JP2002243445A - 機上海洋予察装置 - Google Patents
機上海洋予察装置Info
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Abstract
を算出すると共に少ない実測データで高精度な海洋予察
を可能にする機上海洋予察装置を提供する。 【解決手段】実測された水温データを機上海洋予察装置
へ取り込むデータ入力部2と、複数の水温データパター
ンを格納する海洋環境データベース3と、この海洋環境
データベース3から読み出した水温データパターンを格
納するメモリ部4と、実測水温データおよび海洋環境デ
ータベース3からの水温データの相違が最小になる水温
データパターンを選択する使用データ判定部5と、実測
水温データを使用して、選択された水温データパターン
の各格子点の水温データを補正する同化処理部6と、同
化処理部6からの出力を使用して海洋予察を行う予察処
理部7と、予察結果を表示する表示手段9を備える。
Description
特に想定された海洋環境に実海洋環境のデータを同化し
た情報を使用して海洋環境を予察する機上海洋予察装置
に関する。
例えば実開昭62−176775号公報の「探知予察装
置」、特開平6−194165号公報の「海面状況測定
装置および飛しょう体高度設定装置」、特開平10−6
2540号公報の「音速変動共分散行列の生成装置」、
特開平6−109472号公報の「予察計算処理器」、
特開平6−308228号公報の「ノーマルモード理論
による音波伝搬損失値算出方式」および特開昭62−2
11507号公報の「海底深度マップによる船位測定装
置」等に開示されている。
開示される予察計算処理器を図12に示す。この機上海
洋予察装置のブロック図は、入力部101、伝搬損失算
出部102、シグナルエクセス算出部103、探知距離
算出部104および表示部105により構成される。図
12において、入力部101は、ソーナー諸元情報、環
境条件および計算範囲を入力する。これらデータに基づ
き、算出部102は、指定海域を水平方向と深度方向に
分割したときに得られる各格子単位に伝搬損失の平均値
を算出する。シグナルエクセス算出部103は、各格子
単位にシグナルエクセス値を算出する。探知距離算出部
104は、この算出された各格子のシグナルエクセス値
に基づき、各格子深度毎に海底残響支配領域における探
知距離を算出する。表示部105は、探知距離算出部1
04の算出結果を表示する。
を説明する。入力部101は、送波レベル、周波数、音
源深度およびビーム幅等のソーナー諸元情報と、水深に
対する水温データ等の環境条件と、水平距離および水深
についての計算範囲の情報と、海底深度と、目標深度と
を入力する。これらの入力値(データ)を使用して、伝
搬損失算出部102は、予察対象となるソーナー装置の
送波器から一定間隔の俯角毎に設定した音線に沿って一
定距離間隔のサンプリング点毎に伝搬損失および入射補
角を算出する。そして、指定海域を水平方向および深度
方向に格子状に分割したときに得られる各格子単位に伝
搬損失の平均値を算出する。シグナルエクセス算出部1
03は、各格子単位に海底残響支配領域のシグナルエク
セス値を算出する。探知距離算出部104は、これらを
比較して探知距離を算出し、表示部105へ表示する。
8228号公報に開示する従来の機上海洋予察装置の一
例を示すブロック図である。この装置は、事前計算部2
01、位置計算部202、伝搬損失値計算部203およ
び諸元ファイル204により構成される。事前計算部2
01は、予察海域のメッシュ毎のBT、水深、底質、周
波数等の諸元データを諸元ファイル204から読み出
す。そして、メッシュ毎に境界条件を設定して、周波数
別に近似法(例えば、WBT近似法)でモード数n=1
〜N(正整数)次のモードまで、下記の波動方程式
(1)を解く。
ある。
間の通過メッシュならびに各通過メッシュ毎の通過距離
および通過深度を計算し、音波伝搬損失値計算部203
へ出力する。音波伝搬損失値計算部203は、位置計算
部202および事前計算部201の算出結果から、下記
式(2)および(3)にて音波伝搬損失値を算出する。
ノーマルモード識別番号、mは通過メッシュ番号、fは周
波数、Dは深度およびrはメッシュ内通過距離である。 Loss(f)=20LogP(f)+α(f)R (3) 但し、Loss(f)は音波伝搬損失値、αは吸収損失係数お
よびRは音源・受波器間距離である。
には、次の如き幾つかの課題を有する。第1に、予察精
度を高めるためには、多数の地点における水深に対する
水温データを実測する必要があるということである。そ
の理由は、実測データを使用して想定データを補正する
手段が設けられていないためである。実態と異なる想定
データを入力した場合には、予察精度が落ちるため、実
測データのみを使用せざるを得ない。少ない地点の実測
データでは、海洋環境を正確に反映できない危険性があ
る。
得すれば効果的に予察が可能になるか判断できない。こ
れにより、多くの測定を無駄に実施したり、実際の海洋
状況を正確に把握できない危険性が生じる。その理由
は、過去の海洋環境の特性を利用する手段が設けられて
いないことおよび現在の海洋環境を考慮して追加で水温
データを取得すべき地点をリコメンドする手段が設けら
れていないためである。
点での水深に対する水温データから、高精度な海洋環境
予察を実施する機上海洋予察装置を提供することであ
る。本発明の他の目的は、水温データを測定すべき地点
を算出し、使用者に表示することで効率的なデータ取得
が可能となる機上海洋予察装置を提供することである。
置は、予め想定された海洋環境データを実海洋環境デー
タにより補正して、海洋環境を予察する装置であって、
この機上海洋予察装置全体を制御する制御部と、実測さ
れた水温データを機上海洋予察装置へ取り込むデータ入
力部と、予察海域を水平および深度方向にメッシュ状に
細分化した各格子点における水温データの集合を水温デ
ータパターンとする複数の水温データパターンを格納す
る海洋環境データベースと、データ入力部および海洋環
境データベース等からのデータを一時的に記憶するメモ
リ部と、データ入力部からの実測水温データおよび海洋
環境データベースからの水温データの相違が最小になる
ような水温データパターンを選択する使用データ判定部
と、データ入力部からの実測水温データを使用して使用
データ判定部で選択した水温データパターンの各格子点
の水温データを補正する同化処理部と、この同化処理部
からの出力を使用して海洋予察を実行する予察処理部
と、この予察処理部からの出力を表示する表示手段を備
える。
想定された海洋環境データを実海洋環境データにより補
正し、海洋環境を予察する装置であって、この機上海洋
予察装置全体を制御する制御部と、実測された水温デー
タを機上海洋予察装置へ取り込むデータ入力部と、この
データ入力部および海洋環境データベース等からのデー
タを一時的に記憶するメモリ部と、データ入力部からの
実測水温データおよび海洋環境データベースからの水温
データの相違が最小になるような水温データパターンを
選択する使用データ判定部と、データ入力部からの実測
水温データを使用して、使用データ判定部で選択した水
温データパターンの各格子点の水温データを補正する同
化処理部と、この同化処理部からの出力を使用して海洋
予察を実行する予察処理部と、この予察処理部からの出
力を表示する表示部と、機外設備として用意され、複数
の水温データパターンを格納する機外海洋環境データベ
ースとデータの交換を可能にする外部通信手段を備え
る。
施形態によると、上述したメモリ部に記憶された複数の
水温データパターンから、実測すべき地点を算出する初
期測定地点リコメンド部又は/およびメモリ部に記憶さ
れた同化処理部の計算結果から、追加で実測すべき地点
を算出する追加測定地点リコメンド部を備える。また、
制御部に接続され、各種入力を行うキーボード等の入力
装置を備える。
装置の好適実施形態の構成および動作を、添付図面を参
照して詳細に説明する。
装置の第1実施形態の構成を示すブロック図である。こ
の機上海洋予察装置は、制御部1、データ入力部2、海
洋環境データベース3、メモリ部4、使用データ判定部
5、同化処理部6、予察処理部7、入力装置8および表
示手段9により構成される。
成要素の機能を説明する。制御部1は、機上海洋予察装
置全体を制御する。データ入力部2は、水深および水温
の実測データを機上海洋予察装置へ取り込む。海洋環境
データベース3は、予察海域を水平および深度方向にメ
ッシュ状に細分化した各格子点における水温データを複
数パターン格納する。メモリ部4は、データ入力部2や
海洋環境データベース3等からのデータを一時的に記憶
する。使用データ判定部5は、データ入力部2からの実
測水温データと海洋環境データベース3からの水温デー
タとの相違が最小になるような水温データパターンを選
択する。同化処理部6は、データ入力部2からの実測水
温データを使用して、使用データ判定部5で選択した水
温データパターンの各格子点の値を補正する。予察処理
部7は、同化処理部6からの出力を使用して海洋予察を
実行する。表示手段9は、予察処理部7からの出力を表
示する。入力装置8は、キーボード等であり、各種デー
タの入力を行う。
す機上海洋予察装置の動作を説明する。図2(A)およ
び(B)は、予め海洋環境データベース3に登録された
水温データパターン例である。所定の海域を3次元メッ
シュに区切り、各格子点に対する水温データ(XNi、YN
j、ZNk、TNijk)が登録されている。同一時刻における
各地点の水温データの集まりを水温データパターンと
し、図2(A)は水温パターン(1)を示し、図2
(B)は水温パターン(N)を示す。図2に示す如く、
複数時刻の水温データパターン(1〜N)が存在する。
入力装置8より予察海域が指定されると、その海域に該
当する水温データパターン全てが海洋環境データベース
3よりメモリ部4へ格納される。
深および水温のデータを測定する計測ブイを使用して実
測された水温データ例である。緯度・経度に対し、深度
毎の水温データ(TZ0、TZ1、、、TZk)の集合である。
入力装置8より実測データ取り込み要求が入力される
と、この実測された水温データがデータ入力部2を介し
てメモリ部4へ格納される。
ーンを選択する動作を説明する。使用データ判定部5
は、メモリ部4に格納された実測水温データおよび水温
データパターンを比較し、実海洋環境に最も近い水温デ
ータパターンを選択する。実測された水温データに対
し、各水温データパターンのデータとの距離で重み付け
した最小2乗誤差を算出し、誤差の総計ENが最も小さ
い水温データパターンを選択する。算出式は以下であ
る。
l)との距離である。この計算を、メモリ部4に格納さ
れた水温データパターン全てに対して実行することによ
り、各水温データパターン毎の誤差の総計が得られる。
そして、総計が最小となる水温データパターンを選択す
る。
ンを算出する動作を説明する。同化処理部6は、使用デ
ータ判定部5で選択された水温データパターンに対し、
実測データを使用して同化処理を実行する。格子点(X
i,Yj,Zk)における同化処理後の値TSNijkは、以下の式
で求める。
距離、Lは観測点数、Rは予察範囲およびTZmaxは計測デ
ータの最大値である。水温データパターンの各格子点の
値に対して、上述した計算を実行することにより、実測
データで同化した水温データパターンを得ることができ
る。
ターンのイメージ図である。同化処理部6で算出された
水温データパターンは、メモリ部4に格納され、海洋環
境データベース3へ新規に登録することが可能である。
最後に、センサ性能を計算する予察処理の動作を説明す
る。予察処理部7は、同化処理部6で得られた同化処理
された水温データ分布と、入力装置8から入力された予
察処理に必要なパラメータ(ソノブイ敷設パターンおよ
び目標情報等)を使用して、探知可能エリアを算出し、
結果を表示手段9へ出力する。予察処理は、水温データ
パターンを処理パラメータとして使用する予察処理方式
であればよく、例えば上述した特開平6−109472
号公報および特開平6−308228号公報に開示され
た方法が使用できる。
された計算結果を表示手段9へ出力したイメージ図であ
る。図5(A)は、断面内音線図であり、(B)は水平
面内探知エリアを示す。
装置の第2実施形態の構成を示すブロック図である。
尚、上述した図1の構成要素と対応する構成要素には、
便宜上、対応する参照符号を使用する。図6に示す第2
実施形態は、制御部1、データ入力部2、海洋環境デー
タベース3、メモリ部4、使用データ判定部5、同化処
理部6、予察処理部7、入力装置8および表示手段9を
有する点で、上述した図1の第1実施形態と同様であ
る。しかし、第2実施形態では、水温データパターンを
選択するためにどの地点の水温データを実測すべきかを
計算する初期測定地点リコメンド部10を有する点で第
1実施形態と異なる。
を、特に第1実施形態と異なる部分について説明する。
メモリ部4に、指定海域の水温データパターンが複数読
み込まれているところまでは第1実施形態と同じであ
る。入力装置8より、初期測定地点計算のコマンドが入
力されると、制御部1より初期測定地点リコメンド部1
0が起動される。そして、各水温データパターンの同一
格子点におけるデータの分散σijkと、同一緯度、経度
における各深度の分散を平均したσijとを次式により計
算する。
ン(1〜N)の平均値である。
る。図7は、表示手段9の表示例であり、分散の平均値
を表現している。分散の大きい地点(即ち、図7中の
X、Y座標(2、3)および(4、4)の地点)の水温
データを測定することで、より実環境に近い水温データ
パターンを選択できるようになる。
装置の第3実施形態の構成を示すブロック図である。図
8の機上海洋予察装置も、制御部1、データ入力部2、
海洋環境データベース3、メモリ部4、使用データ判定
部5、同化処理部6、予察処理部7、入力装置8および
表示手段9を有する点で図1および図6に示す第1およ
び第2実施形態と同様である。しかし、図8に示す第3
実施形態は、同化処理後のデータに対し、予察精度を向
上させるために何処の水温データを実測すべきかを計算
する追加測定地点リコメンド部11を有する点で異な
る。
の第3実施形態の動作を、特に上述した第1実施形態の
動作と異なる部分について説明する。メモリ部4に同化
処理部6の結果が格納されているところまでは、上述し
た第1実施形態と同様である。入力装置8より、追加測
定地点計算のコマンドが入力されると、制御部1より追
加測定地点リコメンド部11が起動される。そして、同
化処理後の水温データパターンに対して、温度変化の大
きい地点を算出する。ここで、温度変化が他に比べて大
きいことが判断できれば良く、変化量Vijkおよび同一
緯度、経度における各深度の変化量を平均したVijの算
出式としては、例えば下記の式(7)がある。図9は、
Vijkを算出するのに必要な格子点のイメージ図であ
る。
した計算結果の1例であり、変化量の平均を表現してい
る。変化量の大きい地点(即ち、図10のX、Y座標
(2、4)の地点)の水温データを測定する。そして、
同化処理部6により再度同化処理を実行することで、一
層実環境に近い予察結果を得ることができるようにな
る。
察装置の第4実施形態の構成を示すブロック図である。
図11に示す第4実施形態は、制御部1、データ入力部
2、メモリ部4、使用データ判定部5、同化処理部6、
予察処理部7、入力装置8および表示手段9を有する点
で、上述した第1実施形態と同様である。しかし、地上
等の機外に外部海洋環境データベース23を用意し、機
外との通信手段として外部通信手段21、22を有する
点で異なる。
形態と異なる部分について説明する。入力装置8より予
察海域が指定されると、外部通信手段21、22を通じ
て外部海洋環境データベース23にアクセスする。そし
て、その海域に該当する水温データパターン全てを外部
通信手段21、22を介して入手し、メモリ部4に格納
する。また、同化処理部6の処理結果を外部通信手段2
1、22を介して外部海洋環境データベース23に登録
することができる。これにより、機内に図1に示す海洋
環境データベース3を保有することなく、第1実施形態
と同様の機能を有する。尚、上述した第2又は第3実施
形態と機外設備を有する第4実施形態とを組み合わせて
もよいこと勿論である。
適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯か
る実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発
明を限定するものではないことに留意されたい。本発明
の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変
形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよ
う。
の機上海洋予察装置によると、次の如き実用上の顕著な
効果が得られる。第1に、水温の実測データが少なくて
も、詳細な海洋予察を実行することができる。その理由
は、海洋環境データベース3又は外部海洋環境データベ
ース23に複数の水温データパターンが登録されてお
り、そこから最適なパターンを選択し、実測データを使
用して同化処理を行うことにより、実際の環境に近い水
温データを入手可能とするからである。第2に、効率的
に実測データを取得し、高精度な予察処理を実行するこ
とができる。その理由は、複数の水温データパターンの
特性や、同化処理後の水温データパターンの特性を考慮
して、実測すべき地点を算出しているからである。第3
に、運用を重ねることにより予察精度が向上する。その
理由は、同化処理部6で計算した同化処理後の水温デー
タ分布を新規に海洋環境データベース3又は外部海洋環
境データベース23へ登録可能としたからである。海洋
環境データベース3又は外部海洋環境データベース23
に多種多様な状況を登録しておけば、より実際の海洋環
境に近い水温データパターンを選択可能となり、同化処
理部6の計算結果がより正確になるからである。第4
に、外部海洋環境データベースを一元管理し、複数の機
体において予察性能を同等にした運用が可能である。そ
の理由は、外部海洋環境データベース23を機外に設置
し、全ての機体が同一の海洋環境データベースにアクセ
スする構成も可能にしたためである。
の構成を示すブロック図である。
ベースに登録されている複数の水温データパターン例で
ある。
ータ例である。
のイメージ図である。
ージ図である。
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
イメージ図である。
に係る出力例である。
態の構成を示すブロック図である。
図である。
ブロック図である。
Claims (6)
- 【請求項1】予め想定された海洋環境データを実海洋環
境データにより補正し、海洋環境を予察する機上海洋予
察装置において、 該機上海洋予察装置全体を制御する制御部と、実測され
た水温データを前記機上海洋予察装置へ取り込むデータ
入力部と、予察海域を水平および深度方向にメッシュ状
に細分化した各格子点における水温データの集合を水温
データパターンとする複数の水温データパターンを格納
する海洋環境データベースと、前記データ入力部や前記
海洋環境データベース等からのデータを一時的に記憶す
るメモリ部と、前記データ入力部からの実測水温データ
および前記海洋環境データベースからの水温データとの
相違が最小になるような水温データパターンを選択する
使用データ判定部と、前記データ入力部からの実測水温
データを使用して前記使用データ判定部で選択した水温
データパターンの各格子点の水温データを補正する同化
処理部と、該同化処理部からの出力を使用して海洋予察
を実行する予察処理部と、該予察処理部からの出力を表
示する表示手段とを備えることを特徴とする機上海洋予
察装置。 - 【請求項2】予め想定された海洋環境データを実海洋環
境データにより補正し、海洋環境を予察する機上海洋予
察装置において、 該機上海洋予察装置全体を制御する制御部と、実測され
た水温データを前記機上海洋予察装置へ取り込むデータ
入力部と、該データ入力部および海洋環境データベース
等からのデータを一時的に記憶するメモリ部と、前記デ
ータ入力部からの実測水温データおよび前記海洋環境デ
ータベースからの水温データとの相違が最小になるよう
な水温データパターンを選択する使用データ判定部と、
前記データ入力部からの実測水温データを使用して、前
記使用データ判定部で選択した水温データパターンの各
格子点の水温データを補正する同化処理部と、該同化処
理部からの出力を使用して海洋予察を実行する予察処理
部と、該予察処理部からの出力を表示する表示手段と、
機外設備として用意され、複数の水温データパターンを
格納する外部海洋環境データベースとデータの交換を可
能とする外部通信手段とを備えることを特徴とする機上
海洋予察装置。 - 【請求項3】前記メモリ部に記憶された複数の水温デー
タパターンから、実測すべき地点を算出する初期測定地
点リコメンド部を備えることを特徴とする請求項1又は
2に記載の機上海洋予察装置。 - 【請求項4】前記メモリ部に記憶された前記同化処理部
の計算結果から、追加で実測すべき地点を算出する追加
測定地点リコメンド部を備えることを特徴とする請求項
1又は2に記載の機上海洋予察装置。 - 【請求項5】前記メモリ部に記憶された複数の水温デー
タパターンから、実測すべき地点を算出する初期測定地
点リコメンド部と、前記メモリ部に記憶された前記同化
処理部の計算結果から、追加で実測すべき地点を算出す
る追加測定地点リコメンド部とを具備することを特徴と
する請求項1又は2に記載の機上海洋予察装置。 - 【請求項6】前記制御部に接続され、各種入力を行うキ
ーボード等の入力装置を備えることを特徴とする請求項
1乃至5の何れかに記載の機上海洋予察装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001035193A JP3589186B2 (ja) | 2001-02-13 | 2001-02-13 | 機上海洋予察装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2002243445A true JP2002243445A (ja) | 2002-08-28 |
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-
2001
- 2001-02-13 JP JP2001035193A patent/JP3589186B2/ja not_active Expired - Fee Related
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