JP6298341B2 - 目標探知支援システムおよびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中にある目標物を探知することを支援する目標探知支援システムおよびその方法に関する。

従来、複数種類のセンサによる検出情報に基づいて目標物の位置を検出するシステムとして、たとえば、特許文献１のセンサ統合システムが知られている。このセンサ統合システムでは、レーダーやカメラなどの複数のセンサによって観測された観測データを組み合わせて、目標物の移動軌跡を推定して出力している。この移動軌跡の推定に、ＭＨＴやＪＰＤＡ、目標物の大きさおよび速度を用いたフィルタリング、ＰＦなどの公知技術が用いられている。

特開２０１２−１６３４９５号公報

水中では電磁波などが伝わりにくいため、水中を伝搬する音波を検出する音響センサが水中の目標探知に主に用いられている。しかしながら、音波の伝搬は水温の変化、海底の地形、雑音などの水中の状況に影響される。また、目標物と同様の大きさや移動速度などの特性を持つ海洋生物や水塊が水中に存在する。このような水中の特殊な事情により、水中における目標物の探知は、空中、水上および地上における目標物の探知に比べて非常に難しい。このため、水中における目標物の軌跡を推定することが容易でない上、目標物の有無自体も発見することが非常に困難である。

前記センサ統合システムは、目標物の移動軌跡を自動的に推定することを目的としている。このため、条件が複雑な水中に考慮しながら目標物を発見することができず、水中の目標物を効率良く見つけることは困難である。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、水中における目標物をより精度よく見つけ出すことができる目標探知支援システムおよびその方法を提供することを目的としている。

本発明のある態様に係る目標探知支援システムは、水中にある目標物の探知を支援するシステムであって、複数種類のセンサのそれぞれにより検出された対象物の検出情報を取得する処理部と、前記検出情報に基づいて目標候補の情報を生成する生成部と、前記目標候補の情報を所定のフィルタを用いて分析する分析部と、前記分析の結果を出力する出力部と、前記目標候補の中から選択を受け付ける受付部と、を備える。

目標探知支援システムでは、前記受付部は、前記目標候補の中から選択を受け付ける前に、前記フィルタの条件の再設定を受け付けてもよい。

目標探知支援システムは、選択された前記目標候補の情報に基づいて前記センサを制御するパラメータを作成する管制部をさらに備えてもよい。

目標探知支援システムは、前記検出情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記目標候補の中から選択を受け付けた後に、前記目標候補の情報の再生成条件を前記受付部が受け付けた場合、前記生成部は、前記再生成条件に従って前記記憶部から読み出された前記検出情報に基づいて前記目標候補の情報を再生成してもよい。

目標探知支援システムでは、前記出力部は、前記目標候補の情報に関する特徴を、前記目標候補の位置とともに出力してもよい。

目標探知支援システムでは、前記センサは、送波器および複数の受波器を含む音響センサを含み、前記処理部は、前記音響センサから前記検出情報および観測誤差情報を取得し、前記検出情報に基づいた対象物の位置に前記観測誤差情報に基づいた誤差分布を反映させた拡張検出領域を生成する拡張検出領域生成部と、前記拡張検出領域に対応した票数を投票空間に設定する投票加算部と、前記投票空間において前記票数の多い領域を前記対象物の存在領域として特定する領域特定部と、を有していてもよい。

本発明のある態様に係る目標探知支援方法は、水中にある目標物の探知を支援する目標探知支援方法であって、複数種類のセンサのそれぞれにより検出された対象物の検出情報を取得し、前記検出情報に基づいて目標候補の情報を生成し、前記目標候補の情報を所定のフィルタを用いて分析した結果を出力し、前記目標候補の中から選択を受け付ける。

本発明は、以上に説明した構成を有し、水中における目標物をより精度よく見つけ出すことができる目標探知支援システムおよびその方法を提供することができるという効果を奏する。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施の形態１に係る目標探知支援システムの主な構成を示すブロック図である。 図１の目標探知支援システムの目標探知支援方法の一例を示すフローチャートである。 各種センサにより取得された対象物の情報と、この対象物の情報に基づいた目標候補の情報とを表したチャートである。 本発明の実施の形態２に係る目標探知支援システムの目標探知支援方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る目標探知支援システムの主な構成を示すブロック図である。 図５の目標探知支援システムの目標探知支援方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係る目標探知支援システムの一部の構成を示すブロック図である。 拡張検出領域を説明するための図である。 ２つの受波器により検出された対象物の位置と、その拡張検出領域とを示す図である。 投票空間およびその投票箱に設定された票数を示す図である。 図７の目標探知支援システムの目標探知支援方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５に係る目標探知支援システムの一部の構成を示すブロック図である。 図１２の目標探知支援システムの目標探知支援方法の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る目標探知支援システム１００の主な構成を示すブロック図である。図１に示すように、目標探知支援システム１００は、空中、陸上、水上または水中に位置して、水中にある目標物を探知することを支援するシステムである。目標探知支援システム１００は、センサ２００および端末装置３００と接続されている。目標物は、センサ２００により検出された対象物の中から目標として選ばれた物体であって、たとえば、水中を移動する水中航走体、および、水中に存在する水中物体が挙げられる。

センサ２００は、空中、陸上、水上または水中に位置して、空中、水上または水中にある物体（対象物）に関する情報を取得（検出）する。対象物は、空中、水上または水中を移動する物体も含む。センサ２００は、検出した対象物の情報（検出情報）にセンサ識別情報およびセンサ位置情報を付加し、これらをセンサ情報として目標探知支援システム１００へ出力する。ただし、センサ２００の位置が予め特定されており、そのセンサ位置情報とセンサ識別情報とが対応付けられている場合には、センサ位置情報は出力されなくてもよい。

センサ２００は、たとえば、音響センサ２１０、レーダーセンサ２２０、光波センサ２３０、逆探知装置（ＥＳＭ）２４０、磁気探知装置（ＭＡＤ）２５０、自動船舶識別装置（ＡＩＳ）２６０、通信装置２７０、敵味方識別装置（ＩＦＦ）２８０により構成されている。ただし、センサ２００は、互いに異なる種類の複数のセンサ２００であれば特に限定されない。このため、これらの全てを目標探知支援システム１００のセンサ２００として用いなくてもよい。なお、センサ２００は、水中にある対象物を広範囲に検出することができるセンサ、たとえば、音響センサ２１０を含むことが好ましい。また、水上にある対象物を広範囲に検出することができるセンサ、たとえば、レーダーセンサ２２０を含むことが好ましい。

音響センサ２１０は、音波を検出するセンサであって、音波を放射して対象物で反射した音波を受信するアクティブ音響センサ２１０、および、対象物から放射された音波とアクティブ音響センサが放射した音波が対象物で反射した音波とを受信するパッシブ音響センサ２１０がある。レーダーセンサ２２０は、電波を放射して対象物で反射した電波を受信するセンサである。光波センサ２３０は、光波を検出するセンサであって、たとえば、カメラである。逆探知装置２４０は、対象物から放射された電波を受信するセンサである。磁気探知装置２５０は、対象物により生じた地磁気の磁場の変化を検出するセンサである。自動船舶識別装置２６０は、船舶が発するその船舶に関する情報を受信する装置である。通信装置２７０は、対象物に関する情報を他の通信装置から受信する装置である。敵味方識別装置２８０は、対象物に対して敵味方に関する問合せしてその応答を受信する装置である。

端末装置３００は、目標探知支援システム１００を操作するための装置であって、たとえば、入力部３１０および表示部３２０を有するコンピュータが用いられる。入力部３１０は、オペレータからの情報（操作情報）を目標探知支援システム１００に入力するための装置である。表示部３２０は、たとえば、目標探知支援システム１００から出力された情報を表示するディスプレーである。ただし、情報を出力できるものであれば、表示部３２０はプリンターなどであってもよい。なお、端末装置３００は、目標探知支援システム１００と別に設けられているが、目標探知支援システム１００に含まれていてもよい。

目標探知支援システム１００は、たとえば、コンピュータによって構成されており、演算部１１０および記憶部１２０を備えている。たとえば、演算部１１０はＣＰＵにより構成され、記憶部１２０は内部メモリや外部記憶装置などによって構成されている。記憶部１２０には、目標探知支援プログラムおよびこの関連情報が記憶されている。関連情報としては、たとえば、センサ位置情報とセンサ識別情報との対応関係、および、海洋情報がある。海洋情報には、沈船など予めわかっている水中物体の種別および位置、海底地形の種別および位置、および、過去の水温計測結果などがある。演算部１１０は、取得部１３０、検出情報処理部（処理部）１４０、目標候補情報処理部１５０および受付部１６０により構成されている。

取得部１３０は、センサ情報をセンサ２００から取得し、センサ情報をセンサ識別情報に基づいて検出情報処理部１４０へ出力する。取得部１３０は、センサ情報を取得した際に、その取得時刻をセンサ２００の検出時間情報としてセンサ情報に含めてもよい。この検出時間情報は、センサ２００が対象物を検出した時刻を表す。ただし、センサ２００が対象物を検出した際にその時刻を取得し、この時刻を検出時間情報としてセンサ情報に含めて目標探知支援システム１００に出力してもよい。

検出情報処理部１４０は、センサ情報の検出情報などを取得して処理し、各センサ２００により検出された対象物の情報を生成する。ただし、対象物の情報の一部または全てをセンサ２１０で生成してもよい。この場合、検出情報処理部１４０は、センサ２１０で生成された検出情報を対象物の情報とする。

検出情報処理部１４０は、たとえば、音響情報処理部１４１、レーダー情報処理部１４２、光波情報処理部１４３、逆探知情報処理部１４４、磁気情報処理部１４５、船舶識別情報処理部１４６、通信情報処理部１４７、敵味方情報処理部１４８により構成されている。１つのセンサ２００に１つの検出情報処理部１４０が対応して設けられている。ただし、複数のセンサ２００に対して１つの検出情報処理部１４０が設けられていてもよい。

音響情報処理部１４１は、音響センサ２１０からのセンサ情報に基づいて、水上または水中にある対象物の位置、針路および速度など対象物の情報を生成する。音響センサ２１０からのセンサ情報としては、たとえば、音響センサ２１０の送波器の位置や受波器の位置、受信した音波の方向、音波を送信してから受信するまでの時間、受信した音波の周波数、周波数偏移が挙げられる。

レーダー情報処理部１４２は、レーダーセンサ２２０からのセンサ情報に基づいて、空中、水上にある対象物の位置、針路、速度および形状など対象物の情報を生成する。レーダーセンサ２２０からのセンサ情報としては、たとえば、レーダーセンサ２２０の送波器の位置や受波器の位置、受信した電波の方向、電波を送信してから受信するまでの時間、受信した電波の時刻が挙げられる。

光波情報処理部１４３は、光波センサ２３０からのセンサ情報に基づいて、空中、水中または水上にある対象物の形状、針路および速度など対象物の情報を生成する。光波センサ２３０からのセンサ情報としては、たとえば、光波センサ２３０の位置、光波を捉えた可視画像や赤外画像、受信した光波の方向、受信した光波の時刻が挙げられる。

逆探知情報処理部１４４は、逆探知装置２４０からのセンサ情報に基づいて、電波の放射源である対象物の種類および方位など対象物の情報を生成する。逆探知装置２４０からのセンサ情報としては、たとえば、逆探知装置２４０の位置、受信した電波の方向や周波数が挙げられる。

磁気情報処理部１４５は、磁気探知装置２５０からのセンサ情報に基づいて、対象物の構成材料など対象物の情報を生成する。磁気探知装置２５０からのセンサ情報としては、たとえば、磁気探知装置２５０の位置、受信した磁場の変化が挙げられる。

船舶識別情報処理部１４６は、自動船舶識別装置２６０からのセンサ情報に基づいて、
船舶の識別情報、位置、針路、速度など対象物の情報を生成する。自動船舶識別装置２６０からのセンサ情報としては、たとえば、船舶の識別情報、位置、針路、速度が挙げられる。

通信情報処理部１４７は、通信装置２７０からの情報に基づいて、対象物の識別情報、位置、針路、速度など対象物の情報を生成する。通信装置２７０からのセンサ情報としては、たとえば、船舶の識別情報、位置、針路、速度が挙げられる。

敵味方情報処理部１４８は、敵味方識別装置２８０からのセンサ情報に基づいて、対象物の敵味方判別など対象物の情報を生成する。敵味方識別装置２８０からの情報としては、たとえば、敵味方識別装置２８０が発する質問に対する応答が挙げられる。

目標候補情報処理部１５０は、生成部１５１、分析部１５２および出力部１５３を備えている。生成部１５１は、対象物の情報に基づいて少なくとも１つの目標候補の情報を生成する。分析部１５２は、目標候補の情報を分析するためのフィルタの条件を設定し、目標候補の情報を所定のフィルタを用いて分析する。フィルタの条件としては、目標物の特徴量を表すものであって、たとえば、想定される目標物の位置、速度、大きさなどがある。フィルタの条件は、所定値であってもよいし、入力部３１０から受付部１６０を介してオペレータにより入力された値であってもよい。分析方法は、特に限定されないが、たとえば、多変量解析などの既存の特徴量解析技術を用いることができる。出力部１５３は、分析した結果を表示部３２０へ出力する。

受付部１６０は、入力部３１０から操作情報を受け付ける。たとえば、オペレータが、表示部３２０に出力された目標候補の中から少なくとも１つを選択したりフィルタの条件を入力したりすると、この操作情報を受付部１６０は入力部３１０から受け付ける。

次に、目標探知支援方法について図２および図３を参照しながら説明する。目標探知支援方法は、目標探知支援システム１００により実行される。図２は、目標探知支援方法の一例を示すフローチャートである。図３は、対象物の情報および目標候補の情報を表したチャートである。図３（ａ）は、検出時刻Ｔ０の検出情報に基づいて通信情報処理部１４７で取得された対象物の情報を表したチャートである。図３（ｂ）は、検出時刻Ｔ１の検出情報に基づいてレーダー情報処理部１４２、光波情報処理部１４３、逆探知情報処理部１４４、磁気情報処理部１４５、船舶識別情報処理部１４６で取得された対象物の情報を表したチャートである。図３（ｃ）は、検出時刻Ｔ２の検出情報に基づいて音響情報処理部１４１で所得された対象物の情報を表したチャートである。図３（ｄ）は、海洋情報を表したチャートである。図３（ｅ）は、検出時刻Ｔ２における目標候補の情報を分析した結果を表したチャートである。なお、図３（ｂ）、図３（ｃ）における円マークが対象物の位置を表し、円マークから延びる棒マークの方向が対象物の針路を表し、棒マークの長さが対象物の速度を表している。図３（ｃ）における三角マークはパッシブ音響センサ２１０の受波器Ｄを表している。なお、以下の説明では、センサ２００の検出時刻がそれぞれ異なるため、異なる検出時刻Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のセンサ情報を用いたが、同じ検出時刻のセンサ情報を用いることもできる。

目標探知支援方法が開始されると、取得部１３０はセンサ情報をセンサ２００から取得する(ステップＳ１１)。そして、取得部１３０はセンサ情報をセンサ識別情報に基づいてセンサ２００に対応した検出情報処理部１４０へ出力する。このセンサ情報は、センサ２００の検出情報、その検出時間情報、センサ識別情報およびセンサ位置情報を含んでいる。

検出情報処理部１４０は、センサ情報から対象物の情報を取得する(ステップＳ１２)。この対象物の情報はセンサ２００ごとに取得される。ただし、全てのセンサ２００が対象物を検出していなくてもよい。また、１つのセンサ２００が複数の対象物を検出していてもよい。複数の対象物がある場合、その全ての対象物を各センサ２００が検出しなくてもよい。

たとえば、水中航走体に関する情報を通信装置２７０が得た場合、目標物を探知する範囲を設定するために、通信装置２７０からのセンサ情報に基づいて対象物である水中航走体の情報を通信情報処理部１４７が取得する。なお、センサ情報には、検出時刻Ｔ０、水中航走体の位置、サイズ、速度および針路が含まれている。

まず、通信情報処理部１４７は、図３（ａ）に示すように、水中航走体の位置およびサイズを対象物ａ１の位置およびサイズとして求める。また、通信情報処理部１４７は、水中航走体の検出時刻Ｔ０、対象物ａ１の位置、速度および針路から時刻Ｔ２における対象物ａ１の位置予測範囲ａ２を求める。そして、対象物ａ１および位置予測範囲ａ２を含む範囲が目標探知支援システム１００の探知範囲として設定される。

次に、検出時刻Ｔ１に探知範囲にある対象物の情報を他のセンサ２００からのセンサ情報に基づいて取得する。たとえば、図３（ｂ）に示すように、レーダー情報処理部１４２は、レーダーセンサ２２０のセンサ情報から時刻Ｔ１における対象物ｂ１の位置、速度および針路を求める。さらに、これらの情報から時刻Ｔ２における対象物ｂ１の位置を推定する。

また、光波情報処理部１４３は、光波センサ２３０のセンサ情報から時刻Ｔ１における対象物ｂ２の位置を求める。ただし、この対象物ｂ２は時刻Ｔ１の検出直後の検出時に検出されなくなった。このため、この検出されなかったという情報も対象物ｂ２の情報として求められ、たとえば、図３（ｂ）では対象物ｂ２の位置を示す円マークが破線で表される。

さらに、逆探知情報処理部１４４は、逆探知装置２４０のセンサ情報から時刻Ｔ１における対象物ｂ３の位置、速度および針路を求め、さらに、この情報から時刻Ｔ２における対象物ｂ３の位置を推定する。また、磁気情報処理部１４５は、磁気探知装置２５０のセンサ情報から時刻Ｔ１における対象物ｂ４の位置を求める。また、船舶識別情報処理部１４６は、自動船舶識別装置２６０のセンサ情報から時刻Ｔ１における対象物ｂ５の位置、速度および針路を求め、さらに、この情報から時刻Ｔ２における対象物ｂ５の位置を推定する。

次に、検出時刻Ｔ２に探知範囲にある対象物の情報を他のセンサ２００からのセンサ情報に基づいて取得する。たとえば、図３（ｃ）に示すように、音響情報処理部１４１は、アクティブ音響センサ２１０のセンサ情報から時刻Ｔ２における対象物ｃ１およびｃ２の位置を求める。また、音響情報処理部１４１は、パッシブ音響センサ２１０のセンサ情報から時刻Ｔ２における対象物ｃ３〜ｃ６の位置、速度および針路を求める。

目標情報処理部の生成部１５１は、対象物の情報から目標候補の情報を生成する(ステップＳ１３)。この際に、生成部１５１は、探知範囲にある海洋情報を記憶部１２０から取得して参照する。たとえば、図３（ｄ）に示すように、探知範囲にある海山ｄ１、浅瀬ｄ２、沈船ｄ３の情報が得られる。

図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように探知範囲には各種センサ２００により複数の対象物が検出されており、また、１つの対象物について複数の情報が取得されている。このため、検出時刻および対象物の位置に基づいて各種センサ２００の対象物を対応付けて、各対象物について情報を１つにまとめて、目標候補の情報として生成する。なお、１つの対象物について１つの情報しか取得されていない場合には、その対象物の情報を目標候補の情報として生成する。

たとえば、対象物ｂ１の時刻Ｔ２における推定位置と対象物ｃ３の時刻Ｔ２における検出位置とが一致または近似しているため、対象物ｂ１の情報および対象物ｃ３の情報をまとめて第１目標候補の情報として生成する。対象物ｂ２の位置に一致または近似する対象物が他にないため、対象物ｂ２の情報を第２目標候補の情報として生成する。同様にして、対象物ｂ３の情報および対象物ｃ５の情報をまとめて第３目標候補の情報として生成する。対象物ｂ４の情報、対象物ｃ１の情報および沈船ｄ３の情報をまとめて第４目標候補の情報として生成する。対象物ｂ５の情報および対象物ｃ４の情報をまとめて第５目標候補の情報として生成する。対象物ｃ２の情報および海山ｄ１の情報をまとめて第６目標候補の情報として生成する。対象物ｃ６の情報を第７目標候補の情報として生成する。

受付部１６０は、目標候補の情報をフィルタにより分析するため、オペレータにより入力されたフィルタの条件（操作情報）を入力部３１０から受け付けて目標候補情報処理部１５０へ出力する(ステップＳ１４)。たとえば、水中航走体を探知する場合には、オペレータは探知する水中走行体の速度や大きさなどの目標物の特徴量をフィルタの条件として入力する。

分析部１５２は、フィルタの条件に基づいた所定のフィルタによって各目標候補の情報を多変量解析で分析する(ステップＳ１５)。そして、出力部１５３が分析結果を表示部３２０に出力すると(ステップＳ１６)、たとえば、図３（ｅ）に示すように、目標候補の分析結果が図式化されて表示部３２０に表示される。この分析結果として、分析より抽出された目標候補の位置に加えて、各目標候補の情報に関する特徴が出力される。目標候補の情報に関する特徴として、推定される目標候補の種別があり、図３（ｅ）では、種別である水上船舶が四角マークで示される。また、フィルタの条件に基づいて目標物の可能性が高いものとして星マークで示されている。なお、これ以外の目標候補の情報に関する特徴として、第２目標候補の情報のように、図３（ｂ）の対象物ｂ２が一度検出されたがその後は検出されていないという情報、目標候補が複数のセンサ２００により検出されているという情報、目標候補が１つのセンサ２００のみにしか検出されていないという情報が出力されてもよい。

たとえば、第１目標候補は、音響センサ２１０およびレーダーセンサ２２０で検出されており、ある速度で進んでいることにより、図３（ｅ）に示すように、水上船舶ｅ１と推定されて四角マークで表示されている。同様に、第３目標候補は水上船舶ｅ２と、第５目標候補は水上船舶ｅ３と推定されて四角マークで表示されている。また、第２目標候補は、時刻Ｔ１に光波センサ２３０により検出された後に検出されていないため、この分析結果としては表示されていない。第４目標候補は、沈船ｄ３の海洋情報を目標候補の情報として含んでいるため、沈船ｄ３と推定されて、この分析結果としては表示されていない。同様に、第６目標候補は海山ｄ１と推定されてこの分析結果には表示されていない。また、第７目標候補は、パッシブ音響センサ２１０では検出されているが、他のセンサ２００などの情報がないため、未推定物ｅ４として星マークで表示されている。この星マークから延びる棒マークの方向により未推定物ｅ４の針路を表し、棒マークの長さにより未推定物ｅ４の速度を表している。

受付部１６０は、オペレータが分析結果を見て４つの第１、第３、第５、第７目標候補から目標物を選んでその選択を入力部３１０により入力すると、その選択（操作情報）を受け付けて目標候補情報処理部１５０へ出力する(ステップＳ１７)。たとえば、オペレータが未推定物ｅ４を選択すると、目標候補情報処理部１５０の分析部１５２は、未推定物ｅ４に対応する第７目標候補の情報を抽出する。これにより、第７目標候補は探知する目標物として決定される(ステップＳ１８)。

なお、この実施の形態では、分析結果として４つの目標候補が抽出されたが、分析結果は０または１つの目標候補であってもよい。また、１つの目標候補が目標物として選択されたが、複数の目標物が選択されてもよい。

上記構成によれば、目標候補の情報の分析結果を出力し、目標候補の中から少なくとも１つの選択を受け付けている。このように、その有無自体も発見することが困難な水中の目標物に関して、オペレータは、出力された目標候補の情報を柔軟に判断して、目標候補の中から目標物を選択することができる。このため、水中の目標物をより精度よく見つけ出すことができる。

また、目標候補の位置だけでなく、目標候補の情報に関する特徴も出力している。このため、オペレータは、多様な情報に基づいて目標候補を判断することができ、水中の目標物をより精度よく見つけ出すことができる。

さらに、水中の広範囲を検出することができる音響センサ２１０の検出情報に基づいて目標候補の情報を生成している。これにより、水中にある目標物をより広範囲に探知することができる。

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る目標探知支援システム１００の目標探知支援方法の一例を示すフローチャートである。図４に示すフローでも、図２に示した各ステップの処理を実行する。ただし、図４に示すフローでは、ステップＳ１６の処理とステップＳ１７の処理との間に、目標物を決定するか否かを判断する処理(ステップＳ１９）を実行する。なお、受付部１６０は、目標候補の中から選択を受け付ける前に、フィルタの条件の再設定を受け付ける。

たとえば、オペレータが目標候補の中から目標物を選択することができない場合、オペレータは、フィルタの条件を再設定して目標候補の情報を分析し直すために、目標候補を選択せずに、目標候補の未選択を入力部３１０により入力する。この未選択（操作情報）を受付部１６０が入力部３１０から受け付けると（ステップＳ１９：ＮＯ）、フィルタの条件を再設定するために、ステップＳ１４の処理に戻る。そして、受付部１６０は、フィルタの条件（操作情報）を入力部３１０から再度受け付ける(ステップＳ１４)。この新たなフィルタの条件に基づいて、目標候補情報処理部１５０は、目標候補の情報を再分析し(ステップＳ１５)、再分析結果を出力する(ステップＳ１６)。オペレータがこの再分析結果における新たな目標候補の中から選択することができなければ(ステップＳ１９：ＮＯ)、Ｓ１４〜Ｓ１６およびＳ１９の処理を繰り返す。一方、オペレータにより目標候補が選択されれば(ステップＳ１９：ＹＥＳ、Ｓ１７)、選択された目標候補を目標物として決定する(ステップＳ１８)。

上記目標探知支援方法を実行することにより、フィルタの条件を再設定して目標候補の情報を再分析している。よって、オペレータが分析結果を柔軟に判断して、目標物に応じたより適切なフィルタの条件を設定することができるため、水中の目標物をより精度よく見つけ出すことができる。

（実施の形態３）
図５は、実施の形態３に係る目標探知支援システム１００の主な構成を示すブロック図である。図５に示すように、実施の形態３に係る目標探知支援システム１００は、管制部１７０をさらに備えている。管制部１７０は、たとえば、目標候補情報処理部１５０により決定された目標物を追跡する際に、目標物をより的確に検出するようにセンサ２００を制御するパラメータ（制御パラメータ）を求めてセンサ２００へ出力する。

図６は、実施の形態３に係る目標探知支援システム１００の目標探知支援方法の一例を示すフローチャートである。図６に示すフローでも、図４に示した各ステップの処理を実行する。ただし、図６に示すフローでは、ステップＳ１８の処理の後に、制御パラメータを取得し、制御パラメータでセンサ２００を制御する処理(ステップＳ１０〜Ｓ１３）を実行する。

具体的には、目標物が決定すると(ステップＳ１８)、目標情報処理部は目標物の情報を管制部１７０へ出力する。管制部１７０は、目標物の情報に基づいて制御パラメータを取得する(ステップＳ２０)。

たとえば、管制部１７０が複数の送波器および複数の受波器を有するアクティブ音響センサ２１０を制御する場合、管制部１７０が目標物の位置および針路に応じて送波器を選ぶ。この際、目標物から反射される音波を受波器で受信し易いように音波を送信することができる送波器を選び、この送波器から音波を送信する音響センサ２１０の制御パラメータを取得する。

また、複数の検出モードを有するレーダーセンサ２２０を制御する場合、目標物のサイズに応じて検出モードを選択する。たとえば、目標物のサイズが小さい場合、小型の対象物を検出するモードをレーダーセンサ２２０の制御パラメータとする。

また、複数の種類の光線を検出することができる光波センサ２３０を制御する場合、目標物の位置に応じて検出光線を選択する。たとえば、太陽光が入射する日中に目標物があれば、太陽光を検出する制御パラメータとする。また、夜間に目標物があれば、赤外線を検出する制御パラメータとする。

管制部１７０は、制御パラメータを表示部３２０へ出力する(ステップＳ２０)。これにより、オペレータは、表示部３２０に表示された制御パラメータが妥当か否かを検討し、検討結果（操作情報）を入力部３１０によって入力する。受付部１６０は、この操作情報を受け付けて管制部１７０へ出力する(ステップＳ２１)。ここで、制御パラメータが妥当であると判断されると、管制部１７０は制御パラメータの承認を受けて(ステップＳ２１、Ｓ２２、ＹＥＳ)、制御パラメータを制御するセンサ２００に出力する。これにより、センサ２００が制御パラメータによって制御される(ステップＳ２３)。

一方、制御パラメータが妥当でないと判断されると、管制部１７０は制御パラメータの非承認を受けて(ステップＳ２１、Ｓ２２、ＮＯ)、ステップＳ２０の処理に戻って、制御パラメータを再度取得し直す。なお、制御パラメータが承認されない場合(ステップＳ２２、ＮＯ)、制御パラメータを再度取得し直さずに、取得(ステップＳ２０)前の制御パラメータに継続して使用してもよい。

上記構成によれば、目標物に応じてセンサ２００の制御パラメータを設定していることにより、目標物をセンサ２００によってより的確に検出することができる。このため、決定した目標物の追跡を継続することができる。

（実施の形態４）
図７は、実施の形態４に係る目標探知支援システム１００の一部の構成を示すブロック図である。図７に示すように、実施の形態４に係る目標探知支援システム１００では、音響センサ２１０は、複数の送波器１および複数の受波器２を有している。音響情報処理部１４１は、拡張検出領域生成部１４、重み付け設定部１８、投票加算部１９および存在領域特定部２０を有している。なお、図７に示す音響情報処理部１４１に、たとえば、特願２０１３−２２５１２４号の物体位置検出装置を適用することができる。この場合、投票加算部１９が、重み付け設定部１８により設定されて重み付けを考慮し、拡張検出領域生成部１４により生成された拡張検出領域１５に対応する票数を設定して、存在領域特定部２０が票数の高い領域を特定することによって、対象物の位置を求めている。ただし、対象物の位置を求める方法はこれに限定されず、他の公知の方法を用いることができる。

音響センサ２１０は、送波器１が音波を送信し、対象物で反射した音波を受波器２が受信すると、センサ情報を取得部１３０を介して音響情報処理部１４１へ出力する。センサ情報は、検出シンボル情報（検出情報）、センサ識別情報および観測誤差情報により構成されている。検出シンボル情報は、たとえば、送信時刻、受信時刻、受信信号の強度などを含んでいる。センサ識別情報は送波器識別情報および受波器識別情報を含んでいる。また、目標探知支援システム１００の記憶部１２０において、送波器識別情報は送波器１の位置と対応付けられており、受波器識別情報は受波器２の位置および指向性と対応付けられている。観測誤差情報は、受波器２の感度特性に基づいた受信方位誤差、および、受波器２の時間分解能特性に基づいた伝搬距離誤差を含んでいる。

拡張検出領域生成部１４は、センサ２００の検出には誤差を含んでいるため、この誤差を考慮した拡張検出領域１５をセンサ情報に基づいて生成する。拡張検出領域１５は、検出情報に基づいて求められた対象物の位置（対象物の検出位置）７から、観測誤差情報に基づいたセンサ２００の検出誤差の範囲（誤差分布）を拡張した領域であって、対象物が存在する可能性がある領域である。

具体的には、図８に示すように、拡張検出領域生成部１４は、記憶部１２０を参照して送波器識別情報および受波器識別情報から送波器１の位置、受波器２の位置および受波器２の指向性を求める。これらの情報、および、検出シンボル情報の送信時刻と受信時刻との時差によって、センサ２００により検出された対象物の検出位置７を特定する。次に、対象物の検出位置７を中心に、長軸の長さに受信方位誤差１６をとり、短軸の長さに伝搬距離誤差１７をとった楕円を拡張検出領域１５として生成する。

重み付け設定部１８は、センサ情報に基づいて票数の重み付けを行う。具体的には、図９に示すように、１つの送波器１から音波を送信し、この音波の反射波を２つの受波器２で受信している場合、複数の検出位置７が検出される。ここで、音波を反射した物体が１つである場合には、２つの受波器２はそれぞれ１つの音波を受信する。これにより、１つの受波器２に対して１つの検出位置７が特定される。ただし、水中には対象物以外の多数の物体があり、それらからの反射波と共に、１つの音波に対して複数のノイズを受波器２が受信する。このため、２つの受波器２に対して多数の検出位置７が検出される。なお、仮想楕円５は、音波の送信時刻と対象物から反射された音波の受信時刻との時差、送波器１の位置および受波器２の位置により描いた楕円である。この仮想楕円５上に対象物が存在すると仮定することができる。

このように検出された複数の検出位置７のそれぞれを中心に拡張検出領域１５が生成され、これらの拡張検出領域１５の中から対象物がある領域を特定する。この場合、拡張検出領域１５が重なっており、かつ、重なっている拡張検出領域１５が異なる受波器２で検出されたものであれば、この重なっている部分に対象物が存在する可能性が高い。よって、まず、重なっていない拡張検出領域１５の重み付けを、重なっている拡張検出領域１５の重み付けより小さく、たとえば、０に設定する。次に、重なっている複数の拡張検出領域１５については、同じ受波器２による拡張検出領域１５であるか否かをセンサ情報の受波器識別情報などに基づいて判断する。この結果、重なっている拡張検出領域１５が異なる受波器２によるものであれば、この重なり部分に対象物が存在する可能性が高いとして、同じ受波器２による重なっている拡張検出領域１５より大きな重み付けを設定する。

なお、拡張検出領域１５が同じ受波器２によるものか否かの判断は、拡張検出領域１５内の点（検出点）を受波器２のＩＤコードで表すＢＩＴ処理、正規分布などの確率密度分布を検出点ごとに掛けあわせる処理などにより行われる。

また、重み付け設定部１８は、受波器２の受信信号の強度、および／または、受波器２と拡張検出領域１５との距離に基づいて重み付けを修正してもよい。たとえば、受波器２の受信信号の強度が所定値より小さい場合には、重み付けを小さくする。拡張検出領域１５内の対象物の検出位置７と受波器２との距離が下限所定値より短いまたは上限所定値より長い場合には、重み付けを小さくする。

投票加算部１９は、重み付けを考慮して拡張検出領域１５に対応する票数を投票空間２３に設定する。具体的には、図１０に示すように、投票空間２３には複数のセル（投票箱）２２が２次元に網の目状に並んでいる。この投票箱２２に重み付けを考慮した４つの拡張検出領域１５（１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ）に対応する票数を設定する。なお、投票箱２２を３次元に並べて、３次元の投票空間２３を設けてもよい。この場合、楕円を３次元に拡張した楕円体形状の拡張検出領域１５に対応した票数を投票箱２２に設定する。

この投票箱２２に投票する際、重み付けおよび拡張検出領域１５の位置により票数を定めていく。まず、重なっていない拡張検出領域１５については、重み付けが０に設定されている。このため、重なっていない拡張検出領域１５の位置にある投票箱２２には、投票しない、または、０票を投票する。

次に、重なっている拡張検出領域１５にある投票箱２２に重み付けに応じた票数を設定する。この重み付けは、拡張検出領域１５が同じ受波器２によるものか否かにより重み付け設定部１８により判断されている。なお、以下では、拡張検出領域１５の長軸の向き、および、拡張検出領域１５に対する重なり部分の面積の割合によって受波器２の判断がなされているが、これに限定されず、たとえば、受波器２の識別情報によっても判断される。また、拡張検出領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ内の検出位置７を規定する受信信号の強度は、同じまたはほぼ同じとする。また、拡張検出領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄはそれぞれ近いため、拡張検出領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ内の各検出位置７と受波器２との距離がほぼ等しい。よって、受信信号の強度、および、検出位置７と受波器２との距離に基づいた重み付けの修正はなされていないものとする。

拡張検出領域１５Ａが拡張検出領域１５Ｂと重なっている。この拡張検出領域１５Ａ、１５Ｂのうちの大部分が重なっており、また、各拡張検出領域１５Ａ、１５Ｂの長軸の向きがそれぞれ一致または近似している。よって、各拡張検出領域１５Ａ、１５Ｂは同じ受波器２に基づくものであると判断することができるため、重み付けが１に設定されている。よって、投票加算部１９は、拡張検出領域１５Ａと拡張検出領域１５Ｂとのみが重なっている範囲の投票箱２２に、重み付け１と基本票１とに基づいた票数１を設定する。なお、拡張検出領域１５Ｃ、１５Ｄは、拡張検出領域１５Ａ、１５Ｂと同様であるため、拡張検出領域１５Ｃと拡張検出領域１５Ｄとのみが重なっている範囲の投票箱２２では、票数を１に設定する。

また、拡張検出領域１５Ａが拡張検出領域１５Ｃとも重なっている。この重なる範囲は、拡張検出領域１５Ａ、１５Ｂが重なる範囲より小さく、また、拡張検出領域１５Ａの長軸の向きが拡張検出領域１５Ｃの長軸の向きと一致しない。よって、各拡張検出領域１５Ａ、１５Ｃは異なる受波器２に基づくものであると判断することができるため、重み付けが大きく設定されている。この場合、２つの拡張検出領域１５が重なっているから、重み付けは単に２とされずに、それより大きい、たとえば、３に設定されている。よって、投票加算部１９は、拡張検出領域１５Ａと拡張検出領域１５Ｃとが重なっている範囲の投票箱２２に、重み付け３と基本票１とに基づいた票数３を設定する。なお、拡張検出領域１５Ａ、１５Ｄの重なり範囲、拡張検出領域１５Ｂ、１５Ｃの重なり範囲、拡張検出領域１５Ｂ、１５Ｄの重なり範囲も、拡張検出領域１５Ａ、１５Ｃの重なり範囲と同様に、各重なり範囲の投票箱２２に票数３を設定する。

なお、投票加算部１９は拡張検出領域１５を投票空間２３に反映させる際に、拡張検出領域１５を規定する検出位置７についてドップラー情報を考慮することもできる。このドップラー情報によって、対象物が仮想楕円５の内側または外側へ移動する速度が求められる。このため、対象物の速度に応じて検出位置７およびそれに基づく拡張検出領域１５をより精度よく導き出すことができる。なお、ある受波器２から得たドップラー情報を、他の受波器２から求められる検出位置７の特定に用いることができる。

存在領域特定部２０は、投票空間２３の票数が高い領域を対象物の物体存在領域２４として特定する。図１０に示す場合には、票数３の投票箱２２がある領域を対象物の物体存在領域２４とする。

次に、図１１を参照しながら、目標探知支援方法を説明する。図１１は、実施の形態４に係る目標探知支援システム１００の目標探知支援方法の一例を示すフローチャートである。図１１に示すように、拡張検出領域生成部１４は、音響センサ２１０から検出シンボル情報を含むセンサ情報を取得する(ステップＳ１)。拡張検出領域生成部１４は、センサ情報に基づいて拡張検出領域１５を生成する(ステップＳ２)。重み付け設定部１８は、拡張検出領域１５の向きやセンサ情報の受波器識別情報などにより、重なっている拡張検出領域１５が同じ受波器２によるものか否かを判断する。そして、この判断結果によって、拡張検出領域１５が重なっている範囲における重み付けを設定する(ステップＳ３)。投票加算部１９は、重み付けを考慮しかつ拡張検出領域１５に対応する票数を投票空間２３に設定する(ステップＳ４)。ここで、上述のステップＳ１〜Ｓ４の処理を、検出シンボル情報の数、つまり、拡張検出領域１５の数だけ繰り返す。そして、存在領域特定部２０は、投票空間２３において票数が多い領域を特定する(ステップＳ５)。特定された領域を対象物の存在領域（位置）２４として音響情報処理部１４１は目標候補情報処理部１５０へ出力する(ステップＳ６)。

上記構成によれば、受波器２の異同などに基づいた重み付けにより、迅速かつ精度良く対象物の位置を検出することができる。また、重み付けを修正する要因（受信信号の強度、検出位置７と受波器２との距離など）をオペレータが判断することにより、オペレータの判断に従って対象物の位置をより柔軟に検出することができる。

また、対象物の位置が点ではなく広がりを持つ領域として出力される。よって、他のセンサ２００による対象物の情報との対応付けが容易になり、目標候補の情報をより精度よく生成することができる。

（実施の形態５）
図１２は、実施の形態５に係る目標探知支援システム１００の主な構成を示すブロック図である。図１２に示すように、実施の形態５に係る目標探知支援システム１００は、検出情報記憶部１８０をさらに備えている。なお、実施の形態５に係る検出情報記憶部１８０を他の実施の形態１〜４に係る目標探知支援システム１００の構成に設けることもできる。

取得部１３０は、各種センサ２００からのセンサ情報をセンサ識別情報に応じた検出情報処理部１４０へ出力する。検出情報処理部１４０は、センサ情報に基づいて対象物の情報を生成すると共に、センサ情報を検出情報記憶部１８０に記憶する。なお、取得部１３０は、センサ情報を検出情報処理部１４０へ出力すると共に、センサ情報を検出情報記憶部１８０に記憶してもよい。また、センサ情報のうちの全ての情報を検出情報記憶部１８０に記憶しなくてもよい。たとえば、センサ識別情報を記憶せずに、検出情報およびセンサ位置情報を記憶してもよい。

検出情報記憶部１８０は、センサ２００からの検出情報を記憶する。検出情報記憶部１８０は、たとえば、音響情報記憶部１８１、レーダー情報記憶部１８２、光波情報記憶部１８３、逆探知情報記憶部１８４、磁気情報記憶部１８５、船舶識別情報記憶部１８６、通信情報記憶部１８７、敵味方情報記憶部１８８により構成されている。１つのセンサ２００に１つの検出情報記憶部１８０が対応して設けられている。ただし、複数のセンサ２００に対して１つの検出情報記憶部１８０が設けられていてもよい。また、検出情報記憶部１８０は、記憶部１２０と別途設けられているが、記憶部１２０と一体的に設けられていてもよい。

図１３は、実施の形態５に係る目標探知支援システム１００の目標探知支援方法の一例を示すフローチャートである。図１３に示すフローでも、図４に示した各ステップの処理を実行する。ただし、図１３に示すフローでは、ステップＳ１８の処理の後に、決定した目標物を追跡し、追跡できなかった場合に目標物の情報を再生成する処理(ステップＳ３０〜Ｓ３４）を実行する。なお、図１３に示すフローにおいて、図２と同様に、ステップＳ１９の処理が省略されていてもよい。また、図１３の示すフローにおいて、図６に示すステップＳ２０〜Ｓ２３の処理をステップＳ３０とＳ３２との間に実行してもよい。

具体的には、目標物が決定すると(ステップＳ１８)、この目標物に関する情報を各種センサ情報から生成部１５１が生成して、目標物を追跡する(ステップＳ３０)。そして、目標物に関する情報を出力部１５３が出力して表示部３２０に映し出すことにより、オペレータがその情報に基づいて目標物を監視することができる。

目標物の追跡をしている間に(ステップＳ３１：ＮＯ)、生成部１５１が目標物に関する情報を生成できなかった場合、目標物を追跡できなかったとして(ステップＳ３２：ＮＯ)、ステップＳ３３の処理に進む。ここでは、目標物に関する情報を過去のセンサ情報から再度生成し直すために、オペレータは目標物の情報を生成し直す条件（再生成条件）を入力部３１０により設定する。これにより、受付部１６０は入力部３１０から再生成条件を受け付ける(ステップＳ３３)。再生成条件としては、たとえば、読み出す検出情報の検出時刻（呼出値）、および、検出情報を処理するための条件（調整値）が挙げられる。調整値としては、たとえば、実施の形態４に係る重み付け設定部１８（図７）により設定される重み付けが挙げられる。

検出情報処理部１４０は、受付部１６０から再生成条件を受けて、再生成条件の呼出値に応じて検出情報を検出情報記憶部１８０から読み出す(ステップＳ３４)。この際に、検出情報とともに、センサ識別情報やセンサ位置情報などを読み出してもよい。そして、検出情報処理部１４０は、読み出した情報および調整値に基づいて対象物の情報を取得し直す(ステップＳ１２)。たとえば、調整値が音響センサ２１０の重み付けの場合には、新たに設定された重み付けに従って拡張検出領域１５（図１０）に対応する票数を投票空間２３（図１０）に設定し、票数が多い物体存在領域２４（図１０）を対象物の位置として取得する。これより、新たに取得された対象物の位置に基づいて、目標候補の情報が生成されて分析され(ステップＳ１３〜Ｓ１５)、分析の結果が表示部３２０に出力される。これにより、オペレータは、過去の情報を見て、目標候補や目標物を判断することができる。

上記実施の形態によれば、オペレータからの再生成条件を受け付けることにより、各種センサ２００の検出情報から対象物の情報を再生成することができる。この再生成された対象物の情報により、オペレータの判断を反映した新たな目標候補の情報を生成し、オペレータに提供することができる。このように、オペレータの判断材料が増えるため、より精度の良く目標物を探知することができる。

なお、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の目標探知支援システム１００およびその方法は、水中における目標物をより精度よく見つけ出すことができる目標探知支援システム１００およびその方法等として有用である。

１４ 拡張検出領域生成部
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ 拡張検出領域
１６ 受信方位誤差
１７ 伝搬距離誤差
１９ 投票加算部
２０ 存在領域特定部
１００ 目標探知支援システム
１４０〜１４８ 検出情報処理部（処理部）
１５１ 生成部
１５２ 分析部
１５３ 出力部
１６０ 受付部
１７０ 管制部
１８０〜１８８ 検出情報記憶部
２００ センサ

Claims (7)

1. 水中にある目標物の探知を支援するシステムであって、
   複数種類のセンサのそれぞれにより検出された対象物の検出情報を取得する処理部と、
   前記検出情報から推定された所定時間後の前記対象物の推定位置及び所定時間後の前記検出情報から得られた前記対象物の検出位置に基づいて目標候補の情報を生成する生成部と、
   前記目標候補の情報を所定のフィルタを用いて分析する分析部と、
   前記分析の結果を出力する出力部と、
   前記目標候補の中から選択を受け付ける受付部と、を備える目標探知支援システム。
2. 前記受付部は、前記目標候補の中から選択を受け付ける前に、前記フィルタの条件の再設定を受け付ける、請求項１に記載の目標探知支援システム。
3. 選択された前記目標候補の情報に基づいて前記センサを制御するパラメータを作成する管制部をさらに備える、請求項１または２に記載の目標探知支援システム。
4. 前記検出情報を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記目標候補の中から選択を受け付けた後に、前記目標候補の情報の再生成条件を前記受付部が受け付けた場合、前記生成部は、前記再生成条件に従って前記記憶部から読み出された前記検出情報に基づいて前記目標候補の情報を再生成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の目標探知支援システム。
5. 前記出力部は、前記目標候補の情報に関する特徴を、前記目標候補の位置とともに出力する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の目標探知支援システム。
6. 前記センサは、送波器および複数の受波器を含む音響センサを含み、
   前記処理部は、
   前記音響センサから前記検出情報および観測誤差情報を取得し、前記検出情報に基づいた対象物の位置に前記観測誤差情報に基づいた誤差分布を反映させた拡張検出領域を生成する拡張検出領域生成部と、
   前記拡張検出領域に対応した票数を投票空間に設定する投票加算部と、
   前記投票空間において前記票数の多い領域を前記対象物の存在領域として特定する領域特定部と、を有している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の目標探知支援システム。
7. 水中にある目標物の探知を支援する目標探知支援方法であって、
   複数種類のセンサのそれぞれにより検出された対象物の検出情報を取得し、
   前記検出情報から推定された所定時間後の前記対象物の推定位置及び所定時間後の前記検出情報から得られた前記対象物の検出位置に基づいて目標候補の情報を生成し、
   前記目標候補の情報を所定のフィルタを用いて分析した結果を出力し、
   前記目標候補の中から選択を受け付ける目標探知支援方法。

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