JP7467992B2 - 水中物体捜索支援装置、水中物体捜索支援方法及びそのプログラム - Google Patents
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Description
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。実施の形態1にかかる水中物体捜索支援装置1は、データベース10に格納された海象データ、海底地形データ及びセンサ諸元情報に基づき捜索海域に設置するセンサの最適な配置間隔を示すセンサ間隔距離を算出する水測予察処理を行う。ここで、海象データには、捜索海域に設置されたブイから取得される気温、湿度、気圧、雨量、日射、海水の流れ、水温、塩分濃度等の情報(例えば、ブイ情報BT)が含まれる。また、センサ諸元情報としては、送波器T及び受波器Rで利用される水中音響信号の周波数、送波器T及び受波器Rが設置される深度等の情報が含まれる。
重複率=1-((センサ間距離-探知可能距離)/探知可能距離)・・・(1)
10 データベース
11 予察部
12 入力信号処理部
13 ソナーパラメータ推定部
14 シグナルエクセス算出部
15 探知確率算出部
16 センサ間隔算出部
17 表示部
20 伝搬損失算出部
21 伝搬損失置換処理部
22 ノイズレベル算出部
23 ノイズレベル置換処理部
24 残響レベル算出部
25 残響レベル補正処理部
26 マスキングレベル算出部
27 マスキングレベル置換処理部
28 エコーレベル算出部
30 伝搬損失推定部
31 残響レベル判定部
32 ノイズレベル実測部
33 経路差算出部
34 標準偏差算出部
35 ピーク除外判定部
Di 入力データ
Si 入力信号
TL1 伝搬損失予報値
TL2 伝搬損失置換値
RL1 残響レベル予報値
RL2 残響レベル補正値
NL1 ノイズレベル予報値
NL2 ノイズレベル置換値
TLe 伝搬損失推定値
RLe 残響レベル判定情報
RTd 経路差情報
NLe ノイズレベル実測情報
SD 標準偏差
EL1 エコーレベル値
ML1 マスキングレベル計算値
ML2 マスキングレベル値
SE1 シグナルエクセス値
SR 探知距離特性情報
AS 想定目標速力情報
SL 送波レベル情報
T 送波器
R 受波器
Claims (8)
- 捜索海域に設置した送波器が水中音響信号を出力する強度を示すソースレベル値から前記水中音響信号を受波器により受信することで生成される入力信号の信号レベルを減算して前記捜索海域の前記水中音響信号の伝搬損失の推定値である伝搬損失推定値を算出するとともに、音波伝搬の実測結果と予察結果の間にある経路差の量を示す経路差情報、前記入力信号の時系列情報を含むノイズレベル実測情報及び前記入力信号のノイズレベルの標準偏差を算出するソナーパラメータ推定部と、
前記捜索海域に関する海象データ、海底地形データ、センサ諸元情報を少なくとも含む入力データに基づき算出される伝搬損失予報値を前記伝搬損失推定値で置換した値をマスキングレベル値として出力するとともに、前記ノイズレベル実測情報により示される前記入力信号の大きさが直接波を受信している期間を示している場合に前記ノイズレベル実測情報をマスキングレベル値として出力し、かつ、前記捜索海域中の前記水中音響信号に関するエコーレベル値を出力する予察部と、
前記エコーレベル値及び前記マスキングレベル値に基づきシグナルエクセス値を算出するシグナルエクセス算出部と、
前記シグナルエクセス値と前記ノイズレベルの標準偏差とに基づき探知確率の距離特性を示す探知距離特性情報を算出する探知確率算出部と、
前記探知距離特性情報と、探知可能距離を分母として、隣接するセンサ間距離をどれだけ重複させるかを示す捜索範囲の重複率と、に基づきセンサの設置間隔を算出するセンサ間隔算出部と、
を有する水中物体捜索支援装置。 - 前記予察部は、
前記伝搬損失の推定値を示す伝搬損失推定値に基づき前記水中音響信号の残響レベルの予報値である残響レベル予報値を算出する残響レベル算出部と、
前記経路差の推定値を示す経路差情報に基づき前記残響レベル予報値を補正して、残響レベル補正値を算出する残響レベル補正処理部と、
前記入力データに基づき前記ノイズレベルの予報値であるノイズレベル予報値を算出するノイズレベル算出部と、
前記ノイズレベル予報値を前記ノイズレベル実測情報に置換するノイズレベル置換処理部と、
前記残響レベル補正値と前記ノイズレベル実測情報のうち大きな値となる方を選択して、選択した値を前記マスキングレベル値として出力するマスキングレベル算出部と、
前記伝搬損失推定値と前記送波器の出力レベルを示すソースレベル値とに基づき前記捜索海域中の前記水中音響信号に関する前記エコーレベル値を算出するエコーレベル算出部と、
をさらに有する請求項1に記載の水中物体捜索支援装置。 - 前記ソナーパラメータ推定部は、
前記送波器が前記水中音響信号を出力する強度を示すソースレベル値から前記入力信号の信号レベルを減算して前記伝搬損失推定値を出力する伝搬損失推定部と、
前記入力信号の信号レベルに基づき前記水中音響信号が残響レベルで伝搬する期間を残響領域期間として判定して、前記残響領域期間を示す残響レベル判定情報を出力する残響レベル判定部と、
前記残響レベル判定情報から把握される実測残響ピークと前記残響レベル予報値から把握される予報残響ピークとの時間差から算出される距離に対する経路差比を前記経路差情報として算出する経路差算出部と、
前記入力信号に基づき前記入力信号の時系列情報であるノイズレベル実測情報を出力するノイズレベル実測部と、
前記ノイズレベル実測情報に基づき前記入力信号の前記ノイズレベルの前記標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
を有する請求項2に記載の水中物体捜索支援装置。 - 前記予察部は、
前記ノイズレベル実測情報により示される前記入力信号の大きさが直接波を受信している期間を示している場合に前記マスキングレベル算出部の出力を前記ノイズレベル実測情報に置換して前記マスキングレベル値を出力するマスキングレベル置換処理部をさらに有する請求項3に記載の水中物体捜索支援装置。 - 前記標準偏差算出部は、前記ノイズレベル実測情報から前記残響領域期間の情報を除外するピーク除外判定部を有し、前記残響領域期間を除外した前記ノイズレベル実測情報に基づき前記標準偏差を算出する請求項3に記載の水中物体捜索支援装置。
- 前記予察部は、
前記入力データに基づき前記捜索海域における前記水中音響信号の前記伝搬損失の予報値である伝搬損失予報値を算出する伝搬損失算出部と、
前記伝搬損失予報値を前記伝搬損失推定値に置換する伝搬損失置換部と、をさらに有する請求項2乃至5のいずれか1項に記載の水中物体捜索支援装置。 - 捜索海域に関する海象データ、海底地形データ、センサ諸元情報を少なくとも含む入力データに基づき水中音響信号のエコーレベル値及びマスキングレベル値を算出する予察部と、
前記エコーレベル値及び前記マスキングレベル値に基づきシグナルエクセス値を算出するシグナルエクセス算出部と、
前記シグナルエクセス値に基づき探知確率の距離特性を算出する探知確率算出部と、
前記探知確率の距離特性と探知可能距離を分母として、隣接するセンサ間距離をどれだけ重複させるかを示す捜索範囲の重複率とに基づきセンサの設置間隔を算出するセンサ間隔算出部と、を有する水中物体捜索支援装置における水中物体捜索支援方法であって、
前記捜索海域に設置した送波器が水中音響信号を出力する強度を示すソースレベル値から前記水中音響信号を受波器により受信することで生成される入力信号の信号レベルを減算して前記捜索海域の前記水中音響信号の伝搬損失の推定値である伝搬損失推定値を算出するとともに、音波伝搬の実測結果と予察結果の間にある経路差の量を示す経路差情報、前記入力信号の時系列情報を含むノイズレベル実測情報及び前記入力信号のノイズレベルの標準偏差を算出し、
前記予察部において、
前記エコーレベル値及び前記マスキングレベル値を算出する際に前記伝搬損失推定値を用いて残響レベル予報値を算出し、
前記経路差情報により前記残響レベル予報値を補正して残響レベル補正値を算出し、
前記入力データに基づき前記ノイズレベルの予報値であるノイズレベル予報値を算出し、
前記ノイズレベル予報値を前記ノイズレベルの推定値であるノイズレベル推定値に置換し、
前記残響レベル補正値と前記ノイズレベル推定値のうち大きな値となる方を選択して、選択した値を前記マスキングレベル値として出力し、
前記伝搬損失推定値と前記送波器の出力レベルを示すソースレベル値とに基づき前記捜索海域中の前記水中音響信号に関する前記エコーレベル値を算出し、
前記探知確率算出部において、
前記シグナルエクセス値に前記ノイズレベルの前記標準偏差を加味して前記探知確率の距離特性を算出する水中物体捜索支援装置おける水中物体捜索支援方法。 - 演算装置上で実行され、捜索海域に関する海象データ、海底地形データ、センサ諸元情報を少なくとも含む入力データと、前記捜索海域に設置した送波器から発せられた水中音響信号を受波器により受信することで生成される入力信号と、に基づきセンサの設置間隔を算出する水中物体捜索プログラムであって、
前記水中音響信号を出力する強度を示すソースレベル値から前記入力信号の信号レベルを減算してから前記捜索海域における前記水中音響信号の伝搬損失の推定値である伝搬損失推定値を算出すると共に、音波伝搬の実測結果と予察結果の間にある経路差の量を示す経路差情報、前記入力信号の時系列情報を含むノイズレベル実測情報及び前記入力信号のノイズレベルの標準偏差を算出するソナーパラメータ推定処理と、
前記入力データに基づき算出される伝搬損失予報値を前記伝搬損失推定値で置換した値をマスキングレベル値として出力するとともに、前記ノイズレベル実測情報により示される前記入力信号の大きさが直接波を受信している期間を示している場合に前記ノイズレベル実測情報をマスキングレベル値として出力し、かつ、前記捜索海域中の前記水中音響信号に関するエコーレベル値を出力する予察処理と、
前記エコーレベル値及び前記マスキングレベル値に基づきシグナルエクセス値を算出するシグナルエクセス算出処理と、
前記シグナルエクセス値と前記ノイズレベルの標準偏差とに基づき探知確率の距離特性を算出する探知確率算出処理と、
前記探知確率の距離特性と、探知可能距離を分母として、隣接するセンサ間距離をどれだけ重複させるかを示す捜索範囲の重複率とに基づき前記センサの設置間隔を算出するセンサ間隔算出処理と、
を行う水中物体捜索支援プログラム。
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海洋音響学会,第15章 水中物体の探知(アクティブソーナー),海洋音響の基礎と応用 ,日本,株式会社成山堂書店,2004年04月28日,p.190~199 |
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