特許 6880605 目標存在尤度算出装置および目標存在尤度算出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6880605

(24)【登録日】2021年5月10日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】目標存在尤度算出装置および目標存在尤度算出方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 3/802 20060101AFI20210524BHJP

   G01S 3/84 20060101ALI20210524BHJP

   G01S 11/14 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   G01S3/802

   G01S3/84

   G01S11/14

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-168445(P2016-168445)

(22)【出願日】2016年8月30日

(65)【公開番号】特開2018-36112(P2018-36112A)

(43)【公開日】2018年3月8日

【審査請求日】2019年5月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】特許業務法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】上村 圭

(72)【発明者】

【氏名】森下 到

【審査官】 佐藤 宙子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１６１５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２８００５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１４９９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２６１１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２５２９８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ １／７２− １／８２

Ｇ０１Ｓ ３／８０− ３／８６

Ｇ０１Ｓ ５／１８− ５／３０

Ｇ０１Ｓ ７／５２− ７／６４

Ｇ０１Ｓ １５／００−１５／９６

Ｇ０１Ｓ １１／００−１１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

目標物までの距離を推定するソーナー装置に搭載され、前記目標物が存在する位置の尤度を示す目標存在尤度を算出する目標存在尤度算出装置であって、
前記ソーナー装置の周囲の環境状態を示す環境情報と、前記ソーナー装置が搭載された艦船の状態を示す自艦情報と、前記目標物から放射される信号の実測受信レベルと、前記目標物から得られる目標情報と、前記信号の周波数情報とが入力される第１の入力部と、
前記第１の入力部に入力された前記環境情報、前記自艦情報、前記実測受信レベル、前記目標情報および前記周波数情報に基づき、第１の目標存在尤度を算出する第１の尤度算出部と
を備え、
前記第１の尤度算出部は、
前記環境情報、前記自艦情報および前記周波数情報に基づき、予め設定された目標深度における伝搬損失を算出する伝搬損失算出器と、
前記目標物からの前記目標情報および算出された前記伝搬損失に基づき、前記目標物から放射される信号の予測値を示す予測受信レベルを算出する予測受信レベル算出器と、
前記目標物からの前記実測受信レベルおよび算出された前記予測受信レベルに基づき、前記第１の目標存在尤度を算出する第１の目標存在尤度算出器と
を有する第１の目標存在尤度算出装置と、
前記環境情報と、前記自艦情報と、前記目標物から放射される信号の到来ふ仰角とが入力される第２の入力部と、
前記第２の入力部に入力された前記環境情報、前記自艦情報および前記到来ふ仰角に基づき、第２の目標存在尤度を算出する第２の尤度算出部と
を備え、
前記第２の尤度算出部は、
前記環境情報、前記自艦情報および前記到来ふ仰角に基づき、予め設定された目標深度における音線深度を算出する音線計算器と、
算出された前記音線深度に基づき、前記第２の目標存在尤度を算出する第２の目標存在尤度算出器と
を有する第２の目標存在尤度算出装置と、
前記第１の目標存在尤度算出装置によって算出された前記第１の目標存在尤度と、前記第２の目標存在尤度算出装置によって算出された前記第２の目標存在尤度とを積算する積算器と
を備える
ことを特徴とする目標存在尤度算出装置。

【請求項2】

算出された前記目標存在尤度を表示する表示部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の目標存在尤度算出装置。

【請求項3】

前記第２の目標存在尤度算出器は、
複数の目標深度における目標存在尤度を算出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の目標存在尤度算出装置。

【請求項4】

前記伝搬損失算出器は、
複数の目標深度における伝搬損失を算出する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の目標存在尤度算出装置。

【請求項5】

前記第１の目標存在尤度算出装置は、
複数の周波数に対応する実測受信レベルに対して複数の前記第１の目標存在尤度を算出し、
前記第２の目標存在尤度算出装置は、
複数の到来ふ仰角に対して複数の前記第２の目標存在尤度を算出し、
前記積算器は、
複数の前記第１の目標存在尤度を積算して得られる値と、複数の前記第２の目標存在尤度を積算して得られる値とを積算する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の目標存在尤度算出装置。

【請求項6】

目標物までの距離を推定するソーナー装置に搭載され、前記目標物が存在する位置の尤度を示す目標存在尤度を算出する目標存在尤度算出方法であって、
前記ソーナー装置の周囲の環境状態を示す環境情報と、前記ソーナー装置が搭載された艦船の状態を示す自艦情報と、前記目標物から放射される信号の実測受信レベルと、前記目標物から得られる目標情報と、前記信号の周波数情報とが入力される第１の入力ステップと、
入力された前記環境情報、前記自艦情報および前記周波数情報に基づき、予め設定された目標深度における伝搬損失を算出する伝搬損失算出ステップと、
前記目標物からの前記目標情報および算出された前記伝搬損失に基づき、前記目標物から放射される信号の予測値を示す予測受信レベルを算出する予測受信レベル算出ステップと、
前記目標物からの前記実測受信レベルおよび算出された前記予測受信レベルに基づき、第１の目標存在尤度を算出する第１の尤度算出ステップと、
前記環境情報と、前記自艦情報と、前記目標物から放射される信号の到来ふ仰角とが入力される第２の入力ステップと、
入力された前記環境情報、前記自艦情報および前記到来ふ仰角に基づき、予め設定された目標深度における音線深度を算出する音線計算ステップと、
算出された前記音線深度に基づき、第２の目標存在尤度を算出する第２の尤度算出ステップと、
前記第１の尤度算出ステップで算出された前記第１の目標存在尤度と、前記第２の尤度算出ステップで算出された前記第２の目標存在尤度とを積算する積算ステップと
を備える
ことを特徴とする目標存在尤度算出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、目標物の概略距離および概略深度に対する尤度を算出する目標存在尤度算出装置および目標存在尤度算出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ソーナー装置は、例えば艦船に搭載され、目標物から放射された音波、またはソーナーから発信し目標物で反響した音波が海洋中を伝搬してきたものを受信することにより、目標物の存在を検出するものである。従来のソーナー装置では、目標物から放射された信号を受信すると、受信信号の周波数の時間変化、受信した方位の時間変化、聴音等による類識別情報等に基づき、例えば非特許文献１に記載されるような目標運動解析を行うことにより、ソーナー装置が搭載された自艦から目標物までの針路および目標物の速力を推定している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】V.J.AIDALA, S.E.HAMMEL "Utilization of Modified Polar Coordinates for Bearing-Only Tracking" IEEE Trans. Automat. Contr., vol.AC-28, pp.283-294, Mar. 1983

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、目標物から放射される信号を受信した場合には、運用上、目標物と自艦との衝突を回避する衝突回避行動の要否を判断するとともに、目標物からの攻撃の危険性の有無を判断する必要がある。そのため、目標物からの信号を受信した直後に、自艦から目標物までの距離を出力することが求められている。

【0005】

しかしながら、非特許文献１に記載された目標運動解析では、自艦から目標物までの距離、目標物の針路および目標物の速力を算出する際の解の収束に時間を要してしまう。そのため、上述した衝突回避行動の要否および危険性の有無を判断するのに時間がかかってしまうという課題があった。

【0006】

そこで、自艦から目標物までの距離を迅速に判断することができる目標存在尤度算出装置および目標存在尤度算出方法が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る目標存在尤度算出装置は、目標物までの距離を推定するソーナー装置に搭載され、前記目標物が存在する位置の尤度を示す目標存在尤度を算出する目標存在尤度算出装置であって、前記ソーナー装置の周囲の環境状態を示す環境情報と、前記ソーナー装置が搭載された艦船の状態を示す自艦情報と、前記目標物から放射される信号の実測受信レベルと、前記目標物から得られる目標情報と、前記信号の周波数情報とが入力される第１の入力部と、前記第１の入力部に入力された前記環境情報、前記自艦情報、前記実測受信レベル、前記目標情報および前記周波数情報に基づき、第１の目標存在尤度を算出する第１の尤度算出部とを備え、前記第１の尤度算出部は、前記環境情報、前記自艦情報および前記周波数情報に基づき、予め設定された目標深度における伝搬損失を算出する伝搬損失算出器と、前記目標物からの前記目標情報および算出された前記伝搬損失に基づき、前記目標物から放射される信号の予測値を示す予測受信レベルを算出する予測受信レベル算出器と、前記目標物からの前記実測受信レベルおよび算出された前記予測受信レベルに基づき、前記第１の目標存在尤度を算出する第１の目標存在尤度算出器とを有する第１の目標存在尤度算出装置と、前記環境情報と、前記自艦情報と、前記目標物から放射される信号の到来ふ仰角とが入力される第２の入力部と、前記第２の入力部に入力された前記環境情報、前記自艦情報および前記到来ふ仰角に基づき、第２の目標存在尤度を算出する第２の尤度算出部とを備え、前記第２の尤度算出部は、前記環境情報、前記自艦情報および前記到来ふ仰角に基づき、予め設定された目標深度における音線深度を算出する音線計算器と、算出された前記音線深度に基づき、前記第２の目標存在尤度を算出する第２の目標存在尤度算出器とを有する第２の目標存在尤度算出装置と、前記第１の目標存在尤度算出装置によって算出された前記第１の目標存在尤度と、前記第２の目標存在尤度算出装置によって算出された前記第２の目標存在尤度とを積算する積算器とを備えるものである。

【発明の効果】

【0008】

以上のように、本発明によれば、目標物から受信した信号に関する情報を用いて目標存在尤度を算出することにより、自艦から目標物までの距離を迅速に判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る目標存在尤度算出装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図１の伝搬損失算出器によって算出された伝搬損失の距離特性の一例を示す概略図である。

【図3】図１の予測受信レベル算出器によって算出された予測受信レベルの一例を示す概略図である。

【図4】図１の目標存在尤度算出器によって算出された目標存在尤度の一例を示す概略図である。

【図5】図１の目標存在尤度算出器において、複数の目標深度に対して目標存在尤度を算出した場合の算出結果の一例を示す概略図である。

【図6】実施の形態２に係る目標存在尤度算出装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図7】図６の目標存在尤度算出器によって算出された目標存在尤度の一例を示す概略図である。

【図8】図６の目標存在尤度算出器において、複数の目標深度に対して目標存在尤度を算出した場合の算出結果の一例を示す概略図である。

【図9】実施の形態３に係る目標存在尤度算出装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図10】図９の積算器で行われる積算処理について説明するための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態に係る目標存在尤度算出装置は、例えば艦船に搭載された、目標物までの距離および深度を推定するソーナー装置に設けられるものである。目標存在尤度算出装置は、周囲の環境状態と、ソーナー装置が搭載される自艦の状態と、目標物から受信した信号に関する情報とに基づき、自艦から海洋上または海洋中等に存在する目標物までの概略距離、および目標物の概略深度といった目標物が存在する位置の尤度を示す目標存在尤度を算出する。

【0011】

実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１に係る目標存在尤度算出装置ついて説明する。この目標存在尤度算出装置では、目標物から受信した信号に関する情報として、目標物から放射される信号の実測受信レベルと、目標物から得られる放射雑音等の目標情報と、目標物から放射される信号の周波数情報とを用いる。

【0012】

［目標存在尤度算出装置の構成］
図１は、本実施の形態１に係る目標存在尤度算出装置１０の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、目標存在尤度算出装置１０は、尤度算出部としての伝搬損失算出器１１、予測受信レベル算出器１２および目標存在尤度算出器１３と、入力部としての入力端子１ａ〜１ｅと、出力部としての出力端子２ａとを備えている。

【0013】

入力端子１ａには、水深に対する水温の関係を示す特性データであるＢＴ（ＢＡＲＨＹ−ＴＨＥＲＭＯＧＲＡＰＨＹ）プロファイル、自艦に対する目標方位の海底地形、底質、風速またはシーステート等の自艦周辺の環境状態を示す環境情報が入力される。入力端子１ｂには、自艦深度またはビームパターン等のセンサ諸元といった自艦の状態を示す自艦情報が入力される。入力端子１ｃには、目標物から得られる放射雑音等の各種情報を示す目標情報が入力される。入力端子１ｄには、目標物から放射される信号の実測受信レベルが入力される。入力端子１ｅには、目標物から放射される信号の周波数情報が入力される。なお、以下の説明では、「目標物からの放射雑音等の音源レベル」を「目標情報」と称して説明する。

【0014】

伝搬損失算出器１１は、入力側に入力端子１ａ、１ｂおよび１ｅが接続され、出力側に予測受信レベル算出器１２が接続されている。伝搬損失算出器１１は、入力端子１ａに入力された環境情報と、入力端子１ｂに入力された自艦情報と、入力端子１ｅに入力された目標物から放射される信号の周波数情報とに基づき、音波伝搬モデルを用いて伝搬損失の距離特性を算出する。伝搬損失算出器１１は、算出した伝搬損失を予測受信レベル算出器１２に対して出力する。

【0015】

予測受信レベル算出器１２は、入力側に入力端子１ｃおよび伝搬損失算出器１１が接続され、出力側に目標存在尤度算出器１３が接続されている。予測受信レベル算出器１２は、入力端子１ｃに入力された目標情報と、伝搬損失算出器１１から入力された伝搬損失とに基づき、目標物から放射される信号の予測値を示す予測受信レベルを算出する。予測受信レベル算出器１２は、算出した予測受信レベルを目標存在尤度算出器１３に対して出力する。

【0016】

目標存在尤度算出器１３には、入力側に入力端子１ｄおよび予測受信レベル算出器１２が接続され、出力側に出力端子２ａが接続されている。目標存在尤度算出器１３は、入力端子１ｄに入力された目標物から放射される信号の実測受信レベルと、予測受信レベル算出器１２から入力された予測受信レベルとに基づき、目標存在尤度の距離特性を算出する。目標存在尤度算出器１３は、算出した目標存在尤度を出力端子２ａから出力する。

【0017】

出力端子２ａから出力された目標存在尤度は、例えば出力部の一部として設けられた図示しない表示部によって表示される。表示部は、目標存在尤度算出器１３によって算出された目標存在尤度を、グラフまたはマップ等によって視覚的に表示する。なお、目標存在尤度の表示は、この例に限られず、例えば、目標存在尤度算出装置１００が搭載されたソーナー装置に設けられた表示部等で行ってもよい。

【0018】

［目標存在尤度の算出方法］
次に、本実施の形態１に係る目標存在尤度算出装置１０おける目標存在尤度の算出方法について説明する。目標存在尤度算出装置１０に対して、環境情報、自艦情報、目標情報、および目標物からの実測受信レベルが入力されると、目標存在尤度算出装置１０は、入力された情報を用いて、目標存在尤度を算出する。

【0019】

（伝搬損失の算出）
まず、目標存在尤度算出装置１０は、伝搬損失算出器１１により、伝搬損失の距離特性を算出する。伝搬損失算出器１１は、入力端子１ａに入力された環境情報と、入力端子１ｂに入力された自艦情報と、入力端子１ｅに入力された目標物からの信号の周波数情報とに基づき、音波伝搬モデルを用いて、予め設定された目標深度ｚ_ｔにおける伝搬損失の距離特性（以下、「伝搬損失」と適宜称する）ＴＬ（ｒ）を算出する。

【0020】

このとき使用する音波伝搬モデルは、例えば、文献「Michael D. Collins, "A split-step Pade solution for the parabolic equation method" J. Acoust. Soc. Am. 93(4), Pt. 1, 1993.」に記載されているような波動理論を基にした音波伝搬モデルを使用してもよい。また、これに限られず、例えば、文献「Henry Weinberg and Ruth Eta Keenan, "Gaussian ray bundles for modeling high-frequency propagation loss under shallow-water conditions," J. Acoust. Soc. Am. 100(3), 1996.」に記載されているような音線理論による音波伝搬モデルを使用してもよい。さらに、例えば、球面拡散または円筒拡散を仮定した近似計算を使用してもよい。

【0021】

図２は、図１の伝搬損失算出器１１によって算出された伝搬損失の距離特性の一例を示す概略図である。図２において、横軸は自艦から目標物までの距離ｒを示し、縦軸は伝搬損失ＴＬ（ｒ）を示す。上述のようにして伝搬損失を算出することにより、図２に示すように、自艦から目標物までの距離ｒに応じた伝搬損失ＴＬ（ｒ）が算出される。

【0022】

（予測受信レベルの算出）
次に、目標存在尤度算出装置１０は、予測受信レベル算出器１２により、予測受信レベルを算出する。予測受信レベル算出器１２は、入力端子１ｃに入力された目標情報ＳＬと、伝搬損失算出器１１から入力された伝搬損失ＴＬ（ｒ）とに基づき、式（１）を用いて予測受信レベルＲＬ_ｐ（ｒ）を算出する。

【0023】

【数1】

【0024】

図３は、図１の予測受信レベル算出器１２によって算出された予測受信レベルの一例を示す概略図である。図３において、横軸は自艦から目標物までの距離ｒを示し、縦軸は予測受信レベルＲＬ_ｐ（ｒ）を示す。上述のようにして予測受信レベルを算出することにより、図３に示すように、自艦から目標物までの距離ｒに応じた予測受信レベルＲＬ_ｐ（ｒ）が算出される。

【0025】

（目標存在尤度の算出）
次に、目標存在尤度算出装置１０は、目標存在尤度算出器１３により、目標存在尤度の距離特性を算出する。目標存在尤度算出器１３は、入力端子１ｄに入力された実測受信レベルＲＬと、予測受信レベル算出器１２から入力された予測受信レベルＲＬ_ｐ（ｒ）とに基づき、式（２）を用いて目標存在尤度の距離特性（以下、「目標存在尤度」と適宜称する）ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）を算出する。式（２）において、関数ｆは、式（３）に示すように、期待値μ、標準偏差σの正規分布の確率密度関数である。

【0026】

【数2】

【0027】

【数3】

【0028】

式（２）において、「σ_ｒ」は、実測受信レベルＲＬおよび予測受信レベルＲＬ_ｐ（ｒ）に依存する標準偏差である。なお、標準偏差σ_ｒが既知の場合には、自乗和の平方根によって算出する。一方、標準偏差σ_ｒが未知の場合には、経験的に取得した固定値とする。

【0029】

図４は、図１の目標存在尤度算出器１３によって算出された目標存在尤度の一例を示す概略図である。図４において、横軸は自艦から目標物までの距離ｒを示し、縦軸は目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）を示す。上述のようにして目標存在尤度を算出することにより、図４に示すように、自艦から目標物までの距離ｒに応じた目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）が算出される。そして、本実施の形態１では、このようにして得られた目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）の値が最も高い位置となる自艦からの距離の位置に、目標物が存在すると判断することができる。

【0030】

なお、目標存在尤度算出器１３では、複数の目標深度ｚ_ｔ＿ｎ（ｎ＝１，２，・・・，ｎ）に対して式（２）を用いた計算を実施することができる。複数の目標深度ｚ_ｔ＿ｎに対応する複数の目標存在尤度を算出し、算出された複数の目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）をカラーマップで表示することにより、自艦から目標物までの距離方向だけでなく、目標物の深度方向の目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）の変化を把握することができる。

【0031】

図５は、図１の目標存在尤度算出器１３において、複数の目標深度に対して目標存在尤度を算出した場合の算出結果の一例を示す概略図である。図５において、横軸は自艦から目標物までの距離ｒを示し、縦軸は目標物の深度ｚ_ｔを示す。目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）は、カラーマップ上の色の状態によって示されている。本実施の形態１では、このようにして得られた目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）の値が最も高い位置となる自艦からの距離および深度の位置に、目標物が存在すると判断することができる。

【0032】

以上のように、本実施の形態１によれば、目標物から受信した信号に関する情報としての目標物から放射される信号の実測受信レベル、目標情報および当該信号の周波数情報を用いて、目標存在尤度が算出されるため、自艦から目標物までの距離を迅速に判断することができる。また、複数の目標深度における伝搬損失を算出し、算出された複数の伝搬損失に基づき目標存在尤度を算出することにより、自艦から目標物までの距離方向および深度方向を把握することができる。そのため、目標物が存在する自艦からの位置をより高精度に推定することができる。

【0033】

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、目標物から受信した信号に関する情報として、目標物から放射される信号の実測受信レベルおよび目標情報を用いたが、本実施の形態２では、目標物から受信した信号に関する情報として、目標物から放射される信号の到来ふ仰角を用いる。なお、以下の説明において、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0034】

［目標存在尤度算出装置の構成］
図６は、本実施の形態２に係る目標存在尤度算出装置２０の構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、目標存在尤度算出装置２０は、尤度算出部としての音線計算器２１および目標存在尤度算出器２２と、入力部としての入力端子１ａ、１ｂおよび１ｆと、出力部としての出力端子２ｂを備えている。

【0035】

入力端子１ａには、実施の形態１と同様に環境情報が入力される。入力端子１ｂには、実施の形態１と同様に自艦情報が入力される。入力端子１ｆには、目標物から放射される信号の到来ふ仰角が入力される。

【0036】

音線計算器２１は、入力側に入力端子１ａ、１ｂおよび１ｃが接続され、出力側に目標存在尤度算出器２２が接続されている。音線計算器２１は、入力端子１ａに入力された環境情報と、入力端子１ｂに入力された自艦情報と、入力端子１ｆに入力された到来ふ仰角とに基づき音線計算処理を行う。そして、音線計算器２１は、音線計算処理によって得られた音線に基づき、距離に対する音線深度を算出する。音線計算器２１は、算出した音線深度を目標存在尤度算出器２２に対して出力する。

【0037】

目標存在尤度算出器２２は、入力側に音線計算器２１が接続され、出力側に出力端子２ｂが接続されている。目標存在尤度算出器２２は、音線計算器２１から入力された音線深度に基づき、目標存在尤度の距離特性を算出する。目標存在尤度算出器２２は、算出した目標存在尤度を出力端子２ｂから出力する。

【0038】

出力端子２ｂから出力された目標存在尤度は、例えば出力部の一部として設けられた図示しない表示部において、グラフまたはマップ等によって視覚的に表示される。なお、目標存在尤度の表示は、この例に限られず、例えば、目標存在尤度算出装置１００が搭載されたソーナー装置に設けられた表示部等で行ってもよい。

【0039】

［目標存在尤度の算出方法］
次に、本実施の形態２に係る目標存在尤度算出装置２０において、目標存在尤度を算出する方法について説明する。目標存在尤度算出装置２０に対して、環境情報、自艦情報、目標物からの到来ふ仰角が入力されると、目標存在尤度算出装置２０は、入力された情報を用いて、目標存在尤度を算出する。

【0040】

（音線深度の算出）
まず、目標存在尤度算出装置２０は、音線計算器２１により、音線深度を算出する。音線計算器２１は、入力端子１ａに入力された環境情報と、入力端子１ｂに入力された自艦情報と、入力端子１ｆに入力された到来ふ仰角とを用いて音線計算処理を行う。そして、音線計算器２１は、音線計算処理により、ふ仰角「φ−σ_Φ」、「φ」および「φ＋σ_Φ」に対する３本の音線を計算する。そして、音線計算器２１は、算出した３本の音線における、各距離ｒに対する音線深度ｚ（φ−σ_Φ，ｒ）、ｚ（φ，ｒ）およびｚ（φ＋σ_Φ，ｒ）を算出する。ここで、「σ_Φ」は、ふ角の測定精度に依存する信号の到来ふ角の標準偏差である。

【0041】

（目標存在尤度の算出）
次に、目標存在尤度算出装置２０は、目標存在尤度算出器２２により、目標存在尤度の距離特性を算出する。音線計算器２１から入力された音線深度ｚ（φ−σ_Φ，ｒ）、ｚ（φ，ｒ）およびｚ（φ＋σ_Φ，ｒ）に基づき、式（４）を用いて目標存在尤度の距離特性ｐ_ＥＬ（ｒ｜φ）を算出する。式（４）において、「ｚ_ｔ」は目標深度である。また、関数ｆは、実施の形態１における式（３）に示すものと同様である。さらに、式（４）における「σ_ｚ」は、例えば式（５）を用いて算出することができる。

【0042】

【数4】

【0043】

【数5】

【0044】

なお、標準偏差σ_ｚは、式（５）以外の式を用いて算出してもよい。例えば、平均が０、標準偏差σ_φで乱数ΔφをＮ個だけ発生させ、それぞれに対して音線深度ｚ（φ＋Δφ，ｒ）を算出し、音線深度ｚ（φ＋Δφ，ｒ）の標準偏差を算出してもよい。

【0045】

図７は、図６の目標存在尤度算出器２２によって算出された目標存在尤度の一例を示す概略図である。図７において、横軸は自艦から目標物までの距離ｒを示し、縦軸は目標存在尤度ｐ_ＥＬ（ｒ｜φ）を示す。上述のようにして目標存在尤度を算出することにより、図７に示すように、自艦から目標物までの距離ｒに応じた目標存在尤度ｐ_ＥＬ（ｒ｜ＲＬ）が算出される。そして、本実施の形態２では、このようにして得られた目標存在尤度ｐ_ＥＬ（ｒ｜ＲＬ）の値が最も高い位置となる自艦からの距離の位置に、目標物が存在すると判断することができる。

【0046】

なお、目標存在尤度算出器２２では、複数の目標深度ｚ_ｔ＿ｎ（ｎ＝１，２，・・・，ｎ）に対して式（４）を用いた計算を実施することができる。複数の目標深度ｚ_ｔ＿ｎに対応する複数の目標存在尤度を算出し、算出された複数の目標存在尤度をカラーマップで表示することにより、自艦から目標物までの距離方向だけでなく、目標物の深度方向の目標存在尤度の変化を把握することができる。

【0047】

図８は、図６の目標存在尤度算出器２２において、複数の目標深度に対して目標存在尤度を算出した場合の算出結果の一例を示す概略図である。図８において、横軸は自艦から目標物までの距離ｒを示し、縦軸は目標物の深度ｚ_ｔを示す。目標存在尤度ｐ_ＥＬ（ｒ｜ＲＬ）は、カラーマップ上の色の状態によって示されている。そして、本実施の形態２では、このようにして得られた目標存在尤度ｐ_ＥＬ（ｒ｜ＲＬ）の値が最も高い位置となる自艦からの距離および深度の位置に、目標物が存在すると判断することができる。

【0048】

以上のように、本実施の形態２によれば、目標物から受信した信号に関する情報としての目標物から放射される信号の到来ふ仰角を用いて、目標存在尤度が算出されるため、自艦から目標物までの距離を迅速に判断することができる。また、複数の目標深度における目標存在尤度を算出することにより、自艦から目標物までの距離方向および深度方向を把握することができる。そのため、目標物が存在する自艦からの位置をより正確に推定することができる。

【0049】

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３は、実施の形態１に係る目標存在尤度算出装置１０と、実施の形態２に係る目標存在尤度算出装置２０とを組み合わせたものである。なお、以下の説明において、実施の形態１および２と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0050】

［目標存在尤度算出装置の構成］
図９は、本実施の形態３に係る目標存在尤度算出装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図９に示すように、目標存在尤度算出装置１００は、実施の形態１に係る目標存在尤度算出装置１０と、実施の形態２に係る目標存在尤度算出装置２０と、積算器３０とで構成されている。

【0051】

目標存在尤度算出装置１０は、入力端子１ａ〜１ｅおよび出力端子２ａを備えている。目標存在尤度算出装置１０は、実施の形態１と同様に、入力端子１ａに入力された環境情報と、入力端子１ｂに入力された自艦情報と、入力端子１ｃに入力された目標情報と、入力端子１ｄに入力された目標物からの実測受信レベルと、入力端子１ｅに入力された目標物からの信号の周波数情報とに基づき、第１の在尤度の距離特性を算出する。目標存在尤度算出装置１０は、算出した第１の目標存在尤度を、出力端子２ｂを介して積算器３０に出力する。

【0052】

目標存在尤度算出装置２０は、入力端子１ａ、１ｂおよび１ｆ、ならびに出力端子２ｂを備えている。目標存在尤度算出装置２０は、実施の形態２と同様に、入力端子１ａに入力された環境情報と、入力端子１ｂに入力された自艦情報と、入力端子１ｆに入力された到来ふ仰角とに基づき、第２の目標存在尤度の距離特性を算出する。目標存在尤度算出装置２０は、算出した第２の目標存在尤度を、出力端子２ｂを介して積算器３０に出力する。

【0053】

積算器３０は、入力側に入力端子１ｇおよび１ｈを備え、出力側に出力端子２ｃを備えている。入力端子１ｇには、目標存在尤度算出装置１０が接続され、目標存在尤度算出装置１０から出力される第１の目標存在尤度が入力される。また、入力端子１ｈには、目標存在尤度算出装置２０が接続され、目標存在尤度算出装置２０から出力される第２の目標存在尤度が入力される。

【0054】

積算器３０は、入力された第１の目標存在尤度および第２の目標存在尤度を積算する積算処理を行い、第３の目標存在尤度の距離特性を算出する。積算器３０は、算出した第３の目標存在尤度を出力端子２ｃから出力する。

【0055】

［目標存在尤度の算出方法］
次に、本実施の形態３に係る目標存在尤度算出装置１００おける目標存在尤度の算出方法について説明する。本実施の形態３では、目標存在尤度算出装置１０において、実施の形態１で説明したようにして第１の目標存在尤度を算出する。また、目標存在尤度算出装置２０において、実施の形態２で説明したようにして第２の目標存在尤度を算出する。そして、積算器３０において、第１の目標存在尤度と第２の目標存在尤度とを積算する積算処理を行い、第３の目標存在尤度の距離特性を算出する。

【0056】

図１０は、図９の積算器３０で行われる積算処理について説明するための概略図である。図１０に示すように、積算器３０は、第１の目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）と第２の目標存在尤度ｐ_ＥＬ（ｒ｜ＲＬ）とを積算し、第３の目標存在尤度の距離特性（以下、「第３の目標存在尤度」と適宜称する）ｐ（ｒ）を算出する。第１の目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）と第２の目標存在尤度ｐ_ＥＬ（ｒ｜ＲＬ）との積算は、式（６）に基づき行われる。

【0057】

【数6】

【0058】

このように、第１の目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）と第２の目標存在尤度ｐ_ＥＬ（ｒ｜ＲＬ）とを積算することにより、積算値である第３の目標存在尤度ｐ（ｒ）は、２つの目標存在尤度のうちいずれかの尤度が低い距離範囲の尤度が低減されることになる。そして、第３の目標存在尤度ｐ（ｒ）は、両者の尤度の高い距離範囲に絞られたものとなる。そして、本実施の形態３では、このようにして得られた目標存在尤度ｐ（ｒ）の値が最も高い位置となる自艦からの距離および深度の位置に、目標物が存在すると判断することができる。

【0059】

以上のように、本実施の形態３では、実施の形態１で説明したようにして算出した目標存在尤度と、実施の形態２で説明したようにして算出した目標存在尤度とを積算するため、いずれかの目標存在尤度において尤度が低い距離範囲の尤度が低減される。そのため、目標の存在範囲の曖昧さを低減させた目標存在尤度を取得することができる。

【0060】

以上、実施の形態１〜３について説明したが、本発明は、上述した実施の形態１〜３に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【0061】

例えば、実施の形態３において、目標存在尤度算出装置１０がＩ個の周波数ｆ_１、ｆ_２、・・・、ｆ_Ｉに対応する予測受信レベルＲＬ_１、ＲＬ_２、・・・、ＲＬ_Ｉに対して第１の目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）を取得し、目標存在尤度算出装置２０がＪ個の到来ふ仰角φ_１、φ_２、・・・、φ_Ｊに対して第２の目標存在尤度ｐ_ＥＬ（ｒ｜ＲＬ）を取得した場合について考える。この場合には、例えば、式（７）を用いて、すべての第１の目標存在尤度ｐ_ＲＬ（ｒ｜ＲＬ）および第２の目標存在尤度ｐ_ＥＬ（ｒ｜ＲＬ）を積算し、最終的な目標存在尤度ｐ（ｒ）を算出してもよい。

【0062】

【数7】

【符号の説明】

【0063】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ 入力端子、２ａ、２ｂ、２ｃ 出力端子、１０ 目標存在尤度算出装置、１１ 伝搬損失算出器、１２ 予測受信レベル算出器、１３ 目標存在尤度算出器、２０ 目標存在尤度算出装置、２１ 音線計算器、２２ 目標存在尤度算出器、３０ 積算器、１００ 目標存在尤度算出装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】