(57)【要約】【課題】センサ深度毎に得られる目標深度毎の指標パラメータを組み合わせることにより、目標の深度方向に対する探知予測情報を１つの図で示すことが可能となり、深度方向の探知予察状況を俯瞰して把握することが可能な予察装置及び予察方法を提供すること。【解決手段】対象物を音波で探知するセンサとともに用いられる予察装置であって、センサを配置する深度を設定する深度制御部と、深度制御部により設定された深度におけるセンサの探知可能範囲を予測する予察計算部と、指標パラメータを用いて予測の結果得られた探知確率データから対象物が存在する深度毎の探知確率の評価指標値を計算する評価指標計算部と、複数の深度における評価指標値を集約して表示する表示処理部を備える予察装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を音波で探知するセンサとともに用いられる予察装置であって、
前記センサを配置する深度を設定する深度制御部と、
前記深度制御部により設定された深度における前記センサの探知可能範囲を予測する予察計算部と、
指標パラメータを用いて前記予測の結果得られた探知確率データから前記対象物が存在する深度毎の探知確率の評価指標値を計算する評価指標計算部と、
複数の前記深度における前記評価指標値を集約して表示する表示処理部を備える予察装置。
【請求項２】
前記表示処理部は、複数の前記深度における前記評価指標値をコンターマップ形式で表示する、請求項１に記載の予察装置。
【請求項３】
前記探知確率データは、前記深度における前記対象物が存在する深度対探知距離のメッシュで表現され、
前記評価指標計算部は、前記指標パラメータとして前記探知確率の閾値を用い、前記探知確率が前記閾値以上となるセルが存在する距離に基づいて前記深度における前記対象物が存在する深度対前記評価指標値で表現される評価データを算出する、請求項１又は２に記載の予察装置。
【請求項４】
前記探知確率データは、前記深度における前記対象物が存在する深度対探知距離のメッシュで表現され、
前記評価指標計算部は、前記指標パラメータとして前記探知確率の閾値を用い、前記探知確率が前記閾値以上となるセルの前記探知距離方向における連続性に基づいて前記深度における前記対象物が存在する深度対前記評価指標値で表現される評価データを算出する、請求項１又は２に記載の予察装置。
【請求項５】
前記評価指標計算部は、前記指標パラメータとしてさらに許容微小区間幅を用い、前記許容微小区間幅内であれば前記探知確率が前記閾値以上となるセルが継続するとして前記評価データを算出する、請求項３又は４に記載の予察装置。
【請求項６】
対象物を音波で探知するセンサを含むシステムにおける予察方法であって、
前記センサを配置する深度を設定する深度制御ステップと、
前記深度制御ステップにおいて設定された深度における前記センサの探知可能範囲を予測する予察計算ステップと、
指標パラメータを用いて前記予測の結果得られた探知確率データから前記対象物が存在する深度毎の探知確率の評価指標値を計算する評価指標計算ステップと、
複数の前記深度における前記評価指標値を集約して表示する表示処理ステップを含む予察方法。
【請求項７】
前記表示処理ステップにおいて、複数の前記深度における前記評価指標値をコンターマップ形式で表示する、請求項６に記載の予察方法。
【請求項８】
前記探知確率データは、前記深度における前記対象物が存在する深度対探知距離のメッシュで表現され、
前記評価指標計算ステップにおいて、前記指標パラメータとして前記探知確率の閾値を用い、前記探知確率が前記閾値以上となるセルが存在する距離に基づいて前記深度における前記対象物が存在する深度対前記評価指標値で表現される評価データを算出する、請求項６又は７に記載の予察方法。
【請求項９】
前記探知確率データは、前記深度における前記対象物が存在する深度対探知距離のメッシュで表現され、
前記評価指標計算ステップにおいて、前記指標パラメータとして前記探知確率の閾値を用い、前記探知確率が前記閾値以上となるセルの前記探知距離方向における連続性に基づいて前記深度における前記対象物が存在する深度対前記評価指標値で表現される評価データを算出する、請求項６又は７に記載の予察方法。
【請求項１０】
前記評価指標計算ステップにおいて、前記指標パラメータとしてさらに許容微小区間幅を用い、前記許容微小区間幅内であれば前記探知確率が前記閾値以上となるセルが継続するとして前記評価データを算出する、請求項８又は９に記載の予察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予察装置及び予察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海洋においては、気温、海流、風による撹乱等の現象により、水温の深度特性が大きく変化する。そのため、海中を伝搬する音波は、直進せず大きく屈折して伝搬する。このような海中での音波伝搬を予測するために予察システムが広く使用されている。予察システムにおいて可変深度のアクティブソーナーを用いて任意深度に存在する対象物を効率的に捜索するためには、最適なセンサ深度に音波の送受波器を配置する必要がある。操作者による最適なセンサ深度の決定を支援するため、予察計算により、あるセンサ深度から音波を送信した場合における特定の目標深度（対象物が存在する深度）での探知距離や探知確率などを計算することが行われている。
【０００３】
最適なセンサ深度を決定するためには、センサ深度を可変させて多数の予察結果を計算し、それらの結果のうち最も良い結果に対応するセンサ深度を採用することになる。関連技術においては、以下のような方法が採用されていた。
【０００４】
図４に示す例のように、予察機能を用いてある深度ステップにてセンサ深度を変化させながら音波の送受信が可能な深度範囲全ての予察結果を得る。その後、センサ深度毎に得られる予察結果を順次切り替え表示して結果を確認する方法があった。図４において色をつけた部分が各センサ深度での探知可能範囲である。この場合、センサ深度毎の多数の予察結果を確認することとなる。そのため、センサ深度を１ステップ変化させたときの特定箇所の探知確率の変化（深度変化特性）を見ることはできても、全てのエリアの深度変化特性を俯瞰して把握することができなかった。また、センサ深度のステップを小刻みにした場合には得られる予察結果の量も膨大となり、上述したセンサ深度変化特性の把握がますます困難となる。
【０００５】
予察方法としては他に、特許文献１乃至３に記載の方法がある。
【０００６】
特許文献１には、以下のような水中物体の捜索運用方式が開示されている。すなわち、海洋内に音波を送信するに際し、予め用意した複数の基本送信モードのそれぞれについて諸元データ及び環境データに基づいて海洋内音波伝搬及び水中物体の探知状況の計算を行い、基本送信モード毎の水中物体の探知距離又は探知面積又は探知確率の計算結果を得る。入力された判断基準又は優先順位に基づいて当該計算結果の比較及び評価を行うことにより、複数の基本送信モードの中から最適である基本送信モードを操作者に推奨する。
【０００７】
特許文献２に記載のシステムは、ソーナー探知範囲に影響を与える、時間的に定常的、非定常的な様々な音響因子及び影響因子等を考慮した探知予察計算を行い、計算の結果得られる３次元探知範囲情報を表示するソーナー探知範囲予察可視化システムである。
【０００８】
特許文献３に記載のシステムは、ある送受波器深度から音波を送信した場合において、深度対距離の全ての格子毎に音線の入斜角を算出すると共に、全ての格子シグナルエクセスにおいてシグナルエクセス値を求め、その値から格子毎の探知距離を求める。その結果、海底残響支配領域における探知可能範囲を深度と水平距離とを軸としてグラフ化して表示するシステムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４１４０３２２号公報
【特許文献２】特許第３５６２４９４号公報
【特許文献３】特許第２８４５６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
関連技術における従来の予察方法は、任意のセンサ深度からの探知可能範囲を計算する方式であった。このため、複数のセンサ深度の予察結果を確認するためには、センサ深度毎に得られる複数の予察結果を切り替えて表示することとなり、深度方向全体の傾向を俯瞰して把握することが難しく、最適な送受波器深度を確認しづらいという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決する予察装置及び予察方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の予察装置は、対象物を音波で探知するセンサとともに用いられる予察装置であって、センサを配置する深度を設定する深度制御部と、深度制御部により設定された深度におけるセンサの探知可能範囲を予測する予察計算部と、指標パラメータを用いて予測の結果得られた探知確率データから対象物が存在する深度毎の探知確率の評価指標値を計算する評価指標計算部と、複数の深度における評価指標値を集約して表示する表示処理部を備える。
【００１３】
本発明の予察方法は、対象物を音波で探知するセンサを含むシステムにおける予察方法であって、センサを配置する深度を設定する深度制御ステップと、深度制御ステップにおいて設定された深度におけるセンサの探知可能範囲を予測する予察計算ステップと、指標パラメータを用いて予測の結果得られた探知確率データから対象物が存在する深度毎の探知確率の評価指標値を計算する評価指標計算ステップと、複数の深度における評価指標値を集約して表示する表示処理ステップを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、センサ深度毎に得られる目標深度毎の指標パラメータを組み合わせることにより、目標の深度方向に対する探知予測情報を１つの図で示すことが可能となり、深度方向の探知予察状況を俯瞰して把握することが可能な予察装置及び予察方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態にかかる予察装置１００の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態にかかる予察装置１００の動作を説明するフロー図である。
【図３】第１の実施形態にかかる予察装置２００の構成を示す図である。
【図４】各センサ深度における目標深度対探知距離のメッシュで表現される探知確率データを示す図である。
【図５】各センサ深度における目標深度対評価指標値のデータを示す図である。
【図６】センサ深度対目標深度のメッシュで表現される評価指標値を示すコンターマップである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施形態］
本実施形態にかかる予察装置は、センサ深度を変更可能なソーナーシステムにおいて用いられる。
【００１７】
図１は、第１の実施形態にかかる予察装置１００の構成を示す図である。予察装置１００は、深度制御部１０、予察計算部２０、評価指標計算部４０、及び表示処理部５０を備える。
【００１８】
深度制御部１０は、センサ深度としてありうる範囲内で順次センサ深度を変化させ、予察を実施する深度（センサ深度）を設定する。
【００１９】
予察計算部２０は、深度制御部１０により設定されたセンサ深度における予察を実施する。
【００２０】
評価指標計算部４０は、予察計算部２０からの出力に対し、予め記憶又は入力された指標パラメータを用いて各センサ深度における各目標深度での評価指標値を計算する。
【００２１】
例えば各深度において、音線の影響により、ある距離までの目標を全て継続して探知できるわけではない。このような場合は、評価指標として深度毎の探知カバー率を想定することが考えらえる。この場合、目標とする距離内において、探知可能な（所望の探知確率を満たす）範囲がどの程度存在するかを確率として求める。
【００２２】
また、目標深度において、ある探知不連続距離の許容範囲を想定した上で、最大探知距離を指標とおく方法が考えられる。これにより、ソーナー使用環境に応じた、深度毎の目標最大探知距離の特性を得る。
【００２３】
表示処理部５０は、複数のセンサ深度での評価指標値を集約してコンターマップ形式化し表示する処理を実施する。
【００２４】
続いて、予察装置１００の動作を説明する。図２は、予察装置１００の動作を説明するフロー図である。
【００２５】
ここでは簡単のため、評価指標として探知距離を採用した場合について説明する。また、その現場のＢＴ（水温の深度特性データ）は既に予察計算部に記憶されているとする。その他、予察計算に必要な諸元、指標パラメータは設定もしくは入手されているとする。
【００２６】
本説明では、指標パラメータとして探知可能としてカウントするセルの探知確率の閾値が入力されるとする。
【００２７】
深度制御部１０は、予察計算のメッシュの深度方向に該当する深度をセンサ深度として設定する（ステップＳ１）。センサ深度は、例えば最も浅い深度である１０ｍから１０００ｍまで１０ｍ間隔で１００回設定される。
【００２８】
予察計算部２０は、深度制御部１０が設定したセンサ深度における予察を実施し、評価指標計算部４０に対し各センサ深度における目標深度対探知距離のメッシュで表現される探知確率データ（図４）を送信する（ステップＳ２）。
【００２９】
評価指標計算部４０は、予め記憶又は入力された指標パラメータを用いて予察計算部２０より受信した探知確率データから各センサ深度における各目標深度での評価指標値［点］を計算する（ステップＳ３）。具体的に評価指標計算部４０は、各センサ深度から各目標深度に対して音波を送信した場合に探知確率が指標パラメータとして記憶又は入力された閾値以上となるセルが距離方向に何セル継続しているかカウントする。そして、探知確率が閾値より小さくなったセルの一つ手前のセルが存在する距離（最大探知可能距離）を、最大探知距離（既知）を１００点とした点数に換算する。このようにして評価指標計算部４０は、各センサ深度における目標深度対評価指標値のデータ（図５）を算出し評価データとして蓄積する。評価指標計算部４０は、評価データを表示処理部５０に送信する。
【００３０】
表示処理部５０は、評価指標計算部４０より受信した評価データに基づいて、センサ深度対目標深度で表現される評価指標値を図６に示すようなコンターマップとしてグラフ化する処理を行う（ステップＳ４）。
【００３１】
本実施形態にかかる予察装置１００では、各センサ深度における各目標深度での評価指標値［点］を計算し、センサ深度対目標深度で表現される評価指標値をコンターマップ形式で表示する。これにより、例えばセンサ深度と目標深度との各組み合わせにおける最大探知可能距離というような深度変化特性を１つの図で把握することができる。これにより、浅い深度から音波を送信した場合の対象物の探知可能エリアとともに、深い深度から音波を送信した場合の探知可能エリアの特性の違いを一目で確認することが可能となる。さらに、目標深度を指定した場合の最適なセンサ深度を一目で得ることが可能となる。
【００３２】
また、探知可能距離内における探知可能カバー率、すなわち探知可能セルの連続性を評価指標とした場合には、移動する対象物を連続して探知することのできるセンサ深度を把握することができる。
【００３３】
［変形例］
評価指標値の計算に用いられる指標パラメータ値の入力を受け付ける手段として、指標パラメータ入力部３０を設けることができる（図３）。この場合、上述したステップＳ１の前に指標パラメータ入力部３０にて、評価指標値を計算する際の指標パラメータの入力を受け付ける。
【００３４】
また、上記動作の説明において微小区間の探知抜けを許容する場合は、指標パラメータとして上述の探知確率の閾値とともに許容微小区間幅を用いる。この場合、ある距離において探知確率が閾値より小さくなったとしてもその距離をすぐに最大探知距離とはしない。すなわち、設定された許容微小区間幅内であれば、探知可能セルが継続するとしてカウントを継続する。許容微小区間幅を超えて探知確率が設定値よりも下回ったセルが連続した場合は、探知継続とはせずに探知確率が設定値を下回り始めた距離を最大探知距離とする。
【００３５】
［他の実施形態］
探知可能距離内において高い探知可能カバー率（探知可能セルの連続性）を維持しつつ、最大探知可能距離が伸びるような評価を実施したい場合には、探知可能距離内における探知可能カバー率と最大探知可能距離のそれぞれを得点化し、これらを合計した点を１００点として正規化することができる。このように、複合した評価指標を用いたコンターマップ表示も可能である。
【００３６】
また、第１の実施形態では、センサを中心としたどの方位においても音波の伝搬条件が同じ場合の例について説明した。予察計算方位毎に伝搬条件が異なる場合には、計算を実施した方位毎に図６に示すようなデータが出力される。この場合、３次元メッシュ空間に各方位におけるデータを展開することで深度変化特性の３次元表示を行う形態が考えられる。
【００３７】
また、第１の実施形態にかかる予察装置１００は、複数のセンサを用いたソーナーや、マルチスタティックソーナー（複数の分散された音響ソーナー間で発信源と受信源が異なる方式のソーナー）を用いたシステムにも適用可能である。マルチスタティックソーナーを用いる場合において、例えば複数の受信源の深度を固定し送信源（基準センサ）の深度を可変とした場合は、受信源毎に図６に示すようなデータが出力される。この場合、これらのデータを合成して３次元メッシュ空間に展開することで深度変化特性の３次元表示を行うことができる。
【００３８】
また、第１の実施形態では予察装置１００を深度可変型のアクティブソーナーに搭載する例について説明したが、パッシブソーナーに適用することもできる。
【００３９】
また、第１の実施形態では水中での例について説明したが、空中において超音波を用いるシステムなどにも適用可能である。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１０    深度制御部
２０    予察計算部
３０    指標パラメータ入力部
４０    評価指標計算部
５０    表示処理部
１００、２００    予察装置
【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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