JP2018141643A

JP2018141643A - ふ仰角算出装置およびふ仰角算出方法

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Publication number: JP2018141643A
Application number: JP2017034326A
Authority: JP
Inventors: 圭上村; Kei Kamimura
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-09-13

Abstract

【課題】目標探索時における水測状況および自艦と目標との位置関係による影響を低減し、探索目標から放射される音波の探知方向として最適なふ仰角を算出するふ仰角算出装置およびふ仰角算出方法を提供する。【解決手段】周囲の環境状態を示す環境情報、自艦の深度の情報を含む自艦情報、および目標深度が入力される入力部と、環境情報および自艦情報に基づいて、艦船への到来が予測される音波のふ仰角を示す音線を算出する音線計算部と、算出された音線から直接波音線、海面反射波音線および海底反射波音線を抽出し、抽出した各音線と目標深度との交点までの艦船からの距離と、各音線の自艦に対するふ仰角とを算出する整相ふ仰角算出部と、抽出した各音線について距離およびふ仰角を対応づけて同時に表示する表示部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、潜水艦および水上艦を含む艦船において、ソーナー装置で信号を受信するために用いられるふ仰角算出装置およびふ仰角算出方法に関する。

潜水艦または水上艦において、ソーナー装置を用いて目標を探索する際、探索目標が自艦の存在を探知するよりも早く、探索目標を探知する必要がある。探索目標を探知するシステムの一例が、特許文献１に開示されている。

しかし、探索目標から放射される信号が自艦にどのような経路で到来するかわからない。探索目標から自艦に到来する信号は、例えば、探索目標が潜水艦であれば、回転するスクリューが海水を切ることで生じる音波の信号である。

従来、オペレータは、特許文献１に開示されたシステムを用いて、より早く探索目標を探知したい場合、探索目標から自艦に到来する音波の信号のふ仰角を経験的に決定し、決定した値をシステムに入力していた。システムは、ソーナー装置の受波アレイが受信した信号に対して、入力されたふ仰角方向に整相し、整相結果に対して周波数分析等を行う。そして、システムは、その分析結果を表示部に表示する。分析結果の表示方法として、ＬＯＦＡＲ（ＬｏｗＦｒｅｑｕｅｎｃｙＡｎａｌｙｓｉｓＲｅｃｏｒｄｅｒ）ＧＲＡＭ、およびＢＴＲ（ＢｅａｒｉｎｇＴｉｍｅＲｅｃｏｒｄｉｎｇ）などがある。ＬＯＦＡＲＧＲＡＭは、周波数毎の信号レベルの経時変化を表示する。ＢＴＲは、水平方位毎の信号レベルの経時変化を表示する。オペレータは、システムが表示する分析結果を見ながら目標を探索する。

特開２００５−９１３００号公報

探索目標から放射される信号を受信するふ仰角（以下では、このふ仰角を「目標信号到来ふ仰角」と称する）の最適な値は、目標探索時の水測状況、および自艦と目標との位置関係によって大きく変化する。水測状況とは、海水温等によって異なる、音波の伝搬状況を意味する。位置関係とは、自艦の海面からの深度である自艦深度、探索目標の海面からの深度である目標深度、および、自艦から目標までの水平距離などである。以下では、水平距離を、単に距離と称する。

そのため、特許文献１に開示されたシステムにおいて、目標信号到来ふ仰角の決定をオペレータの経験に委ねる場合、目標探索時における最適なふ仰角と異なってしまうことがある。この場合、探索目標から放射される信号の探知が遅くなり、探索目標が先に自艦の存在を探知してしまうおそれがある。

一方、特許文献１には、アクティブソーナー装置を用いて、深度と音速を調べ、自艦から放射される音波の伝搬路を表示することが開示されている。しかし、アクティブソーナー装置は、海中に超音波パルスを放射し、海底などからの反射波を受波するものであり、この方法では、超音波パルスを放射することで、他の潜水艦および水上艦に自艦の位置を教えてしまうことになる。目標探索時に、アクティブソーナー装置を用いた方法を適用することはできない。

本発明に係るふ仰角算出装置は、ソーナー装置の周囲の環境状態を示す環境情報と、ソーナー装置が搭載された艦船の深度の情報を含む自艦情報と、予め設定された目標深度とが入力される入力部と、環境情報および自艦情報に基づいて、艦船への到来が予測される音波のふ仰角を示す音線を算出する音線計算部と、算出された音線について、音源から直接に艦船に到来する音波の音線である直接波音線と、艦船よりも海面側で反射後に艦船に到来する音波の音線である海面反射波音線と、艦船よりも海底側で反射後に艦船に到来する音波の音線である海底反射波音線とを抽出し、抽出した直接波音線、海面反射波音線および海底反射波音線の各音線と目標深度との交点までの艦船からの距離と、各音線の艦船に対するふ仰角とを算出する整相ふ仰角算出部と、直接波音線、海面反射波音線および海底反射波音線のそれぞれについて、距離およびふ仰角を対応づけて同時に表示する表示部と、を備えたものである。

本発明に係るふ仰角算出方法は、ソーナー装置と接続された情報処理装置によるふ仰角算出方法であって、ソーナー装置の周囲の環境状態を示す環境情報と、ソーナー装置が搭載された艦船の深度の情報を含む自艦情報と、予め設定された目標深度とが入力されると、環境情報および自艦情報に基づいて、艦船への到来が予測される音波のふ仰角を示す音線を算出し、算出された音線について、音源から直接に艦船に到来する音波の音線である直接波音線と、艦船よりも海面側で反射後に艦船に到来する音波の音線である海面反射波音線と、艦船よりも海底側で反射後に艦船に到来する音波の音線である海底反射波音線とを抽出し、抽出した直接波音線、海面反射波音線および海底反射波音線の各音線と目標深度との交点までの艦船からの距離と、各音線の艦船に対するふ仰角とを算出し、直接波音線、海面反射波音線および海底反射波音線のそれぞれについて、距離およびふ仰角を対応づけて同時に表示するものである。

本発明は、目標探索時における水測状況および自艦と目標との位置関係による影響を低減し、探索目標から放射される音波の探知方向として最適なふ仰角を求めることで、探索目標から放射される信号の探知が遅くなることを抑制できる。

本発明の実施の形態１のふ仰角算出装置の一構成例を示すブロック図である。図１に示したふ仰角算出装置の動作手順を示すフローチャートである。図１に示した音線計算部による情報処理の結果の一例を示すイメージ図である。図１に示した直接波整相ふ仰角算出器による情報処理の結果の一例を示すイメージ図である。図４Ａの処理結果を示すテーブルである。図１に示した海面反射波整相ふ仰角算出器による情報処理の結果の一例を示すイメージ図である。図５Ａの処理結果を示すテーブルである。図１に示した海底反射波整相ふ仰角算出器による情報処理の結果の一例を示すイメージ図である。図６Ａの処理結果を示すテーブルである。図１に示した表示部が表示する処理結果の一例を示す図である。ＬＤ伝搬の一例を示す図である。ＣＺ伝搬の一例を示す図である。ソーファーチャネル伝搬の一例を示す図である。

実施の形態１．
本実施の形態１のふ仰角算出装置の構成を説明する。
図１は、本発明の実施の形態１のふ仰角算出装置の一構成例を示すブロック図である。ふ仰角算出装置１は、入力部１０と、情報処理部２０と、表示部３０とを有する情報処理装置である。ふ仰角算出装置１は、ソーナー装置が搭載された艦船において、探索目標となる艦船の動きをより早い段階で把握するために、探索目標の艦船から自艦に到来する音波をより確実に捕捉するのに最適なふ仰角を求めるものである。ソーナー装置は、例えば、受波アレイを備えたパッシブソーナー装置である。

入力部１０は入力端子１１〜１３を有する。入力端子１１には、ソーナー装置の周囲の環境状態を示す環境情報が入力される。環境状態とは、例えば、海中の音速の深度特性を示す音速プロファイルおよび水深などの情報である。ここで言う水深とは、自艦の位置における海面から海底までの深さを意味する。入力端子１２には、自艦の深度の情報を含む自艦情報が入力される。入力端子１３には、探索目標の深度である目標深度が入力される。

音速プロファイルとは、海中の深度と音速との関係を示す情報である。大気中において、音速は温度が高いほど速くなる性質がある。この性質は、海中を伝搬する音波についても当てはまる。海中では、海面付近は温度が高く、深度が深くなるにつれて温度が低くなる。このことから、海面付近の方が深度の深いところよりも音速が速くなると考えられる。一方、水圧が音速に与える影響は温度と逆である。つまり、水圧が高いほど音速が速くなる。そのため、海中における音速は、温度および水圧の影響を受けるため、海面から一定の深度までは、深度が大きくなるほど遅くなる傾向を示し、一定の深度からは、深度が大きくなるほど速くなる傾向に変化する。

また、同じ深度でも、海中の温度は、一日における時間経過に伴って変化する。例えば、午前中に太陽光で海が暖められるため、午後には、海面付近の温度が午前中よりも上昇する傾向がある。また、自艦が目標探索のために移動した場合、自艦が暖流から寒流に移動したり、その反対に寒流から暖流に移動したりすることもある。このように、自艦の環境状態によって変化する音速プロファイルが、情報処理部２０における、音波の伝搬の予測処理に用いられる。

情報処理部２０は、音線計算部２１と、整相ふ仰角算出部２２とを有する。整相ふ仰角算出部２２は、直接波整相ふ仰角算出器２３と、海面反射波整相ふ仰角算出器２４と、海底反射波整相ふ仰角算出器２５とを有する。情報処理部２０には、プログラムを記憶するメモリ（不図示）と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）（不図示）とが設けられている。ＣＰＵがプログラムを実行することで、音線計算部２１および整相ふ仰角算出部２２がふ仰角算出装置１に構成される。メモリは、入力部１０から受け取る情報を保持し、ＣＰＵが実行する演算処理の過程の情報および演算処理の結果を記憶する。

直接波整相ふ仰角算出器２３は、後述する情報処理の結果を表示部３０に出力するための出力端子４１を有する。海面反射波整相ふ仰角算出器２４は、後述する情報処理の結果を表示部３０に出力するための出力端子４２を有する。海底反射波整相ふ仰角算出器２５は、後述する情報処理の結果を表示部３０に出力するための出力端子４３を有する。

音線計算部２１は、環境情報および自艦情報が入力部１０を介して入力されると、これらの情報に基づいて、自艦への到来が予測される音波のふ仰角を示す音線を算出する。ふ仰角の算出には、例えば、海面および海底など、音波が反射および屈折する面を平面境界と仮定し、スネルの法則にしたがって音波が反射および屈折することを利用する方法が考えられる。音線計算部２１は、探索目標から自艦に到来を予測する音波の伝搬経路として、自艦から音波を発射した場合の音波の伝搬経路をシミュレーションし、その結果を当てはめてもよい。

直接波整相ふ仰角算出器２３は、音線計算部２１から音線の情報が入力され、入力部１０から目標深度が入力されると、入力された音線の中から、海面および海底のいずれにも反射せず、直接に音源から自艦に到来する音波である直接波の音線を抽出する。また、直接波整相ふ仰角算出器２３は、抽出した各音線について、音線と目標深度との交点までの自艦からの距離と、ふ仰角とを算出する。以下では、直接波整相ふ仰角算出器２３が抽出した音線を、直接波音線と称する。

海面反射波整相ふ仰角算出器２４は、音線計算部２１から音線の情報が入力され、入力部１０から目標深度が入力されると、入力された音線の中から、海面に反射後に自艦に到来する音波である海面反射波の音線を抽出する。また、海面反射波整相ふ仰角算出器２４は、抽出した各音線について、音線と目標深度との交点までの自艦からの距離と、ふ仰角とを算出する。

海底反射波整相ふ仰角算出器２５は、音線計算部２１から音線の情報が入力され、入力部１０から目標深度が入力されると、入力された音線の中から、海底に反射後に自艦に到来する音波である海底反射の音線を抽出する。また、海底反射波整相ふ仰角算出器２５は、抽出した各音線について、音線と目標深度との交点までの自艦からの距離と、ふ仰角とを算出する。

表示部３０は、例えば、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）ディスプレイおよび液晶ディスプレイ等の表示装置である。

なお、本実施の形態１では、音源から自艦に到来する音波として、直接波、海面反射波および海底反射を想定する場合で説明するが、音波が反射する面は海面および海底に限定されない。海面反射波は、自艦よりも海面側で反射後に自艦に到来する音波の一例である。海底反射波は、自艦よりも海底側で反射後に自艦に到来する音波の一例である。以下では、自艦よりも海面側で反射後に自艦に到来する音波の音線を海面反射波音線と称し、自艦よりも海底側で反射後に自艦に到来する音波を海底反射波音線と称する。

次に、図１に示したふ仰角算出装置の動作を説明する。図２は、図１に示したふ仰角算出装置の動作手順を示すフローチャートである。
図１に示したふ仰角算出装置１において、環境情報が入力端子１１に入力され、自艦深度が入力端子１２に入力され、目標深度が入力端子１３に入力される（ステップＳ１０１）。目標深度が不明な場合には、目標深度の想定値が入力端子１３に入力されてもよい。入力部１０は、環境情報および自艦深度を音線計算部２１に出力する。また、入力部１０は、目標深度を整相ふ仰角算出部２２に出力する。

音線計算部２１は、環境情報および自艦深度が入力部１０から入力されると、スネルの法則に基づいて、自艦への到来が予測される複数の音波について、各音波のふ仰角を示す音線（ｒ_ｍｎ，ｚ_ｍｎ）を計算する（ステップＳ１０２）。ｍはふ仰角の識別番号を表すインデックスであり、ｍ＝１，２，・・・，Ｍとする。また、ｎは距離刻みを表すインデックスであり、ｎ＝１，２，・・・，Ｎとする。ふ仰角の範囲を示す最小値θｍｉｎおよび最大値θｍａｘと、ふ仰角の刻み値Δθとは、システム固有の固定値として情報処理部２０のメモリ（不図示）に予め登録されていてもよく、オペレータによって入力されてもよい。

図３は、図１に示した音線計算部による情報処理の結果の一例を示すイメージ図である。図３の縦軸は深度を示し、横軸は自艦からの距離を示す。図３は、音線の軌跡を示し、θｍｉｎ＝−２０°、θｍａｘ＝２０°、Δθ＝１°の場合である。図３に示す音線の軌跡は、音波の伝搬の予測経路を表している。

次に、直接波整相ふ仰角算出器２３は、音線計算部２１から音線（ｒ_ｍｎ，ｚ_ｍｎ）が入力され、入力部１０から目標深度が入力されると、音線（ｒ_ｍｎ，ｚ_ｍｎ）の中から、直接波音線を抽出する（ステップＳ１０３−１）。続いて、直接波整相ふ仰角算出器２３は、抽出した各直接波音線について、音線と目標深度ｚ_Ｔとの交点（θｍ，ｒｌ，ｚ_Ｔ）と、ふ仰角とを算出する（ステップＳ１０４−１）。ｌは交点を表すインデックスであり、ｌ＝１，２，・・・，Ｌとする。直接波整相ふ仰角算出器２３は、算出した交点の情報とふ仰角とを、出力端子４１を介して表示部３０に出力する。

図４Ａは、図１に示した直接波整相ふ仰角算出器による情報処理の結果の一例を示すイメージ図である。図４Ａの縦軸は深度を示し、横軸は自艦からの距離を示す。図４Ａに示す音線の軌跡は、音波の伝搬の予測経路を表している。図４Ｂは、図４Ａの処理結果を示すテーブルである。図４Ａは、自艦深度がｚ_Ｓ、目標深度がｚ_Ｔのときに、直接波の音線と目標深度との交点として、図４Ａに示す「ア、イ、ウ、エ、オ、カ、キ」が予測されたことを示す。各交点における、ふ仰角と距離との関係を（ふ仰角，距離）で表記する。図４Ａに示す例では、各交点でのふ仰角と距離との関係は、（θ_３，ｒ_７）、（θ_４，ｒ_６）、（θ_５，ｒ_５）、（θ_４，ｒ_４）、（θ_３，ｒ_３）、（θ_２，ｒ_２）、（θ_１，ｒ_１）となっている。

また、海面反射波整相ふ仰角算出器２４は、音線計算部２１から音線（ｒ_ｍｎ，ｚ_ｍｎ）が入力され、入力部１０から目標深度が入力されると、音線（ｒ_ｍｎ，ｚ_ｍｎ）の中から、海面反射波音線を抽出する（ステップＳ１０３−２）。続いて、海面反射波整相ふ仰角算出器２４は、抽出した各海面反射波音線について、音線と目標深度ｚ_Ｔとの交点（θｍ，ｒｐ，ｚ_Ｔ）と、ふ仰角とを算出する（ステップＳ１０４−２）。ｐは交点を表すインデックスであり、ｐ＝１，２，・・・，Ｐとする。海面反射波整相ふ仰角算出器２４は、算出した交点の情報とふ仰角とを、出力端子４２を介して表示部３０に出力する。

図５Ａは、図１に示した海面反射波整相ふ仰角算出器による情報処理の結果の一例を示すイメージ図である。図５Ａの縦軸は深度を示し、横軸は自艦からの距離を示す。図５Ａに示す音線の軌跡は、音波の伝搬の予測経路を表している。図５Ｂは、図５Ａの処理結果を示すテーブルである。図５Ａは、自艦深度がｚ_Ｓ、目標深度がｚ_Ｔのときに、海面反射波の音線と目標深度との交点として、図５Ａに示す「Ａ、Ｂ」が予測されたことを示す。各交点でのふ仰角と距離との関係は、（θ_２，ｒ_９）、（θ_１，ｒ_８）となる。

また、海底反射波整相ふ仰角算出器２５は、音線計算部２１から音線（ｒ_ｍｎ，ｚ_ｍｎ）が入力され、入力部１０から目標深度が入力されると、音線（ｒ_ｍｎ，ｚ_ｍｎ）の中から、海底反射波音線を抽出する（ステップＳ１０３−３）。続いて、海底反射波整相ふ仰角算出器２５は、抽出した各海底反射波音線について、音線と目標深度ｚ_Ｔとの交点（θｍ，ｒｑ，ｚ_Ｔ）と、ふ仰角とを算出する（ステップＳ１０４−３）。ｑは交点を表すインデックスであり、ｑ＝１，２，・・・，Ｑとする。海底反射波整相ふ仰角算出器２５は、算出した交点の情報とふ仰角とを、出力端子４３を介して表示部３０に出力する。

図６Ａは、図１に示した海底反射波整相ふ仰角算出器による情報処理の結果の一例を示すイメージ図である。図６Ａの縦軸は深度を示し、横軸は自艦からの距離を示す。図６Ａに示す音線の軌跡は、音波の伝搬の予測経路を表している。図６Ｂは、図６Ａの処理結果を示すテーブルである。図６Ａは、自艦深度がｚ_Ｓ、目標深度がｚ_Ｔのときに、海底反射波の音線と目標深度との交点として、「ａ、ｂ、ｃ」が予測されたことを示す。各交点でのふ仰角と距離との関係は、（θ_６，ｒ_１２）、（θ_７，ｒ_１１）、（θ_８，ｒ_１０）となる。

表示部３０は、直接波整相ふ仰角算出器２３、海面反射波整相ふ仰角算出器２４および海底反射波整相ふ仰角算出器２５のそれぞれから入力される処理結果を同時に表示する（ステップＳ１０５）。

図７は、図１に示した表示部が表示する処理結果の一例を示す図である。出力端子４１、出力端子４２および出力端子４３から出力された交点の情報は、例えば、図７に示すような形式で表示部３０に表示される。図７に示すグラフは、整相対象のふ仰角を縦軸とし、自艦からの距離を横軸とし、直接波音線、海面反射波音線および海底反射波音線のそれぞれのふ仰角を整相対象のふ仰角として表示した形式である。

図７を参照すると、目標から放射される音波の信号のうち、直接波は、目標との距離に応じて、ア〜キが示すふ仰角で到来することが予測できる。海面反射波は、目標との距離に応じて、図７のＡおよびＢが示すふ仰角で到来することが予測できる。さらに、海底反射波は、目標との距離に応じて、図７のａ〜ｃが示すふ仰角で到来することが予測できる。オペレータは、図７に示す結果を基に、整相対象の最適なふ仰角を決定できる。以下では、整相対象の最適なふ仰角を、最適ふ仰角と称する。例えば、図７に示すグラフにおいて、オペレータは、３種類の音波のそれぞれについて、距離が最も大きい位置のふ仰角を、最適ふ仰角に決定すればよい。この場合、探索目標が自艦から遠く離れた位置にある段階で、探索目標を探知することができる。直接波を例に説明すると、距離が最も大きい位置は「ア」の位置である。

なお、本実施の形態１では、表示部３０が入力される処理結果を基に図７に示すグラフを表示する場合で説明したが、整相ふ仰角算出部２２が図７に示すグラフを作成して表示部３０に表示させてもよい。

本実施の形態１のふ仰角算出装置は、周囲の環境状態を示す環境情報、自艦の深度の情報を含む自艦情報、および目標深度が入力される入力部１０と、環境情報および自艦情報に基づいて、艦船への到来が予測される音波のふ仰角を示す音線を算出する音線計算部２１と、算出された音線から直接波音線、海面反射波音線および海底反射波音線を抽出し、抽出した各音線と目標深度との交点までの艦船からの距離と、各音線の自艦に対するふ仰角とを算出する整相ふ仰角算出部２２と、抽出した各音線について距離およびふ仰角を対応づけて同時に表示する表示部３０と、を有するものである。

本実施の形態１によれば、直接波音線、海面反射波音線および海底反射波音線のそれぞれについて、整相対象のふ仰角が距離と対応づけられて同時に表示される。そのため、オペレータは、表示結果を基に、探索目標から自艦に到来する、直接波、海面反射波および海底反射波の各経路について、自艦から最も遠距離で探知できる最適ふ仰角を把握することができる。目標探索において、上記の最適ふ仰角を整相対象のふ仰角に用いることで、水測状況および自艦と目標との位置関係による影響を低減し、探索目標から放射される信号の探知が遅れることを抑制できる。その結果、探索目標が自艦の存在を探知する前に探索目標を探知できる可能性が高くなる。

また、目標探知後、例えば、目標運動解析（ＴａｒｇｅｔＭｏｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ）等により目標の位置情報を入手できれば、図７に示したグラフを用いて、目標の深度および距離から目標を失探することなく探知を継続するために最適な整相ふ仰角を知ることができる。

なお、本実施の形態１では、直接波、海面反射波および海底反射波のそれぞれについて整相ふ仰角を予測する場合で説明したが、音波の伝搬経路の分け方は、直接波、海面反射波および海底反射波の場合に限定されない。上述したように、海面反射波は海面側で反射後に自艦に到来する音波の一例であり、海底反射波は海底側で反射後に自艦に到来する音波の一例である。

例えば、音波の伝搬経路の分け方は、ＬＤ（ＬａｙｅｒＤｅｐｔｈ）伝搬、ＣＺ（ＣｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅＺｏｎｅ）伝搬、ソーファー（ＳＯＦＡＲ：ＳｏｕｎｄＦｉｘｉｎｇＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ）チャネル伝搬のようなサウンドチャネルによる分け方でもよい。図８は、ＬＤ伝搬の一例を示す図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＸ領域の拡大図である。

図８（ａ）において、左側のグラフが音速プロファイルを示し、右側のグラフがＬＤ伝搬の音線図を示す。図８（ａ）に示すＬＤは、海中において温度が急激に変化する層であり、サーモクラインと呼ばれている。図８（ｂ）に示すように、ＬＤ伝搬は、海面から一定の深度までの層内で音波が反射を繰り返して遠くまで伝搬する現象である。

図９は、ＣＺ伝搬の一例を示す図である。図９において、左側のグラフが音速プロファイルを示し、右側のグラフがＣＺ伝搬の音線図を示す。ＣＺ伝搬は、浅い深度で発生した音波が海中を伝搬する過程で、深度の深いところで大きな水圧で上に押し上げられ、再び海面に達する伝搬が繰り返されることで、音源から遠く離れた海域に音波の収束帯が形成され、遠くまで音波が伝搬する現象である。

図１０は、ソーファーチャネル伝搬の一例を示す図である。図１０において、左側のグラフが音速プロファイルを示し、右側のグラフがソーファーチャネル伝搬の音線図を示す。水中での音波は、音速が変化すると、音速の遅い方に曲がる性質がある。ソーファーチャネル伝搬は、この性質により、音波が海面に向かうと温度上昇によって屈折し、海底に向かうと水圧によって屈折するため、ある幅の深度の海中を蛇行しながら遠くまで伝搬する現象である。

また、本実施の形態１では、図７に示したような表示を基に、オペレータが局面に応じて整相対象のふ仰角を決める方法を説明したが、出力端子４１〜４３から出力される結果を基に、整相ふ仰角算出部２２が、プログラムにしたがって処理を行うことで、各経路において最も遠距離で探知が期待できるふ仰角を自動的に決定し、決定したふ仰角を探索時の整相対象のふ仰角に適用してもよい。各経路において最も遠距離で探知が期待できるふ仰角とは、図７に示す例の場合、「ア」、「Ａ」および「ａ」のふ仰角である。

さらに、出力端子４１〜４３から出力される結果を基に、整相ふ仰角算出部２２が、例えば、図７に示した複数のふ仰角の全ての経路を網羅できるようなふ仰角を自動的に決定し、決定したふ仰角を探索時の整相対象のふ仰角に適用してもよい。

１ふ仰角算出装置、１０入力部、１１〜１３入力端子、２０情報処理部、２１音線計算部、２２整相ふ仰角算出部、２３直接波整相ふ仰角算出器、２４海面反射波整相ふ仰角算出器、２５海底反射波整相ふ仰角算出器、３０表示部、４１〜４３出力端子。

Claims

ソーナー装置の周囲の環境状態を示す環境情報と、該ソーナー装置が搭載された艦船の深度の情報を含む自艦情報と、予め設定された目標深度とが入力される入力部と、
前記環境情報および前記自艦情報に基づいて、前記艦船への到来が予測される音波のふ仰角を示す音線を算出する音線計算部と、
算出された音線について、音源から直接に前記艦船に到来する音波の前記音線である直接波音線と、前記艦船よりも海面側で反射後に該艦船に到来する音波の前記音線である海面反射波音線と、前記艦船よりも海底側で反射後に該艦船に到来する音波の前記音線である海底反射波音線とを抽出し、抽出した前記直接波音線、前記海面反射波音線および前記海底反射波音線の各音線と前記目標深度との交点までの前記艦船からの距離と、各音線の該艦船に対するふ仰角とを算出する整相ふ仰角算出部と、
前記直接波音線、前記海面反射波音線および前記海底反射波音線のそれぞれについて、前記距離および前記ふ仰角を対応づけて同時に表示する表示部と、
を備えたふ仰角算出装置。
前記表示部は、
整相対象のふ仰角を縦軸とし、前記距離を横軸とし、前記直接波音線、前記海面反射波音線および前記海底反射波音線のそれぞれの前記ふ仰角の値を前記整相対象のふ仰角として表示する、請求項１に記載のふ仰角算出装置。
ソーナー装置と接続された情報処理装置によるふ仰角算出方法であって、
前記ソーナー装置の周囲の環境状態を示す環境情報と、該ソーナー装置が搭載された艦船の深度の情報を含む自艦情報と、予め設定された目標深度とが入力されると、前記環境情報および前記自艦情報に基づいて、前記艦船への到来が予測される音波のふ仰角を示す音線を算出し、
算出された音線について、音源から直接に前記艦船に到来する音波の前記音線である直接波音線と、前記艦船よりも海面側で反射後に該艦船に到来する音波の前記音線である海面反射波音線と、前記艦船よりも海底側で反射後に該艦船に到来する音波の前記音線である海底反射波音線とを抽出し、
抽出した前記直接波音線、前記海面反射波音線および前記海底反射波音線の各音線と前記目標深度との交点までの前記艦船からの距離と、各音線の該艦船に対するふ仰角とを算出し、
前記直接波音線、前記海面反射波音線および前記海底反射波音線のそれぞれについて、前記距離および前記ふ仰角を対応づけて同時に表示する、
ふ仰角算出方法。