Development of a high-rate ultrasonic windspeed measurement method based on a generalization of time inverse method and wave number estimation using EKF

Research Project

Project/Area Number	23K03880
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 21030:Measurement engineering-related
Research Institution	Iwate University
Principal Investigator	佐藤淳岩手大学, 理工学部, 准教授 (60324969)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000) Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	超音波計測 / 超音波風速計 / 位相計測 / カルマンフィルタ
Outline of Research at the Start	ドローン等の回転翼機は飛行機と異なり3次元的に様々な方向へ飛行するため，その対気速度を計測する手段として超音波風速計が注目されている．しかし従来の風速計の計測レートは数十Hz程度であり，50～1kHz程度のレートで動作する飛行制御系のセンサとして利用するには性能が不十分である．そこで本研究では複数方向の音波伝播時間から3軸風速と音速を計算するための新たな計算方法を提案する．これにより音波の位相差を利用した高レートの風速計測が可能となる．また位相差を利用する場合，従来は送受信器間の波数の情報が必要であったが，提案の計算方法に基づき拡張カルマンフィルタを用いた波数推定手法を提案する．