JP2013190344A - 水中物体捜索計画立案支援装置、水中物体捜索計画立案支援方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】水中物体と捜索機との有利、不利を定量的に認識する。
【解決手段】シミュレーション部１０３が、捜索領域内に水中物体が一様に分布する状態を初期状態として、記憶部１０２に記憶されている発生確率に応じた回避行動パターンに従って水中物体を回避行動させるシミュレーションを行い、表示部１０４が、シミュレーションにおける捜索領域内の水中物体の存在分布および、捜索機が探知した水中物体の数および捜索機を探知した水中物体の数と時間経過との関係を、時々刻々グラフ表示することで現時間における水中物体と捜索機との有利、不利の状況と時間経過推移とを定量的に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、海洋内に潜在する水中物体を捜索する捜索計画の立案を支援する水中物体捜索計画立案支援装置、水中物体捜索計画立案支援方法およびプログラムに関する。

海洋内に潜在する水中物体を捜索するためのソーナーシステムが知られている。

ソーナーシステムの一例としては、水上艦や航空機等の捜索機が、海洋内に音波を放射し、水中物体からの反響音を受信することによって、水中物体を捜索するものがある（例えば、特許文献１参照。以下、第１のソーナーシステムと称する。）。

また、ソーナーシステムの他の例としては、捜索機が、海洋内に音波を放射せず、水中物体が航走中に発生するエンジン音やスクリュー音を聞きながら、水中物体を捜索するものがある（以下、第２のソーナーシステムと称する。）。

これまで、水中物体の捜索計画は、指揮官が訓練や戦術研究による経験やノウハウを頼りに立案してきた。

特開２００６−２８４２５７号号公報

ところで、第１のソーナーシステムにおいては、水中物体は、捜索機が水中物体を捜索するために海洋内に音波を放射した地点で、何処から音波を放射しているか探知することができる。ここで、水中物体が捜索機を探知できる距離は、捜索機が水中物体を探知できる距離の２倍程度である。

また、第２のソーナーシステムにおいては、水中物体は、捜索機と比べて、船体が小さく、エンジン音やスクリュー音も小さいため、水中物体が捜索機を探知する方が、捜索機が水中物体を探知するよりも有利と考えられている。

このように、水中物体の捜索計画を立案する指揮官は、水中物体と捜索機の有利、不利の判断材料として、水中物体が捜索機を探知できる距離と、捜索機が水中物体を探知できる距離を推測し、比較することで捜索計画立案の判断材料としていた。

しかし、探知できる距離のみで、水中物体と捜索機の有利、不利を判断できるわけではなく、投入される捜索機の数と、その時の水上艦、航空機等の構成と、配置する陣形と、捜索ルート等の戦術的な面を考慮した上で、定量的に水中物体と捜索機の有利、不利を比較することができないという課題があった。

また、従来、自機で音波を放射し、水中物体からの反響音を自機で受信することで水中物体を捜索する方式であるモノスタティックソーナー運用が主流であった。しかし、近年、僚機が放射した音波による水中物体からの反響音を自機で受信することで水中物体を捜索する方式であるマルチスタティックソーナー運用が注目されつつある。

一方、マルチスタティックソーナー運用では、捜索機が水中物体を探知できる距離がモノスタティックソーナー運用に比べて大きく性能向上するわけではなく、自機が音波を放射しないことで、水中物体から、何処から音波を放射しているか探知され自機の存在位置が暴露されることにより水中物体から攻撃を受けるリスクを回避できることが最大の特徴である。

従って、単純に探知できる距離の性能による比較だけでは、マルチスタティックソーナー運用の利点を定量的に表現することができないという課題があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決することができる水中物体捜索計画立案支援装置、水中物体捜索計画立案支援方法およびプログラムを提供することにある。

本発明の水中物体捜索計画立案支援装置は、
海洋内に潜在する水中物体を捜索機が捜索する捜索計画の立案を支援する水中物体捜索計画立案支援装置であって、
前記水中物体の複数の回避行動パターンと、前記複数の回避行動パターンの各々の発生確率とを記憶する記憶部と、
捜索領域内に前記水中物体が一様に分布する状態を初期状態として、前記発生確率に応じた回避行動パターンに従って前記水中物体を回避行動させるシミュレーションを行うシミュレーション部と、
前記シミュレーションにおける前記捜索領域内の前記水中物体の存在分布を表示する表示部とを有し、
前記表示部は、前記捜索機が探知した水中物体の数および前記捜索機を探知した水中物体の数と、時間経過との関係を、時々刻々グラフ表示することで現時間における前記水中物体と前記捜索機との有利、不利の状況と時間経過推移とを定量的に表示する。

また、本発明の水中物体捜索計画立案支援方法は、
海洋内に潜在する水中物体を捜索機が捜索する捜索計画の立案を支援する水中物体捜索計画立案支援装置が行う水中物体捜索計画立案支援方法であって、
前記水中物体の複数の回避行動パターンと、前記複数の回避行動パターンの各々の発生確率とを記憶部に設定するステップと、
捜索領域内に前記水中物体が一様に分布する状態を初期状態として、前記発生確率に応じた回避行動パターンに従って前記水中物体を回避行動させるシミュレーションを行うステップと、
前記シミュレーションにおける前記捜索領域内の前記水中物体の存在分布を表示するステップと、
前記捜索機が探知した水中物体の数および前記捜索機を探知した水中物体の数と、時間経過との関係を、時々刻々グラフ表示することで現時間における前記水中物体と前記捜索機との有利、不利の状況と時間経過推移とを定量的に表示するステップとを行う。

また、本発明のプログラムは、
海洋内に潜在する水中物体を捜索機が捜索する捜索計画の立案を支援する水中物体捜索計画立案支援装置に実行させるためのプログラムであって、
前記水中物体の複数の回避行動パターンと、前記複数の回避行動パターンの各々の発生確率とを記憶部に設定する手順と、
捜索領域内に前記水中物体が一様に分布する状態を初期状態として、前記発生確率に応じた回避行動パターンに従って前記水中物体を回避行動させるシミュレーションを行う手順と、
前記シミュレーションにおける前記捜索領域内の前記水中物体の存在分布を表示する手順と、
前記捜索機が探知した水中物体の数および前記捜索機を探知した水中物体の数と、時間経過との関係を、時々刻々グラフ表示することで現時間における前記水中物体と前記捜索機との有利、不利の状況と時間経過推移とを定量的に表示する手順とを実行させる。

以上説明したように、本発明においては、水中物体と捜索機との有利、不利を定量的に認識することができる。

本発明の実施形態の水中物体捜索計画立案支援装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態の水中物体捜索計画立案支援方法の流れの一例を説明するフローチャートである。 シミュレーション開始前のシミュレーション状況の一例を示す図である。 シミュレーション開始付近のシミュレーション状況の一例を示す図である。 シミュレーション中間付近のシミュレーション状況の一例を示す図である。 シミュレーション中の水中物体の存在分布の一例を示すコンター図である。 シミュレーション中の自機が探知した水中物体の数と、自機を探知した水中物体の数との時間経過推移の一例を示す図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の水中物体捜索計画立案支援装置の構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の水中物体捜索計画立案支援装置は、オペレータによる操作が行われる入力部１０１と、水中物体の回避行動を模擬するシミュレーションを行う際の各種の設定が行われる記憶部１０２と、記憶部１０２に設定された設定内容に従って、上記シミュレーションを行うシミュレーション部１０３と、シミュレーション部１０３にて行われるシミュレーション状況を表示する表示部１０４と、本装置の全体制御を行う制御部１０５とが設けられた、海洋内に潜在する水中物体を捜索機が捜索する捜索計画の立案を支援する装置である。

以下に、本実施形態の水中物体捜索計画立案支援装置による水中物体捜索計画立案支援方法について、図２を参照して説明する。

図２は、本実施形態の水中物体捜索計画立案支援装置による水中物体捜索計画立案支援方法の流れの一例を説明するフローチャートである。

図２に示すように、まず、制御部１０５は、オペレータの操作に従い、水中物体の捜索作戦が展開される捜索期間および捜索領域を記憶部１０２に設定する（ステップＳ１）。

次に、制御部１０５は、オペレータの操作に従い、海洋環境情報として、風速、波高、海底質、周囲雑音等を記憶部１０２に設定する（ステップＳ２）。

次に、制御部１０５は、オペレータの操作に従い、水中物体の基本情報であるターゲットストレングス等を記憶部１０２に設定する。また、水中物体の通常行動・回避行動の行動定義を記憶部１０２に設定する（ステップＳ３）。具体的には、水中物体の通常行動時の通常行動パターンとして、航走速力、存在深度を設定する。また、水中物体が回避行動時にとり得る複数の回避行動パターンと、その回避行動パターンで回避行動をとる確率を表す発生確率と、を設定する。

例えば、水中物体の回避行動パターンおよびその発生確率として、表１に示すような設定をすることができる。

次に、制御部１０５は、オペレータの操作に従い、投入する捜索機を記憶部１０２に設定する。または、新たに追加する捜索機を記憶部１０２に設定する（ステップＳ４）。

このとき、オペレータは、投入または追加する捜索機（のソーナー）が水中物体を探知可能な距離を、ソーナー方程式を用いて予測し、探知領域として記憶部１０２に設定しておく。また、オペレータは、投入または追加する捜索機が海洋内に音波を放射することで、水中物体に何処から音波を放射しているか探知される距離も、ソーナー方程式を用いて予測し、水中物体に逆に捜索機が探知される被探知領域７として記憶部１０２に設定しておく。

次に、制御部１０５は、オペレータの操作に従い、投入する捜索機が移動する際の針路および速力を記憶部１０２に設定する（ステップＳ５）。

その後、シミュレーション部１０３は、記憶部１０２に設定された設定内容に従って、水中物体の回避行動を模擬するシミュレーションを開始する。具体的には、記憶部１０２に設定された針路および速力に従って捜索機を移動させると共に、記憶部１０２に設定された行動定義に従って水中物体を行動させる。また、表示部１０４は、シミュレーション状況を表示、その表示内容を時間ごとに逐次更新する（ステップＳ６）。

ここで、シミュレーション状況の表示について、図３から図５を参照して説明する。図３から図５は、地図上のある海域を上から見た水平平面図である。

図３は、シミュレーション開始前のシミュレーション状況の一例を示す図である。

図３に示すように、シミュレーション開始前は、捜索領域１内に通常行動中の複数の水中物体２が一様に分布しているものとする。なお、水中物体２の通常行動時の行動内容はステップＳ３で設定された行動定義に従うものとする。

図４は、シミュレーション開始付近のシミュレーション状況の一例を示す図である。

図４に示すように、まず、シミュレーション部１０３は、ステップＳ４で設定された捜索機として水上艦３を配置し、ステップＳ５で設定された針路および速力に従って水上艦３を移動させる。この例では、水上艦３が航跡４のように移動したことを示している。

ここで、シミュレーション部１０３は、ステップＳ４で設定された水上艦３の探知領域５を表示する。このとき、通常行動している水中物体２が探知領域５内に入った場合、その水中物体２は発見済みの水中物体６のようにオペレータに分かるように表示し、既に発見した水中物体６として区分し、シミュレーション上から削除する。

また、シミュレーション部１０３は、ステップＳ４で設定された水上艦３の被探知領域７も表示する。このとき、通常行動している水中物体２が被探知領域７内に入った場合、その水中物体を、ステップＳ３で行動定義として設定された発生確率に応じた回避行動パターンに従って回避行動をさせる。この方法としては、例えば、複数の回避行動パターンの各々に対し、その発生確率に応じた数分の乱数を予め割り当てた上で、擬似的に乱数を発生させ、発生した乱数が割り当てられている回避行動パターンで回避行動をとらせるといった方法が考えられる。また、このとき、通常行動から回避行動に遷移した水中物体２は、回避行動中の水中物体８のようにオペレータに分かるように表示する。

図５は、シミュレーション中間付近のシミュレーション状況の一例を示す図である。

図５に示すように、ステップＳ３で設定された行動定義に従い水中物体が回避行動をとることにより、水中物体の存在分布に偏りが生じ、部分的に水中物体が集まる箇所や、水中物体が既に逃げて存在しない箇所ができるなど、存在分布に粗密が生じる。

最終的には、シミュレーション部１０３は、オペレータの視認性を向上させるために、シミュレーション後における捜索領域１内の水中物体の存在分布をコンター図により濃淡表示する。このコンター図の一例を図６に示す。

上述したように本実施形態においては、水中物体の複数の回避行動パターンと各々の発生確率とを予め設定しておき、捜索領域内に水中物体が一様に分布する状態を初期状態として、発生確率に応じた回避行動パターンに従って水中物体を回避行動させるシミュレーションを行う。

従って、捜索機が探知するよりも前に回避行動をとる水中物体を捜索する場合において、水中物体がとり得るあらゆる回避行動パターンを想定したシミュレーションを行うことができる。

また、シミュレーション後における水中物体の存在分布を表示するため、水中物体が回避行動をとることで、その存在分布に偏りが生じ、部分的に水中物体が集まる箇所や、水中物体が既に逃げて存在しない箇所を可視化することができる。

ここで、本発明では、シミュレーション後における捜索領域１内の水中物体の存在分布をコンター図により濃淡表示する一例である図６と共に、図７に示すように、自機が探知した水中物体の数および自機を探知した水中物体の数と時間経過との関係として、自機が探知した水中物体の数と、自機を探知した水中物体の数とを縦軸に、時間経過を横軸にとり、自機が探知した水中物体の数の時間経過推移曲線９および自機を探知した水中物体の数の時間経過推移曲線１０を、時々刻々グラフ表示することで現時間における水中物体と捜索機の有利、不利の状況と時間経過推移とを定量的に表示する。

以上より、指揮官は、投入される捜索機の数と、その時の水上艦、航空機等の構成と、配置する陣形と、捜索ルート等の戦術的な面を考慮した上で、定量的に水中物体と捜索機の有利、不利を比較したグラフ表示による確認が可能になると共に、自機から音波を放射しないため、自機の存在位置が暴露されることにより水中物体から攻撃を受けるリスクを回避できることが最大の特徴であるマルチスタティックソーナー運用の利点を、自機が水中物体に探知された数の時間経過推移のグラフ表示を確認することで、従来のモノスタティックソーナー運用と定量的に比較することもできる。

また、図７の縦軸である自機が探知した水中物体の数、または、自機を探知した水中物体の数であるが、シミュレーション部１０３でシミュレーションする水中物体の全体数で割り、その割合として、それぞれを以下のように発見確率［％］で表現しても良い。
自機が水中物体を発見した発見確率［％］＝（自機が探知した水中物体の数）／（水中物体の全体数）［％］
自機が水中物体に発見された発見確率［％］＝（自機を探知した水中物体の数）／（水中物体の全体数）［％］
以上説明した本発明においては、以下のような効果を奏する。

第１の効果は、投入される捜索機の数と、その時の水上艦、航空機等の構成と、配置する陣形と、捜索ルート等の戦術的な面を考慮した上で、定量的に水中物体と捜索機の有利、不利を比較した表示を行うことができることである。

第２の効果は、自機から音波を放射しないため、自機の存在位置が暴露されることにより水中物体から攻撃を受けるリスクを回避できることが最大の特徴であるマルチスタティックソーナー運用の利点を、従来のモノスタティックソーナー運用と比較して定量的に表現できることである。

上述した水中物体捜索計画立案支援装置に設けられた各構成要素が行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム（以下、プログラムと称する）を水中物体捜索計画立案支援装置にて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを水中物体捜索計画立案支援装置に読み込ませ、実行するものであっても良い。水中物体捜索計画立案支援装置にて読取可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、ＣＤなどの移設可能な記録媒体の他、水中物体捜索計画立案支援装置に内蔵された記憶部１０２、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリやＨＤＤ等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、水中物体捜索計画立案支援装置に設けられた制御部１０５にて読み込まれ、制御部１０５の制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、制御部１０５は、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。

１ 捜索領域
２ 通常行動中の水中物体
３ 水上艦
４ 航跡
５ 探知領域
６ 発見済みの水中物体
７ 被探知領域
８ 回避行動中の水中物体
９ 自機が探知した水中物体の数の時間経過推移曲線
１０ 自機を探知した水中物体の数の時間経過推移曲線
１０１ 入力部
１０２ 記憶部
１０３ シミュレーション部
１０４ 表示部
１０５ 制御部

Claims (5)

1. 海洋内に潜在する水中物体を捜索機が捜索する捜索計画の立案を支援する水中物体捜索計画立案支援装置であって、
   前記水中物体の複数の回避行動パターンと、前記複数の回避行動パターンの各々の発生確率とを記憶する記憶部と、
   捜索領域内に前記水中物体が一様に分布する状態を初期状態として、前記発生確率に応じた回避行動パターンに従って前記水中物体を回避行動させるシミュレーションを行うシミュレーション部と、
   前記シミュレーションにおける前記捜索領域内の前記水中物体の存在分布を表示する表示部とを有し、
   前記表示部は、前記捜索機が探知した水中物体の数および前記捜索機を探知した水中物体の数と、時間経過との関係を、時々刻々グラフ表示することで現時間における前記水中物体と前記捜索機との有利、不利の状況と時間経過推移とを定量的に表示する水中物体捜索計画立案支援装置。
2. 請求項１に記載の水中物体捜索計画立案支援装置において、
   前記表示部は、前記捜索機が探知した水中物体の数および前記捜索機を探知した水中物体の数とを縦軸に、時間経過を横軸にとり、時々刻々グラフ表示することを特徴とする水中物体捜索計画立案支援装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の水中物体捜索計画立案支援装置において、
   前記表示部は、前記シミュレーション部でシミュレーションする水中物体の全体数に対する、前記捜索機が探知した水中物体の数および前記捜索機を探知した水中物体の数の割合で表現することを特徴とする水中物体捜索計画立案支援装置。
4. 海洋内に潜在する水中物体を捜索機が捜索する捜索計画の立案を支援する水中物体捜索計画立案支援装置が行う水中物体捜索計画立案支援方法であって、
   前記水中物体の複数の回避行動パターンと、前記複数の回避行動パターンの各々の発生確率とを記憶部に設定するステップと、
   捜索領域内に前記水中物体が一様に分布する状態を初期状態として、前記発生確率に応じた回避行動パターンに従って前記水中物体を回避行動させるシミュレーションを行うステップと、
   前記シミュレーションにおける前記捜索領域内の前記水中物体の存在分布を表示するステップと、
   前記捜索機が探知した水中物体の数および前記捜索機を探知した水中物体の数と、時間経過との関係を、時々刻々グラフ表示することで現時間における前記水中物体と前記捜索機との有利、不利の状況と時間経過推移とを定量的に表示するステップとを行う水中物体捜索計画立案支援方法。
5. 海洋内に潜在する水中物体を捜索機が捜索する捜索計画の立案を支援する水中物体捜索計画立案支援装置に、
   前記水中物体の複数の回避行動パターンと、前記複数の回避行動パターンの各々の発生確率とを記憶部に設定する手順と、
   捜索領域内に前記水中物体が一様に分布する状態を初期状態として、前記発生確率に応じた回避行動パターンに従って前記水中物体を回避行動させるシミュレーションを行う手順と、
   前記シミュレーションにおける前記捜索領域内の前記水中物体の存在分布を表示する手順と、
   前記捜索機が探知した水中物体の数および前記捜索機を探知した水中物体の数と、時間経過との関係を、時々刻々グラフ表示することで現時間における前記水中物体と前記捜索機との有利、不利の状況と時間経過推移とを定量的に表示する手順とを実行させるためのプログラム。