JP6372222B2 - 水測予察装置及び方法並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、例えばソーナーにおける水測予察装置及び方法並びにプログラムに関するものである。

従来、音源から放射される音波に基づいて、ソーナーの探知領域を予察する技術がある。具体的には、音波の波面と直交し音波の進行方向を示す線である音線に基づいて、水中における音波伝搬の事象を予測する。

ところで、音源から放射される音声ビームを制御するスピーカーアレイ装置がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術は、聴取者の位置に応じて音線ビームの本数を増減させることにより聴取者に音の存在を明確にさせている。

また、荷電粒子ビームを制御する荷電粒子ビーム描画装置がある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の技術は、高解像度であることが要求される部分には荷電粒子ビームの電流密度を増加させ、高解像度であることが要求されない部分には荷電粒子ビームの電流密度を減少させることにより、描画精度の要求に応じている。

特開２０１０−４５４３２号公報 特開２０１３−７４２０７号公報

しかし、各音線は位相速度に差があり、遠距離になるにつれて各音線の間隔は広がるため、遠距離ほど音場の網羅性は低くなる。そのため、例えば音線の密度を密にすることにより音場の網羅性を担保することが考えられる。しかしながら、計算精度は高くなるが、全体の音線放射数が増加し、音線計算の計算量が膨大になってしまう。

そこで、本発明は、音線計算における計算精度を保ちつつ、計算量を抑えることができる水測予察装置及び方法並びにプログラムを提供することを目的とするものである。

本発明の水測予察装置は、ソーナーの探知領域の予察を行う水測予察装置であって、探知領域の探知条件を設定する探知条件設定手段と、探知条件設定手段によって設定された探知条件に基づいて音線の放射角度を設定する音線放射角度設定手段とを備え、探知条件設定手段は、音線のそれぞれについて、音線の基準に対するふ仰角が大きくなるにつれて番号が大きい値の番号を設定するものであり、音線放射角度設定手段は、音線の放射角度を設定する際に用いられる、ふ仰角が大きくなるにつれて音線の密度が減少する関係を規定した第１の関数と、第１の関数よりも変化の割合が大きい第２の関数とを記憶したものであり、第１の関数に基づいて音線の放射角度を設定する第１ふ仰角側設定手段と、第１ふ仰角側設定手段において設定された音線の放射角度が、予め定めた切り替え角よりも大きいか否かを判定する判定手段と、判定手段において音線の放射角度が切り替え角よりも大きいと判定されたものについては、第２の関数に基づいて音線の番号と、音線の番号が第１番目のときの第２の関数の傾きと、音線の最大放射角度とから求められた音線の放射角度を設定する第２ふ仰角側設定手段とを有するものである。

本発明の水測予察方法は、ソーナーの探知領域の予察を行う水測予察方法であって、探知領域の探知条件を設定し、音線のそれぞれについて、音線の基準に対するふ仰角が大きくなるにつれて番号が大きい値の番号を設定し、設定した探知条件に基づいて、ふ仰角が大きくなるにつれて音線の密度が減少するように音線の放射角度を設定し、音線の放射角度を設定する際、ふ仰角が大きくなるにつれて音線の密度が減少する関係を規定した第１の関数に基づいて音線の放射角度を設定し、設定された音線の放射角度が、予め定めた切り替え角よりも大きい場合に、第１の関数よりも変化の割合が大きい第２の関数に基づいて、音線の番号と、音線の番号が第１番目のときの第２の関数の傾きと、音線の最大放射角度とから求められた音線の放射角度を設定するものである。

本発明の水測予察プログラムは、コンピュータを、ソーナーの探知領域の探知条件を設定する探知条件設定手段と、探知条件設定手段によって設定された探知条件に基づいて音線の放射角度を設定する音線放射角度設定手段とを備え、探知条件設定手段は、音線のそれぞれについて、音線の基準に対するふ仰角が大きくなるにつれて番号が大きい値の番号を設定するものであり、音線放射角度設定手段は、音線の放射角度を設定する際に用いられる、ふ仰角が大きくなるにつれて音線の密度が減少する関係を規定した第１の関数と、第１の関数よりも変化の割合が大きい第２の関数とを記憶したものであり、第１の関数に基づいて音線の放射角度を設定する第１ふ仰角側設定手段と、第１ふ仰角側設定手段において設定された音線の放射角度が、予め定めた切り替え角よりも大きいか否かを判定する判定手段と、判定手段において音線の放射角度が切り替え角よりも大きいと判定されたものについては、第２の関数に基づいて音線の番号と、音線の番号が第１番目のときの第２の関数の傾きと、音線の最大放射角度とから求められた音線の放射角度を設定する第２ふ仰角側設定手段とを有するものとして機能させるためのプログラムである。

なお、音線放射角度設定手段は、音線の基準に対するふ仰角が大きくなるにつれて音線の密度が減少するように、放射角度を増加させるものであればよく、例えば二次関数的に増加させてもよいし、三次関数以上のＮ次関数または指数関数であってもよい。

この際、第１の関数は、ふ仰角が大きくなるにつれて音線の放射角度が二次関数的に増加する関係を規定したものであってもよい。

音線放射角度設定手段は、第１の関数に基づいて音線の放射角度を設定する際、音線の番号が大きくなるに従い音線の放射角度を二次関数的に増加させて設定するものであってもよい。

この際、第２の関数は、ふ仰角が大きくなるにつれて音線の放射角度が三次関数的に増加する関係を規定したものであってもよい。

第１ふ仰角側設定手段は、第１の関数に基づいて音線の放射角度を設定する際、音線の番号が大きくなるに従い音線の放射角度を第１の関数に基づいて増加させた音線の放射角度を設定するものであり、第２ふ仰角側設定手段は、第２の関数に基づいて音線の放射角度を設定する際、音線の番号が大きくなるに従い音線の放射角度を第２の関数に基づいて増加させた音線の放射角度を設定するものであってもよい。

第１の関数は、音線の番号と、基準の音線と基準の音線に隣接する音線との間隔である最小放射間隔と、音線の最大放射角度とから音線の放射角度を求めるものであってもよい。

また、音線放射角度設定手段において設定された音線の放射角度に基づいて音線の経路を演算する音線演算手段と、音線演算手段において演算された音線の経路に基づいて音線の音圧を演算する音圧演算手段と、音圧演算手段において演算された音線の音圧に基づいてソーナーの探知確率を演算する探知確率演算手段とをさらに備えたものであってもよい。

本発明の水測予察装置及び方法並びにプログラムによれば、音線の基準に対するふ仰角が大きくなるにつれて音線の放射角度を増加させて設定することにより、全体的に音線放射数を減らすことができるため、音線計算における計算精度を保ちつつ、計算量を抑えることができる。

本発明の実施の形態１において音源１３から放射される音線νの放射角度θ（ｎ）を説明する図である。 本発明の水測予察装置１の実施の形態１を示すブロック図である。 本発明の水測予察装置１の動作例を示すフローチャートである。 本発明の水測予察装置４１の実施の形態２を示すブロック図である。 本発明の水測予察装置４１の動作例を示すフローチャートである。 従来の音線νの密度を説明する図である。 従来の水測予察装置１０１を示すブロック図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１において音源１３から放射される音線νの放射角度θ（ｎ）を説明する図である。図１に示すように、音源１３は例えば飛行体１０にぶら下がった状態で海中に設けられ、音線νを放射する。音源１３は音線νの放射角度θ（ｎ）を変えることで音線νを海面７から海底９にかけてさまざまな方向に放射している。

例えばある深度ｚにおいて水平距離ｒに向かって放出される面を基準としたときの音線νの番号ｎを０とし、音線νの番号ｎをふ仰角θνｉの角度が大きくなる方向に最大でＮの値まで変更して音線νを放射する場合、放射される音線放射数は２Ｎ＋１となり、音線νの番号ｎは０からＮまでの範囲で変わることになる。この場合、音線νの番号ｎがＮのときの音線νの放射角度θ（ｎ）は音線νの放射角度θ（ｎ）の最大値すなわち最大放射角θ_ｍａｘである。また、この場合、基準の音線νと、基準の音線νに隣接する音線νとの間の音線νの放射角度θ（ｎ）はθ（１）である。

なお、図１においては音源１３が飛行体１０にぶら下がった状態の一例について説明するものであるが、特にこれに限定されない。音源１３は例えば図示しない観測ブイに接続され、観測ブイと、陸上、海上、又は空中を移動する移動体との間で通信が行われるものであってもよい。また、基準は特に限定されるものではなく、深度ｚ方向に対して水平面上である必要もなく、海面７から海底９までの間にあればよい。

図２は、本発明の水測予察装置１の実施の形態１を示すブロック図である。なお、図２の水測予察装置１の機能構成は、マイコン、コンピュータ等のハードウェア上でプログラムを実行させることにより、構築されたものである。また、この水測予察装置１のプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に記憶され、若しくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされることとなる。

図２の水測予察装置１は、例えば図１の飛行体１０に設けられ、ソーナーの探知領域の予察を行うものであり、探知条件設定手段２１と、音線放射角度設定手段２３とを備えている。探知条件設定手段２１は、ソーナーの探知領域の探知条件を設定するものである。探知条件は、音線νの番号ｎの最大値Ｎ、最大放射角θ_ｍａｘ、基準の音線νと、基準の音線νに隣接する音線νとの間の放射角度の変化量（すなわち最小放射間隔）Δθ_ｍｉｎである。ここで、探知条件はいずれも固定値で設定されるものである。また、探知条件設定手段２１は、音線νのそれぞれについて、ふ仰角θνｉが大きくなるにつれて番号ｎが大きい値の番号ｎを設定するものである。

音線放射角度設定手段２３は、探知条件設定手段２１によって設定された探知条件に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定するものである。具体的には、音線放射角度設定手段２３は、音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する際、音線νの基準に対するふ仰角θνｉが大きくなるにつれて音線νの密度が減少するように、放射角度θ（ｎ）を増加させて設定するものである。音線放射角度設定手段２３は、このような音線νの放射角度θ（ｎ）を二次関数的に増加させて設定するものである。

より具体的には、音線放射角度設定手段２３は、ふ仰角が大きくなるにつれて音線νの放射角度θ（ｎ）が二次関数的に増加する関係を規定した第１の関数を記憶している。そして、音線放射角度設定手段２３は、第１の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定するものである。音線放射角度設定手段２３は、第１の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する際、音線νの番号ｎに対応する音線νの放射角度θ（ｎ）を二次関数的に増加させて設定する。音線放射角度設定手段２３は、基準の音線νと、基準の音線νに隣接する音線νとの間の放射角度の変化量（すなわち最小放射間隔）Δθ_ｍｉｎを第１の関数の重み付けの演算に用いるものである。ここで、第１の関数は、次の式（１）で表される。

式（１）に示すように、第１の関数は、音線νの番号ｎと、基準の音線νの放射角度θ（０）と基準の音線νに隣接する音線νとの間の放射角度の変化量（すなわち最小放射間隔）Δθ_ｍｉｎと、音線νの最大放射角θ_ｍａｘとから音線νの放射角度θ（ｎ）を求めるものである。具体的には、第１の関数は、二次関数であって、重み付けと、音線νの番号ｎと、音線νの番号ｎ_０と、θ_０とを二次関数に適用することにより音線νの放射角度θ（ｎ）が求まる。

式（１）において、音線νの番号ｎは基準の音線νに対応する０から最大放射角θ_ｍａｘに対応するＮまで１ずつ単調増加するものであり、音線νの放射角度θ（ｎ）は二次関数的に増加するものである。つまり、音線νの放射角度θ（ｎ）は番号ｎが大きくなるにつれて二次関数的に増加することにより等間隔に増加するものに比べて早く上限値である音線νの番号ｎの最大値Ｎに到達する。このため、音線νの放射角度θ（ｎ）が二次関数的に増加すれば、音線νの番号ｎが等間隔に増加するものに比べて式（１）で導出される音線νの放射角度θ（ｎ）の数は少なくなる。これにより、全体的な音線放射数は、音線νの番号ｎが等間隔に増加するものに比べて少なくなる。

また、高ふ仰角側の音線νは水平距離ｒが大きくなるにつれて海面７と海底９との間で反射を繰り返す回数が増すため損失が大きくなり、雑音に埋もれていくことになる。よって、高ふ仰角側の音線νは、水平距離ｒが大きくなるにつれて有意性が低くなるため計算精度に影響を与えにくくなる。また、各音線νは位相速度に差があり、遠距離になるにつれて各音線νの間隔は広がるため遠距離ほど音場の網羅性は低くなる。したがって、高ふ仰角側の音線νは、遠距離になるにつれて音場の網羅性は低いものであり、計算精度に影響を与えにくいものである。

また、音線νの密度という観点からすれば、音線νの放射角度θ（ｎ）は二次関数的に増加するものであるため、基準に近い側、すなわち低ふ仰角側では音線νの密度は密であり、基準から遠い側、すなわち高ふ仰角側では音線νの密度は粗である。そして、上記の説明から、高ふ仰角側の音線νは、計算精度に影響を与えにくいものである。したがって、高ふ仰角側の音線νの密度が粗であったとしても低ふ仰角側の音線νの密度が密であれば音線計算の計算精度を保つことができる。

水測予察装置１は、音線演算手段２５と、音圧演算手段２７と、探知確率演算手段２９とをさらに備えている。音線演算手段２５は、音線放射角度設定手段２３において設定された音線νの放射角度θ（ｎ）に基づいて音線νの経路Ｐを演算する、すなわち音線計算を行うものである。よって、音線演算手段２５は、音線放射角度設定手段２３において設定された音線νの放射角度θ（ｎ）の数が少なくなることにより音線計算の計算量が抑えられることになる。音圧演算手段２７は、音線演算手段２５において演算された音線νの経路Ｐに基づいて音線νの音圧を演算するものである。音圧演算手段２７は、例えば音線νを中心としたガウス分布状のエネルギーの広がりの標準偏差に基づいて音線νの音圧を演算するものである。探知確率演算手段２９は、音圧演算手段２７において演算された音線νの音圧に基づいてソーナーの探知確率を演算するものである。

図３は、本発明の水測予察装置１の動作例を示すフローチャートである。ＳＴ１では、探知条件設定手段２１において探知条件が設定される。ＳＴ２では、探知条件設定手段２１において音線νの番号ｎの初期値例えば０が設定される。ＳＴ３では、音線放射角度設定手段２３において設定した音線νの番号ｎに対応する音線νの放射角度θ（ｎ）が設定される。ＳＴ４では、音線放射角度設定手段２３において音線νの番号ｎが最大値Ｎ未満であるか否かが判定される。音線放射角度設定手段２３において音線νの番号ｎが最大値Ｎ以上である場合（ＳＴ４のＮＯ）、設定した音線νの放射角度θ（ｎ）が音線演算手段２５に送信される。一方、音線放射角度設定手段２３において音線νの番号ｎが最大値Ｎ未満である場合（ＳＴ４のＹＥＳ）、ｎをインクリメントした後（ＳＴ５）、ＳＴ３、ＳＴ４の処理が実行される。

図６は、従来の音線νの密度を説明する図である。図７は、従来の水測予察装置１０１を示すブロック図である。図６に示すように、音線νの経路Ｐ１における音線νと、音線νの経路Ｐ３における音線νとは位相速度に差がある。よって、音源１３に対して近距離側の音線νの間隔ｈ１に比べて音源１３に対して遠距離側の音線νの間隔ｈ２は広がっているため、遠距離になるにつれて音場の網羅性が低くなっている。従来の図７の水測予察装置１は、探知条件設定手段１２１、音線放射角度設定手段１２３、音線演算手段２５、音圧演算手段２７、探知確率演算手段２９を備え、音線放射角度設定手段１２３が音線νの放射角度θ（ｎ）を等間隔で細かくすることにより遠距離側であっても音線νの間隔ｈ２を狭める。これにより、音場の網羅性が高くなるため音線計算の計算精度を高めることができる。

しかし、従来の水測予察装置１０１は、音線νの放射角度θ（ｎ）が等間隔で細かいため、全体的な音線放射数が増加する。よって、音線計算における計算精度を高めることはできるが、計算量は膨大となっている。そして、音線νの経路Ｐ５における音線νは、高ふ仰角側の音線νであるため、水平距離ｒが大きくなるにつれて海面７と海底９との間で反射を繰り返す回数が増すことにより損失が大きくなり、雑音に埋もれていくことになる。よって、高ふ仰角側である音線νの経路Ｐ５における音線νは、有意性が低く、計算精度に影響を与えにくい。

そこで、水測予察装置１は、音線νの基準に対するふ仰角θνｉが大きくなるにつれて音線νの放射角度θ（ｎ）を増加させて設定することにより、全体的に音線放射数を減らすことができる。このため、音線計算における計算精度を保ちつつ、計算量を抑えることができる。

具体的には、水測予察装置１は、音線νの放射角度θ（ｎ）が二次関数的に増加することにより、等間隔に増加するものに比べて早く上限値である音線νの番号ｎの最大値Ｎに到達するため、音線νの放射角度θ（ｎ）の数は少なくなる。これにより、全体的な音線放射数は、音線νの番号ｎが等間隔に増加するものに比べて少なくなる。

また、高ふ仰角側の音線νは、遠距離側になるにつれて有意性が低くなるため計算精度に影響を与えにくい。したがって、高ふ仰角側の音線νの密度が粗であったとしても低ふ仰角側の音線νの密度が密であれば音線計算の計算精度を保つことができる。

換言すれば、水測予察装置１は、音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する際、音線νの基準に対するふ仰角θνｉが大きくなるにつれて音線νの放射角度θ（ｎ）を増加させて設定することにより、音線計算における計算精度を保ちつつ、計算量を抑えることができる。

実施の形態２．
図４は、本発明の水測予察装置４１の実施の形態２を示すブロック図である。なお、図４の水測予察装置４１において図２の水測予察装置１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図４の水測予察装置４１が図２の水測予察装置１と異なる点は、音線放射角度設定手段５３が、第１の関数よりも放射角度θ（ｎ）の変化の割合が大きい第２の関数を記憶したものであり、第１ふ仰角側設定手段６１と、判定手段６３と、第２ふ仰角側設定手段６５とを備えている点である。

具体的には、第１ふ仰角側設定手段６１は、第１の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定するものである。つまり、第１ふ仰角側設定手段６１は、図２の音線放射角度設定手段２３と同一の機能を有するものである。判定手段６３は、予め定めた切り替え角αを有し、第１ふ仰角側設定手段６１において設定された音線νの放射角度θ（ｎ）が切り替え角αよりも大きいか否かを判定するものである。

第２ふ仰角側設定手段６５は、判定手段６３において音線νの放射角度θ（ｎ）が切り替え角αよりも大きいと判定されたものについては、第２の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定するものである。具体的には、第２ふ仰角側設定手段６５は、第２の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する際、音線νの番号ｎに対応する音線νの放射角度θ（ｎ）の変化の割合（放射角度の変化量）を第１の関数よりも大きく設定する。また、第２ふ仰角側設定手段６５は、音線νの番号ｎが第１番目のときの第２の関数の傾きΔθを第２の関数の重み付けの演算に用いるものである。ここで、音線νの番号ｎが第１番目のときの第２の関数の傾きΔθは、音線νの放射角度θ（ｎ）を音線νの番号ｎで微分した関数に第１番目の音線νの番号ｎ_１を代入したときの値となる。第２の関数は次の式（２）で表される。

式（２）に示すように、第２の関数は、音線νの番号ｎと、音線νの番号ｎが第１番目のときの第２の関数の傾きΔθと、音線νの最大放射角θ_ｍａｘとから音線νの放射角度θ（ｎ）を求めるものである。具体的には、第２の関数は、三次関数であって、重み付けと、音線νの番号ｎと、音線νの番号ｎ_０と、パラメータθ_０とを三次関数に適用することにより音線νの放射角度θ（ｎ）が求まる。

式（２）において、音線νの番号ｎは基準の音線νに対応する０から最大放射角θ_ｍａｘに対応するＮまで１ずつ単調増加するものであり、音線νの放射角度θ（ｎ）は第２の関数である三次関数により増加するものである。つまり、音線νの放射角度θ（ｎ）は番号ｎの増加に伴い三次関数的に増加することにより等間隔に増加するものに比べて早く上限値である音線νの番号ｎの最大値Ｎに到達する。このため、音線νの放射角度θ（ｎ）が三次関数的に増加すれば、音線νの番号ｎが等間隔に増加するものに比べて式（２）で導出される音線νの放射角度θ（ｎ）の数は少なくなる。さらに、式（２）は三次関数であり、式（１）は二次関数であるため、式（２）で導出される音線νの放射角度θ（ｎ）の数は、式（１）で導出される音線νの放射角度θ（ｎ）に比べてさらに少なくなる。これにより、全体的な音線放射数は、音線νの番号ｎが等間隔に増加するもの及び式（１）で導出されるものに比べてさらに少なくなる。

また、実施の形態１と同様の理由により、高ふ仰角側の音線νは、遠距離になるにつれて音場の網羅性は低くなり、計算精度に影響を与えにくいものであり、高ふ仰角側の音線νの密度が粗であったとしても低ふ仰角側の音線νの密度が密であれば音線計算の計算精度を保つことができる。

図５は、本発明の水測予察装置４１の動作例を示すフローチャートである。ＳＴ２１では、探知条件設定手段２１において探知条件が設定される。ＳＴ２２では、探知条件設定手段２１において音線νの番号ｎの初期値例えば０が設定される。ＳＴ２３では、第１ふ仰角側設定手段６１において設定した音線νの番号ｎに対応する音線νの放射角度θ（ｎ）が第１の関数に基づいて二次関数的に増加させて設定される。ＳＴ２４では、第１ふ仰角側設定手段６１において音線νの番号ｎが最大値Ｎ未満であるか否かが判定される。第１ふ仰角側設定手段６１において音線νの番号ｎが最大値Ｎ以上である場合（ＳＴ２４のＮＯ）、設定した音線νの放射角度θ（ｎ）が音線演算手段２５に送信される。一方、第１ふ仰角側設定手段６１において音線νの番号ｎが最大値Ｎ未満である場合（ＳＴ２４のＹＥＳ）、ｎをインクリメントする（ＳＴ２５）。

ＳＴ２６では、判定手段６３において音線νの放射角度θ（ｎ）が切り替え角αよりも大きいか否かが判定される。判定手段６３において音線νの放射角度θ（ｎ）が切り替え角αよりも大きい場合、設定した音線νの放射角度θ（ｎ）が音線演算手段２５に送信され、ＳＴ２７〜ＳＴ３１の処理が実行される。一方、判定手段６３において音線νの放射角度θ（ｎ）が切り替え角α以下である場合、ＳＴ２３〜ＳＴ２６の処理が実行される。

ＳＴ２７では、探知条件設定手段２１において探知条件が設定される。ＳＴ２８では、探知条件設定手段２１において音線νの番号ｎを切り替え角αの判定時の値に設定する。ＳＴ２９では、第２ふ仰角側設定手段６５において設定した音線νの番号ｎに対応する音線νの放射角度θ（ｎ）が第２の関数に基づいて三次関数的に増加させて設定される。ＳＴ３０では、第２ふ仰角側設定手段６５において音線νの番号ｎが最大値Ｎ未満であるか否かが判定される。第２ふ仰角側設定手段６５において音線νの番号ｎが最大値Ｎ以上である場合（ＳＴ３０のＮＯ）、設定した音線νの放射角度θ（ｎ）が音線演算手段２５に送信される。一方、第２ふ仰角側設定手段６５において音線νの番号ｎが最大値Ｎ未満である場合（ＳＴ３０のＹＥＳ）、ｎをインクリメントし（ＳＴ３１）、ＳＴ２９〜ＳＴ３１の処理が実行される。

以上の説明から、水測予察装置１は、音線νの放射角度θ（ｎ）が切り替え角α以下と判定された場合、第１の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を二次関数的に増加させて設定し、音線νの放射角度θ（ｎ）が切り替え角αよりも大きいと判定された場合、第２の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を三次関数的に増加させることにより、実施の形態１と比べ、全体的に音線放射数をさらに減らすため、音線計算における計算精度を保ちつつ、計算量を特に顕著に抑えることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態１、２においては、ソーナーの探知領域の予察を行う水測予察装置１であって、探知領域の探知条件を設定する探知条件設定手段２１と、探知条件設定手段２１によって設定された探知条件に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する音線放射角度設定手段２３とを備え、音線放射角度設定手段２３は、音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する際、音線νの基準に対するふ仰角θνｉが大きくなるにつれて音線νの密度が減少するように、放射角度θ（ｎ）を増加させるものである。これにより、全体的に音線放射数を減らすことができるため、音線計算における計算精度を保ちつつ、計算量を抑えることができる。

また、本発明の好ましい実施の形態１においては、音線放射角度設定手段２３は、予め定めた第１の関数を有し、第１の関数は放射角度θ（ｎ）を二次関数的に増加するものであり、第１の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定するものである。これにより、ふ仰角θνｉが大きくなるにつれて音線νの密度が減少するように、放射角度を増加させることができる。

また、本発明の好ましい実施の形態１においては、探知条件設定手段２１は、音線νのそれぞれについて、ふ仰角θνｉが大きくなるにつれて番号ｎが大きい値の番号ｎを設定するものであり、音線放射角度設定手段２３は、予め定めた第１の関数を有し、第１の関数は二次関数的に増加するものであり、第１の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する際、音線νの番号ｎに対応する音線νの放射角度θ（ｎ）を二次関数的に増加させて設定するものである。これにより、音線νの番号ｎを用いて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定することができる。

また、本発明の好ましい実施の形態２においては、音線放射角度設定手段２３は、予め定めた第１の関数及び第２の関数を有し、第１の関数は放射角度θ（ｎ）を二次関数的に増加させるものであり、第２の関数は第１の関数よりも放射角度θ（ｎ）の変化の割合が大きいものであり、第１の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する第１ふ仰角側設定手段６１と、予め定めた切り替え角αを有し、第１ふ仰角側設定手段６１において設定された音線νの放射角度θ（ｎ）が切り替え角αよりも大きいか否かを判定する判定手段６３と、判定手段６３において音線νの放射角度θ（ｎ）が切り替え角αよりも大きいと判定されたものについては、第２の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する第２ふ仰角側設定手段６５とを備えたものである。これにより、切り替え角αに応じて音線νの放射角度θ（ｎ）を求めるために用いる関数を切り替えることができる。

また、本発明の好ましい実施の形態２においては、探知条件設定手段２１は、音線νのそれぞれについて、ふ仰角θνｉが大きくなるにつれて番号ｎが大きい値の番号ｎを設定するものであり、第１ふ仰角側設定手段６１は、第１の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する際、音線νの番号ｎに対応する音線νの放射角度θ（ｎ）を第１の関数に基づいて増加させながら設定するものであり、第２ふ仰角側設定手段６５は、第２の関数に基づいて音線νの放射角度θ（ｎ）を設定する際、音線νの番号ｎに対応する音線νの放射角度θ（ｎ）を第２の関数に基づいて増加させて設定するものである。これにより、ふ仰角θνｉが大きくなるにつれて音線νの密度がさらに減少するように、放射角度θ（ｎ）を増加させる。

また、本発明の好ましい実施の形態１、２においては、音線νの番号ｎと、基準の音線νと基準の音線νに隣接する音線νとの間の放射角度θ（ｎ）の変化量と、音線νの最大放射角θ_ｍａｘとを、第１の関数に適用して音線νの放射角度θ（ｎ）を求めるものである。これにより、第１の関数を利用して音線νの放射角度θ（ｎ）を求めることができる。

また、本発明の好ましい実施の形態２においては、音線νの番号ｎと、音線νの番号ｎが第１番目のときの第２の関数の傾きΔθと、音線νの最大放射角θ_ｍａｘとを、第２の関数に適用して音線νの放射角度θ（ｎ）を求めるものである。これにより、第２の関数を利用して音線νの放射角度θ（ｎ）を求めることができる。

また、本発明の好ましい実施の形態１、２においては、第１の関数は、二次関数であり、音線νの放射角度θ（ｎ）を二次関数的に増加させることができる。

また、本発明の好ましい実施の形態２においては、第２の関数は、三次関数であり、第２の関数は、第１の関数よりも音線νの放射角度θ（ｎ）の変化の割合を大きくさせることができる。

また、本発明の好ましい実施の形態１、２においては、音線放射角度設定手段２３、５３において設定された音線νの放射角度θ（ｎ）に基づいて音線νの経路Ｐを演算する音線演算手段２５と、音線演算手段２５において演算された音線νの経路Ｐに基づいて音線νの音圧を演算する音圧演算手段２７と、音圧演算手段２７において演算された音線νの音圧に基づいてソーナーの探知確率を演算する探知確率演算手段２９とをさらに備えたものである。これにより、音線計算の計算精度を保ちつつ、計算量を抑えることができるため、ソーナーの探知領域の予察の効率を向上させることができる。

なお、本発明の好ましい実施の形態は、上記実施の形態１、２に限定されない。上記説明では、実施の形態１において二次関数が使用されているが三次関数が使用されてもよい。また、上記説明では、切り替え角αは１つであるが、特にこれに限定されない。例えば、複数の切り替え角α_１〜Ｎを有し、ふ仰角θνｉが各切り替え角α_１〜Ｎを超えるにつれ、音線νの放射角度θ（ｎ）の増加率を大きなものにしてもよい。これにより、音線計算における計算精度を保ちつつ、計算量を特に顕著に抑えることができる。

１、４１、１０１ 水測予察装置、７ 海面、９ 海底、１０ 飛行体、１３ 音源、２１、１２１ 探知条件設定手段、２３、５３、１２３ 音線放射角度設定手段、２５ 音線演算手段、２７ 音圧演算手段、２９ 探知確率演算手段、６１ 第１ふ仰角側設定手段、６３ 判定手段、６５ 第２ふ仰角側設定手段、Ｐ、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５ 音線νの経路、ｈ１、ｈ２ 音線νの間隔、ｒ 水平距離、ｚ 深度、ν 音線、θνｉ ふ仰角、α 切り替え角。

Claims (9)

1. ソーナーの探知領域の予察を行う水測予察装置であって、
   前記探知領域の探知条件を設定する探知条件設定手段と、
   前記探知条件設定手段によって設定された探知条件に基づいて音線の放射角度を設定する音線放射角度設定手段と
   を備え、
   前記探知条件設定手段は、
   前記音線のそれぞれについて、前記音線の基準に対するふ仰角が大きくなるにつれて番号が大きい値の番号を設定するものであり、
   前記音線放射角度設定手段は、
   前記音線の放射角度を設定する際に用いられる、前記ふ仰角が大きくなるにつれて前記音線の密度が減少する関係を規定した第１の関数と、前記第１の関数よりも変化の割合が大きい第２の関数とを記憶したものであり、
   前記第１の関数に基づいて前記音線の放射角度を設定する第１ふ仰角側設定手段と、
   前記第１ふ仰角側設定手段において設定された前記音線の放射角度が、予め定めた切り替え角よりも大きいか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段において前記音線の放射角度が前記切り替え角よりも大きいと判定されたものについては、前記第２の関数に基づいて前記音線の番号と、前記音線の番号が第１番目のときの前記第２の関数の傾きと、前記音線の最大放射角度とから求められた前記音線の放射角度を設定する第２ふ仰角側設定手段と
   を有することを特徴とする水測予察装置。
2. 前記第１の関数は、前記ふ仰角が大きくなるにつれて前記音線の放射角度が二次関数的に増加する関係を規定したものであることを特徴とする請求項１記載の水測予察装置。
3. 前記音線放射角度設定手段は、前記第１の関数に基づいて前記音線の放射角度を設定する際、前記音線の番号が大きくなるに従い前記音線の放射角度を二次関数的に増加させて設定するものであることを特徴とする請求項２記載の水測予察装置。
4. 前記第２の関数は、前記ふ仰角が大きくなるにつれて前記音線の放射角度が三次関数的に増加する関係を規定したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の水測予察装置。
5. 前記第１ふ仰角側設定手段は、前記第１の関数に基づいて前記音線の放射角度を設定する際、前記音線の番号が大きくなるに従い前記音線の放射角度を前記第１の関数に基づいて増加させた前記音線の放射角度を設定するものであり、
   前記第２ふ仰角側設定手段は、前記第２の関数に基づいて前記音線の放射角度を設定する際、前記音線の番号が大きくなるに従い前記音線の放射角度を前記第２の関数に基づいて増加させた前記音線の放射角度を設定するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の水測予察装置。
6. 前記第１の関数は、前記音線の番号と、前記基準の前記音線と前記基準の前記音線に隣接する前記音線との間隔である最小放射間隔と、前記音線の最大放射角度とから前記音線の放射角度を求めるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の水測予察装置。
7. 前記音線放射角度設定手段において設定された前記音線の放射角度に基づいて前記音線の経路を演算する音線演算手段と、
   前記音線演算手段において演算された前記音線の経路に基づいて前記音線の音圧を演算する音圧演算手段と、
   前記音圧演算手段において演算された前記音線の音圧に基づいて前記ソーナーの探知確率を演算する探知確率演算手段と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の水測予察装置。
8. ソーナーの探知領域の予察を行う水測予察方法であって、
   前記探知領域の探知条件を設定し、
   音線のそれぞれについて、前記音線の基準に対するふ仰角が大きくなるにつれて番号が大きい値の番号を設定し、
   設定した探知条件に基づいて、前記ふ仰角が大きくなるにつれて前記音線の密度が減少するように前記音線の放射角度を設定し、
   前記音線の放射角度を設定する際、
   前記ふ仰角が大きくなるにつれて前記音線の密度が減少する関係を規定した第１の関数に基づいて前記音線の放射角度を設定し、
   設定された前記音線の放射角度が、予め定めた切り替え角よりも大きい場合に、前記第１の関数よりも変化の割合が大きい第２の関数に基づいて、前記音線の番号と、前記音線の番号が第１番目のときの前記第２の関数の傾きと、前記音線の最大放射角度とから求められた前記音線の放射角度を設定する
   ことを特徴とする水測予察方法。
9. コンピュータを、
   ソーナーの探知領域の探知条件を設定する探知条件設定手段と、
   前記探知条件設定手段によって設定された探知条件に基づいて音線の放射角度を設定する音線放射角度設定手段と
   を備え、
   前記探知条件設定手段は、
   前記音線のそれぞれについて、前記ふ仰角が大きくなるにつれて番号が大きい値の番号を設定するものであり、
   前記音線放射角度設定手段は、
   前記音線の放射角度を設定する際に用いられる、前記音線の基準に対するふ仰角が大きくなるにつれて前記音線の密度が減少する関係を規定した第１の関数と、前記第１の関数よりも変化の割合が大きい第２の関数とを記憶したものであり、
   前記第１の関数に基づいて前記音線の放射角度を設定する第１ふ仰角側設定手段と、
   前記第１ふ仰角側設定手段において設定された前記音線の放射角度が、予め定めた切り替え角よりも大きいか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段において前記音線の放射角度が前記切り替え角よりも大きいと判定されたものについては、前記第２の関数に基づいて前記音線の番号と、前記音線の番号が第１番目のときの前記第２の関数の傾きと、前記音線の最大放射角度とから求められた前記音線の放射角度を設定する第２ふ仰角側設定手段と
   を有するものとして機能させるための水測予察プログラム。

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