JP7240256B2 - 水中物体捜索計画検討支援システムおよび水中物体捜索計画検討支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、海洋等の捜索水域に潜在する水中物体を捜索する捜索計画の検討を支援する水中物体捜索計画検討支援システムおよび水中物体捜索計画検討支援方法に関する。

海洋等の広大な水域に潜在する水中物体を捜索するために、従来から、ソーナーシステムが用いられる。ソーナーシステムは、自ら音波を送信（発振）するアクティブ方式と、水中物体が放射する音波を捕捉するパッシブ方式との２種類に大別することができる。このうちアクティブ方式のソーナーシステム（アクティブソーナーシステム）では、一般的には、電気信号を音響信号に変換する音波送信器から水中に音波を送信し、水中からの反射波を音波受信器で受信し、受信した反射波を電気信号に変換して信号処理する。反射波から得られる信号に基づいて、水中物体の位置および移動変化に関する情報を取得することができるので、水中物体の捜索が可能になる。

アクティブソーナーシステムは、さらに、モノスタティック方式とマルチスタティック方式との２種類に大別することができる。モノスタティック方式では、音波送信器および音波受信器が同一の装置にまとめられている。マルチスタティック方式では、音波送信器および音波受信器がそれぞれ別の独立した装置に分離されている。また、アクティブソーナーシステムの具体的な構成としては、水面に浮遊するブイにソーナー装置を設けた構成のソノブイ、あるいは、捜索用の航空機または水上艦等の捜索機にソーナー装置を設けた構成等が挙げられる。一般に、ソノブイは捜索機から水上に投下されて用いられる。

ここで、水中における音波の伝搬は、様々な条件に影響を受ける。例えば、海洋では、捜索水域に固有の環境に応じて、伝搬媒体としての水の諸条件（水温、水深、水圧、塩分濃度等）は異なってくる。また、水中では、音波は、上記の諸条件によって決定される音速分布に応じて上下に屈折を繰り返しながら伝搬する。さらには、海底地形等によっては、音波に減衰、反射、または散乱等が生じる。それゆえ、捜索水域に平面波の音波を送信しても、捜索水域の特性に応じて、平面波が複雑に変形して水中を伝搬することになる。

アクティブソーナーシステムにおいて音波の伝搬が捜索水域の特性に影響を受けるということは、音波送信器から送信された音波が水中物体に十分に到達しない可能性、あるいは、水中物体からの反射波が音波受信器で十分に受信できない可能性が想定される。そこで、特定の捜索水域で水中物体を捜索する際には、捜索者は、当該捜索水域に固有の環境を考慮して、好適な捜索計画を立案する必要がある。

このような捜索計画の立案の検討を支援する手法としては、例えば、特許文献１または２に例示する水中物体捜索計画立案支援装置および方法（支援装置および方法）が挙げられる。

特許文献１では、水中物体がとり得るあらゆる回避行動パターンを想定することを主たる課題としている。そして、特許文献１に開示の支援装置および方法では、水中物体の複数の回避行動パターンとこれら回避行動パターンの発生確率を設定し（シミュレーション条件の設定）、捜索領域内に水中物体が一様に分布する状態を初期状態として、発生確率に応じた回避行動パターンに従って水中物体を回避行動させるシミュレーションを行い（シミュレーションの試行）、シミュレーション結果である捜索領域内の水中物体の存在分布を表示している（シミュレーション結果の表示）。

特許文献２では、水中物体と捜索機との有利、不利を定量的に比較することを主たる課題の一つとしている。そして、特許文献２に開示の支援装置および方法では、特許文献１に開示の支援装置および方法と同様に、シミュレーション条件の設定、シミュレーションの試行、およびシミュレーション結果の表示を実行することに加えて、水中物体と捜索機との捜索の有利、不利の状況および時間経過推移を定量的に表示する処理をさらに実行している。

特開２０１２－１５９４５９号公報 特開２０１３－１９０３４４号公報

特許文献１に開示の支援装置および方法では、海洋環境情報、水中物体の通常行動および回避行動、水中物体を捜索する捜索機の情報を予め設定してからシミュレーションを実行して表示している。そのため、捜索領域内に水中物体が一様に分布する状態を初期状態とするとしても、実体的には、設定条件に対して１回のシミュレーションを実行することになる。このような１回のシミュレーションでは、捜索計画を網羅的に検討するには限界があると考えられる。

特許文献２では、捜索の有利、不利の状況および時間経過推移を定量的に表示するために、捜索領域内の水中物体の存在分布、並びに、捜索機が探知した水中物体の数および捜索機を探知した水中物体の数について、時間経過との関係を時々刻々グラフ表示している。しかしながら、特許文献２に開示の支援装置および方法では、基本的な処理が特許文献１に開示の支援装置および方法と同じであるため、特許文献１と同様に、捜索計画を網羅的に検討するには限界があると考えられる。

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って、アクティブソーナーシステムによる水中物体の捜索計画の立案において、捜索計画の網羅的な検討をより一層良好に支援することが可能な支援システムおよび支援方法を提供することを目的とする。

本発明に係る水中物体捜索計画検討支援システムは、前記の課題を解決するために、捜索水域に向けて音波を送信し、水中物体からの反射波を受信することにより、水中物体を捜索する捜索計画を検討する、水中物体捜索計画検討支援システムであって、水測予察情報、前記捜索に用いられる捜索機器の諸元、前記水中物体の諸元、および前記捜索水域の環境諸元を含む、捜索計画情報を記憶する記憶部と、前記捜索計画情報に基づいて前記捜索計画を立案する捜索計画立案部と、前記水中物体の諸元に含まれる当該水中物体の複数の行動パターンに基づいて、立案された前記捜索計画を複数回シミュレーションし、複数のシミュレーション結果を生成するシミュレーション部と、生成した複数の前記シミュレーション結果を統計分析する統計分析部と、制御部と、を備え、前記統計分析部では、前記捜索計画に含まれる捜索条件のうち前記シミュレーション結果に影響を及ぼす可能性があるものを、感度分析パラメータとして設定し、当該感度分析パラメータを変化させる感度分析処理を実行し、これにより、立案された前記捜索計画が前記水中物体の捜索に寄与する程度を評価するための捜索計画評価値を生成する構成である。

前記構成によれば、水中物体の複数の行動パターンに基づいて捜索計画を複数回シミュレーションして統計分析するだけでなく、統計分析に際して感度分析処理を実行して捜索計画評価値を生成している。この捜索計画評価値に基づいて、立案された捜索計画について水中物体の捜索に寄与する程度を評価することができるので、捜索計画の検討者は、より好ましい捜索計画を予測することができる。そのため、前記構成では、網羅的な検討のためにやみくもに捜索計画を立案してシミュレーションして評価するのではなく、捜索計画評価値という根拠に基づいて捜索計画を評価することができる。その結果、アクティブソーナーシステムによる水中物体の捜索計画の立案において、捜索計画の網羅的な検討をより一層効率的に支援することが可能となる。

前記構成の水中物体捜索計画検討支援システムにおいては、表示部をさらに備え、前記制御部は、さらに、前記捜索計画立案部で立案された前記捜索計画を前記表示部で再生表示させる構成であってもよい。

また、前記構成の水中物体捜索計画検討支援システムにおいては、前記制御部は、前記捜索計画評価値を前記シミュレーション結果の評価データとともに前記表示部に表示させる構成であってもよい。

また、前記構成の水中物体捜索計画検討支援システムにおいては、前記水中物体の前記行動パターンは、前記シミュレーション部により自動生成される構成であってもよい。

また、前記構成の水中物体捜索計画検討支援システムにおいては、前記捜索機器として、音波を送信する音波送信器、前記水中物体からの反射波を受信する音波受信器、並びに、これらを捜索水域に投下して前記水中物体を捜索する捜索機が用いられ、前記捜索計画情報のうち前記捜索機器の諸元としては、前記捜索機の運動性能、前記捜索機の行動パターン、音波受信器の種別、音波受信器の数、音波受信器の受波性能、音波送信器の種別、音波送信器の数、音波送信器の送信（発音）性能の少なくともいずれかである構成であってもよい。

また、前記構成の水中物体捜索計画検討支援システムにおいては、前記捜索計画情報のうち前記水中物体の諸元は、当該水中物体の運動性能、当該水中物体の音響特性、当該水中物体の初期行動パターン、当該水中物体の回避行動パターンの少なくともいずれかであり、複数回の前記シミュレーションに用いられる前記水中物体の複数の行動パターンは、前記初期行動パターン、または、前記初期行動パターンおよび前記回避行動パターンである構成であってもよい。

また、前記構成の水中物体捜索計画検討支援システムにおいては、前記捜索計画情報のうち前記捜索水域の環境諸元は、当該捜索水域の風向、風速、潮流、海況（シーステート）、海底地形、底質の少なくともいずれかである構成であってもよい。

また、前記構成の水中物体捜索計画検討支援システムにおいては、前記捜索機器として、前記音波送信器および前記音波受信器の双方を備える送受信装置を含むモノスタティックソーナーシステムが用いられるか、あるいは、前記音波送信器を備える送信装置と、当該送信装置とは独立して構成され、前記音波受信器を備える受信装置と、を含むマルチスタティックソーナーシステムが用いられる構成であってもよい。

また、前記構成の水中物体捜索計画検討支援システムにおいては、前記モノスタティックソーナーシステムまたは前記マルチスタティックソーナーシステムでは、ソノブイが用いられる構成であってもよい。

また、本発明に係る水中物体捜索計画検討支援方法は、前記の課題を解決するために、捜索水域に向けて音波を送信し、水中物体からの反射波を受信することにより、水中物体を捜索する捜索計画を検討する、水中物体捜索計画検討支援方法であって、水測予察情報、前記捜索に用いられる捜索機器の諸元、前記水中物体の諸元、および前記捜索水域の環境諸元を含む、捜索計画情報を設定し、前記捜索計画情報に基づいて前記捜索計画を立案し、前記水中物体の諸元に含まれる当該水中物体の複数の行動パターンに基づいて、立案された前記捜索計画を複数回シミュレーションして複数のシミュレーション結果を生成し、生成した複数の前記シミュレーション結果を統計分析し、当該統計分析に際しては、前記捜索計画に含まれる捜索条件のうち前記シミュレーション結果に影響を及ぼす可能性があるものを、感度分析パラメータとして設定し、当該感度分析パラメータを変化させる感度分析処理を実行し、これにより、立案された前記捜索計画が前記水中物体の捜索に寄与する程度を評価するための捜索計画評価値を生成する方法である。

本発明では、以上の構成により、アクティブソーナーシステムによる水中物体の捜索計画の立案において、捜索計画の網羅的な検討をより一層良好に支援することが可能な支援システムおよび支援方法を提供することができる、という効果を奏する。

本発明の代表的な実施の形態に係る水中物体捜索計画検討支援システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の代表的な実施の形態に係る水中物体捜索計画検討支援方法の構成例を示すフローチャートである。 （Ａ）は、図１に示す支援システムまたは図２に示す支援方法における水中物体捜索計画において、音波送信器および音波受信器の敷設例を示す模式図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す敷設例における水中物体捜索計画のシミュレーション例を示す模式図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、図３（Ｂ）に示すシミュレーション例のより具体的な一例を示す模式図である。 図１に示す支援システムまたは図２に示す支援方法における捜索計画評価値の算出例を示す模式図である。

以下、本発明の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図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。

［水中物体捜索計画検討支援システム］
まず、本開示に係る水中物体捜索計画検討支援システムについて、図１を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明では、本開示に係る水中物体捜索計画検討支援システムまたは水中物体捜索計画検討支援方法を、適宜「支援システム」または「支援方法」と略し、水中物体捜索計画を適宜「捜索計画」と略す。

図１に示すように、本開示に係る支援システム１０は、制御部１１、表示部１２、入力部１３、記憶部１４、捜索計画立案部１５、シミュレーション部１６、統計分析部１７等を備えている。制御部１１は支援システム１０の動作を制御する。表示部１２は、制御部１１の制御により支援システム１０の動作に伴う様々な情報を表示する。入力部１３は、制御部１１の制御により支援システム１０の動作に伴う様々な情報入力を可能とする。

記憶部１４は、支援システム１０の動作に用いられる様々な情報、並びに、支援システム１０の動作により生成された様々な情報を記憶する。本実施の形態では、記憶部１４は、少なくとも捜索計画の立案に用いられる各種の捜索計画情報を記憶している。具体的な捜索計画情報としては、図１に示すように、水測予察情報２１、捜索機器の諸元２２、水中物体の諸元２３、捜索水域の環境諸元２４、およびシミュレーション諸元２５が挙げられるが、これらに限定されない。また、これら捜索計画情報の詳細については後述する。

記憶部１４に記憶される捜索計画情報は、予め記憶部１４に記憶されてもよいし、入力部１３から適宜入力された各種情報が、制御部１１の制御により捜索計画情報として設定され、これにより記憶部１４に記憶されてもよい。また、記憶部１４には、図示しないが、制御部１１の制御により支援システム１０を動作させるための公知のプログラムおよび当該プログラムの実行に用いられる種々の情報が記憶されていればよい。

捜索計画立案部１５は、記憶部１４に記憶される捜索計画情報に基づいて、捜索水域に潜在する（可能性がある）水中物体を捜索するための捜索計画を立案する。本開示では、水中物体の捜索は、捜索水域に向けて音波を送信（発振）し、水中物体からの反射波を受信することにより行われる。本開示に係る支援システム１０は、捜索計画の検討者が捜索計画の良否等を検討するための支援を行うシステムである。なお、水中物体の捜索および捜索計画の詳細については後述する。

シミュレーション部１６は、捜索計画立案部１５により立案された捜索計画をシミュレーションしてシミュレーション結果を生成する。このシミュレーションは、１回のみ試行されるのではなく、記憶部１４に記憶される捜索計画情報のうち、水中物体の諸元２３に含まれる当該水中物体の複数の行動パターンに基づいて、複数回試行される。そのため、シミュレーション部１６は、複数のシミュレーション結果を生成する。

統計分析部１７は、シミュレーション部１６により生成された複数のシミュレーション結果を統計分析する。統計分析部１７では、捜索計画立案部１５で立案された捜索計画に含まれる捜索条件のうち、シミュレーション結果に影響を及ぼす可能性があるものを、感度分析パラメータとして設定し、当該感度分析パラメータを変化させる感度分析処理を実行する。この感度分析処理に基づいて、立案された捜索計画が水中物体の捜索に寄与する程度を評価するための捜索計画評価値を生成する。

本開示に係る支援システム１０が備える制御部１１、表示部１２、入力部１３、記憶部１４、捜索計画立案部１５、シミュレーション部１６、統計分析部１７等の具体的な構成は特に限定されない。

例えば表示部１２としては、液晶パネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイ等の公知のフラットパネルディスプレイを好適に用いることができるが、特に限定されない。入力部１３としては、キーボード、マウス（トラックボール方式の入力装置）、ペンタブレット、スキャナ、カードリーダ、バーコードリーダ等の公知の入力機器を用いることができるが特に限定されない。支援システム１０が外部機器と通信可能に構成されていれば、通信部も入力部１３として機能することができる。

また、支援システム１０は、表示部１２以外の出力部を備えてもよい。例えば、インクジェットプリンタまたは電子写真方式のプリンタ等の公知の印刷装置を出力部として備えてもよい。あるいは、前記の通り、支援システム１０が通信可能に構成されていれば、通信部は、入力部１３とともに出力部としても機能することができる。さらには、表示部１２がタッチパネルとして構成されていれば、このようなタッチパネル型の表示部１２は入力部１３を兼ねることになる。加えて、本開示に係る支援システム１０では、表示部１２および入力部１３（並びに表示部１２以外の出力部）はそれぞれ１つのみ備えてもよいし、同一種類または異なる種類のものを複数備えてもよい。

記憶部１４は、公知の演算器の内部メモリとして構成されてもよいし、演算器から独立した外部メモリとして構成されてもよいし、支援システム１０に外付けされた外部記憶装置として構成されてもよい。外部メモリとしてはハードディスク等が挙げられ、外部記憶装置としては、ハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリ等が挙げられるが特に限定されない。支援システム１０では、記憶部１４も１つのみ備えてよいし、同一種類または異なる種類のものを複数備えてもよい。

制御部１１、捜索計画立案部１５、シミュレーション部１６、および統計分析部１７の具体的構成は特に限定されないが、代表的には、マイクロコンピュータまたはマイクロコントローラの機能構成であって、公知の演算器（演算素子、演算装置）が、記憶部１４に格納されるプログラムにしたがって動作することにより実現される機能構成であればよい。また、制御部１１、捜索計画立案部１５、シミュレーション部１６、および統計分析部１７の少なくとも一部の機能は、公知のスイッチング素子、減算器、比較器等による論理回路等として構成されてもよいし、独立した処理装置として構成されてもよい。

制御部１１、捜索計画立案部１５、シミュレーション部１６、および統計分析部１７を実現する演算器は特に限定されず、公知のＣＰＵ（Central Processing Unit），ＧＰＵ（Graphics Processing Unit），ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array），ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を挙げることができる。これら演算器は単独で用いられてもよいし、複数用いられてもよいし、演算器そのものがマルチコアで構成されてもよい。

また、本開示に係る支援システム１０は、図１でブロック化して示す構成以外の構成を備えていてもよい。例えば、前記の通り、表示部１２以外の出力部、あるいは、通信部等を備えてもよい。また、演算器により実現される機能構成としても、制御部１１、捜索計画立案部１５、シミュレーション部１６、および統計分析部１７に限定されず、支援システム１０の具体的な用途等に応じて他の機能構成を備えてもよい。

本開示に係る支援システム１０では、捜索計画立案部１５による捜索計画の立案方法は具体的に限定されず、想定される捜索機器の構成と捜索水域における水測予察情報２１とに基づいて（必要に応じてこれら以外の他の情報等も併用して）、捜索に関わる種々の条件を設定するように立案すればよい。捜索機器および捜索計画の具体例については、支援方法の一例とともに後述する。

本開示に係る支援システム１０では、シミュレーション部１６で実行される捜索計画のシミュレーションは特に限定されないが、捜索計画において、異なる変数が相互に、どのように影響し合うかを仮定し、水中物体の捜索行動の結果を数学的に予想するものであればよい。任意の変数の値は特別な状況を模擬するために設定され、本開示では、この変数が捜索計画に含まれる捜索条件に相当し、捜索計画のシミュレーションによって任意の捜索条件の効力を測定または評価することができる。

具体的なシミュレーション方法としては、例えば、モンテカルロ法、マルコフ連鎖モンテカルロ法、ブートストラップ法、メトロポリス法、ラスベガス法等を挙げることができるが、特に限定されない。代表的な一例としては、モンテカルロ法またはマルコフ連鎖モンテカルロ法を挙げることができる。これらのシミュレーション方法により捜索計画をシミュレーションすることで、捜索条件の効力を有効に測定または評価することが可能となる。

本開示に係る支援システム１０では、統計分析部１７で実行される統計分析は特に限定されないが、シミュレーション部１６により得られた複数のシミュレーション結果を、特定の指標に基づいてグループ化して集計し、捜索計画立案部１５で立案された捜索計画がどの程度有効であるかを分析するものであればよい。本実施の形態では、より良好な分析結果を得るために、複数の分析手法を用いることが好ましい。

具体的な分析手法としては、例えば、クロス集計、クラスター分析、アソシエーション分析、共分散構造分析、重回帰分析等を挙げることができるが、特に限定されない。代表的な一例としては、クロス集計またはクラスター分析を挙げることができ、好ましい一例としては、クロス集計およびクラスター分析の併用を挙げることができる。本開示では、捜索計画に含まれる捜索条件のうち感度分析パラメータとして設定された情報について感度分析処理を実行するが、このとき、クロス集計およびクラスター分析の少なくとも一方（もしくは両方）を用いることが好ましい。

［水中物体捜索計画検討支援方法］
次に、本開示に係る水中物体捜索計画検討支援方法の一例について、図１に示す支援システム１０に基づいて、図２を参照して具体的に説明する。図２のフローチャートに示すように、本実施の形態に係る支援方法は、例えば合計１１のステップを有している。なお、図２に示す支援方法の一例は本開示を限定するものではなく、図２に示すステップ以外のステップを含んでもよいし、一部のステップは省略されてもよいし、任意のステップが複数のステップに区分されてもよいし、複数のステップが統合されてもよい。

まず、支援システム１０に対しては捜索計画情報が設定され、捜索計画立案部１５は設定された捜索計画情報に基づいて捜索計画を立案する（ステップＳ０１）。前記の通り、捜索計画情報としては、例えば、水測予察情報２１、捜索機器の諸元２２、水中物体の諸元２３、捜索水域の環境諸元２４、およびシミュレーション諸元２５が挙げられ、これら捜索計画情報は、例えば、入力部１３からの入力により支援システム１０に設定されて記憶部１４に記憶される。

水測予察情報２１は、捜索計画の対象となる捜索水域（例えば海洋の特定海域）における水測予察の結果であり、当該捜索水域において、音波送信器から送信される音波が水中物体（目標）を探知できる距離または範囲である。水測予察情報２１の生成（算出）の手法は特に限定されないが、例えば、公知のソーナー方程式を用いて、探知（可能）距離または探知（可能）範囲を予測してもよい。あるいは、捜索水域における音波の伝搬状況を把握して、この伝搬状況から探知距離または探知範囲を算出してもよい。さらには、水測予察情報２１には、探知距離または探知範囲以外に、水中物体の捜索効率が好適化するような音波送信器および音波受信器の水深、あるいは、送信される音波の周波数、送信パワー、パルス幅等のパラメータについての好適値等が含まれてもよい。

捜索機器の諸元２２は、水中物体の捜索に用いられる各種捜索機器に関する諸元（性能等の諸要素）であればよい。具体的な捜索機器は特に限定されないが、自ら音波を送信するアクティブソーナーシステムとしては、モノスタティックソーナーシステムまたはマルチスタティックソーナーシステムが挙げられる。モノスタティックソーナーシステムは、音波送信器および音波受信器の双方を備える送受信装置を含む構成である。マルチスタティックソーナーシステムは、音波送信器を備える送信装置と、当該送信装置とは独立して構成され、音波受信器を備える受信装置と、を含む構成である。

これらアクティブソーナーシステムが備える送受信装置、送信装置、または受信装置は、捜索水域を捜索する捜索機に設けられてもよいし、捜索機とは別にソノブイとして構成されてもよい。特に、マルチスタティックソーナーシステムでは、送信装置を音源ブイ（送波ブイ）としてソノブイ化し、受信装置もパッシブソノブイ（受波ブイ）としてソノブイ化することで、捜索水域に少数の送信装置と多数の受信装置を敷設して、航空機（または水上艦等）の捜索機により広範囲を捜索することが可能である。

ただし、ソノブイを用いたマルチスタティックソーナーシステムでは、ソノブイの種類、ソノブイの数、音源ブイの送信順、音波の送信波形等の条件が多いため、これらの条件の組合せ、すなわち、捜索計画は無数に存在し得る。また、捜索対象（目標）である水中物体が取り得る行動パターンについても考慮する必要がある。そのため、マルチスタティックソーナーシステムにおいて、好適な捜索計画を「人力」のみで立案することは実質的に困難である。それゆえ、本開示に係る支援システム１０および支援方法は、特に、ソノブイを用いたマルチスタティックソーナーシステムに対して好適に適用することができる。

マルチスタティックソーナーシステムであるかモノスタティックソーナーシステムであるかに関わらず、あるいは、ソノブイ化されているか捜索機に設けられているか否かに関わらず、捜索機器としては、音波を送信する音波送信器、水中物体からの反射波を受信する音波受信器、並びに、これらを捜索水域に投下して水中物体を捜索する捜索機が用いられることになる。

それゆえ、捜索機器の諸元２２としては、具体的には、例えば、捜索機の運動性能、捜索機の行動パターン、音波受信器の種別、音波受信器の数、音波受信器の受波性能、音波送信器の種別、音波送信器の数、音波送信器の送信（発音）性能等を挙げることができる。捜索機器の諸元２２はこれら諸元に限定されず、他の諸元であってもよい。また、本開示に係る支援システム１０および支援方法で設定される捜索機器の諸元２２は、これらの全てであってもよいし一部であってもよい。

水中物体の諸元２３としては、具体的には、例えば、水中物体の運動性能、水中物体の音響特性、水中物体の初期行動パターン、当該水中物体の回避行動パターン等を挙げることができる。水中物体の諸元２３はこれら諸元に限定されず、他の諸元であってもよい。また、本開示に係る支援システム１０および支援方法で設定される水中物体の諸元２３は、これらの全てであってもよいし一部であってもよい。なお、シミュレーション部１６において、複数回のシミュレーションの試行に用いられる水中物体の複数の行動パターン（並びに、後述する自動生成される行動パターン）は、初期行動パターンのみであってもよいし、初期行動パターンおよび回避行動パターンの組合せであってもよい。あるいは、設定可能な他の行動パターンおよびこれら行動パターンの組み合わせ等であってもよい。

捜索水域の環境諸元２４としては、具体的には、例えば、当該捜索水域の風向、風速、潮流、海況（シーステート）、海底地形、底質等を挙げることができる。捜索水域の環境諸元２４はこれら諸元に限定されず、他の諸元であってもよい。また、本開示に係る支援システム１０および支援方法で設定される捜索水域の環境諸元２４は、これらの全てであってもよいし一部であってもよい。

シミュレーション諸元２５としては、具体的には、例えば、シミュレーションの試行回数、乱数発生条件、終了条件、感度分析パラメータの指定、範囲、刻み値（変動最少幅）等を挙げることができる。シミュレーション諸元２５はこれら諸元に限定されず、他の諸元であってもよい。また、本開示に係る支援システム１０および支援方法で設定されるシミュレーション諸元２５は、これらの全てであってもよいし一部であってもよい。また、シミュレーション部１６で実行されるシミュレーションの具体的な種類または仕様等によっては、シミュレーション諸元２５は予め設定されているものをそのまま用いることができる。そのため、捜索計画情報にはシミュレーション諸元２５は含まれていなくてもよい。

捜索計画の立案方法は、前記の通り、少なくとも捜索機器の構成と水測予察情報２１とに基づいて、捜索に関わる種々の条件を設定するように立案すればよい。例えば、ソノブイを用いたマルチスタティックソーナーシステムであれば、具体的な捜索計画としては、ソノブイの敷設に関する捜索条件を設定する敷設計画と、ソノブイのうち音源ブイ（音波送信器）からの音波の送信に関する捜索条件を設定する送信（発音）計画とを挙げることができる。

敷設計画では、捜索条件として、ソノブイの敷設位置、音波送信器または音波受信器の水深（深度）、音源ブイおよびパッシブソノブイ（受波ブイ）の種別、ソノブイの敷設順序等を設定する。送信計画では、捜索条件として、音波の送信順、音波の送信間隔または送信タイミング、音波の送信波形、音波の送信時間等を設定する。なお、捜索機器の構成によっては、敷設計画および送信計画以外の捜索条件を含む計画を含んでもよい。統計分析部１７では、これらの捜索条件の中から特定の捜索条件が感度分析パラメータとして指定され、当該捜索条件（感度分析パラメータ）を変化させる感度分析処理を実行する。

次に、支援システム１０のシミュレーション部１６は、捜索計画立案部１５によって立案された捜索計画をシミュレーションする（ステップＳ０２）。本開示では、シミュレーションは複数回試行されるので、シミュレーション部１６は、捜索計画のシミュレーションが所定の回数試行されたか（所定の試行回数に達したか）否かを判定する（ステップＳ０３）。所定の試行回数に達していなければ（ステップＳ０３でＮＯ）、シミュレーション部１６はシミュレーションを繰り返し、所定の試行回数に達していれば（ステップＳ０３でＹＥＳ）、生成した複数のシミュレーション結果を統計分析部１７に供出する。

ここで、シミュレーション部１６による複数回のシミュレーションは、前記の通り、捜索計画情報における水中物体の諸元２３のうち水中物体の行動パターンに基づいて行われる。このとき、シミュレーション部１６は、設定済の行動パターンを記憶部１４から適宜読み出して捜索計画をシミュレーションしてもよいが、当該シミュレーション部１６が行動パターンを自動生成し、この自動生成された行動パターンに基づいてシミュレーション部１６は捜索計画をシミュレーションしてもよい。

このように、支援システム１０において、水中物体の行動パターンを自動的に生成して捜索計画がシミュレーションされれば、統計分析の基礎となるシミュレーション結果をより一層充実化することが可能になる。これにより、感度分析処理および捜索計画評価値の有効性の向上を図ることができる。なお、シミュレーション部１６による具体的なシミュレーション内容の一例については後述する。

次に、支援システム１０の統計分析部１７は、複数のシミュレーション結果を統計分析し、水中物体の捜索に関わる統計的な評価値、すなわち、検討対象の捜索計画を評価するための評価値（捜索計画評価値）を算出する。具体的な捜索計画評価値としては、例えば、音波の瞬間探知確率、各試行における探知確率の平均、累積探知確率等を挙げることができる。

次に、統計分析部１７は、感度分析処理を実行するか否かを判定する（ステップＳ０５）。感度分析処理では、捜索条件のうちの特定条件すなわち感度分析パラメータを変化させながら統計分析し、当該感度分析パラメータの最適値（または好適値）を導出する。感度分析パラメータとしては、例えば、音波（音源ブイ）の送信順、音波の送信間隔、音波の送信波形、音波の送信時間、音源ブイの位置等が挙げられるが特に限定されない。

統計分析部１７による感度分析処理の実行が否の場合には、全ての感度分析パラメータについて感度分析処理が完了した場合と、感度分析処理が不要である場合とが挙げられる。感度分析処理を実行する場合を「感度分析モード」とすれば、統計分析部１７における統計処理には「感度分析モード」でない場合もあり得る。いずれにせよ感度分析処理を実行しないのであれば（ステップＳ０５でＮＯ）、捜索計画の検討者による良否判断（後述）に移行する。

統計分析部１７は、感度分析処理を実行すると判定すれば（ステップＳ０５でＹＥＳ）、捜索条件のうちから特定条件を感度分析パラメータとして指定するとともに、当該感度分析パラメータの範囲および刻み値等を設定し、感度分析処理を実行する。そして、統計分析部１７は、感度分析モードが終了したか否かを判定し（ステップＳ０６）、終了していなければ（ステップＳ０６でＮＯ）、感度分析モードが継続しているため、統計分析部１７は、感度分析パラメータを別の捜索条件に変更し、シミュレーション部１６は、変更された感度分析パラメータに基づいて捜索計画を再度シミュレーションする（ステップＳ０２に戻る）。

感度分析モードが終了していれば（ステップＳ０６でＹＥＳ）、感度分析モードにより得られた統計分析の結果から、最適または好適な感度分析パラメータ（捜索条件）の値を算出し、捜索計画の立案に適用する（ステップＳ０８）。捜索計画立案部１５では、最適または好適な感度分析パラメータに基づいて、再度、捜索計画を立案する（ステップＳ０１に戻る）。

このように、本実施の形態では、捜索計画立案部１５は、最適または好適な感度分析パラメータ（捜索条件）を用いて捜索計画を再度自動的に立案する。言い換えれば、統計分析部１７は、最適または好適な捜索条件を捜索計画立案部１５（捜索計画の立案）に自動的にフィードバックする。これにより、立案された捜索計画の有効性の検討を、より一層効率的に支援することが可能になる。なお、最適または好適な感度分析パラメータ（捜索条件）のフィードバックは、自動的に行われず、支援システム１０の利用者（捜索計画の検討者）により手動で行われてもよい。

感度分析モードが完了して、最適または好適な感度分析パラメータが捜索条件として捜索計画に適用されれば、捜索計画の検討者は、立案された捜索計画の良否判断を行う（ステップＳ０９）。このとき、支援システム１０では、例えば、制御部１１の制御により、表示部１２において捜索計画評価値をシミュレーション結果の評価データとともに表示させることができる。これにより、捜索計画の検討者は、捜索計画評価値の高い捜索計画を容易に把握して、捜索計画の良否判定に活用することができる。なお、表示の一例については後述する。

また、捜索計画評価値の高い捜索計画を得る過程では、特定の感度分析パラメータを変化させて感度分析処理を実行している。そのため、捜索計画の検討者は、捜索計画評価値が高くなる感度分析パラメータを予測することも可能になる。それゆえ、このような感度分析パラメータ（すなわち捜索条件）を捜索計画の立案にフィードバックすることで、より好適な捜索計画の立案を目指すことも可能となる。

捜索計画の検討者による良否判断が「否」の場合（ステップＳ０９でＮＯ）には、支援システム１０において捜索計画の立案からシミュレーション結果の統計分析（感度分析処理）までを繰り返させる（ステップＳ０１に戻る）。一方、良否判断が「良」の場合（ステップＳ０９でＹＥＳ）には、当該捜索計画が最適または好適なものであると最終判断してもよい（支援方法の終了）が、本実施の形態では、制御部１１により表示部１２において、立案された捜索計画を再生表示させる（ステップＳ１０）。これにより、捜索計画の検討者は、立案された捜索計画の進行状況を表示画面上で確認することができる。

表示部１２における捜索計画の再生表示は、基本的には、全てのシミュレーション結果について実施することが可能である。捜索計画の検討者は、入力部１３の操作により捜索計画における任意のシミュレーション結果を選択して再生表示させることができる。また、捜索計画の再生表示では、例えば下記のような進行状況を表示することができる。
（１）捜索機の予定経路、捜索機の通過経路、再生時刻における捜索機の位置および進行方向等
（２）水中物体（目標）の予定経路、水中物体の通過経路、再生時刻における水中物体の位置および進行方向等
（３）パッシブソノブイおよび音源ブイの投下位置および投下タイミング、再生時刻におけるパッシブソノブイおよび音源ブイの位置、これらの寿命等
（４）パッシブソノブイおよび音源ブイを用いて水中物体を探知したタイミング、探知方位、探知距離等
（５）音源ブイからの音波の送信タイミングおよび送信回数等
捜索計画の検討者、再生表示された捜索計画の進行状況に基づいて、再び立案された捜索計画の良否判断を行う（ステップＳ１１）。捜索計画の検討者による良否判断が「否」の場合（ステップＳ１１でＮＯ）には、支援システム１０において捜索計画の立案からシミュレーション結果の統計分析（感度分析処理）までを繰り返させる（ステップＳ０１に戻る）。一方、良否判断が「良」の場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）には、当該捜索計画が最適または好適なものであると最終判断する（支援方法の終了）。

［捜索計画のシミュレーション］
次に、本開示に係る支援システム１０または支援方法における捜索計画のシミュレーションの一例について、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ）～（Ｃ）を参照して具体的に説明する。

捜索計画のシミュレーションでは、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、捜索機３３および水中物体４０（目標）の行動、音源ブイ３１，３２からの音波の送信、パッシブソノブイ３０ａ～３０ｉによる水中物体４０の探知を模擬する。図３（Ａ），（Ｂ）では、捜索水域におけるソノブイすなわちパッシブソノブイ３０ａ～３０ｉおよび音源ブイ３１，３２の敷設例を模式的に示している。パッシブソノブイ３０ａ～３０ｉは円形のシンボルで図示し、音源ブイ３１，３２は菱形のシンボルで図示し、捜索機３３（航空機）は白抜きのＶ字形（進行方向がＶ字の折れ曲り部先端）で図示している。また、捜索機３３の予定経路は点線で図示し、通過経路は実線で図示する。捜索機３３の進行方向は矢印方向であり、黒三角形は音源ブイ３１，３２の送信イベント・ポイントＰである。

図３（Ａ），（Ｂ）では、捜索機３３は、図面左側から右側に進行した後、右側から左側に折返し、再び左側から右側に折り返すという、２段階のつづら折り状の経路を進行する。最初の左から右に進行する経路には、４つのパッシブソノブイ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを投下し、次の右から左に進行する経路には、第一音源ブイ３１、パッシブソノブイ３０ｅ、第二音源ブイ３２を投下し、次の左から右に進行する経路には、４つのパッシブソノブイ３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ，３０ｉを投下する。送信イベント・ポイントＰは、最後のパッシブソノブイ３０ｉを投下した後に設定される。

図３（Ａ）では、捜索機３３は、最初に投下されるパッシブソノブイ３０ａから見て進行経路の上流側に位置している。それゆえ、捜索機３３の進行経路は点線の予定経路で図示している。一方、図３（Ｂ）では、捜索機３３は、パッシブソノブイ３０ｆとパッシブソノブイ３０ｇとの間まで到達しているので、この位置までの進行経路は実線の通過経路で図示し、それ以降は点線の予定経路で図示している。

また、図３（Ｂ）では、円形または菱形のシンボルを二重線で図示するものを含むが、これら二重線で図示されるシンボルは、いずれも実際に投下されたソノブイを示している。したがって、図３（Ｂ）では、パッシブソノブイ３０ａ～３０ｄ、第一音源ブイ３１、パッシブソノブイ３０ｅ、第二音源ブイ３２、およびパッシブソノブイ３０ｆまでの合計８個のソノブイが投下済で、パッシブソノブイ３０ｇ～３０ｉは未投下であることを示している。さらに、図３（Ｂ）では、水中物体４０を細長い黒菱形のシンボルで図示しており、水中物体４０の進行経路を破線で図示している。また、水中物体４０の初期行動パターンを破線矢印ｂ１で示している。

図３（Ａ），（Ｂ）を参照して、捜索計画のシミュレーションの再生表示について説明する。捜索機３３は捜索計画に基づいてパッシブソノブイ３０ａ～３０ｉおよび音源ブイ３１，３２を順に捜索水域に投下して敷設する。

水中物体４０の行動は、設定された初期行動パターン（破線矢印ｂ１）にしたがって模擬される。なお、行動パターンがシミュレーション部１６によって自動生成される場合には、例えば乱数によって水中物体４０の位置、針路、速度、深度等の諸条件を設定し、定期的に針路、速度、深度等の諸条件を変化させることにより、水中物体４０をランダムに行動させる。

また、設定により、第一音源ブイ３１または第二音源ブイ３２が送信した音波を水中物体４０が検出することで、当該水中物体４０は回避行動を取ることができる。水中物体４０の回避行動としては、例えば、下記のような種類および時間設定を挙げることができる。なお、行動パターンが自動生成される場合は、水中物体４０は、乱数によるランダムな回避行動を取ることになる。
（１）初期行動パターンを継続する
（２）停止して最大深度まで潜航する
（３）初期行動パターンを逆戻りする
（４）音源ブイ３１，３２から離れる方向に最大速度で進行する
（５）方位、速度、深度のカスタマイズ
なお、（５）のカスタマイズでは、水中物体４０の方位は、ランダムまたは設定値のいずれかを選択し、設定値の場合は任意の方位を設定する。同様に、水中物体４０の速度は、ランダム、最高速度または設定値のいずれかを選択し、設定値の場合は任意の速度を設定する。同様に水中物体４０の深度は、ランダム、最大深度または設定値のいずれかを選択し、設定値の場合は任意の深度を設定する。

音源ブイ３１，３２については、捜索計画のうち送信計画にしたがって音波の送信を模擬し、パッシブソノブイ３０ａ～３０ｉについては、水中物体４０の随時の探知判定を模擬する。探知判定においては、捜索水域毎に異なる探知距離等の水中音響特性（すなわち水測予察情報２１）を考慮して実際の捜索水域の環境に近い水中物体４０の探知を模擬する。また、パッシブソノブイ３０ａ～３０ｉおよび音源ブイ３１，３２の位置および水中物体４０の姿勢から、当該水中物体４０からの反射音の反射強度を算出し、これらを捜索計画評価値の算出に利用してもよい。

このように、シミュレーションにおける水中音響特性を実際の捜索水域の環境に近いものにするとともに、水中物体４０の姿勢を考慮して反射音の反射強度を算出することで、得られる捜索計画評価値の信頼性をより一層良好なものとすることができる。これにより、水中物体４０の探知判定における誤差を可能な限り低減することができる。その結果、シミュレーションでは、実際の水中物体４０の動静に即した探知を模擬することが可能となる。

捜索機３３がソノブイ（パッシブソノブイ３０ａ～３０ｉおよび音源ブイ３１，３２）を敷設し、送信イベント・ポイントＰに到達すると、送信計画にしたがって音源ブイ３１，３２が音波を送信する。パッシブソノブイ３０ａ～３０ｉは、水中の音を受信して分析し、「水中物体４０からの反射音」を随時検出することで、当該水中物体４０の探知を判定する。音源ブイ３１，３２からの送信後にいずれかのパッシブソノブイ３０ａ～３０ｉで「水中物体４０からの反射音」を検出すれば、当該送信による「水中物体４０の探知あり」と判定する。

シミュレーション部１６は、試行したシミュレーション毎に得られた「水中物体４０の探知あり」の情報を、評価データとして記憶部１４に記憶（保存）する。統計分析部１７は、記憶部１４に記憶された評価データに基づいて、後述するように、捜索計画評価値である探知確率を算出する。

このように、本開示に係る支援システム１０では、シミュレーションを所定の試行回数まで複数回繰り返すことにより、それぞれのシミュレーション毎に網羅的に水中物体４０の行動パターンを模擬することができる。それゆえ、このような網羅的な行動パターンに対応する水中物体４０の探知の可否を判定することができるので、捜索計画の網羅的な検討をより一層良好に支援することが可能となる。

より具体的なシミュレーションの一例としては、図４（Ａ）～（Ｃ）に示す例が挙げられる。これら図４（Ａ）～（Ｃ）では、ソノブイ（パッシブソノブイ３０ａ～３０ｉおよび音源ブイ３１，３２）の敷設（配置）は図３（Ａ），（Ｂ）と同一であり、二重線で図示するか否かによるソノブイの投下／未投下については区別していない。また、水中物体４０の行動パターンを説明する便宜上、捜索機３３は図示せず、捜索機３３の進行経路も実線（通過経路）で図示する。

図４（Ａ）は、シミュレーション１回目の例であり、水中物体４０は、パッシブソノブイ３０ｉの位置から第二音源ブイ３２とパッシブソノブイ３０ｅとの間に移動する。水中物体４０は、この位置において図中星形Ｄで示すように第二音源ブイ３２からの送信音波を検出する。水中物体４０の行動は、細破線矢印ｂ１で示す初期行動パターンから太破線矢印ｂ２で示す回避行動パターンに変化する。すなわち、水中物体４０は、第二音源ブイ３２に接近する行動パターンから、第二音源ブイ３２とパッシブソノブイ３０ｅとの間から、パッシブソノブイ３０ｂおよびパッシブソノブイ３０ｃの間に向かう行動パターンに回避行動を取る。

図４（Ｂ）は、シミュレーション２回目の例であり、水中物体４０は、パッシブソノブイ３０ａと第二音源ブイ３２との間から、第二音源ブイ３２とパッシブソノブイ３０ｅとの間であり、かつ、パッシブソノブイ３０ｅ寄りの位置を通過し、さらに第一音源ブイ３１とパッシブソノブイ３０ｈとの間を通って、パッシブソノブイ３０ｉと第一音源ブイ３１との間に移動する。水中物体４０は、この位置において図中星形Ｄで示すように第一音源ブイ３１からの送信音波を検出する。水中物体４０の行動は、細破線矢印ｂ１で示す初期行動パターンから太破線矢印ｂ２で示す回避行動パターンに変化する。すなわち、水中物体４０は、第一音源ブイ３１に接近する行動パターンから、第一音源ブイ３１およびパッシブソノブイ３０ｉの間から離脱するような行動パターンに回避行動を取る。

図４（Ｃ）は、シミュレーション３回目の例であり、水中物体４０は、パッシブソノブイ３０ｄ付近から第一音源ブイ３１付近を通過し、パッシブソノブイ３０ｈおよびパッシブソノブイ３０ｉの間であってパッシブソノブイ３０ｈ寄りの位置に到達する。水中物体４０は、この位置において図中星形Ｄで示すように第一音源ブイ３１からの送信音波を検出する。水中物体４０の行動は、細破線矢印ｂ１で示す初期行動パターンから太破線矢印ｂ２で示す回避行動パターンに変化する。すなわち、水中物体４０は、パッシブソノブイ３０ｈと第一音源ブイ３１の間でパッシブソノブイ３０ｈに近接する行動パターンから、パッシブソノブイ３０ｈおよび第一音源ブイ３１から大きく離脱するような行動パターンに回避行動を取る。

［捜索計画評価値の算出］
次に、水中物体４０の捜索計画評価値の算出の一例について、図３（Ａ）（並びに図３（Ｂ）、図４（Ａ）～（Ｃ））に加えて図５を参照して具体的に説明する。

例えば、検討対象の捜索計画を構成する送信計画において、捜索機３３が送信イベント・ポイントＰに到達して所定の時間が経過した後に、音源ブイ３１，３２からの音波が合計４回送信されるとする。この４回の送信をそれぞれ下記の送信１～送信４とする。なお、捜索機３３が送信イベント・ポイントＰに到達してからの時間ｔ１秒～ｔ４秒の大小関係は、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４であり、送信される音波の送信波形および送信時間はいずれも同じである。
（１）送信１：ｔ１秒経過後に第一音源ブイ３１で音波を送信
（２）送信２：ｔ２秒経過後に第二音源ブイ３２で音波を送信
（３）送信３：ｔ３秒経過後に第一音源ブイ３１で音波を送信
（４）送信４：ｔ４秒経過後に第二音源ブイ３２で音波を送信
また、検討対象の捜索計画をシミュレーション部１６でシミュレーションする回数（試行回数）を５回とする。この５回のシミュレーションによる水中物体４０の探知結果をそれぞれ下記の試行１～試行５とする。なお、図５では、送信回数の最大値をｍとし、試行回数の最大値をｎとしているが、上述した例では、送信回数の最大値ｍ＝４（送信１～送信４）であり、試行回数の最大値ｎ＝５である。

（１）試行１：
送信１（捜索機３３が送信イベント・ポイントＰに到達してからｔ１秒後に第一音源ブイ３１で送信）の結果、いずれかのパッシブソノブイ３０ａ～３０ｉで「水中物体４０の探知あり」。
送信２（捜索機３３が送信イベント・ポイントＰに到達してからｔ２秒後に第二音源ブイ３２で送信）の結果、いずれかのパッシブソノブイ３０ａ～３０ｉで「水中物体４０の探知あり」。
送信３（捜索機３３が送信イベント・ポイントＰに到達してからｔ３秒後に第一音源ブイ３１で送信）の結果、いずれのパッシブソノブイ３０ａ～３０ｉでも「探知なし」。
送信４（捜索機３３が送信イベント・ポイントＰに到達してからｔ４秒後に第二音源ブイ３２で送信）の結果、いずれのパッシブソノブイ３０ａ～３０ｉでも「探知なし」。
（２）試行２：送信２および送信４で「水中物体４０の探知あり」。
（３）試行３：送信３で「水中物体４０の探知あり」。
（４）試行４：送信４で「水中物体４０の探知あり」。
（５）試行５：いずれの送信でも「探知なし」。

このような試行回数５回のシミュレーション結果から、本実施の形態では、捜索計画評価値として「探知確率」を統計分析部１７により算出する。具体的な「探知確率」としては、図５に例示する「瞬間探知確率」、「各試行における探知確率の平均」および「累積探知確率」を挙げることができる。探知確率の具体的な種類はこれらに限定されず、他の評価値であってもよいし、捜索計画評価値としては、対象となるソーナーシステムの構成に応じて、探知確率以外の評価値を用いる（あるいは併用する）こともできる。

なお、図５では、各試行および各送信における探知確率を「ＤＰｘｘ」として示している。例えば、試行１および送信１における探知確率はＤＰ１１として示し、その下に計算結果の一例をパーセンテージで示している（これら数値は図示上の一例であり具体的な結果を示すものではない）。また、図５では、探知確率とともに評価データも例示している。図５に示す例では、評価データは○×式であり、「水中物体４０の探知あり」を○で示し、「探知なし」を×で示している。

また、図５では、具体的な捜索結果評価値である「瞬間探知確率」は「ＤＰｘ」（例えば送信１ではＤＰ１）で示しており、「各試行における探知確率の平均」は「ＤＰｘａｖｅ」（例えば送信１ではＤＰ１ａｖｅ）で示しており、「累積探知確率」は「ＤＰｔｘ」（例えば送信１ではＤＰｔ１）で示している。また、図５では、各試行に対する評価データと探知確率との対応関係を一点鎖線の枠で囲うことで示しており、「瞬間探知確率」と各送信の探知確率との対応関係を破線の枠で囲うことで示しており、「各試行における探知確率の平均」と各送信の探知確率との対応関係を点線の枠で囲うことにより示している。

また、探知確率のうち、「瞬間探知確率」は、「探知有試行数」の「有効試行回数」の除算値（瞬間探知確率＝探知有試行数／有効試行回数）として算出される。また、「各試行における探知確率の平均」は「送信回での総探知確率」（それまでの送信回のうち単純に「探知あり」が得られる確率）に等しい。また、「累積探知確率」は、「探知有試行数（累計）」の「試行回数」の除算値（累積探知確率＝探知有試行数（累計）／試行回数）として算出される。この「累積探知確率」は、それまでの送信回のうち、少なくとも１回は「探知あり」が得られる確率である。

これら捜索計画評価値のうち「瞬間探知確率」の具体例について説明する。まず、送信１の瞬間探知確率は、試行１から試行５までの５回のシミュレーションにおいて送信１により「探知あり」を得られた確率である。前記の例では、試行１のみで「探知あり」が得られているため、送信１の瞬間探知確率（ＤＰ１）は１／５＝２０％の確率となる。

また、送信２の瞬間探知確率は、５回シミュレーションにおいて送信２により「探知あり」を得られた確率である。前記の例では、試行１および試行２で「探知あり」が得られているため、送信２の瞬間探知確率（ＤＰ２）は２／５＝４０％の確率となる。

また、送信３の瞬間探知確率は、５回のシミュレーションにおいて送信３により「探知あり」を得られた確率である。前記の例では、試行３のみで「探知あり」が得られているため、送信３の瞬間探知確率（ＤＰ３）は１／５＝２０％の確率となる。

また、送信４の瞬間探知確率は、５回のシミュレーションにおいて送信４により「探知あり」を得られた確率である。前記の例では、試行２および試行４で「探知あり」が得られているため、送信４の瞬間探知確率（ＤＰ４、図５ではＤＰｍに対応）は２／５＝４０％の確率となる。

次に、捜索計画評価値のうち「各試行における探知確率の平均」の具体例について説明する。まず、送信１の実施により得られる探知確率の平均は、試行１から試行５までの５回のシミュレーションにおいて送信１を実施して「探知あり」を得られる確率である。前記の例では、試行１で「探知あり」が得られているため、送信１の実施により得られる探知確率の平均（ＤＰ１ａｖｅ）は、１（総探知数）／５（５試行×送信１回）＝２０％の確率となる。

また、送信２までの実施により得られる探知確率の平均は、５回のシミュレーションにおいて送信１および送信２を実施して「探知あり」を得られる確率である。前記の例では、送信１では試行１で「探知あり」が得られ、送信２では試行１および試行２で「探知あり」が得られているため、送信２までの実施により得られる探知確率の平均（ＤＰ２ａｖｅ）は、３（総探知数）／１０（５試行×送信２回）＝３０％の確率となる。

また、送信３までの実施により得られる探知確率の平均は、５回のシミュレーションにおいて送信１、送信２および送信３を実施して「探知あり」を得られた確率である。前記の例では、送信１では試行１で「探知あり」、送信２では試行１および試行２で「探知あり」、送信３では試行３で「探知あり」が得られているため、送信３までの実施により得られる探知確率の平均（ＤＰ３ａｖｅ）は、４（総探知数）／１５（５試行×送信３回）≒２６．７％の確率となる。

また、送信４までの実施により得られる探知確率の平均は、５回のシミュレーションにおいて、送信１、送信２、送信３および送信４を実施して「探知あり」を得られた確率である。前記の例では、送信１では試行１で「探知あり」、送信２では試行１および試行２で「探知あり」、送信３では試行３で「探知あり」、送信４では試行２および試行４で「探知あり」が得られているため、送信４までの実施により得られる探知確率の平均（ＤＰ４ａｖｅ、図５ではＤＰｍａｖｅに対応）は、６（総探知数）／２０（５試行×送信４回）＝３０％の確率となる。

次に、捜索計画評価値のうち「累積探知確率」の具体例について説明する。まず、送信１の実施により得られる累積探知確率は、試行１から試行５までの５回のシミュレーションにおいて、送信１の実施により少なくとも１回「探知あり」を得られた確率である。前記の例では、試行１で「探知あり」が得られているため、送信１の実施により得られる累積探知確率（ＤＰｔ１）は、１（探知有試行数）／５（試行）＝２０％の確率となる。

また、送信２までの実施により得られる累積探知確率は、５回のシミュレーションにおいて送信１および送信２を実施して少なくとも１回「探知あり」を得られる確率である。前記の例では、送信１では試行１で「探知あり」、送信２では試行１および試行２で「探知あり」が得られているため、送信２までの実施により得られる累積探知確率（ＤＰｔ２）は、送信２までの実施により一度も「探知あり」を得られなかった（非探知であった）確率の余事象を取るため、１－（４（送信１の非探知数）／５（試行）×３（送信２の非探知数）／５（試行））＝５２％の確率となる。

また、送信３までの実施により得られる累積探知確率は、５回のシミュレーションにおいて送信１、送信２および送信３を実施して少なくとも１回「探知あり」を得られる確率である。前記の例では、送信１では試行１で「探知あり」、送信２では試行１および試行２で「探知あり」、送信３では試行３で「探知あり」が得られているため、送信３までの実施により得られる累積探知確率（ＤＰｔ３）は、送信３までの実施により一度も「探知あり」を得られなかった（非探知であった）確率の余事象を取るため、１－（４（送信１の非探知数）／５（試行）×３（送信２の非探知数）／５（試行）×４（送信３の非探知数）／５（試行））＝６１．６％の確率となる。

また、送信４までの実施により得られる累積探知確率は、５回のシミュレーションにおいて送信１、送信２、送信３および送信４を実施して少なくとも１回「探知あり」を得られる確率である。前記の例では、送信１では試行１で「探知あり」、送信２では試行１および試行２で「探知あり」、送信３では試行３で「探知あり」、送信４では試行２および試行４で「探知あり」が得られているため、送信４までの実施により得られる累積探知確率（ＤＰｔ４、図５では、ＤＰｔｍに対応）は、送信４までの実施により一度も「探知あり」を得られなかった（非探知であった）確率の余事象を取るため、１－（４（送信１の非探知数）／５（試行）×３（送信２の非探知数）／５（試行）×４（送信３の非探知数）／５（試行）×３（送信４の非探知数）／５（試行））＝７６．９％の確率となる。

統計分析部１７は、このようにして捜索計画評価値を算出するので、表示部１２では、例えば、図５に示すように、シミュレーション結果の評価データとともに捜索計画評価値を表示することができる。捜索計画の検討者は、このような捜索計画評価値から、送信回数が少ない段階（早い段階）で「探知あり」を得られる確率が高い捜索計画を抽出したり、最終的に探知確率が高い捜索計画を抽出したりする等、目的に応じた捜索計画を抽出することができる。また、このようにして抽出された捜索計画から、捜索計画評価値が高くなる可能性のある感度分析パラメータ（捜索条件）を予測して捜索計画の立案にフィードバックすることも可能となる。

このように、本開示に係る水中物体捜索計画検討支援システムまたは支援方法は、捜索水域に向けて音波を送信し、水中物体からの反射波を受信することにより、水中物体を捜索する捜索計画を検討するものであり、水測予察情報、捜索に用いられる捜索機器の諸元、水中物体の諸元、および捜索水域の環境諸元を含む、捜索計画情報を設定し、捜索計画情報に基づいて前記捜索計画を立案し、水中物体の諸元に含まれる当該水中物体の複数の行動パターンに基づいて、立案された前記捜索計画を複数回シミュレーションして複数のシミュレーション結果を生成し、生成した複数の前記シミュレーション結果を統計分析している。そして、統計分析に際しては、捜索計画に含まれる捜索条件のうちシミュレーション結果に影響を及ぼす可能性があるものを、感度分析パラメータとして設定し、当該感度分析パラメータを変化させる感度分析処理を実行し、さらに、立案された捜索計画が水中物体の捜索に寄与する程度を評価するための捜索計画評価値を生成する。

このような構成によれば、水中物体の複数の行動パターンに基づいて捜索計画を複数回シミュレーションして統計分析するだけでなく、統計分析に際して感度分析処理を実行して捜索計画評価値を生成している。この捜索計画評価値に基づいて、立案された捜索計画について水中物体の捜索に寄与する程度を評価することができるので、捜索計画の検討者は、より好ましい捜索計画を予測することができる。そのため、前記構成では、網羅的な検討のためにやみくもに捜索計画を立案してシミュレーションして評価するのではなく、捜索計画評価値という根拠に基づいて捜索計画を評価することができる。その結果、アクティブソーナーシステムによる水中物体の捜索計画の立案において、捜索計画の網羅的な検討をより一層良好に支援することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、アクティブソーナーシステムを用いた水中物体の捜索を支援する分野に広く好適に用いることができる。

１０：水中物体捜索計画検討支援システム（支援システム）
１１：制御部
１２：表示部
１３：入力部
１４：記憶部
１５：捜索計画立案部
１６：シミュレーション部
１７：統計分析部
２１：水測予察情報
２２：捜索機器の諸元
２３：水中物体の諸元
２４：捜索水域の環境諸元
２５：シミュレーション諸元
３０ａ～３０ｉ：パッシブソノブイ
３１：第一音源ブイ
３２：第二音源ブイ
３３：捜索機
４０：水中物体

Claims (10)

1. 捜索水域に向けて音波を送信し、水中物体からの反射波を受信することにより、水中物体を捜索する捜索計画を検討する、水中物体捜索計画検討支援システムであって、
   水測予察情報、前記捜索に用いられる捜索機器の諸元、前記水中物体の諸元、および前記捜索水域の環境諸元を含む、捜索計画情報を記憶する記憶部と、
   前記捜索計画情報に基づいて前記捜索計画を立案する捜索計画立案部と、
   前記水中物体の諸元に含まれる当該水中物体の複数の行動パターンに基づいて、立案された前記捜索計画を複数回シミュレーションし、複数のシミュレーション結果を生成するシミュレーション部と、
   生成した複数の前記シミュレーション結果を統計分析する統計分析部と、
   制御部と、
   を備え、
   前記統計分析部では、前記捜索計画に含まれる捜索条件のうち前記シミュレーション結果に影響を及ぼす可能性があるものを、感度分析パラメータとして設定し、当該感度分析パラメータを変化させる感度分析処理を実行し、これにより、立案された前記捜索計画が前記水中物体の捜索に寄与する程度を評価するための捜索計画評価値を生成することを特徴とする、
   水中物体捜索計画検討支援システム。
2. 表示部をさらに備え、
   前記制御部は、さらに、前記捜索計画立案部で立案された前記捜索計画を前記表示部で再生表示させることを特徴とする、
   請求項１に記載の水中物体捜索計画検討支援システム。
3. 前記制御部は、前記捜索計画評価値を前記シミュレーション結果の評価データとともに前記表示部に表示させることを特徴とする、
   請求項１に記載の水中物体捜索計画検討支援システム。
4. 前記水中物体の前記行動パターンは、前記シミュレーション部により自動生成されることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の水中物体捜索計画検討支援システム。
5. 前記捜索機器として、音波を送信する音波送信器、前記水中物体からの反射波を受信する音波受信器、並びに、これらを捜索水域に投下して前記水中物体を捜索する捜索機が用いられ、
   前記捜索計画情報のうち前記捜索機器の諸元としては、前記捜索機の運動性能、前記捜索機の行動パターン、音波受信器の種別、音波受信器の数、音波受信器の受波性能、音波送信器の種別、音波送信器の数、音波送信器の送信（発音）性能の少なくともいずれかであることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の水中物体捜索計画検討支援システム。
6. 前記捜索計画情報のうち前記水中物体の諸元は、当該水中物体の運動性能、当該水中物体の音響特性、当該水中物体の初期行動パターン、当該水中物体の回避行動パターンの少なくともいずれかであり、
   複数回の前記シミュレーションに用いられる前記水中物体の複数の行動パターンは、前記初期行動パターン、または、前記初期行動パターンおよび前記回避行動パターンであることを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の水中物体捜索計画検討支援システム。
7. 前記捜索計画情報のうち前記捜索水域の環境諸元は、当該捜索水域の風向、風速、潮流、海況（シーステート）、海底地形、底質の少なくともいずれかであることを特徴とする、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の水中物体捜索計画検討支援システム。
8. 前記捜索機器として、
   前記音波送信器および前記音波受信器の双方を備える送受信装置を含むモノスタティックソーナーシステムが用いられるか、あるいは、
   前記音波送信器を備える送信装置と、当該送信装置とは独立して構成され、前記音波受信器を備える受信装置と、を含むマルチスタティックソーナーシステムが用いられることを特徴とする、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の水中物体捜索計画検討支援システム。
9. 前記モノスタティックソーナーシステムまたは前記マルチスタティックソーナーシステムでは、ソノブイが用いられることを特徴とする、
   請求項８に記載の水中物体捜索計画検討支援システム。
10. 捜索水域に向けて音波を送信し、水中物体からの反射波を受信することにより、水中物体を捜索する捜索計画を検討する、水中物体捜索計画検討支援方法であって、
    水測予察情報、前記捜索に用いられる捜索機器の諸元、前記水中物体の諸元、および前記捜索水域の環境諸元を含む、捜索計画情報を設定し、
    前記捜索計画情報に基づいて前記捜索計画を立案し、
    前記水中物体の諸元に含まれる当該水中物体の複数の行動パターンに基づいて、立案された前記捜索計画を複数回シミュレーションして複数のシミュレーション結果を生成し、
    生成した複数の前記シミュレーション結果を統計分析し、
    当該統計分析に際しては、前記捜索計画に含まれる捜索条件のうち前記シミュレーション結果に影響を及ぼす可能性があるものを、感度分析パラメータとして設定し、当該感度分析パラメータを変化させる感度分析処理を実行し、これにより、立案された前記捜索計画が前記水中物体の捜索に寄与する程度を評価するための捜索計画評価値を生成することを特徴とする、
    水中物体捜索計画検討支援方法。

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