JP7217095B2 - 送信源位置標定装置及び送信源位置標定プログラム - Google Patents

Description

本開示は、ソノブイ等の送信源の位置を標定する技術に関する。

ソノブイ等の送信源の位置を標定する技術が、特許文献１、２に開示されている。ソノブイからの受信波の到来方向の実測値と、ソノブイからの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、ソノブイの位置を段階的に収束させ最終的に標定する。

特許第５７３０４７３号明細書 特許第５７３０５０６号明細書

ソノブイの標定位置の収束指標として、ソノブイの標定位置を中心としソノブイの真位置が存在する確率が高い円内の半径の大きさ（以下では、「標定指標」という。）等が採用される。そして、標定指標は、標定初期段階から位置収束段階へと、徐々に小さくなるのであって、再び大きくなるわけではない（位置標定処理が異常に動作する場合を除く。）。すると、ソノブイの移動時及び投下後の位置標定処理において、図１に示す課題があった。従来技術のソノブイの移動時及び投下後の位置標定処理を図１に示す。

図１の左欄において、ソノブイが潮流により移動することがある。しかし、潮流のデータを得られないため、ソノブイを固定点として取り扱っている。ここで、標定指標が大きい標定初期段階では、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができ、ソノブイの標定位置を移動するソノブイの真位置に追従させることができる。その後、標定指標が小さい位置収束段階では、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができず、ソノブイの標定位置を移動するソノブイの真位置に追従させることができない。そして、位置標定処理が正常に動作するかぎり、標定指標を再び大きくすることはできない。よって、ソノブイが潮流により長時間移動したときには、ソノブイの標定位置と移動するソノブイの真位置との間の標定誤差を生じさせる。

図１の右欄において、航空機はソノブイの投下後に直線移動する。ここで、標定指標が大きい標定初期段階では、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値と予測値とを一致させることにより、航空機からソノブイへの標定方向を航空機からソノブイへの真方向に修正することができる。その後、標定指標が小さい位置収束段階では、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値と予測値とをすでに一致させており、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができない。そして、航空機が直線運動した後に方向転換するときでも、位置標定処理が正常に動作するかぎり、標定指標を再び大きくすることはできない。よって、航空機が直線運動した後に方向転換するときでも、ソノブイの標定位置とソノブイの真位置との間の標定誤差を生じさせる。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、ソノブイ等の送信源の位置を標定するにあたり、送信源が長時間移動するときでも、到来方向が長時間変化しないときでも、送信源の標定位置と真位置との間の標定誤差を減らすことを目的とする。

前記課題を解決するために、先行実行される位置標定処理において、送信源の標定位置が完全に収束しない程度に収束したときに、後続実行される位置標定処理を開始させることにより、標定指標を再び大きくすることと同様の効果を発揮させることとした。ここで、先行処理の完全収束時に後続処理を開始させないのは、先行処理の悪化した結果を維持させないとともに標定指標の再増加を遅延させないためである。そして、先行処理のほぼ開始時に後続処理を開始させないのは、先行処理を無駄にしないとともに多数の処理を並行させないためである。

具体的には、本開示は、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、前記送信源の位置を標定する位置標定部と、先行実行される位置標定処理において、前記送信源の標定位置が所定程度に収束する前に、後続実行される位置標定処理を開始させる位置標定開始部と、を備えることを特徴とする送信源位置標定装置である。

また、本開示は、送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、前記送信源の位置を標定する位置標定ステップと、先行実行される位置標定処理において、前記送信源の標定位置が所定程度に収束する前に、後続実行される位置標定処理を開始させる位置標定開始ステップと、をコンピュータに実行させるための送信源位置標定プログラムである。

これらの構成によれば、送信源が長時間移動するときでも、到来方向が長時間変化しないときでも、送信源の標定位置と真位置との間の標定誤差を減らすことができる。

また、本開示は、後続実行される位置標定処理において、前記送信源の標定位置が所定程度に収束した後に、先行実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置に代えて、後続実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置を採用する標定位置切替部、をさらに備えることを特徴とする送信源位置標定装置である。

先行処理の完全収束前に、先行処理を終了させるとともに、後続処理を開始させるときには、高精度の先行処理から、低精度の後続処理へと、位置標定処理を続行することになる。しかし、上記の構成によれば、後続処理の完全収束後に、先行処理を終了させるとともに、先行処理から後続処理へと切り替えることにより、高精度の先行処理から、高精度の後続処理へと、位置標定処理を続行することができる。

また、本開示は、前記標定位置切替部は、先行実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置と、後続実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置と、が所定程度に一致したときに、先行実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置に代えて、後続実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置を採用することを特徴とする送信源位置標定装置である。

先行処理から後続処理への切替時に、先行処理の標定位置と後続処理の標定位置とが一致していないときには、先行処理から後続処理への切替時にのみ、標定位置の飛びを生じさせることになる。しかし、上記の構成によれば、先行処理から後続処理への切替時に、先行処理の標定位置と後続処理の標定位置との一致を確認することにより、先行処理から後続処理への切替時でも、標定位置の飛びを生じさせないことができる。

また、本開示は、前記送信源の標定位置の収束指標として、前記送信源からの受信波を観測する位置と前記送信源の標定位置との間の距離の時間変化率と、前記送信源の標定位置を中心とし前記送信源の真位置が存在する確率が高い円内の半径の大きさ及び時間変化率と、の少なくともいずれかが採用されることを特徴とする送信源位置標定装置である。

この構成によれば、送受間距離の時間変化率が負の値であれば、送信源からの受信波を観測する位置が送信源に近づいており、位置標定精度が向上するため、送信源の標定位置が収束しつつあることを確認することができる。そして、標定指標がある程度小さい値になれば、標定指標が収束程度を直接的に表現しているため、送信源の標定位置が収束しつつあることを確認することができる。さらに、標定指標の時間変化率が負の値であれば、位置標定処理が正常に動作しているため、送信源の標定位置が収束しつつあることを確認することができる。

また、本開示は、前記位置標定部は、前記送信源からの受信波の到来方向が測定精度の高い到来方向であるほど、前記送信源の標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることを特徴とする送信源位置標定装置である。

この構成によれば、到来方向の測定精度が高いときには、通常の標定位置の修正量では、標定収束後に標定位置を修正不能になるが、通常より大きい標定位置の修正量により、標定収束後も標定位置を修正可能になる。そして、到来方向の測定精度が低いときには、通常の標定位置の修正量では、修正量が大きく標定位置精度を低下させるが、通常より小さい標定位置の修正量により、修正量が小さく標定位置精度を向上させる。

また、本開示は、前記位置標定部は、前記送信源からの受信波の到来方向が測定精度の高い到来方向であるほど、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、到来方向の実測値と予測値との間の差分に乗算されるゲインを大きくすることを特徴とする送信源位置標定装置である。

この構成によれば、到来方向の測定精度が高いときには、通常のゲインでは、標定収束後に標定位置を修正不能になるが、通常より大きいゲインにより、標定収束後も標定位置を修正可能になる。そして、到来方向の測定精度が低いときには、通常のゲインでは、修正量が大きく標定位置精度を低下させるが、通常より小さいゲインにより、修正量が小さく標定位置精度を向上させる。ここで、ゲインとして、カルマンゲイン等が挙げられる。

このように、本開示は、ソノブイ等の送信源の位置を標定するにあたり、送信源が長時間移動するときでも、到来方向が長時間変化しないときでも、送信源の標定位置と真位置との間の標定誤差を減らすことができる。

従来技術のソノブイの移動時及び投下後の位置標定処理を示す図である。 本開示の位置標定処理の分割方法を示す図である。 本開示のソノブイ位置標定システムの構成を示すブロック図である。 本開示の位置標定開始部の処理を示すフローチャートである。 本開示の標定位置切替部の処理を示すフローチャートである。 本開示のソノブイ位置標定装置の標定指標及び標定誤差を示す概念図である。 本開示のソノブイ位置標定装置のシミュレーションの条件を示す図である。 本開示のソノブイ位置標定装置のシミュレーションの結果を示す図である。 本開示のソノブイ位置標定装置のシミュレーションの結果を示す図である。 本開示の到来方向の測定精度に応じた標定位置の修正量設定を示す図である。 本開示の位置標定部の構成を示すブロック図である。 本開示の位置標定部の処理を示すフローチャートである。

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

（ソノブイ位置標定装置の位置標定処理の分割方法の概要）
本開示の位置標定処理の分割方法を図２に示す。先行実行される位置標定処理において、ソノブイの標定位置が完全に収束しない程度に収束したときに、後続実行される位置標定処理を開始させることにより、標定指標を再び大きくすることと同様の効果を発揮させることとした。ここで、先行処理の完全収束時に後続処理を開始させないのは、先行処理の悪化した結果を維持させないとともに標定指標の再増加を遅延させないためである。そして、先行処理のほぼ開始時に後続処理を開始させないのは、先行処理を無駄にしないとともに多数の処理を並行させないためである。

図１の左欄において、ソノブイが潮流により移動することがある。しかし、潮流のデータを得られないため、ソノブイを固定点として取り扱っている。ここで、先行処理の標定指標が大きい標定初期段階では、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができ、ソノブイの標定位置を移動するソノブイの真位置に追従させることができる。その後、先行処理の標定指標が小さい位置収束段階では、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができず、ソノブイの標定位置を移動するソノブイの真位置に追従させることができない。一方で、後続処理の標定指標が大きい標定初期段階では、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を再び大きくすることができ、ソノブイの標定位置を移動するソノブイの真位置に再び追従させることができる。よって、ソノブイが潮流により長時間移動したときでも、ソノブイの標定位置と移動するソノブイの真位置との間の標定誤差を生じさせないことができる。

図１の右欄において、航空機はソノブイの投下後に直線移動する。ここで、先行処理の標定指標が大きい標定初期段階では、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値と予測値とを一致させることにより、航空機からソノブイへの標定方向を航空機からソノブイへの真方向に修正することができる。その後、先行処理の標定指標が小さい位置収束段階では、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値と予測値とをすでに一致させており、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができない。そして、航空機が直線運動した後に方向転換しないときには、後続処理の標定指標が大きい標定初期段階でも、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値と予測値とをすでに一致させており、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができない。しかし、航空機が直線運動した後に方向転換するときには、後続処理の標定指標が大きい標定初期段階では、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくすることができ、ソノブイの標定位置をソノブイの真位置に追従させることができる。よって、航空機が直線運動した後に方向転換するときに限定されるものの、ソノブイの標定位置とソノブイの真位置との間の標定誤差を生じさせないことができる。

このように、ソノブイが長時間移動するときでも、到来方向が長時間変化しないときでも、ソノブイの標定位置と真位置との間の標定誤差を減らすことができる。

図２の左欄において、第１の位置標定処理の分割方法を示す。先行処理の完全収束前に、先行処理を終了させるとともに、後続処理を開始させる。よって、高精度の先行処理から、低精度の後続処理へと、位置標定処理を続行することになる。

図２の右欄において、第２の位置標定処理の分割方法を示す。先行処理の完全収束前に、後続処理を開始させるが、先行処理を終了させない。そして、後続処理の完全収束後に、先行処理を終了させるとともに、先行処理から後続処理へと切り替える。つまり、後続処理の位置標定結果は、先行処理の完全収束前では、十分なデータが入力されていないため、低精度であり採用されないが、先行処理の完全収束後では、十分なデータが入力されているため、高精度である可能性があり採用される。よって、高精度の先行処理から、高精度の後続処理へと、位置標定処理を続行することができる。

以下では、第２の位置標定処理の分割方法について説明する。とはいえ、第１の位置標定処理の分割方法も本開示に含まれる。第１の位置標定処理の分割方法でも、第２の位置標定処理の分割方法と同様、従来技術と比べて優れた効果を発揮するからである。

（ソノブイ位置標定装置の位置標定処理の分割方法の詳細）
本開示のソノブイ位置標定システムの構成を図３に示す。ソノブイ位置標定システムＳは、到来方向測定装置１及びソノブイ位置標定装置２から構成される。ソノブイ位置標定装置２は、位置標定部２１－１、２１－２、２１－３、・・・、位置標定開始部２２及び標定位置切替部２３から構成される。位置標定部２１のブロック数は、３個に限られず、複数個であればよい。ソノブイ位置標定装置２は、ソノブイ位置標定プログラムをコンピュータにインストールすることにより、実現することができる。

到来方向測定装置１は、各空中線間の受信位相差及び各ソノブイの送信周波数に基づいて、ソノブイからの受信波の到来方向を測定する。各位置標定部２１は、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値、航空機の位置及び姿勢並びにソノブイの標定位置の前回値に基づいて、ソノブイの標定位置の今回値を算出する。つまり、各位置標定部２１は、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値と、ソノブイからの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、ソノブイの標定位置の今回値を算出する。

ここで、各位置標定部２１として、カルマンフィルタ等が挙げられる。そして、各位置標定部２１の状態空間モデルとして、ソノブイを固定点として取り扱う固定点モデルが採用されている。

位置標定開始部２２は、先行実行される位置標定処理において、ソノブイの標定位置が所定程度に収束する前に、後続実行される位置標定処理を開始させる。

本開示の位置標定開始部の処理を図４に示す。位置標定開始部２２は、位置標定部２１－１に、第１の位置標定処理を開始させる（ステップＳ１）。そして、位置標定開始部２２は、第１の標定位置が完全に収束しない程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ２）。ここで、位置標定開始部２２は、ステップＳ２でＮＯと判定したときには、ステップＳ２でＹＥＳと判定するまでは、開始処理をしばらく停止する。

一方で、位置標定開始部２２は、ステップＳ２でＹＥＳと判定したときには、位置標定部２１－２に、第２の位置標定処理を開始させる（ステップＳ３）。そして、位置標定開始部２２は、第２の標定位置が完全に収束しない程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ４）。ここで、位置標定開始部２２は、ステップＳ４でＮＯと判定したときには、ステップＳ４でＹＥＳと判定するまでは、開始処理をしばらく停止する。

一方で、位置標定開始部２２は、ステップＳ４でＹＥＳと判定したときには、位置標定部２１－３に、第３の位置標定処理を開始させる（ステップＳ５）。そして、位置標定開始部２２は、第３の標定位置が完全に収束しない程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ６）。ここで、位置標定開始部２２は、ステップＳ６でＮＯと判定したときには、ステップＳ６でＹＥＳと判定するまでは、開始処理をしばらく停止する。

第４以降の位置標定処理についても、第１～３の位置標定処理と同様である。ここで、ソノブイの標定位置の収束指標として、ソノブイの標定位置と航空機の位置との間の距離の時間変化率と、標定指標の大きさ及び時間変化率と、の少なくともいずれかが採用される。本実施形態では、いずれの収束指標も採用される。ソノブイの標定位置の収束前かどうかを決定するこれらの収束指標の所定閾値は、実フライトでの位置標定の評価結果に基づいて設定される。なお、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値は、誤りを含みやすいため、ソノブイの標定位置の収束指標として、ソノブイからの受信波の到来方向及びその時間変化率は、本実施形態では採用されないが、もちろん採用してもよい。

送受間距離の時間変化率が負の値であれば、ソノブイからの受信波を観測する位置がソノブイに近づいており、位置標定精度が向上するため、ソノブイの標定位置が収束する前であることを確認することができる。そして、標定指標がある程度小さい値になれば、標定指標が収束程度を直接的に表現しているため、ソノブイの標定位置が収束する前であることを確認することができる。さらに、標定指標の時間変化率が負の値であれば、位置標定処理が正常に動作しているため、ソノブイの標定位置が収束する前であることを確認することができる。

標定位置切替部２３は、後続実行される位置標定処理において、ソノブイの標定位置が所定程度に収束した後に、先行実行される位置標定処理におけるソノブイの標定位置に代えて、後続実行される位置標定処理におけるソノブイの標定位置を採用する。

これに加えて、標定位置切替部２３は、先行実行される位置標定処理におけるソノブイの標定位置と、後続実行される位置標定処理におけるソノブイの標定位置と、が所定程度に一致したときに、先行実行される位置標定処理におけるソノブイの標定位置に代えて、後続実行される位置標定処理におけるソノブイの標定位置を採用する。

ここで、先行処理から後続処理への切替時に、先行処理の標定位置と後続処理の標定位置とが一致していないときには、先行処理から後続処理への切替時にのみ、標定位置の飛びを生じさせることになる。しかし、標定位置切替部２３により、先行処理から後続処理への切替時に、先行処理の標定位置と後続処理の標定位置との一致を確認することにより、先行処理から後続処理への切替時でも、標定位置の飛びを生じさせないことができる。

本開示の標定位置切替部の処理を図５に示す。標定位置切替部２３は、第１の標定位置を採用する（ステップＳ１１）。そして、標定位置切替部２３は、第２の標定位置が完全に収束する程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ１２）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ１２でＮＯと判定したときには、ステップＳ１２でＹＥＳと判定するまでは、切替処理をしばらく停止する。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ１２でＹＥＳと判定したときには、第２の標定位置が第１の標定位置とほぼ一致するかどうかを判定する（ステップＳ１３）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ１３でＹＥＳと判定したときには、第１の標定位置に代えて、第２の標定位置を採用する（ステップＳ１４）。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ１３でＮＯと判定したときには、第２の標定位置を破棄し、第１の標定位置を採用続行する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１４が実行されたときを説明する。標定位置切替部２３は、第３の標定位置が完全に収束する程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ１６）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ１６でＮＯと判定したときには、ステップＳ１６でＹＥＳと判定するまでは、切替処理をしばらく停止する。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ１６でＹＥＳと判定したときには、第３の標定位置が第２の標定位置とほぼ一致するかどうかを判定する（ステップＳ１７）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ１７でＹＥＳと判定したときには、第２の標定位置に代えて、第３の標定位置を採用する（ステップＳ１８）。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ１７でＮＯと判定したときには、第３の標定位置を破棄し、第２の標定位置を採用続行する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１５が実行されたときを説明する。標定位置切替部２３は、第３の標定位置が完全に収束する程度に収束したかどうかを判定する（ステップＳ２０）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ２０でＮＯと判定したときには、ステップＳ２０でＹＥＳと判定するまでは、切替処理をしばらく停止する。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ２０でＹＥＳと判定したときには、第３の標定位置が第１の標定位置とほぼ一致するかどうかを判定する（ステップＳ２１）。ここで、標定位置切替部２３は、ステップＳ２１でＹＥＳと判定したときには、第１の標定位置に代えて、第３の標定位置を採用する（ステップＳ２２）。一方で、標定位置切替部２３は、ステップＳ２１でＮＯと判定したときには、第３の標定位置を破棄し、第１の標定位置を採用続行する（ステップＳ２３）。

第４以降の位置標定処理についても、第１～３の位置標定処理と同様である。ここで、ソノブイの標定位置の収束指標として、ソノブイの標定位置と航空機の位置との間の距離の時間変化率と、標定指標の大きさ及び時間変化率と、の少なくともいずれかが採用される。本実施形態では、標定指標の時間変化率が採用される。ソノブイの標定位置の収束後かどうかを決定する標定指標の時間変化率の所定閾値は、実フライトでの位置標定の評価結果に基づいて設定される。なお、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値は、誤りを含みやすいため、ソノブイの標定位置の収束指標として、ソノブイからの受信波の到来方向及びその時間変化率は、本実施形態では採用されないが、もちろん採用してもよい。

標定指標の時間変化率が負の値であれば、位置標定処理が正常に動作しているため、ソノブイの標定位置が収束した後であることを確認することができる。また、先行処理の標定位置と後続処理の標定位置との一致程度を決定する各標定位置間の差分の所定閾値も、実フライトでの位置標定の評価結果に基づいて設定される。

本開示のソノブイ位置標定装置の標定指標及び標定誤差を図６に概念的に示す。位置標定開始部２２は、第１の標定指標がＲ_ＳＴに減少したときに（ステップＳ２でＹＥＳ）、位置標定部２１－２に、第２の位置標定処理を開始させる（ステップＳ３）。そして、位置標定開始部２２は、第２の標定指標がＲ_ＳＴに減少したときに（ステップＳ４でＹＥＳ）、位置標定部２１－３に、第３の位置標定処理を開始させる（ステップＳ５）。

標定位置切替部２３は、第２の標定指標がＲ_ＳＷ（＜Ｒ_ＳＴ）に減少するとともに（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、第２の標定位置が第１の標定位置とほぼ一致するときに（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、第１の標定位置に代えて、第２の標定位置を採用する（ステップＳ１４）。ここで、第２の標定位置が第１の標定位置とほぼ一致することは、第２の標定誤差が第１の標定誤差とほぼ等しくＥ_ＳＷに減少していることに表れている。

標定位置切替部２３は、第３の標定指標がＲ_ＳＷ（＜Ｒ_ＳＴ）に減少するとともに（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、第３の標定位置が第２の標定位置とほぼ一致するときに（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、第２の標定位置に代えて、第３の標定位置を採用する（ステップＳ１８）。ここで、第３の標定位置が第２の標定位置とほぼ一致することは、第３の標定誤差が第２の標定誤差とほぼ等しくＥ_ＳＷに減少していることに表れている。

（ソノブイ位置標定装置のシミュレーションの条件及び結果）
本開示のソノブイ位置標定装置のシミュレーションの条件を図７に示す。ソノブイは、ソノブイ開始位置からソノブイ最終位置へと、５ｋｔの潮流速度及び北方向の潮流方向で移動していると仮定している。航空機は、ソノブイ開始位置を中心とする５ＮＭの半径の円周上を、２２０ｋｔの速度で移動していると仮定している。

本開示のソノブイ位置標定装置のシミュレーションの結果を図８及び図９に示す。図８の左欄において、従来技術の位置標定方法では、先行処理から後続処理への切替がなく、標定位置の飛びを生じさせないものの、ソノブイ最終位置と標定最終位置との間の標定誤差を減らすことができていない。図８の右欄において、本開示の位置標定方法では、先行処理から後続処理への切替時に、標定位置の飛びを少々生じさせるものの、ソノブイ最終位置と標定最終位置との間の標定誤差を減らすことができている。

図９において、従来技術の位置標定方法では、第１の位置標定処理を続行して実行しており、位置標定処理を切り替えていない。そして、標定初期段階（標定開始から時間約２００後）では、ソノブイ真位置と標定位置との間の標定誤差（規格化）を約２に減らすことができている。しかし、標定最終段階（標定開始から時間約１０００後）では、ソノブイ真位置と標定位置との間の標定誤差（規格化）を約５に増やしてしまっている。

図９において、本開示の位置標定方法では、第１の位置標定処理から第５の位置標定処理までを切り替えて実行している。そして、標定初期段階（標定開始から時間約２００後）では、ソノブイ真位置と標定位置との間の標定誤差（規格化）を約２に減らすことができている。さらに、標定最終段階（標定開始から時間約１０００後）でも、ソノブイ真位置と標定位置との間の標定誤差（規格化）を約２に減らすことができている。

（到来方向の測定精度に応じた標定位置の修正量設定）
本開示の到来方向の測定精度に応じた標定位置の修正量設定を図１０に示す。航空機Ｐは、機首・機尾方向の長い間隔を有する複数の空中線ＡＬと、主翼方向の短い間隔を有する複数の空中線ＡＳと、を胴体の下部に配置している。

図１０の左欄において、ソノブイ電波が主翼方向から到来するときには、機首・機尾方向の長い間隔を有する複数の空中線ＡＬを用いることにより、ソノブイからの受信波の到来方向の測定精度が高くなる。すると、従来技術のように、通常のカルマンゲインでは、つまり、通常の標定位置の修正量では、標定収束後に標定位置を修正不能になる。しかし、本開示のように、通常より大きいカルマンゲインにより、つまり、通常より大きい標定位置の修正量により、標定収束後も標定位置を修正可能になる。

図１０の右欄において、ソノブイ電波が機首・機尾方向から到来するときには、主翼方向の短い間隔を有する複数の空中線ＡＳを用いることにより、ソノブイからの受信波の到来方向の測定精度が低くなる。すると、従来技術のように、通常のカルマンゲインでは、つまり、通常の標定位置の修正量では、修正量が大きく標定位置精度を低下させる。しかし、本開示のように、通常より小さいカルマンゲインにより、つまり、通常より小さい標定位置の修正量により、修正量が小さく標定位置精度を向上させる。

本開示の位置標定部の構成及び処理を図１１及び図１２に示す。位置標定部２１は、修正量算出部２１１、重み付け算出部２１２及び標定位置算出部２１３から構成される。

修正量算出部２１１は、ソノブイからの受信波の到来方向の実測値、航空機Ｐの位置及び姿勢並びにソノブイの標定位置の前回値に基づいて、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を算出する。ここで、修正量算出部２１１は、従来技術のように、ソノブイからの受信波の到来方向の測定精度の到来方向依存性を考慮せず、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を算出する（ステップＳ３１）。

ソノブイからの受信波の到来方向が測定精度の高い到来方向であるときを説明する（ステップＳ３２においてＹＥＳ）。重み付け算出部２１２は、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、到来方向の実測値と予測値との間の差分に乗算されるカルマンゲインを大きくする（ステップＳ３３）。つまり、重み付け算出部２１２は、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくする（ステップＳ３４）。そして、標定位置算出部２１３は、重み付け算出部２１２によるソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量に基づいて、ソノブイの標定位置の今回値を算出する（ステップＳ３５）。

ソノブイからの受信波の到来方向が測定精度の低い到来方向であるときを説明する（ステップＳ３２においてＮＯ）。重み付け算出部２１２は、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、到来方向の実測値と予測値との間の差分に乗算されるカルマンゲインを小さくする（ステップＳ３６）。つまり、重み付け算出部２１２は、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、ソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量を小さくする（ステップＳ３７）。そして、標定位置算出部２１３は、重み付け算出部２１２によるソノブイの標定位置の前回値から今回値への修正量に基づいて、ソノブイの標定位置の今回値を算出する（ステップＳ３５）。

本実施形態では、ソノブイが潮流移動するとともに、航空機Ｐが移動するときにおいて、ソノブイの位置を標定している。変形例として、ソノブイに限定されない送信源が空中線ＡＬ、ＡＳに限定されない受信機に対して相対運動するとき（送信源が運動するとき、及び／又は、受信機が運動するとき）であっても、送信源の位置を標定してもよい。

本開示の送信源位置標定装置及び送信源位置標定プログラムは、ソノブイ等の送信源が受信機に対して相対運動するとき（ソノブイ等の送信源が運動するとき、及び／又は、受信機が運動するとき）であっても、ソノブイ等の送信源の位置を標定することができる。

Ｓ：ソノブイ位置標定システム
Ｐ：航空機
ＡＬ、ＡＳ：空中線
１：到来方向測定装置
２：ソノブイ位置標定装置
２１、２１－１、２１－２、２１－３：位置標定部
２２：位置標定開始部
２３：標定位置切替部
２１１：修正量算出部
２１２：重み付け算出部
２１３：標定位置算出部

Claims (6)

1. 地表面において受信機に対して相対運動する送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、かつ、地表面に対する前記受信機の位置及び姿勢に基づいて、前記送信源を固定点として取り扱う固定点モデルを状態空間モデルとして採用して、前記送信源の位置を標定する位置標定部と、
   先行実行される位置標定処理において、前記送信源の標定位置の収束指標が第１収束指標値に減少したときに、後続実行される位置標定処理を開始させる位置標定開始部と、
   前記後続実行される位置標定処理において、前記送信源の標定位置の収束指標が前記第１収束指標値と比べて小さい第２収束指標値に減少したときに、前記先行実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置に代えて、前記後続実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置を採用する標定位置切替部と、
   を備えることを特徴とする送信源位置標定装置。
2. 前記標定位置切替部は、前記先行実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置と、前記後続実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置と、が飛びを生じさせない程度にほぼ一致したときに、前記先行実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置に代えて、前記後続実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置を採用する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の送信源位置標定装置。
3. 前記送信源の標定位置の収束指標として、前記送信源からの受信波を観測する位置と前記送信源の標定位置との間の距離の時間変化率と、前記送信源の標定位置を中心とし前記送信源の真位置が存在する確率が高い円内の半径の大きさ及び当該半径の大きさの時間変化率と、の少なくともいずれかが採用される
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信源位置標定装置。
4. 前記位置標定部は、前記送信源からの受信波を受信する複数の前記受信機のアンテナの間隔が長いほど、かつ、前記送信源からの受信波の到来方向が測定精度の高い到来方向であるほど、前記送信源の標定位置の前回値から今回値への修正量を大きくする
   ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の送信源位置標定装置。
5. 前記位置標定部は、前記送信源からの受信波を受信する複数の前記受信機のアンテナの間隔が長いほど、かつ、前記送信源からの受信波の到来方向が測定精度の高い到来方向であるほど、到来方向の測定精度の到来方向への依存性を考慮しないときより、到来方向の実測値と予測値との間の差分に乗算されるカルマンゲインを大きくする
   ことを特徴とする、請求項４に記載の送信源位置標定装置。
6. 地表面において受信機に対して相対運動する送信源からの受信波の到来方向の実測値と、前記送信源からの受信波の到来方向の予測値と、が一致するように、かつ、地表面に対する前記受信機の位置及び姿勢に基づいて、前記送信源を固定点として取り扱う固定点モデルを状態空間モデルとして採用して、前記送信源の位置を標定する位置標定ステップと、
   先行実行される位置標定処理において、前記送信源の標定位置の収束指標が第１収束指標値に減少したときに、後続実行される位置標定処理を開始させる位置標定開始ステップと、
   前記後続実行される位置標定処理において、前記送信源の標定位置の収束指標が前記第１収束指標値と比べて小さい第２収束指標値に減少したときに、前記先行実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置に代えて、前記後続実行される位置標定処理における前記送信源の標定位置を採用する標定位置切替ステップと、
   をコンピュータに実行させるための送信源位置標定プログラム。

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