水中航走体の位置および向き姿勢を推定する方法であって、一方の情報源からの姿勢データを受信することと、前記一方の情報源からのデータと相関付けられた他方の情報源からの姿勢データを受信することと、前記一方の情報源および前記他方の情報源からのデータを組み合わせ、その結果として融合された姿勢推定値を得ることと、前記一方の情報源か前記他方の情報源かのどちらか一方から受信したデータの前方予測を生成するかどうかを判定し、必要であれば前記前方予測を生成することと、前記融合された姿勢推定値に基づいて前記水中航走体の更新された姿勢を決定することと、前記融合された姿勢に基づいて前記一方の情報源または前記他方の情報源をいつ更新するかを決定し、更新することと、を含む方法。前記一方の情報源が、前記水中航走体の姿勢の推定値を提供するように構成された、前記水中航走体の航走体航法装置である、請求項1に記載の方法。前記他方の情報源が、水中構造物の3次元画像と前記水中航走体の姿勢の推定値とを提供するように構成された、3次元ソーナーに基づくセンサである、請求項1に記載の方法。前記更新された位置を推定するステップが、前記航走体航法装置において発生し得るドリフトを補正することを含み、前記補正を、前記融合された姿勢推定値の相関時間によって決定される周期で行う、請求項2に記載の方法。より高精度かつ現在の融合された姿勢推定値と整合する異なる姿勢データを生成するために前記他方の情報源を再初期化することをさらに含み、前記再初期化は故障検出処理を行うことを含む、処理請求項1に記載の方法。前記融合された姿勢推定値に基づいて前記航走体航法装置の姿勢をリセットすることをさらに含む、請求項2に記載の方法。前記水中航走体が、自律型潜水機および遠隔操作探査機のうちの1つである、請求項1に記載の方法。前記水中構造物が静止していない、請求項1に記載の方法。水中航走体の位置または姿勢を推定するためのシステムであって、水中航走体に搭載され、ソーナー音波を水中構造物に向けて送出するように構成されたセンサであって、反射された前記ソーナー音波は画像センサに基づく姿勢の推定値を生成するために処理されるセンサと、前記水中航走体に搭載され、前記水中航走体の姿勢の推定値を提供するように構成された航走体航法装置であって、前記センサによって提供された前記画像センサに基づく姿勢推定値は、前記航走体航法装置によって提供された推定値と相関付けられる航走体航法装置と、前記水中航走体に搭載され、前記画像センサに基づく姿勢推定値を受信するように構成されたデータ記憶装置と、前記水中航走体に搭載されたデータ処理装置であって、前記画像センサに基づく姿勢推定値と前記航走体航法装置からの推定値との両方を受信するように構成され、前記センサによって提供された前記画像センサに基づく姿勢推定値と前記航走体航法装置によって提供された前記推定値とを組み合わせ、その結果として融合された姿勢推定値を得るように構成され、前記画像センサに基づく姿勢推定値の前方予測を生成するかどうかを判定するように構成され、必要であれば前記前方予測を生成するように構成され、前記融合された姿勢推定値に基づいて前記水中航走体の更新された姿勢を決定するように構成されたデータ処理装置と、を含むシステム。[水中航走体の姿勢の推定方法]図1は、水中航走体の姿勢を推定するための方法10の一実施形態のフローチャートを示す。概して、本方法は、水中航走体の航法機能を、画像センサ、例えばソーナー撮像センサ、のような特徴に基づくセンサと、推定された水中航走体の姿勢を更新する処理装置と共に用いることによって実施される。多くの状況において、推定は、例えば、適切な市販の組み込みハードウェアおよびソフトウェアを用いることなどによって、水中航走体上でリアルタイムで行われ得る。本方法10は、例えば支援を受ける航走体航法装置または支援を受けない航走体航法装置のような水中航走体航法装置から姿勢データを受信12することを含む。水中航走体航法装置からの推定姿勢データに相関付けられた推定姿勢データがセンサから受信14される。一実施形態において、ステップ14でセンサから受信されたデータは、水中構造物に向けてソーナー音波を送出することを含む。ソーナー音波の送出後、反射された音響ソーナー応答が水中構造物から受信される。一実施形態において、例えば3次元3D撮像ソーナーでは、ソーナー音波が処理されて、3次元画像が生成される。3D撮像ソーナーは、1つの送信ソーナー音波つまり探信音から3D画像を生成するものであればいかなる3Dソーナーでもよい。適切な3Dソーナーの一例は、コーダオクトパスプロダクツCodaOctopusProductsから入手可能なコーダオクトパスエコースコープCodaOctopusEchoscopeである。上記3Dソーナーは、水中構造物を向くように調整および配置できるので、水中構造物に向かって探信音を発信でき、鉛直に対して様々な所望の角度を成す向きで、かつ、様々な視点viewpointおよび当該水中構造物からの距離で配置できることが理解されるであろう。航走体航法装置が知られており、水中航走体の位置、向き、および速度例えば、動きの方向および速さを測定determineするのに用いられていることが理解されるであろう。いくつかの例において、航走体航法装置は慣性航法装置inertialnavigationsystemINSである。航走体航法装置は、速度測定用に下方に向けられたドップラー速度ログdopplervelocitylogDVLユニットを含み得るが、航走体航法装置は、位置、向き、および速度例えば、動きの方向および速さを測定できるものであればいかなる装置でもよいことが理解されるであろう。適切な航走体航法装置の一例は、キアフォット社KearfottCorporationから入手可能なSEADeVilであり、例えば、テレダインRDITeledyneRDI社のDVLドップラー速度ログを含み得る。航走体航法装置は、航走体航法装置姿勢推定値を生成し、3Dソーナーセンサは、撮像センサに基づく姿勢推定値を生成する。一般に、本方法は、航走体航法装置および3Dソーナーセンサからの推定値を組み合わせてこれらの2つの情報源からの融合された姿勢推定値を提供すること16を含む。適切および/または必要な場合、融合された推定値は、センサに基づく姿勢推定値と航走体航法装置の位置推定値との相関時間によって決定されるある周期で定期的に航走体航法装置におけるドリフトを補正するのに用いられる。このような位置修正値は、融合処理から高い頻度で入手可能であり、例えば、融合された推定値の自己相関autocorrelationによって決定されるより低い頻度でリセットを行うために、航走体航法装置に適用される。一実施形態において、融合は、航走体航法装置からの直近の入手可能な姿勢推定値、例えばINSからの慣性姿勢、に対応する時点へと前方伝播された直近の特徴に基づく姿勢推定値、例えば画像センサに基づく姿勢推定値、に作用するように構成されたベイジアンコンバイナBayesianCombinerを用いることによって達成される。これにより、3Dソーナーセンサあるいは画像センサからの推定値を、現在時点に適用可能なように調整18することができる。例えば、18において、14からの位置および向きの推定値を、航走体の航法装置からの慣性データを用いて前方へ伝播させることができる。図4も参照されたい。図4を参照して、画像センサから取得された姿勢、例えば3Dソーナーからの姿勢を、例えば本システムで用いられる処理装置によって、前方へ伝播propagateさせることができる。図示するように、新しい航走体航法装置姿勢が入手可能である場合は、直近の画像センサに基づく姿勢を現在の航走体航法装置姿勢の時点へ伝播させることができる。図4の左側の囲み枠を参照されたい。別の実施形態として、新しい撮像センサに基づく姿勢が入手可能である場合は、航走体航行速度、角速度、および共分散covarianceを用いてそれを航走体航法装置の現在の姿勢の時点へ伝播させることができる。伝播された姿勢は、次いで、ベイジアンコンバイナのようなコンバイナに入力される図4の右側の囲み枠を参照。現在時点における画像センサに基づく姿勢および共分散の矢印を参照されたい。航走体航法装置の姿勢および共分散も、コンバイナに入力され、ここで航走体航法装置の姿勢と画像センサに基づく姿勢とが組み合わされて、共分散を有する融合された姿勢が得られる。さらに図1を参照して、必要に応じて、組み合わされた推定値と18の調整あるいは伝播とに基づき、水中航走体の姿勢を更新およびリセット20することができ、これは、航走体の誘導および制御のために、また、これから先の画像センサに基づく航行のための初期条件として、有用であり得る。例えば、20において、組み合わされた位置および向きのデータに基づいて航走体航法装置の位置および向きの推定値をリセットすることが可能である。図2は、航走体航法装置データに相関付けられたセンサデータを処理し、航走体航法装置からの位置および向きのデータを処理するための一実施形態のフローチャート300を示す。図示するように、航走体航法装置310が、姿勢データを処理ユニット330つまりNav融合に提供する。航走体航法装置310は、水中航走体の姿勢の推定値を提供する。同様に、知覚ブロックにおいて、3Dソーナーセンサのような姿勢センサ320が、姿勢データをNav融合330に提供する。センサ320は、水中航走体の姿勢の画像センサに基づく推定値を提供する。図示するように、センサ320は、Nav融合330によって提供される推定姿勢データに依存し、したがって、その推定姿勢データは航走体航法装置310からのデータに相関付けられる。さらにNav融合330を参照すると、航走体航法装置310およびセンサ320からの推定値のさらなる処理が行われる。これらの推定値は、ブロック332で組み合わされる。図示した実施形態においては、これらの推定値を組み合わせあるいは融合するために、上記のようなベイジアンコンバイナが用いられる。コンバイナは、直近の入手可能な航走体航法装置310の姿勢推定値の時点へ前方伝播された、直近の画像センサに基づく姿勢推定値例えば、センサ320からのに作用するように構成される。コンバイナは、センサに基づく姿勢と航走体航法装置の推定姿勢とをこれらのセンサのそれぞれにおける誤差の推定値に基づいて重み付けするアルゴリズムを含むことが理解されるであろう。さらに前方伝播に関して、ブロック334は、直近の入手可能な航走体航法装置310の姿勢推定値と融合できるようにセンサ320からの推定値を前方予測forwardpredictionでさらに処理することを示す。多くの場合において、航走体航法装置310の姿勢推定値とセンサ320の姿勢推定値とは異なる頻度およびタイミングでNav330に到達する異なるデータフローであり、そのため、融合を完了させるためには一方の前方伝播が必要である。例えば、センサの推定値の頻度は約5Hzであり、航走体航法装置の姿勢推定値の頻度は20Hzであり得る。このため、ブロック334においては、センサの姿勢推定値が、航走体航法装置の姿勢推定値と融合され得るように前方へ伝播される。ブロック336において、誤差または故障の検出処理が採用され得る。センサ320から入力される姿勢推定値には誤差が含まれやすいことがあるので、最新の融合された姿勢推定値と相互参照させることが役に立ち得る。入力センサ推定値の不確かさがある特定の閾値を超えている場合、または、当該推定値の融合された姿勢推定値からのずれがある特定の閾値を超えている場合、追加の処理を行ってより高精度な別の姿勢推定値を生成するために、センサ320を再初期化することができる。このことを、共分散と例えば現時点で認められている姿勢推定値からのイノベーションの逸脱innovationsdivergenceとの監視と呼ぶ。推定値が組み合わされると、水中航走体の姿勢を更新することができる。ブロック336におけるさらなる処理は、航走体航法装置の姿勢推定値を融合された姿勢推定値に基づいて定期的にリセットできることを示す。融合のためにセンサ320からのデータを航走体航法装置と調和させるので、航走体航法装置がリセットされると、このようなリセットがセンサ320に通知されることが理解されるであろう。ブロック340に示したもののようないくつかの実施形態において、融合された姿勢推定値は、センサ320だけでなく他の航走体サブシステムにも送信され得る。航法装置に相関付けられた姿勢センサ例えば、3Dソーナーセンサなどにさらに関して、このような3Dソーナーセンサを用いた姿勢の推定は、以下に参照情報を示す同時係属中の仮出願に開示されている。これらの仮出願は、代理人整理番号20057.0145USP1、名称ESTIMATINGPOSITIONANDORIENTATIONOFANUNDERWATERVEHICLERELATIVETOUNDERWATERSTRUCTURES;代理人整理番号20057.146USP1、名称DETECTINGSTRUCTURALCHANGESTOUNDERWATERSTRUCTURES;および代理人整理番号20057.0147USP1、名称BUILDINGATHREEDIMENSIONALMODELOFANUNDERWATERSTRUCTUREであり、これらはすべてそれぞれ仮出願番号第61/406424号、第61/406435号、および第61/406444号として2010年10月25日付で本出願と同時に出願されたものであり、これに言及することにより、そのすべての内容は本出願に組み込まれる。[水中航走体の姿勢を推定するシステム]本明細書に記載の水中航走体の位置および向き姿勢の推定方法は水中航走体に搭載された自律型システムに備えられ得ることが理解されるであろう。いくつかの実施形態において、水中航走体は、リアルタイムで姿勢を推定する適切な処理能力を有する自律型潜水機である。但し、上記システムが、完全にまたは部分的に、例えばROVまたは有人海洋船のような他の航走体に搭載されてもよいことが理解されるであろう。一実施形態において、上記システムは、3Dソーナーセンサと航走体航法装置とを、水中構造物のモデル構築または撮像センサに基づいた構造点検を実施するのに適切な処理能力と共に含む。図3は、水中航走体の姿勢を推定するためのシステム200を示す。適切な状況においては、システム200は、水中航走体に搭載されてその一部をなし、例えば約1秒で、場合によってはそれ未満で姿勢を推定するリアルタイム処理能力を有する。図示した実施形態において、3D撮像ソーナーセンサ210は、3Dソーナー探信音により得られた応答をデータ記憶装置220へ電気的に伝送し得る。一実施形態において、センサは水中航走体に搭載される。センサ210は、ソーナー音波を水中構造物に向けて送出するように構成され、当該構造物から反射されたソーナー音波はセンサによって処理されて、3次元画像と航走体姿勢の推定値とが生成される。データ記憶装置220は、センサ210からの応答を受信するように構成され、この応答は、姿勢の画像センサに基づく姿勢推定値を提供することができる。一実施形態において、データ記憶装置220は水中航走体に搭載される。一実施形態において、水中航走体航法装置240は、姿勢の推定値を水中航走体に搭載されたデータ処理装置230に提供する航走体航法装置を含む。処理装置230は、画像センサに基づく姿勢推定値と航走体航法装置からの推定値とを受信するように構成される。一実施形態において、データ処理装置230は水中航走体に搭載される。データ処理装置230は、画像センサに基づく姿勢推定値210と航走体航法装置240からの姿勢推定値との両方を受信するように構成され、センサによって提供された画像センサに基づく姿勢推定値と航走体航法装置によって提供された姿勢推定値とを組み合わせるように構成される。この組み合わせの結果として、融合された姿勢推定値が得られる。処理装置230は、画像センサに基づく姿勢推定値の前方予測を生成するかどうかを判定するように構成され、必要であれば前方予測を生成するように構成される。また、処理装置230は、融合された姿勢推定値に基づいて水中航走体の更新された姿勢を決定するように構成される。システム200の各構成要素には水中航走体によって電力を供給可能であることが理解されるであろう。上記の方法およびシステムは、水中構造物に対する水中航走体の姿勢を推定および更新するために用いることができる。このような用途は、限定されるわけではないが、商業的および軍事的な場の両方における海中構造物の点検および修理、港湾の点検、ならびに機雷探知および/または対策を含み得る。一実施形態においては、3Dソーナー走査からのデータが収集され、慣性航法装置からのデータが収集され、これらのデータが記録および処理される。概して、データが融合されることにより融合された姿勢が生成され、この融合された姿勢は、1立方フィート以内または数立方センチメートル以内というような非常に高い精度を達成し得る。データの収集、記録、および処理は、水中航走体に搭載されたリアルタイム処理能力を有するデータ処理用電子機器を用いて行われ得る。本明細書に記載のような、姿勢を推定するためのこのような方法およびシステムは、水中構造物に損傷、変形がないか点検する場合に有用であり得る。上記の方法およびシステムは、例えば、水中航走体が海底から遠く、例えば1000メートルよりも離れていてDVLなどの他の航法支援を利用できないような状況において有用であり得る。本明細書に記載の方法およびシステムは、磁気コンパスおよび対水速度基準speedthroughthewaterreferenceを備えたもののような非慣性水中航走体航法装置にも適用可能であることが理解されるであろう。本明細書に記載の方法およびシステムは、その他の画像に基づくセンサの必要性をなくし得ることも理解されるであろう。静止していない水中構造物も本明細書に記載の方法およびシステムを用いて調査し得ることも理解されるであろう。3Dソーナーを使用することにより、複雑な3D構造物を走査して、十分な奥行の画像と完全な6自由度の姿勢推定値とを提供することが可能になる。本出願において開示された例は、すべての点で例示であって限定的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、以上の説明によってではなく添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更を包含するものである。