(57)【要約】【課題】広帯域の送信音波に対する探知距離、探知領域、目標存在圏のカバー率を短時間で算出し、かつ、残響レベルを実際の観測結果を利用して計算し、精度良く最適な送信モードを短時間でリコメンドするシステムを提供する。【解決手段】テスト音波としてインパルス送信部１からインパルスを水中に送信し、受波器２で受信した受信信号からインパルス応答解析部１３でインパルス応答を取得し、評価送信モード設定部１１で設定した複数の評価送信モードの送信音波それぞれとインパルス応答とをたたみ込み積分計算部１４で演算して、評価送信モードそれぞれにおける残響レベル、雑音レベルを求め、エコーレベル計算部１６で算出した当該評価送信モード時のエコーレベルとシグナルエクセス計算部１７で比較した結果に基づいて、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率を算出することにより最適な送信モードを選択して表示部１８に表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に潜在する水中物体を捜索するために水中に送信する送信音波の周波数、波形、パルス幅に代表される送信音波の送信モードとして、評価対象となる複数の評価送信モードの中から、水中の環境条件に最適の送信モードをリコメンドする送信モードリコメンドシステムにおいて、水中の残響レベル、雑音レベルに対して探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率が最も大きい最適の送信モードを評価対象の複数の評価送信モードの中から抽出するために、水中の環境条件を反映した残響レベル、雑音レベルを予測する際に、広帯域の周波数成分を有するテスト音波を水中に実際に送信して、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む該テスト音波における受信信号を取得し、取得した前記受信信号と複数の前記評価送信モードの送信音波それぞれとの間で、たたみ込み積分を行うことにより、前記評価送信モードの送信音波それぞれを水中に送信した際の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を予測することを特徴とする送信モードリコメンドシステム。
【請求項２】
最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出するために、該評価送信モードの送信音波それぞれが水中の捜索対象となる前記水中物体に達して反射してきた受信音波の音圧レベルであるエコーレベルを算出する際に、前記評価送信モードの送信音波それぞれの送信音圧レベル及び水中の伝搬損失と、前記水中物体への入力音圧レベルと反射音圧レベルとのレベル差であるターゲットストレングスと、に基づいて、前記評価送信モードそれぞれのエコーレベルを算出することを特徴とする請求項１に記載の送信モードリコメンドシステム。
【請求項３】
最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出するために、該評価送信モードの送信音波それぞれを水中に送信した場合の前記水中物体の探知可能領域と探知不可能領域とを算出する際に、前記テスト音波における前記受信信号から予測された、前記評価送信モードの送信音波それぞれにおける残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む前記受信信号の音圧レベルと、該評価送信モードの送信音波それぞれが前記水中物体に達して反射してきた受信音波の音圧レベルであるエコーレベルとを比較したシグナルエクセス結果に基づいて、前記評価送信モードそれぞれにおける前記水中物体の探知可能領域と探知不可能領域とを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の送信モードリコメンドシステム。
【請求項４】
最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出する際に、前記評価送信モードの送信音波それぞれを水中に送信した場合の前記水中物体の探知可能領域と探知不可能領域とに基づいて、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率を算出し、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率が最も大きい送信モードを最適の送信モードとして複数の前記評価送信モードの中から選択してリコメンドすることを特徴とする請求項３に記載の送信モードリコメンドシステム。
【請求項５】
最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出する際に、最適の送信モードの選択基準として、複数の前記評価送信モードの送信音波それぞれについて探知距離、探知領域、目標存在圏のカバー率のうちいずれか１乃至複数予め指定した項目が最大となる送信モードを選択してリコメンドすることを特徴とする請求項４に記載の送信モードリコメンドシステム。
【請求項６】
広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、広帯域にフラットな周波数特性となるインパルス性音波を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を受信して、平滑化したインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の送信モードリコメンドシステム。
【請求項７】
広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、急峻な立ち上がり特性を有する複数のパルス性の信号を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含むそれぞれの受信信号を受信して、平均化したインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の送信モードリコメンドシステム。
【請求項８】
広帯域の周波数特性を有する前記テスト音波を実際に水中に送信することにより取得した前記受信信号と前記評価送信モードの送信音波それぞれとの間でたたみ込み積分を行う場合、前記評価送信モードの送信音波それぞれについて、時間軸上で複数のインパルス性音波に分割し、分割した複数のインパルス性音波それぞれと取得した前記受信信号との乗算結果を時間軸上で合成することにより、前記評価送信モードそれぞれのたたみ込み積分を行うことを特徴とする請求項６又は７に記載の送信モードリコメンドシステム。
【請求項９】
広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、擬似雑音系列のＭ系列信号(Maximum Length Sequence信号)を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を受信して、送信した前記Ｍ系列信号との両者に基づいて、送信パワースペクトルと送受信間のクロスパワースペクトルとを算出することにより、伝達関数を求め、更に、フーリエ逆変換によりインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の送信モードリコメンドシステム。
【請求項１０】
選択した送信モードで水中に音波を送信し、水中からの反響音を受信することによって、水中に潜在する水中物体を捜索するソーナーシステムにおいて、送信する音波の送信モードを選択する手段として、請求項１乃至９のいずれかに記載の送信モードリコメンドシステムを用いることを特徴とするソーナーシステム。
【請求項１１】
水中に潜在する水中物体を捜索するために水中に送信する送信音波の周波数、波形、パルス幅に代表される送信音波の送信モードとして、評価対象となる複数の評価送信モードの中から、水中の環境条件に最適の送信モードをリコメンドする送信モードリコメンド方法において、水中の残響レベル、雑音レベルに対して探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率が最も大きい最適の送信モードを評価対象の複数の評価送信モードの中から抽出するために、水中の環境条件を反映した残響レベル、雑音レベルを予測する際に、広帯域の周波数成分を有するテスト音波を水中に実際に送信して、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む該テスト音波における受信信号を取得し、取得した前記受信信号と複数の前記評価送信モードの送信音波それぞれとの間で、たたみ込み積分を行うことにより、前記評価送信モードの送信音波それぞれを水中に送信した際の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を予測することを特徴とする送信モードリコメンド方法。
【請求項１２】
最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出する際に、前記評価送信モードの送信音波それぞれの送信音圧レベル及び水中の伝搬損失と、前記水中物体への入力音圧レベルと反射音圧レベルとのレベル差であるターゲットストレングスと、に基づいて、前記評価送信モードそれぞれのエコーレベルを算出し、更に、前記テスト音波における前記受信信号から予測された、前記評価送信モードの送信音波それぞれにおける残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む前記受信信号の音圧レベルと、該評価送信モードの送信音波それぞれが前記水中物体に達して反射してきた受信音波の音圧レベルであるエコーレベルとを比較したシグナルエクセス結果に基づいて、前記評価送信モードそれぞれにおける前記水中物体の探知可能領域と探知不可能領域とを算出した結果を用いて、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率を算出し、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率が最も大きい送信モードを最適の送信モードとして複数の前記評価送信モードの中から選択してリコメンドすることを特徴とする請求項１１に記載の送信モードリコメンド方法。
【請求項１３】
最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出する際に、最適の送信モードの選択基準として、複数の前記評価送信モードの送信音波それぞれについて探知距離、探知領域、目標存在圏のカバー率のうちいずれか１乃至複数予め指定した項目が最大となる送信モードを選択してリコメンドすることを特徴とする請求項１２に記載の送信モードリコメンド方法。
【請求項１４】
広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、広帯域にフラットな周波数特性となるインパルス性音波を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を受信して、平滑化したインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とすることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の送信モードリコメンド方法。
【請求項１５】
広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、急峻な立ち上がり特性を有する複数のパルス性の信号を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含むそれぞれの受信信号を受信して、平均化したインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とすることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の送信モードリコメンド方法。
【請求項１６】
広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、擬似雑音系列のＭ系列信号(Maximum Length Sequence信号)を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を受信して、送信した前記Ｍ系列信号との両者に基づいて、送信パワースペクトルと送受信間のクロスパワースペクトルとを算出することにより、伝達関数を求め、更に、フーリエ逆変換によりインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とすることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の送信モードリコメンド方法。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６のいずれかに記載の送信モードリコメンド方法をコンピュータにより実行可能なプログラムとすることを特徴とする送信モードリコメンドプログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の送信モードリコメンドプログラムをコンピュータにより読み出し可能な記録媒体に記録することを特徴とするプログラム記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信モードリコメンドシステム、ソーナーシステム、送信モードリコメンド方法、送信モードリコメンドプログラム及びプログラム記録媒体に関し、海洋内即ち水中に音波を放射し、水中物体からの反響音を受信することによって、海洋内に潜在する水中物体を捜索する水中物体捜索システムに適用する音波の送信モードをリコメンドする送信モードリコメンドシステム、ソーナーシステム、送信モードリコメンド方法、送信モードリコメンドプログラム及びプログラム記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、海洋内即ち水中での音波の伝搬は、水温や塩分濃度や水圧などにより決定される伝搬媒質の密度に影響される。ここで、水中の密度場は垂直及び水平方向に不均一であり、音波は、この密度場変化に応じた屈折を繰返しながら、海洋内即ち水中を伝搬していく。また、音波伝搬の妨げとなる海嶺（海底地形の一つであり、海底山脈のこと）等の影響を受けて、音波は回折し、更に、水中に熱エネルギー等で取り込まれ、減衰を受けると共に、海面及び海底のような境界となる境界面の粗さや形状等の影響を受けて、反射、散乱による位相干渉を生じ、送信された音波のエネルギー分布は単なる平面波とは異なり、複雑に変形されて伝搬する。特に、大陸棚等の水深の比較的浅い海域である浅海域では、この音波のエネルギー分布の変形が顕著に現れることが知られている。
【０００３】
また、一般に、海洋内即ち水中に潜在する水中物体を探知可能であるという状況は、水中に送信された送信音波が伝搬して、探知対象の水中物体に当たって、反響音として送信地点に戻ってくる音波の強さ（以下、エコーレベルと称す）が、水中の浮遊物や気泡更には海面、海底の境界面からの散乱によって戻ってくる音波によって構成される音波の強さ（以下、残響レベルと称す）と、波浪、航行する船舶等の雑音による音波の強さ（以下、雑音レベルと称す）を総合した音波の強さに対して、より大きい場合をいう。
【０００４】
これらの残響レベル、雑音レベルやエコーレベルの大きさは、水中の水温や塩分濃度や水圧により決定される伝搬媒質の密度場変化等によって変化する。
【０００５】
このため、水中に送信する送信音波の周波数、波形、パワー、帯域幅、パルス幅等の諸設定の組合せ（以下、送信モードと称す）によって、水中の音波伝搬及び水中物体の探知状況にどのように影響するか予測し、水中物体の捜索運用において最も効率的となる最適な送信モードを決定して、操作者にリコメンドすることは容易ではない。
【０００６】
以下、従来の送信モードリコメンドシステムについて図７を参照して詳細に説明する。図７は従来の送信モードリコメンドシステムを説明するためのブロック図である。図７に示すように、従来の送信モードリコメンドシステム２０は、送信モード設定部２１と、海洋環境データ入力部２２と、予察部２３と、表示部２４により構成される。
【０００７】
送信モード設定部２１は、海洋内に送信する送信音波の周波数、波形、パワー、帯域幅、パルス幅等の組合せである送信モードを予察部２３が計算に用いるために設定する機能を有する。海洋環境データ入力部２２は、水深、水温、塩分濃度等の海洋環境データを予察部２３が計算に用いるために自動又は操作者の手動で入力する機能を有する。
【０００８】
予察部２３は、送信モード設定部２１で設定された送信モードと、海洋環境データ入力部２２から入力された海洋環境データと、を入力し、送信音波の水中での伝搬損失、エコーレベル、残響レベル、雑音レベルなどを計算し、海洋内に潜在する水中物体が探知可能か否かを予測し、設定された送信モードにおける水中物体の探知距離、探知領域及び目標存在圏のカバー率等を算出する機能を有する。
【０００９】
表示部２４は、予察部２３にて算出された探知距離、探知領域及び目標存在圏のカバー率等を操作者に表示出力する。操作者は、表示部２４に表示された予察結果を基に、送信モード設定部２１で設定された送信モードを採用するか、又は、異なる送信モードに設定を変更して、再度、予察部２３における予察を行うか否かを判断する。このような操作者の判断を介した予察の繰返しにより、送信音波の最適な送信モードが決定される。
【００１０】
なお、特許文献１に示す特開２００４−１０１２５１号公報「水中物体の捜索運用方式及び捜索用プログラム」には、予察部で選択対象とする送信モードや海洋環境データを複数予め設定登録しておき、送信モード毎に探知距離、探知領域及び目標存在圏のカバー率等を算出する処理を自動的に繰返して、操作者が指定した条件に最適な送信モードをリコメンドするシステムが提案されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１０１２５１号公報（第９−１０頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の送信モードリコメンドシステムでは、次のような問題がある。
【００１３】
第１の問題点は、汎用パソコン程度の処理性能の計算機を使用した場合、最適な送信モードを２，３分程度の短時間では導出することができないことである。これは、従来の送信モードリコメンドシステムでは、最適とする送信モードを導出する場合、操作者が送信モードを何度も設定変更することを繰返し、変更の都度、予察計算を繰返して行う必要があるためである。また、前記特許文献１においても、予察部で必要とする計算処理量を軽減するような仕組みについて、全く考慮されていない。
【００１４】
一般に、予察は、前述のように、送信音波の水中での伝搬損失、エコーレベル、残響レベル、雑音レベルなどを計算し、水中に潜在する水中物体が探知可能か否かを予測し、設定された送信モードにおける水中物体の探知距離、探知領域及び目標存在圏のカバー率を算出するものであり、処理量が大きいことが知られている。
【００１５】
そのため、汎用パソコン程度の処理性能の計算機では、２，３分程度の短時間で最適な送信モードを算出することは困難である。ここで、送信モードリコメンドシステムにおいて現在使用されている最高水準の計算機における予察の処理毎の計算時間としては、伝搬損失の計算が数秒程度、エコーレベルの計算が数秒程度、残響レベルの計算が２分程度、雑音レベルの計算が数秒程度とされており、残響レベルの計算の処理量が圧倒的に大きい。
【００１６】
これは、残響レベルの計算処理が、伝搬損失等の計算に比して、音波が海面や海底などの境界面に当たった場合の処理が更に追加されるためである。例えば、音波が海面や海底などの境界面に数十回当たったとすると、残響レベルの計算処理量として１０倍程度の処理量が加算されることになり、分オーダに及ぶ計算時間が必要となることになる。
【００１７】
第２の問題点は、時間及び空間上を連続的に変動する水温、塩分濃度等の海洋環境データを予察部に入力する場合、現実的には部分的、制限的にならざるを得なく、残響レベルなどを精度良く計算することができないことである。理想的には、対象とする時間、空間に対応する水温、塩分濃度等の密度場の３次元構造データを入力することが好ましい。
【００１８】
しかし、このような３次元構造データを取得するためには、水中に３次元的に多数のセンサを予め配置するしか方法がなく、大規模なセンサネットワークシステムの構築を行うことになり、膨大な開発及び運用の費用を必要とする。また、近年注目されている人工衛星による広域同時観測が可能なリモートセンシングにおいても、海表面付近の水温等しか観測することができない。従って、予察を行う際に用いる海洋環境データとしては、現実には、理想的なデータを入力することができないという制限が存在しており、残響レベル等の計算精度を向上させることができない。
【００１９】
第３の問題点は、広帯域の送信周波数の送信音波に対する探知距離、探知領域及び目標存在圏のカバー率を、汎用パソコン程度の処理性能の計算機を使用した場合、２，３分程度の短時間で導出することができないことである。一般的に、これらの導出は単一周波数のみで行われており、広帯域な周波数に対応するためには、単一周波数を或る周波数刻みで変更して何度も繰返して導出を行うことが必要であり、繰返して導出したそれらの計算結果を合成することにより、漸く、広帯域の送信周波数の送信音波に対する探知距離、探知領域及び目標存在圏のカバー率を算出することが可能となる。
【００２０】
しかし、このように繰返して導出する方法では、処理量が大きくなり、場合によっては、数時間程度の計算時間を必要とし、実際に採用することが極めて困難である。
【００２１】
ここで、送信音波の送信モードのリコメンドシステムとして、広帯域の送信周波数に対応した予察を行うことの必要性について若干補足して説明する。例えば、送信音波の音源として、４．５ｋＨｚの送信音波の周波数で１ｋＨｚの周波数帯域を有する場合、水中５０ｋｍの距離を音波が伝搬した地点では、４ｋＨｚと５ｋＨｚとの音波の伝搬損失が、５ｄＢも異なるものとなる。この５ｄＢという差は、水中物体を捜索する場合の探知距離に換算して、１０ｋｍ程度の差に相当し、例えば、探知距離の誤差が２，３ｋｍ程度の誤差しか許容できない水中物体の捜索システムにとっては、許容範囲を大幅に超えた大きな誤差を生じる結果に繋がる。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、水中物体の捜索運用に際し、予察部において大きな処理量を必要とする残響レベルの計算を処理量の低い方式に変更することにより、汎用パソコン程度の性能の計算機であっても、２，３分程度の短時間で送信モードの決定支援が可能な送信モードリコメンドシステム、ソーナーシステム、送信モードリコメンド方法、送信モードリコメンドプログラム及びプログラム記録媒体を提供することにある。
【００２３】
本発明の他の目的は、残響レベルの計算において、部分的、制限的であった水温、塩分濃度等の海洋環境データの入力を不要とし、広帯域の周波数成分を有するテスト音波を水中に送信して実際に観測された結果を利用することにより、実際の海洋環境条件に適合した精度が良い残響レベル等を用いて水中物体の捜索運用を効果的かつ効率的に実現する送信モードの決定支援が可能な送信モードリコメンドシステム、ソーナーシステム、送信モードリコメンド方法、送信モードリコメンドプログラム及びプログラム記録媒体を提供することにある。
【００２４】
更に、本発明の他の目的は、従来、大きな処理量を必要とする広帯域の送信周波数に対する探知距離、探知領域及び目標存在圏のカバー率の算出を、汎用パソコン程度の性能の計算機であっても、２，３分程度の短時間で行うことが可能な送信モードリコメンドシステム、ソーナーシステム、送信モードリコメンド方法、送信モードリコメンドプログラム及びプログラム記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前述の課題を解決するため、本発明による送信モードリコメンドシステム、ソーナーシステム、送信モードリコメンド方法、送信モードリコメンドプログラム及びプログラム記録媒体は、次のような特徴的な構成を採用している。
【００２６】
（１）水中に潜在する水中物体を捜索するために水中に送信する送信音波の周波数、波形、パルス幅に代表される送信音波の送信モードとして、評価対象となる複数の評価送信モードの中から、水中の環境条件に最適の送信モードをリコメンドする送信モードリコメンドシステムにおいて、水中の残響レベル、雑音レベルに対して探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率が最も大きい最適の送信モードを評価対象の複数の評価送信モードの中から抽出するために、水中の環境条件を反映した残響レベル、雑音レベルを予測する際に、広帯域の周波数成分を有するテスト音波を水中に実際に送信して、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む該テスト音波における受信信号を取得し、取得した前記受信信号と複数の前記評価送信モードの送信音波それぞれとの間で、たたみ込み積分を行うことにより、前記評価送信モードの送信音波それぞれを水中に送信した際の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を予測する送信モードリコメンドシステム。
（２）最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出するために、該評価送信モードの送信音波それぞれが水中の捜索対象となる前記水中物体に達して反射してきた受信音波の音圧レベルであるエコーレベルを算出する際に、前記評価送信モードの送信音波それぞれの送信音圧レベル及び水中の伝搬損失と、前記水中物体への入力音圧レベルと反射音圧レベルとのレベル差であるターゲットストレングスと、に基づいて、前記評価送信モードそれぞれのエコーレベルを算出する上記（１）の送信モードリコメンドシステム。
（３）最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出するために、該評価送信モードの送信音波それぞれを水中に送信した場合の前記水中物体の探知可能領域と探知不可能領域とを算出する際に、前記テスト音波における前記受信信号から予測された、前記評価送信モードの送信音波それぞれにおける残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む前記受信信号の音圧レベルと、該評価送信モードの送信音波それぞれが前記水中物体に達して反射してきた受信音波の音圧レベルであるエコーレベルとを比較したシグナルエクセス結果に基づいて、前記評価送信モードそれぞれにおける前記水中物体の探知可能領域と探知不可能領域とを算出する上記（１）又は（２）の送信モードリコメンドシステム。
（４）最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出する際に、前記評価送信モードの送信音波それぞれを水中に送信した場合の前記水中物体の探知可能領域と探知不可能領域とに基づいて、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率を算出し、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率が最も大きい送信モードを最適の送信モードとして複数の前記評価送信モードの中から選択してリコメンドする上記（３）の送信モードリコメンドシステム。
（５）最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出する際に、最適の送信モードの選択基準として、複数の前記評価送信モードの送信音波それぞれについて探知距離、探知領域、目標存在圏のカバー率のうちいずれか１乃至複数予め指定した項目が最大となる送信モードを選択してリコメンドする上記（４）の送信モードリコメンドシステム。
（６）広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、広帯域にフラットな周波数特性となるインパルス性音波を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を受信して、平滑化したインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とする上記（１）乃至（５）のいずれかの送信モードリコメンドシステム。
（７）広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、急峻な立ち上がり特性を有する複数のパルス性の信号を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含むそれぞれの受信信号を受信して、平均化したインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とする上記（１）乃至（５）のいずれかの送信モードリコメンドシステム。
（８）広帯域の周波数特性を有する前記テスト音波を実際に水中に送信することにより取得した前記受信信号と前記評価送信モードの送信音波それぞれとの間でたたみ込み積分を行う場合、前記評価送信モードの送信音波それぞれについて、時間軸上で複数のインパルス性音波に分割し、分割した複数のインパルス性音波それぞれと取得した前記受信信号との乗算結果を時間軸上で合成することにより、前記評価送信モードそれぞれのたたみ込み積分を行う上記（６）又は（７）の送信モードリコメンドシステム。
（９）広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、擬似雑音系列のＭ系列信号(Maximum Length Sequence信号)を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を受信して、送信した前記Ｍ系列信号との両者に基づいて、送信パワースペクトルと送受信間のクロスパワースペクトルとを算出することにより、伝達関数を求め、更に、フーリエ逆変換によりインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とする上記（１）乃至（５）のいずれかの送信モードリコメンドシステム。
（１０）選択した送信モードで水中に音波を送信し、水中からの反響音を受信することによって、水中に潜在する水中物体を捜索するソーナーシステムにおいて、送信する音波の送信モードを選択する手段として、上記（１）乃至（９）のいずれかの送信モードリコメンドシステムを用いるソーナーシステム。
（１１）水中に潜在する水中物体を捜索するために水中に送信する送信音波の周波数、波形、パルス幅に代表される送信音波の送信モードとして、評価対象となる複数の評価送信モードの中から、水中の環境条件に最適の送信モードをリコメンドする送信モードリコメンド方法において、水中の残響レベル、雑音レベルに対して探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率が最も大きい最適の送信モードを評価対象の複数の評価送信モードの中から抽出するために、水中の環境条件を反映した残響レベル、雑音レベルを予測する際に、広帯域の周波数成分を有するテスト音波を水中に実際に送信して、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む該テスト音波における受信信号を取得し、取得した前記受信信号と複数の前記評価送信モードの送信音波それぞれとの間で、たたみ込み積分を行うことにより、前記評価送信モードの送信音波それぞれを水中に送信した際の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を予測する送信モードリコメンド方法。
（１２）最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出する際に、前記評価送信モードの送信音波それぞれの送信音圧レベル及び水中の伝搬損失と、前記水中物体への入力音圧レベルと反射音圧レベルとのレベル差であるターゲットストレングスと、に基づいて、前記評価送信モードそれぞれのエコーレベルを算出し、更に、前記テスト音波における前記受信信号から予測された、前記評価送信モードの送信音波それぞれにおける残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む前記受信信号の音圧レベルと、該評価送信モードの送信音波それぞれが前記水中物体に達して反射してきた受信音波の音圧レベルであるエコーレベルとを比較したシグナルエクセス結果に基づいて、前記評価送信モードそれぞれにおける前記水中物体の探知可能領域と探知不可能領域とを算出した結果を用いて、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率を算出し、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率が最も大きい送信モードを最適の送信モードとして複数の前記評価送信モードの中から選択してリコメンドする上記（１１）の送信モードリコメンド方法。
（１３）最適の送信モードを評価対象の複数の前記評価送信モードの中から抽出する際に、最適の送信モードの選択基準として、複数の前記評価送信モードの送信音波それぞれについて探知距離、探知領域、目標存在圏のカバー率のうちいずれか１乃至複数予め指定した項目が最大となる送信モードを選択してリコメンドする上記（１２）の送信モードリコメンド方法。
（１４）広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、広帯域にフラットな周波数特性となるインパルス性音波を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を受信して、平滑化したインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とする上記（１１）乃至（１３）のいずれかの送信モードリコメンド方法。
（１５）広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、急峻な立ち上がり特性を有する複数のパルス性の信号を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含むそれぞれの受信信号を受信して、平均化したインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とする上記（１１）乃至（１３）のいずれかの送信モードリコメンド方法。
（１６）広帯域の周波数成分を有する前記テスト音波として、擬似雑音系列のＭ系列信号(Maximum Length Sequence信号)を用い、水中の残響レベル、雑音レベルを少なくとも含む受信信号を受信して、送信した前記Ｍ系列信号との両者に基づいて、送信パワースペクトルと送受信間のクロスパワースペクトルとを算出することにより、伝達関数を求め、更に、フーリエ逆変換によりインパルス応答を取得し、前記テスト音波における前記受信信号とする上記（１１）乃至（１３）のいずれかの送信モードリコメンド方法。
（１７）上記（１１）乃至（１６）のいずれかの送信モードリコメンド方法をコンピュータにより実行可能なプログラムとする送信モードリコメンドプログラム。
（１８）上記（１７）の送信モードリコメンドプログラムをコンピュータにより読み出し可能な記録媒体に記録するプログラム記録媒体。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の送信モードリコメンドシステム、ソーナーシステム、送信モードリコメンド方法、送信モードリコメンドプログラム及びプログラム記録媒体によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２８】
従来、予察部において処理量が大きい残響レベルの計算を処理量が少ない方式で行うことができ、更に、残響レベルの計算に当たって、広帯域の周波数成分を有するテスト音波を用いて実際に観測された結果を利用することにより、３次元構造の海洋環境データや部分的、制限的な観測海洋環境データの入力を不要にしながら、精度良く残響レベル等を導出し、最適な送信モードをリコメンドすることが可能である。
【００２９】
更に、従来、処理量が大きかった広帯域の送信周波数に対する探知距離、探知領域及び目標存在圏のカバー率の算出を、汎用パソコン程度の性能の計算機であっても、２，３分程度の短時間で行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明による送信モードリコメンドシステム、ソーナーシステム、送信モードリコメンド方法、送信モードリコメンドプログラム及びプログラム記録媒体の好適実施形態例について、送信モードリコメンドシステムを例にとって添付図を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の送信モードリコメンドシステムに関する詳細な実施形態の説明により、本発明によるソーナーシステム、送信モードリコメンド方法、送信モードリコメンドプログラム及びプログラム記録媒体の実施形態についても容易に想到することが可能であるので、これらの実施形態についての説明は割愛する。
【００３１】
まず、図１を参照しながら、本発明による送信モードリコメンドシステムが、従来システムによる問題点を解決した手段についてその概略を説明する。ここに、図１は、本発明による送信モードリコメンドシステムの構成の一実施形態を示すブロック図である。本発明の一実施形態を示す図１の送信モードリコメンドシステム１０は、インパルス送信部１、受波器２、評価送信モード設定部１１、海洋環境データ入力部１２、インパルス応答解析部１３、たたみ込み積分計算部１４、伝搬損失レベル計算部１５、エコーレベル計算部１６、シグナルエクセス計算部１７、表示部１８を少なくとも備え、インパルス送信部１からテスト音波として水中に実際に送信したインパルス性送信音波を受波器２によって受信してインパルス応答解析部１３に入力するように構成されている。
【００３２】
なお、受波器２は、テスト音波専用ではなく、水中に潜在する水中物体を捜索するために実際にリコメンドされた送信モードで送信する音波を受信する受波器と共有しても良いし、場合によっては、インパルス送信部１における音波を送信する部位に相当する送波器についても、テスト音波専用ではなく、水中に潜在する水中物体を捜索するために実際にリコメンドされた送信モードで音波を送信する送波器と共有しても良い。また、評価送信モード設定部１１、海洋環境データ入力部１２、インパルス応答解析部１３、たたみ込み積分計算部１４、伝搬損失レベル計算部１５、エコーレベル計算部１６、シグナルエクセス計算部１７、及び、表示部１８の各機能は、汎用パソコンのような計算機上でプログラムとして実行するようにしても良いし、あるいは、専用のハードウェア（ＤＳＰ：Digital Signal Processor等)を使用して構成しても良い。
【００３３】
従来技術として説明した図７における予察部２３の機能を、図１においては、インパルス応答解析部１３、たたみ込み積分計算部１４、伝搬損失レベル計算部１５、エコーレベル計算部１６、シグナルエクセス計算部１７の５つの処理部に置換することにより、予察処理における処理量の大幅な削減を図り、演算時間の短縮化を実現すると共に、テスト音波として実際に水中に送信したインパルス音波の受信信号をインパルス応答としてインパルス応答解析部１３により取得して、残響レベル、雑音レベルを実際に観測された結果を利用して効率的かつ効果的に精度良く算出を行う構成としている。
【００３４】
かくのごとき構成とすることにより、本実施形態による送信モードリコメンドシステム１０においては、従来の予察部における処理量が大きい残響レベルの計算を処理量の少ない方式に変更したことと、残響レベルの計算において、部分的、制限的であった水温、塩分濃度等の海洋環境データの入力の必要性を無くし、あるいは、３次元構造の海洋環境データの入力の必要性も無くし、従来、計算モデルでは物理現象を正確に表現し切れなかった部分を実際に観測された結果を利用することにより、実際の水中環境条件を反映した残響レベル、雑音レベルを精度良く導出し、水中環境条件に最適に適合した送信モードを効率的かつ効果的にリコメンドすることを可能にしたことと、広帯域の送信周波数に対する探知距離、探知領域及び目標存在圏のカバー率の算出を２，３分程度の短時間で行うことを可能としている。
【００３５】
ここで、本実施形態に示すように、インパルス送信部１から広帯域にフラットな周波数特性となるインパルス性信号をテスト音波として水中に送信し、その受信信号を受信してインパルス応答解析部１３にてインパルス応答として解析することにより、インパルス性信号が、広帯域の送信周波数に対する水中の地形、密度場の変化等を特徴化することが可能な信号として利用されている。そのインパルス応答と評価対象とする評価送信モードの送信音波とを、たたみ込み積分計算部１４にてたたみ込み積分することによって、評価送信モード設定部１１で設定した評価送信モードの送信音波を実際に海洋内に送信しなくても、その受信信号を予測することが可能となる。
【００３６】
たたみ込み積分計算部１４からのこの予測された受信信号とエコーレベル計算部１６からのエコーレベルとを、シグナルエクセス計算部１７にてレベル比較するシグナルエクセス（信号余剰レベル計算）を行うことにより、探知距離を最大とする送信モード、探知領域を最大とする送信モード及び目標存在圏のカバー率を最大とする送信モードを判別して表示部１８に表示出力して、水中の環境条件に最適の送信モードを操作者にリコメンドすることが可能となる。
【００３７】
次に、図１に示す本実施形態の送信モードリコメンドシステム１０について、更に詳細に説明する。インパルス送信部１は、爆発音のような超短パルスでかつ広帯域にフラットな周波数特性を有するインパルス性音波を、広帯域の周波数成分を有するテスト音波として水中に送信する。受波器２は、インパルス送信部１により水中に送信されたインパルス性音波が海洋内の地形、密度場の変化等の影響を受けて戻ってきた受信信号をテスト音波送信時の水中における残響や雑音として受波器２にて受信して、インパルス応答解析部１３に入力する。インパルス応答解析部１３は、受波器２で受信された受信信号の平滑化等を行い、インパルス応答を取得する。
【００３８】
一方、評価送信モード設定部１１は、評価対象とする複数の評価送信モードを設定する。なお、評価対象とする複数の評価送信モードをデフォルト値として、評価送信モード設定部１１に予め設定登録しておいても良いし、既に設定登録されている複数の評価送信モードを任意の送信モードに変更して登録し直すことも可能である。海洋環境データ入力部１２は、送信音波の伝搬媒質に関する水深、水温、塩分濃度等の海洋環境データを自動又は操作者の手動で入力する。たたみ込み積分計算部１４は、インパルス応答解析部１３で取得されたインパルス応答と評価送信モード設定部１１で設定された評価送信モードとをたたみ込み積分する。
【００３９】
伝搬損失レベル計算部１５は、音波を水中に送信した場合の距離に対して減衰する損失レベル（以下、伝搬損失レベルと称す）を計算する。エコーレベル計算部１６は、音波が伝搬して、探知対象の水中物体に当たり、反響音として送信地点に戻ってくる音波の強さ（以下、エコーレベルと称す）を計算する。
【００４０】
シグナルエクセス計算部１７は、評価送信モードの送信音波を送信した場合のたたみ込み積分計算部１４で予測された受信信号とエコーレベル計算部１６で計算されたエコーレベルとをレベル比較し、探知対象の水中物体が探知可能か否かを予測し、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率を算出する。表示部１８は、シグナルエクセス計算部１７の算出結果を送信モードのリコメンド用として操作者が操作する操作パネル（コンソール）上のディスプレイ画面に表示出力する。
【００４１】
次に、図１に示す送信モードリコメンドシステム１０の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。図２は、本発明による送信モードリコメンドシステムの動作の流れの一例を示すフローチャートであり、図１に示す送信モードリコメンドシステム１０の動作の一例を示している。
【００４２】
まず、インパルス送信部１にて爆発音のような超短パルスかつ広帯域にフラットな周波数特性を持つインパルス性の音波をテスト音波として海洋内即ち水中に送信する（ステップＳ１１）。
【００４３】
次に、送信されたインパルス性音波が海洋内即ち水中の地形、密度場の変化等の影響を受けて戻ってきた受信信号を受波器２にて受信する（ステップＳ１２）。
【００４４】
次に、インパルス応答解析部１３にて、受信された受信信号の平滑化等を行い、インパルス応答を取得する（ステップＳ１３）。このインパルス応答は、広帯域の周波数領域における海洋内の地形、密度場の変化等を水中の環境条件を反映した残響、雑音として特徴化したものである。
【００４５】
次に、操作者は評価送信モード設定部１１に評価対象とする送信可能な複数の評価送信モードを設定する（ステップＳ１４）。ここで、設定する評価送信モードの内容としては、送信周波数、波形、パルス幅などで代表されるものであり、これらの組合せからなる評価送信モードの設定数としては、汎用パソコン程度の性能の計算機であっても、２，３分程度の短時間で送信モードをリコメンドすることを可能とするために、限定することが必要である。
【００４６】
そのため、本実施形態においては、送信音波の周波数として３種類、波形として３種類、パルス幅として３種類の合計２７種類の組合せ程度の評価送信モードに制限して設定するものとする。但し、技術進歩により、演算部における並列化処理や、ＣＰＵ処理性能が更に向上すれば、その分、評価送信モードの設定数の上限を緩和して増加することが可能である。
【００４７】
次に、テスト音波として送信したインパルス性音波の受信信号即ちインパルス応答解析部１３で取得されたインパルス応答と評価送信モード設定部１１で設定された送信可能な複数の評価送信モードの送信音波それぞれとを、たたみ込み積分計算部１４でたたみ込み積分し、それぞれの評価送信モードの送信音波を実際に海洋内に送信した場合の受信信号を予測する（ステップＳ１５）。
【００４８】
ここで、それぞれの評価送信モードの送信音波における受信信号を予測する概念について図３を参照しながら説明する。図３は、評価送信モードの送信音波を実際に海洋内に送信した場合の受信信号を予測する概念を説明するための概念図である。まず、図３（Ａ）のように海洋内に実際にインパルス性音波をテスト音波として送信した場合の応答であるインパルス応答が取得されていることが前提となる。
【００４９】
ここで、図３（Ｂ）のように、評価送信モードの送信音波と取得されたインパルス応答とを乗算した場合の応答である評価送信モードの送信音波それぞれの応答を取得したいが、汎用のパソコンのようなデジタル計算機を用いている場合は、離散化した値しか扱うことができないために、このような演算を簡単には行うことができない。したがって、図３（Ｃ）乃至（Ｇ）に示すように、これと近似的に等価となる方法を用いる。
【００５０】
まず、図３（Ｃ）乃至（Ｇ）に示すように、評価送信モード設定部１１にて設定された複数の評価送信モードそれぞれについて、評価送信モードの送信音波を時間方向にスライスして複数のインパルス１，２，３，・・・，ｎにｎ分割する。
【００５１】
次に、図３（Ｃ）乃至（Ｇ）に示すように、分割された各々のインパルス１，２，３，・・・，ｎと図３（Ａ）のインパルス応答とをそれぞれ乗算し、分割された各々のインパルスのインパルス応答１，２，３，・・・，ｎを算出する。
【００５２】
最後に、これらの各々のインパルス応答１，２，３，・・・，ｎを合成することにより、図３（Ｂ）に示すような、評価送信モードの送信音波と図３（Ａ）のインパルス応答とを乗算した場合の評価送信モードの送信音波に対する応答を、等価的に取得することができる。この評価送信モードの送信音波の応答が、評価送信モードの送信音波を実際に水中に送信した場合に予測される受信信号であり、その信号レベルが水中の環境条件を反映した残響レベル及び雑音レベルを総合した受信レベルを示している。このような処理を、評価送信モード設定部１１にて設定された複数の評価送信モードの音波全てについて行う。
【００５３】
一方、水深、水温、塩分濃度等の海洋環境データを、伝搬損失、エコーレベルを算出するために海洋環境データ入力部１２に入力する（ステップＳ１６）。
【００５４】
次に、海洋環境データ入力部１２に入力された水深、水温、塩分濃度等の海洋環境データを利用して、伝搬損失レベル計算部１５にて、伝搬損失レベルを計算する（ステップＳ１７）。伝搬損失レベルは、既に各種学会の論文等で公開されている一般的な音波伝搬モデル等を用いて計算すれば良いので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５５】
次に、次の式により、エコーレベル計算部１６にてエコーレベルを計算する（ステップＳ１８）。
（エコーレベル）＝（送信レベル）−２×（伝搬損失レベル）
＋（ターゲットストレングス）
【００５６】
ここで、送信レベルとは、送信音波を送信する際のパワー即ち送信音圧レベルのことである。また、ターゲットストレングスとは、送信された送信音波が水中物体に当たって反射する際の入力音圧レベルと出力音圧レベルとの音圧レベル差のことである。
【００５７】
次に、ステップＳ１５にて予測された、評価送信モードの送信音波を実際に海洋内に送信した場合の受信信号の音圧レベル即ち残響レベルと雑音レベルを総合した受信レベルと、ステップＳ１８で計算されたエコーレベルとのレベル比較をシグナルエクセス計算部１７にて行い、予測された受信信号の音圧レベルに対してエコーレベルが大きい場合は、探知対象の水中物体が探知可能であり、逆に、エコーレベルの方が小さい場合は、探知対象の水中物体が探知不可能であると判定するシグナルエクセス（信号余剰レベル計算）を行う。更に、該シグナルエクセス結果から、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率を算出する（ステップＳ１９）。
【００５８】
最後に、評価送信モード設定部１１にて設定された複数の評価送信モードのうち、ステップＳ１９で算出された探知距離が最大となる送信モード、及び／又は、探知領域が最大となる送信モード、及び／又は、目標存在圏のカバー率が最大となる送信モードを最適な送信モードとして表示部１８に表示出力して操作者にリコメンドする（ステップＳ２０）。なお、最適の送信モードの選択基準として、複数の評価送信モードの送信音波それぞれについて、探知距離、探知領域、目標存在圏のカバー率のうち、いずれか１乃至複数予め指定した項目が最大となる送信モードを選択してリコメンドすることになる。
【００５９】
ここで、最適な送信モードとしてリコメンドする送信モードを判定する方法及びリコメンドする送信モードの表示例について図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら説明する。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、リコメンドする最適の送信モードを判定する方法及びリコメンドする最適の送信モードの表示例を示す模式図である。
【００６０】
前述のように、シグナルエクセス計算部１７では、エコーレベルと、残響レベル及び雑音レベルを総合した受信レベルと、のレベル差からシグナルエクセス結果が得られる。このシグナルエクセス結果をイメージ図で表すと、図４（Ａ）のように、評価送信モード毎に、同一の送信及び受信地点３１で音波を送受信した際にエコーレベルが残響・雑音レベルよりも大きな探知可能領域３２と、逆に、エコーレベルが残響・雑音レベルよりも小さな探知不可能領域３３とが、水中を鉛直断面で見た探知可否情報として、及び、水平断面で見た探知可否情報として得られる。
【００６１】
これらの結果は、前述のように、評価送信モード設定部１１で設定された複数の評価送信モード毎にそれぞれ作成される。そして、探知距離が最大となる送信モードを操作者（オペレータ）にリコメンドする場合、図４（Ｂ）の（ａ）のように、操作者（オペレータ）により予想される水中物体の水深を入力し、その水深に対応した水中の鉛直断面で見た探知可否情報を抽出し、評価送信モード毎に探知可能領域３２Ａ、探知不可能領域３３Ａを棒グラフとしてそれぞれ表示し、最も探知可能距離が大きい送信モード（図４（Ｂ）の場合、送信モードＮ）を推奨送信モードとしてリコメンドする。
【００６２】
また、探知領域が最大となる送信モードを操作者（オペレータ）にリコメンドする場合、図４（Ｂ）の（ｂ）のように、操作者（オペレータ）により予想される水中物体の水深を入力し、その水深に対応した水中の水平断面で見た探知可否情報を抽出し、評価送信モード毎に探知可能領域３２、探知不可能領域３３をプロット図としてそれぞれ表示すると共に、各送信モードの探知可能な面積をテキストとして表示し、最も探知可能面積が大きい送信モードを推奨送信モードとしてリコメンドする。
【００６３】
また、目標存在圏のカバー率が最大となる送信モードを操作者（オペレータ）にリコメンドする場合、図４（Ｂ）の（ｃ）のように、操作者（オペレータ）により予想される水中物体の目標存在圏を入力し、その目標存在圏に対応した海洋内の垂直断面及び水平断面で見た探知可否情報を抽出し、評価送信モード毎に探知可能領域３２、探知不可能領域３３と共に目標存在圏３４をプロット図としてそれぞれ表示すると共に、各送信モードの目標存在圏のカバー率をテキストとして表示し、最も目標存在圏のカバー率が大きい送信モードを推奨送信モードとしてリコメンドする。
【００６４】
以上の動作により、本発明による送信モードリコメンドシステムは、処理量が大きい従来の予察部における残響レベルの計算を処理量が少ない方法によって行うことができ、予め入力した評価対象の複数の評価送信モードの中から最適の送信モードを短時間でリコメンドすることが可能となる。また、残響レベルの計算に必要であった海洋環境データの入力を必要とせず、かつ、広帯域にフラットな周波数成分を有するテスト音波を水中に送信して計測した実際の観測データを利用して、従来の計算モデルでは表現できなかった部分を把握し、受信信号即ちインパルス応答を取得しているので、計算精度を改善することが可能となる。
【００６５】
更には、テスト音波として周波数特性がフラットなインパルス性の送信音波を用いて広帯域の信号範囲において適用可能な残響レベルや雑音レベルを予測することができ、探知距離及び／又は探知領域及び／又は目標存在圏のカバー率の算出を短時間で行うことが可能となる。なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）では、送信地点と受信地点とが同一である場合を示しているが、場合によっては、送信地点と受信地点とが異なるマルチスタティック運用の場合にも対応することが可能である。
【００６６】
なお、選択した送信モードで水中に音波を送信し、水中からの反響音を受信することによって、水中に潜在する水中物体を捜索するソーナーシステムにおいて、送信する音波の最適な送信モードを選択する手段として、本実施形態における送信モードリコメンドシステム１０を用いることにより、短時間で、水中物体の捜索を効率的に行うことが可能なソーナーシステムを構築することができる。
【００６７】
（発明の他の実施形態）
次に、本発明による送信モードリコメンドシステムの異なる実施形態について説明する。図５は、本発明による送信モードリコメンドシステムの構成の他の実施形態を示すブロック図である。図５に示す送信モードリコメンドシステム１０Ａにおいては、海洋内に送信音波を送信する送信部の構成が、図１の送信モードリコメンドシステム１０の構成とは異なり、インパルス送信部１の代わりに、送信モード設定部３と送波器４とから構成され、その応答を解析する部分が、インパルス応答解析部１３の代わりにインパルス応答解析部１３Ａが用いられている。
【００６８】
しかし、図５に示す送信モードリコメンドシステム１０Ａのその他の構成については、図１の送信モードリコメンドシステム１０と全く同様であり、図１と同じ部位については、同じ符号を付して、その詳細な説明はここでは省略する。
【００６９】
図５に示すように、本発明による送信モードリコメンドシステムの他の実施形態として、水中の環境条件を反映した残響レベルや雑音レベルを取得するために、広帯域の周波数成分を有するテスト音波を水中に送信する送信部の構成を変更し、それに対応して、インパルス応答を取得する手法を変更することとしている。
【００７０】
まず、１つ目のテスト音波は、急峻な立ち上がり特性を有するパルス性の信号を複数水中に送信して、それらを平均化したインパルス応答を取得する手法とするものである。
【００７１】
２つ目のテスト音波は、Ｍ系列信号（Maximum Length Sequence信号：周期が最長になる系列の信号であり、ホワイトノイズとみなすことができるような擬似雑音系列の信号）を雑音として水中に送信し、受波器２で受信した受信信号と送信したＭ系列信号との両者を用いて、送信パワースペクトルと送受信間のクロスパワースペクトルとを算出することにより、伝達関数を求め、更に、フーリエ逆変換によってインパルス応答を取得する手法とするものである。
【００７２】
この前者の急峻に立ち上がるパルス性の信号と後者のＭ系列信号とは、図６に示すように、インパルス応答に似た広帯域にフラットに近い周波数特性を持つことが知られている。図６は、急峻に立ち上がるパルス性の信号とＭ系列信号との信号波形と周波数特性とを例示する概念図であり、インパルス音波の場合と共に示している。即ち、急峻に立ち上がるパルス性の信号とＭ系列信号とは、図６の周波数特性に示すように、インパルス音波の場合のようなフラットさはないものの、インパルス応答に近い広帯域にフラットな周波数特性を得ることができる。
【００７３】
このような複数種類の送信音波をテスト音波として送信することを可能とするために、図５の送信モードリコメンドシステム１０Ａにおいては、図１の送信モードリコメンドシステム１０のインパルス送信部１の代わりに、送信モード設定部３と送波器４とが用いられ、インパルス応答解析部１３の機能とは異なるインパルス応答解析部１３Ａが用いられる。
【００７４】
まず、送信モード設定部３では、急峻に立ち上がるパルス性の信号の音波をテスト音波として複数送信する設定を行うか、又は、Ｍ系列信号の音波をテスト音波として送信する設定を行うかを制御する機能を有し、設定された信号の音波を送波器４から水中に送信する。
【００７５】
また、インパルス応答解析部１３Ａでは、急峻に立ち上がるパルス性の信号を複数送信した場合は、受波器２で受信した各送信信号毎の受信信号を平均化してインパルス応答を取得する機能を有する。一方、Ｍ系列信号を送信した場合は、受波器２で受信した受信信号と送信したＭ系列信号との両者を用いて、送信パワースペクトルと送受信間のクロスパワースペクトルとを算出し、これにより、伝達関数を求め、フーリエ逆変換を施すことにより、インパルス応答を取得する機能を有する。
【００７６】
このようにして取得されたインパルス応答の信号レベルが、急峻に立ち上がるパルス性の信号を多数送信した場合とＭ系列信号を送信した場合とにおける水中の残響レベル及び雑音レベルを総合した受信レベルを示しており、たたみ込み積分計算部１４に入力されて、図１における送信モードリコメンドシステム１０と同様に、それぞれの評価送信モードの送信音波を実際に海洋内に送信した場合の受信信号即ち海洋内の残響レベル及び雑音レベルを総合した受信レベルを予測することができる。以降の動作は、図１における送信モードリコメンドシステム１０と全く同様である。
【００７７】
（本発明の送信モードリコメンドシステムの特徴）
本発明の送信モードリコメンドシステムは、前述のように、処理量が大きな予察部における残響レベルの計算を処理量が少ない方式で行い、汎用のパソコンのような処理性能の計算機であっても、短時間で送信音波の最適な送信モードをリコメンドすることが可能である。
【００７８】
更に、残響レベルの計算においても、前述のように、従来、実際の３次元構造の観測データの入力が困難な海洋環境データの入力を不要とし、実際に水中に送信した広帯域のテスト音波の応答から観測された結果を利用することにより、精度の良い残響レベル等を導出し、効率的かつ効果的に最適な送信モードをリコメンドすることが可能である。
【００７９】
更に、従来、処理量が大きな広帯域の送信周波数に対する探知距離、探知領域及び目標存在圏のカバー率の算出も、汎用のパソコンのような処理性能の計算機であっても、２，３分程度の短時間で行うことが可能である。
【００８０】
更に説明すると、本発明の送信モードリコメンドシステムでは、残響レベルや雑音レベルを広帯域の範囲に亘って取得するために、水中にインパルスや多数のパルスやＭ系列信号を広帯域のテスト音波として実際に送信し、その水中の地形、密度場の変化等を特徴化したインパルス性の応答を取得し、該インパルス性の応答と、評価対象の評価送信モードの送信音波と、をたたみ込み積分することによって、水中に評価対象の送信音波を実際に送信することなく、当該送信音波における残響レベルや雑音レベルを示す受信信号を予測可能とし、もって、評価対象の評価送信モードの中から、探知距離が最大となる送信モード、及び／又は、探知領域が最大となる送信モード、及び／又は、目標存在圏のカバー率が最大となる送信モードを、最適な送信モードとしてリコメンドすることができる。
【００８１】
以上、本発明の好適実施形態例の構成を説明した。しかし、斯かる実施形態例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明による送信モードリコメンドシステムの構成の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明による送信モードリコメンドシステムの動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図３】評価送信モードの送信音波を実際に海洋内に送信した場合の受信信号を予測する概念を説明するための概念図である。
【図４（Ａ）】リコメンドする最適の送信モードを判定する方法及びリコメンドする最適の送信モードの表示例を示す模式図である。
【図４（Ｂ）】リコメンドする最適の送信モードを判定する方法及びリコメンドする最適の送信モードの表示例を示す模式図である。
【図５】本発明による送信モードリコメンドシステムの構成の他の実施形態を示すブロック図である。
【図６】急峻に立ち上がるパルス性の信号とＭ系列信号との信号波形と周波数特性とを例示する概念図である。
【図７】従来の送信モードリコメンドシステムを説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１              インパルス送信部
１０，１０Ａ    送信モードリコメンドシステム
１１            評価送信モード設定部
１２            海洋環境データ入力部
１３，１３Ａ    インパルス応答解析部
１４            たたみ込み積分計算部
１５            伝搬損失レベル計算部
１６            エコーレベル計算部
１７            シグナルエクセス計算部
１８            表示部
２              受波器
２０            送信モードリコメンドシステム
２１            送信モード設定部
２２            海洋環境データ入力部
２３            予察部
２４            表示部
３              送信モード設定部
３１            送信及び受信地点
３２，３２Ａ    探知可能領域
３３，３３Ａ    探知不可能領域
３４            目標存在圏
４              送波器
【図１】
2007040734.tif 000003
【図２】
2007040734.tif 000004
【図３】
2007040734.tif 000005
【図４（Ａ）】
2007040734.tif 000006
【図４（Ｂ）】
2007040734.tif 000007
【図５】
2007040734.tif 000008
【図６】
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【図７】
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