JP5769260B2

JP5769260B2 - 海底突起物検出システム、海底突起物検出方法、およびプログラム

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Publication number: JP5769260B2
Application number: JP2012160008A
Authority: JP
Inventors: 定生島津
Original assignee: NEC Network and System Integration Corp
Current assignee: NEC Network and System Integration Corp
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: JP2014020934A

Description

本発明は、海底突起物検出システム、海底突起物検出方法、およびプログラムに関する。

潜水艦等の水中航走体は航走する際に音波を放出するため、その音波を検出して水中航走体を検出することが可能である。
しかし、大陸棚などの浅い海の海底に水中航走体が鎮座している場合がある。この場合、水中航走体から音波が放射されないため、水中航走体を検出することが困難であった。
また、ソナーの音響センサを用いた場合、海底に鎮座した水中航走体からの反響音と海底からの反響音とを区別することが困難であるため、海底に鎮座した水中航走体を発見することが極めて困難であった。

例えば、海底に横たわる物体に対応するエコーと水中に浮遊する物体に対応するエコーとの識別を可能にするため、ソナーの俯角方向の放射パターンを変更するものがある（例えば、特許文献１参照）

特開平０１‐３２０４８６号公報

しかしながら、検出した反響音に、海底突起物からの反響音以外である海底からの残響が含まれている場合、反響音に基づき検出される海底突起物の検出精度が低くなるおそれがあった。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、上記の課題を解決することができる海底突起物検出装置、海底突起物検出方法、およびプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る海底突起物検出システムは、航空機から海に投下された音響センサであって、海底から予め決められた高さに位置された状態において、入力する探信音を示す信号に基づき指向性を有する探信音を出力するとともに、前記探信音の反響音を検出する前記音響センサと、前記航空機に搭載された海上側制御装置とを有し、前記海上側制御装置が、前記音響センサから出力される前記探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように前記探信音の指向性を制御するための前記探信音を示す信号を生成する送信波形生成部と、前記音響センサが検出した前記反響音に基づき海底探索物を検出する方位計算処理部と、を備え、前記送信波形生成部は、前記音響センサの垂直指向性が所定の仰俯角である場合に、前記音響センサからの探信音の進行方向を、水平面からの仰角に制御することを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係る海底突起物検出方法は、航空機に搭載された海上側制御装置が、前記航空機から海に投下された音響センサから出力される探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように前記探信音の指向性を制御するための探信音を示す信号を出力するステップと、海底から予め決められた高さに位置される前記音響センサが、前記探信音を示す信号に基づく指向性を有する探信音を出力するステップと、前記海上側制御装置が、前記音響センサから前記探信音の反響音を受信するステップと、前記海上側制御装置が、受信した前記反響音に基づき海底突起物を検出するステップと、を備え、前記海上側制御装置は、前記探信音を示す信号を出力するステップにおいて、前記音響センサの垂直指向性が所定の仰俯角である場合に、前記音響センサからの探信音の進行方向を、水平面からの仰角に制御することを特徴とする。

また、本発明のプログラムは、航空機に搭載された海上側制御装置のコンピュータを、前記航空機から海に投下された音響センサから出力される探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように前記探信音の指向性を制御するための探信音を示す信号を生成する手段、海底から予め決められた高さに位置される前記音響センサから、前記探信音を示す信号に基づく指向性を有する探信音を出力させる手段、前記音響センサから前記探信音の反響音を受信する手段、受信した前記反響音に基づき海底突起物を検出する手段、として機能させ、前記探信音を示す信号を出力する手段は、前記音響センサの垂直指向性が所定の仰俯角である場合に、前記音響センサからの探信音の進行方向を、水平面からの仰角に制御する、プログラムである。

本発明によれば、反響音に基づき検出される検出対象の検出精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る海底突起物検出システムの概要を説明するための図である。本発明の一実施形態に係る海底突起物検出システムの機能構成の一例を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る海底突起物検出システムにおける探信音の指向性の範囲の一例について説明するための図である。本発明の一実施形態に係る海底突起物検出システムにおいて表示部に表示される画像の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る海底突起物検出方法の一例を示すシーケンス図である。本発明の第２実施形態に係る海底突起物検出システムの機能構成の一例を示すブロック図である。本発明の第３実施形態に係る海底突起物検出システムの概要を説明するための図である。本発明係る海底突起物検出システムの実施形態の基本構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明による海底突起物検出システム１の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る海底突起物検出システム１の概要を説明するための図である。
図１に示す通り、本実施形態に係る海底突起物検出システム１は、海底側に配置される音響センサ１０とブイ１１を含む。この音響センサ１０とブイ１１は、例えば、事前に航空機１２から海上に投下されている。ブイ１１と音響センサ１０を接続するケーブルの長さは使用する海域の水深に合わせて調整する。これにより、音響センサ１０は、海底から予め決められた範囲の高さ位置に位置される。本実施形態において、音響センサ１０は、海底から数ｍの高さに位置されることが好ましい。
この音響センサ１０は、探信音を発信するとともに、対象物から反射した探信音である反響音を検出する。
このブイ１１には、海中側制御装置１１０が搭載されている。この海中側制御装置１１０は、音響センサ１０と電気的に接続され、この音響センサ１０に送信する探信音の電気信号を増幅する。

また、本実施形態に係る海底突起物検出システム１は、例えば、海上側の航空機１２に搭載される海上側制御装置１２０を含む。この航空機１２は、ヘリコプター等も含む。この海上側制御装置１２０は、飛行中の航空機１２が海中側制御装置１１０と無線通信可能な通信エリアに入った場合、この海中側制御装置１１０と無線通信する。本実施形態において、海上側制御装置１２０は、探信音の波形を表わすアナログ信号（以下、探信音信号）を、海中側制御装置１１０に送信する。また、海上側制御装置１２０は、音響センサ１０が検出したアナログ信号（以下、反響音信号）を海中側制御装置１１０から受信する。

本実施形態において、海底突起物検出システム１は、音響センサ１０が検出する反響音に基づき、海底に鎮座している水中航走体１５を検出するためのシステムである。この水中航走体１５は、走行せずに海底に鎮座している場合、音波を放射しないため、検出することが困難であった。また、探信音の反響音に基づき水中航走体１５を検出する場合、その反響音には水中航走体１５からの反響音と海底からの反響音とが含まれて可能性が高い。このように、検出された反響音が、水中航走体１５からの反響音であるか、あるいは、海底からの環境音であるのかを判定することは困難であった。本実施形態に係る海底突起物検出システム１は、海底に着底した水中航走体１５の反響音を海底からの残響から分離することにより、海底突起物検出システム１の検出精度を高めることができる。

次に、図２を参照して、本実施形態に係る海底突起物検出システム１の機能構成の一例について説明する。図２は、本実施形態に係る海底突起物検出システム１の機能構成の一例を示すブロック図である。
上述の通り、本実施形態に係る海底突起物検出システム１は、音響センサ１０と、海中側制御装置１１０と、海上側制御装置１２０とを含む。

音響センサ１０は、複数の圧電素子１０１と、送受信切替部１０２を備える。この音響センサ１０は、電気信号を水中の音波に変換するとともに、水中の音波を電気信号に変換する。
この送受信切替部１０２は、海中側制御装置１１０と電気的に接続される。送受信切替部１０２は、海中側制御装置１１０から入力される探信音信号の有無に応じて、圧電素子１０１からの探信音の送信を切り替える。
具体的に説明すると、送受信切替部１０２は、指向性の範囲が制御された探信音信号を海中側制御装置１１０から入力した場合、増幅器１１２から入力した探信音信号を圧電素子１０１に出力する。これにより、圧電素子１０１は、探信音を海中に送信する。
また、送受信切替部１０２は、指向性の範囲が制御された探信音信号を海中側制御装置１１０から入力していない場合、探信音信号を圧電素子１０１に出力しない。よって、圧電素子１０１は、探信音を海中に送信しない。この場合、圧電素子１０１は反響音を受信し、反響音のアナログデータである反響音信号を送受信切替部１０２に出力する。そして、送受信切替部１０２は、圧電素子１０１から入力した反響音信号を海中側無線通信部１１１に出力する。

圧電素子１０１は、例えば、この探信音を表わす探信音信号に基づき、指向性を有する探信音を海中に送信する。本実施形態において、圧電素子１０１は、音響センサ１０が基準姿勢に位置されている状態において、例えば仰俯角３度の指向性を有する音波を発信する発信部である。また、指向性の範囲が制御された探信音を表す探信音信号には、海上側制御装置１２０によって制御された探信音の進行方向を示す特性を有する。つまり、海上側制御装置１２０によって制御された進行方向に向かって圧電素子１０１が音波を発信することにより、圧電素子１０１からの探信音の指向性は合成される。本実施形態において、圧電素子１０１の進行方向を中心として仰俯角３度の範囲が、探信音の強く発信される範囲、つまり、指向性の範囲（ビーム幅）である。

また、圧電素子１０１は、検出した音波を電気信号（アナログ信号）に変換して、送受信切替部１０２に出力する。この圧電素子１０１は、探信音の反射音である反響音を含む海中の音波信号を電気信号に変換し、反響音を含むアナログ信号を送受信切替部１０２に出力する。

海中側制御装置１１０は、海中側無線通信部１１１と、増幅器１１２とを備える。
海中側無線通信部１１１は、海上側制御装置１２０と無線通信を行う。この海中側無線通信部１１１は、海上側制御装置１２０から探信音信号を受信する。
増幅器１１２は、海中側無線通信部１１１から入力する探信音信号を増幅し、増幅された探信音信号を音響センサ１０に出力する。

海上側制御装置１２０は、海上側無線通信部１２１と、操作部１２２と、送信波形生成部１２３と、Ｄ／Ａ変換部１２４と、Ａ／Ｄ変換部１２５と、方位計算処理部１２６と、表示部１２７とを備える。
海上側無線通信部１２１は、海中側制御装置１１０と無線通信を行う。この海上側無線通信部１２１は、Ｄ／Ａ変換部１２４から出力された探信音信号を、海中側制御装置１１０に送信する。また、海上側無線通信部１２１は、海中側制御装置１１０から反響音信号を受信する。

送信波形生成部１２３は、探信音の波形を表すディジタルデータ（以下、探信音波形データという）を生成し、海上側無線通信部１２１に出力する。
この送信波形生成部１２３は、操作部１２２の設定に基づき、操作部１２２から指示された仰俯角とビーム幅の指向性を有する探信音波形データを生成する。具体的には説明すると、送信波形生成部１２３は、音響センサ１０を構成する複数の圧電素子１０１に位相を変化させた探信音を送信させるような探信音波形データを生成する。
音響センサ１０は、この探信音波形データに基づき、アレイ状に配列された複数の圧電素子１０１から位相を制御した音波を送信することにより、仰俯角とビーム幅が制御された探信音を送信する。
例えば、指向性の範囲（ビーム幅）が３度の場合、海底を避けて探信音を送信するには、探信音の中心進行方向の仰俯角を＋１．５度に制御すると、探信音は仰俯角０〜＋３度の方向に進行し、海底に向かって進行しないため、海底残響の影響を軽減することができる。
Ｄ／Ａ変換部１２４は、送信波形生成部１２３が出力したディジタルデータである探信音波形データをアナログ信号である探信音信号に変換する。

Ａ／Ｄ変換部１２５は、海中側制御装置１１０から受信したアナログ信号である反響音信号をディジタルデータに変換する。
方位計算処理部１２６は、Ａ／Ｄ変換部１２５から受信した反響音のディジタルデータについて、一定周期ごとに最大の値となる方位を計算する。例えば、方位計算処理の周期が２ミリ秒の場合、水中での音速が１秒あたり約１５００ｍであることから、音響センサ１０からの距離が１．５ｍ毎の海底突起物と思われる反響音の方位を検出することができる。なお、方位とは、音響センサ１０に対する海底突起物の方向について、音響センサ１０を中心とする方位角で示す情報である。この方位計算処理部１２６による処理としては、一般的な方位計算の技術を利用可能である。
また、方位計算処理部１２６は、海中側制御装置１１０から入力する反響音のディジタルデータに基づき、検出された対象物までの距離を計算する。なお、対象物までの距離とは、音響センサ１０と海底探索物までの距離を示す情報である。この方位計算処理部１２６は、例えば、音響センサ１０が受信した反響音の時間差に水中音速（約１５００ｍ／秒）を乗算して算出する。
このように、方位計算処理部１２６は、音響センサ１０からの海底探索物の方向を示す方位と、音響センサ１０から海底突起物までの距離に基づき、音響センサ１０を中心とした場合の海底突起物の位置を示す情報を取得することができる。

表示部１２７は、方位計算処理部１２６によって計算された計算結果を表示する。この表示部１２７は、例えば、音響センサ１０を中心として、方位計算処理部１２６によって計算された海底突起物の位置を濃淡または色彩で表現する。

次に、図３を参照して、海中側制御装置１１０の送信波形生成部１２３によって制御される探信音の指向性の範囲の一例について説明する。図３は、探信音の指向性の範囲の一例について説明するための図である。この図３は、音響センサ１０が基準姿勢に位置されている状態において発信する探信音の指向性を示す。

この音響センサ１０の垂直指向性は、音響センサ１０が基準姿勢に位置されている状態において、例えば仰俯角３度である。例えば、この音響センサ１０の圧電素子１０１からの探信音の進行方向が仰俯角０°（つまり水平方向）に制御された場合、探信音の指向性の範囲は、仰俯角＋１．５°〜−１．５°の範囲である。つまり、水平面からの仰角が１．５度であって、かつ、水平面からの俯角が１．５度の範囲となる。
一方、この音響センサ１０の圧電素子１０１からの探信音の進行方向が、図３に示す通り、仰俯角＋１．５度に制御された場合、探信音の指向性の範囲は、仰俯角０°〜＋３°の範囲となる。言い換えると、探信音の指向性の範囲は、水平面を０度として、０度〜＋３度の範囲となる。この場合、探信音の指向性の範囲が、水平面から下側の範囲から除外される。よって、仰俯角０度未満の方向にある海底は、探信音の指向性の範囲から外れる。
このように、海上側制御装置１２０の送信波形生成部１２３の指向性合成処理により、探信音の進行方向を変更して、探信音の指向性の範囲を決定する仰俯角を制御することができる。

ここで、図４を参照して、本実施形態に係る海上側制御装置１２０の表示部１２７に表示される画像の一例について説明する。図４は、海上側制御装置１２０の表示部１２７に表示される画像の一例を示す図である。
図４に示す通り、表示部１２７は、ブイ１１を中心として海底突起物検出システム１が海底突起物を探索可能な領域である探索領域Ｒ１を示す。海底突起物が検出された場合、表示部１２７は、検出された海底突起物Ｒ２を探索領域Ｒ１内に表示する。なお、表示部１２７は、海底突起物Ｒ２が検出された部分を、探索領域Ｒ１とは異なる濃淡あるいは色彩で表現されている。なお、本実施形態において、水平面上において、音響センサ１０の位置をブイ１１の位置であるとして、表示部１２７に表示している。
つまり、探索領域Ｒ１上において、海上側制御装置１２０の方位計算処理部１２６によって反響音が検出された場合、表示部１２７は、探索領域Ｒ１において反響音が検出された方位と距離に、海底突起物Ｒ２を表示する。

次に、図５を参照して、本実施形態に係る海底突起物検出方法の一例について説明する。図５は、本実施形態に係る海底突起物検出方法の一例を示すシーケンス図である。
（ステップＳＴ１）
例えば、操作部１２２を介して、探信音の指向性（進行方向の仰俯角とビーム幅）が指示されたとする。これにより、海上側制御装置１２０の送信波形生成部１２３が、操作部１２２の設定に基づき、探信音の指向性を有するディジタルデータ（探信音波形データ）を生成し、Ｄ／Ａ変換部１２４に出力する。
（ステップＳＴ２）
Ｄ／Ａ変換部１２４は、ディジタルデータである探信音音波データをアナログデータである探信音信号に変換して、海上側無線通信部１２１に出力する。
（ステップＳＴ３）
海上側無線通信部１２１は、入力した探信音信号を、海中側制御装置１１０に送信する。

（ステップＳＴ４）
海中側制御装置１１０の海中側無線通信部１１１は、海上側制御装置１２０から探信音信号を受信して、増幅器１１２に出力する。
（ステップＳＴ５）
増幅器１１２は、海中側無線通信部１１１から入力する探信音信号を増幅して、増幅された探信音信号を音響センサ１０に出力する。

（ステップＳＴ６）
音響センサ１０の送受信切替部１０２は、海中側制御装置１１０から探信音信号を入力し、圧電素子１０１に出力する。
そして、圧電素子１０１は、海上側制御装置１２０の送信波形生成部１２３の指向性合成処理によって制御された進行方向に向かって音響センサ１０が音波を送信する。これにより、圧電素子１０１が送信する探信音の指向性が合成される。
（ステップＳＴ７）
そして、圧電素子１０１は、受信した音波を電気信号に変換して、送受信切替部１０２に出力する。つまり、圧電素子１０１は、探信音の反射音である反響音を含むアナログ信号である反響音信号を送受信切替部１０２に出力する。
送受信切替部１０２は、入力した反響音信号を海中側無線通信部１１１に出力する。
（ステップＳＴ８）
海中側無線通信部１１１は、送受信切替部１０２から入力した反響音信号を海上側制御装置１２０に送信する。

（ステップＳＴ９）
海上側制御装置１２０の海上側無線通信部１２１は、受信した反響音信号をＡ／Ｄ変換部１２５に出力する。
（ステップＳＴ１０）
Ａ/Ｄ変換部１２５は、海上側無線通信部１２１から入力する反響音を含むアナログ信号である反響音信号をディジタルデータに変換して、方位計算処理部１２６に出力する。
方位計算処理部１２６は、入力する反響音ディジタルデータに基づいて、検出された海底突起物の方位を算出する。
また、方位計算処理部１２６は、Ａ/Ｄ変換部１２５から入力する反響音ディジタルデータに基づき、検出された海底突起物までの距離を計算する。
（ステップＳＴ１０）
表示部１２７は、方位計算処理部１２６によって計算された計算結果を表示する。この表示部１２７は、例えば、ブイ１１（音響センサ１０）を中心として、方位計算処理部１２６によって計算された海底探索物の位置を濃淡または色彩で表現する。

上述の通り、本実施形態に係る海底突起物検出システム１は、音響センサ１０から発信される探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように制御することによって、反響音に海底からの残響が含まれることを防止することができる。従って、海底に着底し鎮座した水中航走体１５からの反響音を海底からの残響から効率よく分離することができる。よって、反響音に基づき検出対象までの距離や方位を計測するための計測精度を向上させ、海底突起物を効率よく検出することができる。

また、本実施形態に係る海底突起物検出システム１は、例えば、大棚などの浅い海の海底に水中航走体１５が鎮座し、船舶を待ち伏せしている場合であっても、水中航走体１５を検出し、その位置を表示部１２７に表示させることができる。このため、待ち伏せしている水中航走体１５からの攻撃や、この水中航走体１５と船舶との接触を回避することに役立つ。

［第２実施形態］
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る海底突起物検出システム２の一例について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る海底突起物検出システム２の機能構成の一例を示すブロック図である。
図６に示す通り、本実施形態にかかる海底突起物検出システム２は、音響センサ２１０と、海中側制御装置１１０と、海上側制御装置１２０とを備える。音響センサ２１０は、送受信切替部１０２と、圧電素子１０１と、姿勢センサ２１１とを備える。なお、本実施形態に係る海底突起物検出システム２は、音響センサ２１０が姿勢センサ２１１を備えている点を除けば第１実施形態に係る海底突起物検出システム１と同様の構成を有するため、同一の符号を付して詳細な説明は省略し、異なる部分だけを説明する。

姿勢センサ２１１は、例えば、加速度センサ等であって、音響センサ２１０の姿勢を検出する。送受信切替部１０２は、姿勢センサ２１１が検出した姿勢データを、海中側無線通信部１１１に出力する。
海中側無線通信部１１１は、入力した姿勢データを海上側制御装置１２０の海上側無線通信部１２１に送信する。

海上側無線通信部１２１は、音響センサ２１０から入力する姿勢センサ２１１が検出した姿勢データを送信波形生成部１２３に出力する。送信波形生成部１２３は、入力した姿勢データに基づき、音響センサ２１０が、基準姿勢、あるいは基準姿勢に近い状態であるか否かを判定する。なお、基準姿勢とは、指向性の範囲の中心方向の仰俯角が０度の探信音信号が入力された場合、音響センサ２１０の圧電素子１０１が水平方向に向かって音波を発信できる姿勢をいう。基準姿勢に近い状態とは、圧電素子１０１から発信される音波の進行方向が、誤差範囲程度ずれている状態をいう。

音響センサ２１０が基準姿勢あるいは基準姿勢に近い状態であると判定した場合、送信波形生成部１２３は、音波の進行方向の仰俯角を制御した探信音波形データをＤ／Ａ変換部１２４に出力する。
これにより、Ｄ／Ａ変換部１２４が、ディジタルデータである探信音波形データをアナログ信号である探信音信号に変換し、海上側無線通信部１２１と海中側無線通信部１１１を経由して増幅器１１２に送信する。この増幅器１１２が、アナログ信号の探信音信号を増幅し、増幅された探信音信号を音響センサ２１０に出力する。
一方、音響センサ２１０が基準姿勢あるいは基準姿勢に近い状態でないと判定した場合、送信波形生成部１２３は、音波の進行方向の仰俯角を制御した探信音のディジタルデータをＤ／Ａ変換部１２４に出力しない。
音響センサ２１０は、海中側制御装置１１０から探信音のアナログ信号が入力された場合（言い換えると、入力されている期間）に限り、この探信音のアナログ信号に基づく探信音を海中に送信する。つまり、海中側制御装置１１０から探信音のアナログ信号が入力されていない場合、音響センサ２１０は、探信音を海中に送信しない。

よって、音響センサ２１０は、その姿勢が基準姿勢あるいは基準姿勢に近い状態であると判定された場合に探信音を送信することができる。つまり、ブイ１１が波に揺られて音響センサ２１０の姿勢が基準姿勢でなくなるおそれがある場合であっても、海上側制御装置１２０は、音響センサ２１０が基準姿勢あるいは基準姿勢に近い状態である場合に発信された探信音の反響音に基づき、海底突起物を検出することができる。従って、音響センサ２１０が基準姿勢あるいは基準姿勢に近い状態でない場合は、海底からの残響が含まれる反響音を検出するおそれがあるが、本実施形態によれば、このような反響音を音響センサ２１０が検出する事態を回避することができる。よって、海底に着底し鎮座した水中航走体１５からの反響音を海底からの残響から効率よく分離することができ、反響音に基づき検出対象までの距離や方位を計測するための計測精度を向上させことができる。

［第３の実施形態］
次に、図７を参照して、本発明の第３実施形態に係る海底突起物検出システム３の一例について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る海底突起物検出システム３の概要を説明するための図である。
図７に示す通り、本実施形態に係る海底突起物検出システム３は、海底側に配置される音響センサ１０、ブイ１１、錘１６、およびフロート１７を含む。
この音響センサ１０は、錘１６およびフロート１７とケーブル等で離間されて連結されている。また、錘１６は、ブイ１１とケーブル等で離間されて連結されている。この音響センサ１０、ブイ１１、錘１６、およびフロート１７は、例えば、事前に航空機１２から海上に投下される。この場合、音響センサ１０は、図示の通り、錘１６によって海底側に引き下げられ、かつ、フロート１７によって海面側に引き上げられた状態となる。よって、音響センサ１０は、海底から予め決められた高さ位置に位置されることとなる。本実施形態において、音響センサ１０は、海底から数ｍの高さに位置されることが好ましい。

このように、本実施形態に係る海底突起物検出システム３において、音響センサ１０は、錘１６およびフロート１７によって引っ張れることにより、海底から予め決められた高さ位置に位置されることとなる。よって、海流によって音響センサ１０が流されやすい場合であっても、海底から予め決められた範囲の高さ位置に比較的よく位置されることができる。また、錘１６およびフロート１７によって引っ張られることにより、音響センサ１０の姿勢も基準位置あるいは基準位置に近い状態で維持されやすくなる。よって、反響音に基づき検出対象までの距離や方位を計測するための計測精度を向上させ、海底突起物を効率よく検出することができる。

なお、第１実施形態において、海中側制御装置１１０はブイ１１に搭載される例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、この海中側制御装置１１０は、錘１６に搭載されるものであってよい。この場合、海上側制御装置１２０との通信機能はブイ１１に搭載されることが好ましい。

また、本発明に係る海底突起物検出システム１０００の実施の形態の最小基本構成は、図８に示すような構成である。つまり、海底突起物検出システム１０００は、海底から予め決められた高さに位置された状態において、入力する探信音を示す信号に基づき指向性を有する探信音を出力するとともに、探信音の反響音を検出する音響センサ１０１０と、音響センサ１０１０から出力される探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように探信音の指向性を制御するための探信音を示す信号を出力する送信波形生成部１１２３と、上記音響センサ１０１０が検出した反響音に基づき海底突起物を検出する方位計算処理部１１２６と、を備える。

なお、本実施の形態に係る音響センサ１０、音響センサ２１０、海中側制御装置１１０、海上側制御装置１２０は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＣＰＵ及び各種メモリやＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。

また、各ステップを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、また、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、検出対象物の形状情報の推定値を算出する処理を行ってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１０…音響センサ、１１…ブイ、１２…航空機、１５…水中航走体、１０１…圧電素子、１０２…送受信切替部、１１０…海中側制御装置、１１１…海中側無線通信部、１１２…増幅器、１２０…海上側制御装置、１２１…海上側無線通信部、１２２…操作部、１２３…送信波形生成部、１２４…Ｄ/Ａ変換部、１２５…Ａ/Ｄ変換部、１２６…方位計算処理部、１２７…表示部

Claims

航空機から海に投下された音響センサであって、海底から予め決められた高さに位置された状態において、入力する探信音を示す信号に基づき指向性を有する探信音を出力するとともに、前記探信音の反響音を検出する前記音響センサと、前記航空機に搭載された海上側制御装置とを有し、
前記海上側制御装置が、
前記音響センサから出力される前記探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように前記探信音の指向性を制御するための前記探信音を示す信号を生成する送信波形生成部と、
前記音響センサが検出した前記反響音に基づき海底探索物を検出する方位計算処理部と、
を備え、
前記送信波形生成部は、前記音響センサの垂直指向性が所定の仰俯角である場合に、前記音響センサからの探信音の進行方向を、水平面からの仰角に制御することを特徴とする海底突起物検出システム。
前記音響センサは、
錘および浮きと連結されており、前記錘によって海底側に引っ張られ、前記浮きによって海面側に引っ張られた状態で、予め決められた、海底に鎮座している水中航走体を検出する範囲の高さに位置されることを特徴とする請求項１に記載の海底突起物検出システム。
前記送信波形生成部は、
前記探信音の指向性の範囲が仰俯角０°以上となるように前記探信音の指向性を制御するための前記探信音を示す信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の海底突起物検出システム。
前記送信波形生成部は、
前記探信音の進行方向が仰俯角０°以上となるように前記探信音の指向性を制御するための前記探信音を示す信号を生成することを特徴とする請求項２あるいは３に記載の海底突起物検出システム。
前記音響センサは、
錘および浮きと連結されており、前記錘によって海底側に引っ張られ、前記浮きによって海面側に引っ張られた状態で、海底から予め決められた範囲の高さに位置されていることを特徴とする請求項１、３、４のうちいずれか一項に記載の海底突起物検出システム。
前記音響センサは、
前記音響センサの姿勢を検出する姿勢センサを備え、
前記送信波形生成部は、
前記姿勢センサの検出結果に基づき、前記音響センサが基準姿勢あるいは基準姿勢に近い状態であるか否かを判定し、前記音響センサが基準姿勢あるいは基準姿勢に近い状態であると判定した場合、前記探信音を示す信号を前記音響センサに出力することを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載の海底突起物検出システム。
航空機に搭載された海上側制御装置が、前記航空機から海に投下された音響センサから出力される探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように前記探信音の指向性を制御するための探信音を示す信号を出力するステップと、
海底から予め決められた高さに位置される前記音響センサが、前記探信音を示す信号に基づく指向性を有する探信音を出力するステップと、
前記海上側制御装置が、前記音響センサから前記探信音の反響音を受信するステップと、
前記海上側制御装置が、受信した前記反響音に基づき海底突起物を検出するステップと、
を備え、
前記海上側制御装置は、前記探信音を示す信号を出力するステップにおいて、前記音響センサの垂直指向性が所定の仰俯角である場合に、前記音響センサからの探信音の進行方向を、水平面からの仰角に制御することを特徴とする海底突起物検出方法。
航空機に搭載された海上側制御装置のコンピュータを、
前記航空機から海に投下された音響センサから出力される探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように前記探信音の指向性を制御するための探信音を示す信号を生成する手段、
海底から予め決められた高さに位置される前記音響センサから、前記探信音を示す信号に基づく指向性を有する探信音を出力させる手段、
前記音響センサから前記探信音の反響音を受信する手段、
受信した前記反響音に基づき海底突起物を検出する手段、
として機能させ、
前記探信音を示す信号を出力する手段は、前記音響センサの垂直指向性が所定の仰俯角である場合に、前記音響センサからの探信音の進行方向を、水平面からの仰角に制御する、プログラム。