音波トモグラフィ法による渦風速場の遠隔監視システム

声学层析成像法涡旋风速场远程监测系统

• 批准号: 24560514
• 负责人: 李 海悦
• 金额: $ 3.41万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-24560514/
• 关键词: 音波トモグラフィ; 渦風速場測定; 符号変調音波送受信; 音波伝搬時間測定; 音波送受信アレイ; 風源位置推定

基本的に25年度研究実施計画に沿った検討を行いほぼ計画どおりの成果が得られた。具体的には渦の突風風速監視システムを実現する目的で、耐周囲雑音性能向上と多チャンネル同時音波送受信測定が可能な、疑似ランダム符号変調方式多チャンネル同時送受信システムを構築した。その際の符号変調受信波の復調計算（相関計算による伝搬時間の算出処理）に、並列グラフィック演算ユニット（GPU)を用いた。これにより、渦の風速場の時間変化（主に渦の移動速度）よりも短い1s以内程度のフレームレートで、監視領域内の風速場を連続再現できるシステムを実現可能にした。室内模擬試験装置を用いた渦風速場のリアルタイム追跡性能試験を行った結果、渦の寸法、移動中心位置、風速最大値など全の評価項目について、要求性能を満足する結果が確認できた。さらに、以上の室内模擬試験の成果を踏まえて、屋外風速監視システムの実現に向けた検討を行った。その手始めとして、単経路屋外長距離風速測定装置を製作し、送信音波周波数20kHz、観測範囲5m～40mの条件のもとで風速測定試験を行った。その結果、距離の伸長に伴う音波減衰の増大や、地表反響波や周囲騒音の混入の影響を回避して、屋外長距離間の平均風速を高精度かつリアルタイム（測定時間間隔1s程度）に測定できる結果が確認できた。研究代表者が職を離れたため、最終年度（26年度）に予定していた研究計画が実施出来なかったが、今後チャンネル数を追加した装置全体を完成させることにより、屋外渦風速場をリアルタイムで監視できるトモグラフィシステムが実現できる見通しが示された。

Basic 25-year research implementation plan along with the implementation of the plan to achieve results Specific vortex gust wind speed monitoring system to achieve the purpose of noise resistance performance upward, multi-channel simultaneous transmission and reception of signals to determine the possibility of a suspected change in the symbol mode multi-channel simultaneous transmission and reception system to build In addition, the symbol conversion of the received signal is used in the polyphonic calculation (calculation of correlation time) and parallel calculation (GPU). Time variation of the wind speed field of the vortex (moving speed of the main vortex) can be realized within 1s. The wind speed field in the monitoring area can be reproduced continuously. Indoor simulation test equipment used in the vortex wind field tracking performance test results, vortex size, moving center position, wind speed maximum value, all evaluation items, required performance test results confirmed The results of indoor simulation and outdoor wind speed monitoring are discussed. The wind speed measurement test was carried out under the conditions that the frequency of transmission sound wave was 20kHz and the measurement range was 5m~40m. Results: Increase in attenuation of sound waves due to distance extension, avoidance of influence of surface echo waves and noise mixing, high accuracy of average wind speed over long distances outdoors (measurement time interval of about 1s), and confirmation of measurement results The research plan for the final year (Y26) is scheduled to be implemented, and the number of future projects will be added to the total number of units completed.

项目成果

GPU acceleration of vortex wind field monitoring based on the transmission and reception of the coded acoustic wave signals between parallel array elements

基于并行阵元间编码声波信号收发的涡旋风场监测GPU加速

• 发表时间: 2013
• 作者: Masamichi Kobayashi;Hajime Koge;Masaki Taguchi;Kazu Mishiba; Takeshi Yoshitome;H. Li and A. Yamada
• 通讯作者: H. Li and A. Yamada

GPS信号を用いた屋外風速トモグラフィシステムの無線化

利用 GPS 信号的室外风层析成像系统的无线化

• 发表时间: 2013
• 作者: 原田航太;李海悦;山田晃
• 通讯作者: 山田晃

「Quasi real time monitoring system for the tomographic reconstruction of the vortex wind field」

《涡旋风场层析重建准实时监测系统》

• 发表时间: 2012
• 作者: Haiyue Li;Takuya Hirasawa and Akira Yamada
• 通讯作者: Takuya Hirasawa and Akira Yamada

「音波トモグラフィ法による渦風速場の位置推定性能向上」

“利用声学层析成像方法改进涡旋风速场位置估计性能”

• 发表时间: 2012
• 作者: Masamichi Kobayashi;Hajime Koge;Masaki Taguchi;Kazu Mishiba; Takeshi Yoshitome;H. Li and A. Yamada;尾川直毅 平澤卓也 李海悦 山田晃
• 通讯作者: 尾川直毅 平澤卓也 李海悦 山田晃

「平行アレイ間符号変調音波送受信による渦風速場のリアルタイム監視」

“通过在并行阵列之间发射和接收编码调制声波来实时监测涡旋风速场”

• 发表时间: 2012
• 作者: Haiyue Li;Takuya Hirasawa and Akira Yamada;李 海悦，尾川 直毅，平澤 卓也，山田 晃
• 通讯作者: 李 海悦，尾川 直毅，平澤 卓也，山田 晃