションによって得られる結果が考慮されるなどしたうえで適当な時間長さに適宜設定される。

【0098】

船速値Ｖを計算する際の瞬時船速の値ｖの平均をとる時間幅は、例えば、１～６０秒程度の範囲のうちのいずれかの時間長さに設定されることが考えられる。

【0099】

船速値計算部８３は、計算時間間隔Ｉごとに計算した船速値Ｖのデータを、インターフェース部９を介して出力する（ステップＳ４）。

【0100】

インターフェース部９は、船速計算部８に対する入出力のインターフェースを提供する機能を備え、例えば、船速値計算部８３によって計算される船速値Ｖのデータの入力を受け、前記船速値Ｖを表示部１０に表示して出力する。

【0101】

表示部１０は、インターフェース部９から出力される船速値Ｖを含む各種の情報を表示する機能を備え、例えば、液晶ディスプレイを備える機序として構成される。

【0102】

更新判定部８４は、前回の処理において船速値Ｖが計算された後に、瞬時船速バッファ３１が更新されたか否かを判定する（ステップＳ５）。

【0103】

更新判定部８４は、例えば、経過時間「Ｔ＋Ｉ」における船速値Ｖ_T+Iが計算されたとき、経過時間「Ｔ＋Ｉ」の時点における瞬時船速バッファ３１の先頭に格納されている（言い換えると、時系列で最も新しい）経過時間tickと瞬時船速の値ｖ_tickとの組み合わせデータが、経過時間Ｔの時点における瞬時船速バッファ３１の先頭に格納されている（言い換えると、時系列で最も新しい）経過時間tickと瞬時船速の値ｖ_tickとの組み合わせデータと、同じである場合に瞬時船速バッファ３１は更新されていないと判断し、異なる場合に瞬時船速バッファ３１が更新されていると判断する。

【0104】

そして、瞬時船速バッファ３１が更新されていない場合は（ステップＳ５でＮＯ）、更新判定部８４は、今回の処理において計算された船速値（ここではすなわち、経過時間「Ｔ＋Ｉ」における船速値Ｖ_T+I）を以降の処理の対象から排除する（ステップＳ６）。そして、制御部２は、船舶の対水速度（対水船速）の計測の処理手順をステップＳ１の処理へと移行させる。

【0105】

一方、瞬時船速バッファ３１が更新されている場合は（ステップＳ５でＹＥＳ）、更新判定部８４は、今回の処理において計算された船速値（ここでは即ち、経過時間「Ｔ＋Ｉ」における船速値Ｖ_T+I）を以降の処理において採用する値とし、経過時間「Ｔ＋Ｉ」と船速値Ｖ_T+Iとの組み合わせデータを船速値バッファ３２の先頭に（言い換えると、時系列で最も新しいデータとして）追加して格納する（ステップＳ７）。

【0106】

船速値バッファ３２（なお、瞬時船速バッファ３１とは異なるバッファである点において第２のバッファである）は、記憶部３内に構成され、経過時間と船速値Ｖとの組み合わせデータを時系列（具体的には、降順）で記憶して蓄えておく機能を備える。

【0107】

船速値バッファ３２には、所定の個数の経過時間と船速値Ｖとの組み合わせデータのみが蓄えられ、前記所定の個数を超える場合には時系列で古い組み合わせデータが廃棄される。

【0108】

基準加速度計算部８５は、船速値バッファ３２に蓄えられている船速値を用いて基準加速度ａrを計算する（ステップＳ８）。

【0109】

基準加速度計算部８５は、計算時間間隔Ｉごとに、船速値バッファ３２に蓄えられている経過時間と船速値Ｖとの組み合わせデータを読み込み、前記経過時間の幅（別言すると、時間長さ）と前記船速値Ｖの変化の幅とに基づいて加速度を計算して基準加速度ａr［ｋｎ／秒］として瞬時船速候補判定部８２に対して出力する。

【0110】

基準加速度計算部８５は、例えば経過時間「Ｔ＋Ｉ」における船速値Ｖ_T+Iが計算された後に、その時点において船速値バッファ３２に蓄えられている経過時間と船速値Ｖとの組み合わせデータを用いて加速度を計算して経過時間「Ｔ＋Ｉ」についての基準加速度ａr_T+Iとする。

【0111】

図５に示す例では、経過時間「Ｔ－Ｉ」における船速値Ｖ_T-Iと経過時間Ｔにおける船速値Ｖ_Tとが用いられて経過時間Ｔについての基準加速度ａr_T（＝(Ｖ_T－Ｖ_T-I)／Ｉ）が計算され、前記経過時間Ｔについての基準加速度ａr_Tが用いられて、経過時間「Ｔ＋Δｔ」から「Ｔ＋Ｉ」までについての、経過時間「Ｔ＋Δｔ×ｎ」における第１瞬時船速候補の値ｖ１_T+nΔtが正常値であるか否かの判定が行われたうえで、経過時間「Ｔ＋Ｉ」における船速値Ｖ_T+Iが計算される。

【0112】

ここで、前述のとおり船速値バッファ３２には所定の個数の経過時間と船速値Ｖとの組み合わせデータのみが蓄えられるところ、前記所定の個数は、特定の値に限定されるものではなく、基準加速度として妥当な値が計算され得ることが考慮されるなどしたうえで適当な値に適宜設定される。

【0113】

船速値バッファ３２に蓄えられる経過時間と船速値Ｖとの組み合わせデータの個数は、例えば、２～４個程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。

【0114】

そして、制御部２は、船舶の対水速度（対水船速）の計測の処理手順をステップＳ１の処理へと移行させる。

【0115】

また、制御部２は、インターフェース部９を介したユーザからの指示を受けたり予め定められる終了事由（例えば、船の停止など）が生じたりするまで、ステップＳ１からステップＳ８までの処理を繰り返し、船速値Ｖの計測および出力の処理を継続する。

【0116】

実施の形態１に係る船速計１および船速計測方法によれば、第１周波数ｆ１［Ｈｚ］と、第２周波数ｆ２［Ｈｚ］のように、周波数が異なる少なくとも２種類の音波を発信し、受信した反射波から計算した瞬時ドップラ周波数「Ｃ１_Δｆ１_tick」、「Ｃ２_Δｆ２_tick」、「Ｃ３_Δｆ１_tick」および「Ｃ４_Δｆ２_tick」に基づいて複数の第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）を計算するので、例えば、音波の減衰量や干渉波周波数との差に違いが生じるので干渉波周波数の影響を受けにくくなり、的確な船速値を求めることが可能となる。また、複数の第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）のなかから、最ももっともらしく、かつ、正常値であると判定された瞬時船速候補を正規の瞬時船速として採用し、採用された瞬時船速（ｖ_tick）に基づいて船速値を計算する。したがって、ペアビーム方式の船速計において船速値を計算する際に、干渉波周波数に基づく瞬時船速候補を排除することができ、精度の高い船速を求めることが可能となる。

【0117】

また、実施の形態１に係る船速計１および船速計測方法によれば、同一周波数の音波の瞬時ドップラ周波数同士（例えば、瞬時ドップラ周波数「Ｃ１_Δｆ１_tick」および瞬時ドップラ周波数「Ｃ３_Δｆ１_tick」と、瞬時ドップラ周波数「Ｃ２_Δｆ２_tick」および瞬時ドップラ周波数「Ｃ４_Δｆ２_tick」）を組み合わせて複数の第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）を計算するので、ペアビーム方式の船速計において船速値を計算する際に、干渉波周波数に基づく瞬時船速候補を排除することができ、精度の高い船速を求めることが可能となる。

【0118】

さらに、実施の形態１に係る船速計１および船速計測方法によれば、加速度を判定基準として用いるようにしているので、船速の傾向を判定基準とすることができ、一層自然な船速値Ｖの計算を行うことが可能となる。

【0119】

また、実施の形態１に係る船速計１および船速計測方法によれば、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている所定期間の瞬時船速の値（ｖ_tick）を用いて船速値Ｖを計算するので、船舶の揺動などによって瞬時船速（ｖ_tick）に一時的な変化が生じても精度の高い船速値Ｖを求めることが可能となる。

【0120】

さらに、実施の形態１に係る船速計１および船速計測方法によれば、正常な（言い換えると、許容範囲にある）瞬時船速の値（ｖ_tick）が用いられて計算される船速値Ｖに基づいて正常値判定の基準とする基準加速度ａrが計算されるので、船舶の揺動などによって瞬時船速に一時的な変化が生じても精度の高い船速値Ｖを求めることが可能となる。

【0121】

また、実施の形態１に係る船速計１および船速計測方法によれば、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速（ｖ_tick）が更新されている場合のみ、所定範囲の基準とする基準加速度ａrを計算するので、船舶の航行状況に応じて的確で、かつ、安定した船速値の計算を行なうことが可能である。

【0122】

さらに、実施の形態１に係る船速計１および船速計測方法によれば、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）の基となった音波の周波数である第１周波数ｆ１［Ｈｚ］と第２周波数ｆ２［Ｈｚ］について、周波数に基づいて瞬時船速候補のもっともらしさを判定するようにしたので、複数の第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）のなかから、最ももっともらしく、かつ、正常値であると判定された瞬時船速候補を正規の瞬時船速として採用することができ、精度の高い船速値を求めることが可能となる。

【0123】

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る船速計および船速計測方法について説明する。なお、本実施の形態２は、１つの反射波から複数の瞬時ドップラ周波数を求めて瞬時船速候補を計算する点で実施の形態１と異なり、それ以外は実施の形態１と同様の構成を用いるため、同じ構成についての詳しい説明は省略する。

【0124】

本実施の形態２では、第１チャンネル４の第１計測部４２、第２チャンネル５の第２計測部５２、第３チャンネル６の第３計測部６２および第４チャンネル７の第４計測部７２のそれぞれにおいて、１つの反射波から複数（例えば２つ）の瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算する。

【0125】

具体的には、第１チャンネル４の第１計測部４２は、第１センサ４１から受信信号を取得すると、その受信信号の波形から信号レベルが高い反射波周波数のデータを複数、例えば、２つ検出する。また、第１計測部４２は、検出した２つの反射波周波数［Ｈｚ］のデータに、第１計測部４２が備える時計機能（図示省略）によって特定される所定時点からの経過時間tick［秒］を対応づけて、経過時間tick［秒］および反射波周波数［Ｈｚ］の組み合わせデータを２つ形成する。そして、第１計測部４２は、２つの組み合わせデータごとに第１センサ４１から発信される音波の既知の発信周波数（第１周波数ｆ１）との差を求め、２つの瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算する。

【0126】

第１計測部４２は、２つの瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値のもっともらしさを判定し、２つの瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］をもっともらしさが高い順に順位付けする。ここで、２つの瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］のうち、もっともらしさが高い瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］と呼び、次にもっともらしさが高い瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］と呼ぶ。すなわち、もっともらしさの順位は、第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］＞第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］である。

【0127】

２つの瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］のもっともらしさの判定は、例えば、瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の信号レベルが高いほどもっともらしいと判定する。なお、瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］のもっともらしさの判定には、他の指標、例えば、ノイズとの直交性などを用いてもよい。

【0128】

ここで、第１チャンネル４において、経過時間tick［秒］が対応づけられている組み合わせデータが用いられて計算され、順位付けされた第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値、すなわち第１チャンネル４の経過時間tick［秒］における第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ１_Δｆ１_１_tick」および「Ｃ１_Δｆ１_２_tick」と表記する。

【0129】

第２チャンネル５の第２計測部５２、第３チャンネル６の第３計測部６２および第４チャンネル７の第４計測部７２についても、第１チャンネル４の第１計測部４２と同様に、１つの反射波から第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算する。

【0130】

ここで、第２チャンネル５の経過時間tick［秒］における第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ２_Δｆ１_１_tick」および「Ｃ２_Δｆ１_２_tick」と表記する。また、第３チャンネル６の経過時間tick［秒］における第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ３_Δｆ２_１_tick」および「Ｃ３_Δｆ２_２_tick」と表記する。さらに、第４チャンネル７の経過時間tick［秒］における第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ４_Δｆ２_１_tick」および「Ｃ４_Δｆ２_２_tick」と表記する。

【0131】

船速計算部８の瞬時船速候補計算部８１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のそれぞれに基づいて、経過時間tickごとに複数の瞬時船速候補を計算する。

【0132】

具体的には、瞬時船速候補計算部８１は、図６に示すように、船首方向の第１チャンネル４の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_１_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_１_tick）とに基づいて瞬時船速候補（以下、第１周波数の第１瞬時船速候補と呼ぶ）を計算する。

【0133】

具体的には、下記数式（５）に基づいて、船首方向の第１チャンネル４の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_１_tick）から瞬時船速ｖｉ１を計算し、同様に、下記数式（５）に基づいて、船尾方向の第３チャンネル６の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_１_tick）から瞬時船速ｖｉ２を計算する。そして、計算した船首方向の瞬時船速ｖｉ１と、船尾方向の瞬時船速ｖｉ２との平均「（ｖｉ１＋ｖｉ２）／２」を求めるビームキャンセルを実行し、この平均値を第１周波数の第１瞬時船速候補とする。これにより、船舶の前後方向の動揺による影響を排除した正確な瞬時船速を求めることができる。なお、下記数式（５）は上記数式（２）と同一であり、ｆは発信した音波の周波数、θは音波の発信方向の俯角、Ｃは水中の音速、Δｆは反射波のドップラ周波数（発信周波数と反射波周波数の差：Ｃ１_Δｆ１_１_tick，Ｃ３_Δｆ１_１_tick）である。
（数２） ｖｉ（ｖｉ１，ｖｉ２）＝Ｃ・Δｆ／（２ｆ・ｃｏｓθ）

【0134】

なお、第１チャンネル４の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_１_tick）と、第３チャンネル６の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_１_tick）との組み合わせから計算される第１周波数の第１瞬時船速候補の値を「ｖ１_ｆ１_tick」と表記する。

【0135】

瞬時船速候補計算部８１は、第１周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ１_tick）と同様の手法により、船首方向の第１チャンネル４の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_１_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_２_tick）とに基づいて瞬時船速候補（以下、第１周波数の第２瞬時船速候補と呼ぶ）を計算する。この第１周波数の第２瞬時船速候補の値を「ｖ２_ｆ１_tick」と表記する。

【0136】

瞬時船速候補計算部８１は、第１周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ１_tick）と同様の手法により、船首方向の第１チャンネル４の第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_２_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_１_tick）とに基づいて瞬時船速候補（以下、第１周波数の第３瞬時船速候補と呼ぶ）を計算する。この第１周波数の第３瞬時船速候補の値を「ｖ３_ｆ１_tick」と表記する。

【0137】

瞬時船速候補計算部８１は、第１周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ１_tick）と同様の手法により、船首方向の第１チャンネル４の第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_２_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_２_tick）とに基づいて瞬時船速候補（以下、第１周波数の第４瞬時船速候補と呼ぶ）を計算する。この第１周波数の第４瞬時船速候補の値を「ｖ４_ｆ１_tick」と表記する。

【0138】

また、瞬時船速候補計算部８１は、第１周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ１_tick）と同様の手法により、船首方向の第２チャンネル５の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_１_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_１_tick）とに基づいて瞬時船速候補（以下、第２周波数の第１瞬時船速候補と呼ぶ）を計算する。この第２周波数の第１瞬時船速候補の値を「ｖ１_ｆ２_tick」と表記する。

【0139】

瞬時船速候補計算部８１は、第１周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ１_tick）と同様の手法により、船首方向の第２チャンネル５の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_１_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_２_tick）とに基づいて瞬時船速候補（以下、第２周波数の第２瞬時船速候補と呼ぶ）を計算する。この第２周波数の第２瞬時船速候補の値を「ｖ２_ｆ２_tick」と表記する。

【0140】

瞬時船速候補計算部８１は、第１周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ１_tick）と同様の手法により、船首方向の第２チャンネル５の第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_２_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_１_tick）とに基づいて瞬時船速候補（以下、第２周波数の第３瞬時船速候補と呼ぶ）を計算する。この第２周波数の第３瞬時船速候補の値を「ｖ３_ｆ２_tick」と表記する。

【0141】

瞬時船速候補計算部８１は、第１周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ１_tick）と同様の手法により、船首方向の第２チャンネル５の第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_２_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_２_tick）とに基づいて瞬時船速候補（以下、第２周波数の第４瞬時船速候補と呼ぶ）を計算する。この第２周波数の第４瞬時船速候補の値を「ｖ４_ｆ２_tick」と表記する。

【0142】

瞬時船速候補計算部８１は、計算した８個の瞬時船速候補、すなわち、第１周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ１_tick）、第１周波数の第２瞬時船速候補（ｖ２_ｆ１_tick）、第１周波数の第３瞬時船速候補（ｖ３_ｆ１_tick）、第１周波数の第４瞬時船速候補（ｖ４_ｆ１_tick）、第２周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ２_tick）、第２周波数の第２瞬時船速候補（ｖ２_ｆ２_tick）、第２周波数の第３瞬時船速候補（ｖ３_ｆ２_tick）および第２周波数の第４瞬時船速候補（ｖ４_ｆ２_tick）を瞬時船速候補判定部８２へ出力する。

【0143】

瞬時船速候補判定部８２は、瞬時船速候補計算部８１から出力された第１周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ１_tick）、第１周波数の第２瞬時船速候補（ｖ２_ｆ１_tick）、第１周波数の第３瞬時船速候補（ｖ３_ｆ１_tick）、第１周波数の第４瞬時船速候補（ｖ４_ｆ１_tick）、第２周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ２_tick）、第２周波数の第２瞬時船速候補（ｖ２_ｆ２_tick）、第２周波数の第３瞬時船速候補（ｖ３_ｆ２_tick）および第２周波数の第４瞬時船速候補（ｖ４_ｆ２_tick）について、実施の形態１と同様の手法により、正常値であるか否かを判定し、正常値であると判定された瞬時船速候補に正常値フラグを付与する。

【0144】

また、瞬時船速候補判定部８２は、瞬時船速候補計算部８１から出力された８個の瞬時船速候補について、もっともらしさの高い順に順位付けを行なう。本実施の形態２では、発信周波数の高さと、瞬時ドップラ周波数のもっともらしさとに基づいて瞬時船速候補のもっともらしさの順位付けを行い、発信周波数の高さに基づく順位付けが瞬時ドップラ周波数の順位よりも優先される。すなわち、第１周波数ｆ１は第２周波数ｆ２よりも高いため、第１周波数ｆ１に基づく瞬時船速候補が上位に順位付けされ、さらに、第１チャンネル４～７のそれぞれにて複数の瞬時ドップラ周波数を計算する際に付与された順位（第１瞬時ドップラ周波数および第２瞬時ドップラ周波数の順位）が加味される。これにより、瞬時船速候補計算部８１により計算された８個の瞬時船速候補は、第１周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ１_tick）、第１周波数の第２瞬時船速候補（ｖ２_ｆ１_tick）、第１周波数の第３瞬時船速候補（ｖ３_ｆ１_tick）、第１周波数の第４瞬時船速候補（ｖ４_ｆ１_tick）、第２周波数の第１瞬時船速候補（ｖ１_ｆ２_tick）、第２周波数の第２瞬時船速候補（ｖ２_ｆ２_tick）、第２周波数の第３瞬時船速候補（ｖ３_ｆ２_tick）および第２周波数の第４瞬時船速候補（ｖ４_ｆ２_tick）の順に順位付けされる。

【0145】

なお、本実施の形態２においても上述した実施の形態１と同様に、瞬時船速候補の基となった音波の周波数（発信周波数）が低いほど、瞬時船速候補のもっともらしさの順位が高くなるようにしてもよい。

【0146】

瞬時船速候補判定部８２は、実施の形態１と同様に、もっともらしさの高い順に８個の瞬時船速候補の正常値フラグを確認する。そして、正常値フラグが付与されている瞬時船速候補が確認できた場合には、その瞬時船速候補を正規の瞬時船速（ｖ_tick）として採用する。

【0147】

船速計算部８は、実施の形態１と同様に、船速値計算部８３にて瞬時船速（ｖ_tick）から船速値Ｖを計算する。また、船速計算部８は、更新判定部８４により、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速の更新を確認し、更新されている場合のみ、基準加速度計算部８５にて前記所定範囲の基準とする加速度を計算させる。

【0148】

実施の形態２に係る船速計１や船速計測方法によれば、実施の形態１と同様の効果が得ることが可能である。また、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し、より多くの瞬時船速候補を計算するので、多くの瞬時船速候補のなかから最ももっともらしく、かつ、正常値であると判定された瞬時船速候補を選択することができるので、より的確な船速値を求めることが可能となる。

【0149】

また、実施の形態２に係る船速計１および船速計測方法によれば、瞬時船速候補の基となった音波の周波数と、瞬時船速候補の基となった瞬時ドップラ周波数を計算する際に各チャンネルで行なわれる瞬時ドップラ周波数のもっともらしさの順位付けとに基づいて、瞬時船速候補のもっともらしさを判定するので、複数の瞬時船速候補のなかから、最ももっともらしく、かつ、正常値であると判定された瞬時船速候補を正規の瞬時船速として採用することができ、精度の高い船速値を求めることが可能となる。

【0150】

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る船速計および船速計測方法について説明する。なお、本実施の形態３は、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し、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、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点で実施の形態１と異なり、それ以外は実施の形態１と同様の構成を用いるため、同じ構成についての詳しい説明は省略する。

【0151】

図７は、本実施の形態３に係る船速計１Ａの概略構成を示す機能ブロック図である。船速計１Ａは、船速計算部８に船速値変換部（船速値変換手段）８６を備えている。図８に示すように、船速値変換部８６は、第１チャンネル４の瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_tick）、第２チャンネル５の瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_tick）、第３チャンネル６の瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_tick）および第４チャンネル７の瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_tick）のそれぞれを、下記数式（６）に基づいて、船速値［ｋｎ］に変換する。なお、下記数式（６）は上記数式（１）と同一であり、音波の発信周波数を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、ドップラ周波数から変換された船速値をｖｄとする。
（数６） ｖｄ＝Ｃ・Δｆ／（２ｆ・ｃｏｓθ）

【0152】

ここで、第１チャンネル４の瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_tick）から変換された船速値を「Ｃ１_ｖｄ_tick」と表記する。また、第２チャンネル５の瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_tick）から変換された船速値を「Ｃ２_ｖｄ_tick」と表記する。第３チャンネル６の瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_tick）から変換された船速値を「Ｃ３_ｖｄ_tick」と表記する。さらに、第４チャンネル７の瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_tick）から変換された船速値を「Ｃ４_ｖｄ_tick」と表記する。

【0153】

船速値変換部８６は、ドップラ周波数から変換した第１チャンネル４の船速値（Ｃ１_ｖｄ_tick）、第２チャンネル５の船速値（Ｃ２_ｖｄ_tick）、第３チャンネル６の船速値（Ｃ３_ｖｄ_tick）および第４チャンネル７の船速値（Ｃ４_ｖｄ_tick）を瞬時船速候補計算部８１に出力する。

【0154】

瞬時船速候補計算部８１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、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。具体的には、瞬時船速候補計算部８１は、船首方向の第１チャンネル４の船速値（Ｃ１_ｖｄ_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の船速値（Ｃ３_ｖｄ_tick）との平均「（Ｃ１_ｖｄ_tick＋Ｃ３_ｖｄ_tick）／２」を求めてビームキャンセルを行い、瞬時船速候補を計算する。ここで、第１チャンネル４の船速値（Ｃ１_ｖｄ_tick）と、第３チャンネル６の船速値（Ｃ３_ｖｄ_tick）とから求めた瞬時船速候補を第１瞬時船速候補と呼び、「ｖ１_tick」と表記する。

【0155】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第１チャンネル４の船速値（Ｃ１_ｖｄ_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の船速値（Ｃ４_ｖｄ_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第１チャンネル４の船速値（Ｃ１_Ｖｄ_tick）と、第４チャンネル７の船速値（Ｃ４_ｖｄ_tick）とから求めた瞬時船速候補を第２瞬時船速候補と呼び、「ｖ２_tick」と表記する。

【0156】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第２チャンネル５の船速値（Ｃ２_ｖｄ_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の船速値（Ｃ３_ｖｄ_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第２チャンネル５の船速値（Ｃ２_ｖｄ_tick）と、第３チャンネル６の船速値（Ｃ６_ｖｄ_tick）とから求めた瞬時船速候補を第３瞬時船速候補と呼び、「ｖ３_tick」と表記する。

【0157】

また、瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第２チャンネル５の船速値（Ｃ２_ｖｄ_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の船速値（Ｃ４_ｖｄ_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第２チャンネル５の船速値（Ｃ２_ｖｄ_tick）と、第４チャンネル７の船速値（Ｃ７_ｖｄ_tick）とから求めた瞬時船速候補を第４瞬時船速候補と呼び、「ｖ４_tick」と表記する。

【0158】

瞬時船速候補判定部８２は、瞬時船速候補計算部８１から出力された第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）、第３瞬時船速候補（ｖ３_tick）および第４瞬時船速候補（ｖ４_tick）について、実施の形態１と同様の手法により、正常値であるか否かを判定し、正常値であると判定された瞬時船速候補に正常値フラグを付与する。

【0159】

また、瞬時船速候補判定部８２は、瞬時船速候補計算部８１から出力された４個の瞬時船速候補について、もっともらしさの高い順に順位付けを行なう。本実施の形態３では、発信周波数の高さに基づいて瞬時船速候補のもっともらしさの順位付けを行なう。すなわち、第１周波数ｆ１は第２周波数ｆ２よりも高いため、第１周波数ｆ１に基づく瞬時船速候補が上位に順位付けされる。これにより、瞬時船速候補計算部８１により計算された４個の瞬時船速候補は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）、第３瞬時船速候補（ｖ３_tick）および第４瞬時船速候補（ｖ４_tick）の順に順位付けされる。

【0160】

なお、本実施の形態３においても上述した実施の形態１と同様に、瞬時船速候補の基となった音波の周波数（発進周波数）が低いほど、瞬時船速候補のもっともらしさの順位が高くなるようにしてもよい。

【0161】

瞬時船速候補判定部８２は、実施の形態１と同様に、もっともらしさの高い順に４個の瞬時船速候補の正常値フラグを確認する。そして、正常値フラグが付与されている瞬時船速候補が確認できた場合には、その瞬時船速候補を正規の瞬時船速（ｖ_tick）として採用する。

【0162】

船速計算部８は、実施の形態１と同様に、船速値計算部８３にて瞬時船速（ｖ_tick）から船速値Ｖを計算する。また、船速計算部８は、更新判定部８４により、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速の更新を確認し、更新されている場合のみ、基準加速度計算部８５にて前記所定範囲の基準とする加速度を計算させる。

【0163】

実施の形態３に係る船速計１Ａおよび船速計測方法によれば、実施の形態１と同様の効果が得ることが可能である。また、複数の瞬時ドップラ周波数を船速値に変換し、変換された船速値同士を組み合わせて複数の瞬時船速候補を計算するので、周波数が異なる音波の瞬時ドップラ周波数の組み合わせでも瞬時船速候補を計算することができる。そのため、ペアビーム方式の船速計において船速値を計算する際に、干渉波周波数に基づく瞬時船速候補をより効果的に排除することができ、精度の高い船速を求めることが可能となる。

【0164】

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係る船速計および船速計測方法について説明する。なお、本実施の形態４は、１つの反射波から複数の瞬時ドップラ周波数を求めるとともに、瞬時ドップラ周波数を船速値に変換し、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、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点で実施の形態１と異なり、それ以外は実施の形態１と同様の構成を用いるため、同じ構成についての詳しい説明は省略する。

【0165】

本実施の形態４に係る船速計は、図７に示す実施の形態３の船速計１Ａと同様に、船速計算部８に船速値変換部（船速値変換手段）８６を備えている。本実施の形態４に係る船速計では、実施の形態２と同様に、第１チャンネル４の第１計測部４２、第２チャンネル５の第２計測部５２、第３チャンネル６の第３計測部６２および第４チャンネル７の第４計測部７２のそれぞれにおいて、１つの反射波から複数（例えば２つ）の瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算する。

【0166】

具体的には、第１チャンネル４の第１計測部４２は、第１センサ４１から受信信号を取得すると、実施の形態２と同様に、その受信信号の波形から信号レベルが高い反射波周波数のデータを複数、例えば、２つ検出する。また、第１計測部４２は、検出した２つの反射波周波数［Ｈｚ］のデータに、第１計測部４２が備える時計機能（図示省略）によって特定される所定時点からの経過時間tick［秒］を対応づけて、経過時間tick［秒］および反射波周波数［Ｈｚ］の組み合わせデータを２つ形成する。そして、第１計測部４２は、２つの組み合わせデータごとに第１センサ４１から発信される音波の既知の発信周波数（第１周波数ｆ１）との差を求め、２つの瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算する。

【0167】

第１計測部４２は、２つの瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値のもっともらしさを判定し、２つの瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］をもっともらしさが高い順に順位付けする。ここで、２つの瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］のうち、もっともらしさが高い瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］と呼び、次にもっともらしさが高い瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］と呼ぶ。すなわち、もっともらしさの順位は、第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］＞第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］である。

【0168】

２つの瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］のもっともらしさの判定は、例えば、瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の信号レベルが高いほどもっともらしいと判定する。なお、瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］のもっともらしさの判定には、他の指標、例えば、ノイズとの直交性などを用いてもよい。

【0169】

ここで、第１チャンネル４において、経過時間tick［秒］が対応づけられている組み合わせデータが用いられて計算され、順位付けされた第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値、すなわち第１チャンネル４の経過時間tick［秒］における第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ１_Δｆ１_１_tick」および「Ｃ１_Δｆ１_２_tick」と表記する。

【0170】

第２チャンネル５の第２計測部５２、第３チャンネル６の第３計測部６２および第４チャンネル７の第４計測部７２についても、第１チャンネル４の第１計測部４２と同様に、１つの反射波から第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］を計算する。

【0171】

ここで、第２チャンネル５の経過時間tick［秒］における第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ２_Δｆ１_１_tick」および「Ｃ２_Δｆ１_２_tick」と表記する。また、第３チャンネル６の経過時間tick［秒］における第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ３_Δｆ２_１_tick」および「Ｃ３_Δｆ２_２_tick」と表記する。さらに、第４チャンネル７の経過時間tick［秒］における第１瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］および第２瞬時ドップラ周波数［Ｈｚ］の値を、「Ｃ４_Δｆ２_１_tick」および「Ｃ４_Δｆ２_２_tick」と表記する。

【0172】

図９に示すように、船速値変換部８６は、第１チャンネル４の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_１_tick）および第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_２_tick）と、第２チャンネル５の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_１_tick）および第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_２_tick）と、第３チャンネル６の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_１_tick）および第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_２_tick）と、第４チャンネル７の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_１_tick）および第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_２_tick）のそれぞれを、下記数式（７）に基づいて、船速値［ｋｎ］に変換する。なお、下記数式（７）は上記数式（６）と同一である。
（数７） ｖｄ＝Ｃ・Δｆ／（２ｆ・ｃｏｓθ）

【0173】

ここで、第１チャンネル４の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_１_tick）から変換された第１船速値を「Ｃ１_ｖｄ１_tick」と表記し、第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ１_Δｆ１_２_tick）から変換された第２船速値を「Ｃ１_ｖｄ２_tick」と表記する。また、第２チャンネル５の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_１_tick）から変換された第１船速値を「Ｃ２_ｖｄ１_tick」と表記し、第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ２_Δｆ２_２_tick）から変換された第２船速値を「Ｃ２_ｖｄ２_tick」と表記する。第３チャンネル６の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_１_tick）から変換された第１船速値を「Ｃ３_ｖｄ１_tick」と表記し、第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ３_Δｆ１_２_tick）から変換された第２船速値を「Ｃ３_ｖｄ２_tick」と表記する。さらに、第４チャンネル７の第１瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_１_tick）から変換された第１船速値を「Ｃ４_ｖｄ１_tick」と表記し、第２瞬時ドップラ周波数（Ｃ４_Δｆ２_２_tick）から変換された第２船速値を「Ｃ４_ｖｄ２_tick」と表記する。

【0174】

船速値変換部８６は、ドップラ周波数から変換した第１チャンネル４の第１船速値（Ｃ１_ｖｄ１_tick）および第２船速値（Ｃ１_ｖｄ２_tick）と、第２チャンネル５の第１船速値（Ｃ２_ｖｄ１_tick）および第２船速値（Ｃ２_ｖｄ２_tick）と、第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）および第２船速値（Ｃ３_ｖｄ２_tick）と、第４チャンネル７の第１船速値（Ｃ４_ｖｄ１_tick）および第２船速値（Ｃ４_ｖｄ２_tick）とを瞬時船速候補計算部８１に出力する。

【0175】

瞬時船速候補計算部８１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て複数組のペア船速値を生成し、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。本実施の形態４の瞬時船速候補計算部８１は、８個の船速値の組み合わせに基づいて１６個の瞬時船速候補を計算する。図１０は、８個の船速値の組み合わせに基づいて計算される１６個の瞬時船速候補を示している。

【0176】

瞬時船速候補計算部８１は、図１０に示すように、船首方向の第１チャンネル４の第１船速値（Ｃ１_ｖｄ１_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）との平均「（Ｃ１_ｖｄ１_tick＋Ｃ３_ｖｄ１_tick）／２」を求めてビームキャンセルを行い、瞬時船速候補を計算する。ここで、第１チャンネル４の第１船速値（Ｃ１_ｖｄ１_tick）と、第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）とから求めた瞬時船速候補を第１瞬時船速候補と呼び、「ｖ１_tick」と表記する。

【0177】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第１チャンネル４の第１船速値（Ｃ１_ｖｄ１tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第２船速値（Ｃ３_ｖｄ２_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第１チャンネル４の第１船速値（Ｃ１_Ｖｄ１_tick）と、第３チャンネル６の第２船速値（Ｃ３_ｖｄ２_tick）とから求めた瞬時船速候補を第２瞬時船速候補と呼び、「ｖ２_tick」と表記する。

【0178】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第１チャンネル４の第２船速値（Ｃ１_ｖｄ２_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第１チャンネル４の第２船速値（Ｃ１_ｖｄ２_tick）と、第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）とから求めた瞬時船速候補を第３瞬時船速候補と呼び、「ｖ３_tick」と表記する。

【0179】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第１チャンネル４の第２船速値（Ｃ１_ｖｄ２_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第２船速値（Ｃ３_ｖｄ２_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第１チャンネル４の第２船速値（Ｃ１_ｖｄ２_tick）と、第３チャンネル６の第２船速値（Ｃ３_ｖｄ２_tick）とから求めた瞬時船速候補を第４瞬時船速候補と呼び、「ｖ４_tick」と表記する。

【0180】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第１チャンネル４の第１船速値（Ｃ１_ｖｄ１_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第１船速値（Ｃ４_ｖｄ１_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第１チャンネル４の第１船速値（Ｃ１_ｖｄ１_tick）と、第４チャンネル７の第１船速値（Ｃ４_ｖｄ１_tick）とから求めた瞬時船速候補を第５瞬時船速候補と呼び、「ｖ５_tick」と表記する。

【0181】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第２チャンネル５の第１船速値（Ｃ２_ｖｄ１_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第２チャンネル５の第１船速値（Ｃ２_ｖｄ１_tick）と、第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）とから求めた瞬時船速候補を第６瞬時船速候補と呼び、「ｖ６_tick」と表記する。

【0182】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第１チャンネル４の第２船速値（Ｃ１_ｖｄ２_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第１船速値（Ｃ４_ｖｄ１_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第１チャンネル４の第２船速値（Ｃ１_ｖｄ２_tick）と、第４チャンネル７の第１船速値（Ｃ４_ｖｄ１_tick）とから求めた瞬時船速候補を第７瞬時船速候補と呼び、「ｖ７_tick」と表記する。

【0183】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第２チャンネル５の第１船速値（Ｃ２_ｖｄ１_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第２船速値（Ｃ３_ｖｄ２_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第２チャンネル５の第１船速値（Ｃ２_ｖｄ１_tick）と、第３チャンネル６の第２船速値（Ｃ３_ｖｄ２_tick）とから求めた瞬時船速候補を第８瞬時船速候補と呼び、「ｖ８_tick」と表記する。

【0184】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第２チャンネル５の第１船速値（Ｃ２_ｖｄ１_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第１船速値（Ｃ４_ｖｄ１_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第２チャンネル５の第１船速値（Ｃ２_ｖｄ１_tick）と、第４チャンネル７の第１船速値（Ｃ４_ｖｄ１_tick）とから求めた瞬時船速候補を第９瞬時船速候補と呼び、「ｖ９_tick」と表記する。

【0185】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第１チャンネル４の第１船速値（Ｃ１_ｖｄ１_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第２船速値（Ｃ４_ｖｄ２_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第１チャンネル４の第１船速値（Ｃ１_ｖｄ１_tick）と、第４チャンネル７の第２船速値（Ｃ４_ｖｄ２_tick）とから求めた瞬時船速候補を第１０瞬時船速候補と呼び、「ｖ１０_tick」と表記する。

【0186】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第２チャンネル５の第２船速値（Ｃ２_ｖｄ２_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第２チャンネル５の第２船速値（Ｃ２_ｖｄ２_tick）と、第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）とから求めた瞬時船速候補を第１１瞬時船速候補と呼び、「ｖ１１_tick」と表記する。

【0187】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第１チャンネル４の第２船速値（Ｃ１_ｖｄ２_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第２船速値（Ｃ４_ｖｄ２_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第１チャンネル４の第２船速値（Ｃ１_ｖｄ２_tick）と、第４チャンネル７の第２船速値（Ｃ４_ｖｄ２_tick）とから求めた瞬時船速候補を第１２瞬時船速候補と呼び、「ｖ１２_tick」と表記する。

【0188】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第２チャンネル５の第２船速値（Ｃ２_ｖｄ２_tick）と、船尾方向の第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第２チャンネル５の第２船速値（Ｃ２_ｖｄ２_tick）と、第３チャンネル６の第１船速値（Ｃ３_ｖｄ１_tick）とから求めた瞬時船速候補を第１３瞬時船速候補と呼び、「ｖ１３_tick」と表記する。

【0189】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第２チャンネル５の第１船速値（Ｃ２_ｖｄ１_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第２船速値（Ｃ４_ｖｄ２_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第２チャンネル５の第１船速値（Ｃ２_ｖｄ１_tick）と、第４チャンネル７の第２船速値（Ｃ４_ｖｄ２_tick）とから求めた瞬時船速候補を第１４瞬時船速候補と呼び、「ｖ１４_tick」と表記する。

【0190】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第２チャンネル５の第２船速値（Ｃ２_ｖｄ２_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第１船速値（Ｃ４_ｖｄ１_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第２チャンネル５の第２船速値（Ｃ２_ｖｄ２_tick）と、第４チャンネル７の第１船速値（Ｃ４_ｖｄ１_tick）とから求めた瞬時船速候補を第１５瞬時船速候補と呼び、「ｖ１５_tick」と表記する。

【0191】

瞬時船速候補計算部８１は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）と同様に、船首方向の第２チャンネル５の第２船速値（Ｃ２_ｖｄ２_tick）と、船尾方向の第４チャンネル７の第２船速値（Ｃ４_ｖｄ２_tick）とに基づいて瞬時船速候補を計算する。ここで、第２チャンネル５の第２船速値（Ｃ２_ｖｄ２_tick）と、第４チャンネル７の第２船速値（Ｃ４_ｖｄ２_tick）とから求めた瞬時船速候補を第１６瞬時船速候補と呼び、「ｖ１６_tick」と表記する。

【0192】

瞬時船速候補判定部８２は、瞬時船速候補計算部８１から出力された第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）、第３瞬時船速候補（ｖ３_tick）、第４瞬時船速候補（ｖ４_tick）、第５瞬時船速候補（ｖ５_tick）、第６瞬時船速候補（ｖ６_tick）、第７瞬時船速候補（ｖ７_tick）、第８瞬時船速候補（ｖ８_tick）、第９瞬時船速候補（ｖ９_tick）、第１０瞬時船速候補（ｖ１０_tick）、第１１瞬時船速候補（ｖ１１_tick）、第１２瞬時船速候補（ｖ１２_tick）、第１３瞬時船速候補（ｖ１３_tick）、第１４瞬時船速候補（ｖ１４_tick）、第１５瞬時船速候補（ｖ１５_tick）および第１６瞬時船速候補（ｖ１６_tick）について、実施の形態１と同様の手法により、正常値であるか否かを判定し、正常値であると判定された瞬時船速候補に正常値フラグを付与する。

【0193】

また、瞬時船速候補判定部８２は、瞬時船速候補計算部８１から出力された１６個の瞬時船速候補について、もっともらしさの高い順に順位付けを行なう。本実施の形態４では、発信周波数の高さと、瞬時ドップラ周波数のもっともらしさとに基づいて瞬時船速候補のもっともらしさの順位付けを行い、発信周波数の高さに基づく順位付けが瞬時ドップラ周波数の順位よりも優先される。すなわち、第１周波数ｆ１は第２周波数ｆ２よりも高いため、第１周波数ｆ１に基づく瞬時船速候補が上位に順位付けされ、さらに、第１チャンネル４～７のそれぞれにて複数の瞬時ドップラ周波数を計算する際に付与された順位（第１瞬時ドップラ周波数および第２瞬時ドップラ周波数の順位）が加味される。

【0194】

これにより、瞬時船速候補計算部８１により計算された１６個の瞬時船速候補は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）、第３瞬時船速候補（ｖ３_tick）、第４瞬時船速候補（ｖ４_tick）、第５瞬時船速候補（ｖ５_tick）、第６瞬時船速候補（ｖ６_tick）、第７瞬時船速候補（ｖ７_tick）、第８瞬時船速候補（ｖ８_tick）、第９瞬時船速候補（ｖ９_tick）、第１０瞬時船速候補（ｖ１０_tick）、第１１瞬時船速候補（ｖ１１_tick）、第１２瞬時船速候補（ｖ１２_tick）、第１３瞬時船速候補（ｖ１３_tick）、第１４瞬時船速候補（ｖ１４_tick）、第１５瞬時船速候補（ｖ１５_tick）および第１６瞬時船速候補（ｖ１６_tick）の順に順位付けされる。図１０に示す表では、左上の瞬時船速候補のもっともらしさが最も高く、右下の瞬時船速候補のもっともらしさが最も低くなる。また、これらの瞬時船速候補には、もっともらしさが等しいものが存在し、例えば、第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）と第３瞬時船速候補（ｖ３_tick）、および第７瞬時船速候補（ｖ７_tick）と第１０瞬時船速候補（ｖ１０_tick）は、もっともらしさが等しいため順位を入れ換えることが可能である。

【0195】

瞬時船速候補判定部８２は、実施の形態１と同様に、もっともらしさの高い順に１６個の瞬時船速候補の正常値フラグを確認する。そして、正常値フラグが付与されている瞬時船速候補が確認できた場合には、その瞬時船速候補を正規の瞬時船速（ｖ_tick）として採用する。

【0196】

なお、本実施の形態４においても上述した実施の形態１と同様に、瞬時船速候補の基となった音波の周波数（発進周波数）が低いほど、瞬時船速候補のもっともらしさの順位が高くなるようにしてもよい。

【0197】

船速計算部８は、実施の形態１と同様に、船速値計算部８３にて瞬時船速（ｖ_tick）から船速値Ｖを計算する。また、船速計算部８は、更新判定部８４により、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速の更新を確認し、更新されている場合のみ、基準加速度計算部８５にて前記所定範囲の基準とする加速度を計算させる。

【0198】

実施の形態４に係る船速計１および船速計測方法によれば、実施の形態１と同様の効果が得ることが可能である。また、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し、より多くの瞬時船速候補を計算するので、多くの瞬時船速候補のなかから最ももっともらしく、かつ、正常値であると判定された瞬時船速候補を選択することができるので、より的確な船速値を求めることが可能となる。

【0199】

さらに、複数の瞬時ドップラ周波数を船速値に変換し、変換された船速値同士を組み合わせて複数の瞬時船速候補を計算するので、周波数が異なる音波の瞬時ドップラ周波数の組み合わせでも瞬時船速候補を計算することができる。そのため、ペアビーム方式の船速計において船速値を計算する際に、干渉波周波数に基づく瞬時船速候補をより効果的に排除することができ、精度の高い船速を求めることが可能となる。

【0200】

また、実施の形態４に係る船速計１および船速計測方法によれば、瞬時船速候補の基となった音波の周波数と、瞬時船速候補の基となった瞬時ドップラ周波数を計算する際に各チャンネルで行なわれる瞬時ドップラ周波数のもっともらしさの順位付けとに基づいて、瞬時船速候補のもっともらしさを判定するので、複数の瞬時船速候補のなかから、最ももっともらしく、かつ、正常値であると判定された瞬時船速候補を正規の瞬時船速として採用することができ、精度の高い船速値を求めることが可能となる。

【0201】

以上、この発明の実施の形態１～４について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態１～４に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。

【0202】

例えば、上記の実施の形態１～４では、船首方向と船尾方向とのそれぞれに第１周波数ｆ１［Ｈｚ］の音波と、第２周波数ｆ２［Ｈｚ］の音波とを発信したが、例えば、船首方向に第１周波数ｆ１［Ｈｚ］と第２周波数ｆ２［Ｈｚ］とのいずれか一方の音波を発信し、船尾方向にいずれか他方の音波を発信するようにしてもよい。この場合、船首方向と船尾方向とで音波の発信周波数が異なるので、瞬時ドップラ周波数を船速値に変換してから瞬時船速候補を求める。これによれば、船首方向と船尾方向とで音波の減衰量や干渉波周波数との差に違いが生じるので、干渉波周波数の影響を受けにくくなり、的確な船速値を求めることが可能となる。

【0203】

また、上記の実施の形態１～４では、船首方向の第１チャンネル４および第２チャンネル５と、船尾方向の第３チャンネル６および第４チャンネル７ごとに瞬時ドップラ周波数を計算するようにしたが、さらに多くのチャンネルごとにさらに多くのドップラ周波数を取得してもよいし、船幅方向の複数チャンネルごとに複数のドップラ周波数を取得してもよい。その場合、取得するドップラ周波数の数に応じて、さらに多数の瞬時船速候補を計算し、それらの瞬時船速候補から正規の瞬時船速を求めるようにしてもよい。

【0204】

また、上記の実施の形態１～４では船速計１が対水船速を計測するようにしているが、この発明は対地船速（即ち、船舶の対地速度）を計測する場合にも適用され得る。さらに、上記の実施の形態１～４では、第１チャンネル４および第２チャンネル５によって船首方向に周波数の異なる音波を発信し、第３チャンネル６および第４チャンネル７によって船尾方向に周波数の異なる音波を発信しているが、船首方向および船尾方向ともに１つのチャンネルを設け、これらのチャンネルにより発信する音波の周波数を切り替えるようにしてもよい。

【0205】

また、上記の実施の形態１～４は、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）および第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）が計算できない（ステップＳ１ｆ、Ｓ１ｊでＮＯ）、あるいは、正常値であると判定されない（ステップＳ１ｇ、Ｓ１ｋでＮＯ）という事象が連続すると瞬時船速バッファ３１が更新されない（ステップＳ５でＮＯ）ので、瞬時船速バッファ３１が更新されない間はステップＳ３の処理において計算される船速値Ｖが変化しないことになる。そこで、一定期間連続して瞬時船速バッファ３１が更新されない場合の対策として、（例えば船舶が前進している場合に）基準加速度ａrからの加速度の変化の下限「ａr_T－ａlt」を０［ｋｎ／秒］にしたり、基準加速度ａrからの加速度の変化の上限「ａr_T＋ａut」を解除（つまり、上限無しに）したりしてもよく、また、（例えば船舶が後進している場合に）基準加速度ａrからの加速度の変化の下限「ａr_T－ａlt」を解除（つまり、下限無しに）したり、基準加速度ａrからの加速度の変化の上限「ａr_T＋ａut」を０［ｋｎ／秒］にしたりしてもよい。

【0206】

この場合、例えば、最後に計算された基準加速度ａrで航行していると仮定したときに所定の船速（なお、特定の速度には限定されないものの、例えば船の性能・仕様などに基づく最高速度や０に設定されることが考えられる）に達した場合に、瞬時船速バッファ３１が更新されない場合の対策が実行されるようにしてもよい。あるいは、所定の時間（なお、特定の時間長さには限定されないものの、例えば５～１５秒程度の範囲のうちのいずれかの時間長さに設定されることが考えられる）にわたって瞬時船速バッファ３１が更新されない場合に、上記対策が実行されるようにしてもよい。つまり、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速の値ｖが更新されていない状況で所定の条件を満たす場合に、瞬時船速に係る加速度の範囲を規定する条件（具体的には、基準加速度ａrからの加速度の変化の下限「ａr_T－ａlt」、基準加速度からの加速度の変化の上限「ａr_T＋ａut」）を変更するようにしてもよい。これにより、船舶の航行状況に応じて的確で、かつ、安定した船速値の計算を行なう可能となる。

【0207】

また、上記の実施の形態１～４では、複数の瞬時船速候補のなかから採用された瞬時船速の値ｖをすべて瞬時船速バッファ３１に追加して格納する（ステップＳ２）ようにしているが、瞬時船速バッファ３１への追加・格納はこの態様に限定されるものではない。例えば、計算時間間隔Ｉ（具体的には例えば、経過時間「Ｔ＋Δｔ」から「Ｔ＋Ｉ」まで）において採用される瞬時船速の値ｖの平均値と経過時間の代表値（例えば、Ｔ＋Ｉ／２）との組み合わせデータが瞬時船速バッファ３１の先頭に追加されて格納されるようにしてもよく、或いは、計算時間間隔Ｉ（具体的には例えば、経過時間「Ｔ＋Δｔ」から「Ｔ＋Ｉ」まで）において採用される瞬時船速の値ｖのうち瞬時船速に係る加速度が基準加速度ａrに最も近い瞬時船速の値ｖと経過時間の代表値（例えば、Ｔ＋Ｉ／２）との組み合わせデータが瞬時船速バッファ３１の先頭に追加されて格納されるようにしてもよい。

【0208】

また、上記の実施の形態１～４では、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）および第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）の正常値判定（ステップＳ１ｇ、Ｓ１ｋ）において、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したが、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ようにしてもよい。

【0209】

基準とする過去の船速値としては、直前に計算された船速値を用いてもよいし、所定期間内の船速値の平均値を用いてもよい。例えば、図５に示す例において、経過時間「Ｔ」から「Ｔ＋Ｉ」の間で瞬時船速候補の正常値判定を行なう場合に、直前に計算された船速値を基準船速値として用いるときには、経過時間「Ｔ」の船速値Ｖ_Tが基準船速値となる。これによれば、船速の傾向を判定基準とすることができ、一層自然な船速値の計算を行うことが可能となる。

【0210】

また、経過時間「Ｔ」から「Ｔ＋Ｉ」の間で瞬時船速候補の正常値判定を行なう場合に、所定期間内の船速値の平均値を基準船速値として用いるときには、経過時間「Ｔ－Ｉ」の船速値Ｖ_T-Iと、経過時間「Ｔ」の船速値Ｖ_Tとの平均値を基準船速値としてもよい。なお、平均値によって基準船速値を求めるための所定期間としては、特定の時間長さに限定されるものではなく、例えば船種や対水船速に関係する様々な条件などが考慮されるなどしたうえで適当な時間長さに適宜設定される。また、所定期間内の船速値の平均値としては、例えば、船速値バッファ３２に格納されている複数の船速値の平均値を用いてもよい。

【0211】

さらに、過去の船速値を基準とする所定範囲としては、特定の時間長さに限定されるものではなく、例えば船種や対水船速に関係する様々な条件などが考慮されるなどしたうえで適当な時間長さ（例えば、基準船速値に対して±１～５［Ｋｎ］）に適宜設定される。また、基準船速値に対する所定範囲は、上限値と下限値との絶対値が同じであるように設定されるようにしてもよく、或いは、絶対値が相互に異なるように設定されるようにしてもよい。

【0212】

また、船速値バッファ３２に格納されている複数の船速値から基準船速値を計算する処理（所定範囲の基準を設定する処理）は、上述した基準加速度の計算と同様に、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速が更新されている場合にのみ行なうようにしてもよい。これによれば、船舶の航行状況に応じて的確で、かつ、安定した船速値の計算を行なうことが可能である。

【0213】

さらに、第１瞬時船速候補（ｖ１_tick）および第２瞬時船速候補（ｖ２_tick）が計算できない、あるいは、正常値であると判定されない事象が連続すると瞬時船速バッファ３１が更新されないので、瞬時船速バッファ３１が更新されない間は船速値Ｖが変化しないことになる。そのため、一定期間連続して瞬時船速バッファ３１が更新されない場合の対策として、（例えば船舶が前進している場合に）基準船速値に基づく所定範囲の下限値を０［ｋｎ］にしたり、基準船速値に基づく所定範囲の上限値を解除（つまり、上限無しに）したりしてもよく、また、（例えば船舶が後進している場合に）基準船速値に基づく所定範囲の下限値を解除（つまり、下限無しに）にしたり、基準船速値に基づく所定範囲の上限値を０［ｋｎ］にしたりしてもよい。

【0214】

この場合、例えば、最後に計算された基準船速値で航行していると仮定したときに所定の船速（なお、特定の速度には限定されないものの、例えば船の性能・仕様などに基づく最高速度や０に設定されることが考えられる）に達した場合に、瞬時船速バッファ３１が更新されない場合の対策が実行されるようにしてもよい。あるいは、所定の時間（なお、特定の時間長さには限定されないものの、例えば５～１５秒程度の範囲のうちのいずれかの時間長さに設定されることが考えられる）にわたって瞬時船速バッファ３１が更新されない場合に、上記対策が実行されるようにしてもよい。つまり、瞬時船速バッファ３１に蓄えられている瞬時船速の値ｖが更新されていない状況で所定の条件を満たす場合に、基準船速値に基づく所定範囲を規定する条件（具体的には、基準船速値を基準とする下限値および上限値）を変更するようにしてもよい。これにより、船舶の航行状況に応じて的確で、かつ、安定した船速値の計算を行なうことが可能である。

【符号の説明】

【0215】

１、１Ａ 船速計
２ 制御部
３ 記憶部
３１ 瞬時船速バッファ（バッファ）
３２ 船速値バッファ（第２のバッファ）
４ 第１チャンネル
５ 第２チャンネル
６ 第３チャンネル
７ 第４チャンネル
８ 船速計算部
８１ 瞬時船速候補計算部（瞬時船速候補計算手段）
８２ 瞬時船速候補判定部（瞬時船速候補判定手段）
８３ 船速値計算部（船速値計算手段）
８４ 更新判定部
８５ 基準加速度計算部
８６ 船速値変換部（船速値変換手段）
９ インターフェース部
１０ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】