移動体の計測方法および計測装置
【課題】移動体の移動方向および移動速度を計測できる範囲を大きく確保でき移動体の移動方向や移動速度を的確に計測する上で有利な移動体の計測方法および装置を提供する。
【解決手段】第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいてゴルフボール２に向けて送信波Ｗ１を送信すると共に、ゴルフボール２反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号を生成し、互いに離間して配置されている。第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄは、ドップラー周波数Ｆｄを有する第１乃至第４ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを時系列データとして生成する。計測処理部２０は、予め得られている各アンテナ１２Ａ〜１２Ｄを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出する。
【解決手段】第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいてゴルフボール２に向けて送信波Ｗ１を送信すると共に、ゴルフボール２反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号を生成し、互いに離間して配置されている。第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄは、ドップラー周波数Ｆｄを有する第１乃至第４ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを時系列データとして生成する。計測処理部２０は、予め得られている各アンテナ１２Ａ〜１２Ｄを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体の移動方向および移動速度を計測する計測方法および計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の速度を計測する方法として、電波や超音波を送信波として発信し、移動体からの反射波との周波数変化から速度を算出するドップラー法が広く知られている。
このようなドップラー法を用いて移動体の移動方向および移動速度の双方を計測する技術が提案されている（特許文献１参照）。
この技術では、単一の送波器からの超音波を移動体（ゴルフクラブヘッド）に向けて送波すると共に、移動体で反射された反射波を異なる位置に設けられた３つの受波器で受波する。そして、各受波器で検出された反射波に含まれるドップラー信号成分に基づき、各受波方向における移動体の相対速度をそれぞれ算出し、これら相対速度に基づいて移動体の速度ベクトルを算出し、速度ベクトルの向きに基づいて移動体の移動方向（角度）を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７１８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、移動方向および移動速度の計測精度を確保するためには、送波器および３つの受波器の指向性を狭くすると共に、各送波器および３つの受波器の配置を厳密に設定する必要があり、したがって、移動体の計測範囲が狭い範囲に限定される。
そのため、例えば、計測対象となる移動体がゴルフクラブヘッドで打撃されることで飛翔するゴルフボールのように打ち出し角度が広い範囲にわたってばらつくようなものである場合には、移動体が計測範囲外に移動すると、移動方向や移動速度を的確に計測することが困難である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、移動体の移動方向および移動速度を計測できる範囲を大きく確保でき、移動体の移動方向や移動速度を的確に計測する上で有利な移動体の計測方法および計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の移動体の計測方法は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて移動体に向けて送信波を送信すると共に、前記移動体で反射された反射波を受信して受信信号を生成する第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナを互いに離間して配置し、前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサを設け、前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記移動体の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの速度を算出する速度演算部を設け、前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動方向との相関関係と、前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動速度との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動方向との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動方向を算出し、前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動速度を算出することを特徴とする。
また本発明の移動体の計測装置は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて移動体に向けて送信波を送信すると共に、前記移動体で反射された反射波を受信して受信信号を生成する互いに離間して配置された第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナと、前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して設けられ、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサと、前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記移動体の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの速度を算出する速度演算部と、予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動方向との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動方向を算出する移動方向演算部と、予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、移動体に向けて送信波を送信すると共に、移動体から反射された反射波を受信する複数のアンテナを設け、予め得られている各アンテナを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出するようにした。
したがって、アンテナの指向性やアンテナの配置に関する制約が少ないことから、移動体に送信波を送信しかつ移動体で反射された反射波を受信する空間を広く確保する上で有利となり、しかも、予め得られた相関関係に基づいて移動方向および移動速度を算出するため移動方向および移動速度の精度を確保する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態の移動体の計測装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】計測装置１０の機能ブロック図である。
【図３】第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの構成を示す正面図である。
【図４】図３のＡ矢視図である。
【図５】図３のＢ矢視図である。
【図６】第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄを側面視した説明図である。
【図７】第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄを平面視した説明図である。
【図８】ゴルフクラブヘッド４によってゴルフボール２を打撃した際の第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤの一例を示す線図である。
【図９】信号強度分布データ生成部３２によって生成された第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの一例を示す線図である。
【図１０】ゴルフボール２と第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄとを側面視した説明図である。
【図１１】ゴルフボール２と第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄとを平面視した説明図である。
【図１２】左右角度θｘと第１の値Ｄ１との相関関係を表す特性線ｋを示す図である。
【図１３】第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ゴルフボール２の移動方向および移動速度との相関関係を示す相関式の設定処理を説明するフローチャートである。
【図１４】ゴルフボール２を打撃した場合における計測装置１０の移動方向および移動速度の計測動作を説明するフローチャートである。
【図１５】第１乃至第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが設けられた構成を示す正面図である。
【図１６】第２の実施の形態における単一の相関式で示される特性線ｋを示す図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は図１６の第１、第２の領域Ｇａ、Ｇｂに区分された特性線ｋａ、ｋｂを示す図である。
【図１８】第３の実施の形態における計測装置１０の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態では、移動体がゴルフボールであり、本実施の形態に係る移動体の計測装置は、ゴルフクラブヘッドによって打撃されたゴルフボールの移動方向と移動速度を計測するものである場合について説明する。なお、移動体は、野球用ボールやサッカーボールなどの球技用ボールであってもよく、空間を移動する移動体であればよい。
図１に示すように、本実施の形態の移動体の計測装置１０は、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと、マイク１６と、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４などを含んで構成されている。
本実施の形態では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとは後述するケース２６（図３）に収容保持されている。
また、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４とは、不図示の筐体に組み込まれている。
第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続され、マイク１６と計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続されている。
なお、図１において符号２は移動体としてのゴルフボール、４はゴルフクラブヘッド、６はシャフト、８はゴルフクラブを示す。
【０００９】
第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄから供給される送信信号に基づいて送信波Ｗ１としてのマイクロ波を移動体に向けて送信すると共に、移動体で反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号を第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄに供給するものである。
より詳細には、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、指向性を有し、送信波Ｗ１を送信すると共に、ゴルフボール２反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号を生成するものであり、互いに離間して配置されている。
本実施の形態では、第１乃至第４アンテナ１２Ａ〜１２Ｄは同形同大の指向性アンテナで構成され、このような指向性アンテナとしてホーンアンテナを使用している。
指向性アンテナとしてホーンアンテナ以外のパラボラアンテナなどの従来公知のさまざまな指向性アンテナを使用可能であるが、ホーンアンテナは構成が簡素であり比較的安価であることからコストを抑制する上で有利である。
【００１０】
図３は第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの構成を示す正面図、図４は図３のＡ矢視図、図５は図３のＢ矢視図である。
図３乃至図５に示すように、第１乃至第４アンテナの１２Ａ〜１２Ｄは、ケース２６に収容保持されている。
ケース２６は、後板２６０２と、上下左右の側板２６０４Ａ、２６０４Ｂ、２６０４Ｃ、２６０４Ｄと、脚部２６０６とを含んで構成されている。
後板２６０２は矩形板状を呈し、上下の辺を水平方向と平行させ、上方に至るほど後方に傾斜するように設けられている。
上下左右の側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄは、後板２６０２の上下左右の辺から起立され、各側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄの前縁により矩形状の開口が形成されている。
脚部２６０６は、下部の側板２６０４Ｂの下面中央に設けられ地面や床面に設置される。
第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、前記の開口を介して前方を向いた状態で後板２６０２の前面に取着され、後板２６０２と側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄとで囲まれた空間に収容されている。第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの前部は、各側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄの前縁よりも後方に位置している。
前記開口は、送信波Ｗ１および反射波Ｗ２の透過が可能な材料で形成された図示しないカバーによって覆われており、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの防塵および保護が図られている。
本実施の形態では、図３に示すように正面から見て第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは後板２６０２の４つの角部近傍に配置されている。すなわち、後板２６０２の右下寄りの箇所に第１のアンテナ１２Ａが配置されている。右上寄りの箇所に第２のアンテナ１２Ｂが配置されている。左下寄りの箇所に第３のアンテナ１２Ｃが配置されている。左上寄りの箇所に第４のアンテナ１２Ｄが配置されている。
【００１１】
ここで、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれの利得が最大となる方向に沿って延在する直線を各アンテナの指向方向を示す第１乃至第４の仮想軸ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤとする。
図３、図４に示すように、側面視した状態で第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂは鉛直方向に間隔ｄＶ（第１の間隔）をおいて配置され、第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが単一の鉛直平面上を延在している。
本実施の形態では、第２の仮想軸ＬＢが水平方向に延在し、かつ、第１の仮想軸ＬＡが水平方向に対して上方に６度傾斜した方向に延在している。したがって、第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが交差するように配置されている。
第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄも、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂと同様に鉛直方向に間隔ｄＶ（第１の間隔）をおいて配置され、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが単一の鉛直平面上を延在している。
本実施の形態では、第４の仮想軸ＬＤが水平方向に延在し、かつ、第３の仮想軸ＬＣが水平方向に対して上方に６度傾斜した方向に延在している。したがって、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが交差するように配置されている。
【００１２】
図４、図５に示すように、平面視した状態で、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄは、水平方向に間隔ｄＨ（第２の間隔）をおいて配置され、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが単一の水平面上を延在している。
本実施の形態では、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄの仮想軸ＬＢ、ＬＤが前後方向に対してそれぞれ内方に４度傾斜した方向に延在している。したがって、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが交差するように配置されている。
第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃは、水平方向に間隔ｄＨ（第２の間隔）をおいて配置されている。
第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣも第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤと同様に前後方向に対してそれぞれ内方に４度傾斜した方向に延在している。したがって、第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣが交差するように配置されている。
【００１３】
図６、図７に示すように、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、ゴルフボール２の移動方向においてゴルフボール２よりも後方の箇所に設けられている。なお、図６において符号２０１はゴルフボール２が載置されるティー、Ｇは地面（水平面）を示す。
図６に示すように、側面視した状態で第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが交差すると共に、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが交差している。
図７に示すように、平面視した状態で第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣが交差すると共に、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが交差している。
また、平面視した状態で、左右方向において第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃ（第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄ）の間隔ｄＨの中心を通り水平方向に延在する仮想線ＣＬ上にティー２０１に載置されたゴルフボール２の中心点が配置されている。この中心点を基準位置Ｏ（あるいは原点Ｏ）とする。
本実施の形態では、図６、図７に示すように、実際に基準位置Ｏから打撃されたゴルフボール２の軌跡のばらつきを考慮して、上述した各仮想軸が交差する点を基準位置Ｏよりも前方の位置に設定した。
このようにすることで、側面視した状態で、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域と、第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域とが、実際に打撃されたゴルフボール２の移動軌跡と重なる範囲を上下方向にわたって広く確保する上で有利となる。図６において送信波Ｗ１が重なる領域をハッチングで示す。
また、このようにすることで、平面視した状態で、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域と、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄのそれぞれから送信される送信波Ｗ１とが、実際に打撃されたゴルフボール２の移動軌跡と重なる範囲を左右方向にわたって広く確保する上で有利となる。図７において送信波Ｗ１が重なる領域をハッチングで示す。
したがって、基準位置Ｏでゴルフクラブヘッド４で打撃されたゴルフボール２の移動方向が上下方向あるいは左右方向にわたって多少ばらついたとしても、移動するゴルフボール２を前記の送信波Ｗ１が重なる領域内で確実に捉える上で有利となる。言い換えると、ゴルフボール２に対して第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから送信波Ｗ１を確実に当てると共に、ゴルフボール２で反射された反射波Ｗ２を第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄによって確実に受信する上で有利となり、打撃直後のゴルフボール２の移動方向、移動速度（初速）の計測を確実に行う上で有利となる。
【００１４】
なお、移動体としてゴルフボール２を想定し、平面視した状態で基準位置Ｏから後方に１．７ｍ離間した箇所に第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄを配置し、かつ、打撃されたゴルフボール２の上下方向における角度の上限が４５度であり、左右方向における角度が左右に１５度である場合、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの指向特性は以下のように設定することが好ましい。
仮想軸ＬＡ〜ＬＤ上における利得を最大値とし、仮想軸を含む水平面内で利得が３ｄＢ低下する角度を水平角とし、仮想軸を含む鉛直面内で利得が３ｄＢ低下する角度を垂直角とする。
水平角は１０度以上２０度以下が好ましい。この範囲内であると、ゴルフボールが打ち出されると想定される範囲内を十分な感度で計測できる点で有利となる。また、この範囲を下回ると十分な計測範囲が確保できない点で不利となり、この範囲を上回ると計測可能距離が短くなる点で不利となる。本実施の形態では、水平角が１５度である。
垂直角は１５度以上３０度以下が好ましい。この範囲内であると、ゴルフボールが打ち出されると想定される範囲内を十分な感度で計測できる点で有利となる。また、この範囲を下回ると十分な計測範囲が確保できない点で不利となり、この範囲を上回ると計測可能距離が短くなる点で不利となる。本実施の形態では、垂直角が２５度である。
【００１５】
第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、ケース２６に収容保持されている。
図１に示すように、第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄは、第１乃至第４アンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれに送信信号を供給するものである。また、第１乃至第４アンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれから供給される受信信号に基づいてドップラー周波数Ｆｄを有する第１乃至第４ドップラー信号ＳｄＡ、ＳｄＢ、ＳｄＣ、ＳｄＤを時系列データとして生成するものである。
ドップラー信号Ｓｄとは、前記送信信号の周波数Ｆ１と前記受信信号の周波数Ｆ２との差分の周波数Ｆ１−Ｆ２で定義されるドップラー周波数Ｆｄを有する信号である。
ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄは、市販されている種々のものが使用可能である。
なお、前記の送信信号としては、例えば、２４ＧＨｚのマイクロ波が使用可能であり、ドップラー信号Ｓｄを得られるものであれば送信信号の周波数は限定されない。
【００１６】
マイク１６は、ゴルフボール２がゴルフクラブヘッド４によって打撃された際に発生する打撃音を収音し音声信号を検出するものである。
トリガ信号発生部１８は、マイク１６によって検出された音声信号の振幅が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給するものである。
トリガ信号ｔｒｇは、計測処理部２０に対して後述するデータ処理の開始を指示するものである。
なお、上述したようにトリガ信号発生部１８が単に打撃音に応じてトリガ信号ｔｒｇを生成するものである場合、計測装置１０の設置環境によっては以下の不都合が生じることが懸念される。
すなわち、計測装置１０の設置環境が例えば複数の打席を備えるゴルフ練習場である場合、計測装置１０の測定対象となる打席以外の周囲の打席の打撃音によってもトリガ信号ｔｒｇが生成され、計測装置１０の誤動作が発生することが懸念される。
したがって、本実施の形態では、以下のように構成することで上記誤動作の防止を図っている。
トリガ信号発生部１８を、マイク１６からの音声信号に加えて、各ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄからのドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを入力する。
そして、トリガ信号発生部１８は、ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤの少なくとも１つ以上の信号を受信し、かつ、打撃音の音声信号が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給する。この場合、当初発生するドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤはゴルフクラブヘッド４の動きを検出したものとなる。
したがって、トリガ信号発生部１８は、ゴルフクラブ４の動きと打撃音の両方でトリガ信号ｔｒｇを生成するため、計測装置１０の誤動作を的確に防止する上で有利となる。
トリガ信号発生部１８はトリガ信号ｔｒｇを生成できれば、マイク１６以外のセンサを用いても良い。例えば、予め定められた特定の位置（例えば基準位置Ｏ）を通過するゴルフクラブヘッド４を検出する光センサを設け、該光センサの検出信号に基づいてトリガ信号発生部１８がトリガ信号ｔｒｇを生成するなど任意である。しかしながら、光センサは設置する位置や方向を厳密に調整する必要があることから、本実施の形態のようにマイク１６を用いる方が設置作業の簡素化を図る上で有利となる。
【００１７】
計測処理部２０は、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄから供給される第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを入力して演算処理を行うことにより、ゴルフボール２の移動方向および移動速度を算出するものである。
本実施の形態では、計測処理部２０は、マイクロコンピュータ２１によって構成されている。
マイクロコンピュータ２１は、ＣＰＵ２１Ａと、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ２１Ｂ、ＲＡＭ２１Ｃ、インターフェース２１Ｄ、表示用ドライバ２１Ｅなどを含んで構成されている。
ＲＯＭ２１ＢはＣＰＵ２１Ａが実行する移動体の移動方向および移動速度を算出するための制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ２１Ｃはワーキングエリアを提供するものである。
インターフェース２１Ｄは、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを入力してＣＰＵ２１Ａに供給し、また、操作部２４からの操作信号を受け付けてＣＰＵ２１Ａに供給するものである。
表示用ドライバ２１ＥはＣＰＵ２１Ａの制御に基づいて表示部２２を駆動するものである。
【００１８】
図２はマイクロコンピュータ２１の構成を機能ブロックで示した計測装置１０のブロック図である。
マイクロコンピュータ２１は、機能的には、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動方向演算部３６と、移動速度演算部３８とを含んで構成されている。
また、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動方向演算部３６と、移動速度演算部３８は、ＣＰＵ２２Ａが前記制御プログラムを実行することで実現されるものであるが、これらの部分は、回路等のハードウェアで構成されたものであってもよい。
【００１９】
蓄積部３０は、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤと、トリガ信号ｔｒｇを予め定められたサンプリング周期で時間経過に従って順番に蓄積するものである。本実施の形態では、ＣＰＵ２１Ａが第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤとトリガ信号ｔｒｇを前記サンプリング周期でサンプリングしてＲＡＭ２１Ｃに第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータおよびトリガ信号ｔｒｇのサンプリングデータとして格納する。
蓄積部３０は、例えば、計測装置１０の電源が投入されると同時にサンプリング動作を開始する。
図８はゴルフクラブヘッド４によってゴルフボール２を打撃した際の第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤの一例を示す線図であり、横軸に時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸に振幅（任意単位）をとっている。
図８において、初めの大きな振幅を呈する波形部分がゴルフクラブヘッド４によって生じるドップラー信号の部分を示し、その後に続く波形部分が打撃されたゴルフボール２によって生じるドップラー信号の部分を示している。
【００２０】
信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０に蓄積された第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを周波数解析（連続ＦＦＴ解析、あるいは、ウェーブレット解析）することによって信号強度分布データを生成するものである。
言い換えると、信号強度分布データ生成部３２は、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄのそれぞれから得られた第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第４の信号強度分布データを生成する。
本実施の形態では、信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０に蓄積されたトリガ信号ｔｒｇに基づいて、蓄積部３０に蓄積された時系列データである第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを予め定められた区間に特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。ここで、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータの区間は単一のトリガ信号ｔｒｇに基づいて同期して特定される。
言い換えると、信号強度分布データ生成部３２は、垂れ流し方式で蓄積されている各ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータのうち、ゴルフボール２が打撃された後の区間におけるサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。
【００２１】
サンプリングデータを予め定められた区間に特定する方法としては以下の方法が例示される。
すなわち、信号強度分布データ生成部３２は、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、基準時点から数えてａ個目までのサンプリングデータを除外し、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。
この場合、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータに、ゴルフクラブヘッド４による影響を受けたデータが含まれないように、上記の数値ａ、ｂを設定する。
数値ａ，ｂは、実際にゴルフクラブ６がスウィングされた場合のゴルフクラブヘッド４のスピードのばらつきを考慮して設定すればよい。
あるいは、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、経過時間に基づいてゴルフクラブヘッドによる影響を受けたデータが含まれないように、サンプリングデータを予め定められた区間に特定してもよい。
また、上記の数値ａ、ｂの設定は、基準位置Ｏに対してゴルフボール２が約１ｍ移動した時点前後におけるサンプリングデータが得られるにように設定される。この理由は、ゴルフクラブヘッド４で打撃されたゴルフボール２が１ｍ前後移動した時点における移動速度の変化がほぼ無視できるからである。
図９は信号強度分布データ生成部３２によって生成された第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの一例を示す線図であり、横軸に周波数ｆ（Ｈｚ）、縦軸に信号強度Ｐ（任意単位）を取っている。
図９において、周波数ｆが低い領域で信号強度Ｐが高くなっている部分は、ゴルフクラブヘッド４による反射波Ｗ２に対応しており、その後に続く信号強度の山の部分が打撃されたゴルフゴール２による反射波Ｗ２に対応している。
【００２２】
速度演算部３４は、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれに基づいて、ゴルフボール２の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４を算出するものである。
各信号強度分布データＰＡ〜ＰＤからドップラー周波数成分を検出する方法としては以下の手順が例示される。
（１）第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれについて移動平均を取ることによってノイズの影響を抑制した信号強度分布データを得る。
（２）移動平均を取った信号強度分布データにおいて信号強度のピーク値、あるいは、信号強度の山の中央値に対応する周波数をドップラー周波数成分（ドップラー周波数）として検出する。
なお、ドップラー周波数成分の検出方法は、各信号強度分布データＰＡ〜ＰＤに含まれるノイズの影響を抑制し、ドップラー周波数成分を正確かつ安定して検出できればよいのであり、上記の手順に限定されるものではない。
【００２３】
ここで、ゴルフボール２の速度の計測原理について説明する。
従来から知られているように、ドップラー周波数Ｆｄは式（１）で表される。
Ｆｄ＝Ｆ１−Ｆ２＝２・Ｖ・Ｆ１／ｃ （１）
ただし、Ｖ：ゴルフボール２の速度、ｃ：光速（３・１０８ｍ／ｓ）
したがって、式（１）をＶについて解くと、（２）式となる。
Ｖ＝ｃ・Ｆｄ／（２・Ｆ１） （２）
すなわち、ゴルフボール２２の速度Ｖは、ドップラー周波数Ｆｄに比例することになる。
したがって、ドップラー信号Ｓｄからドップラー周波数Ｆｄの周波数成分を検出し、検出したドップラー周波数成分から式（２）に基づいてゴルフボール２の速度Ｖを求めることができる。
ところで、式（２）によって得られるゴルフボール２の移動速度は、アンテナの指向性を示す仮想軸と一致する方向の速度成分である。
したがって、ゴルフボール２の移動軌跡がアンテナの指向性を示す仮想軸に対して外れるほど式（２）によって得られるゴルフボール２の移動速度の誤差が増大する傾向となる。
そこで、本発明では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄを用いて得られた第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、実測されたゴルフボール２の移動方向との間に相関関係があり、また、それら第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、実測されたゴルフボール２の移動速度との間に相関関係があることに着目した。
すなわち、予め上述した２つの相関関係を取得しておけば、それら２つの相関関係に基づいて第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤからゴルフボール２の移動方向および移動速度を求めることが可能となる。
【００２４】
移動方向演算部３６は、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測されたゴルフボール２の移動方向との相関関係に基づいて、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから移動方向を算出するものである。
本実施の形態では、ゴルフボール２の移動方向を次のように定義する。
図１０、図１１に示すように、基準位置Ｏを通る仮想線ＣＬを含む基準鉛直面Ｐｖと、基準位置Ｏを通り基準鉛直面Ｐｖと直交する基準水平面Ｐｈとを設定する。
言い換えると、予め定められた基準位置Ｏを通り水平方向に延在する仮想線ＣＬを含み鉛直方向に延在する平面を基準鉛直面Ｐｖとする。基準位置Ｏを通り基準鉛直面Ｐｖと直交する平面を基準水平面Ｐｈとする。
ゴルフボール２の移動軌跡を基準鉛直面Ｐｖに投影した場合に投影した移動軌跡と基準水平面Ｐｈ（仮想線ＣＬ）とがなす角度を上下角度θｙとする。
ゴルフボール２の移動軌跡を基準水平面Ｐｈに投影した場合に投影した移動軌跡と基準鉛直面Ｐｖとがなす角度を左右角度θｘとする。
ゴルフボール２の移動方向を上下角度θｙと左右角度θｘとで定義する。
【００２５】
本実施の形態では、鉛直方向において間隔ｄＶをおいて配置された２つのアンテナを用いて実測して得た２つの速度の差分と、実測して得たゴルフボール２の上下角度θｙとの相関関係に基づいて上下角度θｙを算出する。
より詳細には、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂを用いて実測して得た第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの差分ΔＶＡＢ＝ＶＡ−ＶＢと第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄとを用いて得た第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの差分ΔＶＣＤ＝ＶＣ−ＶＤとの平均値（ΔＶＡＢ＋ΔＶＣＤ）／２を、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値ΔＶＡＶＥで除算した第１の値Ｄ１＝（（ΔＶＡＢ＋ΔＶＣＤ）／２）／ΔＶＡＶＥを算出する。
また、予め実測して得た第１の値Ｄ１と、実測して得たゴルフボール２の上下角度θｙとの相関関係に基づいて、第１の値Ｄ１から上下角度θｙを算出する。
このように２組のアンテナを用いて得た２つの速度の差分の平均値から上下角度θｙを算出することにより上下角度θｙの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
【００２６】
また、本実施の形態では、水平方向において間隔ｄＨをおいて配置された２つのアンテナを用いて実測して得た２つの速度の差分と、実測して得たゴルフボール２の左右角度θｘとの相関関係に基づいて左右角度θｘを算出する。
より詳細には、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃを用いて得た第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの差分ΔＶＡＣ＝ＶＡ−ＶＣと第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄとを用いて得た第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの差分ΔＶＢＤ＝ＶＢ−ＶＤとの平均値（ΔＶＡＣ＋ΔＶＢＤ）／２を、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値ΔＶＡＶＥで除算した第２の値Ｄ２＝（（ΔＶＡＣ＋ΔＶＢＤ）／２）／ΔＶＡＶＥを算出する。
また、実測して得た第２の値Ｄ２と、実測して得たゴルフボール２の左右角度θｘとの相関関係に基づいて、第２の値Ｄ２から左右角度θｘを算出する。
このように２組のアンテナを用いて得た２つの速度の差分の平均値から左右角度θｘを算出することにより左右角度θｘの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
【００２７】
移動速度演算部３８は、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから移動速度Ｖαを算出するものである。
本実施の形態では、後述するように、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値と、実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて移動速度Ｖαを算出する。
このように４つのアンテナを用いて得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値からゴルフボールの移動速度Ｖαを算出することにより移動速度Ｖαの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
なお、本明細書において、ゴルフボール２の移動速度Ｖαは、ゴルフボール２の移動方向に沿ったゴルフボール２の速度、すなわちゴルフボール２の３次元速度をいう。
【００２８】
次に、（１）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たゴルフボール２の移動方向との相関関係と、（２）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たゴルフボール２の移動速度との相関関係の取得について説明する。
【００２９】
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）によって基準位置Ｏに位置するゴルフボール２を、さまざまな速度、方向にて打ち出す。言い換えると、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを異ならせて打撃する。
そして、移動体の移動方向および移動速度を高精度に計測可能な基準計測器によってゴルフボール２の左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを計測し、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの実測データを取得する。
このような基準計測器として、例えば、特許第４１０４３８４号に開示されているような従来公知のさまざまな測定装置が使用可能である。
また、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの計測と同時に、本実施の形態の計測装置１０Ａを用いることにより、速度演算部３４によって第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤを取得する。すなわち、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの実測データに対応する第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤを取得する。
【００３０】
（１）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たゴルフボール２の移動方向との相関関係については以下のように求める。
そして、上下角度θｙの実測データと、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから算出された第１の値Ｄ１との相関関係に基づいて上下角度θｙ算出用の相関式（回帰式）を求める。なお、計測装置１０は、相関式の算出を行う機能を備える必要はなく、相関式の算出は、計測装置１０とは別に設けられたコンピュータを用いて行うなど任意である。
【００３１】
言い換えると、上下角度θｙと、第１の値Ｄ１との関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって上下角度θｙを第１の値Ｄ１の関数（多項式）によって表わした相関式を求める。すなわち、このようにして求められた相関式によって上下角度θｙと第１の値Ｄ１との関係を示す特性線を得ることができる。
同様に、左右角度θｘの実測データと、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから算出された第２の値Ｄ２との相関関係に基づいて左右角度θｘ算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、左右角度θｘと、第２の値Ｄ２との関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって左右角度θｘを第２の値Ｄ２の関数（多項式）によって表わした相関式を求める。すなわち、このようにして求められた相関式によって左右角度θｘと第２の値Ｄ２との関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、これら２つの相関式を用いることにより、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから左右角度θｘおよび上下角度θｙを求めることが可能となる。
本実施の形態では、移動方向演算部３６は上下角度θｙ算出用の相関式および左右角度θｘ算出用の相関式を用いることで第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから左右角度θｘおよび上下角度θｙをゴルフボール２の移動方向として算出する。
したがって、本実施の形態では、移動方向演算部３６による移動方向の算出は、予め実測され得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと予め実測され得られているゴルフボール２の移動方向との相関関係を示す移動方向算出用の相関式に基づいてなされる。
なお、上記のような相関式に代えて、相関式によって示される特性線のデータを左右角度θｘ算出用のマップとしてあるいは上下角度θｙ算出用のマップとして記憶しておき、各マップを用いて左右角度θｘおよび上下角度θｙを算出してもよい。その場合にはそれらマップをマイクロコンピュータのメモリ、例えば、ＲＯＭに設けるなど任意である。
【００３２】
図１２は、左右角度θｘと第１の値Ｄ１との相関関係を表す特性線ｋを示す図である。
横軸は第１の値Ｄ１を示し、縦軸は左右角度θｘを示している。記号●は離散的に計測された左右角度θｘと第１の値Ｄ１とのデータを示している。
特性線ｋが左右角度と第１のデータＤ１との相関関係を示しており、特性線ｋを示す相関式（回帰式）は、例えば、３次の多項式で示されている。
なお、上下角度θｙについても図１２と同様の特性線が算出される。
【００３３】
また、本実施の形態では、第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出するために、２つの速度の差分である以下の４つのデータを用いた。
（１）第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの差分ΔＶＡＢ＝ＶＡ−ＶＢ
（２）第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの差分ΔＶＣＤ＝ＶＣ−ＶＤ
（３）第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの差分ΔＶＡＣ＝ＶＡ−ＶＣ
（４）第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの差分ΔＶＢＤ＝ＶＢ−ＶＤ
しかしながら、上記４つのデータに代えて以下に示す２つの速度の比である以下の４つのデータを用いても、第１の値Ｄ１と上下角度θｙ、上下速度Ｖｙとの相関関係、第２の値Ｄ２と左右角度θｘ、左右速度Ｖｘとの相関関係を得ることができ、したがって、上記（１）〜（４）の値に代えて以下の（５）〜（８）の値を用いてもよい。
（５）第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの比ＲＶＡＢ＝ＶＡ／ＶＢ
（６）第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの比ＲＶＣＤ＝ＶＣ／ＶＤ
（７）第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの比ＲＶＡＣ＝ＶＡ／ＶＣ
（８）第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの比ＲＶＢＤ＝ＶＢ／ＶＤ
【００３４】
（２）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たゴルフボール２の移動速度との相関関係については以下のように求める。
第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤの平均値Ｖａｖｅ＝（ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ）／４を算出する。
基準測定器で計測した移動速度Ｖαの実測データと、平均値Ｖａｖｅとの相関関係に基づいて移動速度Ｖα算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、移動速度Ｖαと、平均値Ｖａｖｅとの関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって移動速度Ｖαを平均値Ｖａｖｅの関数（多項式）によって表わした相関式を求める。すなわち、このようにして求められた相関式によって移動速度Ｖαと平均値Ｖａｖｅとの関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、このようにして求めた相関式を用いることにより、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから移動速度Ｖαを求めることが可能となる。
本実施の形態では、移動速度演算部３８は上記の相関式を用いることで第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤからゴルフボール２の移動速度Ｖαを算出する。
したがって、本実施の形態では、移動速度演算部３８による移動速度の算出は、予め実測され得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと予め実測され得られているゴルフボール２の移動速度との相関関係を示す移動速度算出用の相関式に基づいてなされる。
なお、移動速度Ｖαの場合も、上記のような相関式に代えて、相関式によって示される特性線のデータを移動速度Ｖα算出用のマップとして記憶しておき、マップを用いて移動速度Ｖαを算出してもよく、それらマップをマイクロコンピュータのメモリ、例えば、ＲＯＭに設けるなど任意である。
なお、移動速度Ｖαについても図１２と同様の特性線が算出される。
【００３５】
図１に戻って説明する。
表示部２２は文字や画像を表示する表示画面を有している。このような表示部２２として液晶表示装置など従来公知のさまざまな表示装置が使用可能である。
表示部２２は、計測処理部２０によって算出されたゴルフボール２の移動方向および移動速度を表示画面に表示する。
【００３６】
操作部２４は、表示部２２に表示されるゴルフボール２の移動方向および移動速度の表示形態などを切り替えるための種々の操作入力を受け付けてＣＰＵ２２Ａに供給するものである。
【００３７】
次に、計測装置１０の動作について図１３、図１４のフローチャートを参照して説明する。
まず、図１３を参照して、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ゴルフボール２の移動方向および移動速度との相関関係を示す相関式の設定について説明する。
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）を用いてゴルフボール２を、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを異ならせて打撃し、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを実測する（ステップＳ１０）。
同時に、計測装置１０を用いて第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤを計測する（ステップＳ１２）。
次いで、計測装置１０とは別のコンピュータにより、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出する（ステップＳ１４）。
次いで、第１の値Ｄ１と上下角度θｙとの相関関係を示す相関式を算出し（ステップＳ１６）、第２の値Ｄ２と左右角度θｘとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ１８）。
次いで、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて平均値Ｖａｖｅを算出する（ステップＳ２０）。
次いで、平均値Ｖａｖｅと移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ２２）。
そして、ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ２２によって得られた３つの相関式を計測装置１０に設定する（ステップＳ２４）。
【００３８】
次に、図１４を参照してゴルフボール２を打撃した場合における計測装置１０の移動方向および移動速度の計測動作について説明する。
予め図１３の処理が実施され、計測装置１０に前記の相関式が設定されているものとする。
まず、使用者は、ゴルフボール２の打ち出し方向においてゴルフボール２から例えば１．７ｍ程度後方の箇所に、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄをゴルフボール２に向けてケース２６を設置する。
ケース２６は、例えば地面Ｇの上に載置すればよい。
これにより、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから送出された送信波Ｗ１がゴルフボール２に当たり、反射波Ｗ２が第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄに受信可能な状態となる。
使用者が操作部２４を操作することにより、計測装置１０はゴルフボール２の移動方向および移動速度を計測するための計測モードに設定される（ステップＳ４０）。
【００３９】
計測モードに設定されると、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤとトリガ信号ｔｒｇの蓄積部３０へのサンプリングが開始される（ステップＳ４２）。
ここで、使用者がゴルフクラブ６を把持してスウィングしてゴルフクラブヘッド４でゴルフボール２を打ち出すと、打撃音がマイク１６によって収音される。トリガ信号発生部１８は、ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤの少なくとも１つ以上の信号を受信し、かつ、打撃音の音声信号が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給し、これによりトリガ信号ｔｒｇが蓄積部３０に供給される。
【００４０】
信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０にサンプリングされたトリガ信号ｔｒｇの検出の有無を判定しており（ステップＳ４４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ４４を繰り返す。
信号強度分布データ生成部３２は、トリガ信号ｔｒｇを検出すると、トリガ信号ｔｒｇの検出時点から予め定められた区間にわたる第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを特定する（ステップＳ４６）。
そして、信号強度分布データ生成部３２は、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを生成する（ステップＳ４８）。
次いで、速度演算部３４は、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤから第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤを算出する（ステップＳ５０）。
次いで、移動方向検出部３６は、第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出し（ステップＳ５２）、予め設定されている相関式から第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２に基づいて上下角度θｙ、左右角度θｘを算出する（ステップＳ５４）。
また、移動速度検出部３８は、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから平均値Ｖａｖｅを算出し（ステップＳ５６）、予め設定されている相関式から平均値Ｖａｖｅに基づいて移動速度Ｖαを算出する（ステップＳ５８）。
このようにして得られた上下角度θｙおよび左右角度θｘが移動方向として表示部２２に供給されて表示され、移動速度Ｖαが移動速度として表示部２２に供給されて表示される（ステップＳ６０）。以上で一連の計測動作が終了する。
【００４１】
次に、本実施の形態の計測装置１０の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、移動体（ゴルフボール２）に向けて送信波Ｗ１を送信すると共に、移動体から反射された反射波Ｗ２を受信するアンテナを複数個設け、予め得られている各アンテナを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出するようにした。
したがって、移動体の速度ベクトルを算出する従来技術と比較してアンテナの指向性を狭いものとし、かつ、各アンテナの配置を厳密に設定するといった制約が少ないことから、移動体に送信波を送信しかつ移動体で反射された反射波を受信する空間を広く確保する上で有利となり、しかも、予め得られた相関関係に基づいて移動方向および移動速度を算出するため移動方向および移動速度の精度を確保する上で有利となる。
そのため、移動体がゴルフボール２のように移動方向のばらつきの大きなものであっても移動方向および移動速度を的確に計測する上で有利となる。
また、測定装置１０を製造する際、個々の測定装置１０毎に、図１３で説明した工程を実施して、移動方向および移動速度に関する相関関係（相関式）を得て設定することで、測定装置１０によって計測される移動方向および移動速度の製造上のばらつきを抑制する上で有利となる。
また、相関関係に基づいて移動方向および移動速度を計測することから、移動方向および移動速度の精度を確保しつつ、測定装置１０の製造上の位置精度の許容差、具体的には、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの位置精度の許容差を緩和できるため、製造コストの低減を図る上で有利となる。
【００４２】
また、本実施の形態の計測装置１０をゴルフシミュレータ装置に適用すれば、計測装置１０で算出されたゴルフボール２の移動方向、移動速度に基づいてゴルフボール２の弾道を的確にシミュレーションすることができる。
特に、従来のゴルフシミュレータ装置では、高速度カメラで撮影したゴルフボール２の画像データに基づいてゴルフボール２の挙動の計測を行い、その計測結果に基づいてゴルフボール２の弾道のシミュレーションを行うものが多い。このような画像データを用いるゴルフシミュレータ装置では、照明光や外光の変化が高速度カメラで撮影した画像データに影響を及ぼすことから、高速度カメラの動作設定を簡単に行うことが難しく不利である。
これに対して本実施の形態では、照明光や光の影響を受けることがないため、計測装置１０、ゴルフシミュレータ装置の設定作業の簡素化を図る上で有利となる。
また、高速度カメラを用いる場合は、ゴルフボール２をその移動方向と直交する方向から撮影しなくてはならないため、高速度カメラをゴルファーの正面に配置する必要があり、ゴルファーの視界に高速度カメラが入ることから、ゴルファーに圧迫感を与える不都合がある。
これに対して本実施の形態では、アンテナをゴルフボール２の後方に離れた箇所に配置すればよいため、ゴルファーの視界にアンテナが入りにくく、ゴルファーに与える圧迫感を抑制する上で有利となる。
【００４３】
また、本実施の形態では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのうち、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂは互いに鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置され、かつ、第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄは互いに鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置され、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃは互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置され、かつ、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄは互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置されている。
そして、鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置された２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｂと１２Ｃ、１２Ｄとを用いて得た２つの速度の差分の平均値から上下角度θｙ、上下速度Ｖｙをそれぞれ算出し、水平方向に間隔ｄＨをおいて配置された２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｃと、１２Ｂ、１２Ｄとを用いて得た２つの速度の差分の平均値から左右角度θｘ、左右速度Ｖｘをそれぞれ算出するようにした。
言い換えると、上下角度θｙ、上下速度Ｖｙを算出するための速度の差分をそれぞれ２つ得られ、また、左右角度θｘ、左右速度Ｖｘを算出するための速度の差分をそれぞれ２つ得られる。そのため、それら２つの速度の差分の平均値を用いて移動体の角度および速度を算出できることから、移動体の角度および速度を正確かつ安定して算出する上で有利となる。
また、２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｃと、１２Ｂ、１２Ｄとを設けたため、各アンテナとゴルフボール２との間に試打者やクラブなどの障害物が入るなどにより、一方の組のアンテナを用いた計測動作が正常になされなくなったとしても、他方の組みのアンテナを用いた計測動作が正常であれば、正常な組みのアンテナを用いた計測結果に基づいて、移動方向および移動速度を算出することができる。
したがって、２組のアンテナの一方が実質的に使用できない状態となっても残りの組みのアンテナを使用して計測を行うことができるため、障害物の影響を排除して移動方向および移動速度を計測でき有利となる。
【００４４】
なお、図１５に示すように、第１乃至第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの３つのアンテナを設け、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂを互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置し、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃを鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置する構成としてもよい。
この場合は、上下角度θｙ、上下速度Ｖｙを算出するための速度の差分が１つ得られ、また、左右角度θｘ、左右速度Ｖｘを算出するための速度の差分が１つ得られるので、実施の形態と同様に、移動体の角度および速度を算出することができる。
しかしながら、本実施の形態のようにすると、２つの速度の差分の平均値を用いて移動体の角度および速度を算出できるので、移動体の角度および速度を正確かつ安定して算出する上でより有利となる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、図１２に示すような特性線ｋを示す相関式（回帰式）を予め求めておき、相関式を用いて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２、平均値Ｖａｖｅから移動方向あるいは移動速度を算出した。
言い換えると、特性線ｋを示す相関式は、上下角度θｙ、左右角度θｘ、移動速度Ｖαのそれぞれについて１つずつ設定されている。
しかしながら、実際の相関関係においては、特性線ｋを示す相関式は複雑なものとなり、単一の相関式で特性線ｋを表すには限度がある。
そこで、特性線ｋを複数の領域に区分すると共に、各領域毎に異なる相関式を求めることが考えられる。このようにすると、特性線ｋを単一の相関式で示す場合と比較して、相関関係をより正確に示すことができ、したがって、上下角度θｙ、左右角度θｘ、移動速度Ｖαをより正確に算出する上で有利となる。
そこで、第２の実施の形態では、特性線ｋを複数の領域に区分すると共に、各領域毎に異なる相関式を求め、各相関式を用いて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２、平均値Ｖａｖｅから移動方向あるいは移動速度を算出するようにしたものである。
【００４６】
以下では、図１６、図１７を参照して、第２の値Ｄ２と上下角度θｙとの相関関係、相関式を例にとって説明する。
まず、図１６に示すように、特性線ｋを示す単一の相関式（以下第１の相関式）を作成する。ここで、第１の相関式は、例えば、直線式のような単純な式でよい。第１の相関式を作成する場合も、第１の実施の形態と同様に、上下角度θｙと、第２の値Ｄ２との関係を離散的に測定したデータを取得し、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって上下角度θｙを第２の値Ｄ２の関数（多項式）によって表わした相関式を求めることでなされる。
そして、特性線ｋを上下角度θｙの値に応じて複数の領域、例えば第１、第２の領域Ｇａ、Ｇｂに区分する。
次いで、第１、第２の領域Ｇａ、Ｇｂのそれぞれについて該当するデータを回帰分析することによって上下角度θｙを第２の値Ｄ２の関数（多項式）によって表わした相関式（以下第２、第３の相関式という）を求める。
ここで、第２、第３の相関式は、例えば、３次式以上の高次の多項式である。
図１７（ａ）、（ｂ）は各領域Ｇａ、Ｇｂに区分された特性線ｋａ、ｋｂを示し、それぞれ第２、第３の相関式によって示される。
このようにして得られた第１乃至第３の相関式を移動方向演算部３６に設定しておく。
【００４７】
移動方向演算部３６による移動方向の演算動作は次のようになされる。
まず、移動方向演算部３６は、第１の値Ｄ１が算出されたならば、図１６に示す第１の相関式を用いて上下角度θｙを算出し、その上下角度θｙが該当する領域が第１、第２の領域Ｇａ、Ｇｂのうちの何れであるかを特定する。
次いで、移動方向演算部３６は、特定された領域に対応する相関式を図１７（ａ）、（ｂ）に示される第２、第３の相関式のうちから特定し、特定した相関式を用いて第２の値Ｄ２から上下角度θｙを算出する。
【００４８】
なお、移動方向演算部３６による左右角度θｘ、移動速度演算部３８による移動速度Ｖαの演算についても上述と同様に第１、第２、第３の相関式が設定されており、同様に算出される。
上述の例では、特性線ｋを第１、第２の領域Ｇａ、Ｇｂに区分した場合について説明したが、３つ以上の領域に区分してもよく、その場合にも、各領域に応じて相関式を設定することは同様である。
言い換えると、移動方向算出用の相関式は、移動方向の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、移動方向の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成されている。
そして、移動方向演算部３６による移動方向の算出は、１次処理用の相関式を用いて１回目の移動方向を算出し、２つ以上の範囲のうち、算出された１回目の移動方向が該当する範囲に対応する２次処理用の相関式を用いて２回目の移動方向を算出することによってなされる。
言い換えると、移動速度算出用の相関式は、移動速度の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、移動速度の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成されている。
そして、移動速度演算部３８による移動速度の算出は、１次処理用の相関式を用いて１回目の移動速度を算出し、２つ以上の範囲のうち、算出された１回目の移動速度が該当する範囲に対応する２次処理用の相関式を用いて２回目の移動速度を算出することによってなされる。
また、第２の実施の形態において、移動方向演算部３６および移動速度演算部３８以外の構成は第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
第２の実施の形態によれば、移動体の移動方向および移動速度を算出するために用いる相関式として、特性線の範囲を区分するための第１の相関式と、第１の相関式を用いて特定された特性線の範囲ごとに設定された第２、第３の相関式とを予め用意しておき、これら第１の相関式と、第２、第３の相関式とを用いて段階的に移動体の移動方向および移動速度を算出するようにした。
したがって、実測して得た第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４と実測して得た移動体の移動方向との相関関係、あるいは、実測して得た第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４と実測して得た移動体の移動速度との相関関係をより正確に反映させて移動体の移動方向および移動速度を算出できるため、移動体の移動方向および移動速度をより正確に算出する上で有利となる。
また、アンテナ特性などの原因によって、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから見て仮想軸ＬＡ〜ＬＤに近い範囲で移動体を計測した場合（計測範囲の中心部で計測した場合）と、その範囲の周囲で移動体を計測した場合（計測範囲の端部で計測した場合）とで、算出される第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４の値に傾向の違いが生じることが考えられる。
この場合、同一の移動方向および同一の移動速度を有する移動体を計測したとしても、計測範囲の中心部で計測した場合と、計測範囲の端部で計測した場合とで得られる移動方向および移動速度に違いが生じ、精度が低下することが懸念される。
しかしながら、上述のように複数の相関式を用いると、算出される第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４の値に傾向の違いを解消でき、したがって、計測範囲の中心部で計測した場合と、計測範囲の端部で計測した場合とで得られる移動方向および移動速度の精度を高める上で有利となる。
【００５０】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、蓄積部３０に蓄積された時系列データである第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを予め定められた区間に特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施した。
そして、サンプリングデータを予め定められた区間に特定する方法として、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、基準時点から数えてａ個目までのサンプリングデータを除外し、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施するものとして説明した。
ところで、ゴルフクラブヘッド４のヘッドスピードは、ゴルファによって異なり、また、スウィングごとにばらつく。ヘッドスピードが異なれば、打撃されたゴルフボール２の移動速度も異なり、その結果、上記特定する区間が同一であっても、サンプリングデータを取得するゴルフボール２の基準位置Ｏに対する位置がばらつくことになる。
サンプリングデータを取得するゴルフボール２の位置（範囲）が異なると、第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４とゴルフボールの移動方向との相関関係、および、第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４とゴルフボールの移動速度との相関関係も影響を受け、最終的に算出される移動方向、移動速度の値が影響を受けることなる。
したがって、ゴルフボール２の移動速度に拘わらずゴルフボール２が同一の位置（範囲）にあるときのサンプリングデータを特定できるように、ゴルフボール２の移動速度に応じてサンプリングデータを特定する区間を補正することが、最終的に算出される移動方向、移動速度の精度を確保する上で好ましい。
【００５１】
そこで第３の実施の形態では、図１８に示すように、計測処理部２０は、図２に示す構成に加えて、サンプリングデータを特定する区間を補正するサンプリングデータ特定手段４０を設けたものである。
サンプリングデータ特定手段４０による補正は、基準位置Ｏに対して前方に離間した位置を予め設定しておき、ゴルフクラブヘッド４がゴルフボール２を打撃してから前記位置に到達するまでの間のサンプリングデータを除外するものである。
すなわち、基準位置Ｏから前方に予め定められた距離Ｘ離間した位置をサンプリング区間開始位置Ｏｓとして設定しておく。
サンプリングデータ特定手段４０は、蓄積部３０から得た第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータ、トリガ信号ｔｒｇに基づいて第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを生成する機能を有している。ただし、サンプリングデータの区間を特定することなく、トリガ信号ｔｒｇ以後のサンプリングデータに基づいて第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを生成する点が信号強度分布データ生成部３２と異なる。
【００５２】
また、サンプリングデータ特定手段４０は、生成した第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤに基づいて仮の移動速度Ｖβを求める機能を有している。
より詳細には、図９に示すように周波数ｆが低い領域で信号強度Ｐが高くなっている部分に相当する第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤからドップラー周波数成分を検出し、それらドップラー周波数成分に基づいて仮の移動速度Ｖβを求める。
仮の移動速度Ｖβは、厳密に言うとゴルフクラブヘッド４の移動速度であるが、仮の移動速度Ｖβをゴルフボール２の仮の移動速度とみなしても誤差は無視できる。
仮の移動速度Ｖβは、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれから得られた速度の平均を求めることで算出してもよいし、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれから得られた速度の１つを選択してもよい。
サンプリングデータ特定手段４０は、以下に示す式（３）に基づいてトリガ信号ｔｒｇの検出時点（基準時点）から予め定められた距離Xまでのサンプリングデータ数aを求める。
ａ＝（Ｘ／Ｖβ）／（１／Ｔｓ） （３）
ただし、Ｔｓ：蓄積部３０のサンプリング周期
したがって、サンプリングデータのうちａ個のサンプリングデータは、ゴルフクラブヘッド４がゴルフボール２を打撃してから距離Ｘの位置に到達するまでのサンプリングデータである。
サンプリングデータ特定手段４０は、サンプリングデータ数ａを信号強度分布データ生成部３２に供給する。
これにより、信号強度分布データ生成部３２は、第１の実施の形態と同様に、基準時点から数えてa個目までのサンプリングデータを除外し、a＋1個目からb個目（a＜b）までのサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。
これ以降の処理は第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００５３】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、ゴルフボール２の移動速度に拘わらずゴルフボール２が同一の位置（範囲）にあるときのサンプリングデータを特定できるようにしたので、計測されるゴルフボール２の移動方向、移動速度の精度を確保する上でより有利となる。
なお、第３の実施の形態では、サンプリングデータ特定手段４０を、信号強度分布データ生成部３２および速度演算部３４と独立して設けた場合について説明したが、サンプリングデータ特定手段４０と同様の機能を、信号強度分布データ生成部３２および速度演算部３４によって実現するようにしてもよいことは無論である。
【符号の説明】
【００５４】
２……ゴルフボール（移動体）、１２Ａ〜１２Ｄ……第１乃至第４のアンテナ、１４Ａ〜１４Ｄ……第１乃至第４のドップラーセンサ、３２……信号強度分布データ生成部、
３４……速度演算部、３６……移動方向演算部、３８……移動速度演算部、ＰＡ〜ＰＤ……第１乃至第４の信号強度分布データ、ＶＡ〜ＶＤ……第１乃至第４の速度。
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体の移動方向および移動速度を計測する計測方法および計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の速度を計測する方法として、電波や超音波を送信波として発信し、移動体からの反射波との周波数変化から速度を算出するドップラー法が広く知られている。
このようなドップラー法を用いて移動体の移動方向および移動速度の双方を計測する技術が提案されている（特許文献１参照）。
この技術では、単一の送波器からの超音波を移動体（ゴルフクラブヘッド）に向けて送波すると共に、移動体で反射された反射波を異なる位置に設けられた３つの受波器で受波する。そして、各受波器で検出された反射波に含まれるドップラー信号成分に基づき、各受波方向における移動体の相対速度をそれぞれ算出し、これら相対速度に基づいて移動体の速度ベクトルを算出し、速度ベクトルの向きに基づいて移動体の移動方向（角度）を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７１８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、移動方向および移動速度の計測精度を確保するためには、送波器および３つの受波器の指向性を狭くすると共に、各送波器および３つの受波器の配置を厳密に設定する必要があり、したがって、移動体の計測範囲が狭い範囲に限定される。
そのため、例えば、計測対象となる移動体がゴルフクラブヘッドで打撃されることで飛翔するゴルフボールのように打ち出し角度が広い範囲にわたってばらつくようなものである場合には、移動体が計測範囲外に移動すると、移動方向や移動速度を的確に計測することが困難である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、移動体の移動方向および移動速度を計測できる範囲を大きく確保でき、移動体の移動方向や移動速度を的確に計測する上で有利な移動体の計測方法および計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の移動体の計測方法は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて移動体に向けて送信波を送信すると共に、前記移動体で反射された反射波を受信して受信信号を生成する第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナを互いに離間して配置し、前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサを設け、前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記移動体の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの速度を算出する速度演算部を設け、前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動方向との相関関係と、前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動速度との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動方向との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動方向を算出し、前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動速度を算出することを特徴とする。
また本発明の移動体の計測装置は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて移動体に向けて送信波を送信すると共に、前記移動体で反射された反射波を受信して受信信号を生成する互いに離間して配置された第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナと、前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して設けられ、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサと、前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記移動体の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの速度を算出する速度演算部と、予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動方向との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動方向を算出する移動方向演算部と、予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、移動体に向けて送信波を送信すると共に、移動体から反射された反射波を受信する複数のアンテナを設け、予め得られている各アンテナを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出するようにした。
したがって、アンテナの指向性やアンテナの配置に関する制約が少ないことから、移動体に送信波を送信しかつ移動体で反射された反射波を受信する空間を広く確保する上で有利となり、しかも、予め得られた相関関係に基づいて移動方向および移動速度を算出するため移動方向および移動速度の精度を確保する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態の移動体の計測装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】計測装置１０の機能ブロック図である。
【図３】第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの構成を示す正面図である。
【図４】図３のＡ矢視図である。
【図５】図３のＢ矢視図である。
【図６】第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄを側面視した説明図である。
【図７】第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄを平面視した説明図である。
【図８】ゴルフクラブヘッド４によってゴルフボール２を打撃した際の第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤの一例を示す線図である。
【図９】信号強度分布データ生成部３２によって生成された第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの一例を示す線図である。
【図１０】ゴルフボール２と第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄとを側面視した説明図である。
【図１１】ゴルフボール２と第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄとを平面視した説明図である。
【図１２】左右角度θｘと第１の値Ｄ１との相関関係を表す特性線ｋを示す図である。
【図１３】第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ゴルフボール２の移動方向および移動速度との相関関係を示す相関式の設定処理を説明するフローチャートである。
【図１４】ゴルフボール２を打撃した場合における計測装置１０の移動方向および移動速度の計測動作を説明するフローチャートである。
【図１５】第１乃至第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが設けられた構成を示す正面図である。
【図１６】第２の実施の形態における単一の相関式で示される特性線ｋを示す図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は図１６の第１、第２の領域Ｇａ、Ｇｂに区分された特性線ｋａ、ｋｂを示す図である。
【図１８】第３の実施の形態における計測装置１０の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態では、移動体がゴルフボールであり、本実施の形態に係る移動体の計測装置は、ゴルフクラブヘッドによって打撃されたゴルフボールの移動方向と移動速度を計測するものである場合について説明する。なお、移動体は、野球用ボールやサッカーボールなどの球技用ボールであってもよく、空間を移動する移動体であればよい。
図１に示すように、本実施の形態の移動体の計測装置１０は、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと、マイク１６と、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４などを含んで構成されている。
本実施の形態では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとは後述するケース２６（図３）に収容保持されている。
また、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４とは、不図示の筐体に組み込まれている。
第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続され、マイク１６と計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続されている。
なお、図１において符号２は移動体としてのゴルフボール、４はゴルフクラブヘッド、６はシャフト、８はゴルフクラブを示す。
【０００９】
第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄから供給される送信信号に基づいて送信波Ｗ１としてのマイクロ波を移動体に向けて送信すると共に、移動体で反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号を第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄに供給するものである。
より詳細には、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、指向性を有し、送信波Ｗ１を送信すると共に、ゴルフボール２反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号を生成するものであり、互いに離間して配置されている。
本実施の形態では、第１乃至第４アンテナ１２Ａ〜１２Ｄは同形同大の指向性アンテナで構成され、このような指向性アンテナとしてホーンアンテナを使用している。
指向性アンテナとしてホーンアンテナ以外のパラボラアンテナなどの従来公知のさまざまな指向性アンテナを使用可能であるが、ホーンアンテナは構成が簡素であり比較的安価であることからコストを抑制する上で有利である。
【００１０】
図３は第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの構成を示す正面図、図４は図３のＡ矢視図、図５は図３のＢ矢視図である。
図３乃至図５に示すように、第１乃至第４アンテナの１２Ａ〜１２Ｄは、ケース２６に収容保持されている。
ケース２６は、後板２６０２と、上下左右の側板２６０４Ａ、２６０４Ｂ、２６０４Ｃ、２６０４Ｄと、脚部２６０６とを含んで構成されている。
後板２６０２は矩形板状を呈し、上下の辺を水平方向と平行させ、上方に至るほど後方に傾斜するように設けられている。
上下左右の側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄは、後板２６０２の上下左右の辺から起立され、各側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄの前縁により矩形状の開口が形成されている。
脚部２６０６は、下部の側板２６０４Ｂの下面中央に設けられ地面や床面に設置される。
第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、前記の開口を介して前方を向いた状態で後板２６０２の前面に取着され、後板２６０２と側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄとで囲まれた空間に収容されている。第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの前部は、各側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄの前縁よりも後方に位置している。
前記開口は、送信波Ｗ１および反射波Ｗ２の透過が可能な材料で形成された図示しないカバーによって覆われており、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの防塵および保護が図られている。
本実施の形態では、図３に示すように正面から見て第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは後板２６０２の４つの角部近傍に配置されている。すなわち、後板２６０２の右下寄りの箇所に第１のアンテナ１２Ａが配置されている。右上寄りの箇所に第２のアンテナ１２Ｂが配置されている。左下寄りの箇所に第３のアンテナ１２Ｃが配置されている。左上寄りの箇所に第４のアンテナ１２Ｄが配置されている。
【００１１】
ここで、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれの利得が最大となる方向に沿って延在する直線を各アンテナの指向方向を示す第１乃至第４の仮想軸ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤとする。
図３、図４に示すように、側面視した状態で第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂは鉛直方向に間隔ｄＶ（第１の間隔）をおいて配置され、第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが単一の鉛直平面上を延在している。
本実施の形態では、第２の仮想軸ＬＢが水平方向に延在し、かつ、第１の仮想軸ＬＡが水平方向に対して上方に６度傾斜した方向に延在している。したがって、第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが交差するように配置されている。
第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄも、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂと同様に鉛直方向に間隔ｄＶ（第１の間隔）をおいて配置され、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが単一の鉛直平面上を延在している。
本実施の形態では、第４の仮想軸ＬＤが水平方向に延在し、かつ、第３の仮想軸ＬＣが水平方向に対して上方に６度傾斜した方向に延在している。したがって、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが交差するように配置されている。
【００１２】
図４、図５に示すように、平面視した状態で、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄは、水平方向に間隔ｄＨ（第２の間隔）をおいて配置され、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが単一の水平面上を延在している。
本実施の形態では、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄの仮想軸ＬＢ、ＬＤが前後方向に対してそれぞれ内方に４度傾斜した方向に延在している。したがって、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが交差するように配置されている。
第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃは、水平方向に間隔ｄＨ（第２の間隔）をおいて配置されている。
第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣも第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤと同様に前後方向に対してそれぞれ内方に４度傾斜した方向に延在している。したがって、第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣが交差するように配置されている。
【００１３】
図６、図７に示すように、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、ゴルフボール２の移動方向においてゴルフボール２よりも後方の箇所に設けられている。なお、図６において符号２０１はゴルフボール２が載置されるティー、Ｇは地面（水平面）を示す。
図６に示すように、側面視した状態で第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが交差すると共に、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが交差している。
図７に示すように、平面視した状態で第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣが交差すると共に、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが交差している。
また、平面視した状態で、左右方向において第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃ（第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄ）の間隔ｄＨの中心を通り水平方向に延在する仮想線ＣＬ上にティー２０１に載置されたゴルフボール２の中心点が配置されている。この中心点を基準位置Ｏ（あるいは原点Ｏ）とする。
本実施の形態では、図６、図７に示すように、実際に基準位置Ｏから打撃されたゴルフボール２の軌跡のばらつきを考慮して、上述した各仮想軸が交差する点を基準位置Ｏよりも前方の位置に設定した。
このようにすることで、側面視した状態で、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域と、第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域とが、実際に打撃されたゴルフボール２の移動軌跡と重なる範囲を上下方向にわたって広く確保する上で有利となる。図６において送信波Ｗ１が重なる領域をハッチングで示す。
また、このようにすることで、平面視した状態で、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域と、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄのそれぞれから送信される送信波Ｗ１とが、実際に打撃されたゴルフボール２の移動軌跡と重なる範囲を左右方向にわたって広く確保する上で有利となる。図７において送信波Ｗ１が重なる領域をハッチングで示す。
したがって、基準位置Ｏでゴルフクラブヘッド４で打撃されたゴルフボール２の移動方向が上下方向あるいは左右方向にわたって多少ばらついたとしても、移動するゴルフボール２を前記の送信波Ｗ１が重なる領域内で確実に捉える上で有利となる。言い換えると、ゴルフボール２に対して第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから送信波Ｗ１を確実に当てると共に、ゴルフボール２で反射された反射波Ｗ２を第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄによって確実に受信する上で有利となり、打撃直後のゴルフボール２の移動方向、移動速度（初速）の計測を確実に行う上で有利となる。
【００１４】
なお、移動体としてゴルフボール２を想定し、平面視した状態で基準位置Ｏから後方に１．７ｍ離間した箇所に第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄを配置し、かつ、打撃されたゴルフボール２の上下方向における角度の上限が４５度であり、左右方向における角度が左右に１５度である場合、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの指向特性は以下のように設定することが好ましい。
仮想軸ＬＡ〜ＬＤ上における利得を最大値とし、仮想軸を含む水平面内で利得が３ｄＢ低下する角度を水平角とし、仮想軸を含む鉛直面内で利得が３ｄＢ低下する角度を垂直角とする。
水平角は１０度以上２０度以下が好ましい。この範囲内であると、ゴルフボールが打ち出されると想定される範囲内を十分な感度で計測できる点で有利となる。また、この範囲を下回ると十分な計測範囲が確保できない点で不利となり、この範囲を上回ると計測可能距離が短くなる点で不利となる。本実施の形態では、水平角が１５度である。
垂直角は１５度以上３０度以下が好ましい。この範囲内であると、ゴルフボールが打ち出されると想定される範囲内を十分な感度で計測できる点で有利となる。また、この範囲を下回ると十分な計測範囲が確保できない点で不利となり、この範囲を上回ると計測可能距離が短くなる点で不利となる。本実施の形態では、垂直角が２５度である。
【００１５】
第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、ケース２６に収容保持されている。
図１に示すように、第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄは、第１乃至第４アンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれに送信信号を供給するものである。また、第１乃至第４アンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれから供給される受信信号に基づいてドップラー周波数Ｆｄを有する第１乃至第４ドップラー信号ＳｄＡ、ＳｄＢ、ＳｄＣ、ＳｄＤを時系列データとして生成するものである。
ドップラー信号Ｓｄとは、前記送信信号の周波数Ｆ１と前記受信信号の周波数Ｆ２との差分の周波数Ｆ１−Ｆ２で定義されるドップラー周波数Ｆｄを有する信号である。
ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄは、市販されている種々のものが使用可能である。
なお、前記の送信信号としては、例えば、２４ＧＨｚのマイクロ波が使用可能であり、ドップラー信号Ｓｄを得られるものであれば送信信号の周波数は限定されない。
【００１６】
マイク１６は、ゴルフボール２がゴルフクラブヘッド４によって打撃された際に発生する打撃音を収音し音声信号を検出するものである。
トリガ信号発生部１８は、マイク１６によって検出された音声信号の振幅が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給するものである。
トリガ信号ｔｒｇは、計測処理部２０に対して後述するデータ処理の開始を指示するものである。
なお、上述したようにトリガ信号発生部１８が単に打撃音に応じてトリガ信号ｔｒｇを生成するものである場合、計測装置１０の設置環境によっては以下の不都合が生じることが懸念される。
すなわち、計測装置１０の設置環境が例えば複数の打席を備えるゴルフ練習場である場合、計測装置１０の測定対象となる打席以外の周囲の打席の打撃音によってもトリガ信号ｔｒｇが生成され、計測装置１０の誤動作が発生することが懸念される。
したがって、本実施の形態では、以下のように構成することで上記誤動作の防止を図っている。
トリガ信号発生部１８を、マイク１６からの音声信号に加えて、各ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄからのドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを入力する。
そして、トリガ信号発生部１８は、ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤの少なくとも１つ以上の信号を受信し、かつ、打撃音の音声信号が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給する。この場合、当初発生するドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤはゴルフクラブヘッド４の動きを検出したものとなる。
したがって、トリガ信号発生部１８は、ゴルフクラブ４の動きと打撃音の両方でトリガ信号ｔｒｇを生成するため、計測装置１０の誤動作を的確に防止する上で有利となる。
トリガ信号発生部１８はトリガ信号ｔｒｇを生成できれば、マイク１６以外のセンサを用いても良い。例えば、予め定められた特定の位置（例えば基準位置Ｏ）を通過するゴルフクラブヘッド４を検出する光センサを設け、該光センサの検出信号に基づいてトリガ信号発生部１８がトリガ信号ｔｒｇを生成するなど任意である。しかしながら、光センサは設置する位置や方向を厳密に調整する必要があることから、本実施の形態のようにマイク１６を用いる方が設置作業の簡素化を図る上で有利となる。
【００１７】
計測処理部２０は、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄから供給される第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを入力して演算処理を行うことにより、ゴルフボール２の移動方向および移動速度を算出するものである。
本実施の形態では、計測処理部２０は、マイクロコンピュータ２１によって構成されている。
マイクロコンピュータ２１は、ＣＰＵ２１Ａと、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ２１Ｂ、ＲＡＭ２１Ｃ、インターフェース２１Ｄ、表示用ドライバ２１Ｅなどを含んで構成されている。
ＲＯＭ２１ＢはＣＰＵ２１Ａが実行する移動体の移動方向および移動速度を算出するための制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ２１Ｃはワーキングエリアを提供するものである。
インターフェース２１Ｄは、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを入力してＣＰＵ２１Ａに供給し、また、操作部２４からの操作信号を受け付けてＣＰＵ２１Ａに供給するものである。
表示用ドライバ２１ＥはＣＰＵ２１Ａの制御に基づいて表示部２２を駆動するものである。
【００１８】
図２はマイクロコンピュータ２１の構成を機能ブロックで示した計測装置１０のブロック図である。
マイクロコンピュータ２１は、機能的には、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動方向演算部３６と、移動速度演算部３８とを含んで構成されている。
また、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動方向演算部３６と、移動速度演算部３８は、ＣＰＵ２２Ａが前記制御プログラムを実行することで実現されるものであるが、これらの部分は、回路等のハードウェアで構成されたものであってもよい。
【００１９】
蓄積部３０は、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤと、トリガ信号ｔｒｇを予め定められたサンプリング周期で時間経過に従って順番に蓄積するものである。本実施の形態では、ＣＰＵ２１Ａが第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤとトリガ信号ｔｒｇを前記サンプリング周期でサンプリングしてＲＡＭ２１Ｃに第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータおよびトリガ信号ｔｒｇのサンプリングデータとして格納する。
蓄積部３０は、例えば、計測装置１０の電源が投入されると同時にサンプリング動作を開始する。
図８はゴルフクラブヘッド４によってゴルフボール２を打撃した際の第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤの一例を示す線図であり、横軸に時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸に振幅（任意単位）をとっている。
図８において、初めの大きな振幅を呈する波形部分がゴルフクラブヘッド４によって生じるドップラー信号の部分を示し、その後に続く波形部分が打撃されたゴルフボール２によって生じるドップラー信号の部分を示している。
【００２０】
信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０に蓄積された第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを周波数解析（連続ＦＦＴ解析、あるいは、ウェーブレット解析）することによって信号強度分布データを生成するものである。
言い換えると、信号強度分布データ生成部３２は、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄのそれぞれから得られた第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第４の信号強度分布データを生成する。
本実施の形態では、信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０に蓄積されたトリガ信号ｔｒｇに基づいて、蓄積部３０に蓄積された時系列データである第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを予め定められた区間に特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。ここで、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータの区間は単一のトリガ信号ｔｒｇに基づいて同期して特定される。
言い換えると、信号強度分布データ生成部３２は、垂れ流し方式で蓄積されている各ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータのうち、ゴルフボール２が打撃された後の区間におけるサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。
【００２１】
サンプリングデータを予め定められた区間に特定する方法としては以下の方法が例示される。
すなわち、信号強度分布データ生成部３２は、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、基準時点から数えてａ個目までのサンプリングデータを除外し、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。
この場合、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータに、ゴルフクラブヘッド４による影響を受けたデータが含まれないように、上記の数値ａ、ｂを設定する。
数値ａ，ｂは、実際にゴルフクラブ６がスウィングされた場合のゴルフクラブヘッド４のスピードのばらつきを考慮して設定すればよい。
あるいは、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、経過時間に基づいてゴルフクラブヘッドによる影響を受けたデータが含まれないように、サンプリングデータを予め定められた区間に特定してもよい。
また、上記の数値ａ、ｂの設定は、基準位置Ｏに対してゴルフボール２が約１ｍ移動した時点前後におけるサンプリングデータが得られるにように設定される。この理由は、ゴルフクラブヘッド４で打撃されたゴルフボール２が１ｍ前後移動した時点における移動速度の変化がほぼ無視できるからである。
図９は信号強度分布データ生成部３２によって生成された第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの一例を示す線図であり、横軸に周波数ｆ（Ｈｚ）、縦軸に信号強度Ｐ（任意単位）を取っている。
図９において、周波数ｆが低い領域で信号強度Ｐが高くなっている部分は、ゴルフクラブヘッド４による反射波Ｗ２に対応しており、その後に続く信号強度の山の部分が打撃されたゴルフゴール２による反射波Ｗ２に対応している。
【００２２】
速度演算部３４は、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれに基づいて、ゴルフボール２の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４を算出するものである。
各信号強度分布データＰＡ〜ＰＤからドップラー周波数成分を検出する方法としては以下の手順が例示される。
（１）第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれについて移動平均を取ることによってノイズの影響を抑制した信号強度分布データを得る。
（２）移動平均を取った信号強度分布データにおいて信号強度のピーク値、あるいは、信号強度の山の中央値に対応する周波数をドップラー周波数成分（ドップラー周波数）として検出する。
なお、ドップラー周波数成分の検出方法は、各信号強度分布データＰＡ〜ＰＤに含まれるノイズの影響を抑制し、ドップラー周波数成分を正確かつ安定して検出できればよいのであり、上記の手順に限定されるものではない。
【００２３】
ここで、ゴルフボール２の速度の計測原理について説明する。
従来から知られているように、ドップラー周波数Ｆｄは式（１）で表される。
Ｆｄ＝Ｆ１−Ｆ２＝２・Ｖ・Ｆ１／ｃ （１）
ただし、Ｖ：ゴルフボール２の速度、ｃ：光速（３・１０８ｍ／ｓ）
したがって、式（１）をＶについて解くと、（２）式となる。
Ｖ＝ｃ・Ｆｄ／（２・Ｆ１） （２）
すなわち、ゴルフボール２２の速度Ｖは、ドップラー周波数Ｆｄに比例することになる。
したがって、ドップラー信号Ｓｄからドップラー周波数Ｆｄの周波数成分を検出し、検出したドップラー周波数成分から式（２）に基づいてゴルフボール２の速度Ｖを求めることができる。
ところで、式（２）によって得られるゴルフボール２の移動速度は、アンテナの指向性を示す仮想軸と一致する方向の速度成分である。
したがって、ゴルフボール２の移動軌跡がアンテナの指向性を示す仮想軸に対して外れるほど式（２）によって得られるゴルフボール２の移動速度の誤差が増大する傾向となる。
そこで、本発明では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄを用いて得られた第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、実測されたゴルフボール２の移動方向との間に相関関係があり、また、それら第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、実測されたゴルフボール２の移動速度との間に相関関係があることに着目した。
すなわち、予め上述した２つの相関関係を取得しておけば、それら２つの相関関係に基づいて第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤからゴルフボール２の移動方向および移動速度を求めることが可能となる。
【００２４】
移動方向演算部３６は、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測されたゴルフボール２の移動方向との相関関係に基づいて、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから移動方向を算出するものである。
本実施の形態では、ゴルフボール２の移動方向を次のように定義する。
図１０、図１１に示すように、基準位置Ｏを通る仮想線ＣＬを含む基準鉛直面Ｐｖと、基準位置Ｏを通り基準鉛直面Ｐｖと直交する基準水平面Ｐｈとを設定する。
言い換えると、予め定められた基準位置Ｏを通り水平方向に延在する仮想線ＣＬを含み鉛直方向に延在する平面を基準鉛直面Ｐｖとする。基準位置Ｏを通り基準鉛直面Ｐｖと直交する平面を基準水平面Ｐｈとする。
ゴルフボール２の移動軌跡を基準鉛直面Ｐｖに投影した場合に投影した移動軌跡と基準水平面Ｐｈ（仮想線ＣＬ）とがなす角度を上下角度θｙとする。
ゴルフボール２の移動軌跡を基準水平面Ｐｈに投影した場合に投影した移動軌跡と基準鉛直面Ｐｖとがなす角度を左右角度θｘとする。
ゴルフボール２の移動方向を上下角度θｙと左右角度θｘとで定義する。
【００２５】
本実施の形態では、鉛直方向において間隔ｄＶをおいて配置された２つのアンテナを用いて実測して得た２つの速度の差分と、実測して得たゴルフボール２の上下角度θｙとの相関関係に基づいて上下角度θｙを算出する。
より詳細には、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂを用いて実測して得た第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの差分ΔＶＡＢ＝ＶＡ−ＶＢと第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄとを用いて得た第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの差分ΔＶＣＤ＝ＶＣ−ＶＤとの平均値（ΔＶＡＢ＋ΔＶＣＤ）／２を、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値ΔＶＡＶＥで除算した第１の値Ｄ１＝（（ΔＶＡＢ＋ΔＶＣＤ）／２）／ΔＶＡＶＥを算出する。
また、予め実測して得た第１の値Ｄ１と、実測して得たゴルフボール２の上下角度θｙとの相関関係に基づいて、第１の値Ｄ１から上下角度θｙを算出する。
このように２組のアンテナを用いて得た２つの速度の差分の平均値から上下角度θｙを算出することにより上下角度θｙの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
【００２６】
また、本実施の形態では、水平方向において間隔ｄＨをおいて配置された２つのアンテナを用いて実測して得た２つの速度の差分と、実測して得たゴルフボール２の左右角度θｘとの相関関係に基づいて左右角度θｘを算出する。
より詳細には、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃを用いて得た第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの差分ΔＶＡＣ＝ＶＡ−ＶＣと第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄとを用いて得た第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの差分ΔＶＢＤ＝ＶＢ−ＶＤとの平均値（ΔＶＡＣ＋ΔＶＢＤ）／２を、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値ΔＶＡＶＥで除算した第２の値Ｄ２＝（（ΔＶＡＣ＋ΔＶＢＤ）／２）／ΔＶＡＶＥを算出する。
また、実測して得た第２の値Ｄ２と、実測して得たゴルフボール２の左右角度θｘとの相関関係に基づいて、第２の値Ｄ２から左右角度θｘを算出する。
このように２組のアンテナを用いて得た２つの速度の差分の平均値から左右角度θｘを算出することにより左右角度θｘの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
【００２７】
移動速度演算部３８は、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから移動速度Ｖαを算出するものである。
本実施の形態では、後述するように、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値と、実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて移動速度Ｖαを算出する。
このように４つのアンテナを用いて得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値からゴルフボールの移動速度Ｖαを算出することにより移動速度Ｖαの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
なお、本明細書において、ゴルフボール２の移動速度Ｖαは、ゴルフボール２の移動方向に沿ったゴルフボール２の速度、すなわちゴルフボール２の３次元速度をいう。
【００２８】
次に、（１）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たゴルフボール２の移動方向との相関関係と、（２）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たゴルフボール２の移動速度との相関関係の取得について説明する。
【００２９】
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）によって基準位置Ｏに位置するゴルフボール２を、さまざまな速度、方向にて打ち出す。言い換えると、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを異ならせて打撃する。
そして、移動体の移動方向および移動速度を高精度に計測可能な基準計測器によってゴルフボール２の左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを計測し、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの実測データを取得する。
このような基準計測器として、例えば、特許第４１０４３８４号に開示されているような従来公知のさまざまな測定装置が使用可能である。
また、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの計測と同時に、本実施の形態の計測装置１０Ａを用いることにより、速度演算部３４によって第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤを取得する。すなわち、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの実測データに対応する第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤを取得する。
【００３０】
（１）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たゴルフボール２の移動方向との相関関係については以下のように求める。
そして、上下角度θｙの実測データと、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから算出された第１の値Ｄ１との相関関係に基づいて上下角度θｙ算出用の相関式（回帰式）を求める。なお、計測装置１０は、相関式の算出を行う機能を備える必要はなく、相関式の算出は、計測装置１０とは別に設けられたコンピュータを用いて行うなど任意である。
【００３１】
言い換えると、上下角度θｙと、第１の値Ｄ１との関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって上下角度θｙを第１の値Ｄ１の関数（多項式）によって表わした相関式を求める。すなわち、このようにして求められた相関式によって上下角度θｙと第１の値Ｄ１との関係を示す特性線を得ることができる。
同様に、左右角度θｘの実測データと、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから算出された第２の値Ｄ２との相関関係に基づいて左右角度θｘ算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、左右角度θｘと、第２の値Ｄ２との関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって左右角度θｘを第２の値Ｄ２の関数（多項式）によって表わした相関式を求める。すなわち、このようにして求められた相関式によって左右角度θｘと第２の値Ｄ２との関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、これら２つの相関式を用いることにより、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから左右角度θｘおよび上下角度θｙを求めることが可能となる。
本実施の形態では、移動方向演算部３６は上下角度θｙ算出用の相関式および左右角度θｘ算出用の相関式を用いることで第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから左右角度θｘおよび上下角度θｙをゴルフボール２の移動方向として算出する。
したがって、本実施の形態では、移動方向演算部３６による移動方向の算出は、予め実測され得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと予め実測され得られているゴルフボール２の移動方向との相関関係を示す移動方向算出用の相関式に基づいてなされる。
なお、上記のような相関式に代えて、相関式によって示される特性線のデータを左右角度θｘ算出用のマップとしてあるいは上下角度θｙ算出用のマップとして記憶しておき、各マップを用いて左右角度θｘおよび上下角度θｙを算出してもよい。その場合にはそれらマップをマイクロコンピュータのメモリ、例えば、ＲＯＭに設けるなど任意である。
【００３２】
図１２は、左右角度θｘと第１の値Ｄ１との相関関係を表す特性線ｋを示す図である。
横軸は第１の値Ｄ１を示し、縦軸は左右角度θｘを示している。記号●は離散的に計測された左右角度θｘと第１の値Ｄ１とのデータを示している。
特性線ｋが左右角度と第１のデータＤ１との相関関係を示しており、特性線ｋを示す相関式（回帰式）は、例えば、３次の多項式で示されている。
なお、上下角度θｙについても図１２と同様の特性線が算出される。
【００３３】
また、本実施の形態では、第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出するために、２つの速度の差分である以下の４つのデータを用いた。
（１）第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの差分ΔＶＡＢ＝ＶＡ−ＶＢ
（２）第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの差分ΔＶＣＤ＝ＶＣ−ＶＤ
（３）第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの差分ΔＶＡＣ＝ＶＡ−ＶＣ
（４）第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの差分ΔＶＢＤ＝ＶＢ−ＶＤ
しかしながら、上記４つのデータに代えて以下に示す２つの速度の比である以下の４つのデータを用いても、第１の値Ｄ１と上下角度θｙ、上下速度Ｖｙとの相関関係、第２の値Ｄ２と左右角度θｘ、左右速度Ｖｘとの相関関係を得ることができ、したがって、上記（１）〜（４）の値に代えて以下の（５）〜（８）の値を用いてもよい。
（５）第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの比ＲＶＡＢ＝ＶＡ／ＶＢ
（６）第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの比ＲＶＣＤ＝ＶＣ／ＶＤ
（７）第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの比ＲＶＡＣ＝ＶＡ／ＶＣ
（８）第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの比ＲＶＢＤ＝ＶＢ／ＶＤ
【００３４】
（２）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たゴルフボール２の移動速度との相関関係については以下のように求める。
第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤの平均値Ｖａｖｅ＝（ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ）／４を算出する。
基準測定器で計測した移動速度Ｖαの実測データと、平均値Ｖａｖｅとの相関関係に基づいて移動速度Ｖα算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、移動速度Ｖαと、平均値Ｖａｖｅとの関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって移動速度Ｖαを平均値Ｖａｖｅの関数（多項式）によって表わした相関式を求める。すなわち、このようにして求められた相関式によって移動速度Ｖαと平均値Ｖａｖｅとの関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、このようにして求めた相関式を用いることにより、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから移動速度Ｖαを求めることが可能となる。
本実施の形態では、移動速度演算部３８は上記の相関式を用いることで第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤからゴルフボール２の移動速度Ｖαを算出する。
したがって、本実施の形態では、移動速度演算部３８による移動速度の算出は、予め実測され得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと予め実測され得られているゴルフボール２の移動速度との相関関係を示す移動速度算出用の相関式に基づいてなされる。
なお、移動速度Ｖαの場合も、上記のような相関式に代えて、相関式によって示される特性線のデータを移動速度Ｖα算出用のマップとして記憶しておき、マップを用いて移動速度Ｖαを算出してもよく、それらマップをマイクロコンピュータのメモリ、例えば、ＲＯＭに設けるなど任意である。
なお、移動速度Ｖαについても図１２と同様の特性線が算出される。
【００３５】
図１に戻って説明する。
表示部２２は文字や画像を表示する表示画面を有している。このような表示部２２として液晶表示装置など従来公知のさまざまな表示装置が使用可能である。
表示部２２は、計測処理部２０によって算出されたゴルフボール２の移動方向および移動速度を表示画面に表示する。
【００３６】
操作部２４は、表示部２２に表示されるゴルフボール２の移動方向および移動速度の表示形態などを切り替えるための種々の操作入力を受け付けてＣＰＵ２２Ａに供給するものである。
【００３７】
次に、計測装置１０の動作について図１３、図１４のフローチャートを参照して説明する。
まず、図１３を参照して、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ゴルフボール２の移動方向および移動速度との相関関係を示す相関式の設定について説明する。
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）を用いてゴルフボール２を、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを異ならせて打撃し、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを実測する（ステップＳ１０）。
同時に、計測装置１０を用いて第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤを計測する（ステップＳ１２）。
次いで、計測装置１０とは別のコンピュータにより、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出する（ステップＳ１４）。
次いで、第１の値Ｄ１と上下角度θｙとの相関関係を示す相関式を算出し（ステップＳ１６）、第２の値Ｄ２と左右角度θｘとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ１８）。
次いで、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて平均値Ｖａｖｅを算出する（ステップＳ２０）。
次いで、平均値Ｖａｖｅと移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ２２）。
そして、ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ２２によって得られた３つの相関式を計測装置１０に設定する（ステップＳ２４）。
【００３８】
次に、図１４を参照してゴルフボール２を打撃した場合における計測装置１０の移動方向および移動速度の計測動作について説明する。
予め図１３の処理が実施され、計測装置１０に前記の相関式が設定されているものとする。
まず、使用者は、ゴルフボール２の打ち出し方向においてゴルフボール２から例えば１．７ｍ程度後方の箇所に、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄをゴルフボール２に向けてケース２６を設置する。
ケース２６は、例えば地面Ｇの上に載置すればよい。
これにより、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから送出された送信波Ｗ１がゴルフボール２に当たり、反射波Ｗ２が第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄに受信可能な状態となる。
使用者が操作部２４を操作することにより、計測装置１０はゴルフボール２の移動方向および移動速度を計測するための計測モードに設定される（ステップＳ４０）。
【００３９】
計測モードに設定されると、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤとトリガ信号ｔｒｇの蓄積部３０へのサンプリングが開始される（ステップＳ４２）。
ここで、使用者がゴルフクラブ６を把持してスウィングしてゴルフクラブヘッド４でゴルフボール２を打ち出すと、打撃音がマイク１６によって収音される。トリガ信号発生部１８は、ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤの少なくとも１つ以上の信号を受信し、かつ、打撃音の音声信号が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給し、これによりトリガ信号ｔｒｇが蓄積部３０に供給される。
【００４０】
信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０にサンプリングされたトリガ信号ｔｒｇの検出の有無を判定しており（ステップＳ４４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ４４を繰り返す。
信号強度分布データ生成部３２は、トリガ信号ｔｒｇを検出すると、トリガ信号ｔｒｇの検出時点から予め定められた区間にわたる第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを特定する（ステップＳ４６）。
そして、信号強度分布データ生成部３２は、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを生成する（ステップＳ４８）。
次いで、速度演算部３４は、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤから第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤを算出する（ステップＳ５０）。
次いで、移動方向検出部３６は、第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出し（ステップＳ５２）、予め設定されている相関式から第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２に基づいて上下角度θｙ、左右角度θｘを算出する（ステップＳ５４）。
また、移動速度検出部３８は、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから平均値Ｖａｖｅを算出し（ステップＳ５６）、予め設定されている相関式から平均値Ｖａｖｅに基づいて移動速度Ｖαを算出する（ステップＳ５８）。
このようにして得られた上下角度θｙおよび左右角度θｘが移動方向として表示部２２に供給されて表示され、移動速度Ｖαが移動速度として表示部２２に供給されて表示される（ステップＳ６０）。以上で一連の計測動作が終了する。
【００４１】
次に、本実施の形態の計測装置１０の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、移動体（ゴルフボール２）に向けて送信波Ｗ１を送信すると共に、移動体から反射された反射波Ｗ２を受信するアンテナを複数個設け、予め得られている各アンテナを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出するようにした。
したがって、移動体の速度ベクトルを算出する従来技術と比較してアンテナの指向性を狭いものとし、かつ、各アンテナの配置を厳密に設定するといった制約が少ないことから、移動体に送信波を送信しかつ移動体で反射された反射波を受信する空間を広く確保する上で有利となり、しかも、予め得られた相関関係に基づいて移動方向および移動速度を算出するため移動方向および移動速度の精度を確保する上で有利となる。
そのため、移動体がゴルフボール２のように移動方向のばらつきの大きなものであっても移動方向および移動速度を的確に計測する上で有利となる。
また、測定装置１０を製造する際、個々の測定装置１０毎に、図１３で説明した工程を実施して、移動方向および移動速度に関する相関関係（相関式）を得て設定することで、測定装置１０によって計測される移動方向および移動速度の製造上のばらつきを抑制する上で有利となる。
また、相関関係に基づいて移動方向および移動速度を計測することから、移動方向および移動速度の精度を確保しつつ、測定装置１０の製造上の位置精度の許容差、具体的には、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの位置精度の許容差を緩和できるため、製造コストの低減を図る上で有利となる。
【００４２】
また、本実施の形態の計測装置１０をゴルフシミュレータ装置に適用すれば、計測装置１０で算出されたゴルフボール２の移動方向、移動速度に基づいてゴルフボール２の弾道を的確にシミュレーションすることができる。
特に、従来のゴルフシミュレータ装置では、高速度カメラで撮影したゴルフボール２の画像データに基づいてゴルフボール２の挙動の計測を行い、その計測結果に基づいてゴルフボール２の弾道のシミュレーションを行うものが多い。このような画像データを用いるゴルフシミュレータ装置では、照明光や外光の変化が高速度カメラで撮影した画像データに影響を及ぼすことから、高速度カメラの動作設定を簡単に行うことが難しく不利である。
これに対して本実施の形態では、照明光や光の影響を受けることがないため、計測装置１０、ゴルフシミュレータ装置の設定作業の簡素化を図る上で有利となる。
また、高速度カメラを用いる場合は、ゴルフボール２をその移動方向と直交する方向から撮影しなくてはならないため、高速度カメラをゴルファーの正面に配置する必要があり、ゴルファーの視界に高速度カメラが入ることから、ゴルファーに圧迫感を与える不都合がある。
これに対して本実施の形態では、アンテナをゴルフボール２の後方に離れた箇所に配置すればよいため、ゴルファーの視界にアンテナが入りにくく、ゴルファーに与える圧迫感を抑制する上で有利となる。
【００４３】
また、本実施の形態では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのうち、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂは互いに鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置され、かつ、第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄは互いに鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置され、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃは互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置され、かつ、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄは互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置されている。
そして、鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置された２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｂと１２Ｃ、１２Ｄとを用いて得た２つの速度の差分の平均値から上下角度θｙ、上下速度Ｖｙをそれぞれ算出し、水平方向に間隔ｄＨをおいて配置された２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｃと、１２Ｂ、１２Ｄとを用いて得た２つの速度の差分の平均値から左右角度θｘ、左右速度Ｖｘをそれぞれ算出するようにした。
言い換えると、上下角度θｙ、上下速度Ｖｙを算出するための速度の差分をそれぞれ２つ得られ、また、左右角度θｘ、左右速度Ｖｘを算出するための速度の差分をそれぞれ２つ得られる。そのため、それら２つの速度の差分の平均値を用いて移動体の角度および速度を算出できることから、移動体の角度および速度を正確かつ安定して算出する上で有利となる。
また、２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｃと、１２Ｂ、１２Ｄとを設けたため、各アンテナとゴルフボール２との間に試打者やクラブなどの障害物が入るなどにより、一方の組のアンテナを用いた計測動作が正常になされなくなったとしても、他方の組みのアンテナを用いた計測動作が正常であれば、正常な組みのアンテナを用いた計測結果に基づいて、移動方向および移動速度を算出することができる。
したがって、２組のアンテナの一方が実質的に使用できない状態となっても残りの組みのアンテナを使用して計測を行うことができるため、障害物の影響を排除して移動方向および移動速度を計測でき有利となる。
【００４４】
なお、図１５に示すように、第１乃至第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの３つのアンテナを設け、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂを互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置し、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃを鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置する構成としてもよい。
この場合は、上下角度θｙ、上下速度Ｖｙを算出するための速度の差分が１つ得られ、また、左右角度θｘ、左右速度Ｖｘを算出するための速度の差分が１つ得られるので、実施の形態と同様に、移動体の角度および速度を算出することができる。
しかしながら、本実施の形態のようにすると、２つの速度の差分の平均値を用いて移動体の角度および速度を算出できるので、移動体の角度および速度を正確かつ安定して算出する上でより有利となる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、図１２に示すような特性線ｋを示す相関式（回帰式）を予め求めておき、相関式を用いて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２、平均値Ｖａｖｅから移動方向あるいは移動速度を算出した。
言い換えると、特性線ｋを示す相関式は、上下角度θｙ、左右角度θｘ、移動速度Ｖαのそれぞれについて１つずつ設定されている。
しかしながら、実際の相関関係においては、特性線ｋを示す相関式は複雑なものとなり、単一の相関式で特性線ｋを表すには限度がある。
そこで、特性線ｋを複数の領域に区分すると共に、各領域毎に異なる相関式を求めることが考えられる。このようにすると、特性線ｋを単一の相関式で示す場合と比較して、相関関係をより正確に示すことができ、したがって、上下角度θｙ、左右角度θｘ、移動速度Ｖαをより正確に算出する上で有利となる。
そこで、第２の実施の形態では、特性線ｋを複数の領域に区分すると共に、各領域毎に異なる相関式を求め、各相関式を用いて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２、平均値Ｖａｖｅから移動方向あるいは移動速度を算出するようにしたものである。
【００４６】
以下では、図１６、図１７を参照して、第２の値Ｄ２と上下角度θｙとの相関関係、相関式を例にとって説明する。
まず、図１６に示すように、特性線ｋを示す単一の相関式（以下第１の相関式）を作成する。ここで、第１の相関式は、例えば、直線式のような単純な式でよい。第１の相関式を作成する場合も、第１の実施の形態と同様に、上下角度θｙと、第２の値Ｄ２との関係を離散的に測定したデータを取得し、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって上下角度θｙを第２の値Ｄ２の関数（多項式）によって表わした相関式を求めることでなされる。
そして、特性線ｋを上下角度θｙの値に応じて複数の領域、例えば第１、第２の領域Ｇａ、Ｇｂに区分する。
次いで、第１、第２の領域Ｇａ、Ｇｂのそれぞれについて該当するデータを回帰分析することによって上下角度θｙを第２の値Ｄ２の関数（多項式）によって表わした相関式（以下第２、第３の相関式という）を求める。
ここで、第２、第３の相関式は、例えば、３次式以上の高次の多項式である。
図１７（ａ）、（ｂ）は各領域Ｇａ、Ｇｂに区分された特性線ｋａ、ｋｂを示し、それぞれ第２、第３の相関式によって示される。
このようにして得られた第１乃至第３の相関式を移動方向演算部３６に設定しておく。
【００４７】
移動方向演算部３６による移動方向の演算動作は次のようになされる。
まず、移動方向演算部３６は、第１の値Ｄ１が算出されたならば、図１６に示す第１の相関式を用いて上下角度θｙを算出し、その上下角度θｙが該当する領域が第１、第２の領域Ｇａ、Ｇｂのうちの何れであるかを特定する。
次いで、移動方向演算部３６は、特定された領域に対応する相関式を図１７（ａ）、（ｂ）に示される第２、第３の相関式のうちから特定し、特定した相関式を用いて第２の値Ｄ２から上下角度θｙを算出する。
【００４８】
なお、移動方向演算部３６による左右角度θｘ、移動速度演算部３８による移動速度Ｖαの演算についても上述と同様に第１、第２、第３の相関式が設定されており、同様に算出される。
上述の例では、特性線ｋを第１、第２の領域Ｇａ、Ｇｂに区分した場合について説明したが、３つ以上の領域に区分してもよく、その場合にも、各領域に応じて相関式を設定することは同様である。
言い換えると、移動方向算出用の相関式は、移動方向の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、移動方向の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成されている。
そして、移動方向演算部３６による移動方向の算出は、１次処理用の相関式を用いて１回目の移動方向を算出し、２つ以上の範囲のうち、算出された１回目の移動方向が該当する範囲に対応する２次処理用の相関式を用いて２回目の移動方向を算出することによってなされる。
言い換えると、移動速度算出用の相関式は、移動速度の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、移動速度の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成されている。
そして、移動速度演算部３８による移動速度の算出は、１次処理用の相関式を用いて１回目の移動速度を算出し、２つ以上の範囲のうち、算出された１回目の移動速度が該当する範囲に対応する２次処理用の相関式を用いて２回目の移動速度を算出することによってなされる。
また、第２の実施の形態において、移動方向演算部３６および移動速度演算部３８以外の構成は第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
第２の実施の形態によれば、移動体の移動方向および移動速度を算出するために用いる相関式として、特性線の範囲を区分するための第１の相関式と、第１の相関式を用いて特定された特性線の範囲ごとに設定された第２、第３の相関式とを予め用意しておき、これら第１の相関式と、第２、第３の相関式とを用いて段階的に移動体の移動方向および移動速度を算出するようにした。
したがって、実測して得た第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４と実測して得た移動体の移動方向との相関関係、あるいは、実測して得た第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４と実測して得た移動体の移動速度との相関関係をより正確に反映させて移動体の移動方向および移動速度を算出できるため、移動体の移動方向および移動速度をより正確に算出する上で有利となる。
また、アンテナ特性などの原因によって、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから見て仮想軸ＬＡ〜ＬＤに近い範囲で移動体を計測した場合（計測範囲の中心部で計測した場合）と、その範囲の周囲で移動体を計測した場合（計測範囲の端部で計測した場合）とで、算出される第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４の値に傾向の違いが生じることが考えられる。
この場合、同一の移動方向および同一の移動速度を有する移動体を計測したとしても、計測範囲の中心部で計測した場合と、計測範囲の端部で計測した場合とで得られる移動方向および移動速度に違いが生じ、精度が低下することが懸念される。
しかしながら、上述のように複数の相関式を用いると、算出される第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４の値に傾向の違いを解消でき、したがって、計測範囲の中心部で計測した場合と、計測範囲の端部で計測した場合とで得られる移動方向および移動速度の精度を高める上で有利となる。
【００５０】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、蓄積部３０に蓄積された時系列データである第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを予め定められた区間に特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施した。
そして、サンプリングデータを予め定められた区間に特定する方法として、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、基準時点から数えてａ個目までのサンプリングデータを除外し、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施するものとして説明した。
ところで、ゴルフクラブヘッド４のヘッドスピードは、ゴルファによって異なり、また、スウィングごとにばらつく。ヘッドスピードが異なれば、打撃されたゴルフボール２の移動速度も異なり、その結果、上記特定する区間が同一であっても、サンプリングデータを取得するゴルフボール２の基準位置Ｏに対する位置がばらつくことになる。
サンプリングデータを取得するゴルフボール２の位置（範囲）が異なると、第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４とゴルフボールの移動方向との相関関係、および、第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４とゴルフボールの移動速度との相関関係も影響を受け、最終的に算出される移動方向、移動速度の値が影響を受けることなる。
したがって、ゴルフボール２の移動速度に拘わらずゴルフボール２が同一の位置（範囲）にあるときのサンプリングデータを特定できるように、ゴルフボール２の移動速度に応じてサンプリングデータを特定する区間を補正することが、最終的に算出される移動方向、移動速度の精度を確保する上で好ましい。
【００５１】
そこで第３の実施の形態では、図１８に示すように、計測処理部２０は、図２に示す構成に加えて、サンプリングデータを特定する区間を補正するサンプリングデータ特定手段４０を設けたものである。
サンプリングデータ特定手段４０による補正は、基準位置Ｏに対して前方に離間した位置を予め設定しておき、ゴルフクラブヘッド４がゴルフボール２を打撃してから前記位置に到達するまでの間のサンプリングデータを除外するものである。
すなわち、基準位置Ｏから前方に予め定められた距離Ｘ離間した位置をサンプリング区間開始位置Ｏｓとして設定しておく。
サンプリングデータ特定手段４０は、蓄積部３０から得た第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータ、トリガ信号ｔｒｇに基づいて第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを生成する機能を有している。ただし、サンプリングデータの区間を特定することなく、トリガ信号ｔｒｇ以後のサンプリングデータに基づいて第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを生成する点が信号強度分布データ生成部３２と異なる。
【００５２】
また、サンプリングデータ特定手段４０は、生成した第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤに基づいて仮の移動速度Ｖβを求める機能を有している。
より詳細には、図９に示すように周波数ｆが低い領域で信号強度Ｐが高くなっている部分に相当する第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤからドップラー周波数成分を検出し、それらドップラー周波数成分に基づいて仮の移動速度Ｖβを求める。
仮の移動速度Ｖβは、厳密に言うとゴルフクラブヘッド４の移動速度であるが、仮の移動速度Ｖβをゴルフボール２の仮の移動速度とみなしても誤差は無視できる。
仮の移動速度Ｖβは、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれから得られた速度の平均を求めることで算出してもよいし、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれから得られた速度の１つを選択してもよい。
サンプリングデータ特定手段４０は、以下に示す式（３）に基づいてトリガ信号ｔｒｇの検出時点（基準時点）から予め定められた距離Xまでのサンプリングデータ数aを求める。
ａ＝（Ｘ／Ｖβ）／（１／Ｔｓ） （３）
ただし、Ｔｓ：蓄積部３０のサンプリング周期
したがって、サンプリングデータのうちａ個のサンプリングデータは、ゴルフクラブヘッド４がゴルフボール２を打撃してから距離Ｘの位置に到達するまでのサンプリングデータである。
サンプリングデータ特定手段４０は、サンプリングデータ数ａを信号強度分布データ生成部３２に供給する。
これにより、信号強度分布データ生成部３２は、第１の実施の形態と同様に、基準時点から数えてa個目までのサンプリングデータを除外し、a＋1個目からb個目（a＜b）までのサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。
これ以降の処理は第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００５３】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、ゴルフボール２の移動速度に拘わらずゴルフボール２が同一の位置（範囲）にあるときのサンプリングデータを特定できるようにしたので、計測されるゴルフボール２の移動方向、移動速度の精度を確保する上でより有利となる。
なお、第３の実施の形態では、サンプリングデータ特定手段４０を、信号強度分布データ生成部３２および速度演算部３４と独立して設けた場合について説明したが、サンプリングデータ特定手段４０と同様の機能を、信号強度分布データ生成部３２および速度演算部３４によって実現するようにしてもよいことは無論である。
【符号の説明】
【００５４】
２……ゴルフボール（移動体）、１２Ａ〜１２Ｄ……第１乃至第４のアンテナ、１４Ａ〜１４Ｄ……第１乃至第４のドップラーセンサ、３２……信号強度分布データ生成部、
３４……速度演算部、３６……移動方向演算部、３８……移動速度演算部、ＰＡ〜ＰＤ……第１乃至第４の信号強度分布データ、ＶＡ〜ＶＤ……第１乃至第４の速度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて移動体に向けて送信波を送信すると共に、前記移動体で反射された反射波を受信して受信信号を生成する第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナを互いに離間して配置し、
前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサを設け、
前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記移動体の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの速度を算出する速度演算部を設け、
前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動方向との相関関係と、前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動速度との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、
前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動方向との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動方向を算出し、
前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動速度を算出する、
ことを特徴とする移動体の計測方法。
【請求項２】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて移動体に向けて送信波を送信すると共に、前記移動体で反射された反射波を受信して受信信号を生成する互いに離間して配置された第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナと、
前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して設けられ、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサと、
前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記移動体の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの速度を算出する速度演算部と、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動方向との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動方向を算出する移動方向演算部と、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、
を備えることを特徴とする移動体の計測装置。
【請求項３】
予め定められた基準位置を通り水平方向に延在する仮想線を含み鉛直方向に延在する平面を基準鉛直面とし、
前記基準位置を通り前記基準鉛直面と直交する平面を基準水平面とし、
前記移動体が前記基準位置から移動したときの移動軌跡を前記基準鉛直面に投影して得られた移動軌跡と前記基準水平面とがなす角度を上下角度とし、
前記移動体が前記基準位置から移動したときの移動軌跡を前記基準水平面に投影して得られれた移動軌跡と前記基準鉛直面とがなす角度を左右角度とした場合、
前記移動方向演算部によって算出される前記移動方向は前記上下角度と前記左右角度とで示される、
ことを特徴とする請求項２記載の移動体の計測装置。
【請求項４】
前記移動速度演算部によって算出される前記移動速度は、前記移動体の移動方向に沿った前記移動体の速度である、
ことを特徴とする請求項２または３記載の移動体の計測装置。
【請求項５】
前記移動方向演算部による前記移動方向の算出は、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動方向との相関関係を示す移動方向算出用の相関式に基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項２乃至４に何れか１項記載の移動体の計測装置。
【請求項６】
前記移動方向算出用の相関式は、
前記移動方向の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、
前記移動方向の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成され、
前記移動方向演算部による前記移動方向の算出は、
前記１次処理用の相関式を用いて１回目の移動方向を算出し、前記２つ以上の範囲のうち、前記算出された１回目の移動方向が該当する前記範囲に対応する前記２次処理用の相関式を用いて２回目の移動方向を算出することによってなされる、
ことを特徴とする請求項５記載の移動体の計測装置。
【請求項７】
前記移動速度演算部による前記移動速度の算出は、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動速度との相関関係を示す移動速度算出用の相関式に基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項２乃至６に何れか１項記載の移動体の計測装置。
【請求項８】
前記移動速度算出用の相関式は、
前記移動速度の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、
前記移動速度の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成され、
前記移動速度演算部による前記移動速度の算出は、
前記１次処理用の相関式を用いて１回目の移動速度を算出し、前記２つ以上の範囲のうち、前記算出された１回目の移動速度が該当する前記範囲に対応する前記２次処理用の相関式を用いて２回目の移動速度を算出することによってなされる、
ことを特徴とする請求項７記載の移動体の計測装置。
【請求項９】
ｎは４であり、
第１乃至第４のアンテナのうち、第１、第２のアンテナは互いに鉛直方向に第１の間隔をおいて配置され、かつ、第３、第４のアンテナは互いに鉛直方向に前記第１の間隔をおいて配置され、
第１、第３のアンテナは互いに水平方向に第２の間隔をおいて配置され、かつ、第２、第４のアンテナは互いに水平方向に前記第２の間隔をおいて配置されている、
ことを特徴とする請求項２乃至８に何れか１項記載の移動体の計測装置。
【請求項１０】
ｎは３であり、
第１乃至第３のアンテナのうち、第１、第２のアンテナは互いに水平方向に第１の間隔をおいて配置され、
第１、第３のアンテナは互いに鉛直方向に第２の間隔をおいて配置されている、
ことを特徴とする請求項２乃至８に何れか１項記載の移動体の計測装置。
【請求項１】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて移動体に向けて送信波を送信すると共に、前記移動体で反射された反射波を受信して受信信号を生成する第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナを互いに離間して配置し、
前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサを設け、
前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記移動体の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの速度を算出する速度演算部を設け、
前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動方向との相関関係と、前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動速度との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、
前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動方向との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動方向を算出し、
前記第１乃至第ｎの速度と前記移動体の移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動速度を算出する、
ことを特徴とする移動体の計測方法。
【請求項２】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて移動体に向けて送信波を送信すると共に、前記移動体で反射された反射波を受信して受信信号を生成する互いに離間して配置された第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナと、
前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して設けられ、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサと、
前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記移動体の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの速度を算出する速度演算部と、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動方向との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動方向を算出する移動方向演算部と、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、
を備えることを特徴とする移動体の計測装置。
【請求項３】
予め定められた基準位置を通り水平方向に延在する仮想線を含み鉛直方向に延在する平面を基準鉛直面とし、
前記基準位置を通り前記基準鉛直面と直交する平面を基準水平面とし、
前記移動体が前記基準位置から移動したときの移動軌跡を前記基準鉛直面に投影して得られた移動軌跡と前記基準水平面とがなす角度を上下角度とし、
前記移動体が前記基準位置から移動したときの移動軌跡を前記基準水平面に投影して得られれた移動軌跡と前記基準鉛直面とがなす角度を左右角度とした場合、
前記移動方向演算部によって算出される前記移動方向は前記上下角度と前記左右角度とで示される、
ことを特徴とする請求項２記載の移動体の計測装置。
【請求項４】
前記移動速度演算部によって算出される前記移動速度は、前記移動体の移動方向に沿った前記移動体の速度である、
ことを特徴とする請求項２または３記載の移動体の計測装置。
【請求項５】
前記移動方向演算部による前記移動方向の算出は、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動方向との相関関係を示す移動方向算出用の相関式に基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項２乃至４に何れか１項記載の移動体の計測装置。
【請求項６】
前記移動方向算出用の相関式は、
前記移動方向の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、
前記移動方向の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成され、
前記移動方向演算部による前記移動方向の算出は、
前記１次処理用の相関式を用いて１回目の移動方向を算出し、前記２つ以上の範囲のうち、前記算出された１回目の移動方向が該当する前記範囲に対応する前記２次処理用の相関式を用いて２回目の移動方向を算出することによってなされる、
ことを特徴とする請求項５記載の移動体の計測装置。
【請求項７】
前記移動速度演算部による前記移動速度の算出は、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動速度との相関関係を示す移動速度算出用の相関式に基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項２乃至６に何れか１項記載の移動体の計測装置。
【請求項８】
前記移動速度算出用の相関式は、
前記移動速度の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、
前記移動速度の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成され、
前記移動速度演算部による前記移動速度の算出は、
前記１次処理用の相関式を用いて１回目の移動速度を算出し、前記２つ以上の範囲のうち、前記算出された１回目の移動速度が該当する前記範囲に対応する前記２次処理用の相関式を用いて２回目の移動速度を算出することによってなされる、
ことを特徴とする請求項７記載の移動体の計測装置。
【請求項９】
ｎは４であり、
第１乃至第４のアンテナのうち、第１、第２のアンテナは互いに鉛直方向に第１の間隔をおいて配置され、かつ、第３、第４のアンテナは互いに鉛直方向に前記第１の間隔をおいて配置され、
第１、第３のアンテナは互いに水平方向に第２の間隔をおいて配置され、かつ、第２、第４のアンテナは互いに水平方向に前記第２の間隔をおいて配置されている、
ことを特徴とする請求項２乃至８に何れか１項記載の移動体の計測装置。
【請求項１０】
ｎは３であり、
第１乃至第３のアンテナのうち、第１、第２のアンテナは互いに水平方向に第１の間隔をおいて配置され、
第１、第３のアンテナは互いに鉛直方向に第２の間隔をおいて配置されている、
ことを特徴とする請求項２乃至８に何れか１項記載の移動体の計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−６３１５１（Ｐ２０１２−６３１５１Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５４３５（Ｐ２０１０−２０５４３５）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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