(57)【要約】【課題】検出した物体の識別情報を認識するソナー装置を提供する。【解決手段】ソナー装置は、自装置が出力した探信音に対する識別信号音または自装置が出力した質問信号音に対する応答信号音を検出し、前記識別信号音に含まれる識別信号または前記応答信号音に含まれる応答信号に基づいて、前記識別信号音または前記応答信号音を出力した物体を識別する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自装置が出力した探信音に対する識別信号音を取得し、前記識別信号音に含まれる識別信号に基づいて、前記識別信号音を出力した物体を識別する質問応答情報処理部、
を備えるソナー装置。
【請求項２】
自装置が出力した質問信号音に対する応答信号音を取得し、前記応答信号音に含まれる応答信号に基づいて、前記応答信号音を出力した物体を識別する質問応答情報処理部、
を備えるソナー装置。
【請求項３】
ソナー装置が出力する探信音を取得し、前記探信音に対して自装置に関する絶対時刻および絶対位置に基づく識別信号を含む識別信号音を生成する応答情報処理部、
を備える応答装置。
【請求項４】
ソナー装置が出力する質問信号音を取得し、前記質問信号音に含まれる質問情報に対する応答信号を含む応答信号音を生成する応答情報処理部、
を備える応答装置。
【請求項５】
前記識別信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、時間の経過とともに次第に周波数が高くなる信号と、時間の経過とともに次第に周波数が低くなる信号のうちの一つによって変調される、
請求項３に記載の応答装置。
【請求項６】
前記識別信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、予め定められた複数の周波数帯のうちの一つを有する、
請求項３に記載の応答装置。
【請求項７】
請求項１に記載のソナー装置と、
請求項３に記載の応答装置と、
を備える識別システム。
【請求項８】
請求項２に記載のソナー装置と、
請求項４に記載の応答装置と、
を備える識別システム。
【請求項９】
ソナー装置が、自装置が出力した探信音に対する識別信号音または自装置が出力した質問信号音に対する応答信号音を取得し、前記識別信号音に含まれる識別信号または前記応答信号音に含まれる応答信号に基づいて、前記識別信号音または前記応答信号音を出力した物体を識別する、
識別方法。
【請求項１０】
ソナー装置が出力する探信音を取得し、前記探信音に対して自装置の絶対時刻および絶対位置に基づく識別信号を含む識別信号音を生成する、
応答方法。
【請求項１１】
ソナー装置のコンピュータを、
前記ソナー装置が出力した探信音に対する識別信号音または前記ソナー装置が出力した質問信号音に対する応答信号音を取得し、前記識別信号音に含まれる識別信号または前記応答信号音に含まれる応答信号に基づいて、前記識別信号音または前記応答信号音を出力した物体を識別する手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソナー装置、応答装置、識別システム、識別方法、応答方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水中の物体を検出する技術としてソナーが知られている。ソナーには、アクティブソナーとパッシブソナーがある。アクティブソナーは、物体を検出しようとする主体が音を発信し、それに対する反射音を検出することにより物体を検出する技術である。パッシブソナーは、物体が発する音波を検出し、検出した音波に基づいて物体を検出する技術である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、第１送波器から周波数が時間とともに上昇する第１信号を放射し、第２送波器から周波数が時間とともに下降する第２信号の２種類の信号を放射するソナーの目標物識別装置について記載されている。特許文献１の目標物識別装置は、受信装置による受信信号に対し、第１信号と第２信号をレプリカとする相関処理を行い、第１信号との相関出力が大きい場合は目標物が第１送波器側に存在し、第２信号との相関出力が大きい場合は目標物が第２送波器側に存在すると識別する。
【０００４】
また、航空機などの分野では、レーダを利用した物体の識別装置（ＩＦＦ：identification friend or foe）が提供されている。ＩＦＦを用いると、検出した物体が敵か味方かを識別することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５０５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
水中ではレーダが利用できないため、ソナーが利用されることが多い。一般的なソナーの場合、レーダによる識別と比較して、物体の存在を検出することができても、その物体の属性を識別することが難しい場合がある。物体の属性とは、その物体がどの国や組織に所属するかを示す情報や、敵味方を識別するための手掛かりとなる情報などである。
【０００７】
そこでこの発明は、上述の課題を解決するソナー装置、応答装置、識別システム、識別方法、応答方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、ソナー装置は、自装置が出力した探信音に対する識別信号音を取得し、前記識別信号音に含まれる識別信号に基づいて、前記識別信号音を出力した物体を識別する質問応答情報処理部、を備える。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、応答装置は、ソナー装置が出力する探信音を取得し、前記探信音に対して自装置に関する絶対時刻および絶対位置に基づく識別信号を含む識別信号音を生成する応答情報処理部、を備える。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、識別システムは、上記のソナー装置と、上記の応答装置と、を備える。
【００１１】
本発明の第４の態様によれば、識別方法は、ソナー装置が、自装置が出力した探信音に対する識別信号音または自装置が出力した質問信号音に対する応答信号音を取得し、前記識別信号音に含まれる識別信号または前記応答信号音に含まれる応答信号に基づいて、前記識別信号音または前記応答信号音を出力した物体を識別するステップを有する。
【００１２】
本発明の第５の態様によれば、応答方法は、ソナー装置が出力する探信音を取得し、前記探信音に対して自装置に関する絶対時刻および絶対位置に基づく識別信号を含む識別信号音を生成するステップを有する。
【００１３】
本発明の第６の態様によれば、プログラムは、ソナー装置のコンピュータを、前記ソナー装置が出力した探信音に対する識別信号音または自装置が出力した質問信号音に対する応答信号音を取得し、前記識別信号音に含まれる識別信号または前記応答信号音に含まれる応答信号に基づいて、前記識別信号音または前記応答信号音を出力した物体を識別する手段、として機能させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のソナー装置によれば、検出した物体の属性を識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態による識別システムの概要を示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態によるアクティブソナーの最小構成を示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態による応答装置の最小構成を示す図である。
【図４】本発明の第一実施形態による識別システムの最小構成を示す図である。
【図５】本発明の第一実施形態による識別システムの具体的な構成例を示す図である。
【図６】本発明の第一実施形態による識別処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第一実施形態による相関度の算出処理を説明する図である。
【図８】本発明の第一実施形態による暗号方式の一例を示す図である。
【図９】本発明の第二実施形態による識別システムの概要を示す図である。
【図１０】本発明の第二実施形態による識別システムの具体的な構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第二実施形態による識別処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第二実施形態による暗号方式の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第三実施形態による識別システムの具体的な構成例を示す図である。
【図１４】本発明の第三実施形態による周波数分析処理の一例を示す図である。
【図１５】本発明の第三実施形態による識別処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第四実施形態による識別システムの具体的な構成例を示す図である。
【図１７】本発明の第四実施形態による識別処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態による水中での物体の属性の識別を可能とする識別システムを、図１〜図８を参照して説明する。
図１は、本発明の第一実施形態による識別システムの概要を示す図である。識別システム（後述する識別システム１００）は、少なくとも１台のアクティブソナー（後述するアクティブソナー２０）と、応答装置１６とを含む。図１に示す船舶用ソナー５、投下式ソナー７、水中航走体用ソナー８、吊下式ソナー１０、海底設置ソナー１２、海中設置ソナー１３は、アクティブソナー２０の一例である。船舶用ソナー５は、海面１を航行する船舶４が備えるアクティブソナーである。船舶用ソナー５は、探信音１４を送信し、識別信号音１７を受信する。投下式ソナー７は、浮上部７Ａと水中部７Ｂから構成されるアクティブソナーである。航空機６は、投下式ソナー７を海上の所望の位置に投下する。浮上部７Ａは海面１上に浮揚する。水中部７Ｂは、浮上部７Ａとワイヤやロープ等により接続されている。水中部７Ｂは、浮上部７Ａにより吊るされ海中を浮遊する。水中部７Ｂは、探信音１４を送信し、識別信号音１７を受信する。水中航走体用ソナー８は、例えば、小型水中航走体１１が備えるアクティブソナーである。水中航走体用ソナー８は、探信音１４を送信し、識別信号音１７を受信する。吊下式ソナー１０は、例えば、ヘリコプター９により吊下され海中を浮遊する。吊下式ソナー１０は、探信音１４を送信し、識別信号音１７を受信する。海底設置ソナー１２は、海底２に設置されたアクティブソナーである。海底設置ソナー１２は、探信音１４を送信し、識別信号音１７を受信する。海中設置ソナー１３は、一端が海底２に固定されたワイヤ等によって海中に係留されたアクティブソナーである。海中設置ソナー１３は、探信音１４を送信し、識別信号音１７を受信する。
【００１７】
水中航走体３は、応答装置１６を備える。応答装置１６は、各種アクティブソナー２０（船舶用ソナー５、投下式ソナー７、水中航走体用ソナー８、吊下式ソナー１０、海底設置ソナー１２、海中設置ソナー１３）の何れかが出力した探信音１４を受信すると、識別信号音１７を生成し、出力する。アクティブソナー２０は、識別信号音１７を受信すると、識別信号音１７を解析し、水中航走体３の属性を識別する。
【００１８】
次に、第一実施形態におけるアクティブソナー２０、応答装置１６、識別システム１００の最小構成について説明する。
図２は、本発明の第一実施形態によるアクティブソナーの最小構成を示す図である。
アクティブソナー２０は、少なくとも質問応答情報処理部２０１を備えている。質問応答情報処理部２０１は、自装置（アクティブソナー２０）が出力した探信音に対する識別信号音１７を取得し、識別信号音に含まれる識別信号に基づいて、識別信号音を出力した物体を識別する。
【００１９】
図３は、本発明の第一実施形態による応答装置の最小構成を示す図である。
応答装置１６は、少なくとも応答情報処理部１６１を備えている。応答情報処理部１６１は、アクティブソナー２０が出力する探信音を取得し、探信音に対して自装置に関する識別情報（例えば、応答装置１６を備える水中航走体３の識別番号や水中航走体３に関する絶対時刻および絶対位置）を含む識別信号音を生成する。
【００２０】
図４は、本発明の第一実施形態による識別システムの最小構成を示す図である。
識別システム１００は、アクティブソナー２０と応答装置１６とを含む。アクティブソナー２０は、少なくとも質問応答情報処理部２０１を備えている。応答装置１６は、少なくとも応答情報処理部１６１を備えている。アクティブソナー２０は、探信音１４を送信する。応答装置１６の応答情報処理部１６１は、その探信音に対して自装置に関する識別情報を含む識別信号音１７を生成する。応答装置１６は、識別信号音１７を送信する。アクティブソナー２０の質問応答情報処理部２０１は、識別信号音１７に含まれる識別情報に基づいて、応答装置１６を識別する。
【００２１】
図５は、本発明の第一実施形態による識別システムの具体的な構成例を示す図である。
なお、図１〜図４と同じ機能部には同じ符号を付して説明する。識別システム１００は、アクティブソナー２０と応答装置１６とを含む。
アクティブソナー２０は、質問応答情報処理部２０１と、送信信号生成処理部２０２と、Ｄ／Ａ変換部２０３と、送信系ＢＰＦ（band-pass filter：バンドパスフィルタ）部２０４と、電力増幅部２０５と、電歪振動子２０６と、信号増幅部２０７と、受信系ＢＰＦ部２０８と、Ａ／Ｄ変換部２０９と、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０と、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１とを備える。
【００２２】
質問応答情報処理部２０１は、水中航走体３の検出に用いる探信音１４を生成するための送信パラメータの出力や、応答装置１６から受信した識別信号音１７の解析などを行う。具体的には、質問応答情報処理部２０１は、探信音１４の送信パラメータとして、探信音１４の送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミングを送信信号生成処理部２０２に指示する。周波数変調特性については、後に図７を用いて説明する。また、質問応答情報処理部２０１は、ＦＭ−ＵＰ相関度とＦＭ−ＤＯＷＮ相関度とに基づいて、識別信号音１７の検出および識別信号音１７を送信した応答装置１６を備える水中航走体３の属性の識別を行う。
【００２３】
送信信号生成処理部２０２は、質問応答情報処理部２０１が指示した送信パラメータに基づき、探信音１４の波形データを生成する。送信信号生成処理部２０２は、生成した波形データを、Ｄ／Ａ変換部２０３へ出力する。
Ｄ／Ａ変換部２０３は、送信信号生成処理部２０２から取得した波形データをＤ／Ａ変換し、アナログ電気信号を送信系ＢＰＦ部２０４へ出力する。
【００２４】
送信系ＢＰＦ部２０４は、Ｄ／Ａ変換部２０３から取得したアナログ電気信号の不要な高周波成分及び低周波成分を減衰させて、滑らかなアナログ電気信号を電力増幅部２０５へ出力する。
【００２５】
電力増幅部２０５は、パワーアンプである。電力増幅部２０５は、送信系ＢＰＦ部２０４から取得したアナログ電気信号の電力を増幅する。電力増幅部２０５は、増幅後のアナログ電気信号を電歪振動子２０６へ出力する。
【００２６】
電歪振動子２０６は、電力増幅部２０５から取得したアナログ電気信号を音波に変換する。電歪振動子２０６は、変換後の音波を探信音１４として水中に送信する。また、電歪振動子２０６は、応答装置１６が出力した識別信号音１７を含む水中の音波をアナログ電気信号に変換する。電歪振動子２０６は、変換後のアナログ電気信号を信号増幅部２０７へ出力する。
【００２７】
信号増幅部２０７は、プリアンプである。信号増幅部２０７は、電歪振動子２０６から取得した微弱なアナログ電気信号を増幅する。信号増幅部２０７は、増幅後のアナログ電気信号を受信系ＢＰＦ部２０８へ出力する。
【００２８】
受信系ＢＰＦ部２０８は、信号増幅部２０７から取得したアナログ電気信号に対し、識別信号音１７の周波数以外の周波数帯域の成分を減衰させて、ナイキスト周波数成分を除去する。受信系ＢＰＦ部２０８は、通過帯域制限後のアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換部２０９へ出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部２０９は、受信系ＢＰＦ部２０８から取得したアナログ電気信号をデジタル波形データへ変換する。Ａ／Ｄ変換部２０９は、変換後のデジタル波形データを、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０及びＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１へ出力する。
【００３０】
ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０は、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得したデジタル波形データに所定のＦＭ−ＵＰ相関データを乗算し、ＦＭ−ＵＰ相関度を算出する。ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０は、図７に示すＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３を検出するためにＦＭ−ＵＰ相関度を算出する。ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０は、ＦＭ−ＵＰ相関度を質問応答情報処理部２０１へ出力する。
【００３１】
ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１は、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得したデジタル波形データに所定のＦＭ−ＤＯＷＮ相関データを乗算し、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を算出する。ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１は、図７に示すＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４を検出するためにＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を算出する。ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１は、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を質問応答情報処理部２０１へ出力する。
【００３２】
応答装置１６は、応答情報処理部１６１と、送信信号生成処理部１６２と、Ｄ／Ａ変換部１６３と、送信系ＢＰＦ部１６４と、電力増幅部１６５と、電歪振動子１６６と、信号増幅部１６７と、受信系ＢＰＦ部１６８と、Ａ／Ｄ変換部１６９と、周波数分析処理部１７２とを備える。
【００３３】
応答情報処理部１６１は、アクティブソナー２０が送信した探信音１４の検出や、探信音１４に対する識別信号音１７の生成などを行う。具体的には、応答情報処理部１６１は、後述するＦＭ−ＵＰ相関度とＦＭ−ＤＯＷＮ相関度とに基づいて、探信音１４の解析を行う。また、応答情報処理部１６１は、識別信号音１７の送信パラメータとして、識別信号音１７の送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミング、時刻情報及び位置情報等を送信信号生成処理部１６２に指示する。このとき、応答情報処理部１６１は、周波数変調特性として、図７に示すＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３とＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４のパルスの組み合わせによる暗号を指示する。
【００３４】
送信信号生成処理部１６２は、応答情報処理部１６１が指示した送信パラメータに基づいて、識別信号音１７の波形データを生成する。送信信号生成処理部１６２は、生成した波形データを、Ｄ／Ａ変換部１６３へ出力する。
【００３５】
Ｄ／Ａ変換部１６３は、送信信号生成処理部１６２から取得した送信波形データをＤ／Ａ変換し、アナログ電気信号を送信系ＢＰＦ部１６４へ出力する。
【００３６】
送信系ＢＰＦ部１６４は、Ｄ／Ａ変換部１６３から取得したアナログ電気信号の不要な高周波成分及び低周波成分を減衰させて、滑らかなアナログ電気信号を電力増幅部１６５へ出力する。
【００３７】
電力増幅部１６５は、パワーアンプである。電力増幅部１６５は、送信系ＢＰＦ部１６４から取得したアナログ電気信号の電力を増幅する。電力増幅部１６５は、増幅後のアナログ電気信号を電歪振動子１６６へ出力する。
【００３８】
電歪振動子１６６は、電力増幅部１６５から取得したアナログ電気信号を音波に変換する。電歪振動子１６６は、変換後の音波を識別信号音１７として水中に送信する。また、電歪振動子１６６は、アクティブソナー２０が出力した探信音１４を含む水中の音波をアナログ電気信号に変換する。電歪振動子１６６は、変換後のアナログ電気信号を信号増幅部１６７へ出力する。
【００３９】
信号増幅部１６７は、プリアンプである。信号増幅部１６７は、電歪振動子１６６から取得した微弱なアナログ電気信号を増幅する。信号増幅部１６７は、増幅後のアナログ電気信号を受信系ＢＰＦ部１６８へ出力する。
【００４０】
受信系ＢＰＦ部１６８は、信号増幅部１６７から取得したアナログ電気信号に対し、探信音１４の周波数以外の周波数帯域の成分を減衰させて、ナイキスト周波数成分を除去する。受信系ＢＰＦ部１６８は、通過帯域制限後のアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換部１６９へ出力する。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換部１６９は、受信系ＢＰＦ部１６８から取得したアナログ電気信号をデジタル波形データへ変換する。Ａ／Ｄ変換部１６９は、変換後のデジタル波形データを、周波数分析処理部１７２へ出力する。
【００４２】
周波数分析処理部１７２は、Ａ／Ｄ変換部１６９から取得したデジタル波形データに対し高速フーリエ変換等の周波数分析処理を行い、周波数分析結果を応答情報処理部１６１へ出力する。
【００４３】
次に第一実施形態のアクティブソナー２０による応答装置１６を備える水中航走体３を識別する処理について図６〜図８を用いて説明する。
図６は、本発明の第一実施形態による識別処理の一例を示すフローチャートである。
図７は、本発明の第一実施形態による相関度の算出処理を説明する図である。
まず、アクティブソナー２０が、探信音１４を生成する（ステップＳ１１）。具体的には、質問応答情報処理部２０１が、探信音１４の送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミングを含む送信パラメータを送信信号生成処理部２０２に出力する。探信音１４は、水中航走体３の検出に適する送信レベル、送信周波数、送信パルス幅及び周波数変調特性を考慮して生成された水中音波である。
【００４４】
次に送信信号生成処理部２０２は、送信パラメータに基づいて、探信音１４の波形データを生成する。送信信号生成処理部２０２は、生成した波形データを、送信パラメータに含まれる送信タイミングでＤ／Ａ変換部２０３へ出力する。Ｄ／Ａ変換部２０３は、波形データをアナログ電気信号に変換し、送信系ＢＰＦ部２０４へ出力する。送信系ＢＰＦ部２０４は、アナログ電気信号の高周波成分及び低周波成分を除去して電力増幅部２０５へ出力する。電力増幅部２０５は、アナログ電気信号を増幅し、電歪振動子２０６へ出力する。
【００４５】
次にアクティブソナー２０が、探信音１４を送信する（ステップＳ１２）。具体的には、電歪振動子２０６が、アナログ電気信号を音波（探信音１４）に変換し、探信音１４を水中に送信する。
【００４６】
応答装置１６は、水中に送信された探信音１４を受信する（ステップＳ１３）。電歪振動子１６６は、探信音１４をアナログ電気信号に変換し、信号増幅部１６７へ出力する。
【００４７】
次に応答装置１６は、探信音１４を解析する（ステップＳ１４）。具体的には、信号増幅部１６７は、取得したアナログ電気信号を増幅し、受信系ＢＰＦ部１６８へ出力する。受信系ＢＰＦ部１６８は、アナログ電気信号から探信音１４の周波数帯域（低周波側４５〜高周波側４６）を抽出する。受信系ＢＰＦ部１６８は、抽出したアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換部１６９へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１６９は、アナログ電気信号をデジタル波形データへ変換し、周波数分析処理部１７２へ出力する。
【００４８】
周波数分析処理部１７２は、Ａ／Ｄ変換部１６９から取得したデジタル波形データに対し、高速フーリエ変換等の周波数分析処理を行い、周波数分析結果を応答情報処理部１６１へ出力する。
【００４９】
応答情報処理部１６１は、周波数分析処理部１７２から取得した周波数分析結果について、予め登録されたアクティブソナー２０が送信する探信音１４の特徴と一致する場合、検出した音波が探信音１４であると判定する。
【００５０】
次に応答装置１６は、識別信号音１７を生成する（ステップＳ１５）。具体的には、応答装置１６において識別信号音１７の送信制御情報が送信ＯＮに設定されていて、応答情報処理部１６１が、探信音１４であると判定した場合、応答情報処理部１６１は、識別信号音１７の送信パラメータとして、送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミングを送信信号生成処理部１６２へ指示する。このとき、応答情報処理部１６１は、周波数変調特性として、図７に示すＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３とＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４のパルスの組み合わせによる暗号を指示する。
【００５１】
例えば、ＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３による周波数変調を指示したパルスは情報の「１」、ＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４による周波数変調を指示したパルスは情報の「０」と定義すると、１６個の送信パルスの組み合わせにより１６ｂｉｔの情報を識別信号音１７として送信することができる。１６ｂｉｔの情報は、６５５３６通りの組み合わせがある。この「０」と「１」の情報の組み合わせについて、予めアクティブソナー２０の質問応答情報処理部２０１と応答装置１６の応答情報処理部１６１でルールを決めておくことにより、質問応答情報処理部２０１は、識別信号音１７を認識することができる。
【００５２】
次に１６ｂｉｔの情報の組み合わせの暗号について、図８を参照して説明する。
図８は、本発明の第一実施形態による暗号方式の一例を示す図である。
図８に絶対時刻（世界標準時）、絶対位置（水中航走体３の現在位置の緯度及び経度）および水中航走体３の識別番号の３つの絶対値の組み合わせにより１６ｂｉｔの暗号化された情報を定める暗号テーブルの一例を示す。例えば、この暗号テーブルの１行目は、絶対時刻（「２０１７年１２月３１日２３時５９分」）、絶対位置（「緯度−９０．０ｄｅｇ、経度０．０ｄｅｇ」）、水中航走体３の識別番号（「００１」）に対して、これらの値を所定の暗号化ロジックで組み合わせることによって得られる１６桁の値（１６進数で「Ａ５０Ｂ」）が識別信号であることを示している。質問応答情報処理部２０１は、識別信号音１７が示す１６個のパルス信号に対応する１６個の「１」または「０」の数字の並びと、図８に例示する暗号テーブル（または暗号化ロジック）に基づいて、識別信号音１７を構成する絶対時刻、絶対位置、水中航走体３の識別番号を算出する。質問応答情報処理部２０１は、応答装置１６を備える水中航走体３の識別番号が算出できると、水中航走体３が所属する国などを把握したり、水中航走体３が敵か味方かを判別したりできる。
【００５３】
また、一般にアクティブソナー２０は、識別信号音１７の到来方位を検出することができるが、複数の水中航走体３が存在し、複数の水中航走体３から識別信号音１７が送信された場合、水中航走体３と識別信号音１７との対応関係が判別できなくなる可能性がある。そこで、識別信号音１７の送信タイミングを、探信音１４の検出から予め規定された一定時間内というルールを設ける。アクティブソナー２０の質問応答情報処理部２０１は、識別信号音１７の検出タイミングを水中航走体３までの距離に関係する情報として検出する。例えば水中における音波の伝搬速度を１５００ｍ／秒、識別信号音１７の送信タイミングを探信音１４の検出から１．０±０．１秒と規定する。この場合、探信音１４の送信から２秒で識別信号音１７を検出したとすると、アクティブソナー２０の質問応答情報処理部２０１は、識別信号音１７の検出タイミングから７５０ｍ手前に、その識別信号音１７を送信した水中航走体３が存在することを特定することができる。
【００５４】
次に送信信号生成処理部１６２は、質問応答情報処理部２０１から取得した送信パラメータに基づいて、識別信号音１７の波形データを生成する。識別信号音１７の波形データは、上記のように、例えば、１６個の「１」または「０」の値の並びで構成された暗号化データである。送信信号生成処理部１６２は、暗号化された波形データを、送信パラメータに含まれる送信タイミングでＤ／Ａ変換部１６３へ出力する。Ｄ／Ａ変換部１６３は、波形データをアナログ電気信号に変換し、送信系ＢＰＦ部１６４へ出力する。送信系ＢＰＦ部１６４は、アナログ電気信号の不要な高周波成分及び低周波成分を除去して電力増幅部１６５へ出力する。電力増幅部１６５は、アナログ電気信号を増幅し、電歪振動子１６６へ出力する。
【００５５】
次に応答装置１６が、識別信号音１７を送信する（ステップＳ１６）。具体的には、電歪振動子１６６が、アナログ電気信号を音波（識別信号音１７）に変換し、識別信号音１７を水中に送信する。
【００５６】
アクティブソナー２０は、水中に送信された識別信号音１７を受信する（ステップＳ１７）。具体的には、電歪振動子２０６は、識別信号音１７をアナログ電気信号に変換し、信号増幅部２０７へ出力する。
【００５７】
次にアクティブソナー２０は、識別信号音１７を解析する（ステップＳ１８）。具体的には、信号増幅部２０７は、取得したアナログ電気信号を増幅し、受信系ＢＰＦ部２０８へ出力する。受信系ＢＰＦ部２０８は、アナログ電気信号から識別信号音１７の周波数帯域（例えば、低周波側４５〜高周波側４６）を抽出する。受信系ＢＰＦ部２０８は、抽出したアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換部２０９へ出力する。Ａ／Ｄ変換部２０９は、アナログ電気信号をデジタル波形データへ変換し、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０及びＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１へ出力する。
【００５８】
ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０は、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得したデジタル波形データに対し、ＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３を検出するために、予め設定されたＦＭ−ＵＰ相関データを乗算し、ＦＭ−ＵＰ相関度を算出する。つまり、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０は、ＦＭ−ＵＰ相関データと識別信号音１７に基づく波形データの相互相関を計算し、相関振幅および相関位相を算出する。ここで、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０は、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得した１つのデジタル波形データ入力周期５１の時間分の波形データに対し、パルス幅５２に相当する波形データ数について、１サンプル目から順番に所定のＦＭ−ＵＰ相関データを乗算し、ＦＭ−ＵＰ相関度を算出する。このとき、第１パルス４７のパルス幅５２と相関演算時間幅５３，５４等とデジタル波形データ入力周期５１とを同じ時間に設定する。こうすることにより、デジタル波形データ入力周期５１で、相関処理開始時の相関演算時間幅５３に示す１サンプル目から順に１サンプルずつ時間をずらしながら相関処理終了時の相関演算時間幅５４まで、パルス幅５２に相当する時間分のデジタル波形データに対してＦＭ−ＵＰ相関処理を行うと、必ず第１パルスのパルス幅のみに対応するＦＭ−ＵＰ相関度を得られるので、第１パルスのＦＭ−ＵＰ相関度と、第２パルス以降の各パルスのＦＭ−ＵＰ相関度を分離することができる。同様にＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０は、第２パルスのＦＭ−ＵＰ相関度〜第１６パルスのＦＭ−ＵＰ相関度までをそれぞれ分離して算出する。ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０は、第１パルス〜第１６パルスの各々について算出したＦＭ−ＵＰ相関度を質問応答情報処理部２０１へ出力する。
【００５９】
ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１は、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得したデジタル波形データに対し、ＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４を検出するために、予め設定されたＦＭ−ＤＯＷＮ相関データを乗算し、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を算出する。ここで、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１は、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得した１つのデジタル波形データ入力周期５１の時間に相当する波形データに対し、パルス幅５２に相当する波形データ数について、１サンプル目から順番に所定のＦＭ−ＤＯＷＮ相関データを乗算し、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を算出する。第１パルス４７のパルス幅５２と相関演算時間幅５３，５４等とデジタル波形データ入力周期５１とを同じ時間に設定する。こうすることにより、デジタル波形データ入力周期５１で相関処理開始時の相関演算時間幅５３に示す１サンプル目から順に１サンプルずつ時間をずらしながら相関処理終了時の相関演算時間幅５４までパルス幅５２に相当する時間分のデジタル波形データに対してＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理を行うと、必ず第１パルスのパルス幅のみに対応するＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を得られる。これにより、第１パルスのＦＭ−ＤＯＷＮ相関度と、第２パルス以降の各パルスのＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を分離することができる。同様にＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部１７１は、第２パルスのＦＭ−ＤＯＷＮ相関度〜第１６パルスのＦＭ−ＤＯＷＮ相関度までをそれぞれ分離して算出する。ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１は、第１パルス〜第１６パルスの各々について算出したＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を質問応答情報処理部２０１へ出力する。
【００６０】
質問応答情報処理部２０１は、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０およびＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１から取得した１６個ずつの相関度を所定の閾値を比較する。質問応答情報処理部２０１は、各パルスのＦＭ−ＵＰ相関度またはＦＭ−ＤＯＷＮ相関度が所定の閾値以上であれば、検出した音波が識別信号音１７であると判定する。
識別信号音１７であると判定した場合、質問応答情報処理部２０１は、ＦＭ−ＵＰ相関度とＦＭ−ＤＯＷＮ相関度の何れが閾値以上であるかによって、受信したデータの各パルス信号に対し「０」または「１」に割り当てる。また、質問応答情報処理部２０１は、検出した音を識別信号音１７であると判定すると、識別信号音１７に含まれる情報の組み合わせ（割り当てた「０」と「１」の組み合わせ）について、例えば図８に例示した暗号テーブルを参照し、絶対時刻、絶対位置及び識別番号の絶対値の組み合わせにより定義された識別信号の暗号に一致する場合は妥当な識別信号音と判定する。次に質問応答情報処理部２０１は、妥当な識別信号音１７と判定した場合、その識別信号音１７を送信した水中航走体３について、属性の判定を行う。例えば、暗号テーブルに基づいて算出した識別番号が妥当な場合、質問応答情報処理部２０１は、水中航走体３は味方であると判定する。
識別信号音１７について、暗号テーブルに基づいて算出した識別番号が妥当な番号ではない場合（例えば、暗号テーブルに記載がある識別番号であるが、現在、この場所に存在するはずがないことが分かっている場合など）、質問応答情報処理部２０１は、水中航走体３は味方ではないと判定する。
【００６１】
一般的にアクティブソナーの分野では、水中音波が海水の密度分布の影響を受けて直進しないこと、アクティブソナーが使用する音波の周波数が低いため海中雑音の影響を受けやすく水中における音波による信号通信の信頼性が低いことなどの理由から、対象物の識別を行うことができないことが多い。これに対し、本実施形態では、応答装置１６が、アクティブソナー２０が送信する探信音１４の周波数変調の方法（時間の経過とともに周波数を高くする、周波数を低下させる）を利用して、１ビットの情報（０か１）を割りあてた１つのパルス信号を、時間的に連続して送信する。これにより応答装置１６は、暗号化された識別情報を含む識別信号音１７を送信する。また、アクティブソナー２０では、周波数変調された情報を確実に読み取るため、受信した識別信号音１７に対してＡ／Ｄ変換した１サンプルのデジタル波形データ毎に２種類の相関処理（ＦＭ−ＵＰ相関処理、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理）を行い、高精度に周波数変調された信号を復元し、暗号を復号する処理を行う。これにより、アクティブソナー２０は水中航走体３の敵味方や、識別番号を識別することができる。
【００６２】
＜第二実施形態＞
以下、本発明の第二実施形態による識別システムについて、図９〜図１２を参照して説明する。第二実施形態に係る識別システム１００ａのうち、第一実施形態に係る識別システム１００と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００６３】
図９は、本発明の第二実施形態による識別システムの概要を示す図である。
図９に示す船舶用ソナー５ａ、投下式ソナー７ａ、水中航走体用ソナー８ａ、吊下式ソナー１０ａ、海底設置ソナー１２ａ、海中設置ソナー１３ａは、アクティブソナー２０ａの一例である。また、水中航走体３は、応答装置１６ａを備える。第二実施形態に係るアクティブソナー２０ａは、第一実施形態の質問情報を含んだ探信音である質問信号音１８を送信する。また、応答装置１６ａは、質問信号音１８の質問情報に対する回答情報を含む応答信号音１９を送信する。アクティブソナー２０ａは、応答信号音１９を受信すると、応答信号音１９を解析し、水中航走体３の属性を識別する。質問信号音１８は、水中航走体３に対して識別情報の提供を要求する信号であり、アクティブソナー２０ａは、水中航走体３からの応答の有無及び応答信号音１９の内容により、水中航走体３を識別する。例えば、水中航走体３から応答がなかったり、応答信号音１９の内容が質問信号音１８に対応したものでなかったりすれば、アクティブソナー２０ａは、その水中航走体３が関係のない国や組織に属すると識別する。
【００６４】
図１０は、発明の第二実施形態による識別システムの具体的な構成例を示す図である。
図示するように識別システム１００ａは、アクティブソナー２０ａと応答装置１６ａとを含む。
アクティブソナー２０ａは、質問応答情報処理部２０１ａと、送信信号生成処理部２０２と、Ｄ／Ａ変換部２０３と、送信系ＢＰＦ部２０４と、電力増幅部２０５と、電歪振動子２０６と、信号増幅部２０７と、受信系ＢＰＦ部２０８と、Ａ／Ｄ変換部２０９と、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０と、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１とを備える。
【００６５】
質問応答情報処理部２０１ａは、水中航走体を識別するための質問信号音１８を生成するための送信パラメータの出力や、応答装置１６ａから受信した応答信号音１９の解析などを行う。具体的には、質問応答情報処理部２０１ａは、質問信号音１８の送信パラメータとして、質問信号音１８の送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミング、絶対時刻及び識別番号を送信信号生成処理部２０２に指示する。質問応答情報処理部２０１ａは、周波数変調特性として、ＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３またはＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４によるパルスの組み合わせを指示する。質問情報の内容は、例えば、ＦＭ−ＵＰを情報「０」、ＦＭ−ＤＯＷＮを情報「１」としたときの「０」と「１」の組み合わせによって構成される値によって規定される。なお、質問信号音１８は、図１２に示す暗号テーブルによって暗号化されている。また、質問応答情報処理部２０１ａは、ＦＭ−ＵＰ相関度とＦＭ−ＤＯＷＮ相関度とに基づいて、応答信号音１９の解析および応答信号音１９に含まれる水中航走体３の属性の認識を行う。
【００６６】
応答装置１６ａは、応答情報処理部１６１と、送信信号生成処理部１６２と、Ｄ／Ａ変換部１６３と、送信系ＢＰＦ部１６４と、電力増幅部１６５と、電歪振動子１６６と、信号増幅部１６７と、受信系ＢＰＦ部１６８と、Ａ／Ｄ変換部１６９と、ＦＭ−ＵＰ相関処理部１７０と、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部１７１とを備える。
【００６７】
応答情報処理部１６１ａは、アクティブソナー２０ａが送信した質問信号音１８の解析や、質問信号音１８に対する応答信号音１９の生成などを行う。具体的には、応答情報処理部１６１ａは、ＦＭ−ＵＰ相関度とＦＭ−ＤＯＷＮ相関度とに基づいて、質問信号音１８の解析を行う。また、応答情報処理部１６１ａは、応答信号音１９の送信パラメータとして、応答信号音１９の送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミングを送信信号生成処理部１６２に指示する。このとき、応答情報処理部１６１ａは、周波数変調特性として、図７に示すＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３とＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４のパルスの組み合わせによる暗号を指示する。
【００６８】
ＦＭ−ＵＰ相関処理部１７０は、Ａ／Ｄ変換部１６９から取得したデジタル波形データにＦＭ−ＵＰ相関データを乗算し、ＦＭ−ＵＰ相関度を算出する。ＦＭ−ＵＰ相関処理部１７０は、図７に示すＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３を検出するためにＦＭ−ＵＰ相関度を算出する。ＦＭ−ＵＰ相関度の算出は、第一実施形態において説明したＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０が、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得したデジタル波形データに対してＦＭ−ＵＰ相関度を算出する処理と同様である。ＦＭ−ＵＰ相関処理部１７０は、ＦＭ−ＵＰ相関度を応答情報処理部１６１ａへ出力する。
ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部１７１は、Ａ／Ｄ変換部１６９から取得したデジタル波形データにＦＭ−ＤＯＷＮ相関データを乗算し、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を算出する。ＦＭ−ＵＰ相関度の算出は、第一実施形態において説明したＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１が、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得したデジタル波形データに対してＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を算出する処理と同様である。ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部１７１は、図７に示すＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４を検出するためにＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を算出する。ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部１７１は、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を応答情報処理部１６１ａへ出力する。
【００６９】
次に第二実施形態における水中航走体３の属性の識別処理について説明する。図１１は、本発明の第二実施形態による識別処理の一例を示すフローチャートである。  図１２は、本発明の第二実施形態による暗号方式の一例を示す図である。第一実施形態のフローチャート（図６）と同様の処理については説明を省略する。
まず、アクティブソナー２０ａが、質問信号音１８を生成する（ステップＳ２１）。具体的には、質問応答情報処理部２０１ａが、質問信号音１８の送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミングを含む送信パラメータを送信信号生成処理部２０２に出力する。質問応答情報処理部２０１ａは、例えば、現在の絶対時刻と図１２示す暗号テーブルに基づいて、１６個のパルス信号を決定し、各パルス信号に応じて周波数変調特性を設定する。例えば、現在の絶対時刻が２０１７年１２月３１日２３時５９分であるとすると、質問応答情報処理部２０１ａは、図１２の暗号テーブルを参照し、質問信号「Ａ５０Ｂ（１６進数）」を算出する。質問応答情報処理部２０１ａは、Ａ５０Ｂを構成する１６個の「０」、「１」の組み合わせに応じて、ＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３とＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４による周波数変調の組み合わせを指示する。
【００７０】
送信信号生成処理部２０２は、送信パラメータに基づいて、質問信号音１８の波形データを生成する。送信信号生成処理部２０２は、生成した波形データを、送信パラメータに含まれる送信タイミングでＤ／Ａ変換部２０３へ出力する。Ｄ／Ａ変換部２０３は、波形データをアナログ電気信号に変換し、送信系ＢＰＦ部２０４へ出力する。送信系ＢＰＦ部２０４は、アナログ電気信号の高周波成分及び低周波成分を除去して電力増幅部２０５へ出力する。電力増幅部２０５は、アナログ電気信号を増幅し、電歪振動子２０６へ出力する。次にアクティブソナー２０ａが、質問信号音１８を送信する（ステップＳ２２）。応答装置１６ａは、質問信号音１８を受信する（ステップＳ２３）。
【００７１】
次に応答装置１６ａは、質問信号音１８を解析する（ステップＳ２４）。具体的には、電歪振動子１６６が出力した質問信号音１８の成分を含むアナログ電気信号を信号増幅部１６７が増幅し、受信系ＢＰＦ部１６８へ出力する。受信系ＢＰＦ部１６８は、アナログ電気信号から質問信号音１８の周波数帯域（例えば、低周波側４５〜高周波側４６）を抽出する。受信系ＢＰＦ部１６８は、抽出したアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換部１６９へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１６９は、アナログ電気信号をデジタル波形データへ変換し、ＦＭ−ＵＰ相関処理部１７０及びＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部１７１へ出力する。
【００７２】
ＦＭ−ＵＰ相関処理部１７０は、Ａ／Ｄ変換部１６９から取得したデジタル波形データに対し、所定のＦＭ−ＵＰ相関データを乗算し、ＦＭ−ＵＰ相関度を算出する。ＦＭ−ＵＰ相関処理部１７０は、第１パルス〜第１６パルスの各々について算出したＦＭ−ＵＰ相関度を応答情報処理部１６１ａへ出力する。
【００７３】
ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部１７１は、Ａ／Ｄ変換部１６９から取得したデジタル波形データに対し、所定のＦＭ−ＤＯＷＮ相関データを乗算し、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を算出する。ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部１７１は、第１パルス〜第１６パルスの各々について算出したＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を応答情報処理部１６１ａへ出力する。
【００７４】
応答情報処理部１６１ａは、ＦＭ−ＵＰ相関処理部１７０およびＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部１７１から取得した１６個ずつの相関度を所定の閾値を比較する。応答情報処理部１６１ａは、各パルス信号のＦＭ−ＵＰ相関度またはＦＭ−ＤＯＷＮ相関度が所定の閾値以上であれば、検出した音波が質問信号音１８であると判定する。質問信号音１８であると判定すると、応答情報処理部１６１ａは、質問信号音１８を構成する「０」と「１」の並びが図１２に示す絶対時刻（世界標準時刻）に対応した暗号であるか判定する。これにより、質問信号音１８を送信したアクティブソナー２０ａが味方のものかどうかを確認する。
【００７５】
次に応答装置１６ａは、応答信号音１９を生成する（ステップＳ２５）。予め設定された応答信号音１９の送信制御情報が送信ＯＮに設定されていて、質問信号音１８の「０」と「１」の組み合わせが暗号テーブルに存在した場合、応答情報処理部１６１ａは、応答信号音１９の送信パラメータとして、送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミング、絶対時刻及び識別番号を送信信号生成処理部１６２へ指示する。このとき、応答情報処理部１６１ａは、周波数変調特性として、図７に示すＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３とＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４の組み合わせによる暗号を指示する。例えば、現在の絶対時刻が２０１７年１２月３１日２３時５９分で、水中航走体３の識別番号が「００１」ならば、応答情報処理部１６１ａは、応答信号音の値に「８８３Ｄ」を設定する。例えば、ＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３による周波数変調のパルスは情報「１」、ＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４による周波数変調のパルスは情報「０」と規定した場合、応答情報処理部１６１ａは、「８８３Ｄ」に相当するＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３とＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４の組み合わせを周波数変調特性として送信信号生成処理部１６２へ指示する。なお、図１２に示す暗号テーブルは、予めアクティブソナー２０ａの質問応答情報処理部２０１ａと応答装置１６ａの応答情報処理部１６１ａの間で共有されており、応答装置１６ａが、質問信号音１８の１６ｂｉｔの暗号に対応する応答信号音１９の１６ｂｉｔの暗号を送信することにより、アクティブソナー２０ａの質問応答情報処理部２０１ａは応答信号音１９を解析し、その内容を把握することができる。また、第一実施形態と同様、応答信号音１９の送信タイミングには、質問信号音１８の検出から予め規定された一定時間内というルールを設けてもよい。
【００７６】
次に送信信号生成処理部１６２は、送信パラメータに基づいて、応答信号音１９の暗号化された波形データを生成する。送信信号生成処理部１６２は、波形データを、送信パラメータに含まれる送信タイミングでＤ／Ａ変換部１６３へ出力する。Ｄ／Ａ変換部１６３は、波形データをアナログ電気信号に変換し、送信系ＢＰＦ部１６４へ出力する。送信系ＢＰＦ部１６４は、アナログ電気信号の不要な高周波成分及び低周波成分を除去して電力増幅部１６５へ出力する。電力増幅部１６５は、アナログ電気信号を増幅し、電歪振動子１６６へ出力する。
【００７７】
次に応答装置１６ａが、応答信号音１９を送信する（ステップＳ２６）。アクティブソナー２０ａは、応答信号音１９を受信する（ステップＳ２７）。次にアクティブソナー２０ａは、応答信号音１９を解析する（ステップＳ２８）。具体的には、信号増幅部２０７は、取得したアナログ電気信号を増幅し、受信系ＢＰＦ部２０８へ出力する。受信系ＢＰＦ部２０８は、アナログ電気信号から応答信号音１９の周波数帯域を抽出する。受信系ＢＰＦ部２０８は、抽出したアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換部２０９へ出力する。Ａ／Ｄ変換部２０９は、アナログ電気信号をデジタル波形データへ変換し、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０及びＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１へ出力する。
【００７８】
ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０は、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得したデジタル波形データに対し、所定のＦＭ−ＵＰ相関データを乗算し、ＦＭ−ＵＰ相関度を算出する。ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０は、第１パルス〜第１６パルスの各々について算出したＦＭ−ＵＰ相関度を質問応答情報処理部２０１ａへ出力する。
【００７９】
ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１は、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得したデジタル波形データに対し、所定のＦＭ−ＤＯＷＮ相関データを乗算し、ＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を算出する。ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１は、第１パルス〜第１６パルスの各々について算出したＦＭ−ＤＯＷＮ相関度を質問応答情報処理部２０１ａへ出力する。
【００８０】
質問応答情報処理部２０１ａは、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０およびＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１から取得した１６個ずつの相関度を所定の閾値を比較する。質問応答情報処理部２０１ａは、各パルスのＦＭ−ＵＰ相関度またはＦＭ−ＤＯＷＮ相関度が所定の閾値以上であれば、検出した音波が応答信号音１９であると判定する。また、質問応答情報処理部２０１は、検出した音波を応答信号音１９であると判定すると、応答信号音１９に含まれる情報の組み合わせについて、例えば図１２に例示した暗号テーブルを参照し、絶対時刻及び識別番号の絶対値の組み合わせにより定義された応答信号の暗号に一致する場合は妥当な応答信号音１９と判定する。次に質問応答情報処理部２０１ａは、正しい応答信号音１９と判定した場合、その応答信号音１９を送信した水中航走体３について、属性の判定を行う。例えば、暗号テーブルに基づいて算出した識別番号の水中航走体３が当該時刻に当該海域に存在する可能性がある場合、質問応答情報処理部２０１ａは、水中航走体３は味方であると判定する。妥当な応答信号音１９と判定できない場合や、暗号テーブルに基づいて算出した識別番号が妥当な番号ではない場合、質問応答情報処理部２０１ａは、水中航走体３は味方ではないと判定する。あるいは、例えば、質問信号音１８を送信してから所定時間が経過しても応答信号音１９を受信できない場合（水中航走体３が応答しない場合）、質問応答情報処理部２０１ａは、水中航走体３は味方ではないと判定する。
【００８１】
本実施形態によれば、アクティブソナー２０から水中の雑音に影響されにくい周波数変調により暗号化された質問信号音１８を送信し、水中航走体３（応答装置１６）が暗号化された質問信号に対応する応答信号音１９を送信する。これにより、アクティブソナー２０は水中航走体３の敵味方や、水中航走体３の識別番号を識別することができる。
【００８２】
なお、上記実施形態では、アクティブソナー２０ａが質問信号音１８を最初に送信する場合を例に説明を行ったが、アクティブソナー２０ａが、まず、探信音１４を送信し、それに対する反射波を検出した時に質問信号音１８を送信するようにしてもよい。あるいは、アクティブソナー２０ａが、まず、探信音１４を送信し、それに対する識別信号音１７を検出し、識別信号音１７が、水中航走体３が味方であることを示している場合、確認のために質問信号音１８を送信するようにしてもよい。
【００８３】
＜第三実施形態＞
以下、本発明の第三実施形態による識別システムについて、図１３〜図１５を参照して説明する。第三実施形態に係る識別システム１００ｂのうち、第一実施形態に係る識別システム１００と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明を省略する。第一実施形態ではＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３またはＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４を用いた周波数変調により「０」または「１」の情報を送信したが、第三実施形態では、周波数の高低により「０」または「１」の情報を送信する。
【００８４】
図１３は、本発明の第三実施形態による識別システムの具体的な構成例を示す図である。図示するように識別システム１００ｂは、アクティブソナー２０ｂと応答装置１６ｂとを含む。
アクティブソナー２０ｂは、質問応答情報処理部２０１に代えて、質問応答情報処理部２０１ｂを備える。アクティブソナー２０ｂは、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０およびＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１に代えて、周波数分析処理部２１２を備える。他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００８５】
質問応答情報処理部２０１ｂは、探信音１４ｂを生成するための送信パラメータの出力や、応答装置１６ｂから受信した識別信号音１７ｂ応答信号音１９の解析などを行う。具体的には、質問応答情報処理部２０１ｂは、探信音１４ｂの送信パラメータとして、探信音１４ｂの送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミングを送信信号生成処理部２０２に指示する。本実施形態では、質問応答情報処理部２０１ｂは、周波数変調特性として、高周波信号または低周波信号によるパルスの組み合わせを指示する。周波数変調特性については、後に図１５を用いて説明する。また、質問応答情報処理部２０１ｂは、周波数分析処理部２１２による周波数分析の結果に基づいて、識別信号音１７の検出および識別信号音１７に含まれる水中航走体３の属性の識別を行う。
周波数分析処理部２１２は、高速フーリエ変換等により周波数分析を行う。ここで、周波数分析処理部２１２の処理について、図１４を用いて説明する。
【００８６】
図１４は、本発明の第三実施形態による周波数分析処理の一例を示す図である。
図１４の左下に低周波信号５７の一例を示す。図１４の右下に高周波信号５８の一例を示す。第三実施形態の探信音１４ｂは、水中航走体の検出に適する送信レベル、送信周波数、送信パルス幅及び周波数変調特性を考慮して生成された水中音波である。第三実施形態の識別信号音１７ｂは、図７で例示したＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３やＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４のように周波数が変化する音波ではなく、図１４の低周波信号５７や高周波信号５８のように周波数が一定のパルス音波によって構成される。周波数が一定の音波に対しては、一般に相関処理よりも高速フーリエ変換のような周波数分析処理の方が高い検出精度が得られる。周波数分析処理部２１２は、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得したデジタル波形データに対し、高速フーリエ変換等を行い、デジタル波形データに低周波信号５７と高周波信号５８の何れの周波数成分が含まれているのかを分析する。ここで、Ａ／Ｄ変換部１６９から取得した１つのデジタル波形データ入力周期５１とパルス幅５２とを同じ長さの時間に設定する。周波数分析処理の時間幅５９は、パルス幅５２の２倍の時間に設定する。これにより、１回の高速フーリエ変換において複数のパルス信号が混入することなく、必ず一つのパルス信号に対する周波数分析処理を行うことができる。なお、低周波信号５７および高周波信号５８は、例えば、水中の雑音に影響されにくい周波数帯である。
【００８７】
周波数分析処理部２１２は、デジタル波形データ入力周期５１ごとに周波数分析処理を１回実行する。第三実施形態では、第一実施形態の相関処理のように１サンプルずつデータをずらしながら周波数分析処理を行うのではなく、デジタル波形データ入力周期５１ごとに周波数分析処理を行う。周波数分析処理を行うと、入力したデジタル波形データに含まれる周波数成分のレベル値（大きさ）の情報が得られる。周波数分析処理部２１２は、周波数成分ごとのレベル値の情報を質問応答情報処理部２０１ｂへ出力する。
【００８８】
応答装置１６ｂは、応答情報処理部１６１に代えて、応答情報処理部１６１ｂを備える。他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００８９】
応答情報処理部１６１ｂは、アクティブソナー２０ｂが送信した探信音１４ｂの解析や、探信音１４ｂに対する識別信号音１７ｂの生成などを行う。具体的には、応答情報処理部１６１ｂは、周波数分析処理部１７２による周波数分析処理の結果に基づいて、探信音１４ｂの解析を行う。また、応答情報処理部１６１ｂは、識別信号音１７ｂの送信パラメータとして、識別信号音１７ｂの送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミング、時刻情報及び位置情報等を送信信号生成処理部１６２に指示する。このとき、応答情報処理部１６１ｂは、周波数変調特性として、図１４に示す低周波信号５７および高周波信号５８の組み合わせによる周波数変調を指示する。低周波信号５７および高周波信号５８の組み合わせ方は、第一実施形態と同様に図８に例示する暗号テーブルから算出される「０」と「１」の組み合わせに基づく。
【００９０】
周波数分析処理部１７２は、高速フーリエ変換等により周波数分析を行う。周波数分析処理部１７２による周波数分析処理は、図１４を用いて説明した周波数分析処理部２１２による処理と同様である。
【００９１】
次に第三実施形態による水中航走体３の識別処理について図１５を用いて説明する。第一実施形態と同様の処理については説明を省略する。
図１５は、本発明の第三実施形態による識別処理の一例を示すフローチャートである。
まず、アクティブソナー２０が、探信音１４ｂを生成する（ステップＳ１１´）。第三実施形態では、質問応答情報処理部２０１ｂが、探信音１４ｂの送信パラメータを送信信号生成処理部２０２に指示する。送信信号生成処理部２０２は、送信パラメータに基づいて、探信音１４ｂの波形データを生成し、Ｄ／Ａ変換部２０３へ出力する。Ｄ／Ａ変換部２０３は、波形データをアナログ電気信号に変換し、送信系ＢＰＦ部２０４へ出力する。送信系ＢＰＦ部２０４は、アナログ電気信号から、不要な高周波成分及び低周波成分を除去して電力増幅部２０５へ出力する。電力増幅部２０５は、アナログ電気信号を増幅し、電歪振動子２０６へ出力する。次に電歪振動子２０６が、探信音１４ｂを送信する（ステップＳ１２）。
【００９２】
次に応答装置１６ｂは、水中に送信された探信音１４ｂを受信する（ステップＳ１３）。次に応答装置１６は、探信音１４ｂを解析する（ステップＳ１４´）。電歪振動子１６６が出力した質問信号音１８ｂの成分を含むアナログ電気信号を信号増幅部１６７が増幅し、受信系ＢＰＦ部１６８へ出力する。受信系ＢＰＦ部１６８は、アナログ電気信号から探信音１４ｂの周波数帯域を抽出する。受信系ＢＰＦ部１６８は、抽出したアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換部１６９へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１６９は、アナログ電気信号をデジタル波形データへ変換し、周波数分析処理部１７２へ出力する。
【００９３】
周波数分析処理部１７２は、図１４で説明した要領で高速フーリエ変換等により、入力したデジタル波形データに含まれる周波数成分のレベル値を算出する。周波数分析処理部１７２は、算出したレベル値の情報を応答情報処理部１６１ｂへ出力する。
【００９４】
応答情報処理部１６１ｂは、周波数分析処理部１７２から取得した周波数成分を予め登録されたアクティブソナー２０が送信する探信音１４ｂの周波数の特徴と比較し、特定の周波数成分のレベル値が閾値以上であれば検出した音波が探信音１４ｂであると判定する。
【００９５】
例えば、応答情報処理部１６１ｂでは、周波数分析処理部１７２から入力した周波数毎のレベル値について、アクティブソナー２０ｂ及び水中航走体３の最大速度から推定される探信音１４ｂのドップラー周波数偏移幅を想定してもよい。例えば、図示しない水中航走体用ソナー８ｂ（水中航走体用ソナー８ｂはアクティブソナー２０ｂの一例である）を搭載した小型水中航走体１１の最大速度が５０ｋｔ、水中航走体３の最大速度が４０ｋｔの場合、それらの相対速度は最大９０ｋｔである。９０ｋｔは、時速１６６．６８ｋｍ、秒速４６．３ｍに相当する。水中での音速を秒速１５００ｍとすると、ドップラー周波数偏移幅は４６．３÷１５００＝３．０９％となる。従って、応答情報処理部１６１ｂは、予め定められた探信音１４ｂの周波数に対し、±３．０９％以内の周波数成分は探信音１４ｂとして扱ってもよい。応答情報処理部１６１ｂは、予め定められた探信音１４ｂの周波数のレベル値が、所定の閾値以上の場合、検出した音波が探信音１４ｂであると判定する。
【００９６】
次に応答装置１６ｂは、識別信号音１７ｂを生成する（ステップＳ１５´）。具体的には、応答装置１６ｂにおいて識別信号音１７ｂの送信制御情報が送信ＯＮに設定されていて、応答情報処理部１６１ｂが、探信音１４ｂであると判定した場合、応答情報処理部１６１ｂは、識別信号音１７の送信パラメータとして、送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミング、絶対時刻、絶対位置及び識別番号を送信信号生成処理部１６２へ指示する。このとき、応答情報処理部１６１ｂは、周波数変調特性として、図１４に示す低周波信号５７、高周波信号５８による変調と、変調後のパルス信号の組み合わせによる暗号を指示する。例えば、低周波信号５７を指示したパルスは情報の「１」、高周波信号５８を指示したパルスは情報の「０」と定義する。応答情報処理部１６１は、図８に例示した暗号化テーブルに基づいて１６個の送信パルスの組み合わせを決定する。また、第一実施形態と同様に識別信号音１７ｂの送信タイミングについて、探信音１４ｂの検出から予め規定された一定時間内というルールを設けてもよい。
【００９７】
次に送信信号生成処理部１６２は、送信パラメータに基づいて、識別信号音１７の波形データを生成し、Ｄ／Ａ変換部１６３へ出力する。Ｄ／Ａ変換部１６３は、波形データをアナログ電気信号に変換し、送信系ＢＰＦ部１６４へ出力する。送信系ＢＰＦ部１６４は、アナログ電気信号の不要な高周波成分及び低周波成分を除去して電力増幅部１６５へ出力する。電力増幅部１６５は、アナログ電気信号を増幅し、電歪振動子１６６へ出力する。次に電歪振動子１６６が、識別信号音１７ｂを送信する（ステップＳ１６）。
【００９８】
次にアクティブソナー２０ｂは、水中に送信された識別信号音１７ｂを受信する（ステップＳ１７）。次にアクティブソナー２０ｂは、識別信号音１７ｂを解析する（ステップＳ１８´）。具体的には、電歪振動子２０６が出力した識別信号音１７ｂの成分を含むアナログ電気信号を信号増幅部２０７が増幅し、受信系ＢＰＦ部２０８へ出力する。受信系ＢＰＦ部２０８は、アナログ電気信号から識別信号音１７の周波数帯域（例えば、低周波信号５７〜高周波信号５８）を抽出する。受信系ＢＰＦ部２０８は、抽出したアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換部２０９へ出力する。Ａ／Ｄ変換部２０９は、アナログ電気信号をデジタル波形データへ変換し、周波数分析処理部２１２へ出力する。
【００９９】
周波数分析処理部２１２は、Ａ／Ｄ変換部２０９から取得したデジタル波形データに対し、高速フーリエ変換等の周波数分析処理を行い、入力したデジタル波形データに含まれる低周波信号５７の周波数成分のレベル値、高周波信号５８の周波数成分のレベル値を算出する。周波数分析処理部２１２は、算出したレベル値の情報を質問応答情報処理部２０１ｂへ出力する。
【０１００】
質問応答情報処理部２０１ｂは、周波数分析処理部２１２から取得したレベル値を所定の閾値を比較する。質問応答情報処理部２０１は、各パルスの高周波信号５８または低周波信号５７に相当する周波数のレベル値が所定の閾値以上であれば、検出した音波が識別信号音１７ｂであると判定する。例えば、質問応答情報処理部２０１ｂでは、周波数分析処理部２１２から入力した周波数毎のレベル値について、アクティブソナー２０ｂ及び水中航走体３の最大速度から推定される識別信号音１７ｂのドップラー周波数偏移幅を想定してもよい。例えば、図示しない水中航走体用ソナー８ｂ（水中航走体用ソナー８ｂはアクティブソナー２０ｂの一例である）を搭載した小型水中航走体１１の最大速度が５０ｋｔ、水中航走体３の最大速度が４０ｋｔの場合、その相対速度は最大９０ｋｔである。９０ｋｔは、時速１６６．６８ｋｍであり、秒速４６．３ｍに相当する。水中での音速を秒速１５００ｍとすると、ドップラー周波数偏移幅は４６．３÷１５００＝３．０９％となる。従って、質問応答情報処理部２０１ｂは、予め定められた識別信号音１７ｂの周波数に対し、±３．０９％以内の周波数成分を識別信号音１７ｂとして扱ってもよい。質問応答情報処理部２０１ｂは、予め定められた識別信号音１７ｂの周波数のレベル値が、所定の閾値以上の場合、検出した音波が識別信号音１７ｂであると判定する。
【０１０１】
また、質問応答情報処理部２０１ｂは、検出した音波が識別信号音１７ｂであると判定すると、識別信号音１７ｂに含まれる情報の組み合わせについて、例えば図８に例示した暗号テーブルを参照し、絶対時刻、絶対位置及び識別番号の絶対値の組み合わせにより定義された識別信号の暗号に一致する場合は妥当な識別信号音１７ｂと判定する。妥当な識別信号音１７ｂと判定した場合、質問応答情報処理部２０１は、その識別信号音１７ｂを送信した水中航走体３について、属性の判定を行う。例えば、暗号テーブルに基づいて算出した識別番号の水中航走体３が当該時刻に当該海域に存在する可能性がある場合、質問応答情報処理部２０１ｂは、水中航走体３は味方であると判定する。妥当な識別信号音１７ｂと判定できない場合や、暗号テーブルに基づいて算出した識別番号が妥当な番号ではない場合、質問応答情報処理部２０１ｂは、水中航走体３が味方ではないと判定する。
【０１０２】
本実施形態によれば、周波数が一定の音波に対する周波数分析処理により、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
＜第四実施形態＞
以下、本発明の第三実施形態による識別システムについて、図１６〜図１７を参照して説明する。第四実施形態に係る識別システム１００ｃのうち、第二実施形態に係る識別システム１００ａ、第三実施形態に係る識別システム１００ｂと同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明を省略する。第二実施形態ではＦＭ−ＵＰ周波数変調信号４３またはＦＭ−ＤＯＷＮ周波数変調信号４４を用いた周波数変調により「０」または「１」の情報を送信したが、第四実施形態では、周波数の高低により「０」または「１」の情報を送信する。
【０１０４】
図１６は、本発明の第四実施形態による識別システムの具体的な構成例を示す図である。図示するように識別システム１００ｃは、アクティブソナー２０ｃと応答装置１６ｃとを含む。
アクティブソナー２０ｃは、質問応答情報処理部２０１ａに代えて、質問応答情報処理部２０１ｃを備える。アクティブソナー２０ｃは、ＦＭ−ＵＰ相関処理部２１０およびＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部２１１に代えて、周波数分析処理部２１２を備える。他の構成は、第二実施形態と同様である。
【０１０５】
質問応答情報処理部２０１ｃは、質問信号音１８ｃを生成するための送信パラメータの出力や、応答装置１６ｃから受信した応答信号音１９ｃの解析などを行う。具体的には、質問応答情報処理部２０１ｃは、質問信号音１８ｃの送信パラメータとして、質問信号音１８ｃの送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミング、絶対時刻及び識別番号を送信信号生成処理部２０２に指示する。質問応答情報処理部２０１ｃは、周波数変調特性として、高周波信号５８または低周波信号５７によるパルスの組み合わせを送信信号生成処理部２０２に指示する。質問情報の内容は、例えば、高周波信号５８を情報「０」、低周波信号５７を情報「１」としたときの「０」と「１」の組み合わせによって表される。なお、質問信号音１８ｃは、図１２に例示する暗号テーブルによって暗号化されている。また、質問応答情報処理部２０１ｃは、周波数分析処理部２１２による周波数分析の結果に基づいて、応答信号音１９ｃの検出および応答信号音１９ｃに含まれる水中航走体３の属性の識別を行う。
【０１０６】
周波数分析処理部２１２は、高速フーリエ変換等により周波数分析を行う。周波数分析処理部２１２による周波数分析処理は、第三実施形態と同様である。
【０１０７】
応答装置１６ｃは、応答情報処理部１６１に代えて、応答情報処理部１６１ｃを備える。応答装置１６ｃは、ＦＭ−ＵＰ相関処理部１７０およびＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部１７１に代えて、周波数分析処理部１７２を備える。他の構成は第二実施形態と同様である。
【０１０８】
応答情報処理部１６１ｃは、アクティブソナー２０ｃが送信した質問信号音１８ｃの解析や、質問信号音１８ｃに対する応答信号音１９ｃの生成などを行う。具体的には、応答情報処理部１６１ｃは、周波数分析処理部１７２による周波数分析処理の結果に基づいて、質問信号音１８ｃの解析を行う。また、応答情報処理部１６１ｃは、応答信号音１９ｃの送信パラメータとして、応答信号音１９ｃの送信レベル、送信周波数、送信パルス幅、周波数変調特性、送信タイミング、絶対時刻及び識別番号を送信信号生成処理部１６２に指示する。このとき、応答情報処理部１６１ｃは、周波数変調特性として、図１４に示す低周波信号５７および高周波信号５８の組み合わせによって応答信号音１９ｃの暗号化された内容を指示する。
【０１０９】
周波数分析処理部１７２は、高速フーリエ変換等により周波数分析を行う。周波数分析処理部１７２による周波数分析処理は、第三実施形態と同様である。
【０１１０】
次に第四実施形態による水中航走体３の識別処理について図１７を用いて説明する。第二実施形態、第三実施形態と同様の処理については説明を省略する。
図１７は、本発明の第四実施形態による識別処理の一例を示すフローチャートである。
まず、アクティブソナー２０ｃが、質問信号音１８ｃを生成する（ステップＳ２１´）。第四実施形態では、質問応答情報処理部２０１ｃが、例えば、現在の絶対時刻と図１２示す暗号テーブルに基づく質問信号を表す各パルス信号の「０」と「１」を決定する。質問応答情報処理部２０１ｃは、各パルス信号が低周波信号５７または高周波信号５８で構成された質問信号音１８ｃを生成するための送信パラメータを送信信号生成処理部２０２に指示する。送信信号生成処理部２０２は、送信パラメータに基づいて、質問信号音１８ｃの波形データを生成し、Ｄ／Ａ変換部２０３へ出力する。Ｄ／Ａ変換部２０３は、波形データをアナログ電気信号に変換し、送信系ＢＰＦ部２０４へ出力する。送信系ＢＰＦ部２０４は、アナログ電気信号の不要な高周波成分及び低周波成分を除去して電力増幅部２０５へ出力する。電力増幅部２０５は、アナログ電気信号を増幅し、電歪振動子２０６へ出力する。次に電歪振動子２０６が、質問信号音１８ｃを送信する（ステップＳ２２）。
【０１１１】
応答装置１６ｃは、質問信号音１８ｃを受信する（ステップＳ２３）。次に応答装置１６ｃは、質問信号音１８ｃを解析する（ステップＳ２４´）。第四実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１６９は、アナログ電気信号をデジタル波形データへ変換し、そのデジタル波形データを周波数分析処理部１７２へ出力する。周波数分析処理部１７２は、周波数帯ごとのレベル値を分析し、分析結果を応答情報処理部１６１ｃに出力する。応答情報処理部１６１ｃは、低周波信号５７のレベル値、高周波信号５８のレベル値を所定の閾値と比較して、レベル値が閾値以上であれば検出した音波が質問信号音１８ｃであると判定する。第三実施形態と同様、応答情報処理部１６１ｃは、ドップラー周波数偏移幅を想定して、質問信号音１８ｃであると判定する周波数に幅を設けてもよい。
【０１１２】
質問信号音１８であると判定すると、応答情報処理部１６１ｃは、質問信号音１８を構成する「０」と「１」の並びが図１２に示す絶対時刻（世界標準時刻）に対応した質問信号を表す暗号であるか判定する。これにより、質問信号音１８ｃを送信したアクティブソナー２０ｃが味方のものかどうかを確認する。
【０１１３】
次に応答装置１６ｃは、応答信号音１９ｃを生成する（ステップＳ２５´）。応答情報処理部１６１ｃは、現在の絶対時刻、自装置の識別番号、図１２に示す暗号テーブルに基づいて応答信号音１９ｃを構成する「０」、「１」の並びを決定する。応答情報処理部１６１ｃは、決定した並びに応じた低周波信号５７と高周波信号５８の組み合わせを周波数変調特性として、送信信号生成処理部１６２へ指示する。他の処理は第二実施形態と同様である。次に応答装置１６ａが、応答信号音１９ｃを送信する（ステップＳ２６）。アクティブソナー２０ｃは、応答信号音１９ｃを受信する（ステップＳ２７）。次に応答装置１６ｃは、応答信号音１９ｃを解析する（ステップＳ２８´）。第四実施形態では、Ａ／Ｄ変換部２０９は、アナログ電気信号をデジタル波形データへ変換し、そのデジタル波形データを周波数分析処理部２１２へ出力する。周波数分析処理部２１２は、周波数帯ごとのレベル値を分析し、分析結果を質問応答情報処理部２０１ｃに出力する。
【０１１４】
質問応答情報処理部２０１ｃは、周波数分析処理部２１２から取得した例えば１６個のパルス信号ごとのレベル値を、高周波用の閾値および低周波用の閾値と比較する。質問応答情報処理部２０１ｃは、各パルス信号のレベル値が何れかの閾値以上であれば、検出した音波が応答信号音１９ｃであると判定する。第三実施形態と同様、質問応答情報処理部２０１ｃは、ドップラー周波数偏移幅を想定して、質問信号音１８ｃであると判定する周波数に幅を設けてもよい。
また、質問応答情報処理部２０１ｃは、検出した音波を応答信号音１９ｃであると判定すると、応答信号音１９ｃに含まれる情報の組み合わせについて、例えば図１２に例示した暗号テーブルを参照し、絶対時刻及び識別番号の絶対値の組み合わせにより定義された応答信号の暗号に一致する場合は妥当な応答信号音１９ｃと判定する。次に質問応答情報処理部２０１ｃは、妥当な応答信号音１９ｃと判定した場合、その応答信号音１９ｃを送信した水中航走体３について、属性の判定を行う。例えば、暗号テーブルに基づいて算出した識別番号の水中航走体３が当該時刻に当該海域に存在する可能性がある場合、質問応答情報処理部２０１ｃは、水中航走体３は味方であると判定する。妥当な応答信号音１９と判定できない場合や、暗号テーブルに基づいて算出した識別番号が妥当な番号ではない場合、質問応答情報処理部２０１ｃは、水中航走体３は味方ではないと判定する。あるいは、例えば、質問信号音１８ｃを送信してから所定時間が経過しても応答信号音１９を受信できない場合（水中航走体３が応答しない場合）、質問応答情報処理部２０１ｃは、水中航走体３は味方ではないと判定する。
【０１１５】
本実施形態によれば、周波数が一定の音波に対する周波数分析処理により、第二実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
一般に水密容器内にアクティブソナー以外の識別装置（ＩＦＦ）を搭載する空間を確保することが難しい場合が多い。第一実施形態〜第四実施形態によれば、アクティブソナー２０〜２０ｃの送信信号処理及び受信信号処理のソフトウェアに識別用の機能を付加することにより、水密容器内に新たなハードウェアを追加することなく識別機能を実現することができる。また、海中雑音から識別信号音１７，１７ｂ、質問信号音１８，１８ｃ及び応答信号音１９，１９ｃを正確に検出するため、探信音１４に使用される周波数変調を応用した暗号化データを送受信する。これにより、識別信号音１７等の秘匿性を確保し、検出精度を向上することができる。
【０１１７】
また、一般に水中におけるデータ通信が難しいのは水中音波が海水の密度分布の影響を受けるため直進せず、音波伝搬のマルチパスによる位相重畳や音波伝搬範囲外のシャドウゾーンがあるためである。識別システム１００〜１００ｃが使用される場面では、水中航走体３が音波伝搬範囲外のシャドウゾーンに存在する場合は探信音１４が届かないので、識別信号音１７、質問信号音１８及び応答信号音１９等を送信する必要が無い。また、音波伝搬のマルチパスによる位相重畳による信号波形の劣化を防止するために、第一実施形態〜第四実施形態では、短パルスの周波数変調信号により識別信号音１７、質問信号音１８及び応答信号音１９等を送信する。これにより、音波の到達時間差により生じる位相重畳の影響を低減するとともに、信号検出能力が高い相関処理を行うことができる。
【０１１８】
上述のアクティブソナー２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、応答装置１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃは内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【０１１９】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【０１２０】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【０１２１】
（付記１）
自装置が出力した探信音に対する識別信号音を取得し、前記識別信号音に含まれる識別信号に基づいて、前記識別信号音を出力した物体を識別する質問応答情報処理部、
を備えるソナー装置。
【０１２２】
（付記２）
自装置が出力した質問信号音に対する応答信号音を取得し、前記応答信号音に含まれる応答信号に基づいて、前記応答信号音を出力した物体を識別する質問応答情報処理部、
を備えるソナー装置。
【０１２３】
（付記３）
前記質問信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、時間の経過とともに次第に周波数が高くなる信号と、時間の経過とともに次第に周波数が低くなる信号のうちの一つを有する、付記２に記載のソナー装置。
【０１２４】
（付記４）
前記質問信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、予め定められた複数の周波数帯のうちの一つを有する、付記２に記載のソナー装置。
【０１２５】
（付記５）
ソナー装置が出力する探信音を取得し、前記探信音に対して自装置に関する絶対時刻および絶対位置に基づく識別信号を含む識別信号音を生成する応答情報処理部、を備える応答装置。
【０１２６】
（付記６）
ソナー装置が出力する質問信号音を取得し、前記質問信号音に含まれる質問情報に対する応答信号を含む応答信号音を生成する応答情報処理部、を備える応答装置。
【０１２７】
（付記７）
前記識別信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、時間の経過とともに次第に周波数が高くなる信号と、時間の経過とともに次第に周波数が低くなる信号のうちの一つを有する、付記５記載の応答装置。
【０１２８】
（付記８）
前記識別信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、予め定められた複数の周波数帯のうちの一つを有する、付記５記載の応答装置。
【０１２９】
（付記９）
前記応答信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、時間の経過とともに次第に周波数が高くなる信号と、時間の経過とともに次第に周波数が低くなる信号のうちの一つを有する、付記６記載の応答装置。
【０１３０】
（付記１０）
前記応答信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、予め定められた複数の周波数帯のうちの一つを有する、付記６記載の応答装置。    
【０１３１】
（付記１１）
付記１に記載のソナー装置と、付記５に記載の応答装置と、を備える識別システム。
【０１３２】
（付記１２）
付記２に記載のソナー装置と、付記６に記載の応答装置と、を備える識別システム。
【０１３３】
（付記１３）
前記識別信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、時間の経過とともに次第に周波数が高くなる信号と、時間の経過とともに次第に周波数が低くなる信号のうちの一つによって変調される、付記１１に記載の識別システム。
【０１３４】
（付記１４）
前記質問信号音および前記応答信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、時間の経過とともに次第に周波数が高くなる信号と、時間の経過とともに次第に周波数が低くなる信号のうちの一つによって変調される、付記１２に記載の識別システム。
【０１３５】
（付記１５）
前記識別信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、予め定められた複数の周波数帯のうちの一つを有する、付記１１に記載の識別システム。
【０１３６】
（付記１６）
前記質問信号音および前記応答信号音は、一つまたは複数のパルス信号により構成され、前記パルス信号の各々は、予め定められた複数の周波数帯のうちの一つを有する、付記１２に記載の識別システム。
【０１３７】
（付記１７）
ソナー装置が、自装置が出力した探信音に対する識別信号音を取得し、前記識別信号音に含まれる識別信号に基づいて、前記識別信号音を出力した物体を識別する、識別方法。
【０１３８】
（付記１８）
ソナー装置が、自装置が出力した質問信号音に対する応答信号音を取得し、前記応答信号音に含まれる応答信号に基づいて、前記応答信号音を出力した物体を識別する、識別方法。
【０１３９】
（付記１９）
ソナー装置が出力する探信音を取得し、前記探信音に対して自装置に関する識別信号を含む識別信号音を生成する、応答装置による応答方法。
【０１４０】
（付記２０）
ソナー装置が出力する質問信号音を取得し、前記質問信号音に含まれる質問情報に対する応答信号を生成し、前記応答信号を含む応答信号音を生成する、応答装置による応答方法。
【０１４１】
（付記２１）
ソナー装置のコンピュータを、自装置が出力した探信音に対する識別信号音を取得し、前記識別信号音に含まれる識別信号に基づいて、前記識別信号音を出力した物体を識別する手段、として機能させるためのプログラム。
【０１４２】
（付記２２）
ソナー装置のコンピュータを、自装置が出力した質問信号音に対する応答信号音を取得し、前記応答信号音に含まれる応答信号に基づいて、前記応答信号音を出力した物体を識別する手段、として機能させるためのプログラム。
【０１４３】
（付記２３）
応答装置のコンピュータを、ソナー装置が出力する探信音を取得し、前記探信音に対して自装置に関する識別信号を含む識別信号音を生成する手段、として機能させるためのプログラム。
【０１４４】
（付記２４）
応答装置のコンピュータを、ソナー装置が出力する質問信号音を取得し、前記質問信号音に含まれる質問情報に対する応答信号を生成し、前記応答信号を含む応答信号音を生成する手段、として機能させるためのプログラム。
【符号の説明】
【０１４５】
１００・・・識別システム
１・・・海面
２・・・海底
３・・・水中航走体
４・・・船舶
５・・・船舶用ソナー
６・・・航空機
７・・・投下式ソナー
７Ａ・・・浮上部
７Ｂ・・・水中部
８・・・水中航走体用ソナー
８・・・水中航走体用ソナー
９・・・ヘリコプター
１０・・・吊下式ソナー
１１・・・小型水中航走体
１２・・・海底設置ソナー
１３・・・海中設置ソナー
１４・・・探信音
１６・・・応答装置
１６１・・・応答情報処理部
１６２・・・送信信号生成処理部
１６３・・・Ｄ／Ａ変換部
１６４・・・送信系ＢＰＦ部
１６５・・・電力増幅部
１６６・・・電歪振動子
１６７・・・信号増幅部
１６８・・・受信系ＢＰＦ部
１６９・・・Ａ／Ｄ変換部
１７０・・・ＦＭ−ＵＰ相関処理部
１７１・・・ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部
１７２・・・周波数分析処理部
１７・・・識別信号音
１８・・・質問信号音
１９・・・応答信号音
２０・・・アクティブソナー
２０１・・・質問応答情報処理部
２０２・・・送信信号生成処理部
２０３・・・Ｄ／Ａ変換部
２０４・・・送信系ＢＰＦ部
２０５・・・電力増幅部
２０６・・・電歪振動子
２０７・・・信号増幅部
２０８・・・受信系ＢＰＦ部
２０９・・・Ａ／Ｄ変換部
２１０・・・ＦＭ−ＵＰ相関処理部
２１１・・・ＦＭ−ＤＯＷＮ相関処理部
２１２・・・周波数分析処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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