【コラム】

軍事とIT

99 水中戦とIT(8) 潜水艦の目標運動解析(2)

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前回は、潜水艦が襲撃(探知目標に対して魚雷やミサイルを撃ち込んで攻撃すること)の際に必要となる、目標運動解析(TMA : Target Motion Analysis)と、そのための手段の話で終わってしまった。そこで今回はTMAそのものの話について。

目標運動解析(TMA)の前提条件

前回に書いたように、アクティブ・ソナーで探信したり、レーダーを海面に突き出して作動させたりすれば、たちまち逆探知されて自身の存在を暴露してしまうので、ここではソナーによるパッシブ探知だけでなんとかする、という前提で考える。

しかし、基本的には聴知した目標の方位しか分からないパッシブ・ソナーだけで、どうやって的針と的速と距離を割り出すか。そこで、いくつかの前提条件をまとめておこう。

まず、的速の範囲はめったやたらに広いわけではない。軍艦でも最高速度はせいぜい30ノット(1ノット=1.852km/h)前後のものが大半を占めるし、経済性を旨とする商船はもっと遅い。

そして、潜水艦に探知されないように騒音を抑えようとすれば、全速では走れない。敵潜がいる可能性が高い海域なら、普通は警戒して騒音を減らそうとする。また、全速航行するとあっという間に燃料が減るので、必要性に迫られなければ、軍艦は全速航行はしないで、経済速度(15~18ノットぐらいだろうか)で航行する場面が多いと考えられる。

そして距離だが、ソナーで探知できる距離の範囲内のことだけ考えればいいだろう。もっとも海中では音響収束帯(CZ : Convergence Zone)とか海底からの反射とかいうものがあり、直接波だけでなく、もっと遠方の音を聴知できることがある。しかし、それは間欠的に入ってくるから、連続的に音量が変動する可能性が高い直接波とは区別できるのではないか。

基本は方位変化率

さて。ソナー員から「ソナー探知、方位2-9-2」とかなんとか探知報告が上がってきたとする。しつこいが、この時点で分かるのは方位だけである。

そこでいきなり行動を起こさずに、しばらく聴知を続ける。探知目標が動いていれば方位が変化するはずなので、方位変化率、つまり時間あたりの角度変化を調べる。たとえば最初の探知から2分後に方位が2-9-0に変われば、方位変化率は左方向に向けて毎分1度である。

その際に自艦が止まっていれば計算は楽だが、自艦も移動している場合には、それも考慮に入れなければならない。

また、遠くの目標が早く移動していても、近くの目標がゆっくり移動していても、方位変化率は同じになる可能性がある。だから、方位変化率の大小だけでは距離は分からない。ただし、音量の変化やドップラー効果の有無によって、接近しているか、遠ざかっているかの見当はつく。

そこで、前述したような前提条件に基づいて、的針や距離の大雑把な値を仮定してみる。仮定すれば、その後の方位変化率がどれぐらいになるかどうかは計算できる。その結果と、実際に聴知して得た方位変化率の値を比較すれば、仮定した数字が合っていたかどうかが分かってくる。

たとえば、仮定の値(1)に基づいて出した方位変化率より実際の方位変化率の方が大きかったとする。ということは、的速が仮定より速かったか、距離が仮定より近かったか、ということだ。幅があるのは的速よりも距離だから、まず距離を変えてみる方がよいだろう。

そこで仮定の数字を変えてさらに様子を見る。そして、仮定の値(2)に基づいて出した方位変化率より実際の方位変化率の方が小さければ、数字を変えすぎだったということになるので、少し戻してみる。

と、こんなプロセスを繰り返しながら追い込んでいくことで、的針・的速の見当がついてくる。最初は的針・的速ともそれなりの範囲を持っていたものが、仮定と実測の値を比較するプロセスを繰り返すことでだんだん縮小してきて、点とはいわないまでも、それなりに狭い範囲に収斂する、というイメージだろうか。それができて初めて、魚雷やミサイルに解析値をセットして撃ち出すことができる。

もしも可能であれば、ある地点で探知した後で全速航行して場所を移して、再度、同じ目標の聴知を試みる手もある。同じ場所にとどまっていると方位変化率しか分からないが、自身の位置を大きく変えれば探知目標の方位が大きく変わるから、交差方位法によって位置を標定できる可能性がある。

ただし、移動前と移動後に探知した目標が同じものであることが前提になる。また、相手の動きと自艦の動きの両方を考慮に入れて作図・計算する必要がある。

また、高速航行すれば自艦発生騒音が大きくなるので、被探知をどう避けるかも考えなければならない。原潜なら問題ないが、通常潜だとバッテリの残量が減るという問題もある。

他の情報源も援用する

そこで、パッシブ・ソナー以外の情報も援用できるとありがたい。ESMアンテナを突き出して、たまたま敵艦がレーダーを作動させていれば、傍受した電波を調べることでレーダーの機種が分かる(こともある)。それは敵艦の種類を知る一助になるし、もちろん発信源の方位も分かる。ただし相手が単独ではないと、ソナー探知の目標とESM探知の目標が同じか、別か、を判断する作業が必要になる。

相手が水上艦船なら、近接すれば潜望鏡観測もできる。これで方位と距離の見当をつけられる。艦型識別ができれば、上部構造物やマストがどこまで水面上に突き出ているかを見ることで、距離を概算できる可能性がある(遠ければ見えている範囲が狭くなるからで、これもまた幾何学の問題である)。ただしそれをやるには、突き出した潜望鏡の高さと、視認した目標の寸法に関するおおまかな情報が要る。

レーダーやアクティブ・ソナーを使う手もあるが、これは「最後の手段」であろうか。

TMAにまつわるいろいろ

前回にも述べたように、このTMAのプロセスというのは基本的に幾何学の領域であり、数字さえ決めれば、コンピュータで計算できる部分が多い。

ただし、そこのところは国によって流儀が異なり、すべてコンピュータで処理する流儀の海軍と、コンピュータによる処理と紙の上での手書き作図を併用する流儀の海軍があるようである。どちらが正しくて、どちらが間違っているというものでもないが、併用するとダブルチェックになる反面、紙とコンピュータが違う結果を出してきたときに厄介なことになるかも知れない。

この「紙 vs コンピュータ」という話、会社の日常業務でもありそうな話である。ただし、TMAによって得た解析値を魚雷にダイレクトに送り込むことを考えると、コンピュータを使う方が便利だ。紙の上で作業をすると、いちいち手入力しなければ魚雷を調定できない。

なお、TMAのプロセスが円滑に進む前提条件は、的針・的速が変化しないことである。帝国海軍でいうところの之字運動、つまりジグザグ航行をするのは、(敵潜から見た場合の)的針を不規則に変化させて、TMAプロセスを阻害するのが目的である。もちろん、速力も一定にしないで上げたり下げたりする方が、敵潜のTMAプロセスは難しいものになる。

そうなってくると、コンピュータ任せで万事解決とは行かず、ときには艦長のカンで「えいやっ」と勝負に出なければならない場面が発生するかも知れない。

執筆者紹介

井上孝司

IT分野から鉄道・航空といった各種交通機関や軍事分野に進出して著述活動を展開中のテクニカルライター。マイクロソフト株式会社を経て1999年春に独立。「戦うコンピュータ2011」(潮書房光人社)のように情報通信技術を切口にする展開に加えて、さまざまな分野の記事を手掛ける。マイナビニュースに加えて「軍事研究」「丸」「Jwings」「エアワールド」「新幹線EX」などに寄稿しているほか、最新刊「現代ミリタリー・ロジスティクス入門」(潮書房光人社)がある。

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インデックス

連載目次
第215回 光学センサー機器(6)いろいろなところでテレビカメラ
第214回 光学センサー機器(5)陸戦用の暗視装置
第213回 光学センサー機器(4)艦艇用のEO/IRセンサー
第212回 光学センサー(3)EO/IRセンサーとレーザー目標指示器の一体化
第211回 光学センサー機器(2)NOCTIS IN DIES(夜を昼に変える)
第210回 光学センサー機器(1)光学センサーとは
第209回 特別編・地震観測技術と核実験監視の関係
第208回 特別編・システム屋さんから見たイージス・アショアの利点
第207回 ソナー(11)水測予察と音響処理
第206回 ソナー(10)被探知を避けるためのあれこれ
第205回 ソナー(9)哨戒機とソノブイ・その2
第204回 ソナー(8)哨戒機とソノブイ・その1
第203回 ソナー(7)電纜敷設艦と海洋観測艦
第202回 ソナー(6)曳航ソナーの方位アンビと多局化
第201回 ソナー(5)SOSUSとSURTASS
第200回 ソナー(4)可変深度ソナーVDS(Variable Depth Sonar)
第199回 ソナー(3)パッシブ・ソナーの構造に関する基本
第198回 ソナー(2)アクティブ・ソナーの構造に関する基本
第197回 ソナー(1)ソナーの種類と用途
第196回 特別編・F-35の量産を支えるグローバル・サプライチェーン
第195回 特別編・カール・グスタフ無反動砲
第194回 アンテナ(10)巨大なアンテナ - 「象のオリ」「スペース・フェンス」
第193回 アンテナ(9)艦艇用のアンテナは難しい
第192回 アンテナいろいろ(8)電子戦機器のアンテナ
第191回 アンテナいろいろ(7)潜水艦の通信
第190回 弾道ミサイル発射の探知手段いろいろ(2)
第188回 弾道ミサイル発射の探知手段いろいろ(1)
第187回 アンテナ(6)衛星のアンテナ
第186回 アンテナいろいろ(5)通信機器のアンテナ
第185回 アンテナいろいろ(4)レーダーのアンテナ・その3
第184回 アンテナいろいろ(3)レーダーのアンテナ・その2
第183回 アンテナいろいろ(2)レーダーのアンテナ・その1
第182回 アンテナいろいろ(1)アンテナの重要性
第181回 マン・マシン・インタフェース(6)カラー表示とモノクロ表示
第180回 マン・マシン・インタフェース(5)ポインティングとスマホ化
第179回 マン・マシン・インタフェース(4)どう操作するか
第178回 マン・マシン・インターフェイス(3)情報の見せ方・その2
第177回 マン・マシン・インタフェース(2)情報の見せ方(その1)
第176回 マン・マシン・インタフェース(1)インタフェースの良し悪しは重要
第175回 人工衛星(9)データ中継衛星と衛星間通信
第174回 人工衛星(8)データの受信・解析・配信
第173回 人工衛星(7)衛星管制網と衛星管制システム
第172回 人工衛星(6)UAVと衛星の関係
第171回 延命改修(7)形態管理
第170回 延命改修(6)ミサイルの場合
第169回 延命改修(5)艦艇の場合
第168回 延命改修(4)輸送機の場合
第167回 延命改修(3)AWACS機の場合 - E-3Cセントリーの機内を紹介
第166回 延命改修(2)F-15の場合
第165回 延命改修(1)総論
第164回 特集F-35(6)短距離離陸・垂直着陸を容易に実現
第163回 特集F-35(5)ソフトウェアの開発と飛行諸元の制限
第162回 特集F-35(4)不思議の国のALIS
第161回 特集F-35(3)CNIとデータリンク
第160回 特集F-35(2)EO-DASとHMD
第159回 特集F-35(1)精緻な組み立て工程
第158回 平成29年度概算要求における情報通信系の話題
第157回 装甲戦闘車両とIT(12)車両の無人化と自動走行
第156回 装甲戦闘車両とIT(11)IEDジャマー
第155回 装甲戦闘車両とIT(10)周辺監視用カメラなど
第154回 装甲戦闘車両とIT(9)アクティブ自衛システム
第153回 装甲戦闘車両とIT(8)砲弾と信管
第152回 装甲戦闘車両とIT(7)ネットワーク化とユーザー・インタフェース
第151回 装甲戦闘車両とIT(6)FBCB2とBFTとBMS
第150回 装甲戦闘車両とIT(5)指揮車という名のAFV
第149回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(4)IED対応のアクティブ座席
第148回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(3)砲兵の射撃統制装置
第146回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(2)戦車の射撃統制装置
第145回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(1)行進間射撃
第144回 X-2と将来戦闘機(10)運用構想と技術の関係
第143回 X-2と将来戦闘機(9)機内空間設計と3D CAD
第142回 X-2と将来戦闘機(8)FBWか、FBLか
第141回 X-2と将来戦闘機(7)データリンク
第140回 X-2と将来戦闘機(6)モデリングとシミュレーション
第139回 X-2と将来戦闘機(5)カウンター・ステルス
第138回 X-2と将来戦闘機(4)クラウド・シューティング
第137回 実はハイテクな救難ヘリコプター
第136回 X-2と将来戦闘機(3)スマート・スキン
第135回 X-2と将来戦闘機(2)推力・飛行統合制御[2]
第133回 X-2と将来戦闘機(1)推力・飛行統合制御[1]
第132回 軍事作戦と通信(5)通信とコンピュータの関わり
第130回 軍事作戦と通信(4)国立暗号博物館訪問記
第129回 軍事作戦と暗号(3)暗号の機械化
第128回 軍事作戦と通信(2)コードとサイファー
第127回 軍事作戦と通信(1)通信手段いろいろ
第126回 人工衛星(5)早期警戒衛星
第125回 人工衛星(4)測位衛星(航法衛星)
第124回 人工衛星(3)偵察衛星
第123回 人工衛星(2)通信衛星
第122回 人工衛星(1)軍事衛星の種類いろいろ
第121回 防空とIT(7)エネルギー兵器の場合
第120回 防空とIT(6)IAMD(防空とミサイル防衛の統合)
第119回 防空とIT(5)艦隊防空[その2]
第118回 防空とIT(4)艦隊防空[その1]
第117回 防空とIT(3)野戦防空
第116回 防空とIT(2)防空システムのコンピュータ化
第115回 防空とIT(1)第二次世界大戦における防空システム
第114回 米海軍イージス艦を見る(4)戦闘システムの形態管理
第113回 米海軍イージス艦を見る(3)艦橋の更新
第112回 米海軍イージス艦を見る(2)戦闘システムの更新
第111回 米海軍イージス艦を見る(1)「変わるもの」と「変えてはいけないもの」
第110回 電子戦とIT(10)蔵出し写真館・艦艇編
第109回 電子戦とIT(9)蔵出し写真館・飛行機編
第108回 電子戦とIT(8)電子戦装置の自動化
第107回 電子戦とIT(7)艦艇の電子戦装備
第106回 電子戦とIT(6)その他の電子戦
第105回 電子戦とIT(5)自衛用電子戦装備
第104回 電子戦とIT(4)ECCM
第103回 電子戦とIT(3)ECMとCOMJAM
第102回 電子戦とIT(2)脅威ライブラリ
第101回 電子戦とIT(1)電子戦とはなんぞや
第100回 水中戦とIT(9)ソノブイ・オペレーション
第99回 水中戦とIT(8) 潜水艦の目標運動解析(2)
第98回 水中戦とIT(7) 潜水艦の目標運動解析(1)
第97回 水中戦とIT(6)港湾警備・ダイバー探知
第96回 水中戦とIT(5)嫌らしい機雷
第95回 水中戦とIT(4)機雷戦その2
第94回 水中戦とIT(3)機雷戦その1
第93回 水中戦とIT(2)魚雷避けに関するいろいろ
第92回 水中戦とIT(1)水中戦とは?
第91回 艦艇のシステム化(6)タンクと電子制御
第90回 艦艇のシステム化(5)フネの中における通信手段
第89回 艦艇のシステム化(4)ズムウォルト級とTSCE-I
第88回 艦艇のシステム化(3)省人化とダメコン
第87回 艦艇のシステム化(2)指揮管制装置とは
第86回 艦艇のシステム化(1)システム艦とは
第85回 射撃管制(6)対地・対艦ミサイル
第84回 射撃管制(5)対空ミサイル
第83回 射撃管制(4)砲兵に特有の事情
第82回 射撃管制(3)機関銃・機関砲・火砲その3
第81回 射撃管制(2)機関銃・機関砲・火砲その2
第80回 射撃管制(1)機関銃・機関砲・火砲その1
第79回 相互運用性(5)相互運用性実現の足を引っ張るのは?
第78回 相互運用性(4)物資補給の相互運用性
第77回 相互運用性(3)情報システムの相互運用性
第76回 相互運用性(2)通信分野の相互運用性
第75回 相互運用性(1)相互運用性とは
第74回 不正規戦とIT(8)NATOが演習にソーシャル・メディアを取り込む
第73回 不正規戦とIT(7)国境線の侵入監視や港湾警備
第72回 不正規戦とIT(6)不正規戦と電子戦
第71回 不正規戦とIT(5)コミュニケーションに翻訳ツール
第70回 不正規戦とIT(4)民心掌握とIT
第69回 不正規戦とIT(3)通信を利用した追跡・捕捉
第68回 不正規戦とIT(2)コミュニケーション手段としてのIT
第67回 不正規戦とIT(1)宣伝戦とインターネット
第66回 衛星携帯電話も使いよう
第65回 個人用装備のIT化(5)無線機をめぐる話・いろいろ!?
第64回 個人用装備のIT化(4)個人用武器の精密誘導化
第63回 個人用装備のIT化(3)個人用情報端末機器のあれこれ
第62回 個人用装備のIT化(2) 個人レベルの通信網はどうするか
第61回 個人用装備のIT化(1) 個人レベルの情報武装
第60回 サイバー防衛(8) ソーシャル・エンジニアリング
第59回 サイバー防衛(7) サプライチェーンという戦場
第58回 サイバー防衛(6) オープンな場も戦場になる
第57回 サイバー防衛(5) 弱者の最強兵器
第56回 サイバー防衛(4) アクティブ・ディフェンス
第55回 サイバー防衛(3) 攻撃手段いろいろ
第54回 サイバー防衛(2) サイバー攻撃の動機・手段・内容
第53回 サイバー防衛(1) サイバー攻撃・サイバー防衛とは
第52回 軍事におけるシミュレーションの利用(6) 負傷者治療の巻
第51回 軍事におけるシミュレーションの利用(5) 計測とデブリの巻
第50回 軍事におけるシミュレーションの利用(4) 海の巻
第49回 軍事におけるシミュレーションの利用(3) 陸の巻
第48回 軍事におけるシミュレーションの利用(2) 空の巻
第47回 軍事におけるシミュレーションの利用(1) RDT&Eの巻
第46回 情報活動とIT(6) 情報戦とサイバー戦
第45回 情報活動とIT(5) 情報資料の配信と利用
第44回 情報活動とIT(4) 情報を管理するためのシステムに求められる課題
第43回 情報活動とIT(3) ELINT・COMINT・SIGINT
第42回 情報活動とIT(2) 画像情報のデジタル化
第41回 情報活動とIT(1) なぜ情報活動が必要か
第40回 軍艦・海戦とIT (6) 艦艇の設計・建造とIT
第39回 軍艦・海戦とIT (5) ダメージコントロール
第38回 軍艦・海戦とIT (4) ウェポンシステムとオープンアーキテクチャ
第37回 軍艦・海戦とIT (3) データリンクによるネットワーク化
第36回 軍艦・海戦とIT (2) 艦内ネットワークの整理統合
第35回 軍艦・海戦とIT (1) システム艦ってなに?
第34回 警戒監視体制の構築とIT(6) IT化と人手の使い分け
第33回 警戒監視体制の構築とIT(5) 宇宙空間とサイバー空間
第32回 警戒監視体制の構築とIT(4) 陸の警戒監視
第31回 警戒監視体制の構築とIT(3) 海の警戒監視
第30回 警戒監視体制の構築とIT(2) 空の警戒監視
第29回 警戒監視体制の構築とIT(1) 警戒監視とITの関わり
第28回 指揮統制・指揮管制とIT(4) : 関連する要素技術とまとめ
第27回 指揮統制・指揮管制とIT(3) 軍艦の戦闘指揮所
第26回 指揮統制・指揮管制とIT(2) 特定任務分野の指揮管制
第25回 指揮統制・指揮管制とIT(1) 戦略・作戦レベルの指揮統制
第24回 陸戦とIT(6) 兵站業務とIT活用
第23回 陸戦とIT(5) 地雷やIEDの探知もハイテク化
第22回 陸戦とIT(4) IT化と電源の問題
第21回 陸戦とIT(3) 陸戦と通信網
第20回 陸戦とIT(2) 陸戦兵器の精密誘導化
第19回 陸戦とIT(1) 陸戦における状況認識
第18回 UAVとモジュラー設計
第17回 UAVによる映像情報の収集とデータ処理
第16回 無人戦闘機は実現可能か?
第15回 UAVと有人機の空域共有問題
第14回 武装UAVのオペレーション
第13回 無人偵察機(UAV)に関する基本と武装化の経緯
第12回 Build a Little, Test a Little and Learn a Lot
第11回 イージス・アショアとモジュール化と相互運用性
第10回 ミサイル防衛に必要な通信網とネットワーク化交戦
第9回 イージス艦のベースラインと能力向上
第8回 イージス艦とはそもそも何か
第7回 弾道ミサイル防衛とC2BMC
第6回 F-35ライトニングIIの操縦システム
第5回 F-35ライトニングIIの兵站支援
第4回 F-35ライトニングIIのソフトウェア
第3回 F-35ライトニングIIとネットワーク中心戦
第2回 F-35ライトニングIIの"眼"
第1回 F-35ライトニングIIは何が違う?

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