JP2013137254A - 送波スケジューリング装置及び送波スケジューリング方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スケジューリング装置100は、ステップS2において、近似解法によりT回分の送波順序の第1の解を計算し、第1の解に基づいて、最適化手法によって送波順序を計算する送波回数Toと、少なくとも1つの制約条件とを決定する(ステップS3及びS4)。さらに、ステップS5においてTo回分の送波順序を最適化手法により計算し、ステップS6においてTo回目より後の送波順序を決定することにより、T回分の送波順序の第2の解を計算する。最後に、ステップS7において、第1の解と第2の解とのうち、目的関数の値が小さい方の解を、T回分の送波順序として出力する。
【選択図】図3
Description
所定の総送波回数分の所定の送波順序に従って複数の送波ソノブイから音波を順次送波し、上記音波の反射波を複数の受波ソノブイにより受波し、当該受波された音波に基づいて水中航走体を探知するために、上記送波する送波ソノブイと上記複数の受波ソノブイとの組合せによって決定される非探索領域の空間的及び時間的な大きさ(非探索領域の面積と非探索累積時間の積)を表す目的関数を最小にし、かつ上記各送波ソノブイの送波回数を所定の最大送波回数以下にするように、上記送波順序を決定して出力する送波スケジューリング装置であって、
上記送波スケジューリング装置は、
上記総送波回数分の送波順序の第1の解を、上記目的関数を用いて所定の近似解法により計算し、
上記総送波回数分の送波順序の最適解は所定の第1の送波回数分の所定の送波順序パターンの繰り返しであると仮定して、上記第1の解に基づいて上記第1の送波回数を決定し、
上記第1の送波回数の整数倍でありかつ上記総送波回数より少ない第2の送波回数分の送波順序を、上記目的関数を用いて所定の最適化手法により計算し、上記第2の送波回数より後の送波順序を、上記第1の送波回数毎に所定の方法により決定することにより、上記総送波回数分の送波順序の第2の解を計算し、
上記第1の解と上記第2の解とのうち、上記目的関数の値が小さい方の解を、上記総送波回数分の送波順序として出力することを特徴とする。
所定の総送波回数分の所定の送波順序に従って複数の送波ソノブイから音波を順次送波し、上記音波の反射波を複数の受波ソノブイにより受波し、当該受波された音波に基づいて水中航走体を探知するために、上記送波する送波ソノブイと上記複数の受波ソノブイとの組合せによって決定される非探索領域の空間的及び時間的な大きさを表す目的関数を最小にし、かつ上記各送波ソノブイの送波回数を所定の最大送波回数以下にするように、上記送波順序を決定して出力する送波スケジューリング装置により実行される送波スケジューリング方法であって、
上記総送波回数分の送波順序の第1の解を、上記目的関数を用いて所定の近似解法により計算するステップと、
上記総送波回数分の送波順序の最適解は所定の第1の送波回数分の所定の送波順序パターンの繰り返しであると仮定して、上記第1の解に基づいて上記第1の送波回数を決定するステップと、
上記第1の送波回数の整数倍でありかつ上記総送波回数より少ない第2の送波回数分の送波順序を、上記目的関数を用いて所定の最適化手法により計算し、上記第2の送波回数より後の送波順序を、上記第1の送波回数毎に所定の方法により決定することにより、上記総送波回数分の送波順序の第2の解を計算するステップと、
上記第1の解と上記第2の解とのうち、上記目的関数の値が小さい方の解を、上記総送波回数分の送波順序として出力するステップとを含むことを特徴とする。
図3のステップS1において、送波スケジューリング装置110は、総送波回数T及び各送波ソノブイA〜Fの最大送波回数Tsに基づいて、1つの送波ソノブイが1回送波するために必要とされる最小送波回数Xと、k回目の送波までに1つの送波ソノブイから送波可能な回数の制約条件とを決定する。つまり、送波ソノブイA〜F全体でX回の送波毎に1回だけ1つの送波ソノブイが送波すると仮定する。なお、ステップS1において決定される制約条件は、次のステップS2における近似解法による送波順序の計算において用いられる。
(制約条件a1)全体でk回目の送波までに各送波ソノブイA〜Fから送波可能な回数は、int((k−1)/X+1)回である。
(制約条件a2)全体でk回目の送波までに各送波ソノブイA〜Fから送波可能な回数は、int((k−1)/X+1)+(Ts−int(T/X))回である。
なお、以下の計算例では、制約条件a1を用いる。
(制約条件b)全体でk回目の送波までに各送波ソノブイA〜Fから送波可能な回数は、int((k−1)/X+1)回である。
図3において、ステップS1に続いてステップS2において、送波スケジューリング装置110は、ステップS1で決定された制約条件を満たすように、近似解法によりT回分の送波順序の第1の解を計算する。
総送波回数T回分の送波順序を求める問題を解く場合、送波順序の組み合わせは6T=10Tlog6≒100.78T通りになる。ここで、一般に、総送波回数Tは100以上である。実際は、1つの送波ソノブイの最大送波回数がTs(<T)に制限されているので、送波順序の組み合わせは100.78T通りよりも少なくなるが、それでも、T回分の送波順序を最適解法により一度に計算すると問題の規模が大きくなり、有限の時間内に最適な解を求めることは非常に難しい。このため、本実施形態では、総送波回数T分の送波順序の計算を高速化するために、総送波回数T分の送波順序は第1の送波回数To分の所定の送波順序パターンの繰り返しであると仮定して、総送波回数Tの問題を総送波回数Tより少ない送波回数Toの問題と、(To+1)回目以降の問題とに分割する。図3において、ステップS2に続いてステップS3において、近似解法により計算された第1の解に基づいて、最適化手法によって送波順序を計算する送波回数Toを決定する。
図3において、ステップS3に続いてステップS4において、近似解法により計算された第1の解に基づいて、To回分の送波順序の少なくとも1つの追加制約条件を決定する。
(追加制約条件b)送波ソノブイAはNc回分の1サイクルの送波サイクルにおいて2回まで送波する。
(追加制約条件c)送波ソノブイA以外の送波ソノブイB〜FはNc回分の1サイクルの送波サイクルにおいて連続で送波しないものとする。
(追加制約条件d)送波ソノブイA以外の送波ソノブイB〜Fは、To回の送波中に、全ての送波ソノブイA〜Fが1少なくとも1回ずつ送波した後に2回目の送波を行う。
(追加制約条件e)全体でTo(=14)回だけ送波するときの各送波ソノブイA〜Fの最大送波回数Tsoは4回である。
図3において、ステップS4に続いてステップS5において、図9の送波順序計算処理を実行して、ステップS4で決定された追加制約条件を満たすように、To回分の送波順序を最適化手法により計算する。
(追加制約条件d)送波ソノブイA以外の送波ソノブイB〜Fは、全ての送波ソノブイA〜Fが1少なくとも1回ずつ送波した後に2回目の送波を行う。
(追加制約条件e)全体でTo(=14)回だけ送波するときの各送波ソノブイA〜Fの最大送波回数Tsoは4回である。
図3において、ステップS5に続いてステップS6において、図14の送波順序計算処理を実行して、To回目の送波より後の送波順序を計算することにより、T回分の送波順序の第2の解を計算する。図14は、図3のステップS6において実行される送波順序計算処理を示すフローチャートである。始めに、図14のステップS21において、最適化手法により得られたTo回分の送波順序が、同一のNc回分の送波順序パターン(基本送波順序パターン)を含むか否かが判断される。ステップS21においてYESのときは、ステップS22において、To+1)回目からT回目までの送波順序を、基本送波順序パターンの繰り返しに設定して処理を終了する。一方、ステップS21においてNOのときは、ステップS23に進む。
図3において、ステップS6に続いてステップS7において、ステップS3で計算された第1の解とステップS6で計算された第2の解とのうち、目的関数の値が小さい方の解をT回分の送波順序の最終出力解として出力して送波スケジューリング処理を終了する。本実施形態の場合、ステップS6において計算された送波順序の最後の目的関数値は2.04321となり、近似解法で得られた解の最後の目的関数値(2.07372)より小さくなった。
1〜17,Br…受波ソノブイ、
100…航空機、
103…探知装置、
104…無線送信回路、
105…無線受信回路、
110…送波スケジューリング装置、
200…水中航走体。
Claims (11)
- 所定の総送波回数分の所定の送波順序に従って複数の送波ソノブイから音波を順次送波し、上記音波の反射波を複数の受波ソノブイにより受波し、当該受波された音波に基づいて水中航走体を探知するために、上記送波する送波ソノブイと上記複数の受波ソノブイとの組合せによって決定される非探索領域の空間的及び時間的な大きさを表す目的関数を最小にし、かつ上記各送波ソノブイの送波回数を所定の最大送波回数以下にするように、上記送波順序を決定して出力する送波スケジューリング装置であって、
上記送波スケジューリング装置は、
上記総送波回数分の送波順序の第1の解を、上記目的関数を用いて所定の近似解法により計算し、
上記総送波回数分の送波順序の最適解は所定の第1の送波回数分の所定の送波順序パターンの繰り返しであると仮定して、上記第1の解に基づいて上記第1の送波回数を決定し、
上記第1の送波回数の整数倍でありかつ上記総送波回数より少ない第2の送波回数分の送波順序を、上記目的関数を用いて所定の最適化手法により計算し、上記第2の送波回数より後の送波順序を、上記第1の送波回数毎に所定の方法により決定することにより、上記総送波回数分の送波順序の第2の解を計算し、
上記第1の解と上記第2の解とのうち、上記目的関数の値が小さい方の解を、上記総送波回数分の送波順序として出力することを特徴とする送波スケジューリング装置。 - 上記送波スケジューリング装置は、上記総送波回数と上記各送波ソノブイの最大送波回数とに基づいて、各送波順序までに1つの送波ソノブイから送波可能な回数の制約条件を決定し、上記制約条件を満たすように上記第1の解を計算することを特徴とする請求項1記載の送波スケジューリング装置。
- 上記送波スケジューリング装置は、上記第1の解に基づいて、上記第2の送波回数分の送波順序の少なくとも1つの第1の追加制約条件を決定し、上記少なくとも1つの第1の追加制約条件を満たすように上記第2の送波回数分の送波順序を計算することを特徴とする請求項1又は2記載の送波スケジューリング装置。
- 上記第1の追加制約条件は、上記第1の送波回数の送波中に所定の送波ソノブイが連続して送波することの可否を含むことを特徴とする請求項3記載の送波スケジューリング装置。
- 上記第1の追加制約条件は、上記第1の送波回数の送波中の所定の送波ソノブイの送波回数の上限値を含むことを特徴とする請求項3又は4記載の送波スケジューリング装置。
- 上記第1の追加制約条件は、上記第2の送波回数の送波中の所定の送波ソノブイの2回目以降の送波順序を含むことを特徴とする請求項3乃至5のうちのいずれか1つに記載の送波スケジューリング装置。
- 上記送波スケジューリング装置は、上記総送波回数と上記各送波ソノブイの最大送波回数とに基づいて、上記第2の送波回数の送波中の上記各送波ソノブイの送波回数の最大値の第2の追加制約条件を決定し、上記第2の追加制約条件を満たすように上記第2の送波回数分の送波順序を計算することを特徴とする請求項1乃至6のうちのいずれか1つに記載の送波スケジューリング装置。
- 上記送波スケジューリング装置は、上記第2の送波回数分の送波順序が上記第1の送波回数分の同一の第1の送波順序パターンを含むとき、上記第1の送波順序パターンを、上記第2の送波回数分の送波順序に繰り返して追加することを特徴とする請求項1乃至7のうちのいずれか1つに記載の送波スケジューリング装置。
- 上記スケジューリング装置は、上記第2の送波回数より後の送波順序を、上記第1の送波回数毎に所定の方法により計算し、既に計算された送波順序が上記第1の送波回数分の同一の第2の送波順序パターンを含むとき、始めに現れた上記第2の送波順序パターンから次に現れた上記第2の送波順序パターンの前までの送波順序を、上記既に計算された送波順序に繰り返して追加することを特徴とする請求項1乃至8のうちのいずれか1つに記載の送波スケジューリング装置。
- 上記スケジューリング装置は、上記第2の解を計算しているときに上記第2の解の計算開始からの経過時間が所定の制限時間を超えた場合、既に計算された送波順序の中から上記第1の送波回数分の第3の送波順序パターンを取り出し、当該取り出した第3の送波順序パターンを、上記既に計算された送波順序に繰り返して追加することを特徴とする請求項1乃至9のうちのいずれか1つに記載の送波スケジューリング装置。
- 所定の総送波回数分の所定の送波順序に従って複数の送波ソノブイから音波を順次送波し、上記音波の反射波を複数の受波ソノブイにより受波し、当該受波された音波に基づいて水中航走体を探知するために、上記送波する送波ソノブイと上記複数の受波ソノブイとの組合せによって決定される非探索領域の空間的及び時間的な大きさを表す目的関数を最小にし、かつ上記各送波ソノブイの送波回数を所定の最大送波回数以下にするように、上記送波順序を決定して出力する送波スケジューリング装置により実行される送波スケジューリング方法であって、
上記総送波回数分の送波順序の第1の解を、上記目的関数を用いて所定の近似解法により計算するステップと、
上記総送波回数分の送波順序の最適解は所定の第1の送波回数分の所定の送波順序パターンの繰り返しであると仮定して、上記第1の解に基づいて上記第1の送波回数を決定するステップと、
上記第1の送波回数の整数倍でありかつ上記総送波回数より少ない第2の送波回数分の送波順序を、上記目的関数を用いて所定の最適化手法により計算し、上記第2の送波回数より後の送波順序を、上記第1の送波回数毎に所定の方法により決定することにより、上記総送波回数分の送波順序の第2の解を計算するステップと、
上記第1の解と上記第2の解とのうち、上記目的関数の値が小さい方の解を、上記総送波回数分の送波順序として出力するステップとを含むことを特徴とする送波スケジューリング方法。
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