(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送波器から送波した信号が対象物体にあたって反射する反射信号、あるいは対象物体自体が発する出力信号を、船舶又は水中探査船に設けられた移動手段により所定の移動経路にしたがって移動される少なくとも１つの受波器を用いて複数地点で受波し、該少なくとも１つの受波器で受波した信号を前記少なくとも１つの受波器と接続された解析器で解析して前記対象物体の所在位置を判別する物体探査方法において、
前記移動経路は、前記対象物体を含む基準面に対して平行な水平方向成分および該基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含み、その軌跡が前記船舶では略円、前記水中探査船では略円又は略球であることを特徴とする物体探査方法。
【請求項２】
送波器から送波した信号が対象物体にあたって反射する反射信号、あるいは対象物体自体が発する出力信号を受波する少なくとも１つの受波器と、船舶又は水中探査船に設けられた移動手段であって、前記少なくとも１つの受波器を所定の移動経路にしたがって移動させる移動手段と、前記少なくとも１つの受波器と接続され、前記少なくとも１つの受波器で受波した信号を解析して、前記対象物体の所在位置を判別する解析器とを備える探査装置であって、
前記移動経路は、前記対象物体を含む基準面に対して平行な水平方向成分および該基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含み、その軌跡が前記船舶では略円、前記水中探査船では略円又は略球であることを特徴とする物体探査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は物体探査方法および物体探査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すように、物体探査装置１は、送波器２と、複数個すなわち５個の受波器３ａ〜３ｅと、解析器４とを主たる構成要素とするものである。図３は従来の物体探査装置１を示す概略構成図であって、送波器２から送波された信号が対象物体５にあたって反射され、その反射された反射信号が受波器３ａ〜３ｅにより受波されている状態を示す図である。
【０００３】
送波器２は信号（音波や電磁波など）を送波するものである。受波器３ａ〜３ｅは送波器２から送波された信号が対象物体５にあたって反射する反射信号、あるいは対象物体５自体が発する出力信号を受波するものである。また、解析器４は５個の受波器３ａ〜３ｅと接続され、これら受波器３ａ〜３ｅで受波された反射信号あるいは出力信号を、ビームフォーマ法（科学技術出版「アレーアンテナによる適応信号処理」参照）などの手法を用いて解析して、対象物体５の所在位置を判別するものである。
【０００４】
また、物体探査装置１には、送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４を所定の移動経路にしたがって移動させる移動手段（図示せず）がさらに設けられている。この移動手段はレールとそのレール上を走行する走行体との組合せなど従来公知のものであるのでここではその説明を省略する。移動手段を具備する物体探査装置１は移動体（図示していないが、たとえば船舶や水中探査船、航空機や宇宙船など）に設けられている。これにより送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４が移動体上で移動手段により所定の移動経路にしたがって移動されることとなる。
【０００５】
つぎに、図４を用いて上記の物体探査装置１を使用して行う物体探査方法について説明する。
図４は、移動体に設けられた送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４（図３参照）が、移動手段によりＸ＝０，Ｚ＝０においてＹ＝０からＹ＝Ｙ６の方向に直線移動（一次元移動）している状態を示している。
【０００６】
図４において、対象物体５ａはＸ＝Ｘ３，Ｙ＝Ｙ３，Ｚ＝−Ｚ２の点に位置している。また、対象物体５ｂ〜５ｅはそれぞれ、Ｘ＝Ｘ２，Ｙ＝Ｙ４，Ｚ＝−Ｚ３；Ｘ＝Ｘ４，Ｙ＝Ｙ４，Ｚ＝−Ｚ３；Ｘ＝Ｘ４，Ｙ＝Ｙ２，Ｚ＝−Ｚ３、およびＸ＝Ｘ２，Ｙ＝Ｙ２，Ｚ＝−Ｚ３の点に位置している。
【０００７】
まず、ａ地点において送波器２（図３参照）から信号を送波する。送波器２から送波された信号は対象物体５ａ〜５ｅにあたって反射される。反射された反射信号を受波器３（図３参照）で受波する。つぎに、ｂ地点に移動してこのｂ地点において送波器２から信号を送波する。送波器２から送波された信号は対象物体５ａ〜５ｅにあたって反射される。反射された反射信号を受波器３で受波する。同様のことをｃ地点〜ｕ地点の各点において実施する。そして、これらａ地点〜ｕ地点において受波器３で受波した反射信号を、解析器４（図３参照）によって解析して、対象物体５ａ〜５ｅの所在位置を判別する。
【０００８】
解析器４を介して得られた解析結果を図５に示す。図５は図４のＸ−Ｙ−Ｚ座標上のどの位置に対象物体５ａ〜５ｅが位置するかを示す図である。図５（ａ）はＺ＝−３ＺにおけるＸ，Ｙ座標上の対象物体の位置、図５（ｂ）はＺ＝−２ＺにおけるＸ，Ｙ座標上の対象物体の位置を示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのような従来の物体探査方法では、図５（ａ）に示すように、高さＺ＝−２Ｚに位置する対象物体５ａが表示され、また図５（ｂ）に示すように、高さＺ＝−３Ｚに位置する対象物体５ｂ〜５ｅが表示されてしまうという問題点があった。
なぜなら、対象物体が高さの異なる場所に位置していたとしても、送・受波器からこれら対象物体までの距離が等しい場合には伝搬時間に差がないため、これら対象物体がどの高さに位置するかを判別することができなかった。
【００１０】
すなわち、従来の物体探査方法では対象物体が位置する高さ（垂直）方向についてまったく判別できないという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、高さ（垂直；Ｚ）方向においても精確に対象物体の位置を判別することのできる物体探査方法および物体探査装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の物体探査方法および物体探査装置では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の物体探査方法によれば、送波器から送波した信号が対象物体にあたって反射する反射信号、あるいは対象物体自体が発する出力信号を、所定の移動経路にしたがって移動される少なくとも１つの受波器を用いて複数地点で受波し、前記少なくとも１つの受波器で受波した信号を前記少なくとも１つの受波器と接続された解析器で解析して前記対象物体の所在位置を判別する物体探査方法において、前記移動経路は、前記対象物体を含む基準面に対して平行な水平方向成分および該基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含むことを特徴とする。
この物体探査方法においては、受波器が海底面や地表面などといった基準面に対して平行な水平方向成分およびこの基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含む移動経路にしたがって移動されることとなる。
【００１３】
請求項２記載の物体探査方法によれば、請求項１記載の物体探査方法において、前記移動経路は、水平平面以外の平面内に設定されていることを特徴とする。
この物体探査方法においては、受波器が海底面や地表面などといった基準面に対して平行な水平方向成分およびこの基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含む移動経路にしたがって移動されることとなる。
【００１４】
請求項３記載の物体探査方法によれば、請求項２記載の物体探査方法において、前記移動経路は、垂直平面内に設定されていることを特徴とする。
この物体探査方法においては、受波器が海底面や地表面などといった基準面に対して平行な水平方向成分およびこの基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含む移動経路にしたがって移動されることとなる。
【００１５】
請求項４記載の物体探査方法によれば、請求項２または３記載の物体探査方法において、前記移動経路は、その軌跡が略円であることを特徴とする。
この物体探査方法においては、受波器が海底面や地表面などといった基準面に対して平行な水平方向成分およびこの基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含む移動経路にしたがって移動されることとなる。
【００１６】
請求項５記載の物体探査方法によれば、請求項１記載の物体探査方法において、前記移動経路は、三次元的に設定されていることを特徴とする。
この物体探査方法においては、受波器が三次元的な移動経路に沿って移動されることとなり、対象物体の所在位置に関するデータがより多く得られることとなる。
【００１７】
請求項６記載の物体探査方法によれば、請求項５記載の物体探査方法において、前記移動経路は、その軌跡が略球であることを特徴とする。
この物体探査方法においては、受波器が三次元的な移動経路に沿って移動されることとなり、対象物体の所在位置に関するデータがより多く得られることとなる。
【００１８】
請求項７記載の物体探査装置によれば、送波器から送波した信号が対象物体にあたって反射する反射信号、あるいは対象物体自体が発する出力信号を受波する少なくとも１つの受波器と、前記少なくとも１つの受波器を所定の移動経路にしたがって移動させる移動手段と、前記少なくとも１つの受波器と接続され、前記少なくとも１つの受波器で受波した信号を解析して、前記対象物体の所在位置を判別する解析器とを備える物体探査装置において、前記移動経路は、前記対象物体を含む基準面に対して平行な水平方向成分および該基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含むことを特徴とする。
この物体探査装置においては、受波器が海底面や地表面などといった基準面に対して平行な水平方向成分およびこの基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含む移動経路にしたがって移動されることとなる。
【００１９】
請求項８記載の物体探査装置によれば、請求項７記載の物体探査装置において、前記移動経路は、水平平面以外の平面内に設定されていることを特徴とする。
この物体探査装置においては、受波器が海底面や地表面などといった基準面に対して平行な水平方向成分およびこの基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含む移動経路にしたがって移動されることとなる。
【００２０】
請求項９記載の物体探査装置によれば、請求項８記載の物体探査装置において、前記移動経路は、垂直平面内に設定されていることを特徴とする。
この物体探査装置においては、受波器が海底面や地表面などといった基準面に対して平行な水平方向成分およびこの基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含む移動経路にしたがって移動されることとなる。
【００２１】
請求項１０記載の物体探査装置によれば、請求項８または９記載の物体探査装置において、前記移動経路は、その軌跡が略円であることを特徴とする。
この物体探査装置においては、受波器が海底面や地表面などといった基準面に対して平行な水平方向成分およびこの基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含む移動経路にしたがって移動されることとなる。
【００２２】
請求項１１記載の物体探査装置によれば、請求項７記載の物体探査装置において、前記移動経路は、三次元的に設定されていることを特徴とする。
この物体探査装置においては、受波器が三次元的な移動経路に沿って移動されることとなり、対象物体の所在位置に関するデータがより多く得られることとなる。
【００２３】
請求項１２記載の物体探査装置によれば、請求項１１記載の物体探査装置において、前記移動経路は、その軌跡が略球であることを特徴とする。
この物体探査装置においては、受波器が三次元的な移動経路に沿って移動されることとなり、対象物体の所在位置に関するデータがより多く得られることとなる。受波器の移動経路が三次元的なものとされることとなり三次元情報が得られることとなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。また、従来と同一の部材には同一の符号を付している。物体探査装置１（図３参照）の主たる構成要素およびそれら構成要素個々についての説明は、従来の技術の欄のところで説明したのと同様であるのでここではそれらについての説明は省略する。
【００２５】
つぎに、図１を用いて上記の物体探査装置１を使用して行う物体探査方法について説明する。
図１は、移動体に設けられた送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４（図３参照）が、移動手段によりＸ＝０，Ｙ＝０〜Ｙ６，Ｚ＝０〜Ｙ６の平面、すなわち垂直平面内において略円移動（二次元移動）している状態を示している。
【００２６】
図１において、対象物体５ａはＸ＝Ｘ３，Ｙ＝Ｙ３，Ｚ＝−Ｚ２の点に位置している。また、対象物体５ｂ〜５ｅはそれぞれ、Ｘ＝Ｘ２，Ｙ＝Ｙ４，Ｚ＝−Ｚ３；Ｘ＝Ｘ４，Ｙ＝Ｙ４，Ｚ＝−Ｚ３；Ｘ＝Ｘ４，Ｙ＝Ｙ２，Ｚ＝−Ｚ３、およびＸ＝Ｘ２，Ｙ＝Ｙ２，Ｚ＝−Ｚ３の点に位置している。
【００２７】
まず、ａ１地点において送波器２（図３参照）から信号を送波する。送波器２から送波された信号は対象物体５ａ〜５ｅにあたって反射される。反射された反射信号を受波器３（図３参照）で受波する。つぎに、ａ２地点に移動してこのａ２地点において送波器２から信号を送波する。送波器２から送波された信号は対象物体５ａ〜５ｅにあたって反射される。反射された反射信号を受波器３で受波する。同様のことをａ３地点〜ａ３３地点の各点において実施する。そして、これらａ１地点〜ａ３３地点において受波器３で受波した反射信号を、解析器４（図３参照）によって解析して、対象物体５ａ〜５ｅの所在位置を判別する。
【００２８】
解析器４を介して得られた解析結果を図２に示す。図２は図１のＸ−Ｙ−Ｚ座標上のどの位置に対象物体５ａ〜５ｅが位置するかを示す図である。図２の（ａ）はＺ＝−３ＺにおけるＸ，Ｙ座標平面（基準面）上の対象物体の位置、図５の（ｂ）はＺ＝−２ＺにおけるＸ，Ｙ座標平面上の対象物体の位置を示している。
【００２９】
図１に示すように、送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４を垂直平面内で略円移動させることにより、基準面に対して平行な水平方向成分および基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方の方向成分を有するデータが収集、解析されて図２に示すような結果を得ることができる。すなわち、高さ（垂直；Ｚ）方向においても精確に対象物体の位置が判別されていることがわかる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４が移動手段によりＸ＝０，Ｙ＝０〜Ｙ６，Ｚ＝０〜Ｙ６の垂直平面内で円移動するようになっている。しかし、これら送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４が移動する平面はこのような垂直平面に限定されるものではない。すなわち、送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４の移動経路が水平方向成分および垂直方向成分の双方を含むこととなる平面であればどのような平面であっても良い。言い換えれば、水平平面以外の平面であればいかなる平面であっても良いのである。
【００３１】
また、本実施形態においては、移動手段による移動経路の軌跡が略円になるように設定されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、移動経路の軌跡が、楕円、多角形、あるいは十字など、水平方向成分および垂直方向成分の双方を含むものであればどのような軌跡を描くものであっても良い。
【００３２】
さらに、移動手段による移動経路は、上述したような平面すなわち二次元的に設定されるばかりでなく、たとえばその軌跡が略球を描くよう、三次元的にも設定することもできる。
【００３３】
さらにまた、本実施形態では送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４が移動手段を介して移動体に取り付けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４が移動体に直接取り付けられ、移動体自体が上述したように移動されるようにしたものであっても良い。
【００３４】
さらにまた、本実施形態では送波器２、受波器３ａ〜３ｅ、および解析器４が所定の移動経路で移動するように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、送波器２が移動体に取り付けられ、受波器３ａ〜３ｅおよび解析器４が移動手段に取り付けられたものでも良く、また送波器２が海中あるいは海底などに固定され、受波器３ａ〜３ｅおよび解析器４が移動体に取り付けられるようなものであっても良い。すなわち、送波器２は移動せず、受波器３ａ〜３ｅおよび解析器４のみが上述したような移動手段により移動経路上を移動するものであっても良い。
【００３５】
さらにまた、本実施形態では解析器４に受波器３ａ〜３ｅが接続されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、解析器４が移動体や移動手段とは離れた場所に設けられ、受波器３ａ〜３ｅで受波した信号を電波、電磁波、音波など有線以外の手段によって解析器４に送るようにしたものであっても良い。
【００３６】
上述した実施形態において、送波器から送波された信号が対象物体にあたって反射され、この反射された反射信号を受波器で受波するものについて説明してきた。しかしこれは、対象物体によって反射された反射信号に限らず、対象物体自体が発する出力信号を受波器で受波する場合でも同様である。
【００３７】
また、受波器あるいは移動体の位置は、ＬＢＬ方式、ＳＢＬ方式、およびＳＳＢＬ方式といった音響測位などの公知の技術を用いて特定することができる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明の物体探査方法および物体探査装置によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、受波器が海底面や地表面などといった基準面に対して平行な水平方向成分およびこの基準面に対して垂直な垂直方向成分の双方を含む移動経路にしたがって移動されることとなるので、異なる高さに位置する対象物体の位置が精確に判別できるという効果を奏する。
【００３９】
また、受波器が三次元的な移動経路に沿って移動されることとなり、対象物体の所在位置に関するデータがより多く得られることとなるので、情報量が増加し物体探査精度を向上できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による実施形態を示す図であって、移動手段により送波器、受波器、および解析器が略円移動している状態を示す図である。
【図２】  図１のように移動する受波器によって受波された信号を解析器で解析した解析結果を示す図である。
【図３】  従来の物体探査装置を示す概略構成図であって、送波器から送波された信号が対象物体にあたって反射され、その反射された反射信号が受波器により受波されている状態を示す図である。
【図４】  移動手段により送波器、受波器、および解析器が直線移動している状態を示す図である。
【図５】  図４のように移動する受波器によって受波された信号を解析器で解析した解析結果を示す図である。
【符号の説明】
１    物体探査装置
２    送波器
３ａ  受波器
３ｂ  受波器
３ｃ  受波器
３ｄ  受波器
３ｅ  受波器
４    解析器
５    対象物体
５ａ  対象物体
５ｂ  対象物体
５ｃ  対象物体
５ｄ  対象物体
５ｅ  対象物体
【図１】
0003740033.tif 000002
【図２】
0003740033.tif 000003
【図３】
0003740033.tif 000004
【図４】
0003740033.tif 000005
【図５】
0003740033.tif 000006