JP5448153B2 - 人工物検出システム、及び該システムに用いられる人工物検出方法 - Google Patents
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Description
この音響検出装置では、一つ又はそれ以上の周波数を有する音響信号が、地中、水中又は沈殿層に進入して地雷のような歪変形可能な物体を振動させる。これにより、探査信号の非線形な歪が現れ、高調波や結合周波数を含む音響波(非線形信号)が発生する。この音響波が解析されて人工物が探知される。
すなわち、図4のサイドスキャン・ソナーでは、一度に観測できる範囲が狭く、広範囲の海底又は水底Bに存在する人工物HWの捜索には非常に時間がかかり、処理効率が悪いという課題がある。また、このサイドスキャン・ソナーでは、海底又は水底Bの形状が観測されるため、人工物HWが海底又は水底Bに埋没している場合は検出されないという課題がある。
また、上記振動波検出手段は、東西方向及び南北方向の水平方向に上記振動波を検出するための指向性を有し、上記人工物存在判定手段は、上記振動波検出手段で検出される上記振動波の検出結果に基づいて、該振動波の到来方位を検出する構成とされている。
この形態の人工物検出システムは、同図に示すように、人工地震の震源11と、振動センサ12と、データ処理装置13と、表示器14とから構成されている。人工地震の震源11は、海底又は水底Bに配置され、所定の規模(小規模)の人工地震を発生する。特に、この実施形態では、人工地震の震源11は、海面又は水面から投下された爆発物で構成され、爆発エネルギーが下向き又は横向きの指向性を有する。
これらの図を参照して、この形態の人工物検出システムに用いられる人工物検出方法の処理内容について説明する。
この人工物検出システムでは、海底又は水底Bに配置されている人工地震の震源11が爆発物で構成され、同爆発物を爆発させることにより、下向き又は横向きの指向性をもつ爆発エネルギーが発生して所定の規模の人工地震が発生する(人工地震発生処理)。海中又は水中に配置されている振動センサ12により、上記人工地震により発生する音波が検出されると共に、同音波よりも速い伝搬速度で地震波qwを伝搬する海底又は水底Bから海中又は水中に放射される振動波が検出される(振動波検出処理)。データ処理装置13により、振動センサ12で検出される上記振動波のレベルが相対的に高くなるとき、同振動波の到来方位が検出され、同到来方位の海底又は水底Bに人工物HWが存在することが判定される(人工物存在判定処理)。そして、表示器14により、データ処理装置13による判定結果が表示される。
図2(a),(b)中の受波信号の信号レベルが相対的に大きい部分について、データ処理装置13により、人工物HWからの振動波と判定され、その南北及び東西の信号レベル値の逆TAN関数により方位が算出される。逆TAN関数により方位を計算した結果、図2(c)中の中央からやや左側の方位45度付近の信号は、レベルが大きく方位が安定していることから、人工物HWからの振動波と判定される。なお、この場合、自然の砂泥の海底から放射される振動波は、無指向性としている。
この形態の人工物検出システムでは、同図3に示すように、図1中のデータ処理装置13に代えて、異なる機能を有するデータ処理装置13Aが設けられ、また、振動センサ15が付加されている。振動センサ15は、海中又は水中に振動センサ12と所定の距離だけ離隔して配置され、同振動センサ12と同様に、海底又は水底Bから海中又は水中に放射される振動波を検出する。データ処理装置13Aは、振動センサ12,15で検出される各振動波のレベルが相対的に高くなるとき、各振動波の到来方位を検出し、同各到来方位と三角測量の原理とを用いて海底又は水底Bに存在する人工物HWの位置を特定する。三角測量では、相互間に障害物のない環境で三角点を作り、その1辺及び2夾角を測定して他の2辺の長さを計算によって求め、また、1辺の方向角を与えて他の点の位置が求める。通常、上記三角点を多数接続させて広い範囲の測量が行われる。
たとえば、第2の実施形態では、2つの振動センサ12,15に限らず、3つ以上でも良い。また、人工地震の震源11としては、爆発物以外に、たとえば、圧電素子などを使用した電気式の振動子や、圧縮空気の炸裂音を用いても良い。
12,15 振動センサ(振動波検出手段)
13,13A データ処理装置(人工物存在判定手段)
14 表示器(人工物検出システムの一部)
Claims (13)
- 海底又は水底に鎮座する態様で海中又は水中に存在する人工物を検出する人工物検出システムであって、
海底又は水底に投下配置され、所定の規模の人工地震を発生させる人工地震発生手段と、
海中又は水中に配置され、前記人工地震により、前記人工地震発生手段から放射される音波を検出すると共に、前記人工地震発生手段から放射され、前記音波よりも速い伝搬速度で前記海底又は水底を伝播しつつ、海中又は水中に放射される地震波(P波)を検出する振動波検出手段と、
前記人工地震により発生する前記音波が前記振動波検出手段に到達する前に、該振動波検出手段で検出される前記地震波のレベルが相対的に高くなるとき、該地震波の到来方位を検出し、該到来方位の海底又は水底に前記人工物が鎮座することを判定する人工物存在判定手段とを備えてなることを特徴とする人工物検出システム。 - 前記人工物存在判定手段は、
レベルが相対的に高くなる前記振動波を、前記人工地震の地震波で前記人工物が振動することにより発生した低周波振動として検出する構成とされていることを特徴とする請求項1記載の人工物検出システム。 - 前記人工物存在判定手段は、
前記人工地震により発生する前記音波が前記振動波検出手段に到達する前に、該振動波検出手段で検出される前記振動波を周波数分析し、この分析結果に基づいて、前記人工物の存在を検出する構成とされていることを特徴とする請求項1又は2記載の人工物検出システム。 - 前記振動波検出手段は、
東西方向及び南北方向の水平方向に前記振動波を検出するための指向性を有し、
前記人工物存在判定手段は、
前記振動波検出手段で検出される前記振動波の検出結果に基づいて、該振動波の到来方位を検出する構成とされていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の人工物検出システム。 - 前記振動波検出手段は、
海中又は水中に離隔して配置された複数の振動センサを有し、前記各振動センサが前記海底又は水底から海中又は水中に放射される振動波を検出する構成とされ、
前記人工物存在判定手段は、
前記各振動センサで検出される前記各振動波のレベルが相対的に高くなるとき、前記各振動波の到来方位を検出し、前記各到来方位と三角測量の原理とを用いて海底又は水底に存在する前記人工物の位置を特定する構成とされていることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の人工物検出システム。 - 前記人工地震発生手段は、
爆発物で構成され、爆発エネルギーが下向き又は横向きの指向性を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の人工物検出システム。 - 海底又は水底に鎮座する態様で海中又は水中に存在する人工物を検出する人工物検出システムに用いられる人工物検出方法であって、
海底又は水底に投下配置されている人工地震発生手段が、所定の規模の人工地震を発生する人工地震発生処理と、
海中又は水中に配置されている振動波検出手段が、前記人工地震により、前記人工地震発生手段から放射される音波を検出すると共に、前記人工地震発生手段から放射され、前記音波よりも速い伝搬速度で前記海底又は水底を伝播しつつ、海中又は水中に放射される振動波(P波)を検出する振動波検出処理と、
人工物存在判定手段が、前記人工地震により発生する前記音波が前記振動波検出手段に到達する前に、該振動波検出手段で検出される前記振動波のレベルが相対的に高くなるとき、該振動波の到来方位を検出し、該到来方位の海底又は水底に前記人工物が鎮座することを判定する人工物存在判定処理とを行うことを特徴とする人工物検出方法。 - 前記人工物存在判定処理では、
人工物存在判定手段が、レベルが相対的に高くなる前記振動波を、前記人工地震の地震波で前記人工物が振動することにより発生した低周波振動として検出することを特徴とする請求項7記載の人工物検出方法。 - 前記人工物存在判定処理では、
前記人工物存在判定手段が、前記人工地震により発生する前記音波が前記振動波検出手段に到達する前に、該振動波検出手段で検出される前記振動波を周波数分析し、この分析結果に基づいて、前記人工物の存在を検出することを特徴とする請求項7又は8記載の人工物検出方法。 - 前記振動波検出手段は、東西方向及び南北方向の水平方向に前記振動波を検出するための指向性を有し、
前記人工物存在判定処理では、
前記人工物存在判定手段が、前記振動波検出手段で検出される前記振動波の検出結果に基づいて、該振動波の到来方位を検出することを特徴とする請求項7、8又は9記載の人工物検出方法。 - 前記振動波検出手段は、海中又は水中に離隔して配置された複数の振動センサを有し、前記各振動センサが前記海底又は水底から海中又は水中に放射される振動波を検出する構成とされ、
前記人工物存在判定処理では、
前記人工物存在判定手段が、前記各振動センサで検出される前記各振動波のレベルが相対的に高くなるとき、前記各振動波の到来方位を検出し、前記各到来方位と三角測量の原理とを用いて海底又は水底に存在する前記人工物の位置を特定することを特徴とする請求項7、8、9又は10記載の人工物検出方法。 - 前記人工地震発生手段を、爆発物で構成し、爆発エネルギーに下向き又は横向きの指向性をもたせることを特徴とする請求項7乃至11のいずれか一に記載の人工物検出方法。
- コンピュータを前記人工物存在判定手段として機能させるためのコンピュータ読み取り可能な人工物検出制御プログラムを備えてなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一に記載の人工物検出システム。
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