JP7194523B2 - 送信源位置標定装置及び送信源位置標定プログラム - Google Patents

Description

本開示は、ソノブイ等の送信源の位置を標定する技術に関する。

ソノブイ等の送信源の位置を標定する技術が、特許文献１、２に開示されている。ソノブイからの受信波の到来方向の実測値と、ソノブイからの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、ソノブイの位置を段階的に収束させ最終的に標定する。

特許第５７３０４７３号明細書 特許第５７３０５０６号明細書

ソノブイの標定位置の収束指標として、ソノブイの標定位置を中心としソノブイの真位置が存在する確率が高い円内の半径の大きさ（以下では、「標定指標」という。）等が採用される。そして、標定指標は、標定初期段階から位置収束段階へと、徐々に小さくなるのであって、再び大きくなるわけではない（位置標定処理が異常に動作する場合を除く。）。すると、ソノブイの潮流による移動時の位置標定処理において、図１に示す課題があった。従来技術のソノブイの潮流による移動時の位置標定処理を図１に示す。

図１において、ソノブイが潮流により移動することがある。しかし、潮流のデータを得られないため、ソノブイを固定点として取り扱っている。ここで、標定指標が大きい標定初期段階では、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができ、ソノブイの標定位置を移動するソノブイの真位置に追従させることができる。その後、標定指標が小さい位置収束段階では、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができず、ソノブイの標定位置を移動するソノブイの真位置に追従させることができない。そして、位置標定処理が正常に動作するかぎり、標定指標を再び大きくすることはできない。よって、ソノブイが潮流により長時間移動したときには、ソノブイの標定位置と移動するソノブイの真位置との間の標定誤差を生じさせる。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、ソノブイ等の送信源の位置を標定するにあたり、ソノブイ等の送信源が潮流等により長時間移動するときでも、ソノブイ等の送信源の標定位置と真位置との間の標定誤差を減らすことを目的とする。

前記課題を解決するために、先行適用される送信源運動モデル（例えば、固定点運動モデル）を用いて標定された送信源の位置に基づいて、後続適用される送信源運動モデル（例えば、直線近似運動モデル）を構築して適用開始させることとした。

具体的には、本開示は、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、前記送信源の位置を標定する位置標定部と、先行適用される送信源運動モデルを用いて標定された前記送信源の位置に基づいて、後続適用される送信源運動モデルを構築して適用開始させるモデル適用開始部と、を備えることを特徴とする送信源位置標定装置である。

また、本開示は、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、前記送信源の位置を標定する位置標定ステップと、先行適用される送信源運動モデルを用いて標定された前記送信源の位置に基づいて、後続適用される送信源運動モデルを構築して適用開始させるモデル適用開始ステップと、をコンピュータに実行させるための送信源位置標定プログラムである。

これらの構成によれば、ソノブイ等の送信源が潮流等により長時間移動するときでも、ソノブイ等の送信源の標定位置と真位置との間の標定誤差を減らすことができる。

また、本開示は、前記送信源運動モデルとして、固定点運動モデル又は直線近似運動モデルが採用されることを特徴とする送信源位置標定装置である。

この構成によれば、送信源の運動方向・速度の確定前では、固定点運動モデルを採用することができる。そして、送信源の運動方向・速度の確定後では、送信源の運動方向・速度に応じて、直線近似運動モデル又は固定点運動モデルを採用することができる。

また、本開示は、前記モデル適用開始部は、先行適用される送信源運動モデルを用いて、前記送信源の標定位置が所定程度に収束する前に、後続適用される送信源運動モデルを適用開始させることを特徴とする送信源位置標定装置である。

先行モデルに基づく完全収束時に、後続モデルを適用開始させるときには、後続モデルの適用開始を遅延させることになる。そして、先行モデルのほぼ適用開始時に、後続モデルを適用開始させるときには、先行モデルに基づく標定位置のデータ数が十分でないことから、後続モデルの構築精度を低下させることになる。しかし、上記の構成によれば、先行モデルに基づく完全収束前に、後続モデルを適用開始させることにより、後続モデルの適用開始を遅延させないことができるとともに、先行モデルに基づく標定位置のデータ数が十分であることから、後続モデルの構築精度を向上させることができる。

また、本開示は、後続適用される送信源運動モデルを用いて、前記送信源の標定位置が所定程度に収束した後に、先行適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置に代えて、後続適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置を採用する標定位置切替部、をさらに備えることを特徴とする送信源位置標定装置である。

先行モデルと後続モデルとを同一の位置標定部で適用したうえで、先行モデルに基づく完全収束前に、先行モデルを適用終了させるとともに、後続モデルを適用開始させるときには、標定指標を既に小さくしてしまっている。そして、先行モデルと後続モデルとを別個の位置標定部で適用したうえで、先行モデルに基づく完全収束前に、先行モデルを適用終了させるとともに、後続モデルを適用開始させるときには、標定指標を実効的に再び大きくするものの、先行モデルに基づく高精度処理から後続モデルに基づく低精度処理へと位置標定処理を続行することになる。しかし、上記の構成によれば、先行モデルと後続モデルとを別個の位置標定部で適用したうえで、後続モデルに基づく完全収束後に、先行モデルを適用終了させるとともに、先行モデルから後続モデルへと切り替えることにより、標定指標を実効的に再び大きくするとともに、先行モデルに基づく高精度処理から後続モデルに基づく高精度処理へと位置標定処理を続行することができる。

また、本開示は、前記標定位置切替部は、先行適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置と、後続適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置と、が所定程度に一致したときに、先行適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置に代えて、後続適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置を採用することを特徴とする送信源位置標定装置である。

先行モデルに基づく標定処理から後続モデルに基づく標定処理への切替時に、先行モデルに基づく標定位置と後続モデルに基づく標定位置とが一致していないときには、標定処理の切替時にのみ、標定位置の飛びを生じさせることになる。しかし、上記の構成によれば、先行モデルに基づく標定処理から後続モデルに基づく標定処理への切替時に、先行モデルに基づく標定位置と後続モデルに基づく標定位置との一致を確認することにより、標定処理の切替時でも、標定位置の飛びを生じさせないことができる。

また、本開示は、前記送信源の標定位置の収束指標として、前記送信源からの受信波を観測する位置と前記送信源の標定位置との間の距離の時間変化率と、前記送信源の標定位置を中心とし前記送信源の真位置が存在する確率が高い円内の半径の大きさ及び時間変化率と、の少なくともいずれかが採用されることを特徴とする送信源位置標定装置である。

この構成によれば、送受間距離の時間変化率が負の値であれば、送信源からの受信波を観測する位置が送信源に近づいており、位置標定精度が向上するため、送信源の標定位置が収束しつつあることを確認することができる。そして、標定指標がある程度小さい値になれば、標定指標が収束程度を直接的に表現しているため、送信源の標定位置が収束しつつあることを確認することができる。さらに、標定指標の時間変化率が負の値であれば、位置標定処理が正常に動作しているため、送信源の標定位置が収束しつつあることを確認することができる。

また、本開示は、前記位置標定部は、前記送信源からの受信波の到来方向が測定精度の高い到来方向であるほど、前記送信源の標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることを特徴とする送信源位置標定装置である。

この構成によれば、到来方向の測定精度が高いときには、通常の標定位置の修正量では、標定収束後に標定位置を修正不能になるが、通常より大きい標定位置の修正量により、標定収束後も標定位置を修正可能になる。そして、到来方向の測定精度が低いときには、通常の標定位置の修正量では、修正量が大きく標定位置精度を低下させるが、通常より小さい標定位置の修正量により、修正量が小さく標定位置精度を向上させる。

また、本開示は、前記位置標定部は、前記送信源からの受信波の到来方向が測定精度の高い到来方向であるほど、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、到来方向の実測値と予測値との間の差分に乗算されるゲインを大きくすることを特徴とする送信源位置標定装置である。

この構成によれば、到来方向の測定精度が高いときには、通常のゲインでは、標定収束後に標定位置を修正不能になるが、通常より大きいゲインにより、標定収束後も標定位置を修正可能になる。そして、到来方向の測定精度が低いときには、通常のゲインでは、修正量が大きく標定位置精度を低下させるが、通常より小さいゲインにより、修正量が小さく標定位置精度を向上させる。ここで、ゲインとして、カルマンゲイン等が挙げられる。

このように、本開示は、ソノブイ等の送信源の位置を標定するにあたり、ソノブイ等の送信源が潮流等により長時間移動するときでも、ソノブイ等の送信源の標定位置と真位置との間の標定誤差を減らすことができる。

従来技術のソノブイの潮流による移動時の位置標定処理を示す図である。 本開示の運動モデルの分割方法を示す図である。 本開示のソノブイ位置標定システムの構成を示すブロック図である。 本開示のモデル適用開始部の処理を示すフローチャートである。 本開示の標定位置切替部の処理を示すフローチャートである。 本開示のソノブイ位置標定装置の標定指標及び標定誤差を示す概念図である。 本開示の到来方向の測定精度に応じた標定位置の修正量設定を示す図である。 本開示の位置標定部の構成を示すブロック図である。 本開示の位置標定部の処理を示すフローチャートである。

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

（ソノブイ位置標定装置の運動モデルの分割方法の概要）
本開示の運動モデルの分割方法を図２に示す。先行適用されるソノブイ運動モデル（例えば、固定点運動モデル）を用いて標定されたソノブイの位置に基づいて、後続適用されるソノブイ運動モデル（例えば、直線近似運動モデル）を構築して適用開始させることとした。ここで、ソノブイの運動方向・速度の確定前では、固定点運動モデルを採用することができる。そして、ソノブイの運動方向・速度の確定後では、ソノブイの運動方向・速度に応じて、直線近似運動モデル又は固定点運動モデルを採用することができる。

図１において、ソノブイが潮流により移動することがある。しかし、潮流のデータを得られないため、ソノブイの運動方向・速度の確定前では、ソノブイを固定点として取り扱っている。ここで、ソノブイの運動方向・速度の確定前では、固定点運動モデルを採用するものの、標定初期段階での標定指標が大きいため、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができ、ソノブイの標定位置を移動するソノブイの真位置に追従させることができる。その後、ソノブイの運動方向・速度の確定後では、位置収束段階での標定指標が小さくても、直線近似運動モデル（又は曲線近似運動モデル）を採用するため、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を小さくせざるを得なくても、ソノブイの標定位置を移動するソノブイの真位置に追従させることができる。よって、ソノブイが潮流により長時間移動したときでも、ソノブイの標定位置と移動するソノブイの真位置との間の標定誤差を生じさせないことができる。

このように、ソノブイ等の送信源が潮流等により長時間移動するときでも、ソノブイ等の送信源の標定位置と真位置との間の標定誤差を減らすことができる。

ここで、先行モデルに基づく完全収束時に、後続モデルを適用開始させるときには、後続モデルの適用開始を遅延させることになる。そして、先行モデルのほぼ適用開始時に、後続モデルを適用開始させるときには、先行モデルに基づく標定位置のデータ数が十分でないことから、後続モデルの構築精度を低下させることになる。しかし、先行モデルに基づく完全収束前に、後続モデルを適用開始させることにより、後続モデルの適用開始を遅延させないことができるとともに、先行モデルに基づく標定位置のデータ数が十分であることから、後続モデルの構築精度を向上させることができる。

図２の左欄において、第１の運動モデルの分割方法を示す。第１の分割方法のうちの一の方法では、先行モデルと後続モデルとを同一の位置標定部で適用したうえで、先行モデルに基づく完全収束前に、先行モデルを適用終了させるとともに、後続モデルを適用開始させる。よって、標定指標を既に小さくしてしまっている。第１の分割方法のうちの他の方法では、先行モデルと後続モデルとを別個の位置標定部で適用したうえで、先行モデルに基づく完全収束前に、先行モデルを適用終了させるとともに、後続モデルを適用開始させる。よって、標定指標を実効的に再び大きくするものの、先行モデルに基づく高精度処理から後続モデルに基づく低精度処理へと位置標定処理を続行することになる。

図２の右欄において、第２の運動モデルの分割方法を示す。先行モデルと後続モデルとを別個の位置標定部で適用したうえで、先行モデルに基づく完全収束前に、後続モデルを適用開始させるが、先行モデルを適用終了させない。そして、後続モデルに基づく完全収束後に、先行モデルを適用終了させるとともに、先行モデルから後続モデルへと切り替える。つまり、後続モデルに基づく位置標定結果は、先行モデルに基づく完全収束前では、十分なデータが入力されていないため、低精度であり採用されないが、先行モデルに基づく完全収束後では、十分なデータが入力されているため、高精度である可能性があり採用される。よって、標定指標を実効的に再び大きくするとともに、先行モデルに基づく高精度処理から後続モデルに基づく高精度処理へと位置標定処理を続行することができる。

以下では、第２の運動モデルの分割方法について説明する。とはいえ、第１の運動モデルの分割方法も本開示に含まれる。第１の運動モデルの分割方法でも、第２の運動モデルの分割方法と同様、従来技術と比べて優れた効果を発揮するからである。

（ソノブイ位置標定装置の運動モデルの分割方法の詳細）
本開示のソノブイ位置標定システムの構成を図３に示す。ソノブイ位置標定システムＳは、到来方向測定装置１及びソノブイ位置標定装置２から構成される。ソノブイ位置標定装置２は、位置標定部２１－１、２１－２、２１－３、・・・、モデル適用開始部２２及び標定位置切替部２３から構成される。位置標定部２１のブロック数は、３個に限られず、複数個であればよい。ソノブイ位置標定装置２は、ソノブイ位置標定プログラムをコンピュータにインストールすることにより、実現することができる。

到来方向測定装置１は、各空中線間の受信位相差及び各ソノブイの送信周波数に基づいて、ソノブイからの受信波の到来方向を測定する。各位置標定部２１は、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値、航空機の位置及び姿勢並びにソノブイの標定位置の前回値に基づいて、ソノブイの標定位置の今回値を算出する。つまり、各位置標定部２１は、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値と、ソノブイからの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、ソノブイの標定位置の今回値を算出する。

ここで、各位置標定部２１として、カルマンフィルタ等が挙げられる。そして、各位置標定部２１の状態空間モデルとして、ソノブイを固定点として取り扱う固定点運動モデルが採用されるか、ソノブイを移動点として取り扱う直線近似運動モデル（又は曲線近似運動モデル）が採用される。

モデル適用開始部２２は、先行適用されるソノブイ運動モデルを用いて標定されたソノブイの位置に基づいて、後続適用されるソノブイ運動モデルを構築して適用開始させる。ここで、モデル適用開始部２２は、先行適用されるソノブイ運動モデルに基づくソノブイの標定位置の外挿により、後続適用されるソノブイ運動モデルを構築する。そして、モデル適用開始部２２は、先行適用されるソノブイ運動モデルを用いて、ソノブイの標定位置が所定程度に収束する前に、後続適用されるソノブイ運動モデルを適用開始させる。

本開示のモデル適用開始部の処理を図４に示す。モデル適用開始部２２は、位置標定部２１－１に、第１の運動モデルを適用開始させる（ステップＳ１）。ここで、ソノブイの運動方向・速度の確定前であり、第１の運動モデルは、固定点運動モデルである。そして、モデル適用開始部２２は、第１の標定位置が完全に収束しない程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ２）。ここで、モデル適用開始部２２は、ステップＳ２でＮＯと判定したときには、ステップＳ２でＹＥＳと判定するまでは、開始処理をしばらく停止する。

一方で、モデル適用開始部２２は、ステップＳ２でＹＥＳと判定したときには、第１の標定位置に基づいて、第２の運動モデルを構築する（ステップＳ３）。ここで、ソノブイの運動方向・速度の確定後であり、第２の運動モデルは、直線近似運動モデル（又は曲線近似運動モデル）である。そして、モデル適用開始部２２は、位置標定部２１－２に、第２の運動モデルを適用開始させる（ステップＳ４）。そして、モデル適用開始部２２は、第２の標定位置が完全に収束しない程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ５）。ここで、モデル適用開始部２２は、ステップＳ５でＮＯと判定したときには、ステップＳ５でＹＥＳと判定するまでは、開始処理をしばらく停止する。

一方で、モデル適用開始部２２は、ステップＳ５でＹＥＳと判定したときには、第２の標定位置に基づいて、第３の運動モデルを構築する（ステップＳ６）。ここで、ソノブイの運動方向・速度の確定後であり、第３の運動モデルは、直線近似運動モデル（又は曲線近似運動モデル）である。そして、モデル適用開始部２２は、位置標定部２１－３に、第３の運動モデルを適用開始させる（ステップＳ７）。そして、モデル適用開始部２２は、第３の標定位置が完全に収束しない程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ８）。ここで、モデル適用開始部２２は、ステップＳ８でＮＯと判定したときには、ステップＳ８でＹＥＳと判定するまでは、開始処理をしばらく停止する。

第４以降の運動モデルについても、第１～３の運動モデルと同様である。ここで、ソノブイの標定位置の収束指標として、ソノブイの標定位置と航空機の位置との間の距離の時間変化率と、標定指標の大きさ及び時間変化率と、の少なくともいずれかが採用される。本実施形態では、いずれの収束指標も採用される。ソノブイの標定位置の収束前かどうかを決定するこれらの収束指標の所定閾値は、実フライトでの位置標定の評価結果に基づいて設定される。なお、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値は、誤りを含みやすいため、ソノブイの標定位置の収束指標として、ソノブイからの受信波の到来方向及びその時間変化率は、本実施形態では採用されないが、もちろん採用してもよい。

送受間距離の時間変化率が負の値であれば、ソノブイからの受信波を観測する位置がソノブイに近づいており、位置標定精度が向上するため、ソノブイの標定位置が収束する前であることを確認することができる。そして、標定指標がある程度小さい値になれば、標定指標が収束程度を直接的に表現しているため、ソノブイの標定位置が収束する前であることを確認することができる。さらに、標定指標の時間変化率が負の値であれば、位置標定処理が正常に動作しているため、ソノブイの標定位置が収束する前であることを確認することができる。

標定位置切替部２３は、後続適用される運動モデルを用いて、ソノブイの標定位置が所定程度に収束した後に、先行適用される運動モデルを用いたソノブイの標定位置に代えて、後続適用される運動モデルを用いたソノブイの標定位置を採用する。

これに加えて、標定位置切替部２３は、先行適用される運動モデルを用いたソノブイの標定位置と、後続適用される運動モデルを用いたソノブイの標定位置と、が所定程度に一致したときに、先行適用される運動モデルを用いたソノブイの標定位置に代えて、後続適用される運動モデルを用いたソノブイの標定位置を採用する。

ここで、先行モデルに基づく標定処理から後続モデルに基づく標定処理への切替時に、先行モデルに基づく標定位置と後続モデルに基づく標定位置とが一致していないときには、標定処理の切替時にのみ、標定位置の飛びを生じさせることになる。しかし、標定位置切替部２３により、先行モデルに基づく標定処理から後続モデルに基づく標定処理への切替時に、先行モデルに基づく標定位置と後続モデルに基づく標定位置との一致を確認することにより、標定処理の切替時でも、標定位置の飛びを生じさせないことができる。

本開示の標定位置切替部の処理を図５に示す。標定位置切替部２３は、第１の標定位置を採用する（ステップＳ１１）。そして、標定位置切替部２３は、第２の標定位置が完全に収束する程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ１２）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ１２でＮＯと判定したときには、ステップＳ１２でＹＥＳと判定するまでは、切替処理をしばらく停止する。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ１２でＹＥＳと判定したときには、第２の標定位置が第１の標定位置とほぼ一致するかどうかを判定する（ステップＳ１３）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ１３でＹＥＳと判定したときには、第１の標定位置に代えて、第２の標定位置を採用する（ステップＳ１４）。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ１３でＮＯと判定したときには、第２の標定位置を破棄し、第１の標定位置を採用続行する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１４が実行されたときを説明する。標定位置切替部２３は、第３の標定位置が完全に収束する程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ１６）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ１６でＮＯと判定したときには、ステップＳ１６でＹＥＳと判定するまでは、切替処理をしばらく停止する。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ１６でＹＥＳと判定したときには、第３の標定位置が第２の標定位置とほぼ一致するかどうかを判定する（ステップＳ１７）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ１７でＹＥＳと判定したときには、第２の標定位置に代えて、第３の標定位置を採用する（ステップＳ１８）。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ１７でＮＯと判定したときには、第３の標定位置を破棄し、第２の標定位置を採用続行する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１５が実行されたときを説明する。標定位置切替部２３は、第３の標定位置が完全に収束する程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ２０）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ２０でＮＯと判定したときには、ステップＳ２０でＹＥＳと判定するまでは、切替処理をしばらく停止する。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ２０でＹＥＳと判定したときには、第３の標定位置が第１の標定位置とほぼ一致するかどうかを判定する（ステップＳ２１）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ２１でＹＥＳと判定したときには、第１の標定位置に代えて、第３の標定位置を採用する（ステップＳ２２）。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ２１でＮＯと判定したときには、第３の標定位置を破棄し、第１の標定位置を採用続行する（ステップＳ２３）。

第４以降の運動モデルについても、第１～３の運動モデルと同様である。ここで、ソノブイの標定位置の収束指標として、ソノブイの標定位置と航空機の位置との間の距離の時間変化率と、標定指標の大きさ及び時間変化率と、の少なくともいずれかが採用される。本実施形態では、標定指標の時間変化率が採用される。ソノブイの標定位置の収束後かどうかを決定する標定指標の時間変化率の所定閾値は、実フライトでの位置標定の評価結果に基づいて設定される。なお、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値は、誤りを含みやすいため、ソノブイの標定位置の収束指標として、ソノブイからの受信波の到来方向及びその時間変化率は、本実施形態では採用されないが、もちろん採用してもよい。

標定指標の時間変化率が負の値であれば、位置標定処理が正常に動作しているため、ソノブイの標定位置が収束した後であることを確認することができる。また、先行モデルに基づく標定位置と後続モデルに基づく標定位置との一致程度を決定する各標定位置間の差分の所定閾値も、実フライトでの位置標定の評価結果に基づいて設定される。

本開示のソノブイ位置標定装置の標定指標及び標定誤差を図６に概念的に示す。モデル適用開始部２２は、第１の標定指標がＲ_ＳＴに減少したときに（ステップＳ２でＹＥＳ）、位置標定部２１－２に、第２の運動モデルを適用開始させる（ステップＳ４）。そして、モデル適用開始部２２は、第２の標定指標がＲ_ＳＴに減少したときに（ステップＳ５でＹＥＳ）、位置標定部２１－３に、第３の運動モデルを適用開始させる（ステップＳ７）。

標定位置切替部２３は、第２の標定指標がＲ_ＳＷ（＜Ｒ_ＳＴ）に減少するとともに（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、第２の標定位置が第１の標定位置とほぼ一致するときに（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、第１の標定位置に代えて、第２の標定位置を採用する（ステップＳ１４）。ここで、第２の標定位置が第１の標定位置とほぼ一致することは、第２の標定誤差が第１の標定誤差とほぼ等しくＥ_ＳＷに減少していることに表れている。

標定位置切替部２３は、第３の標定指標がＲ_ＳＷ（＜Ｒ_ＳＴ）に減少するとともに（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、第３の標定位置が第２の標定位置とほぼ一致するときに（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、第２の標定位置に代えて、第３の標定位置を採用する（ステップＳ１８）。ここで、第３の標定位置が第２の標定位置とほぼ一致することは、第３の標定誤差が第２の標定誤差とほぼ等しくＥ_ＳＷに減少していることに表れている。

（到来方向の測定精度に応じた標定位置の修正量設定）
本開示の到来方向の測定精度に応じた標定位置の修正量設定を図７に示す。航空機Ｐは、機首・機尾方向の長い間隔を有する複数の空中線ＡＬと、主翼方向の短い間隔を有する複数の空中線ＡＳと、を胴体の下部に配置している。

図７の左欄において、ソノブイ電波が主翼方向から到来するときには、機首・機尾方向の長い間隔を有する複数の空中線ＡＬを用いることにより、ソノブイからの受信波の到来方向の測定精度が高くなる。すると、従来技術のように、通常のカルマンゲインでは、つまり、通常の標定位置の修正量では、標定収束後に標定位置を修正不能になる。しかし、本開示のように、通常より大きいカルマンゲインにより、つまり、通常より大きい標定位置の修正量により、標定収束後も標定位置を修正可能になる。

図７の右欄において、ソノブイ電波が機首・機尾方向から到来するときには、主翼方向の短い間隔を有する複数の空中線ＡＳを用いることにより、ソノブイからの受信波の到来方向の測定精度が低くなる。すると、従来技術のように、通常のカルマンゲインでは、つまり、通常の標定位置の修正量では、修正量が大きく標定位置精度を低下させる。しかし、本開示のように、通常より小さいカルマンゲインにより、つまり、通常より小さい標定位置の修正量により、修正量が小さく標定位置精度を向上させる。

本開示の位置標定部の構成及び処理を図８及び図９に示す。位置標定部２１は、修正量算出部２１１、重み付け算出部２１２及び標定位置算出部２１３から構成される。

修正量算出部２１１は、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値、航空機Ｐの位置及び姿勢並びにソノブイの標定位置の前回値に基づいて、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を算出する。ここで、修正量算出部２１１は、従来技術のように、ソノブイからの受信波の到来方向の測定精度の到来方向依存性を考慮せず、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を算出する（ステップＳ３１）。

ソノブイからの受信波の到来方向が測定精度の高い到来方向であるときを説明する（ステップＳ３２においてＹＥＳ）。重み付け算出部２１２は、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、到来方向の実測値と予測値との間の差分に乗算されるカルマンゲインを大きくする（ステップＳ３３）。つまり、重み付け算出部２１２は、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくする（ステップＳ３４）。そして、標定位置算出部２１３は、重み付け算出部２１２によるソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量に基づいて、ソノブイの標定位置の今回値を算出する（ステップＳ３５）。

ソノブイからの受信波の到来方向が測定精度の低い到来方向であるときを説明する（ステップＳ３２においてＮＯ）。重み付け算出部２１２は、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、到来方向の実測値と予測値との間の差分に乗算されるカルマンゲインを小さくする（ステップＳ３６）。つまり、重み付け算出部２１２は、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を小さくする（ステップＳ３７）。そして、標定位置算出部２１３は、重み付け算出部２１２によるソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量に基づいて、ソノブイの標定位置の今回値を算出する（ステップＳ３５）。

本実施形態では、ソノブイが潮流移動するとともに、航空機Ｐが移動するときにおいて、ソノブイの位置を標定している。変形例として、ソノブイに限定されない送信源が空中線ＡＬ、ＡＳに限定されない受信機に対して相対運動するとき（送信源が運動するとき、及び／又は、受信機が運動するとき）であっても、送信源の位置を標定してもよい。

本開示の送信源位置標定装置及び送信源位置標定プログラムは、ソノブイ等の送信源が受信機に対して相対運動するとき（ソノブイ等の送信源が運動するとき、及び／又は、受信機が運動するとき）であっても、ソノブイ等の送信源の位置を標定することができる。

Ｓ：ソノブイ位置標定システム
Ｐ：航空機
ＡＬ、ＡＳ：空中線
１：到来方向測定装置
２：ソノブイ位置標定装置
２１、２１－１、２１－２、２１－３：位置標定部
２２：モデル適用開始部
２３：標定位置切替部
２１１：修正量算出部
２１２：重み付け算出部
２１３：標定位置算出部

Claims (7)

1. 地表面において受信機に対して相対運動する送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、かつ、地表面に対する前記受信機の位置及び姿勢に基づいて、前記送信源の位置を標定する位置標定部と、
   先行適用される送信源運動モデルを用いて標定された前記送信源の位置の外挿に基づいて、後続適用される送信源運動モデルを構築して適用開始させるにあたり、前記先行適用される送信源運動モデルを用いて、前記送信源の標定位置の収束指標が第１収束指標値に減少したときに、前記後続適用される送信源運動モデルを適用開始させるモデル適用開始部と、
   前記後続適用される送信源運動モデルを用いて、前記送信源の標定位置の収束指標が前記第１収束指標値と比べて小さい第２収束指標値に減少したときに、前記先行適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置に代えて、前記後続適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置を採用する標定位置切替部と、
   を備えることを特徴とする送信源位置標定装置。
2. 前記送信源運動モデルとして、前記送信源を固定点として取り扱う固定点運動モデル又は前記送信源を移動点として取り扱う直線近似運動モデル若しくは曲線近似運動モデルが採用される
   ことを特徴とする、請求項１に記載の送信源位置標定装置。
3. 前記標定位置切替部は、前記先行適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置と、前記後続適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置と、が飛びを生じさせない程度にほぼ一致したときに、前記先行適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置に代えて、前記後続適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置を採用する
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信源位置標定装置。
4. 前記送信源の標定位置の収束指標として、前記送信源からの受信波を観測する位置と前記送信源の標定位置との間の距離の時間変化率と、前記送信源の標定位置を中心とし前記送信源の真位置が存在する確率が高い円内の半径の大きさ及び当該半径の大きさの時間変化率と、の少なくともいずれかが採用される
   ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の送信源位置標定装置。
5. 前記位置標定部は、前記送信源からの受信波を受信する複数の前記受信機のアンテナの間隔が長いほど、かつ、前記送信源からの受信波の到来方向が測定精度の高い到来方向であるほど、前記送信源の標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくする
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の送信源位置標定装置。
6. 前記位置標定部は、前記送信源からの受信波を受信する複数の前記受信機のアンテナの間隔が長いほど、かつ、前記送信源からの受信波の到来方向が測定精度の高い到来方向であるほど、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、到来方向の実測値と予測値との間の差分に乗算されるカルマンゲインを大きくする
   ことを特徴とする、請求項５に記載の送信源位置標定装置。
7. 地表面において受信機に対して相対運動する送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、かつ、地表面に対する前記受信機の位置及び姿勢に基づいて、前記送信源の位置を標定する位置標定ステップと、
   先行適用される送信源運動モデルを用いて標定された前記送信源の位置の外挿に基づいて、後続適用される送信源運動モデルを構築して適用開始させるにあたり、前記先行適用される送信源運動モデルを用いて、前記送信源の標定位置の収束指標が第１収束指標値に減少したときに、前記後続適用される送信源運動モデルを適用開始させるモデル適用開始ステップと、
   前記後続適用される送信源運動モデルを用いて、前記送信源の標定位置の収束指標が前記第１収束指標値と比べて小さい第２収束指標値に減少したときに、前記先行適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置に代えて、前記後続適用される送信源運動モデルを用いた前記送信源の標定位置を採用する標定位置切替ステップと、
   をコンピュータに実行させるための送信源位置標定プログラム。

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