(57)【要約】【課題】非成層状態で音線経路を正確に分類し、散乱点を正確に設定する。【解決手段】音線経路判別としては、音線の海面反射点、海底反射点、極大点、極小点の４つの点を転回点として判定する転回点判定と、判定した転回点を基準に上記音線を分割する転回点間区間分割と、分割した区間ごとに音線経路を判別する区間内経路種別判定と、判別した各区間ごとの音線経路を組み合わせて全音線経路を判別、分類する全体経路種別判定とを行う。散乱点設定としては、各方位ごとに伝搬計算を行う方位別伝搬計算処理と、当該処理での伝搬計算結果から各方位ごとに適当な間隔で基準点を設定する基準点設定処理と、当該処理で各方位ごとに設定した基準点までの伝搬時間を算出する方位別伝搬時間算出処理と、当該処理で伝搬時間を算出する基準点をもとに等伝搬時間ごとの散乱点を算出する散乱点算出処理とを行う。これらを基に残響レベルを正確にかつ効率的に算出する。【選択図】図１
2005227042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音線の海面反射点、海底反射点、極大点、極小点の４つの点を転回点とし、当該転回点を基準に上記音線を分割して音線経路を判別することを特徴とする音線経路判別方法。
【請求項２】
音線の海面反射点、海底反射点、極大点、極小点の４つの点を転回点とし、当該転回点を基準に上記音線を分割し、分割した区間ごとに音線経路を判別し、当該各音線経路を組み合わせて全音線経路を判別、分類することを特徴とする音線経路判別方法。
【請求項３】
音線の海面反射点、海底反射点、極大点、極小点の４つの点を転回点として判定する転回点判定工程と、
当該転回点判定工程で判定した転回点を基準に上記音線を分割する転回点間区間分割工程と、
当該転回点間区間分割工程で分割した区間ごとに音線経路を判別する区間内経路種別判定工程と、
当該区間内経路種別判定工程で判別した各区間ごとの音線経路を組み合わせて全音線経路を判別、分類する全体経路種別判定工程と
を備えて構成されたことを特徴とする音線経路判別方法。
【請求項４】
請求項３に記載の音線経路判別方法において、
上記区間内経路種別判定工程が、
音源から上記転回点までを、音源から海面まで、音源から海底まで、音源から極大点まで、音源から極小点までの４種類に分類し、
上記転回点から受波点までを、海面から受波点まで、海底から受波点まで、極大点から受波点まで、極小点から受波点までの４種類に分類し、
上記転回点から次の転回点までを、海面から海底まで、海面から極小点まで、海底から海面まで、海底から極大点まで、極小点から海面まで、極大点から極小点まで、極小点から極大点まで、極大点から海底までの８種類に分類し、
上記転回点を経由しない経路を、音源から上向きに放射されて受波点まで、音源から水平方向に放射されて受波点まで、音源から下向きに放射されて受波点までの３種類に分類し、
上記各区間内の音線経路を上記いずれかの種類に分類したことを特徴とする音線経路判別方法。
【請求項５】
音線の海面反射点、海底反射点、極大点、極小点の４つの点を転回点として判定する転回点判定手段と、
当該転回点判定工程で判定した転回点を基準に上記音線を分割する転回点間区間分割手段と、
当該転回点間区間分割工程で分割した区間ごとに音線経路を判別する区間内経路種別判定手段と、
当該区間内経路種別判定工程で判別した各区間ごとの音線経路を組み合わせて全音線経路を判別、分類する全体経路種別判定手段と
を備えて構成されたことを特徴とする音線経路判別装置。
【請求項６】
請求項５に記載の音線経路判別装置において、
上記区間内経路種別判定手段が、
音源から上記転回点までを、音源から海面まで、音源から海底まで、音源から極大点まで、音源から極小点までの４種類に分類し、
上記転回点から受波点までを、海面から受波点まで、海底から受波点まで、極大点から受波点まで、極小点から受波点までの４種類に分類し、
上記転回点から次の転回点までを、海面から海底まで、海面から極小点まで、海底から海面まで、海底から極大点まで、極小点から海面まで、極大点から極小点まで、極小点から極大点まで、極大点から海底までの８種類に分類し、
上記転回点を経由しない経路を、音源から上向きに放射されて受波点まで、音源から水平方向に放射されて受波点まで、音源から下向きに放射されて受波点までの３種類に分類し、
上記各区間内の音線経路を上記いずれかの種類に分類したことを特徴とする音線経路判別装置。
【請求項７】
等伝搬時間ごとの散乱点の設定を行う際に散乱点を考慮する方位を特定し各方位ごとにそれぞれ伝搬計算を行う方位別伝搬計算処理工程と、
当該方位別伝搬計算処理工程での伝搬計算結果に基づいて各方位ごとに適当な間隔で基準点を設定する基準点設定処理工程と、
当該基準点設定処理工程で各方位ごとに設定した基準点までの伝搬時間を算出する方位別伝搬時間算出処理工程と、
当該方位別伝搬時間算出処理工程で伝搬時間を算出した基準点をもとに各方位における等伝搬時間ごとの散乱点を算出する散乱点算出処理工程と
を備えて構成されたことを特徴とする散乱点設定方法。
【請求項８】
等伝搬時間ごとの散乱点の設定を行う際に散乱点を考慮する方位を特定し各方位ごとにそれぞれ伝搬計算を行う方位別伝搬計算処理装置と、
当該方位別伝搬計算処理装置での伝搬計算結果に基づいて各方位ごとに適当な間隔で基準点を設定する基準点設定処理装置と、
当該基準点設定処理装置で各方位ごとに設定した基準点までの伝搬時間を算出する方位別伝搬時間算出処理装置と、
当該方位別伝搬時間算出処理装置で伝搬時間を算出した基準点をもとに各方位における等伝搬時間ごとの散乱点を算出する散乱点算出処理装置と
を備えて構成されたことを特徴とする散乱点設定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブソーナー等の探知性能の向上に不可欠な残響レベルの算出に用いる音線経路判別方法及び音線経路判別装置並びに散乱点設定方法及び散乱点設定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海中での音波の伝搬は、海中での屈折や、海面、海底での反射によって、複雑な特性を示す。この現象を音線モデルによって模擬的に表し、海中の音波伝搬特性を計算する手段は、アクティブソーナー等において一般的に用いられている。この場合において、アクティブソーナー等の探知性能を向上させるためには、海中の残響レベルを正確にかつ効率的に算出することが不可欠である。このうち海中での残響レベルを正確に算出するためには、海中での音線の経路を正確に把握することが必要となる。
【０００３】
残響レベルは、音源から散乱点または散乱点から受波器に到達する音線の経路を分類し、その経路毎に散乱波を検出し、全ての散乱波を加算することで求めることができる。なお、残響とは一般的に、音波の停止後に反射や散乱を繰り返し、徐々に減衰しながら持続する音のことである。アクティブソーナー等における残響は探知性能を著しく阻害し、制約する。そのため残響レベルを把握することによって探知性能を向上させることができる。
【０００４】
上記散乱点は、海底、海面に対して面的に広がっており、計算量を考慮すると、面的に伝搬特性を計算することは困難である。このため、散乱点を適切に間引き、反射・屈折などの経路が同一である音線間で、補間を行う必要がある。そして、残響レベルの計算では音線が到達する経路を分類しておく必要がある。なお、散乱点とは残響を生じさせる散乱波を計算する際に中心とする点のことである。
【０００５】
従来は、音線の経路分類を図２に示すように、サイクル距離と海底反射回数の組み合わせを基に行っていた。即ち、サイクル距離と海底反射回数の組み合わせによって経路を分類し、海中での音線を区別している。例えば、音源から水平方向よりも上向きに放射され、海底反射と海面反射を一回づつ経たのちに散乱点である海面に到達するような音線は、図２での分類方法に従えば、経路としては７番であると分類できる。この場合は、音源からの放射方向が上向きであるか下向きであるかを区別し、海面反射と海底反射の回数を考えることによって分類している。なお、サイクル距離とは、媒体が水平距離方向に関して変化がなく、海底地形が平坦である場合、即ち成層である場合に、音線のなしている周期の水平距離のことである。この従来の音線の経路分類方法では、成層であること、つまりサイクル距離が一定であることが必要である。
【０００６】
また、海中の残響レベルを効率的に算出することも不可欠である。残響レベルは、等しい伝搬時間で到達する散乱点からの散乱波を検出してこれらをたし合わせることで求めることができる。そのため、等しい伝搬時間で到達する散乱点を求める必要がある。
【０００７】
そこで、図３に示すように、あらかじめ散乱点となる海面（海底）の平面上に格子点を適当な間隔で設定し、音源からその格子点まで（ｒ１）と、その格子点から受波器まで（ｒ２）の各々の伝搬時間を全て計算する。次に、図４に示すように、音源から各格子点までと、各格子点から受波器までの伝搬時間の合計が等しい点を結ぶ等伝搬時間線を求める。そして、あらかじめ指定した、音源と受波器の中点からの方位と、その等伝搬時間線との交点を散乱点として、残響レベルの計算を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の音線経路の分類方法では、成層であること、つまりサイクル距離が一定であることが必要であるが、媒質が水平距離方向に変化している場合や、海底地形が変化している場合（非成層の場合）にはサイクル距離は一定ではない。海底反射や海面反射は、一定距離ごとに繰返されるとは限らず、途中で変化する場合がある。そのため、海面反射と海底反射の回数では音線を区別することができない。
【０００９】
例えば図５のように、非成層の場合の音線では、図２の分類方法では分類できないような音線が生じる。つまり、サイクル距離と海底反射回数の組み合わせを基にした従来の音線経路の分類方法では、音線経路の正確な分類ができないという問題点がある。
【００１０】
また、等伝搬時間の散乱点からの散乱波をたし合わせて残響レベルを求める場合、即ち方位によって異なる伝搬計算を利用して方位特性を考慮した残響レベルの計算を行う場合は、等伝搬時間の線が必ずしも楕円形になるとは限らないため、計算が複雑になる。例えば、ある時刻の等伝搬時間線と指定した方位の線の交点が存在しない場合や、複数の交点が存在する場合等があり得る。このため、従来の等伝搬時間線を利用して散乱点を設定する方法では、等伝搬時間線の形状ごとに散乱点の設定方法を変える必要がある。しかし、等伝搬時間線の形状は、方位特性によっても大きく左右されるため、非常に多くの形状が存在する。
【００１１】
等伝搬時間線が同心楕円状にならない場合の例を図６に示す。この図６の（１）の方位の場合、時刻（ｎ−１）ｄＴの等伝搬時間線と複数の箇所で交差している。また、図６の（２）の方位の場合、時刻（ｎ−２）ｄＴの等伝搬時間線とは交差しない。
【００１２】
このように、等伝搬時間線の形状は非常に多く存在するため、その形状に応じて場合分けを行って処理するためには膨大な処理量が必要となり、現実的ではない。即ち、残響レベルを効率的に算出することができないという問題点がある。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、アクティブソーナー等の探知性能の向上に不可欠な残響レベルを正確にかつ効率的に算出することができる音線経路判別方法及び音線経路判別装置並びに散乱点設定方法及び散乱点設定装置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】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明は、残響レベルを正確にかつ効率的に算出する際に不可欠な音線経路の判別と散乱点の設定を行うものである。
【００１５】
音線経路判別としては、音線の海面反射点、海底反射点、極大点、極小点の４つの点を転回点として判定する転回点判定と、当該転回点判定で判定した転回点を基準に上記音線を分割する転回点間区間分割と、当該転回点間区間分割で分割した区間ごとに音線経路を判別する区間内経路種別判定と、当該区間内経路種別判定で判別した各区間ごとの音線経路を組み合わせて全音線経路を判別、分類する全体経路種別判定とを行う。
【００１６】
上記区間内経路種別判定においては、音源から上記転回点までを、音源から海面まで、音源から海底まで、音源から極大点まで、音源から極小点までの４種類に分類し、上記転回点から受波点までを、海面から受波点まで、海底から受波点まで、極大点から受波点まで、極小点から受波点までの４種類に分類し、上記転回点から次の転回点までを、海面から海底まで、海面から極小点まで、海底から海面まで、海底から極大点まで、極小点から海面まで、極大点から極小点まで、極小点から極大点まで、極大点から海底までの８種類に分類し、上記転回点を経由しない経路を、音源から上向きに放射されて受波点まで、音源から水平方向に放射されて受波点まで、音源から下向きに放射されて受波点までの３種類に分類し、上記各区間内の音線経路を上記いずれかの種類に分類する。
【００１７】
散乱点設定としては、等伝搬時間ごとの散乱点の設定を行う際に、散乱点を考慮する方位ごとにそれぞれ伝搬計算を行う方位別伝搬計算処理と、当該方位別伝搬計算処理での伝搬計算結果から各方位ごとに適当な間隔で基準点を設定する基準点設定処理と、当該基準点設定処理で各方位ごとに設定した基準点までの伝搬時間を算出する方位別伝搬時間算出処理と、当該方位別伝搬時間算出処理で伝搬時間を算出する基準点をもとに等伝搬時間ごとの散乱点を算出する散乱点算出処理とを行う。
【発明の効果】
【００１８】
音線の海面反射点、海底反射点、極大点、極小点の４つの点を転回点として音線を分割し、分割した区間ごとに音線経路を判別して各区間ごとの音線経路を組み合わせて全音線経路を判別、分類するため、非成層の場合であっても音線経路を正確に分類することができるようになる。
【００１９】
また、各方位ごとにそれぞれ伝搬計算を行って、各方位ごとに適当な間隔で基準点を設定し、当該基準点までの伝搬時間を算出して、当該基準点をもとに等伝搬時間ごとの散乱点を算出するため、非成層の場合であっても散乱点を正確に設定することができるようになる。
【００２０】
これらを用いて、方位特性を考慮した残響レベル計算を行う。この結果、アクティブソーナー等の探知性能の向上に不可欠な残響レベルを正確にかつ効率的に算出することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の最良の実施形態について説明する。
【００２２】
（Ａ）第１実施形態
本実施形態は、非成層の場合であっても音線経路を正確に分類することができる音線経路分類方法及び音線経路分類装置に関するものである。
【００２３】
この音線経路分類方法及び音線経路分類装置は次の原理に基づくものである。
【００２４】
非成層では、距離によって音線のたどる経路パターンが変化するので、サイクル距離は一定ではなく途中で変化する。そこで、海面反射点、海底反射点、音線の極大点（深度の変化点）、極小点の４つの点に着目する。音線のたどる経路は、上記４つの点を転回点として変化するため、これら４つの点に着目する。
【００２５】
音線の経路を、上記転回点を区切りとして複数の区間に分割し、それぞれの区間内で経路を図７及び図８の様に細かく分類する。そして、これらの区間毎の経路の組み合わせでひとつの音線経路を構成し、これらを判別してそれぞれの経路に分類する。
【００２６】
例えば図５の場合では、音線を図の点線のように、上記４種類の転回点を区切りとして複数の区間に分割する。そしてそれぞれの区間内での経路を図７に従って分類する。そして、音線全体の経路を区間毎の経路の組み合わせを用いて’４−ｄ−ｈ−ｄ−ｈ−ｃ−１’と表し、分類する。
【００２７】
この原理に基づいて音線経路判別方法及び音線経路判別装置を構成する。
【００２８】
（ａ）音線経路判別装置
次に、音線経路判別方法に用いる音線経路判別装置について説明する。
【００２９】
音線経路判別装置１は、図１に示すように、転回点判定装置２と、転回点間区間分割装置３と、区間内経路種別判定装置４と、全体経路種別判定装置５とから構成されている。
【００３０】
転回点判定装置２は、海面反射点、海底反射点、音線の極大点又は極小点を検出して転回点を設定するための装置で、図９に示す処理機能を備えている。転回点間区間分割装置３は、転回点判定装置２で検出された転回点の間の距離を判定し、ひとつの音線を複数の区間に分割するための装置で、図９に示す処理機能を備えている。区間内経路種別判定装置４は、分割した区間ごとに経路種別を判別するための装置で、図１０に示す処理機能を備えている。全体経路種別判定装置５は、区間内経路種別判定装置４から得られた区間別の経路を組み合わせて音線全体の経路を判定して分類するための装置で、図１１に示す処理機能を備えている。上記各処理機能については、以下に示す音線経路判別方法において説明する。上記各装置は、各装置の機能を備えたハードウエア構成又はソフトウエア構成の装置として成形することができる。
【００３１】
（ｂ）音線経路判別方法
次に、音線経路判別方法について説明する。
【００３２】
（ｂ１）転回点判定工程
まず、転回点判定装置２で音線の転回点を求める。ここで言う転回点とは、音線の俯仰角が正から負もしくは、負から正に変化する点であり、海面反射、海底反射、音線の極大点、極小点を意味する。音線計算上では、海面反射は音線の（深度）＝０となる点、海底反射波は音線の（深度）＝（海底深度）となる点、音線の極大、極小点は音線の（俯仰角）＝０となる点として求められる。
【００３３】
転回点判定装置２では、図９に示すように、まず音源からの距離毎に音線の座標を読み取り（Ｓ１）、その読み取った座標が最大伝搬距離よりも近いか遠いかを判断する（Ｓ２）。そして、読み取った座標が最大伝搬距離よりも近い場合に、その深度が海面若しくは海底深度であるか否かを判断する（Ｓ３）。深度が海面若しくは海底深度である場合は、その座標は転回点であるため、その座標を転回点として設定し（Ｓ４）、Ｓ１に戻って次の音線の座標を読み取り、上記処理を繰り返す。一方、Ｓ３で、深度が海面若しくは海底深度でないと判断した場合は、俯仰角が０か否かを判断する（Ｓ５）。俯仰角が０である場合、その座標は音線の極大点又は極小点であるため、Ｓ４に進んで、その座標を転回点として設定する。俯仰角が０でない場合は、Ｓ１に戻って次の音線の座標を読み取り、上記処理を繰り返す。
【００３４】
以上により、音線の転回点を求める。
【００３５】
ステップＳ２において、読み取った座標が最大伝搬距離よりも遠くなったと判断した場合は、次の転回点間区間分割工程での処理に進む。
【００３６】
（ｂ２）転回点間区間分割工程
転回点間区間分割装置３で、上記転回点判定装置２によって求められた各転回点の間の水平距離を求め、音線の経路を上記各転回点を基準にして複数の区間に分割する。
【００３７】
転回点間区間分割装置３では、まず音源からの距離毎に音線の座標を読み取り（Ｓ１１）、その読み取った座標が最大伝搬距離よりも近いか遠いかを判断する（Ｓ１２）。そして、読み取った座標が最大伝搬距離よりも近い場合に、その読み取った座標が転回点であるか否かを判断する（Ｓ１３）。読み取った座標が転回点である場合は、その座標を区間として設定し（Ｓ１４）、Ｓ１１に戻って次の音線の座標を読み取り、上記処理を繰り返す。一方、Ｓ１３で、読み取った座標が転回点でないと判断した場合は、Ｓ１１に戻って次の音線の座標を読み取り、上記処理を繰り返す。
【００３８】
以上により、音線の経路を複数の区間に分割する。
【００３９】
ステップＳ１２において、読み取った座標が最大伝搬距離よりも遠くなったと判断した場合は、次の区間内経路種別判定工程での処理に進む。
【００４０】
（ｂ３）区間内経路種別判定工程
区間内経路種別判定装置４で、転回点間区間分割装置３によって分割された区間毎に、その区間内での音線の経路種別を判定する。各区間内での経路種別の判定は図７と図８に従う。具体的には、音源から転回点まで若しくは転回点から受波器までの経路を図７中の１から４の４種類に分類する。即ち、音源から転回点までを、音源から海面まで、音源から海底まで、音源から極大点まで、音源から極小点までの４種類に分類し、転回点から受波器までを、海面から受波器まで、海底から受波器まで、極大点から受波器まで、極小点から受波器までの４種類に分類する。
【００４１】
また転回点から次の転回点までの経路は図７中のａからｈの８種類に分類する。即ち、海面から海底まで、海面から極小点まで、海底から海面まで、海底から極大点まで、極小点から海面まで、極大点から極小点まで、極小点から極大点まで、極大点から海底までの８種類に分類する。
【００４２】
また、これらの経路とは別に、音源から直接受波器に到達して全く転回点の存在しない音線は図８に従って分類する。この分類は、音源から上向きに放射されて受波器まで、音源から水平方向に放射されて受波器まで、音源から下向きに放射されて受波器までの３種類に分類する。
【００４３】
この区間内経路種別判定装置４の具体的な機能を図１０に示す。
【００４４】
転回点間区間分割装置３で分割して設定された区間を読み取る（Ｓ２１）。次いで、読み取った区間の出発点が音源か海面等かを判断する（Ｓ２２）。音源であると判定したときは、その区間の次の転回点が受波器か海面等かを判断する（Ｓ２３）。ここで、海面と判断した場合、その経路種別を経路１と判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ２４）。音線の極大点と判断した場合、その経路種別を経路２と判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ２５）。音線の極小点と判断した場合、その経路種別を経路３と判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ２６）。海底と判断した場合、その経路種別を経路４と判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ２７）。次いで、ステップＳ２１に戻り、次の区間の経路種別を判定する。
【００４５】
一方、ステップＳ２３において、その区間の次の転回点が受波器と判断した場合、音線の放射俯角を判断する（ステップＳ２８）。この音線の放射俯角が水平より下方と判断した場合、その経路種別を経路１と判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ２９）。音線の放射俯角が水平と判断した場合、その経路種別を経路２と判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ３０）。音線の放射俯角が水平より下方と判断した場合、その経路種別を経路３と判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ３１）。次いで、全体経路種別判定装置５での処理に進む。
【００４６】
一方、ステップＳ２２において、読み取った区間の出発点が音源でなく海面であると判断した場合は、その区間の次の転回点が受波器か海底か音線の極小点かを判断する（ステップＳ３２）。次の転回点が海底と判断した場合、その経路種別を経路ａと判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ３３）。次の転回点が音線の極小点と判断した場合、その経路種別を経路ｂと判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ３４）。転回点が上記海底又は音線の極小点の場合は、ステップＳ２１に戻り、次の区間の経路種別を判定する。一方、ステップＳ３２において、次の転回点が受波器と判断した場合、その経路種別を経路１と判定し、その区間と経路種別を記録して（Ｓ３５）、全体経路種別判定装置５での処理に進む。
【００４７】
一方、ステップＳ２２において、読み取った区間の出発点が音源でなく海底であると判断した場合は、その区間の次の転回点が受波器か海面か音線の極大点かを判断する（ステップＳ３６）。次の転回点が海面と判断した場合、その経路種別を経路ｄと判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ３７）。次の転回点が音線の極大点と判断した場合、その経路種別を経路ｃと判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ３８）。転回点が上記海面又は音線の極大点の場合は、ステップＳ２１に戻り、次の区間の経路種別を判定する。一方、ステップＳ３６において、次の転回点が受波器と判断した場合、その経路種別を経路４と判定し、その区間と経路種別を記録して（Ｓ３９）、全体経路種別判定装置５での処理に進む。
【００４８】
一方、ステップＳ２２において、読み取った区間の出発点が音源でなく音線の極大点であると判断した場合は、その区間の次の転回点が受波器か海底か音線の極小点かを判断する（ステップＳ４０）。次の転回点が海底と判断した場合、その経路種別を経路ｈと判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ４１）。次の転回点が音線の極小点と判断した場合、その経路種別を経路ｆと判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ４２）。転回点が上記海底又は音線の極小点の場合は、ステップＳ２１に戻り、次の区間の経路種別を判定する。一方、ステップＳ４０において、次の転回点が受波器と判断した場合、その経路種別を経路２と判定し、その区間と経路種別を記録して（Ｓ４３）、全体経路種別判定装置５での処理に進む。
【００４９】
一方、ステップＳ２２において、読み取った区間の出発点が音源でなく音線の極小点であると判断した場合は、その区間の次の転回点が受波器か海面か音線の極大点かを判断する（ステップＳ４４）。次の転回点が海面と判断した場合、その経路種別を経路ｅと判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ４５）。次の転回点が音線の極大点と判断した場合、その経路種別を経路ｇと判定し、その区間と経路種別を記録する（Ｓ４６）。転回点が上記海面又は音線の極大点の場合は、ステップＳ２１に戻り、次の区間の経路種別を判定する。一方、ステップＳ４４において、次の転回点が受波器と判断した場合、その経路種別を経路３と判定し、その区間と経路種別を記録して（Ｓ４７）、全体経路種別判定装置５での処理に進む。
【００５０】
以上により、各区間での経路種別を判定する。
【００５１】
（ｂ４）全体経路種別判定工程
全体経路種別判定工程では、全体経路種別判定装置５で、区間内経路種別判定装置４によって得られた各区間毎の音線の経路を組み合わせて音線全体の経路を判定し、それぞれの経路種別に分類する。
【００５２】
この全体経路種別判定装置５の具体的な機能を図１１に示す。区間内経路種別判定装置４で各区間毎に判定された経路の組み合わせを読み取る（ステップＳ５１）。次いで、読み取った各区間毎の経路を全部合わせて音線全体の経路とし（ステップＳ５２）、全体経路の種別を判定する。
【００５３】
以上により、音線経路を判別する。
【００５４】
以上のように、音線をその音線の転回点に着目して、転回点ごとに複数の区間に分割し、その区間ごとに経路を分類し、音線全体をそれらの区間ごとの経路の組み合わせで分類することで、媒質の変化と海底地形の変化の両方が存在する非成層の場合でも音線経路を正確に分類することが可能となる。
【００５５】
（Ｂ）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る散乱点設定方法及び散乱点設定装置について説明する。本実施形態の散乱点設定方法及び散乱点設定装置は、非成層の場合であっても散乱点を正確に設定することができるものである。
【００５６】
まず、本実施形態に係る散乱点設定方法及び散乱点設定装置の原理を説明する。
【００５７】
本実施形態では、図１２のように、各方位ごとに等伝搬時間となる散乱点を求める。予め指定した方位ごとにそれぞれ伝搬計算を行う。媒質や海底地形の変化を考慮した伝搬計算の場合、それぞれの方位によって伝搬計算の結果は異なる。そのためそれぞれの方位ごとの伝搬計算を行う必要がある。このとき、第１実施形態の音線経路分類装置で分類された音線経路の情報を取り込んで、伝搬計算を行う。
【００５８】
次に、伝搬時間の合計値を求めるのに適当な点（基準点）を各方位ごとに適当に設定する。音源から各基準点までと各基準点から受波器までの伝搬計算結果（伝搬時間、伝搬損失、放射ふ角、入射ふ角など）を各方位ごとに水平距離方向の補間を用いて求める。さらにこの方位ごとの基準点を利用して、散乱点を、水平距離方向の補間を用いて等時間刻みごとになるように求める。
【００５９】
全ての方位方向で同じ時刻ごとの散乱点を求めることで、全ての方位において等しい伝搬時間の散乱点を求めることができる。そのため、各時刻の散乱点からの散乱波を加算することができるようになり、正確な残響レベルを求めることができる。
【００６０】
このように、各方位方向ごとに異なる伝搬計算結果を利用して散乱点を設定することで、方位方向を考慮した正確な残響レベルの計算をすることができる。
【００６１】
この原理に基づいて散乱点設定方法及び散乱点設定装置を構成する。
【００６２】
（ａ）散乱点設定装置
まず、散乱点設定方法に使用する散乱点設定装置について説明する。
【００６３】
散乱点設定装置１１は、図１３に示すように、方位別伝搬計算処理装置１２と、基準点設定処理装置１３と、方位別伝搬時間算出処理装置１４と、散乱点算出処理装置１５とから構成されている。
【００６４】
方位別伝搬計算処理装置１２は、方位方向を設定し、各方位ごとの伝搬計算を行うための装置である。基準点設定処理装置１３は、伝搬時間の合計値を求めるための基準点を各方位毎に適当に設定するための装置である。方位別伝搬時間算出処理装置１４は、音源から基準点までと基準点から受波器までの伝搬時間を、方位を考慮して求めるための装置である。散乱点算出処理装置１５は、方位別伝搬時間算出処理装置１４で求められた各基準点の伝搬時間から、一定の時間刻みごとの散乱点を求めるための装置である。これらの装置は、各装置の機能を備えたハードウエア構成又はソフトウエア構成の装置として成形することができる。
【００６５】
（ｂ）散乱点設定方法
次に、上記散乱点設定装置１１を用いた散乱点設定方法について説明する。
【００６６】
（ｂ１）方位別伝搬計算処理工程
方位別伝搬計算処理装置１２で音源と受波器の中点を中心として、散乱点を考慮する方位を設定し、それぞれの方位方向ごとに伝搬計算（伝搬時間、伝搬損失、入射ふ角などの計算）を行う。
【００６７】
（ｂ２）基準点設定処理工程
基準点設定処理装置１３で、方位別伝搬計算処理装置１２によって指定された方位ごとに適当な間隔で点を設定し基準点とする。さらに方位別伝搬計算処理装置１２で得られた方位ごとの伝搬計算結果から、音源から各基準点までと各基準点から受波器までの伝搬計算結果（伝搬時間、伝搬損失、入射ふ角など）をそれぞれの方位ごとに水平距離方向の補間を用いて求める。
【００６８】
（ｂ３）方位別伝搬時間算出処理工程
方位別伝搬時間算出処理装置１４で、基準点設定処理装置１３によって得られた各基準点までの伝搬時間からそれぞれの方位ごとに、音源から散乱点までと散乱点から受波器までの合計の伝搬時間を求める。
【００６９】
（ｂ４）散乱点算出処理工程
散乱点算出処理装置１５で、方位別伝搬時間算出処理装置１４によって得られた各基準点までの伝搬時間の合計値から一定の刻み時間ごとになるように補間を用いて散乱点を求める。
【００７０】
各方位ごとに一定の刻み時間ごとの散乱点を求めた後は、各時刻の散乱点からの散乱波を加算して、残響レベルを求める。
【００７１】
（ｃ）具体例
伝搬計算および、媒質や海底地形の変化を考慮した伝搬計算は、任意のモデルを用いた計算結果を利用して行う。例えば、図１４及び図１５のような伝搬時間と伝搬損失の伝搬計算結果が得られたとする。
【００７２】
（ｃ１）各基準点までの伝搬計算結果の水平距離方向の補間を用いて求める。
【００７３】
伝搬計算結果から距離毎の伝搬損失、伝搬時間、放射ふ角、入射ふ角が得られる。また各基準点の座標から音源からの距離と受波器からの距離を求める。距離毎の伝搬計算結果と音源および受波器から各基準点までの距離から、各基準点での音源および受波器から基準点までの伝搬計算結果（伝搬損失、伝搬時間、放射ふ角、入射ふ角）を線形補間で求める。
【００７４】
線形補間での求め方を伝搬損失の場合を例にとって示す。音源からの散乱点までの距離がｒｍ、距離毎の伝搬損失がＰｉ（ｒｉ）（ｒｉ＝ｄｒ、２ｄｒ、３ｄｒ・・・、ｄｒは計算距離刻み）の場合、距離ｒｍに最も近く、距離ｒｍ以下の距離をｒｍｍ、距離ｒｍに最も近く距離ｒｍ以上の距離をｒｍｐとすると、距離ｒｍでの伝搬損失Ｐｉ（ｒｍ）は
Pi(rm)=Pi(rmm）+［(Pi(rmp)-Pi(rmm))／(rmp-rmm)］(rmm-rm)  ……（１）
と求めることができる。
【００７５】
（ｃ２）合計の伝搬時間を求める方法
音源から基準点までの伝搬時間と受波器から基準点までの伝搬時間を足し合わせることで各基準点の合計の伝搬時間（往復伝搬時間）を求める。
【００７６】
（ｃ３）散乱点を求める方法
各基準点までの座標と往復伝搬時間が求められているので、基準点のある方位ごとに等時間刻みごと（時間刻み幅をｄＴとするとｄＴ、２ｄＴ、３ｄＴ・・・）の座標を線形補間で求め、その点を散乱点とする。
【００７７】
（ｃ４）残響レベルを求める。
【００７８】
ある散乱点Ｐでの散乱波Ｒｉは
Ri=Bs(θs)P1SsAP2Br(θr)        ……（２）
となる。ここでＢｓ（θｓ）は音源から散乱点Ｐに到達する音線の放射ふ角θｓのときの音源ビーム感度、Ｐ１は音源から散乱点Ｐに到達するまでの伝搬損失、Ｓｓは散乱点Ｐでの散乱強度、Ａは散乱点Ｐを中心とする散乱面積、Ｐ２は散乱点Ｐから受波器に到達するまでの伝搬損失、Ｂｒ（θｒ）は散乱点Ｐから受波器に到達する音線の入射ふ角θｒのときの受波ビーム感度である。
【００７９】
全ての散乱点からの散乱波を求め、往復伝搬時刻毎に足し合わせることで、残響レベルを求めることができる。
【００８０】
（ｄ）  以上のように本実施形態によれば、散乱点を設定する際に方位ごとに異なった伝搬計算の結果を利用して散乱点を決定することができるので、方位方向を考慮した残響レベル計算が可能になる。
【００８１】
（Ｃ）変形例
上記各実施形態では、海中での残響レベル計算について説明したが、河川や湖等の淡水中もよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施形態に係る音線経路判別装置を示すブロック図である。
【図２】従来の音線経路分類方法を示す模式図である。
【図３】従来の格子点（散乱点）の設定例を示す模式図である。
【図４】従来の等伝搬時間線の設定例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る転回点間区間分割装置による、非成層の場合の音線の分割例を示すグラフである。
【図６】特定方位が等伝搬時間線と複数の箇所で交差する例を示す模式図である。
【図７】転回点が存在する場合の音線経路パターンを示す模式図である。
【図８】転回点が存在しない場合の音線経路パターンを示す模式図である。
【図９】転回点判定装置及び転回点間区間分割装置を示すブロック図である。
【図１０】区間内経路種別判定装置を示すブロック図である。
【図１１】全体経路種別判定装置を示すブロック図である。
【図１２】散乱点設定処理を示す模式図である。
【図１３】散乱点設定装置を示すブロック図である。
【図１４】伝搬時間と伝搬距離との関係を示すグラフである。
【図１５】伝搬損失と伝搬距離との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８３】
１：音線経路判別装置、２：転回点判定装置、３：転回点間区間分割装置、４：区間内経路種別判定装置、５：全体経路種別判定装置、１１：散乱点設定装置、１２：方位別伝搬計算処理装置、１３：基準点設定処理装置、１４：方位別伝搬時間算出処理装置、１５：散乱点算出処理装置。
【図１】
2005227042.tif 000003
【図２】
2005227042.tif 000004
【図３】
2005227042.tif 000005
【図４】
2005227042.tif 000006
【図５】
2005227042.tif 000007
【図６】
2005227042.tif 000008
【図７】
2005227042.tif 000009
【図８】
2005227042.tif 000010
【図９】
2005227042.tif 000011
【図１０】
2005227042.tif 000012
【図１１】
2005227042.tif 000013
【図１２】
2005227042.tif 000014
【図１３】
2005227042.tif 000015
【図１４】
2005227042.tif 000016
【図１５】
2005227042.tif 000017