潜水艦用ソナー市場、CAGR 6.0%で安定拡大 - 2031年に68.79億米ドルへ
潜水艦用ソナー、潜水機用ソナー、自律型無人潜水機(AUV)用ソナー、遠隔操作型無人潜水機(ROV)用ソナーは、周波数、帯域幅、開口部、電力/SWaP、探知距離、分解能、走査幅、更新レート、環境適応性という基本的な要素を共通にするが、任務環境に応じて大幅に設計が調整されているのである。潜水艦搭載のソナーアレイは、複雑な音速プロファイル下での長距離捜索を目的とし、受動探知(ハイドロフォン開口部が大きいバウアレイ・フランクアレイ・曳航アレイを採用し、指向性指数(DI)が高い)と中低周波アクティブ探知(低周波アクティブ探知:約 1~5 kHz、中周波アクティブ探知:約 5~15 kHz)を重視するのである。その性能は、開口部の長さ、自機雑音の制御、高度なビームフォーミング/標的運動解析(TMA)技術に依存するのである。
一方、AUV・ROV・潜水機搭載のソナーペイロードは、中短距離用途に対応するため高周波帯(一般的に 300~1200 kHz)が中心となるのである。具体的な用途としては、前方視イメージング(探知距離 60~150 m、更新レート 10 Hz 以上)、マルチビーム測深機(走査幅 120~170°、測深分解能センチメートル級)、サイドスキャンソナー/合成開口ソナー(SAS:航跡方向分解能 3~5 cm、航速 2~4 ノット時の走査幅 100~300 m)、航法用ドップラー水準計(DVL:最大 200 m 深度まで海底追従可能)などが挙げられるのである。
ソナーシステムの核心技術ブロックとしては、パルス圧縮技術(FM/HFM 方式)、適応ビームフォーミング技術(MVDR 方式)、恒虚警率(CFAR)処理/検出前追跡技術、マルチスタティックネットワーク技術、エッジ側標的自動認識(ATR)/AI 技術、慣性航法装置(INS)と DVL、超短基線測位装置(USBL)/長基線測位装置(LBL)の高精度連携技術などがあるのである。また、現代のソナーシステムは、自律運用スタックとの連携を実現するため、ソフトウェア開発キット(SDK)やデータ配布サービス(DDS)/ロボットオペレーティングシステム 2(ROS 2)インターフェースを提供するのである。
ソナーの用途は、これらのパラメータ設計と明確に対応しているのである。具体的には、潜水艦探知攻撃戦(ASW)は、海洋規模の捜索と隠蔽追跡を目的とし、潜水艦や水上艦が曳航アレイ/船殻装着型ソナー(VDS)による中低周波アクティブ探知を実施するとともに、マルチスタティックコンセプトを採用するのである。機雷対処作戦(MCM)では、広域探査に AUV 搭載 SAS を、機雷の識別・処理に ROV 搭載高周波イメージングソナーをそれぞれ活用するのである。水文学調査や海底地形測量では、測量船・AUV・ROV 搭載のマルチビーム測深機やサイドスキャンソナーを用い、国際水路測量機関(IHO)の基準に準拠した測量を実施するのである。また、洋上風力発電や石油・ガス開発におけるインフラ点検では、ROV/AUV 搭載の高周波イメージングソナーと 3 次元再構成技術を活用し、視界ゼロの水域における AUV/深さ潜水艇(DSV)の航法・衝突回避にもソナーが活用されるのである。
ソナーシステムの選定基準としては、任務航速・飛翔高度における探知確率(Pd)/誤警報確率(Pfa)、センチメートル級のジオレジストレーション精度、探知あたりの消費電力、ATR 技術の成熟度、水温塩分深度計(CTD)データに基づく波形スケジューリングを実現する環境適応性、オペレータの作業負荷と可視化機能の充実度などが挙げられるのである。技術動向としては、機雷対処作戦における SAS の標準化、潜水艦探知攻撃戦の分散型/マルチスタティック化、ソフトウェア定義型デジタルアレイの普及、環境保護対策の強化に伴う低信号強度/低確認度(LPI)波形の開発などが見られるのである。
一方、AUV・ROV・潜水機搭載のソナーペイロードは、中短距離用途に対応するため高周波帯(一般的に 300~1200 kHz)が中心となるのである。具体的な用途としては、前方視イメージング(探知距離 60~150 m、更新レート 10 Hz 以上)、マルチビーム測深機(走査幅 120~170°、測深分解能センチメートル級)、サイドスキャンソナー/合成開口ソナー(SAS:航跡方向分解能 3~5 cm、航速 2~4 ノット時の走査幅 100~300 m)、航法用ドップラー水準計(DVL:最大 200 m 深度まで海底追従可能)などが挙げられるのである。
ソナーシステムの核心技術ブロックとしては、パルス圧縮技術(FM/HFM 方式)、適応ビームフォーミング技術(MVDR 方式)、恒虚警率(CFAR)処理/検出前追跡技術、マルチスタティックネットワーク技術、エッジ側標的自動認識(ATR)/AI 技術、慣性航法装置(INS)と DVL、超短基線測位装置(USBL)/長基線測位装置(LBL)の高精度連携技術などがあるのである。また、現代のソナーシステムは、自律運用スタックとの連携を実現するため、ソフトウェア開発キット(SDK)やデータ配布サービス(DDS)/ロボットオペレーティングシステム 2(ROS 2)インターフェースを提供するのである。
ソナーの用途は、これらのパラメータ設計と明確に対応しているのである。具体的には、潜水艦探知攻撃戦(ASW)は、海洋規模の捜索と隠蔽追跡を目的とし、潜水艦や水上艦が曳航アレイ/船殻装着型ソナー(VDS)による中低周波アクティブ探知を実施するとともに、マルチスタティックコンセプトを採用するのである。機雷対処作戦(MCM)では、広域探査に AUV 搭載 SAS を、機雷の識別・処理に ROV 搭載高周波イメージングソナーをそれぞれ活用するのである。水文学調査や海底地形測量では、測量船・AUV・ROV 搭載のマルチビーム測深機やサイドスキャンソナーを用い、国際水路測量機関(IHO)の基準に準拠した測量を実施するのである。また、洋上風力発電や石油・ガス開発におけるインフラ点検では、ROV/AUV 搭載の高周波イメージングソナーと 3 次元再構成技術を活用し、視界ゼロの水域における AUV/深さ潜水艇(DSV)の航法・衝突回避にもソナーが活用されるのである。
ソナーシステムの選定基準としては、任務航速・飛翔高度における探知確率(Pd)/誤警報確率(Pfa)、センチメートル級のジオレジストレーション精度、探知あたりの消費電力、ATR 技術の成熟度、水温塩分深度計(CTD)データに基づく波形スケジューリングを実現する環境適応性、オペレータの作業負荷と可視化機能の充実度などが挙げられるのである。技術動向としては、機雷対処作戦における SAS の標準化、潜水艦探知攻撃戦の分散型/マルチスタティック化、ソフトウェア定義型デジタルアレイの普及、環境保護対策の強化に伴う低信号強度/低確認度(LPI)波形の開発などが見られるのである。

