特開 2024-127501 送信源位置速度標定装置及び送信源位置速度標定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024127501

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】送信源位置速度標定装置及び送信源位置速度標定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/04 20060101AFI20240912BHJP

【ＦＩ】

G01S5/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023036689

(22)【出願日】2023-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】溝口 陸

(72)【発明者】

【氏名】越後貫 智也

【テーマコード（参考）】

5J062

【Ｆターム（参考）】

5J062BB03

5J062BB09

5J062CC14

5J062DD23

(57)【要約】

【課題】本開示は、状態方程式及び観測方程式を備える状態空間モデルを適用したうえで、送信源の位置標定処理が長時間も実行されたときでも、送信源の位置の標定値が送信源の実際の移動に追従できるようにすることを目的とする。
【解決手段】本開示は、状態空間モデルを適用するにあたり、送信源Ｂの位置のみならず速度にも関する状態方程式として、送信源Ｂが移動する移動予測モデルを適用する。そして、ある時刻における送信源Ｂの位置の標定値が飛びを生じたときに、当該時刻における送信源Ｂの位置及び速度の標定値を無視し、当該時刻の前の時刻における送信源Ｂの位置及び速度の標定値を維持し、送信源Ｂの位置の標定値が飛びを生じないようにする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信源の位置及び速度に関する状態方程式と、前記送信源からの受信波の到来方向及び前記送信源の位置に関する観測方程式と、を備える状態空間モデルを適用するために、
ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向に関する、前記ある時刻における実測値と、前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向に関する、前記ある時刻の前の時刻における予測値と、を取得する到来方向取得部と、
前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の実測値から、前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の予測値を減算し、前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の予測誤差を算出する予測誤差算出部と、
前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の予測誤差に、前記送信源の位置及び速度に対する補正ゲインを乗算し、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度に関する、前記前の時刻における予測値に対する補正量を算出する補正量算出部と、
前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の予測値に、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の予測値に対する補正量を加算し、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度に関する、前記ある時刻における標定値を算出する標定値算出部と、
前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値と、前記状態空間モデルが備える前記状態方程式と、に基づいて、前記ある時刻の後の時刻における前記送信源の位置及び速度に関する、前記ある時刻における予測値を算出する状態値予測部と、
前記後の時刻における前記送信源の位置の予測値と、前記状態空間モデルが備える前記観測方程式と、に基づいて、前記後の時刻における前記送信源からの受信波の到来方向に関する、前記ある時刻における予測値を算出する観測値予測部と、を備え、
前記標定値算出部は、前記ある時刻における前記送信源の位置の標定値が、前記前の時刻における前記送信源の位置の標定値と比べて、移動距離に対する閾値以上に渡って移動したときに、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値として、前記ある時刻ではなく前記前の時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値を維持し、
前記補正量算出部は、前記ある時刻における前記送信源の位置の標定値が、前記前の時刻における前記送信源の位置の標定値と比べて、前記移動距離に対する閾値以上に渡って移動したときに、前記送信源の位置及び速度に対する補正ゲインとして、前記ある時刻ではなく前記前の時刻における前記送信源の位置及び速度に対する補正ゲインを維持する
ことを特徴とする送信源位置速度標定装置。

【請求項2】

前記標定値算出部は、前記ある時刻における前記送信源の速度の標定値が、移動速度に対する閾値以上として算出されたときに、前記ある時刻における前記送信源の速度の標定値として、前記移動速度に対する閾値を上限とする前記送信源の速度の標定値を出力する
ことを特徴とする、請求項１に記載の送信源位置速度標定装置。

【請求項3】

前記標定値算出部は、前記送信源の位置及び速度の標定の初期段階において、前記ある時刻における前記送信源の位置の標定値が、前記前の時刻における前記送信源の位置の標定値と比べて、前記移動距離に対する閾値以上に渡って移動したかどうかによらず、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値を出力する
ことを特徴とする、請求項１に記載の送信源位置速度標定装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の送信源位置速度標定装置が備える各処理部が行う各処理ステップを、この順序で繰り返しコンピュータに実行させるための送信源位置速度標定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、送信源の位置及び速度を標定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

送信源の位置を標定する技術が、特許文献１、２等に開示されている。特許文献１、２では、潮流で移動するブイ等に搭載される送信源の位置を標定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７３０４７３号公報

【特許文献2】特許第５７３０５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術の送信源位置標定処理の概要を図１に示す。送信源Ｂは、潮流で移動するブイ等に搭載される。受信機Ａは、空中で飛行する航空機等に搭載される。送信源Ｂの位置に関する状態方程式（送信源Ｂが固定される固定点モデル）と、送信源Ｂからの受信波の到来方向及び送信源Ｂの位置に関する観測方程式と、を備える状態空間モデル（カルマンフィルタ等）を適用することにより、送信源Ｂの位置を標定する。

【0005】

時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置の標定値は、ｘ_ｋ｜ｋである。送信源Ｂが固定される固定点モデルが適用されるため、時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂの位置の予測値は、ｘ_{ｋ＋１｜ｋ}（＝ｘ_ｋ｜ｋ）である。時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測値は、φ_ｋ＋１である。時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値は、θ_ｋ＋１である。時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂの位置の標定値は、ｘ_{ｋ＋１｜ｋ＋１}である。

【0006】

時刻Ｔ_ｋ＋２においても、時刻Ｔ_ｋ＋１と同様に、標定処理が実行される。送信源Ｂが固定される固定点モデルが適用されるため、時刻Ｔ_ｋ＋２における送信源Ｂの位置の予測値は、ｘ_{ｋ＋２｜ｋ＋１}（＝ｘ_{ｋ＋１｜ｋ＋１}）である。時刻Ｔ_ｋ＋２における送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測値は、φ_ｋ＋２である。時刻Ｔ_ｋ＋２における送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値は、θ_ｋ＋２である。時刻Ｔ_ｋ＋２における送信源Ｂの位置の標定値は、ｘ_{ｋ＋２｜ｋ＋２}である。

【0007】

ここで、送信源Ｂの位置標定処理が長時間も実行されたときに、送信源Ｂの位置に関する状態方程式が信用されるため、送信源Ｂの位置の標定指標が小さくなり、送信源Ｂの位置の補正量も小さくなる。しかし、送信源Ｂの位置に関する状態方程式として、送信源Ｂが固定される固定点モデルが適用されるため、送信源Ｂの位置標定処理が長時間も実行されたときに、送信源Ｂの位置の標定値が送信源Ｂの実際の移動に追従できない。

【0008】

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、状態方程式及び観測方程式を備える状態空間モデルを適用したうえで、送信源の位置標定処理が長時間も実行されたときでも、送信源の位置の標定値が送信源の実際の移動に追従できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するために、状態空間モデルを適用するにあたり、送信源の位置のみならず速度にも関する状態方程式として、送信源が移動する移動予測モデルを適用する。

【0010】

ここで、受信機を搭載される航空機等の姿勢変化等に応じて、送信源と受信機との間のマルチパス等が生じることがあり、送信源からの受信波の到来方向の実測値が乱れることがあり、送信源の位置及び速度の標定値が乱れることがある。そして、送信源が移動する移動予測モデルを適用するときには、送信源が固定される固定点モデルを適用するときと比べて、送信源の位置及び速度の標定値が乱れやすく収束しにくく発散しやすい。

【0011】

そこで、ある時刻における送信源の位置の標定値が飛びを生じたときに、当該時刻における送信源の位置及び速度の標定値を無視し、当該時刻の前の時刻における送信源の位置及び速度の標定値を維持し、送信源の位置の標定値が飛びを生じないようにする。

【0012】

具体的には、本開示は、送信源の位置及び速度に関する状態方程式と、前記送信源からの受信波の到来方向及び前記送信源の位置に関する観測方程式と、を備える状態空間モデルを適用するために、
ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向に関する、前記ある時刻における実測値と、前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向に関する、前記ある時刻の前の時刻における予測値と、を取得する到来方向取得部と、
前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の実測値から、前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の予測値を減算し、前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の予測誤差を算出する予測誤差算出部と、
前記ある時刻における前記送信源からの受信波の到来方向の予測誤差に、前記送信源の位置及び速度に対する補正ゲインを乗算し、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度に関する、前記前の時刻における予測値に対する補正量を算出する補正量算出部と、
前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の予測値に、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の予測値に対する補正量を加算し、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度に関する、前記ある時刻における標定値を算出する標定値算出部と、
前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値と、前記状態空間モデルが備える前記状態方程式と、に基づいて、前記ある時刻の後の時刻における前記送信源の位置及び速度に関する、前記ある時刻における予測値を算出する状態値予測部と、
前記後の時刻における前記送信源の位置の予測値と、前記状態空間モデルが備える前記観測方程式と、に基づいて、前記後の時刻における前記送信源からの受信波の到来方向に関する、前記ある時刻における予測値を算出する観測値予測部と、を備え、
前記標定値算出部は、前記ある時刻における前記送信源の位置の標定値が、前記前の時刻における前記送信源の位置の標定値と比べて、移動距離に対する閾値以上に渡って移動したときに、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値として、前記ある時刻ではなく前記前の時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値を維持し、
前記補正量算出部は、前記ある時刻における前記送信源の位置の標定値が、前記前の時刻における前記送信源の位置の標定値と比べて、前記移動距離に対する閾値以上に渡って移動したときに、前記送信源の位置及び速度に対する補正ゲインとして、前記ある時刻ではなく前記前の時刻における前記送信源の位置及び速度に対する補正ゲインを維持する
ことを特徴とする送信源位置速度標定装置である。

【0013】

この構成によれば、状態方程式及び観測方程式を備える状態空間モデルを適用したうえで、送信源の位置速度標定処理が長時間も実行されたときでも、送信源の位置及び速度の標定値が送信源の実際の移動に追従できるようにすることができる。

【0014】

そして、送信源からの受信波の到来方向の実測値が乱れたとしても、送信源の位置及び速度の標定値が乱れにくく収束しやすく発散しにくくすることができる。

【0015】

また、本開示は、前記標定値算出部は、前記ある時刻における前記送信源の速度の標定値が、移動速度に対する閾値以上として算出されたときに、前記ある時刻における前記送信源の速度の標定値として、前記移動速度に対する閾値を上限とする前記送信源の速度の標定値を出力することを特徴とする送信源位置速度標定装置である。

【0016】

この構成によれば、送信源の位置の標定初期値が送信源の実際の位置と大きく異なるときでも、送信源の位置のその後の標定値が飛びを生じにくいため、当該時刻における送信源の位置及び速度の標定値を無視することなく、標定初期処理を開始することができる。

【0017】

また、本開示は、前記標定値算出部は、前記送信源の位置及び速度の標定の初期段階において、前記ある時刻における前記送信源の位置の標定値が、前記前の時刻における前記送信源の位置の標定値と比べて、前記移動距離に対する閾値以上に渡って移動したかどうかによらず、前記ある時刻における前記送信源の位置及び速度の標定値を出力することを特徴とする送信源位置速度標定装置である。

【0018】

この構成によれば、送信源の位置の標定初期値が送信源の実際の位置と大きく異なるときに、送信源の位置のその後の標定値が飛びを生じたとしても、当該時刻における送信源の位置及び速度の標定値を無視することなく、標定初期処理を開始することができる。

【0019】

また、本開示は、以上に記載の送信源位置速度標定装置が備える各処理部が行う各処理ステップを、この順序で繰り返しコンピュータに実行させるための送信源位置速度標定プログラムである。

【0020】

この構成によれば、以上に記載の効果を有するプログラムを提供することができる。

【発明の効果】

【0021】

このように、本開示は、状態方程式及び観測方程式を備える状態空間モデルを適用したうえで、送信源の位置標定処理が長時間も実行されたときでも、送信源の位置の標定値が送信源の実際の移動に追従できるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】従来技術の送信源位置標定処理の概要を示す図である。

【図2】本開示の送信源位置速度標定処理の概要を示す図である。

【図3】本開示の送信源位置速度標定装置の構成を示す図である。

【図4】本開示の送信源位置速度標定処理の手順を示す図である。

【図5】本開示の送信源位置飛び防止処理の概要を示す図である。

【図6】本開示の送信源位置標定初期処理の概要を示す図である。

【図7】本開示の送信源位置飛び防止処理の手順を示す図である。

【図8】本開示の送信源位置飛び防止処理の手順を示す図である。

【図9】本開示の送信源位置速度標定処理の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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。

【0024】

（本開示の送信源位置速度標定処理の概要）
本開示の送信源位置速度標定処理の概要を図２に示す。送信源Ｂは、潮流で移動するブイ等に搭載される。受信機Ａは、空中で飛行する航空機等に搭載される。送信源Ｂの位置及び速度に関する状態方程式（送信源Ｂが移動する潮流予測モデル）と、送信源Ｂからの受信波の到来方向及び送信源Ｂの位置に関する観測方程式と、を備える状態空間モデル（カルマンフィルタ等）を適用することにより、送信源Ｂの位置及び速度を標定する。

【0025】

時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置の標定値は、ｘ_ｋ｜ｋである。送信源Ｂが移動する潮流予測モデルが適用されるため、時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂの位置の予測値は、ｘ_{ｋ＋１｜ｋ}（≠ｘ_ｋ｜ｋ）である。時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測値は、φ_ｋ＋１である。時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値は、θ_ｋ＋１である。時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂの位置の標定値は、ｘ_{ｋ＋１｜ｋ＋１}である。

【0026】

時刻Ｔ_ｋ＋２においても、時刻Ｔ_ｋ＋１と同様に、標定処理が実行される。送信源Ｂが移動する潮流予測モデルが適用されるため、時刻Ｔ_ｋ＋２における送信源Ｂの位置の予測値は、ｘ_{ｋ＋２｜ｋ＋１}（≠ｘ_{ｋ＋１｜ｋ＋１}）である。時刻Ｔ_ｋ＋２における送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測値は、φ_ｋ＋２である。時刻Ｔ_ｋ＋２における送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値は、θ_ｋ＋２である。時刻Ｔ_ｋ＋２における送信源Ｂの位置の標定値は、ｘ_{ｋ＋２｜ｋ＋２}である。

【0027】

ここで、送信源Ｂの位置速度標定処理が長時間も実行されたときに、送信源Ｂの位置のみならず速度にも関する状態方程式が信用されるため、送信源Ｂの位置及び速度の標定指標が小さくなり、送信源Ｂの位置及び速度の補正量も小さくなる。しかし、送信源Ｂの位置のみならず速度にも関する状態方程式として、送信源Ｂが移動する潮流予測モデルが適用されるため、送信源Ｂの位置速度標定処理が長時間も実行されたときでも、送信源Ｂの位置及び速度の標定値が送信源Ｂの実際の移動に追従できるようになる。

【0028】

（本開示の送信源位置速度標定装置の構成）
本開示の送信源位置速度標定装置の構成を図３に示す。本開示の送信源位置速度標定処理の手順を図４に示す。送信源位置速度標定装置Ｌは、到来方向取得部１Ｃ、１Ｓ、２Ｃ、２Ｓ、予測誤差算出部３Ｃ、３Ｓ、補正量算出部４、標定値算出部５、時間遅延部６及び状態値予測部７を備える。送信源位置速度標定装置Ｌは、図４、７、８に示した送信源位置速度標定プログラムをコンピュータにインストールし実現することができる。

【0029】

到来方向取得部１Ｃ、１Ｓは、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向に関する、時刻Ｔ_ｋにおける実測値ｃоｓθ_ｋ、ｓｉｎθ_ｋを取得する（ステップＳ１）。時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値ｃоｓθ_ｋ、ｓｉｎθ_ｋは、受信機Ａの複数空中線間の受信位相差と、送信源Ｂの送信周波数と、に基づいて算出される。

【0030】

到来方向取得部２Ｃ、２Ｓは、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向に関する、時刻Ｔ_ｋ－１における予測値ｃоｓφ_ｋ、ｓｉｎφ_ｋを取得する（ステップＳ１）。時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測値ｃоｓφ_ｋ、ｓｉｎφ_ｋは、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置の予測値ｘ_{ｋ｜ｋ－１}と、受信機Ａの航法データ（位置及び姿勢）と、状態空間モデルが備える観測方程式と、に基づいて算出される（ステップＳ６）。

【0031】

予測誤差算出部３Ｃは、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値ｃоｓθ_ｋから、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測値ｃоｓφ_ｋを減算し、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測誤差ｃоｓθ_ｋ－ｃоｓφ_ｋを算出する（ステップＳ２）。予測誤差算出部３Ｓは、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値ｓｉｎθ_ｋから、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測値ｓｉｎφ_ｋを減算し、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測誤差ｓｉｎθ_ｋ－ｓｉｎφ_ｋを算出する（ステップＳ２）。

【0032】

補正量算出部４は、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂからの受信波の到来方向の予測誤差（ｃоｓθ_ｋ－ｃоｓφ_ｋ、ｓｉｎθ_ｋ－ｓｉｎφ_ｋ）に、送信源Ｂの位置及び速度に対する補正ゲインＫ_ｋを乗算し、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度に関する、時刻Ｔ_ｋ－１における予測値（ｘ_{ｋ｜ｋ－１}、ｖ_{ｋ｜ｋ－１}）に対する補正量（数１）を算出する（ステップＳ３）。

【数1】

【0033】

標定値算出部５は、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度の予測値（ｘ_{ｋ｜ｋ－１}、ｖ_{ｋ｜ｋ－１}）に、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度の予測値（ｘ_{ｋ｜ｋ－１}、ｖ_{ｋ｜ｋ－１}）に対する補正量（数１）を加算し、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度に関する、時刻Ｔ_ｋにおける標定値（ｘ_ｋ｜ｋ、ｖ_ｋ｜ｋ）（数２）を算出する（ステップＳ４）。

【数2】

【0034】

状態値予測部７は、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度の標定値（ｘ_ｋ｜ｋ、ｖ_ｋ｜ｋ）と、状態空間モデルが備える状態方程式（送信源Ｂが移動する潮流予測モデル）と、に基づいて、時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂの位置及び速度に関する、時刻Ｔ_ｋにおける予測値（ｘ_{ｋ＋１｜ｋ}、ｖ_{ｋ＋１｜ｋ}）（数３）を算出する（ステップＳ５）。ここで、Δｔは、時刻Ｔ_ｋと時刻Ｔ_ｋ＋１との間の時間である。

【数3】

【0035】

観測値予測部（不図示）は、時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂの位置の予測値ｘ_{ｋ＋１｜ｋ}と、受信機Ａの航法データ（位置及び姿勢）と、状態空間モデルが備える観測方程式と、に基づいて、時刻Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂからの受信波の到来方向に関する、時刻Ｔ_ｋにおける予測値（ｃоｓφ_ｋ＋１、ｓｉｎφ_ｋ＋１）を算出する（ステップＳ６）。

【0036】

なお、時間遅延部６は、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度の標定値（ｘ_ｋ｜ｋ、ｖ_ｋ｜ｋ）を、時間Δｔだけ遅延して出力する。また、状態値予測部７は、送信源Ｂの位置及び速度の標定の初期段階における、送信源Ｂの位置及び速度の初期値（ｘ_０｜０、ｖ_０｜０）を入力する。よって、ステップＳ１～Ｓ６の各フィードバックサイクルが繰り返される。

【0037】

（本開示の送信源位置飛び防止処理の概要）
本開示の送信源位置飛び防止処理の概要を図５に示す。図５の左欄では、受信機Ａを搭載される航空機等の姿勢変化等に応じて、送信源Ｂと受信機Ａとの間のマルチパス等が生じることがあり、送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値が乱れることがあり、送信源Ｂの位置及び速度の標定値が乱れることがある。そして、送信源Ｂが移動する潮流予測モデルを適用するときには、送信源Ｂが固定される固定点モデルを適用するときと比べて、送信源Ｂの位置及び速度の標定値が乱れやすく収束しにくく発散しやすい。

【0038】

図５の右欄では、ある時刻における送信源Ｂの位置の標定値が飛びを生じたときに、当該時刻における送信源Ｂの位置及び速度の標定値を無視し、当該時刻の前の時刻における送信源Ｂの位置及び速度の標定値を維持し、送信源Ｂの位置の標定値が飛びを生じないようにする。よって、送信源Ｂからの受信波の到来方向の実測値が乱れたとしても、送信源Ｂの位置及び速度の標定値が乱れにくく収束しやすく発散しにくくすることができる。

【0039】

本開示の送信源位置標定初期処理の概要を図６に示す。図６の左欄では、送信源Ｂの位置の標定初期値ｘ_０｜０が送信源Ｂの実際の位置と大きく異なるときに、送信源Ｂの位置のその後の標定値ｘ_１｜１が飛びを生じやすいため、当該時刻における送信源Ｂの位置及び速度の標定値ｘ_１｜１、ｖ_１｜１を無視してしまい、標定初期処理を開始することができない。

【0040】

図６の中欄では、送信源Ｂの速度の標定初期値ｖ_０｜０に上限ｖ_ｔｈを設ける。そして、送信源Ｂの位置の標定値ｘ_１｜１が飛びを生じたときに、当該時刻における送信源Ｂの速度の標定値ｖ_１｜１に上限ｖ_ｔｈを設ける。よって、送信源Ｂの位置の標定初期値ｘ_０｜０が送信源Ｂの実際の位置と大きく異なるときでも、送信源Ｂの位置の標定値ｘ_１｜１、ｘ_２｜２が飛びを生じにくいため、当該時刻における送信源Ｂの位置及び速度の標定値ｘ_１｜１、ｖ_１｜１、ｘ_２｜２、ｖ_２｜２を無視することなく、標定初期処理を開始することができる。

【0041】

図６の右欄では、送信源Ｂの位置及び速度の標定の初期段階において、送信源Ｂの位置の標定値ｘ_１｜１が飛びを生じたかどうかによらず、当該時刻における送信源Ｂの位置及び速度の標定値ｘ_１｜１、ｖ_１｜１を無視せず更新して出力する。よって、送信源Ｂの位置の標定初期値ｘ_０｜０が送信源Ｂの実際の位置と大きく異なるときに、送信源Ｂの位置の標定値ｘ_１｜１が飛びを生じたとしても、当該時刻における送信源Ｂの位置及び速度の標定値ｘ_１｜１、ｖ_１｜１を無視することなく、標定初期処理を開始することができる。

【0042】

（本開示の送信源位置飛び防止処理の手順）
本開示の送信源位置飛び防止処理の手順を図７に示す。図７では、図５の右欄及び図６の中欄に示したような、送信源位置飛び防止処理を実行する。

【0043】

図６の左欄のように、特に送信源Ｂの位置及び速度の標定の初期段階において、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの速度の標定値ｖ_ｋ｜ｋが、移動速度に対する閾値ｖ_ｔｈ以上として算出されることがある（ステップＳ７、ＹＥＳ）。ここで、移動速度に対する閾値ｖ_ｔｈは、経験的に想定される移動速度又は標定処理で測定された移動速度に基づいて、設定される。

【0044】

すると、図６の中欄のように、標定値算出部５は、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの速度の標定値ｖ_ｋ｜ｋとして、移動速度に対する閾値ｖ_ｔｈを上限とする送信源Ｂの速度の標定値を出力する（ステップＳ８）。つまり、標定値算出部５は、時刻Ｔ_ｋ、Ｔ_ｋ＋１における送信源Ｂの位置の標定値ｘ_ｋ｜ｋ、ｘ_{ｋ＋１｜ｋ＋１}の間の飛びを緩やかにする（無視はしていない）。

【0045】

図６の左欄であっても、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの速度の標定値ｖ_ｋ｜ｋが、移動速度に対する閾値ｖ_ｔｈ以上として算出されないこともある（ステップＳ７、ＮＯ）。すると、標定値算出部５は、ステップＳ８を実行せず、図４のステップＳ４を実行する。

【0046】

図５の左欄のように、特に受信機Ａを搭載される航空機等の姿勢変化等に応じて、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置の標定値ｘ_ｋ｜ｋが、時刻Ｔ_ｋ－１における送信源Ｂの位置の標定値ｘ_{ｋ－１｜ｋ－１}と比べて、移動距離に対する閾値ｘ_ｔｈ以上に渡って移動することがある（ステップＳ９、ＹＥＳ）。ここで、移動距離に対する閾値ｘ_ｔｈは、経験的に想定される移動距離又は標定処理で測定された移動距離に基づいて、設定される。

【0047】

すると、図５の右欄のように、標定値算出部５は、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度の標定値ｘ_ｋ｜ｋ、ｖ_ｋ｜ｋとして、時刻Ｔ_ｋではなく時刻Ｔ_ｋ－１における送信源Ｂの位置及び速度の標定値ｘ_{ｋ－１｜ｋ－１}、ｖ_{ｋ－１｜ｋ－１}を維持する（ステップＳ１０）。つまり、標定値算出部５が、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度の標定値ｘ_ｋ｜ｋ、ｖ_ｋ｜ｋを無視したことから、標定値算出部５は、時刻Ｔ_ｋ－１、Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置の標定値ｘ_{ｋ－１｜ｋ－１}、ｘ_ｋ｜ｋの間の飛びを無視したことになる（緩やかにしたのみではない）。

【0048】

そして、補正量算出部４は、送信源Ｂの位置及び速度に対する補正ゲインＫ_ｋとして、時刻Ｔ_ｋではなく時刻Ｔ_ｋ－１における送信源Ｂの位置及び速度に対する補正ゲインＫ_ｋ－１を維持する（ステップＳ１１）。つまり、標定値算出部５が、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度の標定値ｘ_ｋ｜ｋ、ｖ_ｋ｜ｋを無視したことから、補正量算出部４も、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度に対する補正ゲインＫ_ｋを無視する必要がある。

【0049】

図５の左欄であっても、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置の標定値ｘ_ｋ｜ｋが、時刻Ｔ_ｋ－１における送信源Ｂの位置の標定値ｘ_{ｋ－１｜ｋ－１}と比べて、移動距離に対する閾値ｘ_ｔｈ以上に渡って移動しないこともある（ステップＳ９、ＮＯ）。すると、標定値算出部５及び補正量算出部４は、ステップＳ１０、１１を実行せず、図４のステップＳ４、Ｓ３を実行する。

【0050】

本開示の送信源位置飛び防止処理の手順を図８にも示す。図８では、図５の右欄及び図６の右欄に示したような、送信源位置飛び防止処理を実行する。

【0051】

図６の右欄のように、送信源Ｂの位置及び速度の標定指標（標定の誤差の指標）が所定程度まで小さくなるまででは、送信源Ｂの位置及び速度の標定は初期段階にある（ステップＳ１２、ＹＥＳ）。すると、標定値算出部５は、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置の標定値ｘ_ｋ｜ｋが、時刻Ｔ_ｋ－１における送信源Ｂの位置の標定値ｘ_{ｋ－１｜ｋ－１}と比べて、移動距離に対する閾値ｘ_ｔｈ以上に渡って移動したかどうかによらず、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度の標定値ｘ_ｋ｜ｋ、ｖ_ｋ｜ｋを出力する（図４のステップＳ４）。

【0052】

図５の右欄のように、送信源Ｂの位置及び速度の標定指標（標定の誤差の指標）が所定程度まで小さくなってからでは、送信源Ｂの位置及び速度の標定は定常段階にある（ステップＳ１２、ＮＯ）。すると、標定値算出部５は、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置の標定値ｘ_ｋ｜ｋが、時刻Ｔ_ｋ－１における送信源Ｂの位置の標定値ｘ_{ｋ－１｜ｋ－１}と比べて、移動距離に対する閾値ｘ_ｔｈ以上に渡って移動したかどうかに応じて、時刻Ｔ_ｋにおける送信源Ｂの位置及び速度の標定値ｘ_ｋ｜ｋ、ｖ_ｋ｜ｋを無視又は出力する（ステップＳ１３～Ｓ１５）。なお、図８のステップＳ１３～Ｓ１５は、図７のステップＳ９～Ｓ１１と同様である。

【0053】

（本開示の送信源位置速度標定処理の結果）
本開示の送信源位置速度標定処理の結果を図９に示す。図９の左欄では、従来技術を示し、送信源Ｂの位置に関する状態方程式として、送信源Ｂが固定される固定点モデルが適用されている。図９の中欄では、本開示技術を示し、送信源Ｂの位置及び速度に関する状態方程式として、送信源Ｂが移動する潮流予測モデルが適用されているが、送信源Ｂの位置の飛びを防止する処理は適用されていない。図９の右欄では、本開示技術を示し、送信源Ｂの位置及び速度に関する状態方程式として、送信源Ｂが移動する潮流予測モデルが適用されており、送信源Ｂの位置の飛びを防止する処理も適用されている。

【0054】

すると、図９の左欄では、送信源Ｂの位置標定処理が長時間も実行されたときに、送信源Ｂの位置の標定値が送信源Ｂの実際の移動に追従できないことが分かった。そして、図９の中欄では、送信源Ｂの位置速度標定処理が長時間も実行されたときでも、送信源Ｂの位置及び速度の標定値が送信源Ｂの実際の移動に追従できるが、送信源Ｂの位置の標定値が飛びを生じることが分かった。さらに、図９の右欄では、送信源Ｂの位置速度標定処理が長時間も実行されたときでも、送信源Ｂの位置及び速度の標定値が送信源Ｂの実際の移動に追従できるし、送信源Ｂの位置の標定値が飛びを生じないことが分かった。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本開示の送信源位置速度標定装置及び送信源位置速度標定プログラムは、潮流で移動するブイ等に搭載される送信源の位置を標定する目的で適用することができる。

【符号の説明】

【0056】

Ａ：受信機
Ｂ：送信源
Ｌ：送信源位置速度標定装置
１Ｃ、１Ｓ、２Ｃ、２Ｓ：到来方向取得部
３Ｃ、３Ｓ：予測誤差算出部
４：補正量算出部
５：標定値算出部
６：時間遅延部
７：状態値予測部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】