水中航走体、及び水中航走体の測位方法
【課題】位置の誤差が蓄積されない水中航走体の測位技術を提供する。
【解決手段】本発明による水中航走体は、マルチビーム測深器１と、海底面の各位置の水深を示す水深データが予め格納された水深データベース１６を備える測位演算装置５とを具備する。マルチビーム測深器１は、海底面の当該水中航走体１０からの深度を、当該水中航走体１０の進行方向と垂直な垂直方向に分散して規定された複数の位置について計測する。測位演算装置５は、マルチビーム測深器１によって計測された深度から海底地形に対応する計測海底地形データを生成し、計測海底地形データと水深データベース１６に格納された水深データとから、マッチング処理によって当該水中航走体１０の位置を特定する。
【解決手段】本発明による水中航走体は、マルチビーム測深器１と、海底面の各位置の水深を示す水深データが予め格納された水深データベース１６を備える測位演算装置５とを具備する。マルチビーム測深器１は、海底面の当該水中航走体１０からの深度を、当該水中航走体１０の進行方向と垂直な垂直方向に分散して規定された複数の位置について計測する。測位演算装置５は、マルチビーム測深器１によって計測された深度から海底地形に対応する計測海底地形データを生成し、計測海底地形データと水深データベース１６に格納された水深データとから、マッチング処理によって当該水中航走体１０の位置を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中航走体に関しており、特に、水中航走体の位置や方位を特定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中を航行する水中航走体を所望の航路で航行させるために、水中航走体には、自己の位置や方位を特定するための測位装置が搭載される必要がある。
【０００３】
水中航走体に搭載される測位装置として最も広く用いられているのが、慣性航法装置である。慣性航法装置は、ジャイロと加速度計とを用いて３次元方向のそれぞれの加速度を計測し、その加速度を積分することにより現在位置を特定する。原理から理解されるように、慣性航法装置には、位置の初期値が与えられる必要があるが、一般には、出発時に、出発地の位置が初期値として慣性航法装置に与えられる。
【０００４】
慣性航法装置の一つの問題は、誤差が時間の経過と共に蓄積され、認識している現在位置と真の位置との誤差が大きくなることがある点である。このような問題を解決するための一つの方法は、衛星から電波を受信するＧＰＳ測位（global positioning system）を利用することである。ＧＰＳ測位によって得られた位置を慣性航法装置に供給することにより、誤差をリセットすることができる。しかし、衛星から送られる電波は水中には届かないので、ＧＰＳ測位によって誤差をリセットするためには、水中航走体を浮上させる必要がある。これは、水中航走体の航行状態によっては好ましくない場合がある。
【０００５】
慣性航法装置の誤差を修正し、より正確な位置を検出する船位測定装置が、特開昭６２−２１１５０７号公報に開示されている。この公報に記載の船位測定装置は、船舶の直下の海底の水深を逐次に計測する音響測定器と、海底深度マップを記憶する記憶装置とを備えている。音響測定器によって計測された現在位置の水深から、仮の船位が推定され、その仮の船位の妥当性が、航法装置によって測定された船舶の進行方向及び速度と、過去に測定された水深とから判断される。
【０００６】
また、特開２００４−１７０２０４号公報は、船舶に印加される海潮流等の外力の影響による慣性航法装置の誤差を最小化するための航海支援装置を開示している。公知のその航海支援装置は、メッシュ水深データマップを記憶するデータマップデータベースを備えており、このメッシュ水深データマップに登録されている水深データを用いて慣性航法船位を補正する。より具体的には、当該航海支援装置は、船舶の直下の海底の水深を逐次に計測し、更に、計測された水深と予め登録されている海底の水深との差分が最小化されるような外力成分を最適化手法によって算出する。算出された外力成分が、補正後の自船位置の算出に使用される。
【０００７】
これらに開示されている技術は、得られる位置の誤差を小さくすることはできるが、慣性航法装置によって算出された位置や速度に基づいて船位を特定するものであり、慣性航法装置の誤差が蓄積されるという問題を根本的に解決するものではない。このような背景から、位置の誤差が蓄積されない水中航走体の測位技術の提供が望まれている。
【特許文献１】特開昭６２−２１１５０７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７０２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、位置の誤差が蓄積されない水中航走体の測位技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。
【００１０】
本発明による水中航走体は、測深手段（１）と、海底面の各位置の水深を示す水深データが予め格納された水深データベース（１６）を備える測位演算装置（５）とを具備する。測深手段（１）は、海底面の当該水中航走体（１０）からの深度を、当該水中航走体（１０）の進行方向と垂直な垂直方向に分散して規定された複数の位置について計測する。測位演算装置（５）は、測深手段（１）によって計測された深度から海底地形に対応する計測海底地形データを生成し、計測海底地形データと水深データベース（１６）に格納された水深データとから、マッチング処理によって当該水中航走体（１０）の位置を特定する。マッチング処理による水中航走体の位置の特定は、水中航走体（１０）の加速度や速度を積分することが不要であり、位置の誤差の蓄積は原理的に起こり得ない。
【００１１】
一実施形態では、測深手段（１）としては、複数の超音波ビーム（７）を同時に海底面に照射し、海底面から反射される反射波から計測海底地形データを生成するマルチビーム測深手段が使用されることが好適である。
【００１２】
水深データベース（１６）に海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納される場合には、前記計測海底地形データは、当該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の当該水中航走体からの深度を示すように生成され、測位演算装置（５）は、当該水中航走体（１０）の候補位置を複数決定し、前記候補位置のそれぞれについて、水深データベース（１６）の水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データから前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、測位演算装置（５）は、前記計測海底地形データと前記参照データとの間のマッチング処理によって当該水中航走体（１０）の位置を特定することが好ましい。この場合、前記計測側２次元格子は、その基本並進ベクトルが前記海底側２次元格子の基本並進ベクトルと同一の長さを有しているように定義されることが好ましい。
【００１３】
更に、当該水中航走体（１０）が、当該水中航走体（１０）の水面からの深度を測定する深度センサ（６）を具備する場合には、測位演算装置（５）は、測深手段（１）によって計測された当該水中航走体（１０）からの深度と深度センサ（６）によって測定された当該水中航走体（１０）の水面からの深度とから、海底面の各位置の水面からの水深を示す計測海底地形データを生成し、計測海底地形データ及び前記水深データベース（１６）に格納された前記水深データから、マッチング処理によって当該水中航走体（１０）の位置を特定することが好ましい。
【００１４】
この場合、測位演算装置（５）に各位置の潮位を示す潮汐データ（１７）が用意され、且つ、前記海底面の各位置の水面からの水深は、前記潮汐データ（１７）を用いて算出されることが好ましい。
【００１５】
この場合、前記水深データベース（１６）には、海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されている場合には、計測海底地形データが、当該水中航走体（１０）の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の水面からの水深を示すように生成され、且つ、測位演算装置（５）は、当該水中航走体（１０）の候補位置を複数決定し、前記候補位置のそれぞれについて、前記水深データベース（１６）の水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データから前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、測位演算装置（５）は、前記計測海底地形データと前記参照データとの間のマッチング処理によって当該水中航走体（１０）の位置を特定することが好ましい。
【００１６】
この場合、測位演算装置（５）は、前記候補位置のそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置のうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置を当該水中航走体の位置として最終的に決定することが好ましい。
【００１７】
この場合、前記測位演算装置（５）は、前記計測海底地形データと参照データのそれぞれについて２次元ＦＦＴを行ってスペクトルを算出し、算出された前記計測海底地形データと参照データのスペクトルの差分から評価値を算出してもよい。
【００１８】
また、前記測位演算装置（５）は、計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて２次元ＦＦＴを行ってスペクトルを算出し、実空間における前記計測海底地形データと前記参照データの差分と、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれの前記スペクトルの差分の両方に基づいて評価値を算出してもよい。
【００１９】
また、前記測位演算装置（５）は、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて低域通過フィルタ処理を行い、前記低域通過フィルタ処理によって得られるデータから第１評価値を算出し、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて高域通過フィルタ処理を行い、前記高域通過フィルタ処理によって得られるデータから第２評価値を算出し、前記第１評価値と前記第２評価値の重み付け加算によって全体評価値を算出し、前記候補位置のうちから前記全体評価値に基づいて選択された一の候補位置を当該水中航走体の位置として最終的に決定してよい。
【００２０】
この場合、前記測位演算装置（５）は、前記計測海底地形データから起伏の大きさを判断し、且つ、前記重み付け加算において前記第１評価値と前記第２評価値に与えられている重み付け係数を、前記起伏の大きさに応じて調節するように構成されることが好適である。
【００２１】
測深手段（１）が、超音波ビーム（７）を海底面に照射し、海底面から反射される反射波の強度を前記測位演算装置に送信するように構成されている場合、測位演算装置（５）は、海底面の各位置の底質を記述する底質情報データベース（１８）を備え、且つ、海底面から得られる反射波の強度から海底面の底質を推定し、推定された底質と、底質情報データベース（１８）に記述された底質とに基づいて、水中航走体（１０）の位置及び方位を特定することが好ましい。
【００２２】
測位演算装置（５）は、マッチング処理の際、水中航走体（１０）の運動状況を参照して水中航走体（１０）の位置及び方位を特定することが好ましい。具体的には、測位演算装置（５）は、直前に特定された水中航走体（１０）の位置、水中航走体（１０）の速度、直前に特定された水通航走体（１０）の方位、及び、直前に水中航走体（１０）の位置及び方位が特定された時刻と現在時刻の差に基づいて、水中航走体（１０）の位置及び方位を特定することが好ましい。
【００２３】
水中航走体（１０）の位置に加え、水中航走体（１０）の方位をマッチング処理によって特定してもよい。
【００２４】
この場合、当該水中航走体（１０）が方位を測定する方位センサ（３）を具備する場合には、測位演算装置（５）は、方位センサ（３）によって測定された方位に基づいて水中航走体（１０）の方位の探索範囲を決定し、探索範囲についてのみマッチング処理を行うことによって水中航走体（１０）の方位を最終的に特定することが好ましい。
【００２５】
水深データベース（１６）に海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納される場合には、計測海底地形データが、当該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の当該水中航走体（１０）からの深度を示すように生成され、測位演算装置（５）は、当該水中航走体の候補位置と候補方位の組み合わせを複数決定し、前記候補位置と候補方位の組み合わせのそれぞれについて、水深データベース（１６）の水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データと前記候補方位とに基づいて、前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置及び候補方位の組み合わせを当該水中航走体（１０）の位置及び方位として最終的に決定することが好ましい。
【００２６】
また、当該水中航走体（１０）が、更に、当該水中航走体（１９）の水面からの深度を測定する深度センサ（６）を具備し、水深データベース（１６）に海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されている場合には、測位演算装置（５）は、前記測深手段（１）によって計測された当該水中航走体（１０）からの深度と前記深度センサによって測定された当該水中航走体（１０）の水面からの前記深度とから、当該水中航走体（１０）の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の水面からの水深を示す計測海底地形データを生成し、且つ、測位演算装置（５）は、当該水中航走体（１０）の候補位置と候補方位の組み合わせを複数決定し、前記候補位置と候補方位の組み合わせのそれぞれについて、水深データベース（１６）の水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データと前記候補方位とに基づいて、前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置及び候補方位の組み合わせを当該水中航走体（１０）の位置及び方位として最終的に決定することが好ましい。
【００２７】
当該水中航走体（１０）に、水温を測定する温度センサ（２１）と塩分濃度を測定する塩分濃度センサ（２２）とが設けられる場合には、前記測位演算装置（５）は、測定された前記水温と前記塩分濃度から音速を算出し、算出された前記音速を用いて前記海底面（８）の当該水中航走体（１０）からの前記深度を算出することが好適である。
【００２８】
また、前記測位演算装置（５）に鉛直方向の水温分布を示す水温分布データを蓄積する水温分布データベースと、鉛直方向の塩分濃度分布を示す塩分濃度分布データを蓄積する塩分濃度分布データベースとが用意される場合には、前記測位演算装置は、温度センサ（２１）によって測定された水温と塩分濃度センサ（２２）によって測定された塩分濃度と前記水温分布データと前記塩分濃度分布データから当該水中航走体と前記海底面の間の音速分布を推定し、推定された前記音速分布を用いて前記海底面（８）の当該水中航走体（１０）からの前記深度を算出することが好適である。
【００２９】
一方、当該水中航走体（１０）に音速を測定する音速センサ（２３）が設けられる場合には、前記測位演算装置（５）は、測定された前記音速を用いて前記海底面（８）の当該水中航走体（１０）からの前記深度を算出することが好適である。
【００３０】
この場合、測位演算装置（５）に、鉛直方向の音速分布を示す音速分布データを蓄積する音速分布データベースが用意され、前記測位演算装置（５）は、測定された前記音速と前記音速分布データを用いて当該水中航走体と前記海底面の間の音速分布を推定し、推定された前記音速分布を用いて前記海底面の当該水中航走体（１０）からの前記深度を算出することが好適である。
【００３１】
当該水中航走体（１０）が、更に、慣性航法によって当該水中航走体の位置を特定する慣性航法装置（４）を具備する場合には、測位演算装置（５）は、前記マッチング処理によって特定した当該水中航走体の位置を、位置の初期値として慣性航法装置（４）に供給することが好ましい。
【００３２】
前記測深手段（１、１Ａ）としては、マルチビーム測深器（１）が使用され得る。また、測深手段（１、１Ａ）としてドップラー対地速度計（１Ａ）が使用されることも可能である。
【００３３】
本発明による測位方法は、水中航走体の位置を特定するための測位方法である。当該測位方法は、
海底面の各位置の水深を示す水深データが予め格納された水深データベース（１６）を水中航走体（１０）に用意するステップと、
海底面の前記水中航走体（１０）からの深度を、前記水中航走体に搭載された測深手段（１）によって前記水中航走体の進行方向と垂直な垂直方向に分散して規定された複数の位置について計測するステップと、
前記測深手段（１）によって計測された深度から海底地形に対応する計測海底地形データを生成し、計測海底地形データと水深データベース（１６）に格納された水深データとから、マッチング処理によって水中航走体（１０）の位置及び方位の少なくとも一方を特定するステップ
とを具備する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、位置の誤差が蓄積されない水中航走体の測位技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態の水中航走体１０の構成を示すブロック図である。水中航走体１０は、マルチビーム測深器１と、方位センサ３と、速力センサ２と、慣性航法装置４と、測位演算装置５とを備えている。
【００３６】
マルチビーム測深器１は、超音波ビームによって海底地形を計測するために使用される。図２は、マルチビーム測深器１の機能を示す図である。マルチビーム測深器１は、複数の超音波ビーム７を水中航走体１０の進行方向と垂直な方向に広がる扇状に発射する。発射された超音波ビーム７は、海底面８によって反射され、マルチビーム測深器１に反射波が帰ってくる。マルチビーム測深器１は、各超音波ビーム７が発射されてから海底面８で反射されて帰ってくるまでの時間ｔを計測し、その時間ｔから、水中航走体１０を基準とする海底面８の各位置の深度を決定する。水中航走体１０を基準として計測された深度は、以下、（水中航走体１０を基準とする）計測深度という。計測深度Ｄは、下記式によって求められる：
Ｄ＝（ｔ／２）×ｖ×ｃｏｓθ， ・・・（Ａ）
ここでｖは、海中での超音波ビームの伝播速度であり、θは、超音波ビーム７が海底面８によって反射されて生成される反射波の鉛直方向に対する角度である。マルチビーム測深器１は、海底面８の各位置の（水中航走体１０を基準とする）計測深度を測位演算装置５に送信する。
【００３７】
速力センサ２は、水中航走体１０の速度を計測し、計測した速度を示す速度データを測位演算装置５に送信する。
【００３８】
方位センサ３は、水中航走体１０の方位、即ち、水中航走体１０の進行方向を計測し、計測した方位を示す方位データを測位演算装置５に送信する。方位センサ３としては、例えば、地磁気の方向を検出し、その地磁気の方向から水中航走体１０の方位を計測する電子式方位センサが使用される。後述のように、方位センサ３は、水中航走体１０の方位を最終的に決定するものではないことに留意されたい。方位センサ３によって得られた方位データは、水中航走体１０の方位についての探索空間を小さくするために使用される。
【００３９】
慣性航法装置４は、水中航走体１０の位置を慣性航法によって特定する。より具体的には、慣性航法装置４は、ジャイロと加速度計とを備えており、そのジャイロと加速度計とを用いて３次元方向のそれぞれの加速度を計測し、その加速度を積分することにより水中航走体１０の位置を特定する。慣性航法装置４は、特定した位置を示す慣性航法位置データを測位演算装置５に送信する。既述のように、慣性航法による水中航走体１０の位置の特定は、時間とともに位置精度が劣化するという欠点があり、慣性航法装置４は、水中航走体１０の位置を最終的に決定するものではないことに留意されたい。後述のように、慣性航法装置４によって得られた慣性航法位置データは、水中航走体１０の位置についての探索空間を小さくするために使用される。
【００４０】
測位演算装置５は、水中航走体１０の位置及び方位を特定するための演算を行う。図３は、測位演算装置５の構成を示すブロック図である。測位演算装置５は、入力装置１１と、表示装置１２と、記憶装置１３と、インターフェース１４と、演算装置１５とを備えている。
【００４１】
入力装置１１と表示装置１２とは、オペレータが測位演算装置５を操作するためのヒューマンインターフェースとして使用される。入力装置１１としては、例えばキーボードやマウス等が使用され、表示装置１２としては、例えば、ＣＲＴ（cathode ray tube）やＬＣＤ（liquid crystal display）が使用される。
【００４２】
記憶装置１３は、予め計測された海底面の各位置の水深を示す水深データを格納する水深データベース１６を備えている。図４に示されているように、水深データベース１６は、海底面に規定された２次元格子の各格子点における水深を示す水深データで構成される。本実施形態では、水深データベース１６について規定されている２次元格子の基本並進ベクトルａ１、ｂ１は、同一の長さを有し、且つ、互いに垂直である。ここで基本並進ベクトルａ１、ｂ１は、２次元格子を定義する２つのベクトルである。基本並進ベクトルａ１は、北方向にとられ、基本並進ベクトルｂ１は、西方向にとられている。基本並進ベクトルａ１、ｂ１を使用すると、水深データベース１６について規定されている２次元格子の格子点（ｉ、ｊ）の位置Ｐｉ，ｊは、整数ｎｉ、ｍｊを用いて下記式で表される：
Ｐｉ、ｊ＝ｎｉ・ａ１＋ｍｊ・ｂ１．
【００４３】
図３に戻り、インターフェース１４は、マルチビーム測深器１、方位センサ３、速力センサ２、及び慣性航法装置４と通信するために使用される。測位演算装置５は、インターフェース１４を介して、マルチビーム測深器１によって計測された計測深度、方位センサ３によって得られた方位データ、速力センサ２によって得られた速度データ、及び、慣性航法装置４によって得られた慣性航法位置データを受け取る。
【００４４】
演算装置１５は、マルチビーム測深器１によって計測された海底面８の計測深度から計測海底地形データを生成し、その計測海底地形データと水深データベース１６に格納された水深データとから、マッチング処理によって水中航走体１０の位置及び方位を特定する。以下では、水中航走体１０の位置及び方位を特定する手順が詳細に説明される。
【００４５】
図５は、本実施形態における水中航走体１０の位置及び方位を特定する手順を示すフローチャートである。まず、水中航走体１０の位置と方位の探索範囲が決定される（ステップＳ０１）。本実施形態では、水中航走体１０の位置の探索範囲は、方位センサ３によって得られた方位データと、慣性航法装置４によって得られた慣性航法位置データから決定される。慣性航法装置４によって特定された水中航走体１０の位置は、誤差を含むものの、ある程度は正しい。そこで、水中航走体１０の位置の探索範囲は、慣性航法装置４によって特定された水中航走体１０の位置の周囲に決められる。一方、水中航走体１０の方位の探索範囲は、方位センサ３によって得られた方位データから決定される。慣性航法装置４によって得られた慣性航法位置データや、方位センサ３によって得られた方位データを用いて探索範囲を絞り込むことは、マッチング処理によって水中航走体１０の位置及び方位を決定するのに必要な演算量を低減させるために有用である。
【００４６】
更に、海底地形の計測が行われる（ステップＳ０２）。詳細には、マルチビーム測深器１によって水中航走体１０を基準とする海底面８の深度の計測が行われ、その計測によって得られた計測深度が測位演算装置５に送られる。マルチビーム測深器１による深度の計測は、水中航走体１０の進行と共に逐次に行われる。図２を参照して上述されているように、本実施形態では、複数の超音波ビーム７が水中航走体１０の進行方向と垂直な垂直方向に広がる扇状に発射され、１度の計測では、垂直方向にのみ分散して規定された各位置の計測深度が計測される。マルチビーム測深器１による計測を水中航走体１０が航行すると共に逐次に行い、過去に計測された計測深度を保存しておくことにより、水中航走体１０の後方に２次元的に分散して規定された各位置の計測深度を得ることができる。計測深度が測定された位置は、マルチビーム測深器１が超音波ビームを発射する発射角度、マルチビーム測深器１による計測が行われる時間間隔、並びに各時刻における水中航走体１０の速度及び進行方向から決定可能である。
【００４７】
測位演算装置５は、マルチビーム測深器１によって測定深度から送られてくる計測深度から、計測された海底地形を示す計測海底地形データを生成する。計測海底地形データは、図６に示されているように、水中航走体１０と共に移動する局所座標系に規定された２次元格子の各格子点の計測深度から構成されている。各格子点の計測深度は、当該格子点の近傍の位置についてマルチビーム測深器１によって計測された計測深度を平均することによって得られる。
【００４８】
計測海底地形データについて規定された２次元格子は、直交格子であり、且つ、その格子間隔は水深データベース１６について規定された２次元格子と同一である。言い換えれば、計測海底地形データについて規定された２次元格子の基本並進ベクトルａ２、ｂ２は、互いに直交しており、且つ、その長さは、水深データベース１６について規定された２次元格子の基本並進ベクトルａ１、ｂ１と同一である。
【００４９】
続いて、候補位置及び候補方位の組み合わせがステップＳ０１で決定された探索範囲内において決定され、その組み合わせのそれぞれについてマッチング処理によって評価値が決定される（ステップＳ０３）。候補位置とは、水中航走体１０の位置の候補であり、候補方位とは、水中航走体１０の方位の候補である。より具体的には、各候補位置ｐｋ及び候補方位θｋの組み合わせに対する評価値の決定は、次のようにして行われる。
【００５０】
まず、候補方位θｋ及び候補方位θｋの組み合わせのそれぞれについて、水深データベース１６に記述された水深データから参照データが作成される。参照データとは、計測海底地形データとのマッチング処理に使用されるデータであり、水中航走体１０と共に移動する局所座標系に規定された２次元格子の各格子点の水深データから構成されている。参照データは、上述された計測海底地形データに対応する形式を有している。例えば、計測海底地形データが、Ｎ×Ｍ個の格子点の計測深度で構成されている場合には、各参照データは、Ｎ×Ｍ個の格子点の水深で構成される。計測海底地形データと水深データベース１６に記述された水深データとに対して、直接にマッチング処理が行われるのではないことに留意されたい。計測海底地形データに規定された２次元格子は、ほとんどの場合、水深データベース１６について規定されている２次元格子に対応する方位を有しておらず、したがって、計測海底地形データと水深データベース１６に記述された水深データとに対して直接にマッチング処理を行うことはできない。
【００５１】
図６Ａを参照して、各参照データの生成は、水深データベース１６の各格子点の水深データに対して回転処理を行うことによって算出される。具体的には、まず、水深データベース１６から、候補位置ｐｋの近傍の各格子点の水深データが抽出される。更に、図６Ｂに示されているように、抽出された各格子点の水深データから、補間計算により、候補方位θｋだけ水深データベース１６を回転させた参照データの各格子点の水深を示す水深データが算出される。参照データの各格子点の水深データは、それに近接する水深データベース１６の３つの格子点の水深データ、及び、参照データの各格子点と、その３つの格子点との相対位置とから補間計算によって算出される。参照データの各格子点と、それに近接する３つの格子点との相対位置は、候補方位θｋから決定可能である。水深データベース１６の４以上の格子点のデータが、参照データの各格子点の補間演算による算出に使用されてもよい。
【００５２】
続いて、計測海底地形データの各格子点の計測深度と、参照データの対応する格子点の水深データとが一致する程度を示す評価値が算出される。一実施形態では、候補位置ｐｋ、候補方位θｋの評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）は、計測海底地形データの各格子点の計測深度と参照データの対応する格子点の水深データの差の２乗和として定義され、下記式で表される：
【数１】
ここで、ｄ１（ｉ，ｊ）は、計測海底地形データの格子点（ｉ，ｊ）における計測深度であり、ｄ２（ｐｋ，θｋ，ｉ，ｊ）は、候補位置ｐｋ、候補方位θｋについて生成された参照データの、対応する格子点（ｉ，ｊ）における水深である。Σは、計測海底地形データ及び参照データの全ての格子点についての和を表している。評価値の算出は、全ての候補位置及び候補方位の組み合わせについて行われる。
【００５３】
上述の評価値の決定方法では、水深データベース１６に記述された水深データから、計測海底地形データに対応する形式を有する参照データ、即ち、水中航走体１０と共に移動する局所座標系に規定された２次元格子の各格子点の水深データから構成されている参照データが作成されている。しかしながら、計測海底地形データから、候補方位θｋを用いて水深データベース１６に規定された方位に対応する照合データが作成され、更に、水深データベース１６から候補位置ｐｋを用いて参照データが抽出され、その照合データと参照データとから評価値が算出されてもよい。
【００５４】
より具体的には、図６Ｃに示されているように、照合データは、水中航走体１０と共に移動するように海底面に規定された２次元格子の各格子点の計測深度で構成される。照合データに規定された２次元格子は、水深データベース１６について規定されている２次元格子に対応するような格子間隔や方位を有している。即ち、照合データに規定された２次元格子は、水深データベース１６について規定されている２次元格子と同一の基本並進ベクトルａ１、ｂ１で定義されている。
【００５５】
照合データの各格子点の計測深度は、計測海底地形データの各格子点の計測深度に対して回転処理を行うことによって算出される。一実施形態では、照合データの各格子点の計測深度の算出は、照合データの当該格子点の位置、それに近接する３つの計測海底地形データの格子点の位置、及び、その３つの格子点の計測深度から補間計算によって算出される。照合データの各格子点の位置は、候補方位θｋから決定可能である。計測海底地形データの３以上の格子点のデータが、照合データの各格子点の補間演算による算出に使用されてもよい。
【００５６】
続いて、候補位置ｐｋに対応する範囲の水深データが水深データベース１６から抽出されて参照データが作成される。参照データは、上述された照合データに対応する形式を有している。例えば、照合データが、Ｎ×Ｍ個の格子点の計測深度で構成されている場合には、水深データベース１６から候補位置ｐｋに対応する位置のＮ×Ｍ個の格子点の水深データが抽出される。
【００５７】
続いて、照合データの各格子点の計測深度と、参照データの対応する格子点の水深データとが一致する程度を示す評価値が算出される。一実施形態では、候補位置ｐｋ、候補方位θｋの評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）は、照合データの各格子点の計測深度と参照データの対応する格子点の水深データの差の２乗和として定義され、下記式で表される：
【数２】
ここで、ｄ１’（θｋ，ｉ，ｊ）は、候補方位θｋについて作成された照合データの格子点（ｉ，ｊ）における計測深度であり、ｄ２’（ｐｋ，ｉ，ｊ）は、候補位置ｐｋについて抽出された参照データの、対応する格子点（ｉ，ｊ）における水深である。Σは、照合データ及び参照データの全ての格子点についての和を表している。評価値の算出は、全ての候補位置及び候補方位の組み合わせについて行われる。
【００５８】
評価値の算出の後、図５に示されているように、算出された評価値から水中航走体１０の位置及び方位が決定される（ステップＳ０４）。本実施形態では、評価値を最小にする候補位置及び候補方位が、水中航走体１０の最終的な位置及び方位として決定される。
【００５９】
演算量の増大が許容されるのであれば、水中航走体１０の方位の探索範囲は、全方位とされてもよい。この場合、方位センサ３によって測定された方位データは、探索範囲の決定に使用されない。同様に水中航走体１０の位置の探索範囲は、水深データベース１６に規定された全位置とされてもよい。この場合には、慣性航法装置４による位置の特定は不要である。
【００６０】
一方、演算量を減らすためには、方位センサ３によって計測された方位を探索範囲の決定に使用するのではなく、最終的に確定した水中航走体１０の方位であるとして採用してもよい。この場合、マッチング処理において方位についての探索は行われない。即ち、候補方位は生成されず、参照データ（又は照合データ）は、方位センサ３によって計測された方位から生成される。この場合には一の参照データ（又は照合データ）しか作成する必要がなく、演算量を少なくするために有効である。
【００６１】
マルチビーム測深器１としては、複数の超音波ビーム７を扇状ではなく２次元的に分散して発射し、水中航走体１０の進行方向と垂直方向との両方に分散して規定された海底面８の各位置の（水中航走体１０を基準とした）深度を計測可能な測深器が使用されてもよい。この場合には、計測海底地形データを、一度の計測によって得ることができる。
【００６２】
図７に示されているように、水中航走体１０に水中航走体１０の水面からの深度を計測する深度センサ６が設けられている場合には、マルチビーム測深器１によって計測される海底面８の各位置の計測深度に、深度センサ６によって測定された水中航走体１０の深度を加算することによって、海底面８の各位置の水深（即ち、水面からの深度）が算出されることが好適である；マルチビーム測深器１によって計測される海底面８の各位置の計測深度に、深度センサ６によって測定された水中航走体１０の深度を加算することによって得られた水深は、以下、計測水深と呼ばれる。深度センサ６としては、例えば、水中航走体１０に印加される水圧を計測し、その水圧から水中航走体１０の海面からの深度ｄを算出する圧力センサが用いられる。
【００６３】
この場合、計測海底地形データ（及びそれから生成される照合データ）は、海底面８に規定された２次元格子の各格子点の計測水深で構成され、且つ、評価値は、計測海底地形データ（及びそれから生成される照合データ）の各格子点の計測水深と参照データの対応する格子点の水深データから算出される。
【００６４】
評価値の算出に計測水深を使用することは、特に、水中航走体１０の水面からの深度が航行中に大きく変化する場合に有効である。上述されているように、マルチビーム測深器１によって計測される計測深度は水中航走体１０を基準として測定される深度であるから、その計測深度で構成されている計測海底地形データは、水中航走体１０の水面からの深度が逐次に変化する場合には、正確に海底地形を反映しているとはいえない。計測海底地形データ及び照合データとして、マルチビーム測深器１によって計測される計測深度と深度センサ６によって測定された水中航走体１０の深度とを加算して得られた計測水深を使用することにより、水中航走体１０の位置及び方位をより正確に算出することができる。
【００６５】
計測水深が算出される場合、図８に示されているように、測位演算装置５に各位置の潮位を示す潮汐データ１７が用意され、この潮汐データ１７を用いて計測水深が補正されることが好適である。これにより、計測水深を一層に正確に算出し、水中航走体１０の位置及び方位をより正確に算出することができる。
【００６６】
図９に示されているように、測位演算装置５に、海底の各位置の底質（例えば、泥、砂、岩）を記述した底質情報データベース１８が用意され、この底質情報データベース１８が、水中航走体１０の位置及び方位の特定に補助的に使用されることも好適である。マルチビーム測深器１が受信する反射波の強度は、海底の底質に依存しているから、マルチビーム測深器１が受信する反射波の強度から海底面８の底質を推定することができる。評価値が近い候補位置及び候補方位の組み合わせが複数存在する場合には、推定された海底面８の底質と底質情報データベース１８に記述された底質とが、水中航走体１０の位置及び方位の特定の際に参照され、これにより、水中航走体１０の位置及び方位の特定確度が向上される。
【００６７】
図１０は、底質情報データベース１８が使用される場合における、水中航走体１０の位置及び方位の特定の手順を示すフローチャートである。底質情報データベース１８が使用されない場合と同様に、探索範囲の決定（ステップＳ０１）、海底地形の測定（ステップＳ０２）、及び評価値の算出（ステップＳ０３）が行われる。
【００６８】
続いて、評価値を参照して候補位置及び候補方位の組み合わせに順位が付けられる（ステップＳ１１）。本実施形態では、評価値が小さい順によい順位が候補位置及び候補方位の組み合わせに与えられる。評価値が最小の候補位置及び候補方位の組み合わせは、以下、第１位候補と呼ばれ、同様に、評価値がｋ番目に小さい候補位置及び候補方位の組み合わせは、第ｋ位候補と呼ばれる。
【００６９】
続いて第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎが評価される（ステップＳ１２）。ｎは、所定の自然数である。第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎとの比ｆｎ／ｆ１が所定の閾値よりも大きい場合には、第１位候補に係る候補位置及び候補方位が、最終的に水中航走体１０の位置及び方位として決定される（ステップＳ１３）。
【００７０】
一方、第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎとの比ｆｎ／ｆ１が所定の閾値以下である場合には、推定された海底面８の底質と底質情報データベース１８に記述された底質とが、水中航走体１０の位置及び方位の特定の際に参照される（ステップＳ１４）。より具体的には、測位演算装置５は、マルチビーム測深器１が受信する反射波の強度から、計測海底地形データの各格子点における海底面の底質を推定する。更に、測位演算装置５は、底質情報データベース１８から、参照データの各格子点における海底面の底質を抽出する。そして、第１位候補から第ｎ位候補のうち、底質が一致する格子点が最も多い候補に係る候補位置及び候補方位の組み合わせが、最終的に、水中航走体１０の位置及び方位として決定される。このような水中航走体１０の位置及び方位の特定方法は、水中航走体１０の位置及び方位の特定確度を向上させるために有効である。
【００７１】
また、水中航走体１０の運動状況が、水中航走体１０の位置及び方位の特定の際に参照されることも好適である。例えば、
１）直前に特定された水中航走体１０の位置
２）水中航走体１０の速度
３）直前に特定された水通航走体１０の進行方向（方位）
４）直前に水中航走体１０の位置及び方位が特定された時刻と、現在時刻の差
が、水中航走体１０の位置及び方位の特定の際に参照されることが好適である。
【００７２】
図１１は、水中航走体１０の運動状況が、水中航走体１０の位置及び方位の特定の際に参照される場合における、水中航走体１０の位置及び方位の特定の手順を示すフローチャートである。図１０に示されている水中航走体１０の位置及び方位の特定手順と同様に、探索範囲の決定（ステップＳ０１）、海底地形の測定（ステップＳ０２）、及び評価値の算出（ステップＳ０３）、及び、候補位置及び候補方位の組み合わせの順位付けが行われる（ステップＳ１１）。
【００７３】
続いて第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎが評価される（ステップＳ１２）。ｎは、所定の自然数である。第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎとの比ｆｎ／ｆ１が所定の閾値よりも大きい場合には、第１位候補に係る候補位置及び候補方位が、最終的に水中航走体１０の位置及び方位として決定される（ステップＳ１３）。
【００７４】
一方、第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎとの比ｆｎ／ｆ１が所定の閾値よいかである場合には、水中航走体１０の運動状況を参照して水中航走体１０の位置及び方位が特定される（ステップＳ１５）。具体的には、
１）直前に特定された水中航走体１０の位置
２）水中航走体１０の速度
３）直前に特定された水通航走体１０の進行方向（方位）
４）直前に水中航走体１０の位置及び方位が特定された時刻と、現在時刻の差
から考えられ得る現在の水中航走体１０の位置の範囲が特定され、第１位候補〜第ｎ位候補のうち、候補位置が当該範囲外である候補が除外される。残った候補のうち、最も評価値が高い候補に係る候補位置及び候補方位が、最終的に水中航走体１０の位置及び方位として決定される。
【００７５】
このような水中航走体１０の位置及び方位の特定方法は、水中航走体１０の運動の観点からあり得ない候補位置が最終的に水中航走体１０の位置として特定されることを防止し、水中航走体１０の位置の特定確度を向上させるために有効である。
【００７６】
計測海底地形データと参照データとの照合によって評価値が算出される場合には、ステップＳ０３における評価値の算出の際、計測海底地形データと参照データについて２次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行うことによってそれぞれのスペクトルが算出され、そのスペクトルから評価値が算出されてもよい。２次元ＦＦＴを行って空間周波数領域で計測海底地形データと参照データとを照合することは、海底地形によっては、位置及び方位の特定の正確性を向上させることがある。一実施形態では、計測海底地形データのスペクトルと、参照データのスペクトルの差の２乗和が評価値Ｆとして使用される。より具体的には、下記式によって候補位置ｐｋ及び候補方位θｋに対応する評価値Ｆ（ｐｋ，θｋ）が算出される。
【数３】
ここで、Ｄ１（ｕ，ｖ）は、計測海底地形データの空間周波数ｕ，ｖにおけるスペクトル強度であり、Ｄ２（ｐｋ，θｋ，ｕ，ｖ）は、候補位置ｐｋ及び候補方位θｋについて抽出された参照データの、空間周波数ｕ，ｖにおけるスペクトル強度である。ここで、ｕは、ｘ軸方向（水中航走体１０の進行方向）の空間周波数であり、ｖは、ｙ軸方向の空間周波数であり、Σは、対象の全周波数空間についての和を表している。
【００７７】
計測海底地形データから照合データが生成され、その照合データと参照データとの照合によって評価値が算出される場合には、照合データと参照データについて２次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行うことによってそれぞれのスペクトルが算出され、そのスペクトルから評価値が算出されてもよい。一実施形態では、計測海底地形データのスペクトルと、参照データのスペクトルの差の２乗和が評価値Ｆとして使用される。より具体的には、下記式によって評価値Ｆが算出される：
【数４】
ここで、Ｄ１’（θｋ，ｕ，ｖ）は、候補方位θｋについて作成された照合データの空間周波数ｕ，ｖにおけるスペクトル強度であり、Ｄ２’（ｐｋ，ｕ，ｖ）は、候補位置ｐｋについて抽出された参照データの、空間周波数ｕ，ｖにおけるスペクトル強度である。ここで、ｕは、北方向の空間周波数であり、ｖは、西方向の空間周波数であり、Σは、対象の全周波数空間についての和を表している。
【００７８】
また、評価値は、実空間における計測海底地形データ（又は照合データ）と参照データの差分と、周波数空間における計測海底地形データ（又は照合データ）と参照データの差分の両方に基づいて算出されることも可能である。より具体的には、上述の式（１ａ）又は式（１ｂ）で定義される評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）、及び式（２ａ）又は式（２ｂ）で定義される評価値Ｆ（ｐｋ，θｋ）を用いて、下記式により、候補位置ｐｋ及び候補方位θｋに対する評価値ｆｔｏｔａｌ（ｐｋ，θｋ）が算出されることが可能である：
ｆｔｏｔａｌ（ｐｋ，θｋ）＝α・ｆ（ｐｋ，θｋ）＋β・Ｆ（ｐｋ，θｋ），
・・・（３）
ここで、α、βは、所定の重み付け係数である。
【００７９】
また、計測海底地形データと水深データベース１６から抽出された参照データとの照合によって評価値が算出される場合においては、計測海底地形データと参照データをそれぞれ低域通過フィルタ処理して得られたデータの差の２乗和と、計測海底地形データと参照データをそれぞれ高域通過空間フィルタ処理して得られたデータの差の２乗和とを算出し、算出された２乗和に対して重み付けを行うことによって評価値を算出することが可能である。ここでいう低域通過フィルタ処理、高域通過フィルタ処理は、いずれも、２次元空間フィルタ処理の一種であることに留意されたい。
【００８０】
図１３Ａ、１３Ｂは、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性の例を示している。図１３Ａ、図１３Ｂにおいて、ｆＬＣＵＴは、低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数（ゲインが−３ｄＢになる周波数）を示しており、ｆＨＣＵＴは、高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を示している。低域通過フィルタ処理は、カットオフ周波数ｆＬＣＵＴよりも低い周波数範囲の周波数成分を選択的に取り出すように行われ、高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を示している。低域通過フィルタ処理は、カットオフ周波数ｆＨＣＵＴよりも高い周波数範囲の周波数成分を取り出すように行われる。低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数ｆＬＣＵＴは、図１３Ａに示されているように高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数ｆＨＣＵＴよりも高くてもよく、図１３Ｂに示されているようにカットオフ周波数ｆＨＣＵＴよりも低くてもよく、また、カットオフ周波数ｆＨＣＵＴと一致していてもよい。
【００８１】
一実施形態では、評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）は、下記式から算出される：
【数５】
ｄ１Ｌ（ｉ，ｊ）：計測海底地形データｄ１（ｉ，ｊ）に対して低域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ１Ｈ（ｉ，ｊ）：計測海底地形データｄ１（ｉ，ｊ）に対して高域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ２Ｌ（ｐｋ，θｋ，ｉ，ｊ）：水深データベース１６から抽出された参照データｄ２（ｐｋ，θｋ，ｉ，ｊ）に対して低域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ２Ｈ（ｐｋ，θｋ，ｉ，ｊ）：水深データベース１６から抽出された参照データｄ２（ｐｋ，θｋ，ｉ，ｊ）に対して高域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
α、β：重み付け係数
【００８２】
また、計測海底地形データから照合データが生成され、その照合データと水深データベース１６から抽出された参照データの照合によって評価値が算出される場合には、評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）は、下記式から算出される：
【数６】
ｄ１Ｌ’（θｋ，ｉ，ｊ）：照合データｄ１’（θｋ，ｉ，ｊ）に対して低域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ１Ｈ’（θｋ，ｉ，ｊ）：照合データｄ１’（θｋ，ｉ，ｊ）に対して高域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ２Ｌ’（ｐｋ，ｉ，ｊ）：水深データベース１６から抽出された参照データｄ２（ｐｋ，ｉ，ｊ）に対して低域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ２Ｈ’（ｐｋ，ｉ，ｊ）：水深データベース１６から抽出された参照データｄ２（ｐｋ，ｉ，ｊ）に対して高域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
α、β：重み付け係数
【００８３】
このような照合処理では、重み付け係数を適切に選択することによって対象の海域内の起伏の状況に応じた適切な評価値を得ることができる。例えば、高域通過フィルタ処理によって得られる評価値ｆＨ（ｐｋ，θｋ）の重みを大きくすると（即ち，αに比べてβの値を大きくすると）、絶対水深の一致度よりも、細かな起伏の一致度が優先される。したがって、海底地形が比較的平坦で、且つ、絶対水深の計測に誤差が含まれる場合には、評価値ｆＨ（ｐｋ，θｋ）の重みを大きくすることによって、水中航走体１０の位置及び方位をより正しく推定することができる。
【００８４】
好適な一実施形態では、マルチビーム測深器１によって計測された計測水深からエリア内の地形の起伏の大きさが判別され、判別された起伏の大きさに応じて低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性及び重み付け係数が調節される。これにより、水中航走体１０の位置をより正しく推定することが可能である。地形の大きさは、例えば、計測水深の標準偏差によって定量化することが可能である。
【００８５】
図１４は、計測海底地形データから地形の起伏の大きさを判別し、その起伏の大きさに応じて低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性や重み付け係数を調節する処理の一例を説明する図である。
【００８６】
マルチビーム測深器１によって計測海底地形データが取得されると、計測海底地形データから計測水深の標準偏差が算出される。更に、算出された標準偏差から起伏の大きさが判断される。図１４の処理では、起伏の大きさは、レベル０〜レベルｎとして表現される。レベル０は、最も起伏が小さい（即ち、最も平坦な）地形に対応するレベルであり、レベルｎは、（例えば岩場のような）最も起伏が大きい地形に対応するレベルである。計測水深の標準偏差から、起伏の大きさのレベルが判断される。
【００８７】
一方、水中航走体１０の測位演算装置５には、予め、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理のパラメータ、及び、重み付け係数αｉ、βｉが各レベルｉに対応付けて用意される。低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理のパラメータとしては、例えばカットオフ周波数が使用され得る。重み付け係数αｉ、βｉは、下記式を満足するように設定されている：
α０≧α１≧・・・≧αｎ，
β０≦β１≦・・・≦βｎ．
これらの式は、起伏が大きいほど、低域通過フィルタ処理によって得られる評価値ｆＬ（ｐｋ，θｋ）の重み付け係数αｉが小さく、高域通過フィルタ処理によって得られる評価値ｆＨ（ｐｋ，θｋ）の重み付け係数βｉが大きいことを意味している。
【００８８】
標準偏差から決定された起伏の大きさのレベルに応じて、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理のパラメータ及び重み付け係数αｉ、βｉが選択される。選択されたパラメータを使用して計測海底地形データ（又は照合データ）と参照データの低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理が行われ、更に、選択された重み付け係数を使用して式（３ｃ）又は（４ｃ）を用いて評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）が算出される。
【００８９】
このような照合処理によれば、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性、及び、重み付け係数Ｗが起伏の大きさに応じて調節され、水中航走体１０の位置及び方位をより正しく推定することができる。
【００９０】
上述の式（Ａ）から理解されるように、マルチビーム測深器１によって海底地形を正確に計測するためには、音速（即ち、超音波ビームが伝播する速度）の誤差が小さいことが重要である。計測深度Ｄの算出に使用される音速ｖが実際の音速と相違すると、計測深度Ｄの精度が低下してしまう。
【００９１】
海底地形をより正確に計測するためには、図１５に示されているように、水温を測定する温度センサ２１と塩分濃度を測定する塩分濃度センサ２２が水中航走体１０に搭載され、測定された水温と塩分濃度から音速ｖが算出され、算出された音速ｖが計測深度Ｄの算出に使用されることが好適である。これにより、海底地形をより正確に計測することができる。海底地形を正確に計測することは、水中航走体１０の位置及び方位を正しく推定するために有効である。
【００９２】
温度センサ２１と塩分濃度センサ２２が搭載される代わりに、図１６に示されているように、音速を計測する音速センサ２３が水中航走体１０に搭載されることも可能である。音速センサ２３によって計測された音速ｖを計測深度Ｄの算出に使用することにより、海底地形をより正確に計測することができる。海底地形を正確に計測することは、水中航走体１０の位置及び方位を正しく推定するために有効である。
【００９３】
一層に海底地形を正確に計測するためには、水中航走体１０と海底の間の音速分布を考慮して計測深度Ｄを算出することが有効である。温度センサ２１や塩分濃度センサ２２によって算出される音速、及び、音速センサ２３によって計測される音速は、特定位置の音速（具体的には、水中航走体１０の位置における音速）であるが、現実には、音速は位置によって変動する。これは、水温や塩分濃度が、位置に応じて変動するからである。
【００９４】
図１７は、音速の位置による変動を考慮して海底地形をより正確に計測するために好適な水中航走体１０の構成を示すブロック図である。図１７の水中航走体では、温度センサ２１と塩分濃度センサ２２が水中航走体１０に搭載され、更に、測位演算装置５に水温分布データベース３１及び塩分濃度分布データベース３２が用意される。水温分布データベース３１は、水中航走体１０が航行し得る海域のそれぞれについて、季節ごとの水温の鉛直方向の分布を示すデータ（水温分布データ）を蓄積するデータベースであり、塩分濃度分布データベース３２は、各海域の季節ごとの塩分濃度の鉛直方向の分布を示すデータ（塩分濃度分布データ）を蓄積するデータベースである。
【００９５】
水温分布データベース３１の水温分布データは、位置及び時刻の分解能を粗く取らざるを得ない。水中航走体１０の各位置、各時刻における水温分布を水温分布データベース３１に記述することは現実的ではないからである。同様に、塩分濃度データも、位置及び時刻の分解能を粗く取らざるを得ない。そこで、水中航走体１０と海底の間の水温分布及び塩分濃度分布をより正確に推定するために、水温分布データベース３１の水温分布データと塩分濃度分布データベース３２の塩分濃度分布データに加え、温度センサ２１によって測定された水温と塩分濃度センサ２２によって測定された塩分濃度を用いて水温分布及び塩分濃度分布が推定される。
【００９６】
図１８Ａは、温度センサ２１によって測定された水温と水温分布データベース３１の水温分布データから水温分布を推定する方法を説明するグラフである。海底における水温には変動が少ないこと、及び水温分布の全体としての傾向は変動しにくいことを考慮して、一実施形態では、水深ｘにおける水温Ｔ（ｘ）が下記式によって推定される：
【数７】
ここで、ＴＤ（ｘ）は、水温分布データベース３１の水深分布データに記述された水深ｘにおける水温であり、ｄ０は、現在の水中航走体１０の水深であり、ＴＭは、水中航走体１０に設けられた温度センサ２１によって測定された水温である。式（５ａ）は、推定された水温Ｔ（ｘ）のグラフが、水温分布データベース３１の水温分布データＴＤ（ｘ）のグラフを、温度Ｔ＝ＴＤ（ｄＢ）のグラフを基準として｛ＴＭ−ＴＤ（ｄＢ）｝／｛ＴＤ（ｄ０）−ＴＤ（ｄＢ）｝倍したものになることを意味していることに留意されたい。式（５ａ）によれば、海底における水温Ｔ（ｄＢ）は、水温分布データベース３１の水深分布データの値Ｔｃ（ｄＢ）に一致し、現在の水中航走体１０の水深ｄ０における水温Ｔ（ｄｏ）は、温度センサ２１によって測定された水温ＴＭに一致していることは容易に理解されよう。
【００９７】
同様に、図１８Ｂに示されているように、水深ｘにおける塩分濃度Ｃ（ｘ）は、下記式によって推定される：
【数８】
ここで、ＣＤ（ｘ）は、塩分濃度分布データベース３２の塩分濃度分布データに記述された水深ｘにおける塩分濃度であり、ｄ０は、現在の水中航走体１０の水深であり、ＣＭは、水中航走体１０に設けられた塩分濃度センサ２２によって測定された塩分濃度である。
【００９８】
推定された水温Ｔ（ｘ）及び塩分濃度ＣＤ（ｘ）から音速分布（即ち、水深ｘにおける音速ｖ（ｘ））が推定され、推定された音速分布を用いて計測深度Ｄが算出される。最も簡便には、水中航走体１０と海底の間の平均的な音速ｖａｖｅが算出され、算出されたｖａｖｅから下記式（Ａ’）によって計測深度Ｄが算出される：
Ｄ＝（ｔ／２）×ｖａｖｅ×ｃｏｓθ， ・・・（Ａ’）
ここでθは、超音波ビーム７が海底によって反射されて生成される反射波の鉛直方向に対する角度であり、ｔは、超音波ビーム７が発射されてから海底面８で反射されて帰ってくるまでの時間である。平均的な音速ｖａｖｅは、下記式から算出される：
【数９】
【００９９】
より厳密に計測深度Ｄを算出するためには、下記の積分方程式：
【数１０】
を満足する計測深度Ｄが演算処理によって算出されてもよい。
【０１００】
図１９に示されているように、水温分布データベース３１及び塩分濃度分布データベース３２の代わりに、音速分布データベース３３を測位演算装置５に用意してもよい。ここで水中航走体１０が航行し得る海域のそれぞれについて、季節ごとの音速の鉛直方向の分布を示すデータ（音速分布データ）を蓄積するデータベースである。この場合、図２０に示されているように、水深ｘにおける音速ｖ（ｘ）は、下記式によって推定される：
【数１１】
ここで、ｖＤ（ｘ）は、音速分布データベース３３の塩分濃度分布データに記述された水深ｘにおける塩分濃度であり、ｄ０は、現在の水中航走体１０の水深であり、ｖＭは、水中航走体１０に設けられた音速センサ２３によって測定された音速である。
【０１０１】
音速分布データベース３３が使用される場合においても、音速分布が推定された後は、水温分布データベース３１及び塩分濃度分布データベース３２が使用される場合と同様にして計測深度Ｄが算出される。計測深度Ｄは、上記の式（Ａ’）によって算出されてもよいし、上記式（７）に基づいて算出されてもよい。
【０１０２】
上述の実施形態においては、マルチビーム測深器１が海底地形の計測に使用されているが、図２１に示されているように、マルチビーム測深器１の代わりにドップラー対地速度計１Ａが設けられ、そのドップラー対地速度計１Ａの測深機能を利用して海底地形が計測されてもよい。一般的なドップラー対地速度計は、３本又は４本の超音波ビームを放射し、帰ってくる反射波のドップラーシフトを用いて対地速度を検出するように構成されている。計測点の数は減少するものの、マルチビーム測深器１の代わりにドップラー対地速度計１Ａを用いても、海底面８の各点における深度を計測することができる。水中航走体は、しばしば、ドップラー対地速度計を標準的に装備しているため、ドップラー対地速度計１Ａの測深機能を利用することにより、マルチビーム測深器を追加的に装備する必要が無くなる。これは、コスト及び搭載スペースの面で有利である。
【０１０３】
上述された水中航走体１０の位置の特定方法は、ＧＰＳ測位を使用せずに慣性航法装置４の誤差をリセットするために使用されることも可能である。上述のように、ＧＰＳ測位で得られた位置を慣性航法装置に与えることによって誤差をリセットする方法は、水中航走体を浮上させる必要があり好適ではない。上述された水中航走体１０の位置の特定方法を用いて特定された位置を位置の初期値として慣性航法装置４に供給することにより、浮上することなく慣性航法装置４の誤差をリセットすることができる。
【０１０４】
例えば、下記のようにして慣性航法装置４の誤差がリセットされることが好適である。図１２Ａに示されているように、水中航走体１０の予定航路２１にウエイポイント２２が予め設定される。ウエイポイント２２は、上述のマッチング処理による水中航走体１０の位置の特定方法による位置の特定確度が高くなるように、予め決められた特徴的地形２３の上方に選ばれる。慣性航法装置４によって、ウエイポイント２２に到達した、又は、ウエイポイント２２に所定の距離まで近づいたことを検出すると、測位演算装置５は、上述の水中航走体１０の位置の特定方法によって水中航走体１０の位置を特定する。測位演算装置５によって特定された水中航走体１０の位置が、位置の初期値として慣性航法装置４に供給される。これにより、浮上することなく慣性航法装置４の誤差をリセットすることができる。
【０１０５】
ウエイポイント２２は、必ずしも特徴的地形２３の上方に決定される必要はない。図１２Ｂに示されているように、近辺に特徴的地形２３、２４が存在し、上述のマッチング処理による水中航走体１０の位置の特定方法による位置の特定確度が高い位置であれば、任意に選ばれることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態におけるマルチビーム測深器の機能を説明する概念図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態における測位演算装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態における水深データベースの内容を説明する概念図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態における水中航走体の位置及び方位を特定する手順を示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、計測海底地形データに規定された２次元格子と、水深データベースに規定された２次元格子の関係を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、水深データベースの水深データから、参照データを生成する回転処理を説明する図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、計測海底地形データに規定された２次元格子と、照合データに規定された２次元格子の関係を示す図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の更に他の実施形態における水中航走体の位置及び方位を特定する手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の更に他の実施形態における水中航走体の位置及び方位を特定する手順を示すフローチャートである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、慣性航法装置に位置の初期値を与えて誤差をリセットする方法を説明する図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、慣性航法装置に位置の初期値を与えて誤差をリセットする方法の変形例を説明する図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性の例を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性の他の例を示す図である。
【図１４】図１４は、計測海底地形データから地形の起伏の大きさを判別し、その起伏の大きさに応じて低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性や重み付け係数を調節する処理の一例を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、温度センサによって測定された水温と、水温分布データベースの水温分布データから水温分布を推定する方法を説明するグラフである。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、塩分濃度センサによって測定された塩分濃度と、塩分濃度分布データベースの塩分濃度分布データから塩分分布を推定する方法を説明するグラフである。
【図１９】図１９は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、音速センサによって測定された音速と、音速分布データベースの音速分布データから音速分布を推定する方法を説明するグラフである。
【図２１】図２１は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１：マルチビーム測深器
２：速力センサ
３：方位センサ
４：慣性航法装置
５：測位演算装置
６：深度センサ
７：超音波ビーム
８：海底面
１０：水中航走体
１１：入力装置
１２：表示装置
１３：記憶装置
１４：インターフェース
１５：演算装置
１６：水深データベース
１７：潮汐データ
１８：底質情報データベース
２１：温度センサ
２２：塩分濃度センサ
２３：音速センサ
３１：水温分布データベース
３２：塩分濃度分布データベース
３３：音速分布データベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中航走体に関しており、特に、水中航走体の位置や方位を特定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中を航行する水中航走体を所望の航路で航行させるために、水中航走体には、自己の位置や方位を特定するための測位装置が搭載される必要がある。
【０００３】
水中航走体に搭載される測位装置として最も広く用いられているのが、慣性航法装置である。慣性航法装置は、ジャイロと加速度計とを用いて３次元方向のそれぞれの加速度を計測し、その加速度を積分することにより現在位置を特定する。原理から理解されるように、慣性航法装置には、位置の初期値が与えられる必要があるが、一般には、出発時に、出発地の位置が初期値として慣性航法装置に与えられる。
【０００４】
慣性航法装置の一つの問題は、誤差が時間の経過と共に蓄積され、認識している現在位置と真の位置との誤差が大きくなることがある点である。このような問題を解決するための一つの方法は、衛星から電波を受信するＧＰＳ測位（global positioning system）を利用することである。ＧＰＳ測位によって得られた位置を慣性航法装置に供給することにより、誤差をリセットすることができる。しかし、衛星から送られる電波は水中には届かないので、ＧＰＳ測位によって誤差をリセットするためには、水中航走体を浮上させる必要がある。これは、水中航走体の航行状態によっては好ましくない場合がある。
【０００５】
慣性航法装置の誤差を修正し、より正確な位置を検出する船位測定装置が、特開昭６２−２１１５０７号公報に開示されている。この公報に記載の船位測定装置は、船舶の直下の海底の水深を逐次に計測する音響測定器と、海底深度マップを記憶する記憶装置とを備えている。音響測定器によって計測された現在位置の水深から、仮の船位が推定され、その仮の船位の妥当性が、航法装置によって測定された船舶の進行方向及び速度と、過去に測定された水深とから判断される。
【０００６】
また、特開２００４−１７０２０４号公報は、船舶に印加される海潮流等の外力の影響による慣性航法装置の誤差を最小化するための航海支援装置を開示している。公知のその航海支援装置は、メッシュ水深データマップを記憶するデータマップデータベースを備えており、このメッシュ水深データマップに登録されている水深データを用いて慣性航法船位を補正する。より具体的には、当該航海支援装置は、船舶の直下の海底の水深を逐次に計測し、更に、計測された水深と予め登録されている海底の水深との差分が最小化されるような外力成分を最適化手法によって算出する。算出された外力成分が、補正後の自船位置の算出に使用される。
【０００７】
これらに開示されている技術は、得られる位置の誤差を小さくすることはできるが、慣性航法装置によって算出された位置や速度に基づいて船位を特定するものであり、慣性航法装置の誤差が蓄積されるという問題を根本的に解決するものではない。このような背景から、位置の誤差が蓄積されない水中航走体の測位技術の提供が望まれている。
【特許文献１】特開昭６２−２１１５０７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７０２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、位置の誤差が蓄積されない水中航走体の測位技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。
【００１０】
本発明による水中航走体は、測深手段（１）と、海底面の各位置の水深を示す水深データが予め格納された水深データベース（１６）を備える測位演算装置（５）とを具備する。測深手段（１）は、海底面の当該水中航走体（１０）からの深度を、当該水中航走体（１０）の進行方向と垂直な垂直方向に分散して規定された複数の位置について計測する。測位演算装置（５）は、測深手段（１）によって計測された深度から海底地形に対応する計測海底地形データを生成し、計測海底地形データと水深データベース（１６）に格納された水深データとから、マッチング処理によって当該水中航走体（１０）の位置を特定する。マッチング処理による水中航走体の位置の特定は、水中航走体（１０）の加速度や速度を積分することが不要であり、位置の誤差の蓄積は原理的に起こり得ない。
【００１１】
一実施形態では、測深手段（１）としては、複数の超音波ビーム（７）を同時に海底面に照射し、海底面から反射される反射波から計測海底地形データを生成するマルチビーム測深手段が使用されることが好適である。
【００１２】
水深データベース（１６）に海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納される場合には、前記計測海底地形データは、当該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の当該水中航走体からの深度を示すように生成され、測位演算装置（５）は、当該水中航走体（１０）の候補位置を複数決定し、前記候補位置のそれぞれについて、水深データベース（１６）の水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データから前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、測位演算装置（５）は、前記計測海底地形データと前記参照データとの間のマッチング処理によって当該水中航走体（１０）の位置を特定することが好ましい。この場合、前記計測側２次元格子は、その基本並進ベクトルが前記海底側２次元格子の基本並進ベクトルと同一の長さを有しているように定義されることが好ましい。
【００１３】
更に、当該水中航走体（１０）が、当該水中航走体（１０）の水面からの深度を測定する深度センサ（６）を具備する場合には、測位演算装置（５）は、測深手段（１）によって計測された当該水中航走体（１０）からの深度と深度センサ（６）によって測定された当該水中航走体（１０）の水面からの深度とから、海底面の各位置の水面からの水深を示す計測海底地形データを生成し、計測海底地形データ及び前記水深データベース（１６）に格納された前記水深データから、マッチング処理によって当該水中航走体（１０）の位置を特定することが好ましい。
【００１４】
この場合、測位演算装置（５）に各位置の潮位を示す潮汐データ（１７）が用意され、且つ、前記海底面の各位置の水面からの水深は、前記潮汐データ（１７）を用いて算出されることが好ましい。
【００１５】
この場合、前記水深データベース（１６）には、海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されている場合には、計測海底地形データが、当該水中航走体（１０）の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の水面からの水深を示すように生成され、且つ、測位演算装置（５）は、当該水中航走体（１０）の候補位置を複数決定し、前記候補位置のそれぞれについて、前記水深データベース（１６）の水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データから前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、測位演算装置（５）は、前記計測海底地形データと前記参照データとの間のマッチング処理によって当該水中航走体（１０）の位置を特定することが好ましい。
【００１６】
この場合、測位演算装置（５）は、前記候補位置のそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置のうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置を当該水中航走体の位置として最終的に決定することが好ましい。
【００１７】
この場合、前記測位演算装置（５）は、前記計測海底地形データと参照データのそれぞれについて２次元ＦＦＴを行ってスペクトルを算出し、算出された前記計測海底地形データと参照データのスペクトルの差分から評価値を算出してもよい。
【００１８】
また、前記測位演算装置（５）は、計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて２次元ＦＦＴを行ってスペクトルを算出し、実空間における前記計測海底地形データと前記参照データの差分と、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれの前記スペクトルの差分の両方に基づいて評価値を算出してもよい。
【００１９】
また、前記測位演算装置（５）は、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて低域通過フィルタ処理を行い、前記低域通過フィルタ処理によって得られるデータから第１評価値を算出し、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて高域通過フィルタ処理を行い、前記高域通過フィルタ処理によって得られるデータから第２評価値を算出し、前記第１評価値と前記第２評価値の重み付け加算によって全体評価値を算出し、前記候補位置のうちから前記全体評価値に基づいて選択された一の候補位置を当該水中航走体の位置として最終的に決定してよい。
【００２０】
この場合、前記測位演算装置（５）は、前記計測海底地形データから起伏の大きさを判断し、且つ、前記重み付け加算において前記第１評価値と前記第２評価値に与えられている重み付け係数を、前記起伏の大きさに応じて調節するように構成されることが好適である。
【００２１】
測深手段（１）が、超音波ビーム（７）を海底面に照射し、海底面から反射される反射波の強度を前記測位演算装置に送信するように構成されている場合、測位演算装置（５）は、海底面の各位置の底質を記述する底質情報データベース（１８）を備え、且つ、海底面から得られる反射波の強度から海底面の底質を推定し、推定された底質と、底質情報データベース（１８）に記述された底質とに基づいて、水中航走体（１０）の位置及び方位を特定することが好ましい。
【００２２】
測位演算装置（５）は、マッチング処理の際、水中航走体（１０）の運動状況を参照して水中航走体（１０）の位置及び方位を特定することが好ましい。具体的には、測位演算装置（５）は、直前に特定された水中航走体（１０）の位置、水中航走体（１０）の速度、直前に特定された水通航走体（１０）の方位、及び、直前に水中航走体（１０）の位置及び方位が特定された時刻と現在時刻の差に基づいて、水中航走体（１０）の位置及び方位を特定することが好ましい。
【００２３】
水中航走体（１０）の位置に加え、水中航走体（１０）の方位をマッチング処理によって特定してもよい。
【００２４】
この場合、当該水中航走体（１０）が方位を測定する方位センサ（３）を具備する場合には、測位演算装置（５）は、方位センサ（３）によって測定された方位に基づいて水中航走体（１０）の方位の探索範囲を決定し、探索範囲についてのみマッチング処理を行うことによって水中航走体（１０）の方位を最終的に特定することが好ましい。
【００２５】
水深データベース（１６）に海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納される場合には、計測海底地形データが、当該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の当該水中航走体（１０）からの深度を示すように生成され、測位演算装置（５）は、当該水中航走体の候補位置と候補方位の組み合わせを複数決定し、前記候補位置と候補方位の組み合わせのそれぞれについて、水深データベース（１６）の水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データと前記候補方位とに基づいて、前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置及び候補方位の組み合わせを当該水中航走体（１０）の位置及び方位として最終的に決定することが好ましい。
【００２６】
また、当該水中航走体（１０）が、更に、当該水中航走体（１９）の水面からの深度を測定する深度センサ（６）を具備し、水深データベース（１６）に海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されている場合には、測位演算装置（５）は、前記測深手段（１）によって計測された当該水中航走体（１０）からの深度と前記深度センサによって測定された当該水中航走体（１０）の水面からの前記深度とから、当該水中航走体（１０）の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の水面からの水深を示す計測海底地形データを生成し、且つ、測位演算装置（５）は、当該水中航走体（１０）の候補位置と候補方位の組み合わせを複数決定し、前記候補位置と候補方位の組み合わせのそれぞれについて、水深データベース（１６）の水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データと前記候補方位とに基づいて、前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置及び候補方位の組み合わせを当該水中航走体（１０）の位置及び方位として最終的に決定することが好ましい。
【００２７】
当該水中航走体（１０）に、水温を測定する温度センサ（２１）と塩分濃度を測定する塩分濃度センサ（２２）とが設けられる場合には、前記測位演算装置（５）は、測定された前記水温と前記塩分濃度から音速を算出し、算出された前記音速を用いて前記海底面（８）の当該水中航走体（１０）からの前記深度を算出することが好適である。
【００２８】
また、前記測位演算装置（５）に鉛直方向の水温分布を示す水温分布データを蓄積する水温分布データベースと、鉛直方向の塩分濃度分布を示す塩分濃度分布データを蓄積する塩分濃度分布データベースとが用意される場合には、前記測位演算装置は、温度センサ（２１）によって測定された水温と塩分濃度センサ（２２）によって測定された塩分濃度と前記水温分布データと前記塩分濃度分布データから当該水中航走体と前記海底面の間の音速分布を推定し、推定された前記音速分布を用いて前記海底面（８）の当該水中航走体（１０）からの前記深度を算出することが好適である。
【００２９】
一方、当該水中航走体（１０）に音速を測定する音速センサ（２３）が設けられる場合には、前記測位演算装置（５）は、測定された前記音速を用いて前記海底面（８）の当該水中航走体（１０）からの前記深度を算出することが好適である。
【００３０】
この場合、測位演算装置（５）に、鉛直方向の音速分布を示す音速分布データを蓄積する音速分布データベースが用意され、前記測位演算装置（５）は、測定された前記音速と前記音速分布データを用いて当該水中航走体と前記海底面の間の音速分布を推定し、推定された前記音速分布を用いて前記海底面の当該水中航走体（１０）からの前記深度を算出することが好適である。
【００３１】
当該水中航走体（１０）が、更に、慣性航法によって当該水中航走体の位置を特定する慣性航法装置（４）を具備する場合には、測位演算装置（５）は、前記マッチング処理によって特定した当該水中航走体の位置を、位置の初期値として慣性航法装置（４）に供給することが好ましい。
【００３２】
前記測深手段（１、１Ａ）としては、マルチビーム測深器（１）が使用され得る。また、測深手段（１、１Ａ）としてドップラー対地速度計（１Ａ）が使用されることも可能である。
【００３３】
本発明による測位方法は、水中航走体の位置を特定するための測位方法である。当該測位方法は、
海底面の各位置の水深を示す水深データが予め格納された水深データベース（１６）を水中航走体（１０）に用意するステップと、
海底面の前記水中航走体（１０）からの深度を、前記水中航走体に搭載された測深手段（１）によって前記水中航走体の進行方向と垂直な垂直方向に分散して規定された複数の位置について計測するステップと、
前記測深手段（１）によって計測された深度から海底地形に対応する計測海底地形データを生成し、計測海底地形データと水深データベース（１６）に格納された水深データとから、マッチング処理によって水中航走体（１０）の位置及び方位の少なくとも一方を特定するステップ
とを具備する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、位置の誤差が蓄積されない水中航走体の測位技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態の水中航走体１０の構成を示すブロック図である。水中航走体１０は、マルチビーム測深器１と、方位センサ３と、速力センサ２と、慣性航法装置４と、測位演算装置５とを備えている。
【００３６】
マルチビーム測深器１は、超音波ビームによって海底地形を計測するために使用される。図２は、マルチビーム測深器１の機能を示す図である。マルチビーム測深器１は、複数の超音波ビーム７を水中航走体１０の進行方向と垂直な方向に広がる扇状に発射する。発射された超音波ビーム７は、海底面８によって反射され、マルチビーム測深器１に反射波が帰ってくる。マルチビーム測深器１は、各超音波ビーム７が発射されてから海底面８で反射されて帰ってくるまでの時間ｔを計測し、その時間ｔから、水中航走体１０を基準とする海底面８の各位置の深度を決定する。水中航走体１０を基準として計測された深度は、以下、（水中航走体１０を基準とする）計測深度という。計測深度Ｄは、下記式によって求められる：
Ｄ＝（ｔ／２）×ｖ×ｃｏｓθ， ・・・（Ａ）
ここでｖは、海中での超音波ビームの伝播速度であり、θは、超音波ビーム７が海底面８によって反射されて生成される反射波の鉛直方向に対する角度である。マルチビーム測深器１は、海底面８の各位置の（水中航走体１０を基準とする）計測深度を測位演算装置５に送信する。
【００３７】
速力センサ２は、水中航走体１０の速度を計測し、計測した速度を示す速度データを測位演算装置５に送信する。
【００３８】
方位センサ３は、水中航走体１０の方位、即ち、水中航走体１０の進行方向を計測し、計測した方位を示す方位データを測位演算装置５に送信する。方位センサ３としては、例えば、地磁気の方向を検出し、その地磁気の方向から水中航走体１０の方位を計測する電子式方位センサが使用される。後述のように、方位センサ３は、水中航走体１０の方位を最終的に決定するものではないことに留意されたい。方位センサ３によって得られた方位データは、水中航走体１０の方位についての探索空間を小さくするために使用される。
【００３９】
慣性航法装置４は、水中航走体１０の位置を慣性航法によって特定する。より具体的には、慣性航法装置４は、ジャイロと加速度計とを備えており、そのジャイロと加速度計とを用いて３次元方向のそれぞれの加速度を計測し、その加速度を積分することにより水中航走体１０の位置を特定する。慣性航法装置４は、特定した位置を示す慣性航法位置データを測位演算装置５に送信する。既述のように、慣性航法による水中航走体１０の位置の特定は、時間とともに位置精度が劣化するという欠点があり、慣性航法装置４は、水中航走体１０の位置を最終的に決定するものではないことに留意されたい。後述のように、慣性航法装置４によって得られた慣性航法位置データは、水中航走体１０の位置についての探索空間を小さくするために使用される。
【００４０】
測位演算装置５は、水中航走体１０の位置及び方位を特定するための演算を行う。図３は、測位演算装置５の構成を示すブロック図である。測位演算装置５は、入力装置１１と、表示装置１２と、記憶装置１３と、インターフェース１４と、演算装置１５とを備えている。
【００４１】
入力装置１１と表示装置１２とは、オペレータが測位演算装置５を操作するためのヒューマンインターフェースとして使用される。入力装置１１としては、例えばキーボードやマウス等が使用され、表示装置１２としては、例えば、ＣＲＴ（cathode ray tube）やＬＣＤ（liquid crystal display）が使用される。
【００４２】
記憶装置１３は、予め計測された海底面の各位置の水深を示す水深データを格納する水深データベース１６を備えている。図４に示されているように、水深データベース１６は、海底面に規定された２次元格子の各格子点における水深を示す水深データで構成される。本実施形態では、水深データベース１６について規定されている２次元格子の基本並進ベクトルａ１、ｂ１は、同一の長さを有し、且つ、互いに垂直である。ここで基本並進ベクトルａ１、ｂ１は、２次元格子を定義する２つのベクトルである。基本並進ベクトルａ１は、北方向にとられ、基本並進ベクトルｂ１は、西方向にとられている。基本並進ベクトルａ１、ｂ１を使用すると、水深データベース１６について規定されている２次元格子の格子点（ｉ、ｊ）の位置Ｐｉ，ｊは、整数ｎｉ、ｍｊを用いて下記式で表される：
Ｐｉ、ｊ＝ｎｉ・ａ１＋ｍｊ・ｂ１．
【００４３】
図３に戻り、インターフェース１４は、マルチビーム測深器１、方位センサ３、速力センサ２、及び慣性航法装置４と通信するために使用される。測位演算装置５は、インターフェース１４を介して、マルチビーム測深器１によって計測された計測深度、方位センサ３によって得られた方位データ、速力センサ２によって得られた速度データ、及び、慣性航法装置４によって得られた慣性航法位置データを受け取る。
【００４４】
演算装置１５は、マルチビーム測深器１によって計測された海底面８の計測深度から計測海底地形データを生成し、その計測海底地形データと水深データベース１６に格納された水深データとから、マッチング処理によって水中航走体１０の位置及び方位を特定する。以下では、水中航走体１０の位置及び方位を特定する手順が詳細に説明される。
【００４５】
図５は、本実施形態における水中航走体１０の位置及び方位を特定する手順を示すフローチャートである。まず、水中航走体１０の位置と方位の探索範囲が決定される（ステップＳ０１）。本実施形態では、水中航走体１０の位置の探索範囲は、方位センサ３によって得られた方位データと、慣性航法装置４によって得られた慣性航法位置データから決定される。慣性航法装置４によって特定された水中航走体１０の位置は、誤差を含むものの、ある程度は正しい。そこで、水中航走体１０の位置の探索範囲は、慣性航法装置４によって特定された水中航走体１０の位置の周囲に決められる。一方、水中航走体１０の方位の探索範囲は、方位センサ３によって得られた方位データから決定される。慣性航法装置４によって得られた慣性航法位置データや、方位センサ３によって得られた方位データを用いて探索範囲を絞り込むことは、マッチング処理によって水中航走体１０の位置及び方位を決定するのに必要な演算量を低減させるために有用である。
【００４６】
更に、海底地形の計測が行われる（ステップＳ０２）。詳細には、マルチビーム測深器１によって水中航走体１０を基準とする海底面８の深度の計測が行われ、その計測によって得られた計測深度が測位演算装置５に送られる。マルチビーム測深器１による深度の計測は、水中航走体１０の進行と共に逐次に行われる。図２を参照して上述されているように、本実施形態では、複数の超音波ビーム７が水中航走体１０の進行方向と垂直な垂直方向に広がる扇状に発射され、１度の計測では、垂直方向にのみ分散して規定された各位置の計測深度が計測される。マルチビーム測深器１による計測を水中航走体１０が航行すると共に逐次に行い、過去に計測された計測深度を保存しておくことにより、水中航走体１０の後方に２次元的に分散して規定された各位置の計測深度を得ることができる。計測深度が測定された位置は、マルチビーム測深器１が超音波ビームを発射する発射角度、マルチビーム測深器１による計測が行われる時間間隔、並びに各時刻における水中航走体１０の速度及び進行方向から決定可能である。
【００４７】
測位演算装置５は、マルチビーム測深器１によって測定深度から送られてくる計測深度から、計測された海底地形を示す計測海底地形データを生成する。計測海底地形データは、図６に示されているように、水中航走体１０と共に移動する局所座標系に規定された２次元格子の各格子点の計測深度から構成されている。各格子点の計測深度は、当該格子点の近傍の位置についてマルチビーム測深器１によって計測された計測深度を平均することによって得られる。
【００４８】
計測海底地形データについて規定された２次元格子は、直交格子であり、且つ、その格子間隔は水深データベース１６について規定された２次元格子と同一である。言い換えれば、計測海底地形データについて規定された２次元格子の基本並進ベクトルａ２、ｂ２は、互いに直交しており、且つ、その長さは、水深データベース１６について規定された２次元格子の基本並進ベクトルａ１、ｂ１と同一である。
【００４９】
続いて、候補位置及び候補方位の組み合わせがステップＳ０１で決定された探索範囲内において決定され、その組み合わせのそれぞれについてマッチング処理によって評価値が決定される（ステップＳ０３）。候補位置とは、水中航走体１０の位置の候補であり、候補方位とは、水中航走体１０の方位の候補である。より具体的には、各候補位置ｐｋ及び候補方位θｋの組み合わせに対する評価値の決定は、次のようにして行われる。
【００５０】
まず、候補方位θｋ及び候補方位θｋの組み合わせのそれぞれについて、水深データベース１６に記述された水深データから参照データが作成される。参照データとは、計測海底地形データとのマッチング処理に使用されるデータであり、水中航走体１０と共に移動する局所座標系に規定された２次元格子の各格子点の水深データから構成されている。参照データは、上述された計測海底地形データに対応する形式を有している。例えば、計測海底地形データが、Ｎ×Ｍ個の格子点の計測深度で構成されている場合には、各参照データは、Ｎ×Ｍ個の格子点の水深で構成される。計測海底地形データと水深データベース１６に記述された水深データとに対して、直接にマッチング処理が行われるのではないことに留意されたい。計測海底地形データに規定された２次元格子は、ほとんどの場合、水深データベース１６について規定されている２次元格子に対応する方位を有しておらず、したがって、計測海底地形データと水深データベース１６に記述された水深データとに対して直接にマッチング処理を行うことはできない。
【００５１】
図６Ａを参照して、各参照データの生成は、水深データベース１６の各格子点の水深データに対して回転処理を行うことによって算出される。具体的には、まず、水深データベース１６から、候補位置ｐｋの近傍の各格子点の水深データが抽出される。更に、図６Ｂに示されているように、抽出された各格子点の水深データから、補間計算により、候補方位θｋだけ水深データベース１６を回転させた参照データの各格子点の水深を示す水深データが算出される。参照データの各格子点の水深データは、それに近接する水深データベース１６の３つの格子点の水深データ、及び、参照データの各格子点と、その３つの格子点との相対位置とから補間計算によって算出される。参照データの各格子点と、それに近接する３つの格子点との相対位置は、候補方位θｋから決定可能である。水深データベース１６の４以上の格子点のデータが、参照データの各格子点の補間演算による算出に使用されてもよい。
【００５２】
続いて、計測海底地形データの各格子点の計測深度と、参照データの対応する格子点の水深データとが一致する程度を示す評価値が算出される。一実施形態では、候補位置ｐｋ、候補方位θｋの評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）は、計測海底地形データの各格子点の計測深度と参照データの対応する格子点の水深データの差の２乗和として定義され、下記式で表される：
【数１】
ここで、ｄ１（ｉ，ｊ）は、計測海底地形データの格子点（ｉ，ｊ）における計測深度であり、ｄ２（ｐｋ，θｋ，ｉ，ｊ）は、候補位置ｐｋ、候補方位θｋについて生成された参照データの、対応する格子点（ｉ，ｊ）における水深である。Σは、計測海底地形データ及び参照データの全ての格子点についての和を表している。評価値の算出は、全ての候補位置及び候補方位の組み合わせについて行われる。
【００５３】
上述の評価値の決定方法では、水深データベース１６に記述された水深データから、計測海底地形データに対応する形式を有する参照データ、即ち、水中航走体１０と共に移動する局所座標系に規定された２次元格子の各格子点の水深データから構成されている参照データが作成されている。しかしながら、計測海底地形データから、候補方位θｋを用いて水深データベース１６に規定された方位に対応する照合データが作成され、更に、水深データベース１６から候補位置ｐｋを用いて参照データが抽出され、その照合データと参照データとから評価値が算出されてもよい。
【００５４】
より具体的には、図６Ｃに示されているように、照合データは、水中航走体１０と共に移動するように海底面に規定された２次元格子の各格子点の計測深度で構成される。照合データに規定された２次元格子は、水深データベース１６について規定されている２次元格子に対応するような格子間隔や方位を有している。即ち、照合データに規定された２次元格子は、水深データベース１６について規定されている２次元格子と同一の基本並進ベクトルａ１、ｂ１で定義されている。
【００５５】
照合データの各格子点の計測深度は、計測海底地形データの各格子点の計測深度に対して回転処理を行うことによって算出される。一実施形態では、照合データの各格子点の計測深度の算出は、照合データの当該格子点の位置、それに近接する３つの計測海底地形データの格子点の位置、及び、その３つの格子点の計測深度から補間計算によって算出される。照合データの各格子点の位置は、候補方位θｋから決定可能である。計測海底地形データの３以上の格子点のデータが、照合データの各格子点の補間演算による算出に使用されてもよい。
【００５６】
続いて、候補位置ｐｋに対応する範囲の水深データが水深データベース１６から抽出されて参照データが作成される。参照データは、上述された照合データに対応する形式を有している。例えば、照合データが、Ｎ×Ｍ個の格子点の計測深度で構成されている場合には、水深データベース１６から候補位置ｐｋに対応する位置のＮ×Ｍ個の格子点の水深データが抽出される。
【００５７】
続いて、照合データの各格子点の計測深度と、参照データの対応する格子点の水深データとが一致する程度を示す評価値が算出される。一実施形態では、候補位置ｐｋ、候補方位θｋの評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）は、照合データの各格子点の計測深度と参照データの対応する格子点の水深データの差の２乗和として定義され、下記式で表される：
【数２】
ここで、ｄ１’（θｋ，ｉ，ｊ）は、候補方位θｋについて作成された照合データの格子点（ｉ，ｊ）における計測深度であり、ｄ２’（ｐｋ，ｉ，ｊ）は、候補位置ｐｋについて抽出された参照データの、対応する格子点（ｉ，ｊ）における水深である。Σは、照合データ及び参照データの全ての格子点についての和を表している。評価値の算出は、全ての候補位置及び候補方位の組み合わせについて行われる。
【００５８】
評価値の算出の後、図５に示されているように、算出された評価値から水中航走体１０の位置及び方位が決定される（ステップＳ０４）。本実施形態では、評価値を最小にする候補位置及び候補方位が、水中航走体１０の最終的な位置及び方位として決定される。
【００５９】
演算量の増大が許容されるのであれば、水中航走体１０の方位の探索範囲は、全方位とされてもよい。この場合、方位センサ３によって測定された方位データは、探索範囲の決定に使用されない。同様に水中航走体１０の位置の探索範囲は、水深データベース１６に規定された全位置とされてもよい。この場合には、慣性航法装置４による位置の特定は不要である。
【００６０】
一方、演算量を減らすためには、方位センサ３によって計測された方位を探索範囲の決定に使用するのではなく、最終的に確定した水中航走体１０の方位であるとして採用してもよい。この場合、マッチング処理において方位についての探索は行われない。即ち、候補方位は生成されず、参照データ（又は照合データ）は、方位センサ３によって計測された方位から生成される。この場合には一の参照データ（又は照合データ）しか作成する必要がなく、演算量を少なくするために有効である。
【００６１】
マルチビーム測深器１としては、複数の超音波ビーム７を扇状ではなく２次元的に分散して発射し、水中航走体１０の進行方向と垂直方向との両方に分散して規定された海底面８の各位置の（水中航走体１０を基準とした）深度を計測可能な測深器が使用されてもよい。この場合には、計測海底地形データを、一度の計測によって得ることができる。
【００６２】
図７に示されているように、水中航走体１０に水中航走体１０の水面からの深度を計測する深度センサ６が設けられている場合には、マルチビーム測深器１によって計測される海底面８の各位置の計測深度に、深度センサ６によって測定された水中航走体１０の深度を加算することによって、海底面８の各位置の水深（即ち、水面からの深度）が算出されることが好適である；マルチビーム測深器１によって計測される海底面８の各位置の計測深度に、深度センサ６によって測定された水中航走体１０の深度を加算することによって得られた水深は、以下、計測水深と呼ばれる。深度センサ６としては、例えば、水中航走体１０に印加される水圧を計測し、その水圧から水中航走体１０の海面からの深度ｄを算出する圧力センサが用いられる。
【００６３】
この場合、計測海底地形データ（及びそれから生成される照合データ）は、海底面８に規定された２次元格子の各格子点の計測水深で構成され、且つ、評価値は、計測海底地形データ（及びそれから生成される照合データ）の各格子点の計測水深と参照データの対応する格子点の水深データから算出される。
【００６４】
評価値の算出に計測水深を使用することは、特に、水中航走体１０の水面からの深度が航行中に大きく変化する場合に有効である。上述されているように、マルチビーム測深器１によって計測される計測深度は水中航走体１０を基準として測定される深度であるから、その計測深度で構成されている計測海底地形データは、水中航走体１０の水面からの深度が逐次に変化する場合には、正確に海底地形を反映しているとはいえない。計測海底地形データ及び照合データとして、マルチビーム測深器１によって計測される計測深度と深度センサ６によって測定された水中航走体１０の深度とを加算して得られた計測水深を使用することにより、水中航走体１０の位置及び方位をより正確に算出することができる。
【００６５】
計測水深が算出される場合、図８に示されているように、測位演算装置５に各位置の潮位を示す潮汐データ１７が用意され、この潮汐データ１７を用いて計測水深が補正されることが好適である。これにより、計測水深を一層に正確に算出し、水中航走体１０の位置及び方位をより正確に算出することができる。
【００６６】
図９に示されているように、測位演算装置５に、海底の各位置の底質（例えば、泥、砂、岩）を記述した底質情報データベース１８が用意され、この底質情報データベース１８が、水中航走体１０の位置及び方位の特定に補助的に使用されることも好適である。マルチビーム測深器１が受信する反射波の強度は、海底の底質に依存しているから、マルチビーム測深器１が受信する反射波の強度から海底面８の底質を推定することができる。評価値が近い候補位置及び候補方位の組み合わせが複数存在する場合には、推定された海底面８の底質と底質情報データベース１８に記述された底質とが、水中航走体１０の位置及び方位の特定の際に参照され、これにより、水中航走体１０の位置及び方位の特定確度が向上される。
【００６７】
図１０は、底質情報データベース１８が使用される場合における、水中航走体１０の位置及び方位の特定の手順を示すフローチャートである。底質情報データベース１８が使用されない場合と同様に、探索範囲の決定（ステップＳ０１）、海底地形の測定（ステップＳ０２）、及び評価値の算出（ステップＳ０３）が行われる。
【００６８】
続いて、評価値を参照して候補位置及び候補方位の組み合わせに順位が付けられる（ステップＳ１１）。本実施形態では、評価値が小さい順によい順位が候補位置及び候補方位の組み合わせに与えられる。評価値が最小の候補位置及び候補方位の組み合わせは、以下、第１位候補と呼ばれ、同様に、評価値がｋ番目に小さい候補位置及び候補方位の組み合わせは、第ｋ位候補と呼ばれる。
【００６９】
続いて第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎが評価される（ステップＳ１２）。ｎは、所定の自然数である。第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎとの比ｆｎ／ｆ１が所定の閾値よりも大きい場合には、第１位候補に係る候補位置及び候補方位が、最終的に水中航走体１０の位置及び方位として決定される（ステップＳ１３）。
【００７０】
一方、第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎとの比ｆｎ／ｆ１が所定の閾値以下である場合には、推定された海底面８の底質と底質情報データベース１８に記述された底質とが、水中航走体１０の位置及び方位の特定の際に参照される（ステップＳ１４）。より具体的には、測位演算装置５は、マルチビーム測深器１が受信する反射波の強度から、計測海底地形データの各格子点における海底面の底質を推定する。更に、測位演算装置５は、底質情報データベース１８から、参照データの各格子点における海底面の底質を抽出する。そして、第１位候補から第ｎ位候補のうち、底質が一致する格子点が最も多い候補に係る候補位置及び候補方位の組み合わせが、最終的に、水中航走体１０の位置及び方位として決定される。このような水中航走体１０の位置及び方位の特定方法は、水中航走体１０の位置及び方位の特定確度を向上させるために有効である。
【００７１】
また、水中航走体１０の運動状況が、水中航走体１０の位置及び方位の特定の際に参照されることも好適である。例えば、
１）直前に特定された水中航走体１０の位置
２）水中航走体１０の速度
３）直前に特定された水通航走体１０の進行方向（方位）
４）直前に水中航走体１０の位置及び方位が特定された時刻と、現在時刻の差
が、水中航走体１０の位置及び方位の特定の際に参照されることが好適である。
【００７２】
図１１は、水中航走体１０の運動状況が、水中航走体１０の位置及び方位の特定の際に参照される場合における、水中航走体１０の位置及び方位の特定の手順を示すフローチャートである。図１０に示されている水中航走体１０の位置及び方位の特定手順と同様に、探索範囲の決定（ステップＳ０１）、海底地形の測定（ステップＳ０２）、及び評価値の算出（ステップＳ０３）、及び、候補位置及び候補方位の組み合わせの順位付けが行われる（ステップＳ１１）。
【００７３】
続いて第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎが評価される（ステップＳ１２）。ｎは、所定の自然数である。第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎとの比ｆｎ／ｆ１が所定の閾値よりも大きい場合には、第１位候補に係る候補位置及び候補方位が、最終的に水中航走体１０の位置及び方位として決定される（ステップＳ１３）。
【００７４】
一方、第１位候補の評価値ｆ１と第ｎ位候補の評価値ｆｎとの比ｆｎ／ｆ１が所定の閾値よいかである場合には、水中航走体１０の運動状況を参照して水中航走体１０の位置及び方位が特定される（ステップＳ１５）。具体的には、
１）直前に特定された水中航走体１０の位置
２）水中航走体１０の速度
３）直前に特定された水通航走体１０の進行方向（方位）
４）直前に水中航走体１０の位置及び方位が特定された時刻と、現在時刻の差
から考えられ得る現在の水中航走体１０の位置の範囲が特定され、第１位候補〜第ｎ位候補のうち、候補位置が当該範囲外である候補が除外される。残った候補のうち、最も評価値が高い候補に係る候補位置及び候補方位が、最終的に水中航走体１０の位置及び方位として決定される。
【００７５】
このような水中航走体１０の位置及び方位の特定方法は、水中航走体１０の運動の観点からあり得ない候補位置が最終的に水中航走体１０の位置として特定されることを防止し、水中航走体１０の位置の特定確度を向上させるために有効である。
【００７６】
計測海底地形データと参照データとの照合によって評価値が算出される場合には、ステップＳ０３における評価値の算出の際、計測海底地形データと参照データについて２次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行うことによってそれぞれのスペクトルが算出され、そのスペクトルから評価値が算出されてもよい。２次元ＦＦＴを行って空間周波数領域で計測海底地形データと参照データとを照合することは、海底地形によっては、位置及び方位の特定の正確性を向上させることがある。一実施形態では、計測海底地形データのスペクトルと、参照データのスペクトルの差の２乗和が評価値Ｆとして使用される。より具体的には、下記式によって候補位置ｐｋ及び候補方位θｋに対応する評価値Ｆ（ｐｋ，θｋ）が算出される。
【数３】
ここで、Ｄ１（ｕ，ｖ）は、計測海底地形データの空間周波数ｕ，ｖにおけるスペクトル強度であり、Ｄ２（ｐｋ，θｋ，ｕ，ｖ）は、候補位置ｐｋ及び候補方位θｋについて抽出された参照データの、空間周波数ｕ，ｖにおけるスペクトル強度である。ここで、ｕは、ｘ軸方向（水中航走体１０の進行方向）の空間周波数であり、ｖは、ｙ軸方向の空間周波数であり、Σは、対象の全周波数空間についての和を表している。
【００７７】
計測海底地形データから照合データが生成され、その照合データと参照データとの照合によって評価値が算出される場合には、照合データと参照データについて２次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行うことによってそれぞれのスペクトルが算出され、そのスペクトルから評価値が算出されてもよい。一実施形態では、計測海底地形データのスペクトルと、参照データのスペクトルの差の２乗和が評価値Ｆとして使用される。より具体的には、下記式によって評価値Ｆが算出される：
【数４】
ここで、Ｄ１’（θｋ，ｕ，ｖ）は、候補方位θｋについて作成された照合データの空間周波数ｕ，ｖにおけるスペクトル強度であり、Ｄ２’（ｐｋ，ｕ，ｖ）は、候補位置ｐｋについて抽出された参照データの、空間周波数ｕ，ｖにおけるスペクトル強度である。ここで、ｕは、北方向の空間周波数であり、ｖは、西方向の空間周波数であり、Σは、対象の全周波数空間についての和を表している。
【００７８】
また、評価値は、実空間における計測海底地形データ（又は照合データ）と参照データの差分と、周波数空間における計測海底地形データ（又は照合データ）と参照データの差分の両方に基づいて算出されることも可能である。より具体的には、上述の式（１ａ）又は式（１ｂ）で定義される評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）、及び式（２ａ）又は式（２ｂ）で定義される評価値Ｆ（ｐｋ，θｋ）を用いて、下記式により、候補位置ｐｋ及び候補方位θｋに対する評価値ｆｔｏｔａｌ（ｐｋ，θｋ）が算出されることが可能である：
ｆｔｏｔａｌ（ｐｋ，θｋ）＝α・ｆ（ｐｋ，θｋ）＋β・Ｆ（ｐｋ，θｋ），
・・・（３）
ここで、α、βは、所定の重み付け係数である。
【００７９】
また、計測海底地形データと水深データベース１６から抽出された参照データとの照合によって評価値が算出される場合においては、計測海底地形データと参照データをそれぞれ低域通過フィルタ処理して得られたデータの差の２乗和と、計測海底地形データと参照データをそれぞれ高域通過空間フィルタ処理して得られたデータの差の２乗和とを算出し、算出された２乗和に対して重み付けを行うことによって評価値を算出することが可能である。ここでいう低域通過フィルタ処理、高域通過フィルタ処理は、いずれも、２次元空間フィルタ処理の一種であることに留意されたい。
【００８０】
図１３Ａ、１３Ｂは、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性の例を示している。図１３Ａ、図１３Ｂにおいて、ｆＬＣＵＴは、低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数（ゲインが−３ｄＢになる周波数）を示しており、ｆＨＣＵＴは、高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を示している。低域通過フィルタ処理は、カットオフ周波数ｆＬＣＵＴよりも低い周波数範囲の周波数成分を選択的に取り出すように行われ、高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を示している。低域通過フィルタ処理は、カットオフ周波数ｆＨＣＵＴよりも高い周波数範囲の周波数成分を取り出すように行われる。低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数ｆＬＣＵＴは、図１３Ａに示されているように高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数ｆＨＣＵＴよりも高くてもよく、図１３Ｂに示されているようにカットオフ周波数ｆＨＣＵＴよりも低くてもよく、また、カットオフ周波数ｆＨＣＵＴと一致していてもよい。
【００８１】
一実施形態では、評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）は、下記式から算出される：
【数５】
ｄ１Ｌ（ｉ，ｊ）：計測海底地形データｄ１（ｉ，ｊ）に対して低域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ１Ｈ（ｉ，ｊ）：計測海底地形データｄ１（ｉ，ｊ）に対して高域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ２Ｌ（ｐｋ，θｋ，ｉ，ｊ）：水深データベース１６から抽出された参照データｄ２（ｐｋ，θｋ，ｉ，ｊ）に対して低域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ２Ｈ（ｐｋ，θｋ，ｉ，ｊ）：水深データベース１６から抽出された参照データｄ２（ｐｋ，θｋ，ｉ，ｊ）に対して高域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
α、β：重み付け係数
【００８２】
また、計測海底地形データから照合データが生成され、その照合データと水深データベース１６から抽出された参照データの照合によって評価値が算出される場合には、評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）は、下記式から算出される：
【数６】
ｄ１Ｌ’（θｋ，ｉ，ｊ）：照合データｄ１’（θｋ，ｉ，ｊ）に対して低域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ１Ｈ’（θｋ，ｉ，ｊ）：照合データｄ１’（θｋ，ｉ，ｊ）に対して高域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ２Ｌ’（ｐｋ，ｉ，ｊ）：水深データベース１６から抽出された参照データｄ２（ｐｋ，ｉ，ｊ）に対して低域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
ｄ２Ｈ’（ｐｋ，ｉ，ｊ）：水深データベース１６から抽出された参照データｄ２（ｐｋ，ｉ，ｊ）に対して高域通過フィルタ処理を行うことによって得られるデータ
α、β：重み付け係数
【００８３】
このような照合処理では、重み付け係数を適切に選択することによって対象の海域内の起伏の状況に応じた適切な評価値を得ることができる。例えば、高域通過フィルタ処理によって得られる評価値ｆＨ（ｐｋ，θｋ）の重みを大きくすると（即ち，αに比べてβの値を大きくすると）、絶対水深の一致度よりも、細かな起伏の一致度が優先される。したがって、海底地形が比較的平坦で、且つ、絶対水深の計測に誤差が含まれる場合には、評価値ｆＨ（ｐｋ，θｋ）の重みを大きくすることによって、水中航走体１０の位置及び方位をより正しく推定することができる。
【００８４】
好適な一実施形態では、マルチビーム測深器１によって計測された計測水深からエリア内の地形の起伏の大きさが判別され、判別された起伏の大きさに応じて低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性及び重み付け係数が調節される。これにより、水中航走体１０の位置をより正しく推定することが可能である。地形の大きさは、例えば、計測水深の標準偏差によって定量化することが可能である。
【００８５】
図１４は、計測海底地形データから地形の起伏の大きさを判別し、その起伏の大きさに応じて低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性や重み付け係数を調節する処理の一例を説明する図である。
【００８６】
マルチビーム測深器１によって計測海底地形データが取得されると、計測海底地形データから計測水深の標準偏差が算出される。更に、算出された標準偏差から起伏の大きさが判断される。図１４の処理では、起伏の大きさは、レベル０〜レベルｎとして表現される。レベル０は、最も起伏が小さい（即ち、最も平坦な）地形に対応するレベルであり、レベルｎは、（例えば岩場のような）最も起伏が大きい地形に対応するレベルである。計測水深の標準偏差から、起伏の大きさのレベルが判断される。
【００８７】
一方、水中航走体１０の測位演算装置５には、予め、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理のパラメータ、及び、重み付け係数αｉ、βｉが各レベルｉに対応付けて用意される。低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理のパラメータとしては、例えばカットオフ周波数が使用され得る。重み付け係数αｉ、βｉは、下記式を満足するように設定されている：
α０≧α１≧・・・≧αｎ，
β０≦β１≦・・・≦βｎ．
これらの式は、起伏が大きいほど、低域通過フィルタ処理によって得られる評価値ｆＬ（ｐｋ，θｋ）の重み付け係数αｉが小さく、高域通過フィルタ処理によって得られる評価値ｆＨ（ｐｋ，θｋ）の重み付け係数βｉが大きいことを意味している。
【００８８】
標準偏差から決定された起伏の大きさのレベルに応じて、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理のパラメータ及び重み付け係数αｉ、βｉが選択される。選択されたパラメータを使用して計測海底地形データ（又は照合データ）と参照データの低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理が行われ、更に、選択された重み付け係数を使用して式（３ｃ）又は（４ｃ）を用いて評価値ｆ（ｐｋ，θｋ）が算出される。
【００８９】
このような照合処理によれば、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性、及び、重み付け係数Ｗが起伏の大きさに応じて調節され、水中航走体１０の位置及び方位をより正しく推定することができる。
【００９０】
上述の式（Ａ）から理解されるように、マルチビーム測深器１によって海底地形を正確に計測するためには、音速（即ち、超音波ビームが伝播する速度）の誤差が小さいことが重要である。計測深度Ｄの算出に使用される音速ｖが実際の音速と相違すると、計測深度Ｄの精度が低下してしまう。
【００９１】
海底地形をより正確に計測するためには、図１５に示されているように、水温を測定する温度センサ２１と塩分濃度を測定する塩分濃度センサ２２が水中航走体１０に搭載され、測定された水温と塩分濃度から音速ｖが算出され、算出された音速ｖが計測深度Ｄの算出に使用されることが好適である。これにより、海底地形をより正確に計測することができる。海底地形を正確に計測することは、水中航走体１０の位置及び方位を正しく推定するために有効である。
【００９２】
温度センサ２１と塩分濃度センサ２２が搭載される代わりに、図１６に示されているように、音速を計測する音速センサ２３が水中航走体１０に搭載されることも可能である。音速センサ２３によって計測された音速ｖを計測深度Ｄの算出に使用することにより、海底地形をより正確に計測することができる。海底地形を正確に計測することは、水中航走体１０の位置及び方位を正しく推定するために有効である。
【００９３】
一層に海底地形を正確に計測するためには、水中航走体１０と海底の間の音速分布を考慮して計測深度Ｄを算出することが有効である。温度センサ２１や塩分濃度センサ２２によって算出される音速、及び、音速センサ２３によって計測される音速は、特定位置の音速（具体的には、水中航走体１０の位置における音速）であるが、現実には、音速は位置によって変動する。これは、水温や塩分濃度が、位置に応じて変動するからである。
【００９４】
図１７は、音速の位置による変動を考慮して海底地形をより正確に計測するために好適な水中航走体１０の構成を示すブロック図である。図１７の水中航走体では、温度センサ２１と塩分濃度センサ２２が水中航走体１０に搭載され、更に、測位演算装置５に水温分布データベース３１及び塩分濃度分布データベース３２が用意される。水温分布データベース３１は、水中航走体１０が航行し得る海域のそれぞれについて、季節ごとの水温の鉛直方向の分布を示すデータ（水温分布データ）を蓄積するデータベースであり、塩分濃度分布データベース３２は、各海域の季節ごとの塩分濃度の鉛直方向の分布を示すデータ（塩分濃度分布データ）を蓄積するデータベースである。
【００９５】
水温分布データベース３１の水温分布データは、位置及び時刻の分解能を粗く取らざるを得ない。水中航走体１０の各位置、各時刻における水温分布を水温分布データベース３１に記述することは現実的ではないからである。同様に、塩分濃度データも、位置及び時刻の分解能を粗く取らざるを得ない。そこで、水中航走体１０と海底の間の水温分布及び塩分濃度分布をより正確に推定するために、水温分布データベース３１の水温分布データと塩分濃度分布データベース３２の塩分濃度分布データに加え、温度センサ２１によって測定された水温と塩分濃度センサ２２によって測定された塩分濃度を用いて水温分布及び塩分濃度分布が推定される。
【００９６】
図１８Ａは、温度センサ２１によって測定された水温と水温分布データベース３１の水温分布データから水温分布を推定する方法を説明するグラフである。海底における水温には変動が少ないこと、及び水温分布の全体としての傾向は変動しにくいことを考慮して、一実施形態では、水深ｘにおける水温Ｔ（ｘ）が下記式によって推定される：
【数７】
ここで、ＴＤ（ｘ）は、水温分布データベース３１の水深分布データに記述された水深ｘにおける水温であり、ｄ０は、現在の水中航走体１０の水深であり、ＴＭは、水中航走体１０に設けられた温度センサ２１によって測定された水温である。式（５ａ）は、推定された水温Ｔ（ｘ）のグラフが、水温分布データベース３１の水温分布データＴＤ（ｘ）のグラフを、温度Ｔ＝ＴＤ（ｄＢ）のグラフを基準として｛ＴＭ−ＴＤ（ｄＢ）｝／｛ＴＤ（ｄ０）−ＴＤ（ｄＢ）｝倍したものになることを意味していることに留意されたい。式（５ａ）によれば、海底における水温Ｔ（ｄＢ）は、水温分布データベース３１の水深分布データの値Ｔｃ（ｄＢ）に一致し、現在の水中航走体１０の水深ｄ０における水温Ｔ（ｄｏ）は、温度センサ２１によって測定された水温ＴＭに一致していることは容易に理解されよう。
【００９７】
同様に、図１８Ｂに示されているように、水深ｘにおける塩分濃度Ｃ（ｘ）は、下記式によって推定される：
【数８】
ここで、ＣＤ（ｘ）は、塩分濃度分布データベース３２の塩分濃度分布データに記述された水深ｘにおける塩分濃度であり、ｄ０は、現在の水中航走体１０の水深であり、ＣＭは、水中航走体１０に設けられた塩分濃度センサ２２によって測定された塩分濃度である。
【００９８】
推定された水温Ｔ（ｘ）及び塩分濃度ＣＤ（ｘ）から音速分布（即ち、水深ｘにおける音速ｖ（ｘ））が推定され、推定された音速分布を用いて計測深度Ｄが算出される。最も簡便には、水中航走体１０と海底の間の平均的な音速ｖａｖｅが算出され、算出されたｖａｖｅから下記式（Ａ’）によって計測深度Ｄが算出される：
Ｄ＝（ｔ／２）×ｖａｖｅ×ｃｏｓθ， ・・・（Ａ’）
ここでθは、超音波ビーム７が海底によって反射されて生成される反射波の鉛直方向に対する角度であり、ｔは、超音波ビーム７が発射されてから海底面８で反射されて帰ってくるまでの時間である。平均的な音速ｖａｖｅは、下記式から算出される：
【数９】
【００９９】
より厳密に計測深度Ｄを算出するためには、下記の積分方程式：
【数１０】
を満足する計測深度Ｄが演算処理によって算出されてもよい。
【０１００】
図１９に示されているように、水温分布データベース３１及び塩分濃度分布データベース３２の代わりに、音速分布データベース３３を測位演算装置５に用意してもよい。ここで水中航走体１０が航行し得る海域のそれぞれについて、季節ごとの音速の鉛直方向の分布を示すデータ（音速分布データ）を蓄積するデータベースである。この場合、図２０に示されているように、水深ｘにおける音速ｖ（ｘ）は、下記式によって推定される：
【数１１】
ここで、ｖＤ（ｘ）は、音速分布データベース３３の塩分濃度分布データに記述された水深ｘにおける塩分濃度であり、ｄ０は、現在の水中航走体１０の水深であり、ｖＭは、水中航走体１０に設けられた音速センサ２３によって測定された音速である。
【０１０１】
音速分布データベース３３が使用される場合においても、音速分布が推定された後は、水温分布データベース３１及び塩分濃度分布データベース３２が使用される場合と同様にして計測深度Ｄが算出される。計測深度Ｄは、上記の式（Ａ’）によって算出されてもよいし、上記式（７）に基づいて算出されてもよい。
【０１０２】
上述の実施形態においては、マルチビーム測深器１が海底地形の計測に使用されているが、図２１に示されているように、マルチビーム測深器１の代わりにドップラー対地速度計１Ａが設けられ、そのドップラー対地速度計１Ａの測深機能を利用して海底地形が計測されてもよい。一般的なドップラー対地速度計は、３本又は４本の超音波ビームを放射し、帰ってくる反射波のドップラーシフトを用いて対地速度を検出するように構成されている。計測点の数は減少するものの、マルチビーム測深器１の代わりにドップラー対地速度計１Ａを用いても、海底面８の各点における深度を計測することができる。水中航走体は、しばしば、ドップラー対地速度計を標準的に装備しているため、ドップラー対地速度計１Ａの測深機能を利用することにより、マルチビーム測深器を追加的に装備する必要が無くなる。これは、コスト及び搭載スペースの面で有利である。
【０１０３】
上述された水中航走体１０の位置の特定方法は、ＧＰＳ測位を使用せずに慣性航法装置４の誤差をリセットするために使用されることも可能である。上述のように、ＧＰＳ測位で得られた位置を慣性航法装置に与えることによって誤差をリセットする方法は、水中航走体を浮上させる必要があり好適ではない。上述された水中航走体１０の位置の特定方法を用いて特定された位置を位置の初期値として慣性航法装置４に供給することにより、浮上することなく慣性航法装置４の誤差をリセットすることができる。
【０１０４】
例えば、下記のようにして慣性航法装置４の誤差がリセットされることが好適である。図１２Ａに示されているように、水中航走体１０の予定航路２１にウエイポイント２２が予め設定される。ウエイポイント２２は、上述のマッチング処理による水中航走体１０の位置の特定方法による位置の特定確度が高くなるように、予め決められた特徴的地形２３の上方に選ばれる。慣性航法装置４によって、ウエイポイント２２に到達した、又は、ウエイポイント２２に所定の距離まで近づいたことを検出すると、測位演算装置５は、上述の水中航走体１０の位置の特定方法によって水中航走体１０の位置を特定する。測位演算装置５によって特定された水中航走体１０の位置が、位置の初期値として慣性航法装置４に供給される。これにより、浮上することなく慣性航法装置４の誤差をリセットすることができる。
【０１０５】
ウエイポイント２２は、必ずしも特徴的地形２３の上方に決定される必要はない。図１２Ｂに示されているように、近辺に特徴的地形２３、２４が存在し、上述のマッチング処理による水中航走体１０の位置の特定方法による位置の特定確度が高い位置であれば、任意に選ばれることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態におけるマルチビーム測深器の機能を説明する概念図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態における測位演算装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態における水深データベースの内容を説明する概念図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態における水中航走体の位置及び方位を特定する手順を示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、計測海底地形データに規定された２次元格子と、水深データベースに規定された２次元格子の関係を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、水深データベースの水深データから、参照データを生成する回転処理を説明する図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、計測海底地形データに規定された２次元格子と、照合データに規定された２次元格子の関係を示す図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の更に他の実施形態における水中航走体の位置及び方位を特定する手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の更に他の実施形態における水中航走体の位置及び方位を特定する手順を示すフローチャートである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、慣性航法装置に位置の初期値を与えて誤差をリセットする方法を説明する図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、慣性航法装置に位置の初期値を与えて誤差をリセットする方法の変形例を説明する図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性の例を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性の他の例を示す図である。
【図１４】図１４は、計測海底地形データから地形の起伏の大きさを判別し、その起伏の大きさに応じて低域通過フィルタ処理及び高域通過フィルタ処理の周波数特性や重み付け係数を調節する処理の一例を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、温度センサによって測定された水温と、水温分布データベースの水温分布データから水温分布を推定する方法を説明するグラフである。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、塩分濃度センサによって測定された塩分濃度と、塩分濃度分布データベースの塩分濃度分布データから塩分分布を推定する方法を説明するグラフである。
【図１９】図１９は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、音速センサによって測定された音速と、音速分布データベースの音速分布データから音速分布を推定する方法を説明するグラフである。
【図２１】図２１は、本発明の更に他の実施形態の水中航走体の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１：マルチビーム測深器
２：速力センサ
３：方位センサ
４：慣性航法装置
５：測位演算装置
６：深度センサ
７：超音波ビーム
８：海底面
１０：水中航走体
１１：入力装置
１２：表示装置
１３：記憶装置
１４：インターフェース
１５：演算装置
１６：水深データベース
１７：潮汐データ
１８：底質情報データベース
２１：温度センサ
２２：塩分濃度センサ
２３：音速センサ
３１：水温分布データベース
３２：塩分濃度分布データベース
３３：音速分布データベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測深手段と、
海底面の各位置の水深を示す水深データが予め格納された水深データベースを備える測位演算装置
とを具備する水中航走体であって、
前記測深手段は、前記海底面の当該水中航走体からの深度を、当該水中航走体の進行方向と垂直な垂直方向に分散して規定された複数の位置について計測し、
前記測位演算装置は、前記測深手段によって計測された前記深度から海底地形に対応する計測海底地形データを生成し、前記計測海底地形データと前記水深データベースに格納された前記水深データとから、マッチング処理によって当該水中航走体の位置を特定する
水中航走体。
【請求項２】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測深手段は、複数の超音波ビームを同時に前記海底面に照射し、前記海底面から反射される反射波から前記計測海底地形データを生成するマルチビーム測深手段を備える
水中航走体。
【請求項３】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記水深データベースには、海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されており、
前記計測海底地形データは、当該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の当該水中航走体からの深度を示しており、
前記測位演算装置は、当該水中航走体の候補位置を複数決定し、前記候補位置のそれぞれについて、前記水深データベースの水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データから前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記参照データとの間のマッチング処理によって当該水中航走体の位置を特定する
水中航走体。
【請求項４】
請求項３に記載の水中航走体であって、
前記計測側２次元格子の基本並進ベクトルは、前記海底側２次元格子の基本並進ベクトルと同一の長さを有している
水中航走体。
【請求項５】
請求項１に記載の水中航走体であって、
更に、当該水中航走体の水面からの深度を測定する深度センサを具備し、
前記測位演算装置は、前記測深手段によって計測された当該水中航走体からの深度と前記深度センサによって測定された当該水中航走体の水面からの前記深度とから、前記海底面の各位置の水面からの水深を示す計測海底地形データを生成し、前記計測海底地形データ及び前記水深データベースに格納された前記水深データから、マッチング処理によって当該水中航走体の位置を特定する
水中航走体。
【請求項６】
請求項５に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、各位置の潮位を示す潮汐データを記憶しており、且つ、前記海底面の各位置の水面からの水深を前記潮汐データを用いて算出する
水中航走体。
【請求項７】
請求項５に記載の水中航走体であって、
前記水深データベースには、海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されており、
前記計測海底地形データは、該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の水面からの水深を示すように生成され、
前記測位演算装置は、当該水中航走体の候補位置を複数決定し、前記候補位置のそれぞれについて、前記水深データベースの水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データから前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記参照データとの間のマッチング処理によって当該水中航走体の位置を特定する
水中航走体。
【請求項８】
請求項３又は請求項７に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記候補位置のそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置のうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置を当該水中航走体の位置として最終的に決定する
水中航走体。
【請求項９】
請求項８に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて２次元ＦＦＴを行ってスペクトルを算出し、算出された前記計測海底地形データと前記参照データの前記スペクトルの差分から前記評価値を算出する
水中航走体。
【請求項１０】
請求項８に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて２次元ＦＦＴを行ってスペクトルを算出し、実空間における前記計測海底地形データと前記参照データの差分と、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれの前記スペクトルの差分の両方に基づいて前記評価値を算出する
水中航走体。
【請求項１１】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測深手段は、超音波ビームを前記海底面に照射し、前記海底面から反射される反射波の強度を前記測位演算装置に送信するように構成され、
前記測位演算装置は、前記海底面の各位置の底質を記述する底質情報データベースを備え、且つ、前記反射波の強度から前記海底面の底質を推定し、推定された底質と前記底質情報データベースに記述された底質とに基づいて、当該水中航走体の位置及び方位を特定する
水中航走体。
【請求項１２】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記水中航走体の運動状況に基づいて当該水中航走体の位置及び方位を特定する
水中航走体。
【請求項１３】
請求項１２に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、直前に特定された当該水中航走体の位置、当該水中航走体の速度、直前に特定された当該水中航走体の方位、及び、直前に当該水中航走体の位置及び方位が特定された時刻と現在時刻の差に基づいて、当該水中航走体の位置及び方位を特定する
水中航走体。
【請求項１４】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記水深データベースに格納された前記水深データとから、マッチング処理によって当該水中航走体の方位を特定する
水中航走体。
【請求項１５】
請求項１４に記載の水中航走体であって、
更に、当該水中航走体の方位を測定する方位センサを具備し、
前記測位演算装置は、前記方位センサによって測定された前記方位に基づいて当該水中航走体の方位の探索範囲を決定し、前記探索範囲についてのみ前記マッチング処理を行うことによって当該水中航走体の方位を最終的に特定する
水中航走体。
【請求項１６】
請求項１４に記載の水中航走体であって、
前記水深データベースには、海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されており、
前記計測海底地形データは、当該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の当該水中航走体からの深度を示しており、
前記測位演算装置は、当該水中航走体の候補位置と候補方位の組み合わせを複数決定し、前記候補位置と候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記水深データベースの水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データと前記候補方位とに基づいて、前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置及び候補方位の組み合わせを当該水中航走体の位置及び方位として最終的に決定する
【請求項１７】
請求項１４に記載の水中航走体であって、
更に、当該水中航走体の水面からの深度を測定する深度センサを具備し、
前記水深データベースには、海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されており、
前記測位演算装置は、前記測深手段によって計測された当該水中航走体からの深度と前記深度センサによって測定された当該水中航走体の水面からの前記深度とから、該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の水面からの水深を示す計測海底地形データを生成し、且つ、
前記測位演算装置は、当該水中航走体の候補位置と候補方位の組み合わせを複数決定し、前記候補位置と候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記水深データベースの水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データと前記候補方位とに基づいて前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置及び候補方位の組み合わせを当該水中航走体の位置及び方位として最終的に決定する
水中航走体。
【請求項１８】
請求項１に記載の水中航走体であって
更に、慣性航法によって当該水中航走体の位置を特定する慣性航法装置を具備し、
前記測位演算装置は、前記マッチング処理によって特定した当該水中航走体の位置を、位置の初期値として前記慣性航法装置に供給する
水中航走体。
【請求項１９】
請求項３又は請求項７に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて低域通過フィルタ処理を行い、前記低域通過フィルタ処理によって得られるデータから第１評価値を算出し、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて高域通過フィルタ処理を行い、前記高域通過フィルタ処理によって得られるデータから第２評価値を算出し、前記第１評価値と前記第２評価値の重み付け加算によって全体評価値を算出し、前記候補位置のうちから前記全体評価値に基づいて選択された一の候補位置を当該水中航走体の位置として最終的に決定する
水中航走体。
【請求項２０】
請求項１９に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記計測海底地形データから起伏の大きさを判断し、且つ、前記重み付け加算において前記第１評価値と前記第２評価値に与えられている重み付け係数を、前記起伏の大きさに応じて調節するように構成された
水中航走体。
【請求項２１】
請求項１に記載の水中航走体であって、
更に、
水温を測定する温度センサと、
塩分濃度を測定する塩分濃度センサ
とを具備し、
前記測位演算装置は、測定された前記水温と前記塩分濃度から音速を算出し、算出された前記音速を用いて前記海底面の当該水中航走体からの前記深度を算出する
水中航走体。
【請求項２２】
更に、音速を測定する音速センサを具備し、
前記測位演算装置は、測定された前記音速を用いて前記海底面の当該水中航走体からの前記深度を算出する
水中航走体。
【請求項２３】
請求項１に記載の水中航走体であって、
更に、
水温を測定する温度センサと、
塩分濃度を測定する塩分濃度センサ
とを具備し、
前記測位演算装置は、
鉛直方向の水温分布を示す水温分布データを蓄積する水温分布データベースと、
鉛直方向の塩分濃度分布を示す塩分濃度分布データを蓄積する塩分濃度分布データベース
とを備え、
前記測位演算装置は、測定された前記水温と前記塩分濃度と前記水温分布データと前記塩分濃度分布データから当該水中航走体と前記海底面の間の音速分布を推定し、推定された前記音速分布を用いて前記海底面の当該水中航走体からの前記深度を算出する
水中航走体。
【請求項２４】
請求項１に記載の水中航走体であって、
更に、音速を測定する音速センサを具備し、
前記測位演算装置は、鉛直方向の音速分布を示す音速分布データを蓄積する音速分布データベースを備え、
前記測位演算装置は、測定された前記音速と前記音速分布データを用いて当該水中航走体と前記海底面の間の音速分布を推定し、推定された前記音速分布を用いて前記海底面の当該水中航走体からの前記深度を算出する
とを備え、
水中航走体。
【請求項２５】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測深手段がマルチビーム測深器である
水中航走体。
【請求項２６】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測深手段がドップラー対地速度計である
水中航走体。
【請求項２７】
水中航走体の位置を特定するための測位方法であって、
海底面の各位置の水深を示す水深データが予め格納された水深データベースを水中航走体に用意するステップと、
海底面の前記水中航走体からの深度を、前記水中航走体に搭載された測深手段によって前記水中航走体の進行方向と垂直な垂直方向に分散して規定された複数の位置について計測するステップと、
前記測深手段によって計測された前記深度から海底地形に対応する計測海底地形データを生成し、前記計測海底地形データと前記水深データベースに格納された前記水深データとから、マッチング処理によって前記水中航走体の位置を特定するステップ
とを具備する
水中航走体の測位方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の測位方法であって、
更に、前記計測海底地形データと前記水深データベースに格納された前記水深データとから、マッチング処理によって前記水中航走体の位置を特定するステップを具備する
水中航走体の測位方法。
【請求項１】
測深手段と、
海底面の各位置の水深を示す水深データが予め格納された水深データベースを備える測位演算装置
とを具備する水中航走体であって、
前記測深手段は、前記海底面の当該水中航走体からの深度を、当該水中航走体の進行方向と垂直な垂直方向に分散して規定された複数の位置について計測し、
前記測位演算装置は、前記測深手段によって計測された前記深度から海底地形に対応する計測海底地形データを生成し、前記計測海底地形データと前記水深データベースに格納された前記水深データとから、マッチング処理によって当該水中航走体の位置を特定する
水中航走体。
【請求項２】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測深手段は、複数の超音波ビームを同時に前記海底面に照射し、前記海底面から反射される反射波から前記計測海底地形データを生成するマルチビーム測深手段を備える
水中航走体。
【請求項３】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記水深データベースには、海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されており、
前記計測海底地形データは、当該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の当該水中航走体からの深度を示しており、
前記測位演算装置は、当該水中航走体の候補位置を複数決定し、前記候補位置のそれぞれについて、前記水深データベースの水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データから前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記参照データとの間のマッチング処理によって当該水中航走体の位置を特定する
水中航走体。
【請求項４】
請求項３に記載の水中航走体であって、
前記計測側２次元格子の基本並進ベクトルは、前記海底側２次元格子の基本並進ベクトルと同一の長さを有している
水中航走体。
【請求項５】
請求項１に記載の水中航走体であって、
更に、当該水中航走体の水面からの深度を測定する深度センサを具備し、
前記測位演算装置は、前記測深手段によって計測された当該水中航走体からの深度と前記深度センサによって測定された当該水中航走体の水面からの前記深度とから、前記海底面の各位置の水面からの水深を示す計測海底地形データを生成し、前記計測海底地形データ及び前記水深データベースに格納された前記水深データから、マッチング処理によって当該水中航走体の位置を特定する
水中航走体。
【請求項６】
請求項５に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、各位置の潮位を示す潮汐データを記憶しており、且つ、前記海底面の各位置の水面からの水深を前記潮汐データを用いて算出する
水中航走体。
【請求項７】
請求項５に記載の水中航走体であって、
前記水深データベースには、海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されており、
前記計測海底地形データは、該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の水面からの水深を示すように生成され、
前記測位演算装置は、当該水中航走体の候補位置を複数決定し、前記候補位置のそれぞれについて、前記水深データベースの水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データから前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記参照データとの間のマッチング処理によって当該水中航走体の位置を特定する
水中航走体。
【請求項８】
請求項３又は請求項７に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記候補位置のそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置のうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置を当該水中航走体の位置として最終的に決定する
水中航走体。
【請求項９】
請求項８に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて２次元ＦＦＴを行ってスペクトルを算出し、算出された前記計測海底地形データと前記参照データの前記スペクトルの差分から前記評価値を算出する
水中航走体。
【請求項１０】
請求項８に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて２次元ＦＦＴを行ってスペクトルを算出し、実空間における前記計測海底地形データと前記参照データの差分と、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれの前記スペクトルの差分の両方に基づいて前記評価値を算出する
水中航走体。
【請求項１１】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測深手段は、超音波ビームを前記海底面に照射し、前記海底面から反射される反射波の強度を前記測位演算装置に送信するように構成され、
前記測位演算装置は、前記海底面の各位置の底質を記述する底質情報データベースを備え、且つ、前記反射波の強度から前記海底面の底質を推定し、推定された底質と前記底質情報データベースに記述された底質とに基づいて、当該水中航走体の位置及び方位を特定する
水中航走体。
【請求項１２】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記水中航走体の運動状況に基づいて当該水中航走体の位置及び方位を特定する
水中航走体。
【請求項１３】
請求項１２に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、直前に特定された当該水中航走体の位置、当該水中航走体の速度、直前に特定された当該水中航走体の方位、及び、直前に当該水中航走体の位置及び方位が特定された時刻と現在時刻の差に基づいて、当該水中航走体の位置及び方位を特定する
水中航走体。
【請求項１４】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記水深データベースに格納された前記水深データとから、マッチング処理によって当該水中航走体の方位を特定する
水中航走体。
【請求項１５】
請求項１４に記載の水中航走体であって、
更に、当該水中航走体の方位を測定する方位センサを具備し、
前記測位演算装置は、前記方位センサによって測定された前記方位に基づいて当該水中航走体の方位の探索範囲を決定し、前記探索範囲についてのみ前記マッチング処理を行うことによって当該水中航走体の方位を最終的に特定する
水中航走体。
【請求項１６】
請求項１４に記載の水中航走体であって、
前記水深データベースには、海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されており、
前記計測海底地形データは、当該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の当該水中航走体からの深度を示しており、
前記測位演算装置は、当該水中航走体の候補位置と候補方位の組み合わせを複数決定し、前記候補位置と候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記水深データベースの水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データと前記候補方位とに基づいて、前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置及び候補方位の組み合わせを当該水中航走体の位置及び方位として最終的に決定する
【請求項１７】
請求項１４に記載の水中航走体であって、
更に、当該水中航走体の水面からの深度を測定する深度センサを具備し、
前記水深データベースには、海底面に規定された海底側２次元格子の各格子点における水深を示す水深データが格納されており、
前記測位演算装置は、前記測深手段によって計測された当該水中航走体からの深度と前記深度センサによって測定された当該水中航走体の水面からの前記深度とから、該水中航走体の近辺に規定された局所座標系の計測側２次元格子の各格子点の水面からの水深を示す計測海底地形データを生成し、且つ、
前記測位演算装置は、当該水中航走体の候補位置と候補方位の組み合わせを複数決定し、前記候補位置と候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記水深データベースの水深データから前記候補位置に対応する部分を抽出し、抽出された前記水深データと前記候補方位とに基づいて前記計測側２次元格子の各格子点の水深を示す参照データを生成し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのそれぞれについて、前記計測海底地形データと前記参照データとの一致度を示す評価値を算出し、前記候補位置及び前記候補方位の組み合わせのうちから前記評価値に基づいて選択された一の候補位置及び候補方位の組み合わせを当該水中航走体の位置及び方位として最終的に決定する
水中航走体。
【請求項１８】
請求項１に記載の水中航走体であって
更に、慣性航法によって当該水中航走体の位置を特定する慣性航法装置を具備し、
前記測位演算装置は、前記マッチング処理によって特定した当該水中航走体の位置を、位置の初期値として前記慣性航法装置に供給する
水中航走体。
【請求項１９】
請求項３又は請求項７に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて低域通過フィルタ処理を行い、前記低域通過フィルタ処理によって得られるデータから第１評価値を算出し、前記計測海底地形データと前記参照データのそれぞれについて高域通過フィルタ処理を行い、前記高域通過フィルタ処理によって得られるデータから第２評価値を算出し、前記第１評価値と前記第２評価値の重み付け加算によって全体評価値を算出し、前記候補位置のうちから前記全体評価値に基づいて選択された一の候補位置を当該水中航走体の位置として最終的に決定する
水中航走体。
【請求項２０】
請求項１９に記載の水中航走体であって、
前記測位演算装置は、前記計測海底地形データから起伏の大きさを判断し、且つ、前記重み付け加算において前記第１評価値と前記第２評価値に与えられている重み付け係数を、前記起伏の大きさに応じて調節するように構成された
水中航走体。
【請求項２１】
請求項１に記載の水中航走体であって、
更に、
水温を測定する温度センサと、
塩分濃度を測定する塩分濃度センサ
とを具備し、
前記測位演算装置は、測定された前記水温と前記塩分濃度から音速を算出し、算出された前記音速を用いて前記海底面の当該水中航走体からの前記深度を算出する
水中航走体。
【請求項２２】
更に、音速を測定する音速センサを具備し、
前記測位演算装置は、測定された前記音速を用いて前記海底面の当該水中航走体からの前記深度を算出する
水中航走体。
【請求項２３】
請求項１に記載の水中航走体であって、
更に、
水温を測定する温度センサと、
塩分濃度を測定する塩分濃度センサ
とを具備し、
前記測位演算装置は、
鉛直方向の水温分布を示す水温分布データを蓄積する水温分布データベースと、
鉛直方向の塩分濃度分布を示す塩分濃度分布データを蓄積する塩分濃度分布データベース
とを備え、
前記測位演算装置は、測定された前記水温と前記塩分濃度と前記水温分布データと前記塩分濃度分布データから当該水中航走体と前記海底面の間の音速分布を推定し、推定された前記音速分布を用いて前記海底面の当該水中航走体からの前記深度を算出する
水中航走体。
【請求項２４】
請求項１に記載の水中航走体であって、
更に、音速を測定する音速センサを具備し、
前記測位演算装置は、鉛直方向の音速分布を示す音速分布データを蓄積する音速分布データベースを備え、
前記測位演算装置は、測定された前記音速と前記音速分布データを用いて当該水中航走体と前記海底面の間の音速分布を推定し、推定された前記音速分布を用いて前記海底面の当該水中航走体からの前記深度を算出する
とを備え、
水中航走体。
【請求項２５】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測深手段がマルチビーム測深器である
水中航走体。
【請求項２６】
請求項１に記載の水中航走体であって、
前記測深手段がドップラー対地速度計である
水中航走体。
【請求項２７】
水中航走体の位置を特定するための測位方法であって、
海底面の各位置の水深を示す水深データが予め格納された水深データベースを水中航走体に用意するステップと、
海底面の前記水中航走体からの深度を、前記水中航走体に搭載された測深手段によって前記水中航走体の進行方向と垂直な垂直方向に分散して規定された複数の位置について計測するステップと、
前記測深手段によって計測された前記深度から海底地形に対応する計測海底地形データを生成し、前記計測海底地形データと前記水深データベースに格納された前記水深データとから、マッチング処理によって前記水中航走体の位置を特定するステップ
とを具備する
水中航走体の測位方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の測位方法であって、
更に、前記計測海底地形データと前記水深データベースに格納された前記水深データとから、マッチング処理によって前記水中航走体の位置を特定するステップを具備する
水中航走体の測位方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００７−２９２７２９（Ｐ２００７−２９２７２９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１０５７（Ｐ２００７−３１０５７）
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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