(57)【要約】【課題】  従来の物体の移動計算では、漂流計算で算出した推定位置の２点の中間点を次回の推定位置の算出の始点としているため、この時点で算出した存在公算分布の拡散を次回の存在公算分布の計算時の際に組み込むことができなかった。【解決手段】  存在公算の算出処理２０４を設け、算出した推定位置からの拡散効果の広がりを示す円をメッシュに分割し、各メッシュにおける目標とする物体の存在公算を算出した後、推定位置算出の始点の存在公算を反映した目標とする物体の存在公算をメッシュごとに算出し、同一時刻における全ての始点からの存在公算を重ね合わせて、全領域の存在公算分布を算出する。これにより、次回の始点の配置処理２０７にて、論理時刻t1における全始点からの存在公算分布の円内にある領域に、偏りなく次の計算刻み幅での時刻t２における始点を配置する。【選択図】      図２
2014174071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風象データ、海象データなどの気象データに基いて、漂流船、漂流者などの海上物体の移動軌跡を予測する偏流計算を行い、計算時間刻み幅ごとに移動後の物体の推定位置を算出する推定位置の算出処理と、
気象データから得られる流れの誤差、風圧流速、及び風圧偏角に基づいて、上記物体の推定位置の存在確率が所定以上となる拡散領域を求める拡散効果の広がりの算出処理と、
上記拡散領域内に複数の計算格子を設け、各格子での物体の推定位置の存在公算を始点ごとに算出し、各時刻における保存された始点ごとの存在公算を重ね合わせて、物体の存在公算を算出する存在公算の算出処理と、
全ての上記始点からの上記物体の推定位置の拡散領域内にて、上記存在公算の算出処理にて得られた物体の存在公算が最も高い一定数分の点を、次の計算時間刻み幅での始点として選択することで当該選択した始点を偏りなく配置し、当該選択した始点の位置と当該選択した始点の上記存在公算を対応付け、上記保存された始点として保存する始点の配置処理と、
を備えた計算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気象データに基づいて物体の移動の予測計算を行う計算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風象データ、海象データなどの気象データを用いて、漂流船、漂流者などの海上物体の移動軌跡を予測する偏流計算を行う場合、シミュレーション論理時刻（以下、論理時刻）の刻み幅（以下、計算時間刻み幅という）ごとに物体の推定位置を算出する移動計算が行われる（例えば、特許文献１参照）。この物体の移動計算方法では、算出した物体の推定位置から計算時間刻み幅経過後における次の論理時刻での物体の移動計算の始点を決定し、この始点を用いて、更に次の論理時刻での物体の推定位置を算出している。
【０００３】
従来の物体の移動計算方法では、計算時間刻み幅ごとに算出した物体の推定位置の分布を示す２つの円を求め、この２円の中心の中間点を次回の推定位置の算出の始点として決定し、この始点を基準として次の論理時刻での推定位置を算出している（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５９３４４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】"U.S. Coast Guard Addendum to the United States National Search and Rescue Supplement (NSS)", COMDTINST M16130.2E (2009), Page H-54
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の物体の移動計算方法では、算出した物体の推定位置の２点の中間点を、次回の論理時刻での推定位置の算出の始点としている。しかしながら、この時点で算出した物体の推定位置は、上記中間点の１点に限定されており、推定位置の存在公算分布に基づく推定位置の拡散が考慮されていない。このため、物体の推定位置の算出時に存在公算分布を算出しても、その算出した存在公算分布は次回の存在公算分布の計算に組み込まれることはないので、物体の移動計算結果において物体の推定位置からの拡散が充分に考慮されないという問題があった。
【０００７】
また、別の偏流計算方法として、算出した物体の推定位置の２点の中心位置のそれぞれを始点として、次回の推定位置をそれぞれ算出する方法がある。この別の偏流計算方法では、順次算出される２点の中心位置が何れも始点となって、物体の推定位置が順次求められるので、推定位置の存在公算分布と拡散を考慮した物体の移動計算を行うことができる。しかしながら、１つの始点に対して次の論理時刻での始点が２つずつ生成されるため、計算時間刻み幅ごとの計算回数の２乗で計算量が増加することとなり、物体の移動計算のシミュレーション実行速度が低下するという問題があった。
【０００８】
この発明は係る課題を解決するためになされてものであり、物体の推定位置からの拡散を考慮した始点を利用して次回の存在公算分布の算出を行うとともに、各回の論理時刻での計算回数の増加を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による計算装置は、風象データ、海象データなどの気象データに基いて、漂流船、漂流者などの海上物体の移動軌跡を予測する偏流計算を行い、計算時間刻み幅ごとに移動後の物体の推定位置を算出する推定位置の算出処理と、気象データから得られる流れの誤差、風圧流速、及び風圧偏角に基づいて、上記物体の推定位置の存在確率が所定以上となる拡散領域を求める拡散効果の広がりの算出処理と、上記拡散領域内に複数の計算格子を設け、各格子での物体の推定位置の存在公算を始点ごとに算出し、各時刻における保存された始点ごとの存在公算を重ね合わせて、物体の存在公算を算出する存在公算の算出処理と、全ての上記始点からの上記物体の推定位置の拡散領域内にて、上記存在公算の算出処理にて得られた物体の存在公算が最も高い一定数分の点を、次の計算時間刻み幅での始点として選択することで当該選択した始点を偏りなく配置し、当該選択した始点の位置と当該選択した始点の上記存在公算を対応付け、上記保存された始点として保存する始点の配置処理と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、物体の推定位置からの拡散を考慮した始点を利用して、次回の存在公算分布の算出を行うため、各回の計算にて拡散を考慮した存在公算分布を算出することができるとともに、各回の計算回数を一定数に制限することにより、シミュレーションの実行速度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１による物体の移動計算を行う計算装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１による計算装置における推定位置計算の処理フローを示す図である。
【図３】実施の形態１による推定位置計算における拡散効果の広がりを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明に係る実施の形態１による物体の移動計算を行う計算装置について、図を用いて説明する。図１は、実施の形態１による物体の移動計算を行う計算装置の構成を示す図である。図２は、実施の形態１による計算装置における推定位置計算の処理フローを示す図である。実施の形態１による計算装置は、漂流船、漂流者などの目標とする海上物体（以下、物体）の捜索を行うために利用され、偏流計算により計算時間刻み幅ごとの各時刻における移動後の上記目標とする物体の推定位置及び存在公算分布を算出し、物体の移動計算を行う。
【００１３】
まず、図１を用いて、実施の形態１による物体の移動計算を行う計算装置１０１の構成を説明する。計算装置１０１は、物体の移動計算部１０２と、始点作成部１０３と、存在公算の算出部１０４とを備えている。また、物体の移動計算部１０２は、予め外部から与えられた気象データ１０５が入力され、入力された気象データ１０５を保持している。始点作成部１０３は、各時刻における物体の推定位置及び存在公算からなる始点の情報１０６を保持している。存在公算の算出部１０４は、各時刻における目標とする物体の存在公算分布１０７を保持し、計算終了後に外部に出力する。物体の移動計算部１０２は、気象データ１０５、及び始点作成部１０３からの始点の情報１０６に基づき、各時刻における移動後の物体の推定位置の分布を算出する。存在公算の算出部１０４は、物体の移動計算部１０２の算出した物体の推定位置の分布、及び始点作成部１０３からの始点の情報１０６に基づき、各時刻における目標とする物体の存在公算分布１０７を算出する。
【００１４】
続いて、図２を用いて、物体の移動計算における推定位置計算の処理手順を説明する。
推定位置計算の処理手順は、推定位置の算出処理２０１、拡散効果の広がりの算出処理２０２、存在公算の算出処理２０３、存在公算の算出判定処理２０４、全領域の存在公算の算出処理２０５、終了判定処理２０６、次回の始点の配置処理２０７からなる。
【００１５】
まず、物体の移動計算部１０２は、推定位置の算出処理２０１にて、位置、時刻及び漂流抵抗などの目標とする物体の目標情報と、風象データ、例えば海流データ、波浪データ及び潮流データなどの海象データなどからなる気象データ１０５を基に、海流、吹送流、波浪、潮流、風圧流などの海上における各種流れを計算する。
【００１６】
次に、物体の移動計算部１０２は、推定位置の算出処理２０１にて、論理時刻tｎ（ｎは１以上の整数）における各種流れのベクトルの和、即ち海流ベクトル＋吹送流ベクトル＋潮流ベクトル＋風圧流ベクトルを計算し、始点の情報１０６に保存された論理時刻tｎで算出した複数の始点に対し、事前に設定した計算時間刻み幅Δtでの次の論理時刻tｎ＋１における、目標とする物体の推定位置の分布を算出する。目標とする物体の推定位置の分布の算出方法は、例えば特許文献１、及び非特許文献１などに示されるので、ここでは詳細な説明を省く。
【００１７】
始点作成部１０３は、推定位置の算出処理２０１にて算出された推定位置の分布に基づき、存在公算の算出部１０４による処理結果を用いて、更に次の計算時間刻み幅での論理時刻tｎ＋2（＝tｎ＋1＋Δt）における推定位置算出を行うための次の始点を決定する。
【００１８】
存在公算の算出部１０４は、後述する拡散効果の広がりの算出処理２０２、存在公算の算出処理２０３にて、推定位置計算結果から出力刻み幅時刻経過時における目標とする物体の存在公算分布を求める。
【００１９】
また、存在公算の算出部１０４は、存在公算の判定処理２０４にて全ての始点からの存在公算が算出されたと判定されるまで、上記処理２０１、２０２，２０３を複数回繰返すことにより、推定位置計算結果の出力刻み幅時刻経過時における目標とする物体の存在公算分布を求める。その後、全領域の存在公算の算出処理２０５にて、存在公算分布１０７として保存する。上記の一連の処理を、終了判定処理２０６にて計算終了時刻を経過したと判定されるまで繰り返す。
【００２０】
ここで、始点作成部１０３は、存在公算の算出部１０４による上記処理２０２〜２０５を用いて、次の計算時間刻み幅での論理時刻tｎ＋2における、目標とする物体の推定位置算出の始点を以下の手順で算出する。
【００２１】
はじめに、推定位置の算出処理２０１における次の論理時刻tｎ＋１における推定位置の分布の算出後、拡散効果の広がりの算出処理２０２にて、海流、吹送流及び風圧流の誤差より求める総合誤差と、風圧偏角に基づいて、物体の推定位置の存在確率が所定以上となる推定位置の分布である、拡散効果の広がりを求める。総合誤差ｄは、例えば数１に示すとおり海流による誤差dc、吹送流による誤差ds及び風圧流による誤差dwの平方の和の平方根より計算する。
【００２２】
【数１】
2014174071.tif 000003
【００２３】
図３を用いて、拡散効果の広がりの算出処理２０２における拡散効果の広がりの算出方法について説明する。風圧流は、風下に向かって右もしくは左のいずれかに偏って流れるため、全ての目標とする物体は単一の始点３０１からの漂流計算により、基準点となる２点の推定位置３０２及び推定位置３０３が、推定位置の分布として算出される。ここで、図３の符号３０４は各種の流れのベクトル和、符号３０５は風圧流ベクトル、符号３０６は風圧偏角を示す。総合誤差３０７と風圧偏角３０６を考慮した拡散効果の広がり３０９は、風圧流の２つの推定位置を結んだ線分の中点３０８を中心とした半径Ｄの円（以下、円Ｐ）となる。半径Ｄは、例えば数２に示すとおり、風圧流流速Vw、総合誤差d及び風圧偏角θを基に計算する。
【００２４】
【数２】
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【００２５】
続いて、物体の推定位置の存在確率を与える存在公算について、その算出処理２０３を実行する。総合誤差と風圧偏角を考慮した拡散効果の広がり３０９の円Ｐ内の目標とする物体の存在公算は、拡散効果の広がり３０９の円Ｐの中心で最も高く、円Ｐ上で５０％となる正規分布を有した確率ｆに従う（即ち、円Ｐの中心に近付く程、存在公算が高くなる）。因みに、円Ｐは、推定位置３０２の存在確率が５０％となる円と、推定位置３０３の存在確率が５０％となる円に接している。存在公算の算出処理２０４にて、確率ｆに従い、拡散効果の広がり３０９の円Ｐ内をメッシュ（正方形網状の計算格子）に分割し、各メッシュ（各計算格子）における目標とする物体の存在公算を算出する。また、始点の情報１０６の保存データから、各論理時刻tｋ（ｋ＝1，2，・・・，n）における物体の推定位置及び存在公算を含む各始点のデータ中から、次の論理時刻tｎにおける推定位置算出の各始点となるデータを取り出す。さらに、この取り出した推定位置算出の各始点を含んだ領域（前回の論理時刻で求めた円Ｐ）における物体の存在公算と、上記各メッシュ（各計算格子）の存在公算との積により、当該始点の存在公算を反映した物体の存在公算を、上記拡散効果の広がり３０９の円Ｐ内のメッシュごとに算出する。
【００２６】
次に、存在公算の判定処理２０４にて、計算時間刻み幅における全始点からの目標とする物体の存在公算を算出したと判定された後、全領域の存在公算の算出処理２０５にて同一時刻(時刻tｎ＋1)において基点とした全ての始点からの存在公算を重ね合わせ、全領域の存在公算分布を算出する。ここで、ある領域が、複数の始点からの存在公算分布の円Ｐに含まれる場合、その領域の存在公算は、各始点から算出した存在公算の和として算出する。このように重み付けされて算出された存在公算は、存在公算分布１０７として保存する。
【００２７】
終了判定処理２０６にて、計算終了時刻を経過していないと判定された場合は、次回の始点の配置処理２０７にて、存在公算分布１０７に保存される論理時刻tｎ＋1における全始点からの存在公算分布の円Ｐ内にある領域に、偏りなく次の計算刻み幅での論理時刻tｎ＋2の始点（次回の始点）を配置する。ここで、再配置する次回の始点の数ｍ（ｍは２以上の正の整数）は外部からあらかじめ設定されており、存在公算が高いメッシュ点から低いメッシュ点を降順に並べ、存在公算が最も高いメッシュ点からｍ番目以内のメッシュ点を始点として選択し、配置するようにする。逆に、存在公算が高いメッシュ点からｍ＋１番目のメッシュ点は、存在公算が比較的低いものであるとみなして、次回の始点としての選択及び配置は行わない。また、次回の始点の配置時に、その領域における目標とする物体の存在公算（始点の存在公算）を、次回の始点に対応付けて始点の情報１０６へ登録する。この始点の情報１０６へ登録された次回の始点とその存在公算は、次の計算時間刻み幅での論理時刻tｎ＋３における存在公算分布の円の算出後の各領域の存在公算の算出に使用する。
【００２８】
Ｎ回目（論理時刻tＮ。Ｎは２以上の正の整数）以降については、Ｎ−１回目にて配置した各点を始点として、同様の計算を行うことにより、各領域の存在公算を求める。判定処理２０６にて計算終了時刻を経過したと判定された場合、計算を終了し、各時刻における存在公算分布を出力する。
【００２９】
このように、論理時刻tnにて算出した拡散効果の広がり３０９の円Ｐ内に偏りなく配置した各始点から、論理時刻tn+1における推定位置及び論理時刻tn+２の推定位置算出の基点となる始点を算出するようにしたので、各計算刻み幅での論理時刻tnにおいて計算した拡散効果の広がりを考慮した存在公算分布を算出することができる。これによって、存在公算分布の精度を向上できる。
【００３０】
また、存在公算を算出の基とした始点自体の存在公算を考慮し、存在公算が高い始点から算出した推定位置ほど存在公算が高いものとして、各領域の目標とする物体の存在公算分布を算出するので、さらに存在公算分布の精度を向上できる。
【００３１】
加えて、各計算刻み幅において配置する始点の数ｍを一定としたので、計算回数による計算量が一定となり、各回の計算回数を一定数に制限することができるので、シミュレーション速度を低下させずに計算することが可能となる。
【００３２】
以上説明した通り、実施の形態１による計算装置は、風象データ、海象データなどの気象データに基いて、漂流船、漂流者などの海上物体の移動軌跡を予測する偏流計算を行い、計算時間刻み幅ごとに移動後の物体の推定位置を算出する推定位置の算出処理２０１と、気象データから得られる流れの誤差、風圧流速、及び風圧偏角に基づいて、上記物体の推定位置の存在確率が所定以上となる拡散領域を求める拡散効果の広がりの算出処理２０２と、上記拡散領域内に複数の計算格子を設け、各格子での物体の推定位置の存在公算を始点ごとに算出し、各時刻における保存された始点ごとの存在公算を重ね合わせて、物体の存在公算を算出する存在公算の算出処理２０３と、全ての上記始点からの上記物体の推定位置の拡散領域内にて、上記存在公算の算出処理にて得られた物体の存在公算が最も高い一定数分の点を、次の計算時間刻み幅での始点として選択することで当該選択した始点を偏りなく配置し、当該選択した始点の位置と当該選択した始点の上記存在公算を対応付け、上記保存された始点として保存する始点の配置処理２０７と、を備えたものである。
【００３３】
これにより、物体の推定位置からの拡散を考慮した始点を利用して、次回の存在公算分布の算出を行うため、各回の計算にて拡散を考慮した存在公算分布を算出することができるとともに、各回の計算回数を一定数に制限することにより、シミュレーションの実行速度の低下を防止することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  計算装置、１０２  物体の移動計算部、１０３  始点作成部、１０４  存在公算の算出部、１０５  気象データ、１０６  始点の情報、１０７  存在公算分布、２０１  推定位置の算出処理、２０２  拡散効果の広がり算出処理、２０３  存在公算の算出処理、２０４  存在公算の判定処理、２０５  全領域の存在公算の算出処理、２０６  終了判定処理、２０７  次回の始点の配置処理。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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