How to detect and neutralize underwater object

本発明は、請求項１の上位概念に記載された形式の、海域に存在する水中対象体、例えば機雷を検出および無力化する方法に関する。

機雷を検出および破壊する公知の方法（EP 0 535 044 B1）では、リモート操縦される無人の水中車両、いわゆるＲＯＶと、機雷を破壊するための装薬を装備した、リモート操縦の探索および機雷破壊ユニットが使用される。 これらはグラスファイバケーブルを介して互いに接続されている。 このＲＯＶは、別のグラスファイバケーブルを介して、機雷の検出および位置特定を行うためのソナー装置を有する海上船に接続されている。 さらにこの機雷および探索ユニットには、トランスポンダ、近距離ソナーなどの音響式センサ、照明ユニットを有するテレビカメラなどの光センサ、ならびに走行方向、水平面に対する角度、海底との距離および潜水深さなどのナビゲーションのための実際データを測定するセンサが装備されている。 上記のトランスポンダは、音響測位システム（ＡＰＳ acoustic position system）と通信し、その水中マイクロフォンは上記のＲＯＶに配置されている。 このＲＯＶは発射ユニット、いわゆるランチャを有しており、このランチャによって探索および機雷破壊ユニットが放出される。 この探索および機雷破壊ユニットは、海上船にいるオペレータにより、上記のＡＰＳによって、機雷に配向された機雷探索ソナーのソナービームの方に誘導される。 つぎに上記の探索および機雷破壊ユニットは、機雷探索ソナーのソナービーム内をオペレータにより、機雷に向かって誘導される。 ここでこの探索および機雷破壊ユニットのトランスポンダ信号および機雷エコー信号は機雷探索ソナーのディスプレイに表示される。 機雷はテレビカメラによってチェックされ、また探索および機雷破壊ユニットは、オペレータにより、機雷に対して破壊に有利な位置に移動され、その後、オペレータによってリモートで着火される。 例えばホローチャージとすることの可能な探索および機雷破壊ユニットの爆発性の装薬により、機雷の爆発がトリガされ、この際に探索および機雷破壊ユニットは一緒に破壊される。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法を提供して、この方法により、殊に沿岸地方において海域に存在する水中対象体、例えば機雷を高速かつ効率的に捜索して、これを除去できるようにすることである。

この課題は、本発明により、請求項１の特徴部分に記載した特徴的構成によって解決される。

本発明の方法の利点は、偵察任務および無力化任務を別個に１つずつの無人水中車両によって遂行することができ、またこれにより、極めて精確に位置特定された対象体を無力化任務に割り当てることができる。 偵察画像に複数の対象体が発見される場合、相異なる水中車両によって並列に無力化任務を同時に遂行することができるため、海域を一掃するための時間を格段に短くすることができる。 無力化任務中、割り当てられた対象体がマークされかつ記憶されている画像と、水中車両の走行中にセンサによって連続して伝送される部分画像とを画像比較することによって、割り当てられた対象体への最短の道のりが迅速に見つけられ、また割り当てられた対象体が高い信頼性で識別される。 例えば、無力化任務において自律走行する水中車両のコースをあらかじめ設定するナビゲーション装置、例えば推測航法ナビゲータは不要である。 殊に無力化のための水中車両は、有人のミッションセンタ、例えば遂行すべき任務をまとめる海上船から遠く離れて作業できるため、例えば機雷除去のためにミッションセンタが危険にさらされることはない。 上記の水中車両は、従来の機雷撤去車両が乗り入れて撤去することができない沿岸地方に問題なく進入することができる。

本発明の有利な発展形態および構成を有する本発明の方法の有利な実施形態は、他の請求項に記載されている。

以下では、図面に示した実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。 ここで図１は、上記の方法に必要な偵察無人機および無力化無人機のコンポーネントのブロック図ならびにミッションセンタによって実行される方法ステップの流れ図を示している。

図１において参照符号１１でミッションセンタ、例えば海上船または潜水艦が示されており、このミッションセンタから、海域における機雷探索および撤去が調整される。 ミッションセンタ１１では、乗り入れる海域が、以下では海域区画と記す検出区画および撤去区画に分けられ、これらの海域区画では順次または並列に偵察任務または撤去任務が実行される。 全活動中、ミッションセンタ１１それ自体は、撤去に割り当てられた海域から遠く離れているため、どの時点においてもこれが危険にさらされることはない。

参照符号１２は、自律で行動する無人の第１の水中車両を示しており、これは偵察任務を実行する。 以下ではこれを偵察無人機と称する。 参照符号１３は、自律で行動する第２の水中車両を示しており、これは無力化任務、すなわちここで説明する機雷撤去の場合は機雷破壊を実行する。 以下ではこれを無力化無人機と称する。 偵察無人機１２は、光学式および／または音響式センサ１４、例えば高解像度カメラ、または「サイドルッキングモード」（Side-Looing-Mode）または「フォワードルッキングモード」（Forward-Looking-Modus）で作動される近距離ソナー、またはパラメトリック式ソナーまたは堆積物音響測深機、ならびにセンサから供給されたデータを記憶するためのソナーデータ記憶装置１７を有する。 ふつう偵察無人機１２は、駆動およびラダー装置１５を有しており、これは操縦プログラム記憶装置１６に格納されている操縦プログラムによって制御される。 すべてのコンポーネントは、中央の制御ユニット１８によって首尾一貫して駆動制御される。

無力化無人機１３は、偵察無人機１２と同じセンサ２０を有する。 この無力化無人機も駆動およびラダー装置２１を有しており、付加的に無力化ユニット２２、例えば装薬または機雷破壊装薬を有する。 センサ２０から供給されるデータは、画像生成器２３に供給され、この画像生成器には評価ユニット２４が後置接続されている。 この評価ユニットの入力側は、さらに画像データを記憶するための記憶装置２５に接続されている。 無力化無人機１３のすべてのコンポーネントは、中央の制御ユニット２６によって首尾一貫して駆動制御される。

これらの自律で動作する２つ無人水中車両により、割り当てられた海域に存在する機雷を以下の方法にしたがって検出して無力化する。

有利には多数の偵察無人機１２および無力化無人機１３がミッションセンタ１１に共に運ばれており、これらは必要時に使用される。 海域区分を決定した後、偵察無人機１２の操縦プログラム記憶装置１６には所定の操縦プログラムが記憶される。 この操縦プログラムにしたがって偵察無人機１２にこの海域区分を系統的にパトロールさせる。 偵察任務を遂行するため、偵察無人機１２はミッションセンサ１１から水中に出され、あらかじめ設定された上記の操縦プログラムにしたがって海域区分をパトロールする。 センサ１４はこの海域区分の海底をセンシングして、連続してセンサデータを供給する。 これらのセンサデータからこの海底の２次元または３次元画像を作成することができる。 センサ１４として近距離ソナーまたは高解像度カメラを使用する場合、海域区分の画像としてその地形図が得られる。 センサ１４として堆積物音響測探機またはパラメトリック方式ソナーを使用する場合、地形図の他にさらに海底の土質の画像が、センサの侵入深さによって設定される土の深さまで作成される。 すべてのセンサデータはセンサデータ記憶装置１７に記憶される。

偵察任務が終了した後、偵察無人機１２はミッションセンタ１１に戻る。 ここではセンタデータが制御データ記憶装置２７から読み出されて、これらのセンサデータから上記の海域区分の海底の２次元または３次元画像が作成される（画像生成３０）。 すでに述べたように上記の画像は、はこの海域区画の海底の土質および地形図か、または地形図を示す。 つぎに、生成された画像は、ここで説明する実施例では機雷である水中対象体の有無について評価される（画像評価３１）。 識別された複数の対象体から１つの水中対象体が選択され、また画像においてマーキングが行われる（対象体マーキング３２）。 対象体マーキングが付された画像は、偵察無人機１２の画像データ記憶装置２５に読み込まれる（画像読み込み３３）。 上記の画像に複数の水中対象体が得られる場合、この画像において別の水中対象体をマーキングし、この対象体マーキングを有する画像を第２の偵察無人機１２の画像記憶装置２５に読み込むことができる。

上記のように準備した無力化無人機１３は、ミッションセンタ１１から水中に出され、無力化任務を遂行するためにスタートされる。 無力化任務中、無力化無人機１３においてセンサ２０が用いられ、連続して海底の部分画像が作成される。 このためにセンサ２０によって供給されたセンサデータは画像生成器２３に供給され、この画像生成器において、無力化無人機１３が都度走行する区画であって、画像記憶装置２５に記憶されている画像の区画に相応する部分画像が連続して作成される。 画像生成器２３において作成された部分画像と、画像データ記憶装置２５に記憶されている画像とは評価ユニット２４において連続して比較され、この比較データに基づいて操縦データが求められ、これが駆動およびラダー装置２１に供給される。 この操縦信号によって無力化無人機１３は水中対象体に向かって誘導される。

無力化無人機１３が水中対象体のところに到着すると、中央の制御ユニット１８は、無力化ユニット２２、例えば組み込まれた装薬を起爆し、この装薬によって機雷は爆発されて撤去される。 ここで上記の水中対象体のところへの到着も同様に画像生成器２３によって作成した対象体周囲の部分画像と、画像データ記憶装置２５に記憶されている画像を比較することによって識別される。

択一的には無力化無人機１３の無力化ユニットはツールとすることも可能であり、このツールによって例えば、係維機雷（Ankertauminen）の係維索を切断して、これによって係維機雷を浮揚させて、水面で除去することができる。 上で説明した実施例の変形形態において、ミッションセンタ１１で実行される画像生成を偵察無人機１２に移すことができ、これによってすでに偵察無人機１２だけで、パトロールした海域区分の海底の２次元または３次元画像を供給し、ミッションセンタ１１ではこの画像を機雷の有無だけについて評価する。

自律で行動する偵察無人機１２の代わりに、ミッションセンタ１１からリモート操縦される、例えば有線操縦の偵察無人機も使用することができる。 この偵察無人機は操縦プログラム記憶装置を除いて同じコンポーネントを有する。

本発明の方法に必要な偵察無人機および無力化無人機のコンポーネントのブロック図ならびにミッションセンタによって実行される方法ステップを示す流れ図である。