弾性非線形フィルタリングを介した同時的な位置特定およびマッピング用の方法
本発明による方法は、海底の所与のゾーン上を移動する水中機によって、海底に存在する起伏要素および物体の位置を推定する基礎となる観測を実行することに存する。これらの観測は、架空物体に関連付けられ、架空の弾性リンクによって一緒に連結されて架空の弾性ネットワークを構成する。ネットワークは、ネットワークを構成する架空物体の一方または他方に作用が及ぼされない限り、平衡状態にある。次に、物体は、固定位置、すなわち、対応する観測に割り当てられた位置を占める。他方において、同一の物体に対応すると仮定された２つの観測が、単一の観測に融合された場合に、２つの対応する架空物体は、近づけられる。このように近づけられることによって、架空の弾性ネットワークにおける応力の出現が誘発される。架空の弾性リンクによって伝達されるこれらの応力は、ネットワークにおける架空物体の位置の修正によって解消され、修正された位置が、対応する観測に割り当てられる。このように、２つの融合された観測の対象を形成した物体の推定位置が補正された場合に、架空の弾性ネットワークにおいて表された観測を生じさせた物体それぞれの推定位置の測定は、この補正から有利に利益を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置による物体の検出および位置特定ならびにゾーンのマッピングに関する。本発明は、特に、検出ソナーおよび海底マッピングの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
地形ゾーンのマッピングの実行は、特に、検討されるゾーン上に位置する顕著な要素、起伏要素または固定物体の地理的位置を正確に特定することに主として存する。このマッピングは、一般に、適切なビークルに搭載された検出システムによって実行され、このビークルは、場合によって、検討ゾーンの地面を横断するかまたはこのゾーンの上空を飛ぶ。実際には、検出システムは、ビークルに対する、顕著な要素の相対位置を決定し、各要素の絶対位置は、測定された相対位置と、検出の瞬間におけるビークルの周知であると仮定された、かつ例えばビークルのナビゲーションシステムによって決定された位置と、を関連付けることによって決定される。
【０００３】
したがって、例えば、出現した地形ゾーンのマッピングは、十分な解像度を有するレーダシステムを用いて実行可能であり、このレーダは、航空機、遠隔制御航空機、さもなければ無人飛行物体型の自動システムに搭載される。したがって、航空機は、検討ゾーン上に配備され、レーダにより実行される測定によって各顕著な要素の位置の決定を行うが、これらの測定は、航空機に対する検討要素の相対位置、および航空機の地理的位置、すなわち一般に航空機上に配置されたＧＰＳ受信機タイプのシステムの支援で決定される位置に関する情報を提供する。したがって、航空機の位置が正確に分かるので、検討要素の位置は、レーダによって提供される測定値が所望の精度を有する限り、非常に正確に決定可能である。
【０００４】
しかしながら、顕著な要素の位置決定が、この方法では十分な精度で実行できない状況が存在する。
【０００５】
マッピングの実行を課されたビークルに対する顕著な要素の相対位置の決定が、所望の精度で実行されない場合には、特にそうである。なぜなら、例えば、検出システムによって実行される測定が、所望の精度を有しないからである。
【０００６】
ビークルの地理的位置が不十分な精度でしか分からない場合にもまたそうである。例えば、ビークルが、どんなＧＰＳシステムも有しない航空機である場合にはそうである。例えば、マッピングされるゾーンが、覆い隠された水中ゾーンである場合にもまたそうである。次に、マッピングは、自律型または非自律型水中機によって担持されるソナーシステムの支援によって実行されるが、水中機は、ＧＰＳシステムの支援でその位置を決定することはとうていできない。ＧＰＳ情報は、周知の方法では、水中に配備されたビークルにはアクセスできない。
【０００７】
これらの最後の２つの場合に、ビークルの移動の各瞬間におけるその位置決定は、従来の手段、例えば慣性的な手段を実行することによって行われるが、この手段は、正確に知られていると仮定された出発位置から始まって、この起点に対するビークルの相対的移動を決定する。
【０００８】
このいわゆる推測航法技術によって、どんな瞬間にもビークルの位置を推定することが可能になる。次に、かかる手段の支援で実行された測定は、一般にそれほど正確ではない。さらに、ビークルの絶対位置を決定している過程で、ビークルの実際の位置に対するドリフトが確認される。結局、顕著な要素の絶対位置は、より低い精度、すなわち時には不十分でさえある精度で推定される。
【０００９】
水中ゾーンのマッピングに関して、マッピングは、一般に、水平ソナーを装備され、かつ海底近くで、マッピングされるゾーン上に配備された水中機、例えば水中無人船舶によって実行される。位置測定は、一般に、海底をかすめる高周波音波の照射によって実行される。
【００１０】
有利なことに、この種の高周波音波の照射は、顕著な物体が反射するエコーによってではなく、それが海底に投射する「音響」陰影によって、顕著な物体を図化することを可能にする。音響陰影に基づいた検出は、ソナーによって放射された音波を、たとえあるとしてもほとんど反射しないが、それにもかかわらずスクリーンとして働き、したがって音響陰影を生成するある物体、特に、人目につかないある海底鉱山を図化するために特に有利である。ここで、次のことが想起される。すなわち、物体によって投射される音響陰影は、海底ゾーン、すなわちそれに対して、検討される物体が、その高周波音波照射を防ぐスクリーンを構成する海底ゾーンによってここで画定できることが想起される。
【００１１】
したがって、任意の周知の適切な処理を実行することによって、顕著な物体により投射された音響陰影の輪郭を決定することが可能になり、この輪郭は、物体自体の位置およびプロファイルの決定ならびに特定された物体の分類の実行を、特にこの分類が自動的な方法で実行される場合には、物体自体により反射されたエコーに基づくよりも容易な方法で可能にする。
【００１２】
しかしながら、物体が生成する音響陰影に基づいて物体の正確な位置を決定することは、時には困難であり、いずれにしても概算である。それは、物体が高周波音波を照射される角度および方向に特に依存する。したがって、たとえビークルの絶対位置が、任意の瞬間に正確に分かっていても、ビークルに対する物体の相対位置、およびしたがって物体の絶対位置は、音響陰影の位置と実物体の位置との間のシフトゆえに、バイアスを伴って決定し、推定することができるだけである。
【００１３】
さらに、マッピングされるゾーンが、このゾーン上のビークルの移動ゆえに、様々な方向から高周波音波を照射されるので、同一の顕著な物体が、異なる方向で何度か高周波音波を照射されることが時には起こる。次に、それは、同一の物体に対して、異なる推定位置を有するいくつかの検出を決定することになる、かつ単一の実物体に対していくつかの観測値が識別されることにつながる別個の音響陰影を生成する。
【００１４】
したがって、次に、観測を関連付けるための適切な手段を実施することによって、実行されたマッピングを洗練し、２つの局所的な特徴要素が、異なる角度からの同一の検討要素を構成するかしないかを決定するようにすることが必要である。
【００１５】
低または平均密度のゾーンにおいて、周知の解決法は、同一の物体に関連する観測のペアリングをうまく実行する。したがって、多数位置の対象を形成した物体の位置は、これらの多数位置が、この同じ物体に関連すると認識されたので、次に、加重平均を計算するための技術によって、より正確に再推定することができる。
【００１６】
他方では、単一検出だけの対象を形成した他の顕著な物体に関しては、この再調整動作からは、どんな特定の利益も引き出されない。したがって、結果としてのマッピングによって、同一の物体を表す観測を融合させること、およびしたがってこの物体の位置推定の精度を改善することだけが可能になる。それによっては、マッピングされるゾーンにおいて検出された他の物体の位置における全体的な精度を改善することは不可能である。
【００１７】
さらに、これらの周知の解決法は、ビークルの絶対的位置特定誤差に従う位置特定誤差が提示する問題には関係しない。ビークルの絶対的位置特定誤差は、主として、ビークルの絶対位置を推定するナビゲーションシステムの精度およびドリフトによる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、特に、検討ゾーン上を移動しかつ水平ソナーによってゾーンに高周波音波を照射する水中機に基づいてマッピングが実行される場合、およびゾーンにおける顕著な物体の検出および位置決定が、顕著な物体によって生成される音響陰影またはエコーを検出することによって実行される場合に、水中ゾーンのマッピング精度を改善できるようにする手段を提案することである。
【００１９】
本発明の別の目的は、観測される物体の位置の測定、およびビークルの絶対位置の決定への、ナビゲーションシステムの位置誤差の影響を制限することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的のために、本発明の主題は、海底上に配備されたビークルにより担持されたソナー検出システムによって海底上で観測された物体の絶対位置の推定および動的補正のための方法であって、物体が、その音響陰影の観測によって検出され、この観測が、架空物体または接点の生成をもたらし、その推定位置が、最初は、それをもたらしかつ検出物体を表す観測に関連する位置である方法である。本発明による方法には、２つの段階が含まれる。
【００２１】
第１の段階は、時間の経過中に実行される観測に基づいて架空メッシュを構成することに存するが、このメッシュは、実行された各観測を、位置が観測の位置であるノードにより表現すること、および架空の弾性リンクを介してノードを一緒に接続することによって、構成される。各新しい観測は、第１の架空の弾性リンクによって、海底上に位置する架空の固定点に接続されるノードに関連付けられる。このノードは、架空の弾性リンクセットを介して既存メッシュに統合されるが、これらのリンクのそれぞれは、検討される観測に時間的に先行する観測に対応する既存のメッシュノードにノードを接続する。さらに、新しい観測に関連するノードが、別の架空の弾性リンクによって、この新しい観測に対応する接点に関連付けられたノード、すなわち位置が、観測サイトの位置であるノードに連結される。このように確立された弾性リンクは、様々なノードの位置を考慮して、それらが接続されるノードにどんな張力も及ぼさないような初期長さを有する。
【００２２】
第２の段階は、２つの観測が同一の物体に関係すると考えられる場合に、これらの観測を単一接点に関連付けることによって、これらの観測を融合させることに存するが、この単一接点の位置は、２つの融合される観測に依存する。融合は、最初に観測に対応する接点に関連するノードを、形成された新しい接点に関連する単一ノードと交換することによって、メッシュのレベルで明示される。このノードは、各観測に関連するノードを、その接点に関連するノードに最初に接続する架空リンクを介して、対応する観測に関連するノードに連結される。メッシュへのこの共通ノードの導入は、種々の架空の弾性リンクによってメッシュの他のノードに伝達され、かつメッシュを構成するノードの位置の修正によって解消される張力を、融合された観測に関連するノードに対して誘発する。各ノードの修正された位置は、観測に、または検討されるノードに関連する接点に割り当てられる。
【００２３】
本発明によれば、第１の段階が、海底解析動作の持続期間全体を通して実行されるのに対して、第２の段階は、２つの観測の融合が決定されるごとに実行される。
【００２４】
本発明による方法のある実施形態によれば、特定の観測が、実際の位置が分かっている物体に対応すると見なされる場合に、第２のステップの変形であって、この観測に対応する接点に関連するノードの位置を修正して、それが、この物体の位置を決定的に占めるようにすることに存する第２のステップの変形が実行される。観測および周知の物体の関連付けは、メッシュに対して、したがって他の観測および接点の位置に対して、２つの観測の融合と同じ効果を有する。
【００２５】
特定の実施形態によれば、本発明による方法には、第２の段階後に実行され、かつ観測位置の更新された推定に基づいてビークルの推定位置を再計算することに存する補足的な段階が含まれる。
【００２６】
本発明による方法のある実施形態によれば、新しい観測に対応するノードｉを地面のインク点に連結する架空の弾性リンクは、ゼロの初期長さのリンクであり、その剛性ｋＡは、次の関係によって定義される。
【数１】
σｉは、観測ｉの位置測定における不確実性に対応する。
【００２７】
本発明による方法のある実施形態によれば、新しい観測に対応するノードｉを、早期の観測ｊに対応するメッシュのノードに連結する架空の弾性リンクは、新しい観測に対応するノードが、その固定点（４２）に垂直に一致して配置されるような方法で、かつそのリンクが、検討されるノードに対してどんな応力も及ぼさないような方法で、リンクの確立の瞬間におけるノードの位置によって長さが決定されるリンクであり、その剛性ｋＬは、次の関係によって定義される。
【数２】
σｉおよびσｊは、観測ｉおよびｊの位置測定における不確実性にそれぞれ対応する。
【００２８】
本発明による方法のある実施形態によれば、新しい観測に対応するノードｉを、その接点に対応するノードに連結する架空の弾性リンクは、ゼロの初期長さのリンクであり、その剛性ｋＣは、次の関係によって定義される。
【数３】
σｉは、観測ｉの位置測定における不確実性に対応する。
【００２９】
本発明による方法のある実施形態によれば、観測の融合によって課された応力伝播は、メッシュを構成する様々なノードの位置の修正によって明示されるが、様々なノードの初期位置のベクトルＰＩであって、そのサイズが、新しい観測が実行されるにつれて時間の経過中に変わり、かつその成分がＮ成分のリストを形成するベクトルＰＩが定義され、第１のＮｏｂｓ成分は、観測に関連するノードに関係し、最後のＮ−Ｎｏｂｓ成分は、接点に関連するノードに関係し、各成分は、メッシュへのノードの導入に基づいてノードによって占められる位置に対応し、様々なノードの補正された位置のベクトルＰＣが、新しい観測が実行されかつ融合が行われるにつれて時間の経過中にサイズが変わるメッシュを所与の瞬間に構成し、ベクトルＰＣは、ベクトルＰＩに基づいて次の関係によって定義される。
ＰＣ＝ＰＩ＋Ｑｏｐｔ
【００３０】
式中、Ｑｏｐｔは、最適なノード移動のベクトルを表し、その成分のそれぞれは、補正された位置のベクトルの対応する成分を決定するために、初期位置のベクトルＰＩの対応する成分に適用される補正項に対応する。ベクトルＱｏｐｔの各成分は、検討される瞬間における全体的（ｇｌｏｂａｌ）メッシュの構成、およびノードを一緒に接続する架空の弾性リンクの特性に依存する。
【００３１】
本発明による方法のこの実施形態によれば、最適なノード移動のベクトルＱｏｐｔは、次の関係によって定義してもよい。
Ｑｏｐｔ＝−［Ｍ＋Ｃ］−１・Ｃ・ＰＩ
式中、ＭおよびＣは、検討される瞬間におけるメッシュのノード数と次元が等しい２つの正方行列を表し、これらの行列は、予めゼロに初期化される。
行列Ｍの確立は、２段階で徐々に実行される。
− 行列の対角線上に位置する成分（ｉ，ｉ）であって、対角線の成分が、観測ｉに関連する各ノードの、その固定部へのリンクを特徴付ける成分（ｉ，ｉ）の値が、次の関係に基づいて計算される第１の段階。
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（Ｉ，Ｉ）＋ｋＡ（ｉ）であり、ＫＡ（ｉ）＝１／σｉ２とする。
− 観測ｉおよび観測ｊのノード間に存在するリンクを特徴付ける行列の各成分（ｉ，ｊ）の値が、次の関係に基づいて計算される第２の段階。
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（ｉ，ｉ）＋ｋＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｊ）＝Ｍ（ｊ，ｊ）＋ｋＬ（ｉ，ｊ）
および
Ｍ（ｉ，ｊ）＝Ｍ（ｉ，ｊ）−ｋＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｉ）＝Ｍ（ｊ，ｉ）−ｋＬ（ｉ，ｊ）
であり、
ＫＬ（ｉ，ｊ）＝１／σｉｊ２
および
【数４】
とする。
行列Ｃの確立は、２段階で徐々に実行される。
− 観測ｉに関連するノードと接点ｋに関連するノードとの間に存在するリンクを特徴付ける行列の各成分（ｉ，ｋ）の値が、次の関係に基づいて計算される第１の段階。
Ｃ（ｉ，ｉ）＝Ｃ（ｉ，ｉ）＋ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＝Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＋ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（ｉ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＝Ｃ（ｉ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）−ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，ｉ）＝Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，ｉ）−ｋＣ（ｉ，ｋ）
であり、
ＫＣ（ｉ，ｋ）＝１／σｉ２
とする。
式中、Ｎｏｂｓは、実行される観測の数を表す。
【００３２】
ところで、本発明の主題は、海底ゾーンの非リアルタイムマッピングの方法であって、このマッピングが、検討される海底ゾーンの観測動作中（その間にソナーが検出物体の位置を測定する）に、ソナー検出システムによって観測される物体の位置に基づいて実行される方法において、マッピングが、記憶された観測に基づいて請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法を実行し、かつしたがって、再計算された観測の位置が、検討ゾーンの地図に書き入れるために用いられることを特徴とする方法。
【００３３】
有利なことに、本発明による方法は、同一の物体に関係すると考えられる観測の融合による、数回観測されたある物体の位置推定の改善を利用して、観測された物体セットの位置推定を自動的に改善できるようにする。さらに有利なことに、この方法は、再調整効果によって、これらの観測を実行するビークルの絶対位置の推定を改善できるようにする。
【００３４】
本発明の特徴および利点は、以下の説明によってよりよく理解されるであろうが、この説明は、非限定的な例として取られた特定の実施形態を介して本発明を説明し、かつ添付の図面によってサポートされる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】水平ソナーを用いる検出システムを装備したビークルにより海底ゾーンをマッピングする動作の概略図である。
【図２】図１の図の拡大された詳細を示す図である。
【図３】本発明による方法の基本的な流れ図である。
【図４】本発明による弾性リンクの架空ネットワークを構成する原理図である。
【図５−６】本発明による方法の動作原理に関係する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
続く記載において、本発明による方法が、マッピングすることが望ましい海底ゾーンの上方を移動中の水中機によって担持されたソナーシステムに支援された水中マッピング動作への適用において説明される。この特定の適用は、もちろん、本発明の分野および範囲を限定するものではない。位置をマッピングするかまたは正確に示す文脈への、本発明による方法のどんな適用も、当然、特許の保護範囲に入る。
【００３７】
図１は、ビークルによって実行されるマッピング任務におけるシナリオの概略図を示す。かかる任務の目的は、一般に、海底にある多様な物体をできるだけ正確に図化することおよび位置を特定することである。ここでは、関心のある物体は、一般に、残骸、起伏要素（巨石）、さもなければ海底に横たわるかまたは部分的に埋もれた製造物体から等しくなるであろう静止物体である。観測されるゾーン１１に存在する物体の位置を特定するために、経路１３に沿ってゾーン１１上を移動するようにされた、検出手段、例えば水平ソナーを装備した水中機１２が、一般に利用される。経路の形状および持続期間は、検出手段の構成および範囲に主として依存する。実行される任務の性質に従って、経路１３は、さらに、一度実行しても、または任務の持続期間によって可能にされる回数繰り返してもよい。さらに、同一の任務は、いくつかの異なる経路１３を一緒につなぎ合わせることを想定して、異なる観点から海底の観測をできるようにしてもよい。したがって、マッピングゾーンに存在する同一の物体１４は、同一の経路の途上において、または検出システムを担持する水中機によって実行される連続経路の途上において、様々な角度から観測してもよい。
【００３８】
前述のように、水中ゾーンのマッピングは、一般に、海底において検出された物体１４の音響陰影の観測に基づいて実行される。今や、物体によって投射された陰影１７、１８の観測および解析によって、物体の実際の位置の簡単な推定だけを実行することが可能になるが、この推定は、投射される陰影が広範囲であるほど、いっそう不確実である。この理由で、ゾーン１１に存在する各物体が、好ましくは異なる角度からの、矢印１５および１６によって象徴されたいくつかの観測の対象を形成することが有利である。このようにして、図２の詳細図によって示すように、観測１５、１６のそれぞれに基づいて別個に実行され、かつ図では十字２１および２２によって象徴される様々な推定の共同利用によって、２つの観測１５および１６に関連し、かつスター２３によって象徴される共通接点の位置の推定を実行することが可能になるが、この接点の位置は、十字２４によって位置が象徴された物体の実際の位置により近い。ここで、次のことが想起される。すなわち、本発明によれば、実際に事実である観測と区別して、接点が、位置およびこの位置における不確実性によって特徴付けられた架空物体であり、所与の瞬間における接点の位置が、観測を実行した物体の位置のこの瞬間における推定を表すと想定されることが想起される。この点において、本発明によれば、観測は、常に、接点に関連付けられ、接点の側は、恐らく、いくつかの観測に関連付けられる。したがって、接点が単一の観測に関連付けられる場合に、その位置は、問題のある観測位置である。
【００３９】
図３は、本発明による方法の基本的な流れ図を示す。この方法の目的は、２つの主な機能を実行することである。
【００４０】
第１の機能は、架空の弾性連結部のネットワークによって一緒に接続されたノードからなる架空の弾性メッシュを、観測が実行されるときに連続的な方法で構築することに存する。各ノードは、メッシュに対して、検出物体に関連する観測、すなわち、観測の位置が、この観測が始まる起点の物体の位置の推定を表す観測を表す。この架空メッシュの構成は、新しい観測の経過中における出現に対応したノードの既存のメッシュへの連続テザリングによって実行される。本発明によれば、新しいノードは、架空の弾性連結部によって既存メッシュに結合されるが、これらの連結部は、最も最近メッシュに結合されたノードに新しいノードを接続する。これらの架空の弾性連結部は、新しい観測を表す新しいノードのテザリングが、既存メッシュのノードにおける位置の観点からどんな制約も課さないように、呼び長さを有する。さらに、観測の各追加は、接点に対応するさらなる架空ノード、および観測を表すノードと接点を表すノードとの間の弾性リンクの追加によって明示される。
【００４１】
第２の機能は、２つの所与の観測が同一の物体に関連する可能性がある場合に、関連する接点を融合させること、および２つの観測を同一の接点に関連付けることによって、この関連を明示することに存する。この融合は、単一接点に対応するノードへの、２つのノードのそれぞれのテザリングによって明示される。したがって、テザリングが、各観測に対応するノードを、その接点に対応するノードに最初に接続する弾性リンクによって実行されるので、その効果は、関係する２つの観測に対応するノードを共に近づけることと、応力伝播現象によって、メッシュの他のノードにおける位置の修正を引き起こす際に、全体として弾性ネットワークのノードにおける位置の修正を引き起こすことと、である。したがって、メッシュにおけるノードの位置が修正されるので、対応するノードによって取られる位置に対応する補正位置を、メッシュのノードに関連する各観測に割り当てることが可能である。
【００４２】
したがって、２つの観測の融合に対応するノードが共により近づくことによって、単一接点、すなわちその推定位置が２つの観測を考慮する単一接点を、２つの観測が始まる起点の物体に関連付けることが可能になる。この推定位置は、観測の一方または他方に基づいて推定された位置より高精度でより正確である。それはまた、弾性リンクによって課された応力伝播によって、メッシュにおける各ノードの位置に補正を適用できるようにする。したがって、架空の弾性メッシュのこれらのノードに関連する観測の位置、すなわち、この観測を生じさせる物体の位置の推定をそれ自体が表す位置は、修正され、かつ融合された観測の位置決定を支援する精度の向上から利益を得る。したがって、対応する物体の位置の推定は、有利に利用される。
【００４３】
この目的のために、本発明による方法には、図３によって示すように、２つの主ステップ３１および３２が含まれる。図４は、第１のステップ３１の機能をより具体的に示し、一方で図５および６は、第２のステップ３２の機能を示す。図５は、上からの概略図を示し、２つの観測の融合によってもたらされた結果を理解できるようにする。図６は、平面Ａ−Ａにおける同じ状況の部分図を示す。
【００４４】
第１のステップ３１は、実行される各新しい物体観測用に、前記観測に対応するノードを、既存の架空の弾性連結部のネットワークにテザリングすることを保証することに存する。図４によって示すように、既に構成されたメッシュへの、ノード４１のテザリングは、所与の剛性の架空の弾性連結部４６、４７によって実行されるが、これらの連結部の長さは、弾性連結部４６、４７の取り付けが、既存のネットワークにおいてどんな張力の出現ももたらさず、架空の弾性ネットワークが均衡位置にあるようにされる。観測の追加はまた、架空の地面固定部４２、およびこの固定部と観測に対応するノード４１との間の架空リンク４３の追加によって明示される。最後に、観測の追加はまた、観測に関連する接点に対応するさらなる架空ノード４８、および観測を表すノード４１と接点を表すノード４８との間の架空リンク（図４では見えない）の追加によって明示される。
【００４５】
第２のステップ３２の側は、２つの観測が、恐らく同一の物体に関連すると判断される場合に、これらの観測に関連する接点に対応するノード５１１および５１２の、単一ノード５６への融合を実行することと、これらの観測に対応するノードへの、融合から生じるノード５６のテザリングを実行することと、に存する。図５によって示すように、観測のそれぞれに対応するノード５１および５２の、接点の融合から生じる接点に対応するノード５６へのテザリングは、これらのノード５１および５２を、最初の接点に関連するノード５１１および５２１に最初に接続する架空連結部５３および５４によって実行される。次に、これによって、２つの観測のノード５１および５２は共により接近するが、これは、弾性メッシュ内で伝播する張力の出現によって明示される。これらの張力の解消は、他の観測に対応するメッシュにおけるノード位置の全体的な修正によって明示される新しい平衡につながる。生成された動揺は、このように、あるノードの移動およびそれらの位置の修正によってそれ自体明示される、弾性メッシュの新しい平衡状態の導入につながる。
【００４６】
前述のように、ビークルによって実行される観測は、海底に固定された架空ノードであって、それらの構成部４７、４６と連係して一緒に接続される架空ノードに関連付けられる。実際には、図４によって示すように、各新しい観測４１、すなわち各新しいノードは、ゼロ長さおよび所与の剛性ｋＡの架空の弾性リンク４３によって、架空の固定点４２で地面に最初に固定される。このインク点は、固定および不変位置を占める。それは、例えば、新しい観測の推定された初期位置に垂直に一致して地面に位置する。
【００４７】
この新しいノード４１はまた、新しい観測に時間的に先行する観測４４および４５を表す、メッシュにおけるある数のノード、例えば２つのノードと連鎖される。同じ方法で、前の観測４４に対応するノードは、それに先行する観測に関連するノードと連鎖されるが、これらの先行する観測には、観測４５が含まれる。例において、連鎖は、それぞれの長さｌ２およびｌ３、ならびに所与の剛性ｋ２およびＫ３の弾性リンク４６および４７によって、ノード４１をノード４４および４５に接続することによって実行される。
【００４８】
本発明によれば、観測４１に関連するノードと、前の観測４４および４５に関連するノードとの間のリンク４６および４７の長さは、観測４１、４４および４５の初期位置を分離する距離によって、次のように画定される。すなわち、ノード４１が、その固定点４２と垂直に一致して配置され、かつリンク４６および４７が、一緒に連結されたノード４１、４４および４５にどんな応力も伝達しないように画定される。
【００４９】
固定リンク４３の長さが、ここではどんな特定の役割も果たさないことに留意されたい。本発明は、単にその表現を容易にするために、水平面を伴い、３次元において表現される。
【００５０】
本発明の文脈において、２つの観測の融合が、本発明による方法に応じて行われた、実行される観測の関連付けプロセス、すなわちペアリングの結果と考えられることに留意されたい。このペアリングプロセスは、その目的が、別個の観測を考慮すること、およびそれらが同一の物体に対応する可能性があるかないかを決定することであるが、ここでは説明されず、任意の別の周知の方法によって行ってもよい。したがって、本発明による方法は、図３によって示すように、２つの観測の融合を定期的に通知されると仮定される。
【００５１】
かかる情報項目が送信された場合に、本発明による方法は、ステップ３２の間に、最初は観測に関連した２つの接点の、単一接点への融合を実行する。次に、この単一接点に関連するノード５６は、最初は（融合の前に）各観測をその接点に接続した、剛性ｋ４およびｋ５の架空の弾性リンク５３および５４によって、２つの融合される観測に関連するノード５１および５２に連結される。
【００５２】
融合の結果は、ノード５１および５２の位置の修正であり、これらのノード５１および５２は、結局、２つの新しい位置に配置される。融合された観測に対応するこれらの２つのノードそれぞれの、矢印５５によって画された移動は、２つの観測のそれぞれに特有のパラメータ、およびまたこれらの２つのノードが連結される架空の弾性リンクのネットワークにおける反応に同時に依存する。したがって、メッシュを通して伝播する一連の弾性応力は、図が示すように、メッシュの様々なノードの位置における全体的な修正、すなわち図５における矢印５５によって象徴される修正につながる。このように、メッシュを構成する様々なノードに対応する観測のそれぞれに、観測の再調整、すなわちこの観測に対応する物体の位置の洗練された決定に対応する新しい位置を割り当てることが可能である。
【００５３】
本発明によれば、２つの融合された観測に関連するノード間の追加リンクの導入の後に続く、様々なノードにおける位置の修正は、架空の弾性メッシュの平衡への回帰に対応する。メッシュのこの発展は、破線５７によって表されたメッシュ（融合前の状態）から、実線５８によって表されたメッシュ（融合後の状態）への切り換えによって図５において区別される。
【００５４】
したがって、ステップ３２が完了すると、一連の観測、すなわち、それらの位置が、架空メッシュ内の対応するノードの位置の修正に従って自動的に修正される一連の観測が利用可能になる。有利なことに、この架空の弾性メッシュの導入は、各観測が、２つの他の観測の融合の結果から、自動的な方法で利益を得られるようにする具体的な実際の結果を有する。したがって、各融合において、観測のそれぞれの位置は、次のように修正される。すなわち、物体の位置を２つの観測と関連付けることが可能な場合に、物体の位置の推定において通常得られる精度の向上がまた、より少ない程度だが、他の観測が始まる起点となる物体であって、架空メッシュが構成される基礎となる物体の推定位置の決定から利益を得られるような方法で修正される。したがって、物体それぞれの推定位置は、それによって洗練される。
【００５５】
次の説明は、弾性リンクのネットワークが確立される方法、および時間の経過中にネットワークの発展を管理する規則、および観測の融合の速さに関する。このメッシュは、次のような方法で構成される。すなわち、メッシュに関連する観測の位置の修正が、これらの観測に対応する物体の推定の精度を改善する意味で行われるような方法で構成される。したがって、以下の概念が、第１に形式化される。
【００５６】
海底の所与のゾーンの観測は、例えば自動検出アルゴリズムにより、物体の検出に対応する観測Ｏｉの時間的な連続によって明示される。
【００５７】
実際には、各観測Ｏｉは、ソナー画像に存在する陰影に対応し、かつ初期位置Ｐｉ、補正された位置Ｃｉ、および位置不確実性σｉによって特徴付けられる。
【００５８】
実行される観測Ｏｉ用の位置不確実性σｉは、システムの検出δｉの不確実性、および水中機の位置特定αｉの不確実性の結果である。２つの不確実性は、次の式を書くことが可能なように、独立していると考えられる。
【数５】
【００５９】
さらに、接点Ｔｊは、海底に横たわる実物体を表す実体として定義される。本来、接点は、物体が検出されたという事実を画する少なくとも１つの観測に接点が関連付けられる場合にのみ、定義される。反対に、観測は、常に、接点に関連付けられる。接点は、推定位置ＴＥｊ（計算からもたらされる）および推定不確実性σＴｉによって特徴付けられる。接点は、どんな初期位置も有さず、メッシュゆえに、それが関連付けられる観測の位置を自動的に占める。さらに、２つの観測が融合する場合とは別に、接点は、地理的観点からは、それが関連付けられる観測に類似している。さらに、観測は、ゼロ長さの架空リンクによって接点に連結される。
【００６０】
弾性連結部の架空のネットワークまたは全体的メッシュは、観測間、またはより正確には架空メッシュにおける観測に対応するノード間のリンクを確立するが、これは、前述のテキストで質的に説明した。時間の経過とともに、各観測を前の観測に徐々に架空的に連結するのは線形メッシュである。したがって、ノードは、弾性リンクの端部を形成するメッシュにおける場所、またはいくつかのリンクの接続点として定義される。メッシュに現れ得る応力の作用下におけるノードの移動が、ノードの移動を構成する。
【００６１】
本発明によれば、架空の弾性メッシュは、観測の融合が考慮されない限り、どんな応力もなく、静止し平衡状態にあると定義される。特に、各架空の弾性リンク４３、４６または４７（観測に関連するノード間のリンクまたは固定リンク）は、観測の融合が実行されない限り、メッシュに対してどんな応力も及ぼさないようにちょうど十分な長さである。この段階の間は、各ノード４１に関連する位置は、観測の初期位置Ｐｉに位置が対応する固定点４２の位置である。
【００６２】
本発明によれば、全体的メッシュは、他方で、ループを閉じる間に、すなわち、実行された観測が、既に検出された物体に結びつけられ、かつ別の観測に関連付けられそうであるとシステムが識別する場合に現れる応力にさらされる。かかる状況において、２つのノード５１および５２を接続する連結部５３および５４のストレッチング、すなわち、これらのノードの、単一接点５６に関連するノードへのテザリングに続くストレッチングは、全体的メッシュの位置エネルギを増加させる張力を生じるが、このエネルギは、全体的メッシュを構成する全ての弾性リンクの位置エネルギの和として定義してもよい。本発明によれば、次に、全体的メッシュは、それが、できるだけ低い全体的位置エネルギを維持するような方法で、変更される。この変更は、全体的メッシュを構成するノードの全てまたはいくつかの位置の変更によって明示される。したがって、架空メッシュのこの変更は、各観測に関連するノードであって、架空メッシュにおいて各観測を表すノードの修正位置を各観測に関連付けることによって、現実の世界へ直接置き換えてもよい。このように、融合と連係して、様々な観測の位置は、全ての観測を数回実行することも、各観測が融合の対象を形成することさえも必要なく、洗練することが可能である。
【００６３】
前述のように、本発明による方法は、最初に、経時的に観測から観測へと全体的架空メッシュ構成することと、このメッシュの構成を修正して観測の融合の効果を統合するようにすることと、に存する。この架空メッシュは、もちろん様々な方法で構成することができる。同じように、観測の融合の場合におけるメッシュの動作は、様々な規則の系列によって説明し得る。本発明による方法を実行するやり方は、適用例として、本文において以下で説明する。
【００６４】
ここで、次のことが想起される。すなわち、本発明による方法が、主として、実行された様々な実際の観測に基づいて架空の弾性メッシュを構築することと、実行された観測に影響する実際のイベントから生じるある応力に架空メッシュがさらされた場合に、この架空メッシュが従う発展規則、特に２つの観測を融合させる機会を決定することと、次に、かかるイベントが発生した場合に、メッシュのジオメトリを変更することと、実際の観測のレベルにおいて、メッシュのジオメトリの修正を再表記することと、からなり、この修正が、実行された観測を表すメッシュにおけるノード位置の修正によって明示されることが分かり、ノードの位置修正が、このノードに関連する観測の（または接点の）推定位置の対応する修正によって実際に明示されることが想起される。
【００６５】
前述の架空メッシュが、弾性リンクによって一緒に接続されたノードからなるので、位置エネルギを定義することが可能である。メッシュを構成する弾性リンクのそれぞれに対して、このエネルギＥｉは、次の関係から与えられる。
【数６】
式中、Ｋｉは、このリンクによって形成されるスプリングの剛性であり、ηｉおよびεｉは、それぞれ、リンクの初期長さおよび最終長さを表す。
【００６６】
したがって、さらに、このメッシュを構成する弾性リンクセットの位置エネルギの和に等しい、全体的メッシュの位置エネルギは、次の関係によって表現してもよい。
【数７】
【００６７】
式中、ＰＩは、時間の経過中に次元が発展する「初期位置」ベクトルを表す。その成分は、実行された観測に対応するノードの位置リスト、および関連する接点の位置リストを表す。接点の初期位置が定義されないことが分かるので、値は、０であるように任意に選択される。したがって、次のように書くことが可能である。
【数８】
【００６８】
したがって、ベクトルＰＩは、Ｎ成分のストリングの形態を取り、Ｎは、時間の経過中に変化する数であり、その第１のＮｏｂｓ成分は、実行された観測に関連するノード（その数はここでＮｏｂｓである）に関係し、最後のＮ−Ｎｏｂｓ成分は、接点に関連付けられたノードに関係する。
【００６９】
Ｑの側は、次元および構造が、ＰＩのそれらのように発展する「ノード移動」ベクトルを表す。その成分のそれぞれは、検討されるノードの位置に影響する移動を表す。
【００７０】
行列Ｍは、観測数および接点数の和と次元が等しい正方行列である。それは、応力なしに、時間的に徐々に構成された全体的メッシュを説明する。
【００７１】
実際的観点から、行列Ｍは、次のように構成される。
【００７２】
第１に、行列Ｍは、ゼロだけを含む行列として初期化される。
【００７３】
第２に、各観測Ｏｉ（各ノード）に対して、観測の固定部に対応する成分Ｍ（ｉ，ｉ）の値が決定される。したがって、次のように書くことが可能である。
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（ｉ，ｉ）＋ＫＡ（ｉ）
式中、ＫＡ（ｉ）は、次の関係、
【数９】
によって与えられる、ノードを地面にインクするリンクの剛性を表す。
式中、σｉは、観測Ｏｉ用の位置不確実性を表す。
【００７４】
第３に、関連するノードが一緒に連結される観測の各ペア（Ｏｉ、Ｏｊ）に対して、２つの観測に対応するノードｉおよびｊ間のリンクの剛性ＫＬ（ｉ，ｊ）が計算される。ＫＬ（ｉ，ｊ）は、次の関係によって定義される。
【数１０】
式中、σｉｊは、
【数１１】
によって定義される、位置における相対的不確実性を表す。
σｉおよびσｊは、観測ｉおよびｊに関連するノードの位置の測定における不確実性にそれぞれ対応する。
【００７５】
その後、行列Ｍの成分が、次の式を用いて計算される。
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（ｉ，ｉ）＋ＫＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｊ）＝Ｍ（ｊ，ｊ）＋ＫＬ（ｉ，ｊ）
および
Ｍ（ｉ，ｊ）＝Ｍ（ｉ，ｊ）−ＫＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｉ）＝Ｍ（ｊ，ｉ）−ＫＬ（ｉ，ｊ）
【００７６】
行列Ｍは、このように徐々に構成される。そのサイズは、新しい観測が実行されるにつれて増加する。
【００７７】
行列Ｃもまた、行列Ｍと同じ次元の正方行列である。それは、メッシュの制約、すなわち観測と接点との間の関係を説明するが、制約が、観測の融合によって生成されること、および融合が、共通接点に関連するノードへの、融合された観測に関連するノードの結合によって明示されることが分かる。
【００７８】
実際的な観点から、行列Ｃは、次のように構成される。
【００７９】
第１に、行列Ｃの全ての成分が、０に初期化される。
【００８０】
第２に、観測Ｏｉおよびそれが関連付けられる接点Ｔｋによって形成される各ペア（Ｏｉ、Ｔｋ）に対して、対応するノード間のリンクの剛性ＫＣ（ｉ，ｋ）が計算される。ＫＣ（ｉ，ｋ）は、次の関係によって定義される。
【数１２】
式中、σｉは、観測Ｏｉ用の位置不確実性を表す。
【００８１】
その後、行列Ｃの成分は、次の式を用いて計算される。
Ｃ（ｉ，ｉ）＝Ｃ（ｉ，ｉ）＋ＫＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（ｉ，ｋ＋Ｎｂｏｂｓ）＝Ｃ（ｉ，ｋ＋Ｎｂｏｂｓ）−ＫＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（ｋ＋Ｎｂｏｂｓ，ｉ）＝Ｃ（ｋ＋Ｎｂｏｂｓ，ｉ）−ＫＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（ｋ＋Ｎｂｏｂｓ，ｋ＋Ｎｂｏｂｓ）＝Ｃ（ｋ＋Ｎｂｏｂｓ，ｋ＋Ｎｂｏｂｓ）＋ＫＣ（ｉ，ｋ）
【００８２】
行列Ｍのように、行列Ｃは、徐々に構成され、そのサイズは、新しい観測が実行されるにつれて増加する。
【００８３】
ベクトルＰＩと同様に行列ＭおよびＣを定義したが、全体的メッシュのエネルギＥを与える関係［３］の式は、「移動」ベクトルＱの関数として現れる。したがって、Ｅの値を最小化することが求められる場合に、Ｑの成分の最適値、すなわち、特に、この最小化を可能にする、ノードのそれぞれが経験する移動の最適値を決定することが適切である。この点について、最適ベクトルＱが、次の式によって与えられることを示し得る。
Ｑｏｐｔ＝−［Ｍ＋Ｃ］−１・Ｃ・ＰＩ
【００８４】
したがって、架空メッシュは、新しい位置ベクトル、すなわち補正された推定位置のベクトルＰＣを割り当てられるが、このベクトルは、ノードの新しい位置、ならびにしたがって観測およびこれらのノードに関連する接点の新しい推定位置を定義する。補正された推定位置のベクトルＰＣは、次の関係によって定義される。
ＰＣ＝ＰＩ＋Ｑｏｐｔ
【００８５】
したがって、本発明による方法の最終ステップは、各観測へと、対応するノードに関係するベクトルＰＣの成分に対応する補正された位置を割り当てることに存する。
【００８６】
ベクトルＰＩのように、ベクトルＰＣには、接点の補正された位置ＴＥＣ（ｋ）が含まれることに留意されたい。今や、定義によって、接点が初期位置を有しない限りにおいて、この補正された位置の値は、ベクトルＱの対応する値Ｑ（ｋ）に対応する。
【００８７】
説明したように、本発明による方法が、実行された観測セットに対して、観測セットの位置の推定の精度を改善するために、あるトラックを融合させる可能性から利益を得られるようにするのと同じやり方で、この方法は、実行されたある観測が、正確に位置が分かっている物体に関係し得るという事実から利益を得るために、利用可能であることに留意されたい。この目的のために、本発明による方法には、かかる観測が知らされた場合に実行される、前述の第２の段階に類似した補足的段階である第３の段階が含まれる。かかる状況において、この観測に対応する接点に関連する架空メッシュのノードの位置は修正してもよく、その結果、このノードと、対応する観測に関連するノードとの間の張力の出現が観測されるが、この張力は、メッシュのノードセットにおける位置の全体的な修正により、観測の融合の場合におけるように解消される。この修正は、観測および接点のセットにおける推定位置の修正によって、現実の世界において明示される。
【００８８】
さらに、この方法の主な目的と並行して、本発明による方法は、所与の瞬間におけるビークルの実際の位置の決定において、搭載された測定手段によってなされた誤差、すなわち実行される観測の位置の推定において系統的誤差を生じさせる、ビークルの推定位置における誤差をビークルが補正できるように、用いてもよいことに留意されたい。この目的のために、本発明による方法には、第２または第３の段階の後に実行される補足的な段階であって、その間に、ビークルの位置の推定が、観測の修正された推定位置に基づいて更新される段階を含むことができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置による物体の検出および位置特定ならびにゾーンのマッピングに関する。本発明は、特に、検出ソナーおよび海底マッピングの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
地形ゾーンのマッピングの実行は、特に、検討されるゾーン上に位置する顕著な要素、起伏要素または固定物体の地理的位置を正確に特定することに主として存する。このマッピングは、一般に、適切なビークルに搭載された検出システムによって実行され、このビークルは、場合によって、検討ゾーンの地面を横断するかまたはこのゾーンの上空を飛ぶ。実際には、検出システムは、ビークルに対する、顕著な要素の相対位置を決定し、各要素の絶対位置は、測定された相対位置と、検出の瞬間におけるビークルの周知であると仮定された、かつ例えばビークルのナビゲーションシステムによって決定された位置と、を関連付けることによって決定される。
【０００３】
したがって、例えば、出現した地形ゾーンのマッピングは、十分な解像度を有するレーダシステムを用いて実行可能であり、このレーダは、航空機、遠隔制御航空機、さもなければ無人飛行物体型の自動システムに搭載される。したがって、航空機は、検討ゾーン上に配備され、レーダにより実行される測定によって各顕著な要素の位置の決定を行うが、これらの測定は、航空機に対する検討要素の相対位置、および航空機の地理的位置、すなわち一般に航空機上に配置されたＧＰＳ受信機タイプのシステムの支援で決定される位置に関する情報を提供する。したがって、航空機の位置が正確に分かるので、検討要素の位置は、レーダによって提供される測定値が所望の精度を有する限り、非常に正確に決定可能である。
【０００４】
しかしながら、顕著な要素の位置決定が、この方法では十分な精度で実行できない状況が存在する。
【０００５】
マッピングの実行を課されたビークルに対する顕著な要素の相対位置の決定が、所望の精度で実行されない場合には、特にそうである。なぜなら、例えば、検出システムによって実行される測定が、所望の精度を有しないからである。
【０００６】
ビークルの地理的位置が不十分な精度でしか分からない場合にもまたそうである。例えば、ビークルが、どんなＧＰＳシステムも有しない航空機である場合にはそうである。例えば、マッピングされるゾーンが、覆い隠された水中ゾーンである場合にもまたそうである。次に、マッピングは、自律型または非自律型水中機によって担持されるソナーシステムの支援によって実行されるが、水中機は、ＧＰＳシステムの支援でその位置を決定することはとうていできない。ＧＰＳ情報は、周知の方法では、水中に配備されたビークルにはアクセスできない。
【０００７】
これらの最後の２つの場合に、ビークルの移動の各瞬間におけるその位置決定は、従来の手段、例えば慣性的な手段を実行することによって行われるが、この手段は、正確に知られていると仮定された出発位置から始まって、この起点に対するビークルの相対的移動を決定する。
【０００８】
このいわゆる推測航法技術によって、どんな瞬間にもビークルの位置を推定することが可能になる。次に、かかる手段の支援で実行された測定は、一般にそれほど正確ではない。さらに、ビークルの絶対位置を決定している過程で、ビークルの実際の位置に対するドリフトが確認される。結局、顕著な要素の絶対位置は、より低い精度、すなわち時には不十分でさえある精度で推定される。
【０００９】
水中ゾーンのマッピングに関して、マッピングは、一般に、水平ソナーを装備され、かつ海底近くで、マッピングされるゾーン上に配備された水中機、例えば水中無人船舶によって実行される。位置測定は、一般に、海底をかすめる高周波音波の照射によって実行される。
【００１０】
有利なことに、この種の高周波音波の照射は、顕著な物体が反射するエコーによってではなく、それが海底に投射する「音響」陰影によって、顕著な物体を図化することを可能にする。音響陰影に基づいた検出は、ソナーによって放射された音波を、たとえあるとしてもほとんど反射しないが、それにもかかわらずスクリーンとして働き、したがって音響陰影を生成するある物体、特に、人目につかないある海底鉱山を図化するために特に有利である。ここで、次のことが想起される。すなわち、物体によって投射される音響陰影は、海底ゾーン、すなわちそれに対して、検討される物体が、その高周波音波照射を防ぐスクリーンを構成する海底ゾーンによってここで画定できることが想起される。
【００１１】
したがって、任意の周知の適切な処理を実行することによって、顕著な物体により投射された音響陰影の輪郭を決定することが可能になり、この輪郭は、物体自体の位置およびプロファイルの決定ならびに特定された物体の分類の実行を、特にこの分類が自動的な方法で実行される場合には、物体自体により反射されたエコーに基づくよりも容易な方法で可能にする。
【００１２】
しかしながら、物体が生成する音響陰影に基づいて物体の正確な位置を決定することは、時には困難であり、いずれにしても概算である。それは、物体が高周波音波を照射される角度および方向に特に依存する。したがって、たとえビークルの絶対位置が、任意の瞬間に正確に分かっていても、ビークルに対する物体の相対位置、およびしたがって物体の絶対位置は、音響陰影の位置と実物体の位置との間のシフトゆえに、バイアスを伴って決定し、推定することができるだけである。
【００１３】
さらに、マッピングされるゾーンが、このゾーン上のビークルの移動ゆえに、様々な方向から高周波音波を照射されるので、同一の顕著な物体が、異なる方向で何度か高周波音波を照射されることが時には起こる。次に、それは、同一の物体に対して、異なる推定位置を有するいくつかの検出を決定することになる、かつ単一の実物体に対していくつかの観測値が識別されることにつながる別個の音響陰影を生成する。
【００１４】
したがって、次に、観測を関連付けるための適切な手段を実施することによって、実行されたマッピングを洗練し、２つの局所的な特徴要素が、異なる角度からの同一の検討要素を構成するかしないかを決定するようにすることが必要である。
【００１５】
低または平均密度のゾーンにおいて、周知の解決法は、同一の物体に関連する観測のペアリングをうまく実行する。したがって、多数位置の対象を形成した物体の位置は、これらの多数位置が、この同じ物体に関連すると認識されたので、次に、加重平均を計算するための技術によって、より正確に再推定することができる。
【００１６】
他方では、単一検出だけの対象を形成した他の顕著な物体に関しては、この再調整動作からは、どんな特定の利益も引き出されない。したがって、結果としてのマッピングによって、同一の物体を表す観測を融合させること、およびしたがってこの物体の位置推定の精度を改善することだけが可能になる。それによっては、マッピングされるゾーンにおいて検出された他の物体の位置における全体的な精度を改善することは不可能である。
【００１７】
さらに、これらの周知の解決法は、ビークルの絶対的位置特定誤差に従う位置特定誤差が提示する問題には関係しない。ビークルの絶対的位置特定誤差は、主として、ビークルの絶対位置を推定するナビゲーションシステムの精度およびドリフトによる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、特に、検討ゾーン上を移動しかつ水平ソナーによってゾーンに高周波音波を照射する水中機に基づいてマッピングが実行される場合、およびゾーンにおける顕著な物体の検出および位置決定が、顕著な物体によって生成される音響陰影またはエコーを検出することによって実行される場合に、水中ゾーンのマッピング精度を改善できるようにする手段を提案することである。
【００１９】
本発明の別の目的は、観測される物体の位置の測定、およびビークルの絶対位置の決定への、ナビゲーションシステムの位置誤差の影響を制限することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的のために、本発明の主題は、海底上に配備されたビークルにより担持されたソナー検出システムによって海底上で観測された物体の絶対位置の推定および動的補正のための方法であって、物体が、その音響陰影の観測によって検出され、この観測が、架空物体または接点の生成をもたらし、その推定位置が、最初は、それをもたらしかつ検出物体を表す観測に関連する位置である方法である。本発明による方法には、２つの段階が含まれる。
【００２１】
第１の段階は、時間の経過中に実行される観測に基づいて架空メッシュを構成することに存するが、このメッシュは、実行された各観測を、位置が観測の位置であるノードにより表現すること、および架空の弾性リンクを介してノードを一緒に接続することによって、構成される。各新しい観測は、第１の架空の弾性リンクによって、海底上に位置する架空の固定点に接続されるノードに関連付けられる。このノードは、架空の弾性リンクセットを介して既存メッシュに統合されるが、これらのリンクのそれぞれは、検討される観測に時間的に先行する観測に対応する既存のメッシュノードにノードを接続する。さらに、新しい観測に関連するノードが、別の架空の弾性リンクによって、この新しい観測に対応する接点に関連付けられたノード、すなわち位置が、観測サイトの位置であるノードに連結される。このように確立された弾性リンクは、様々なノードの位置を考慮して、それらが接続されるノードにどんな張力も及ぼさないような初期長さを有する。
【００２２】
第２の段階は、２つの観測が同一の物体に関係すると考えられる場合に、これらの観測を単一接点に関連付けることによって、これらの観測を融合させることに存するが、この単一接点の位置は、２つの融合される観測に依存する。融合は、最初に観測に対応する接点に関連するノードを、形成された新しい接点に関連する単一ノードと交換することによって、メッシュのレベルで明示される。このノードは、各観測に関連するノードを、その接点に関連するノードに最初に接続する架空リンクを介して、対応する観測に関連するノードに連結される。メッシュへのこの共通ノードの導入は、種々の架空の弾性リンクによってメッシュの他のノードに伝達され、かつメッシュを構成するノードの位置の修正によって解消される張力を、融合された観測に関連するノードに対して誘発する。各ノードの修正された位置は、観測に、または検討されるノードに関連する接点に割り当てられる。
【００２３】
本発明によれば、第１の段階が、海底解析動作の持続期間全体を通して実行されるのに対して、第２の段階は、２つの観測の融合が決定されるごとに実行される。
【００２４】
本発明による方法のある実施形態によれば、特定の観測が、実際の位置が分かっている物体に対応すると見なされる場合に、第２のステップの変形であって、この観測に対応する接点に関連するノードの位置を修正して、それが、この物体の位置を決定的に占めるようにすることに存する第２のステップの変形が実行される。観測および周知の物体の関連付けは、メッシュに対して、したがって他の観測および接点の位置に対して、２つの観測の融合と同じ効果を有する。
【００２５】
特定の実施形態によれば、本発明による方法には、第２の段階後に実行され、かつ観測位置の更新された推定に基づいてビークルの推定位置を再計算することに存する補足的な段階が含まれる。
【００２６】
本発明による方法のある実施形態によれば、新しい観測に対応するノードｉを地面のインク点に連結する架空の弾性リンクは、ゼロの初期長さのリンクであり、その剛性ｋＡは、次の関係によって定義される。
【数１】
σｉは、観測ｉの位置測定における不確実性に対応する。
【００２７】
本発明による方法のある実施形態によれば、新しい観測に対応するノードｉを、早期の観測ｊに対応するメッシュのノードに連結する架空の弾性リンクは、新しい観測に対応するノードが、その固定点（４２）に垂直に一致して配置されるような方法で、かつそのリンクが、検討されるノードに対してどんな応力も及ぼさないような方法で、リンクの確立の瞬間におけるノードの位置によって長さが決定されるリンクであり、その剛性ｋＬは、次の関係によって定義される。
【数２】
σｉおよびσｊは、観測ｉおよびｊの位置測定における不確実性にそれぞれ対応する。
【００２８】
本発明による方法のある実施形態によれば、新しい観測に対応するノードｉを、その接点に対応するノードに連結する架空の弾性リンクは、ゼロの初期長さのリンクであり、その剛性ｋＣは、次の関係によって定義される。
【数３】
σｉは、観測ｉの位置測定における不確実性に対応する。
【００２９】
本発明による方法のある実施形態によれば、観測の融合によって課された応力伝播は、メッシュを構成する様々なノードの位置の修正によって明示されるが、様々なノードの初期位置のベクトルＰＩであって、そのサイズが、新しい観測が実行されるにつれて時間の経過中に変わり、かつその成分がＮ成分のリストを形成するベクトルＰＩが定義され、第１のＮｏｂｓ成分は、観測に関連するノードに関係し、最後のＮ−Ｎｏｂｓ成分は、接点に関連するノードに関係し、各成分は、メッシュへのノードの導入に基づいてノードによって占められる位置に対応し、様々なノードの補正された位置のベクトルＰＣが、新しい観測が実行されかつ融合が行われるにつれて時間の経過中にサイズが変わるメッシュを所与の瞬間に構成し、ベクトルＰＣは、ベクトルＰＩに基づいて次の関係によって定義される。
ＰＣ＝ＰＩ＋Ｑｏｐｔ
【００３０】
式中、Ｑｏｐｔは、最適なノード移動のベクトルを表し、その成分のそれぞれは、補正された位置のベクトルの対応する成分を決定するために、初期位置のベクトルＰＩの対応する成分に適用される補正項に対応する。ベクトルＱｏｐｔの各成分は、検討される瞬間における全体的（ｇｌｏｂａｌ）メッシュの構成、およびノードを一緒に接続する架空の弾性リンクの特性に依存する。
【００３１】
本発明による方法のこの実施形態によれば、最適なノード移動のベクトルＱｏｐｔは、次の関係によって定義してもよい。
Ｑｏｐｔ＝−［Ｍ＋Ｃ］−１・Ｃ・ＰＩ
式中、ＭおよびＣは、検討される瞬間におけるメッシュのノード数と次元が等しい２つの正方行列を表し、これらの行列は、予めゼロに初期化される。
行列Ｍの確立は、２段階で徐々に実行される。
− 行列の対角線上に位置する成分（ｉ，ｉ）であって、対角線の成分が、観測ｉに関連する各ノードの、その固定部へのリンクを特徴付ける成分（ｉ，ｉ）の値が、次の関係に基づいて計算される第１の段階。
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（Ｉ，Ｉ）＋ｋＡ（ｉ）であり、ＫＡ（ｉ）＝１／σｉ２とする。
− 観測ｉおよび観測ｊのノード間に存在するリンクを特徴付ける行列の各成分（ｉ，ｊ）の値が、次の関係に基づいて計算される第２の段階。
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（ｉ，ｉ）＋ｋＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｊ）＝Ｍ（ｊ，ｊ）＋ｋＬ（ｉ，ｊ）
および
Ｍ（ｉ，ｊ）＝Ｍ（ｉ，ｊ）−ｋＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｉ）＝Ｍ（ｊ，ｉ）−ｋＬ（ｉ，ｊ）
であり、
ＫＬ（ｉ，ｊ）＝１／σｉｊ２
および
【数４】
とする。
行列Ｃの確立は、２段階で徐々に実行される。
− 観測ｉに関連するノードと接点ｋに関連するノードとの間に存在するリンクを特徴付ける行列の各成分（ｉ，ｋ）の値が、次の関係に基づいて計算される第１の段階。
Ｃ（ｉ，ｉ）＝Ｃ（ｉ，ｉ）＋ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＝Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＋ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（ｉ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＝Ｃ（ｉ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）−ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，ｉ）＝Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，ｉ）−ｋＣ（ｉ，ｋ）
であり、
ＫＣ（ｉ，ｋ）＝１／σｉ２
とする。
式中、Ｎｏｂｓは、実行される観測の数を表す。
【００３２】
ところで、本発明の主題は、海底ゾーンの非リアルタイムマッピングの方法であって、このマッピングが、検討される海底ゾーンの観測動作中（その間にソナーが検出物体の位置を測定する）に、ソナー検出システムによって観測される物体の位置に基づいて実行される方法において、マッピングが、記憶された観測に基づいて請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法を実行し、かつしたがって、再計算された観測の位置が、検討ゾーンの地図に書き入れるために用いられることを特徴とする方法。
【００３３】
有利なことに、本発明による方法は、同一の物体に関係すると考えられる観測の融合による、数回観測されたある物体の位置推定の改善を利用して、観測された物体セットの位置推定を自動的に改善できるようにする。さらに有利なことに、この方法は、再調整効果によって、これらの観測を実行するビークルの絶対位置の推定を改善できるようにする。
【００３４】
本発明の特徴および利点は、以下の説明によってよりよく理解されるであろうが、この説明は、非限定的な例として取られた特定の実施形態を介して本発明を説明し、かつ添付の図面によってサポートされる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】水平ソナーを用いる検出システムを装備したビークルにより海底ゾーンをマッピングする動作の概略図である。
【図２】図１の図の拡大された詳細を示す図である。
【図３】本発明による方法の基本的な流れ図である。
【図４】本発明による弾性リンクの架空ネットワークを構成する原理図である。
【図５−６】本発明による方法の動作原理に関係する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
続く記載において、本発明による方法が、マッピングすることが望ましい海底ゾーンの上方を移動中の水中機によって担持されたソナーシステムに支援された水中マッピング動作への適用において説明される。この特定の適用は、もちろん、本発明の分野および範囲を限定するものではない。位置をマッピングするかまたは正確に示す文脈への、本発明による方法のどんな適用も、当然、特許の保護範囲に入る。
【００３７】
図１は、ビークルによって実行されるマッピング任務におけるシナリオの概略図を示す。かかる任務の目的は、一般に、海底にある多様な物体をできるだけ正確に図化することおよび位置を特定することである。ここでは、関心のある物体は、一般に、残骸、起伏要素（巨石）、さもなければ海底に横たわるかまたは部分的に埋もれた製造物体から等しくなるであろう静止物体である。観測されるゾーン１１に存在する物体の位置を特定するために、経路１３に沿ってゾーン１１上を移動するようにされた、検出手段、例えば水平ソナーを装備した水中機１２が、一般に利用される。経路の形状および持続期間は、検出手段の構成および範囲に主として依存する。実行される任務の性質に従って、経路１３は、さらに、一度実行しても、または任務の持続期間によって可能にされる回数繰り返してもよい。さらに、同一の任務は、いくつかの異なる経路１３を一緒につなぎ合わせることを想定して、異なる観点から海底の観測をできるようにしてもよい。したがって、マッピングゾーンに存在する同一の物体１４は、同一の経路の途上において、または検出システムを担持する水中機によって実行される連続経路の途上において、様々な角度から観測してもよい。
【００３８】
前述のように、水中ゾーンのマッピングは、一般に、海底において検出された物体１４の音響陰影の観測に基づいて実行される。今や、物体によって投射された陰影１７、１８の観測および解析によって、物体の実際の位置の簡単な推定だけを実行することが可能になるが、この推定は、投射される陰影が広範囲であるほど、いっそう不確実である。この理由で、ゾーン１１に存在する各物体が、好ましくは異なる角度からの、矢印１５および１６によって象徴されたいくつかの観測の対象を形成することが有利である。このようにして、図２の詳細図によって示すように、観測１５、１６のそれぞれに基づいて別個に実行され、かつ図では十字２１および２２によって象徴される様々な推定の共同利用によって、２つの観測１５および１６に関連し、かつスター２３によって象徴される共通接点の位置の推定を実行することが可能になるが、この接点の位置は、十字２４によって位置が象徴された物体の実際の位置により近い。ここで、次のことが想起される。すなわち、本発明によれば、実際に事実である観測と区別して、接点が、位置およびこの位置における不確実性によって特徴付けられた架空物体であり、所与の瞬間における接点の位置が、観測を実行した物体の位置のこの瞬間における推定を表すと想定されることが想起される。この点において、本発明によれば、観測は、常に、接点に関連付けられ、接点の側は、恐らく、いくつかの観測に関連付けられる。したがって、接点が単一の観測に関連付けられる場合に、その位置は、問題のある観測位置である。
【００３９】
図３は、本発明による方法の基本的な流れ図を示す。この方法の目的は、２つの主な機能を実行することである。
【００４０】
第１の機能は、架空の弾性連結部のネットワークによって一緒に接続されたノードからなる架空の弾性メッシュを、観測が実行されるときに連続的な方法で構築することに存する。各ノードは、メッシュに対して、検出物体に関連する観測、すなわち、観測の位置が、この観測が始まる起点の物体の位置の推定を表す観測を表す。この架空メッシュの構成は、新しい観測の経過中における出現に対応したノードの既存のメッシュへの連続テザリングによって実行される。本発明によれば、新しいノードは、架空の弾性連結部によって既存メッシュに結合されるが、これらの連結部は、最も最近メッシュに結合されたノードに新しいノードを接続する。これらの架空の弾性連結部は、新しい観測を表す新しいノードのテザリングが、既存メッシュのノードにおける位置の観点からどんな制約も課さないように、呼び長さを有する。さらに、観測の各追加は、接点に対応するさらなる架空ノード、および観測を表すノードと接点を表すノードとの間の弾性リンクの追加によって明示される。
【００４１】
第２の機能は、２つの所与の観測が同一の物体に関連する可能性がある場合に、関連する接点を融合させること、および２つの観測を同一の接点に関連付けることによって、この関連を明示することに存する。この融合は、単一接点に対応するノードへの、２つのノードのそれぞれのテザリングによって明示される。したがって、テザリングが、各観測に対応するノードを、その接点に対応するノードに最初に接続する弾性リンクによって実行されるので、その効果は、関係する２つの観測に対応するノードを共に近づけることと、応力伝播現象によって、メッシュの他のノードにおける位置の修正を引き起こす際に、全体として弾性ネットワークのノードにおける位置の修正を引き起こすことと、である。したがって、メッシュにおけるノードの位置が修正されるので、対応するノードによって取られる位置に対応する補正位置を、メッシュのノードに関連する各観測に割り当てることが可能である。
【００４２】
したがって、２つの観測の融合に対応するノードが共により近づくことによって、単一接点、すなわちその推定位置が２つの観測を考慮する単一接点を、２つの観測が始まる起点の物体に関連付けることが可能になる。この推定位置は、観測の一方または他方に基づいて推定された位置より高精度でより正確である。それはまた、弾性リンクによって課された応力伝播によって、メッシュにおける各ノードの位置に補正を適用できるようにする。したがって、架空の弾性メッシュのこれらのノードに関連する観測の位置、すなわち、この観測を生じさせる物体の位置の推定をそれ自体が表す位置は、修正され、かつ融合された観測の位置決定を支援する精度の向上から利益を得る。したがって、対応する物体の位置の推定は、有利に利用される。
【００４３】
この目的のために、本発明による方法には、図３によって示すように、２つの主ステップ３１および３２が含まれる。図４は、第１のステップ３１の機能をより具体的に示し、一方で図５および６は、第２のステップ３２の機能を示す。図５は、上からの概略図を示し、２つの観測の融合によってもたらされた結果を理解できるようにする。図６は、平面Ａ−Ａにおける同じ状況の部分図を示す。
【００４４】
第１のステップ３１は、実行される各新しい物体観測用に、前記観測に対応するノードを、既存の架空の弾性連結部のネットワークにテザリングすることを保証することに存する。図４によって示すように、既に構成されたメッシュへの、ノード４１のテザリングは、所与の剛性の架空の弾性連結部４６、４７によって実行されるが、これらの連結部の長さは、弾性連結部４６、４７の取り付けが、既存のネットワークにおいてどんな張力の出現ももたらさず、架空の弾性ネットワークが均衡位置にあるようにされる。観測の追加はまた、架空の地面固定部４２、およびこの固定部と観測に対応するノード４１との間の架空リンク４３の追加によって明示される。最後に、観測の追加はまた、観測に関連する接点に対応するさらなる架空ノード４８、および観測を表すノード４１と接点を表すノード４８との間の架空リンク（図４では見えない）の追加によって明示される。
【００４５】
第２のステップ３２の側は、２つの観測が、恐らく同一の物体に関連すると判断される場合に、これらの観測に関連する接点に対応するノード５１１および５１２の、単一ノード５６への融合を実行することと、これらの観測に対応するノードへの、融合から生じるノード５６のテザリングを実行することと、に存する。図５によって示すように、観測のそれぞれに対応するノード５１および５２の、接点の融合から生じる接点に対応するノード５６へのテザリングは、これらのノード５１および５２を、最初の接点に関連するノード５１１および５２１に最初に接続する架空連結部５３および５４によって実行される。次に、これによって、２つの観測のノード５１および５２は共により接近するが、これは、弾性メッシュ内で伝播する張力の出現によって明示される。これらの張力の解消は、他の観測に対応するメッシュにおけるノード位置の全体的な修正によって明示される新しい平衡につながる。生成された動揺は、このように、あるノードの移動およびそれらの位置の修正によってそれ自体明示される、弾性メッシュの新しい平衡状態の導入につながる。
【００４６】
前述のように、ビークルによって実行される観測は、海底に固定された架空ノードであって、それらの構成部４７、４６と連係して一緒に接続される架空ノードに関連付けられる。実際には、図４によって示すように、各新しい観測４１、すなわち各新しいノードは、ゼロ長さおよび所与の剛性ｋＡの架空の弾性リンク４３によって、架空の固定点４２で地面に最初に固定される。このインク点は、固定および不変位置を占める。それは、例えば、新しい観測の推定された初期位置に垂直に一致して地面に位置する。
【００４７】
この新しいノード４１はまた、新しい観測に時間的に先行する観測４４および４５を表す、メッシュにおけるある数のノード、例えば２つのノードと連鎖される。同じ方法で、前の観測４４に対応するノードは、それに先行する観測に関連するノードと連鎖されるが、これらの先行する観測には、観測４５が含まれる。例において、連鎖は、それぞれの長さｌ２およびｌ３、ならびに所与の剛性ｋ２およびＫ３の弾性リンク４６および４７によって、ノード４１をノード４４および４５に接続することによって実行される。
【００４８】
本発明によれば、観測４１に関連するノードと、前の観測４４および４５に関連するノードとの間のリンク４６および４７の長さは、観測４１、４４および４５の初期位置を分離する距離によって、次のように画定される。すなわち、ノード４１が、その固定点４２と垂直に一致して配置され、かつリンク４６および４７が、一緒に連結されたノード４１、４４および４５にどんな応力も伝達しないように画定される。
【００４９】
固定リンク４３の長さが、ここではどんな特定の役割も果たさないことに留意されたい。本発明は、単にその表現を容易にするために、水平面を伴い、３次元において表現される。
【００５０】
本発明の文脈において、２つの観測の融合が、本発明による方法に応じて行われた、実行される観測の関連付けプロセス、すなわちペアリングの結果と考えられることに留意されたい。このペアリングプロセスは、その目的が、別個の観測を考慮すること、およびそれらが同一の物体に対応する可能性があるかないかを決定することであるが、ここでは説明されず、任意の別の周知の方法によって行ってもよい。したがって、本発明による方法は、図３によって示すように、２つの観測の融合を定期的に通知されると仮定される。
【００５１】
かかる情報項目が送信された場合に、本発明による方法は、ステップ３２の間に、最初は観測に関連した２つの接点の、単一接点への融合を実行する。次に、この単一接点に関連するノード５６は、最初は（融合の前に）各観測をその接点に接続した、剛性ｋ４およびｋ５の架空の弾性リンク５３および５４によって、２つの融合される観測に関連するノード５１および５２に連結される。
【００５２】
融合の結果は、ノード５１および５２の位置の修正であり、これらのノード５１および５２は、結局、２つの新しい位置に配置される。融合された観測に対応するこれらの２つのノードそれぞれの、矢印５５によって画された移動は、２つの観測のそれぞれに特有のパラメータ、およびまたこれらの２つのノードが連結される架空の弾性リンクのネットワークにおける反応に同時に依存する。したがって、メッシュを通して伝播する一連の弾性応力は、図が示すように、メッシュの様々なノードの位置における全体的な修正、すなわち図５における矢印５５によって象徴される修正につながる。このように、メッシュを構成する様々なノードに対応する観測のそれぞれに、観測の再調整、すなわちこの観測に対応する物体の位置の洗練された決定に対応する新しい位置を割り当てることが可能である。
【００５３】
本発明によれば、２つの融合された観測に関連するノード間の追加リンクの導入の後に続く、様々なノードにおける位置の修正は、架空の弾性メッシュの平衡への回帰に対応する。メッシュのこの発展は、破線５７によって表されたメッシュ（融合前の状態）から、実線５８によって表されたメッシュ（融合後の状態）への切り換えによって図５において区別される。
【００５４】
したがって、ステップ３２が完了すると、一連の観測、すなわち、それらの位置が、架空メッシュ内の対応するノードの位置の修正に従って自動的に修正される一連の観測が利用可能になる。有利なことに、この架空の弾性メッシュの導入は、各観測が、２つの他の観測の融合の結果から、自動的な方法で利益を得られるようにする具体的な実際の結果を有する。したがって、各融合において、観測のそれぞれの位置は、次のように修正される。すなわち、物体の位置を２つの観測と関連付けることが可能な場合に、物体の位置の推定において通常得られる精度の向上がまた、より少ない程度だが、他の観測が始まる起点となる物体であって、架空メッシュが構成される基礎となる物体の推定位置の決定から利益を得られるような方法で修正される。したがって、物体それぞれの推定位置は、それによって洗練される。
【００５５】
次の説明は、弾性リンクのネットワークが確立される方法、および時間の経過中にネットワークの発展を管理する規則、および観測の融合の速さに関する。このメッシュは、次のような方法で構成される。すなわち、メッシュに関連する観測の位置の修正が、これらの観測に対応する物体の推定の精度を改善する意味で行われるような方法で構成される。したがって、以下の概念が、第１に形式化される。
【００５６】
海底の所与のゾーンの観測は、例えば自動検出アルゴリズムにより、物体の検出に対応する観測Ｏｉの時間的な連続によって明示される。
【００５７】
実際には、各観測Ｏｉは、ソナー画像に存在する陰影に対応し、かつ初期位置Ｐｉ、補正された位置Ｃｉ、および位置不確実性σｉによって特徴付けられる。
【００５８】
実行される観測Ｏｉ用の位置不確実性σｉは、システムの検出δｉの不確実性、および水中機の位置特定αｉの不確実性の結果である。２つの不確実性は、次の式を書くことが可能なように、独立していると考えられる。
【数５】
【００５９】
さらに、接点Ｔｊは、海底に横たわる実物体を表す実体として定義される。本来、接点は、物体が検出されたという事実を画する少なくとも１つの観測に接点が関連付けられる場合にのみ、定義される。反対に、観測は、常に、接点に関連付けられる。接点は、推定位置ＴＥｊ（計算からもたらされる）および推定不確実性σＴｉによって特徴付けられる。接点は、どんな初期位置も有さず、メッシュゆえに、それが関連付けられる観測の位置を自動的に占める。さらに、２つの観測が融合する場合とは別に、接点は、地理的観点からは、それが関連付けられる観測に類似している。さらに、観測は、ゼロ長さの架空リンクによって接点に連結される。
【００６０】
弾性連結部の架空のネットワークまたは全体的メッシュは、観測間、またはより正確には架空メッシュにおける観測に対応するノード間のリンクを確立するが、これは、前述のテキストで質的に説明した。時間の経過とともに、各観測を前の観測に徐々に架空的に連結するのは線形メッシュである。したがって、ノードは、弾性リンクの端部を形成するメッシュにおける場所、またはいくつかのリンクの接続点として定義される。メッシュに現れ得る応力の作用下におけるノードの移動が、ノードの移動を構成する。
【００６１】
本発明によれば、架空の弾性メッシュは、観測の融合が考慮されない限り、どんな応力もなく、静止し平衡状態にあると定義される。特に、各架空の弾性リンク４３、４６または４７（観測に関連するノード間のリンクまたは固定リンク）は、観測の融合が実行されない限り、メッシュに対してどんな応力も及ぼさないようにちょうど十分な長さである。この段階の間は、各ノード４１に関連する位置は、観測の初期位置Ｐｉに位置が対応する固定点４２の位置である。
【００６２】
本発明によれば、全体的メッシュは、他方で、ループを閉じる間に、すなわち、実行された観測が、既に検出された物体に結びつけられ、かつ別の観測に関連付けられそうであるとシステムが識別する場合に現れる応力にさらされる。かかる状況において、２つのノード５１および５２を接続する連結部５３および５４のストレッチング、すなわち、これらのノードの、単一接点５６に関連するノードへのテザリングに続くストレッチングは、全体的メッシュの位置エネルギを増加させる張力を生じるが、このエネルギは、全体的メッシュを構成する全ての弾性リンクの位置エネルギの和として定義してもよい。本発明によれば、次に、全体的メッシュは、それが、できるだけ低い全体的位置エネルギを維持するような方法で、変更される。この変更は、全体的メッシュを構成するノードの全てまたはいくつかの位置の変更によって明示される。したがって、架空メッシュのこの変更は、各観測に関連するノードであって、架空メッシュにおいて各観測を表すノードの修正位置を各観測に関連付けることによって、現実の世界へ直接置き換えてもよい。このように、融合と連係して、様々な観測の位置は、全ての観測を数回実行することも、各観測が融合の対象を形成することさえも必要なく、洗練することが可能である。
【００６３】
前述のように、本発明による方法は、最初に、経時的に観測から観測へと全体的架空メッシュ構成することと、このメッシュの構成を修正して観測の融合の効果を統合するようにすることと、に存する。この架空メッシュは、もちろん様々な方法で構成することができる。同じように、観測の融合の場合におけるメッシュの動作は、様々な規則の系列によって説明し得る。本発明による方法を実行するやり方は、適用例として、本文において以下で説明する。
【００６４】
ここで、次のことが想起される。すなわち、本発明による方法が、主として、実行された様々な実際の観測に基づいて架空の弾性メッシュを構築することと、実行された観測に影響する実際のイベントから生じるある応力に架空メッシュがさらされた場合に、この架空メッシュが従う発展規則、特に２つの観測を融合させる機会を決定することと、次に、かかるイベントが発生した場合に、メッシュのジオメトリを変更することと、実際の観測のレベルにおいて、メッシュのジオメトリの修正を再表記することと、からなり、この修正が、実行された観測を表すメッシュにおけるノード位置の修正によって明示されることが分かり、ノードの位置修正が、このノードに関連する観測の（または接点の）推定位置の対応する修正によって実際に明示されることが想起される。
【００６５】
前述の架空メッシュが、弾性リンクによって一緒に接続されたノードからなるので、位置エネルギを定義することが可能である。メッシュを構成する弾性リンクのそれぞれに対して、このエネルギＥｉは、次の関係から与えられる。
【数６】
式中、Ｋｉは、このリンクによって形成されるスプリングの剛性であり、ηｉおよびεｉは、それぞれ、リンクの初期長さおよび最終長さを表す。
【００６６】
したがって、さらに、このメッシュを構成する弾性リンクセットの位置エネルギの和に等しい、全体的メッシュの位置エネルギは、次の関係によって表現してもよい。
【数７】
【００６７】
式中、ＰＩは、時間の経過中に次元が発展する「初期位置」ベクトルを表す。その成分は、実行された観測に対応するノードの位置リスト、および関連する接点の位置リストを表す。接点の初期位置が定義されないことが分かるので、値は、０であるように任意に選択される。したがって、次のように書くことが可能である。
【数８】
【００６８】
したがって、ベクトルＰＩは、Ｎ成分のストリングの形態を取り、Ｎは、時間の経過中に変化する数であり、その第１のＮｏｂｓ成分は、実行された観測に関連するノード（その数はここでＮｏｂｓである）に関係し、最後のＮ−Ｎｏｂｓ成分は、接点に関連付けられたノードに関係する。
【００６９】
Ｑの側は、次元および構造が、ＰＩのそれらのように発展する「ノード移動」ベクトルを表す。その成分のそれぞれは、検討されるノードの位置に影響する移動を表す。
【００７０】
行列Ｍは、観測数および接点数の和と次元が等しい正方行列である。それは、応力なしに、時間的に徐々に構成された全体的メッシュを説明する。
【００７１】
実際的観点から、行列Ｍは、次のように構成される。
【００７２】
第１に、行列Ｍは、ゼロだけを含む行列として初期化される。
【００７３】
第２に、各観測Ｏｉ（各ノード）に対して、観測の固定部に対応する成分Ｍ（ｉ，ｉ）の値が決定される。したがって、次のように書くことが可能である。
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（ｉ，ｉ）＋ＫＡ（ｉ）
式中、ＫＡ（ｉ）は、次の関係、
【数９】
によって与えられる、ノードを地面にインクするリンクの剛性を表す。
式中、σｉは、観測Ｏｉ用の位置不確実性を表す。
【００７４】
第３に、関連するノードが一緒に連結される観測の各ペア（Ｏｉ、Ｏｊ）に対して、２つの観測に対応するノードｉおよびｊ間のリンクの剛性ＫＬ（ｉ，ｊ）が計算される。ＫＬ（ｉ，ｊ）は、次の関係によって定義される。
【数１０】
式中、σｉｊは、
【数１１】
によって定義される、位置における相対的不確実性を表す。
σｉおよびσｊは、観測ｉおよびｊに関連するノードの位置の測定における不確実性にそれぞれ対応する。
【００７５】
その後、行列Ｍの成分が、次の式を用いて計算される。
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（ｉ，ｉ）＋ＫＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｊ）＝Ｍ（ｊ，ｊ）＋ＫＬ（ｉ，ｊ）
および
Ｍ（ｉ，ｊ）＝Ｍ（ｉ，ｊ）−ＫＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｉ）＝Ｍ（ｊ，ｉ）−ＫＬ（ｉ，ｊ）
【００７６】
行列Ｍは、このように徐々に構成される。そのサイズは、新しい観測が実行されるにつれて増加する。
【００７７】
行列Ｃもまた、行列Ｍと同じ次元の正方行列である。それは、メッシュの制約、すなわち観測と接点との間の関係を説明するが、制約が、観測の融合によって生成されること、および融合が、共通接点に関連するノードへの、融合された観測に関連するノードの結合によって明示されることが分かる。
【００７８】
実際的な観点から、行列Ｃは、次のように構成される。
【００７９】
第１に、行列Ｃの全ての成分が、０に初期化される。
【００８０】
第２に、観測Ｏｉおよびそれが関連付けられる接点Ｔｋによって形成される各ペア（Ｏｉ、Ｔｋ）に対して、対応するノード間のリンクの剛性ＫＣ（ｉ，ｋ）が計算される。ＫＣ（ｉ，ｋ）は、次の関係によって定義される。
【数１２】
式中、σｉは、観測Ｏｉ用の位置不確実性を表す。
【００８１】
その後、行列Ｃの成分は、次の式を用いて計算される。
Ｃ（ｉ，ｉ）＝Ｃ（ｉ，ｉ）＋ＫＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（ｉ，ｋ＋Ｎｂｏｂｓ）＝Ｃ（ｉ，ｋ＋Ｎｂｏｂｓ）−ＫＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（ｋ＋Ｎｂｏｂｓ，ｉ）＝Ｃ（ｋ＋Ｎｂｏｂｓ，ｉ）−ＫＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（ｋ＋Ｎｂｏｂｓ，ｋ＋Ｎｂｏｂｓ）＝Ｃ（ｋ＋Ｎｂｏｂｓ，ｋ＋Ｎｂｏｂｓ）＋ＫＣ（ｉ，ｋ）
【００８２】
行列Ｍのように、行列Ｃは、徐々に構成され、そのサイズは、新しい観測が実行されるにつれて増加する。
【００８３】
ベクトルＰＩと同様に行列ＭおよびＣを定義したが、全体的メッシュのエネルギＥを与える関係［３］の式は、「移動」ベクトルＱの関数として現れる。したがって、Ｅの値を最小化することが求められる場合に、Ｑの成分の最適値、すなわち、特に、この最小化を可能にする、ノードのそれぞれが経験する移動の最適値を決定することが適切である。この点について、最適ベクトルＱが、次の式によって与えられることを示し得る。
Ｑｏｐｔ＝−［Ｍ＋Ｃ］−１・Ｃ・ＰＩ
【００８４】
したがって、架空メッシュは、新しい位置ベクトル、すなわち補正された推定位置のベクトルＰＣを割り当てられるが、このベクトルは、ノードの新しい位置、ならびにしたがって観測およびこれらのノードに関連する接点の新しい推定位置を定義する。補正された推定位置のベクトルＰＣは、次の関係によって定義される。
ＰＣ＝ＰＩ＋Ｑｏｐｔ
【００８５】
したがって、本発明による方法の最終ステップは、各観測へと、対応するノードに関係するベクトルＰＣの成分に対応する補正された位置を割り当てることに存する。
【００８６】
ベクトルＰＩのように、ベクトルＰＣには、接点の補正された位置ＴＥＣ（ｋ）が含まれることに留意されたい。今や、定義によって、接点が初期位置を有しない限りにおいて、この補正された位置の値は、ベクトルＱの対応する値Ｑ（ｋ）に対応する。
【００８７】
説明したように、本発明による方法が、実行された観測セットに対して、観測セットの位置の推定の精度を改善するために、あるトラックを融合させる可能性から利益を得られるようにするのと同じやり方で、この方法は、実行されたある観測が、正確に位置が分かっている物体に関係し得るという事実から利益を得るために、利用可能であることに留意されたい。この目的のために、本発明による方法には、かかる観測が知らされた場合に実行される、前述の第２の段階に類似した補足的段階である第３の段階が含まれる。かかる状況において、この観測に対応する接点に関連する架空メッシュのノードの位置は修正してもよく、その結果、このノードと、対応する観測に関連するノードとの間の張力の出現が観測されるが、この張力は、メッシュのノードセットにおける位置の全体的な修正により、観測の融合の場合におけるように解消される。この修正は、観測および接点のセットにおける推定位置の修正によって、現実の世界において明示される。
【００８８】
さらに、この方法の主な目的と並行して、本発明による方法は、所与の瞬間におけるビークルの実際の位置の決定において、搭載された測定手段によってなされた誤差、すなわち実行される観測の位置の推定において系統的誤差を生じさせる、ビークルの推定位置における誤差をビークルが補正できるように、用いてもよいことに留意されたい。この目的のために、本発明による方法には、第２または第３の段階の後に実行される補足的な段階であって、その間に、ビークルの位置の推定が、観測の修正された推定位置に基づいて更新される段階を含むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底上に配備されたビークルにより担持されたソナー検出システムによって前記海底上で観測された物体の絶対位置の推定および動的補正のための方法であって、物体が、その音響陰影の観測によって検出され、この観測が、架空物体または接点の生成をもたらし、その推定位置が、最初は、それをもたらしかつ前記検出物体を表す前記観測に関連する位置である方法において、前記方法が、次の段階、
− 時間の経過中に実行される前記観測に基づいて架空メッシュを構成することに存する第１の段階（３１）であって、前記メッシュが、実行された各観測を、位置が前記観測の位置であるノード（４１、４４）により表現すること、および架空の弾性リンク（４６、４７）を介して前記ノードを一緒に接続することによって構成され、新しい観測が、第１の架空の弾性リンク（４３）によって、前記海底に位置する架空の固定点（４２）に接続されるノード（４１）であって、架空の弾性リンクセットを介して前記既存メッシュに統合されるノード（４１）に関連付けられ、これらのリンク（４６、４７）のそれぞれが、検討される前記観測に時間的に先行する観測に対応する前記メッシュのノード（４４、４５）に前記ノード（４１）を接続し、さらに、新しい観測に関連するノード（４１）が、別の架空の弾性リンクによって、この新しい観測に対応する接点（４８）に関連する前記ノード、すなわち位置が前記観測サイトの位置であるノード（それは、最初に前記新しい観測の前記ノードと併合されたので図には示していない）に連結され、このように確立された前記弾性リンクが、前記様々なノードの位置を考慮して、それらが接続される前記ノードにどんな張力も及ぼさないような初期長さを有する第１の段階（３１）と、
− ２つの観測が同一の物体に関係すると考えられる場合に、これらの観測を単一接点に関連付けることによって、これらの観測を融合させることに存する第２の段階（３２）であって、前記単一接点の位置が、前記２つの融合される観測に依存し、前記融合が、最初に前記観測に対応する前記接点に関連する前記ノードを、形成された前記新しい接点に関連するノード（５６）と交換することによって、前記メッシュのレベルで明示され、このノードが、観測に関連する前記ノードを、その接点に関連する前記ノードに最初に接続する前記架空リンク（５３、５４）を介して、前記対応する観測に関連する前記ノード（５１、５２）に連結され、前記メッシュへの、この共通ノード（５６）の導入が、前記種々の架空の弾性リンクによって前記メッシュの他のノードに伝達されかつ前記メッシュを構成する前記ノードの位置の修正によって解消される張力を、前記融合された観測に関連する前記ノード（５１、５２）に対して誘発し、各ノードの前記修正された位置が、前記観測に、または検討される前記ノードに関連する前記接点に割り当てられる第２の段階（３２）と、
を実行し、
前記第１の段階が、海底解析動作の持続期間全体を通して実行されるのに対して、前記第２の段階が、２つの観測の融合が決定されるごとに実行されることを特徴とする方法。
【請求項２】
特定の観測が、実際の位置が分かっている物体に対応すると見なされる場合に、前記第２の段階の変形であって、この観測に対応する前記接点に関連する前記ノードの位置を修正して、それが、この物体の位置を決定的に占めるようにすることに存する第２の段階の変形が実行されることと、観測および周知の物体の関連付けが、前記メッシュに対して、したがって他の観測および接点の位置に対して、２つの観測の融合と同じ効果があることとを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の段階後に実行され、かつ前記観測の位置の更新された推定に基づいて前記ビークルの前記推定位置を再計算することに存する補足的な段階を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
新しい観測に対応するノードｉを、その地面のインク点（４２）に連結する前記架空の弾性リンク（４３）が、ゼロの初期長さのリンクであり、その剛性ｋＡが、次の関係によって定義され、
【数１】
σｉが、前記観測ｉの前記位置測定における不確実性に対応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方法。
【請求項５】
新しい観測に対応するノードｉ（４１）を、早期の観測ｊ（４４）に対応する前記メッシュのノードに連結する前記架空の弾性リンク（４６）が、前記新しい観測に対応する前記ノードがその固定点（４２）に垂直に一致して配置されるような方法で、かつ前記リンクが、検討される前記ノードに対してどんな応力も及ぼさないような方法で、前記リンクの確立の瞬間における前記ノードの位置によって長さが決定されるリンクであり、その剛性ｋＬが、次の関係によって定義され、
【数２】
σｉおよびσｊが、前記観測ｉおよびｊの前記位置測定における不確実性にそれぞれ対応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方法。
【請求項６】
新しい観測に対応するノードｉ（４１）を、その接点に対応するノード（４８）に連結する前記架空の弾性リンク（４３）が、ゼロの初期長さのリンクであり、その剛性ｋＣが、次の関係によって定義され、
【数３】
σｉが、前記観測ｉの前記位置測定における不確実性に対応することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
観測の融合によって課された応力伝播が、前記メッシュを構成する前記様々なノードの前記位置の修正によって明示され、前記様々なノードの初期位置のベクトルＰＩであって、そのサイズが、新しい観測が実行されるにつれて時間の経過中に変わり、かつその成分がＮ成分のリストを形成するベクトルＰＩが定義され、第１のＮｏｂｓ成分が、観測に関連する前記ノードに関係し、最後のＮ−Ｎｏｂｓ成分が、接点に関連する前記ノードに関係し、各成分が、前記メッシュへのノードの導入に基づいてそのノードによって占められる位置に対応し、前記様々なノードの補正された位置のベクトルＰＣが、新しい観測が実行されかつ融合が行われるにつれて時間の経過中にサイズが変わる前記メッシュを所与の瞬間に構成し、前記ベクトルＰＣが、ベクトルＰＩに基づいて次の関係によって定義され、
ＰＣ＝ＰＩ＋Ｑｏｐｔ
式中、Ｑｏｐｔが、最適なノード移動のベクトルを表し、その成分のそれぞれが、前記補正された位置のベクトルの対応する成分を決定するために、前記初期位置のベクトルＰＩの対応する成分に適用される補正項に対応し、前記ベクトルＱｏｐｔの各成分が、検討される瞬間における前記全体的メッシュの構成、および前記ノードを一緒に接続する前記架空の弾性リンクの特性に依存することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記最適なノード移動のベクトルＱｏｐｔが、次の関係によって定義され、
Ｑｏｐｔ＝−［Ｍ＋Ｃ］−１・Ｃ・ＰＩ
式中、ＭおよびＣが、検討される瞬間におけるの前記メッシュのノード数と次元が等しい２つの正方行列を表し、これらの行列が、予めゼロに初期化され、
前記行列Ｍの確立が、２段階、すなわち、
− 前記行列の対角線上に位置する成分（ｉ，ｉ）であって、前記対角線の成分が、観測ｉに関連する各ノードの、その固定部へのリンクを特徴付ける成分（ｉ，ｉ）の値が、次の関係に基づいて計算される第１の段階と、
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（Ｉ，Ｉ）＋ｋＡ（ｉ）
（ＫＡ（ｉ）＝１／σｉ２とする）
− 観測ｉおよび観測ｊのノード間に存在するリンクを特徴付ける前記行列の各成分（ｉ，ｊ）の値が、次の関係に基づいて計算される第２の段階と、
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（ｉ，ｉ）＋ｋＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｊ）＝Ｍ（ｊ，ｊ）＋ｋＬ（ｉ，ｊ）
および
Ｍ（ｉ，ｊ）＝Ｍ（ｉ，ｊ）−ｋＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｉ）＝Ｍ（ｊ，ｉ）−ｋＬ（ｉ，ｊ）
（ＫＬ（ｉ，ｊ）＝１／σｉｊ２
および
【数４】
とする）
で徐々に実行され、
行列Ｃの確立が、２段階、すなわち、
− 観測ｉに関連する前記ノードと接点ｋに関連する前記ノードとの間に存在するリンクを特徴付ける前記行列の各成分（ｉ，ｋ）の値が、次の関係に基づいて計算される第１の段階で徐々に実行され、
Ｃ（ｉ，ｉ）＝Ｃ（ｉ，ｉ）＋ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＝Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＋ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（ｉ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＝Ｃ（ｉ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）−ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，ｉ）＝Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，ｉ）−ｋＣ（ｉ，ｋ）
（ＫＣ（ｉ、ｋ）＝１／σｉ２とする）
式中、Ｎｏｂｓが、実行される観測の数を表すことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
海底ゾーンの非リアルタイムマッピングの方法であって、このマッピングが、検討される海底ゾーンの観測動作中であって、ソナーが前記検出物体の位置を測定する観測動作中に、ソナー検出システムによって観測された物体の位置に基づいて実行される方法において、前記マッピングが、記憶された観測に基づいて請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法を実行し、このように再計算された前記観測の位置が、検討される前記ゾーンの地図に書き入れるために用いられることを特徴とする方法。
【請求項１】
海底上に配備されたビークルにより担持されたソナー検出システムによって前記海底上で観測された物体の絶対位置の推定および動的補正のための方法であって、物体が、その音響陰影の観測によって検出され、この観測が、架空物体または接点の生成をもたらし、その推定位置が、最初は、それをもたらしかつ前記検出物体を表す前記観測に関連する位置である方法において、前記方法が、次の段階、
− 時間の経過中に実行される前記観測に基づいて架空メッシュを構成することに存する第１の段階（３１）であって、前記メッシュが、実行された各観測を、位置が前記観測の位置であるノード（４１、４４）により表現すること、および架空の弾性リンク（４６、４７）を介して前記ノードを一緒に接続することによって構成され、新しい観測が、第１の架空の弾性リンク（４３）によって、前記海底に位置する架空の固定点（４２）に接続されるノード（４１）であって、架空の弾性リンクセットを介して前記既存メッシュに統合されるノード（４１）に関連付けられ、これらのリンク（４６、４７）のそれぞれが、検討される前記観測に時間的に先行する観測に対応する前記メッシュのノード（４４、４５）に前記ノード（４１）を接続し、さらに、新しい観測に関連するノード（４１）が、別の架空の弾性リンクによって、この新しい観測に対応する接点（４８）に関連する前記ノード、すなわち位置が前記観測サイトの位置であるノード（それは、最初に前記新しい観測の前記ノードと併合されたので図には示していない）に連結され、このように確立された前記弾性リンクが、前記様々なノードの位置を考慮して、それらが接続される前記ノードにどんな張力も及ぼさないような初期長さを有する第１の段階（３１）と、
− ２つの観測が同一の物体に関係すると考えられる場合に、これらの観測を単一接点に関連付けることによって、これらの観測を融合させることに存する第２の段階（３２）であって、前記単一接点の位置が、前記２つの融合される観測に依存し、前記融合が、最初に前記観測に対応する前記接点に関連する前記ノードを、形成された前記新しい接点に関連するノード（５６）と交換することによって、前記メッシュのレベルで明示され、このノードが、観測に関連する前記ノードを、その接点に関連する前記ノードに最初に接続する前記架空リンク（５３、５４）を介して、前記対応する観測に関連する前記ノード（５１、５２）に連結され、前記メッシュへの、この共通ノード（５６）の導入が、前記種々の架空の弾性リンクによって前記メッシュの他のノードに伝達されかつ前記メッシュを構成する前記ノードの位置の修正によって解消される張力を、前記融合された観測に関連する前記ノード（５１、５２）に対して誘発し、各ノードの前記修正された位置が、前記観測に、または検討される前記ノードに関連する前記接点に割り当てられる第２の段階（３２）と、
を実行し、
前記第１の段階が、海底解析動作の持続期間全体を通して実行されるのに対して、前記第２の段階が、２つの観測の融合が決定されるごとに実行されることを特徴とする方法。
【請求項２】
特定の観測が、実際の位置が分かっている物体に対応すると見なされる場合に、前記第２の段階の変形であって、この観測に対応する前記接点に関連する前記ノードの位置を修正して、それが、この物体の位置を決定的に占めるようにすることに存する第２の段階の変形が実行されることと、観測および周知の物体の関連付けが、前記メッシュに対して、したがって他の観測および接点の位置に対して、２つの観測の融合と同じ効果があることとを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の段階後に実行され、かつ前記観測の位置の更新された推定に基づいて前記ビークルの前記推定位置を再計算することに存する補足的な段階を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
新しい観測に対応するノードｉを、その地面のインク点（４２）に連結する前記架空の弾性リンク（４３）が、ゼロの初期長さのリンクであり、その剛性ｋＡが、次の関係によって定義され、
【数１】
σｉが、前記観測ｉの前記位置測定における不確実性に対応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方法。
【請求項５】
新しい観測に対応するノードｉ（４１）を、早期の観測ｊ（４４）に対応する前記メッシュのノードに連結する前記架空の弾性リンク（４６）が、前記新しい観測に対応する前記ノードがその固定点（４２）に垂直に一致して配置されるような方法で、かつ前記リンクが、検討される前記ノードに対してどんな応力も及ぼさないような方法で、前記リンクの確立の瞬間における前記ノードの位置によって長さが決定されるリンクであり、その剛性ｋＬが、次の関係によって定義され、
【数２】
σｉおよびσｊが、前記観測ｉおよびｊの前記位置測定における不確実性にそれぞれ対応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方法。
【請求項６】
新しい観測に対応するノードｉ（４１）を、その接点に対応するノード（４８）に連結する前記架空の弾性リンク（４３）が、ゼロの初期長さのリンクであり、その剛性ｋＣが、次の関係によって定義され、
【数３】
σｉが、前記観測ｉの前記位置測定における不確実性に対応することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
観測の融合によって課された応力伝播が、前記メッシュを構成する前記様々なノードの前記位置の修正によって明示され、前記様々なノードの初期位置のベクトルＰＩであって、そのサイズが、新しい観測が実行されるにつれて時間の経過中に変わり、かつその成分がＮ成分のリストを形成するベクトルＰＩが定義され、第１のＮｏｂｓ成分が、観測に関連する前記ノードに関係し、最後のＮ−Ｎｏｂｓ成分が、接点に関連する前記ノードに関係し、各成分が、前記メッシュへのノードの導入に基づいてそのノードによって占められる位置に対応し、前記様々なノードの補正された位置のベクトルＰＣが、新しい観測が実行されかつ融合が行われるにつれて時間の経過中にサイズが変わる前記メッシュを所与の瞬間に構成し、前記ベクトルＰＣが、ベクトルＰＩに基づいて次の関係によって定義され、
ＰＣ＝ＰＩ＋Ｑｏｐｔ
式中、Ｑｏｐｔが、最適なノード移動のベクトルを表し、その成分のそれぞれが、前記補正された位置のベクトルの対応する成分を決定するために、前記初期位置のベクトルＰＩの対応する成分に適用される補正項に対応し、前記ベクトルＱｏｐｔの各成分が、検討される瞬間における前記全体的メッシュの構成、および前記ノードを一緒に接続する前記架空の弾性リンクの特性に依存することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記最適なノード移動のベクトルＱｏｐｔが、次の関係によって定義され、
Ｑｏｐｔ＝−［Ｍ＋Ｃ］−１・Ｃ・ＰＩ
式中、ＭおよびＣが、検討される瞬間におけるの前記メッシュのノード数と次元が等しい２つの正方行列を表し、これらの行列が、予めゼロに初期化され、
前記行列Ｍの確立が、２段階、すなわち、
− 前記行列の対角線上に位置する成分（ｉ，ｉ）であって、前記対角線の成分が、観測ｉに関連する各ノードの、その固定部へのリンクを特徴付ける成分（ｉ，ｉ）の値が、次の関係に基づいて計算される第１の段階と、
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（Ｉ，Ｉ）＋ｋＡ（ｉ）
（ＫＡ（ｉ）＝１／σｉ２とする）
− 観測ｉおよび観測ｊのノード間に存在するリンクを特徴付ける前記行列の各成分（ｉ，ｊ）の値が、次の関係に基づいて計算される第２の段階と、
Ｍ（ｉ，ｉ）＝Ｍ（ｉ，ｉ）＋ｋＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｊ）＝Ｍ（ｊ，ｊ）＋ｋＬ（ｉ，ｊ）
および
Ｍ（ｉ，ｊ）＝Ｍ（ｉ，ｊ）−ｋＬ（ｉ，ｊ）
Ｍ（ｊ，ｉ）＝Ｍ（ｊ，ｉ）−ｋＬ（ｉ，ｊ）
（ＫＬ（ｉ，ｊ）＝１／σｉｊ２
および
【数４】
とする）
で徐々に実行され、
行列Ｃの確立が、２段階、すなわち、
− 観測ｉに関連する前記ノードと接点ｋに関連する前記ノードとの間に存在するリンクを特徴付ける前記行列の各成分（ｉ，ｋ）の値が、次の関係に基づいて計算される第１の段階で徐々に実行され、
Ｃ（ｉ，ｉ）＝Ｃ（ｉ，ｉ）＋ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＝Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＋ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（ｉ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）＝Ｃ（ｉ，Ｎｏｂｓ＋ｋ）−ｋＣ（ｉ，ｋ）
Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，ｉ）＝Ｃ（Ｎｏｂｓ＋ｋ，ｉ）−ｋＣ（ｉ，ｋ）
（ＫＣ（ｉ、ｋ）＝１／σｉ２とする）
式中、Ｎｏｂｓが、実行される観測の数を表すことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
海底ゾーンの非リアルタイムマッピングの方法であって、このマッピングが、検討される海底ゾーンの観測動作中であって、ソナーが前記検出物体の位置を測定する観測動作中に、ソナー検出システムによって観測された物体の位置に基づいて実行される方法において、前記マッピングが、記憶された観測に基づいて請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法を実行し、このように再計算された前記観測の位置が、検討される前記ゾーンの地図に書き入れるために用いられることを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５０８７１２（Ｐ２０１３−５０８７１２Ａ）
【公表日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３４７２０（Ｐ２０１２−５３４７２０）
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６６０７５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４８２２４
【国際公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（５０５１５７４８５）テールズ (231)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６６０７５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４８２２４
【国際公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（５０５１５７４８５）テールズ (231)
【Ｆターム（参考）】
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