JP7313250B2 - Bottom shape measuring device - Google Patents

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JP7313250B2 JP2019182384A JP2019182384A JP7313250B2 JP 7313250 B2 JP7313250 B2 JP 7313250B2 JP 2019182384 A JP2019182384 A JP 2019182384A JP 2019182384 A JP2019182384 A JP 2019182384A JP 7313250 B2 JP7313250 B2 JP 7313250B2
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Description

本発明は、水底形状測定装置に関する。 The present invention relates to a bottom shape measuring device.

海底、湖底、河床などに対する浚渫作業や構造物の構築作業に際しては、海底、湖底、河床の底の水底形状を正確に測定することが必要である。
水底形状測定装置として、観測船から支持フレームを介してソナーを水中に配置し、ソナーによって測定した水底の3次元形状情報と、観測船に搭載したGPS測位装置で測位された測位情報に基づいて水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報として生成する技術が提案されている(特許文献1参照)。
上記従来技術では、波浪による観測船の揺れによって生じる測定誤差を補正するために、観測船側に3次元位置センサを設けて観測船の3次元位置を取得すると共に、地上側にトータルステーションを設け、トータルステーションによって観測船の位置を測定して測位データを求め、これら観測船の3次元位置と測位データを用いて水底形状情報を補正するようにしている。
2. Description of the Related Art Accurate measurement of the bottom shape of the seabed, lakebed, riverbed, and the like is required during dredging and construction of structures on the seabed, lakebed, riverbed, and the like.
As a water bottom shape measuring device, a technology has been proposed in which a sonar is placed underwater from an observation ship via a support frame, and the shape of the water bottom is generated as water bottom shape information indicated by coordinate positions on the earth based on the three-dimensional shape information of the water bottom measured by the sonar and the positioning information measured by the GPS positioning device mounted on the observation ship (see Patent Document 1).
In the conventional technology described above, in order to correct the measurement error caused by the shaking of the observation ship due to waves, a three-dimensional position sensor is provided on the observation ship side to acquire the three-dimensional position of the observation ship, and a total station is provided on the ground side, the position of the observation ship is measured by the total station to obtain positioning data, and the three-dimensional position of the observation ship and the positioning data are used to correct the bottom shape information.

しかしながら、上記従来技術では、そもそも水底形状情報を得るために観測船と観測船を運行するための船舶免許資格者が必要となり、設備コスト、運用コストが高いものとなっている。
また、波浪による観測船の揺れによって生じる測定誤差を補正するために3次元位置センサ、トータルステーションといった装置が必要となり、また、測定誤差の補正を行なうための演算処理が必要となり、構成の簡素化、コストの低減を図る上で不利となる。
そこで、本出願人は、無人飛行機に吊り下げた3次元形状測定部を水中に位置させることで水底形状の3次元形状である水底形状情報を生成し、観測船を用いることに伴う様々なコストを低減する上で有利な水底形状測定装置を既に提案している。
However, in the above-described prior art, in the first place, in order to obtain the bottom shape information, it is necessary to have a survey ship and a person with a ship license to operate the survey ship, and the equipment cost and operation cost are high.
In addition, devices such as a three-dimensional position sensor and a total station are required to correct measurement errors caused by the shaking of the observation ship due to waves, and arithmetic processing is required to correct the measurement errors, which is disadvantageous in terms of simplifying the configuration and reducing costs.
Therefore, the present applicant has already proposed a water bottom shape measuring device that is advantageous in reducing various costs associated with using an observation ship by generating water bottom shape information, which is a three-dimensional shape of the water bottom, by positioning a three-dimensional shape measuring unit suspended from an unmanned aircraft underwater.

特開2010-30340号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-30340

ところで、無人飛行機がそれに搭載されたバッテリの電力によってロータを回転させて飛行するものである場合、あるいは、無人飛行機がそれに搭載された化石燃料によって動作する内燃機関(エンジン)によってロータを回転させるものである場合には、バッテリあるいは化石燃料の容量によって飛行時間、飛行距離が制約される。
特に、無人飛行機で3次元形状測定部を吊り下げて飛行させる場合は、無人飛行機に3次元形状測定部の重量が加わることから飛行時間、飛行距離が低下することが懸念され、水底形状情報の生成を効率よく行なう上で改善の余地がある。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、水底形状情報の生成を効率よく行なう上で有利な水底形状測定装置を提供することにある。
By the way, when an unmanned airplane flies with its rotor rotated by electric power of a battery mounted on it, or when the rotor is rotated by an internal combustion engine (engine) mounted on it that operates on fossil fuel, the flight time and flight distance are restricted by the capacity of the battery or fossil fuel.
In particular, when flying an unmanned aerial vehicle with the three-dimensional shape measuring unit suspended, the weight of the three-dimensional shape measuring unit is added to the unmanned aerial vehicle, which may reduce flight time and distance.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a bottom shape measuring apparatus that is advantageous in efficiently generating bottom shape information.

上述の目的を達成するため、本発明は、水底の形状を測定する水底形状測定装置であって、遠隔制御される無人飛行体と、前記無人飛行体にワイヤを介して吊り下げられた筐体と、前記筐体に浮力を与える浮体と、前記浮体の浮力を制御する浮力制御部と、前記筐体に収容され前記筐体が水中に位置した状態で前記水底の3次元形状を測定し3次元形状情報を生成する3次元形状測定部と、前記無人飛行体に搭載され測位衛星から受信した測位信号に基づいて前記無人飛行体の位置を測位し測位情報として生成する測位部と、前記3次元形状情報および前記測位情報に基づいて前記水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報として生成する水底形状情報生成部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体は、その内部に気体が給排されることで膨張収縮し、その内部の前記気体の容積によって浮力が調整される袋体で構成され、前記浮力制御部は、前記袋体に前記気体を供給する気体供給部と、前記袋体に充填された気体を排出させる気体排出部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記気体供給部から前記袋体に供給される前記気体は水上の空気であることを特徴とする。
また、本発明は、前記気体供給部から前記袋体に供給される前記気体は、前記筐体に収容されたボンベ内の気体であることを特徴とする。
また、本発明は、前記袋体は、前記筐体の外部に設けられ、膨張した状態の前記袋体の全体を覆うと共に、水の出入りが可能に形成された袋体保護ケースを更に備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記筐体は、水の出入りが可能に構成され、前記袋体は、前記筐体の内部に設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体は、その内部に気体と水とが給排されることで浮力が調整されるバラストタンクで構成され、前記バラストタンクの上部と下部にそれぞれ開閉弁が設けられ、前記浮力制御部は、前記開閉弁を含んで構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮力制御部は、前記バラストタンクの内部に気体を供給するボンベを含んで構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記筐体は水密に構成され、前記バラストタンクは、前記筐体で構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮力制御部による浮力の制御は、前記筐体の少なくとも一部を水面上に位置させる浮力を前記浮体に与えるようになされることを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a water bottom shape measuring apparatus for measuring the shape of a water bottom, comprising: an unmanned flying object that is remotely controlled; a casing suspended from the unmanned flying object via a wire; a floating body that provides buoyancy to the casing; a buoyancy control unit that controls the buoyancy of the floating body; A positioning unit that measures the position of the unmanned air vehicle based on a positioning signal received from an on-board positioning satellite and generates positioning information, and a water bottom shape information generating unit that generates the shape of the water bottom as water bottom shape information indicated by coordinate positions on the earth based on the three-dimensional shape information and the positioning information.
Further, the present invention is characterized in that the floating body expands and contracts when gas is supplied to and discharged from the inside thereof, and is composed of a bag whose buoyancy is adjusted by the volume of the gas therein, and the buoyancy control section comprises a gas supply section that supplies the gas to the bag and a gas discharge section that discharges the gas filled in the bag.
Further, the present invention is characterized in that the gas supplied from the gas supply unit to the bag is air above water.
Further, the present invention is characterized in that the gas supplied from the gas supply unit to the bag is gas in a cylinder housed in the housing.
In addition, the present invention is characterized in that the bag is provided outside the housing, and further includes a bag protection case that covers the entirety of the bag in an inflated state and is formed to allow water to enter and exit.
Further, the present invention is characterized in that the housing is configured to allow water to enter and exit, and the bag body is provided inside the housing.
Further, according to the present invention, the floating body is composed of a ballast tank in which buoyancy is adjusted by supplying and discharging gas and water therein, opening and closing valves are provided in upper and lower portions of the ballast tank, respectively, and the buoyancy control unit is configured including the opening and closing valve.
Further, the present invention is characterized in that the buoyancy control section includes a cylinder for supplying gas to the inside of the ballast tank.
Further, the present invention is characterized in that the casing is watertight, and the ballast tank is composed of the casing.
Further, the present invention is characterized in that the buoyancy control by the buoyancy control section is such that the buoyancy is applied to the floating body so as to position at least a part of the housing above the water surface.

本発明によれば、無人飛行体から吊り下げた3次元形状測定部を水中に位置させて水底の3次元形状を測定し3次元形状情報を生成すると共に、測位部により無人飛行体の位置を測位し測位情報として生成し、それら3次元形状情報および測位情報に基づいて水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報として生成するようにした。
したがって、従来のようにソナーを設けた観測船が不要となるため、観測船と観測船を運行するための船舶免許資格者が必要となり、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となる。また、3次元形状測定部を支持する無人飛行体は、波浪の影響を受けることがなく、従来のように観測船の揺れを補正するための設備が不要となり、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。
また、3次元形状測定部を収容する筐体に浮力を与える浮体を設けると共に、浮体の浮力を制御するようにしたので、無人飛行体によって筐体を水面に浮かべて水面に沿って移動させるにあたって、浮体の浮力の分だけ無人飛行体に加わる筐体の重量を軽減できるので、無人飛行体によって筐体を空中に位置させた状態で移動させる場合に比較して無人飛行体の負荷を軽減させることができる。
そのため、無人飛行体が飛行に要するバッテリあるいは化石燃料の消費量を抑制する上で有利となり、無人飛行体の飛行時間、飛行距離を確保する上で有利となり、広範囲にわたって水底の水底形状情報を生成する上で有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上で有利となる。
また、浮体を、その内部に気体が給排されることで膨張収縮し、その内部の気体の容積によって浮力が調整される袋体で構成すると、構成の簡素化を図り、無人飛行体の負荷を軽減する上で有利となる。
また、気体供給部から袋体に供給される気体を水上の空気とすると、特別なガスなどの気体を測定の都度新たに準備する必要がなく、水底形状測定装置の運用コストを低減する上で有利となる。
また、気体供給部から袋体に供給される気体を筐体に収容されたボンベ内の気体とすると、水上の空気を取り入れるためのホースが不要となるため、空中を移動する場合に生じるホースの空気抵抗を抑制する上で有利となり、無人飛行体が飛行に要するバッテリあるいは化石燃料の消費量を抑制する上で有利となり、無人飛行体の飛行時間、飛行距離を確保する上で有利となり、広範囲にわたって水底の水底形状情報を生成する上で有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上で有利となる。
また、膨張した状態の袋体の全体を覆うと共に、水の出入りが可能に形成された袋体保護ケースを設けると、袋体が岩や構造物などに干渉して損傷することが防止され、袋体の保護を図る上で有利となる。
また、筐体を水の出入りが可能に構成し、袋体を筐体の内部に設けると、袋体保護ケースを設けることなく、袋体が岩や構造物などに干渉して損傷することが防止され、袋体の保護を図る上で有利となる。
また、浮体を、その内部に気体と水とが給排されることで浮力が調整されるバラストタンクで構成すると、構成の簡素化を図り、無人飛行体の負荷を軽減する上で有利となる。
また、浮力制御部をバラストタンクの内部に気体を供給するボンベを含んで構成すると、バラストタンクから水を排出してバラストタンクによる浮力を発生させる際に、ボンベから供給される空気をバラストタンクの内部に導入すれば済む。そのため、無人飛行体を上昇させ、水中部の全体を空中まで上昇させてバラストタンクから水を排出する必要がなく、無人飛行体が飛行に要するバッテリあるいは化石燃料の消費量を抑制する上で有利となり、無人飛行体の飛行時間、飛行距離を確保する上で有利となり、広範囲にわたって水底の水底形状情報を生成する上で有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上で有利となる。
また、バラストタンクを水が出入りする筐体で構成すると、構成の簡素化、コスト低減を図る上で有利となる。
また、筐体の少なくとも一部を水面上に位置させる浮力を浮体に与えるように浮力制御部による浮力の制御を行なうと、無人飛行体によって筐体の全体を水中に位置させた状態で水面に沿って移動させる場合に比較して筐体に作用する水の抵抗を抑制できるため、無人飛行体の負荷を軽減させる上でより有利となり、無人飛行体の飛行時間、飛行距離を確保する上でより有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上でより一層有利となる。
According to the present invention, a three-dimensional shape measuring unit suspended from an unmanned flying object is positioned underwater to measure the three-dimensional shape of the water bottom to generate three-dimensional shape information.
Therefore, since a survey ship equipped with a sonar as in the past is not required, a survey ship and a person with a ship license to operate the survey ship are required, which is advantageous in terms of reducing equipment costs and operating costs. In addition, the unmanned aerial vehicle that supports the three-dimensional shape measurement unit is not affected by waves, and does not require equipment for correcting the shaking of the observation ship as in the past, which is advantageous in terms of simplifying the configuration and reducing costs.
In addition, since a floating body that gives buoyancy to the housing that accommodates the three-dimensional shape measuring unit is provided and the buoyancy of the floating body is controlled, the weight of the housing that is applied to the unmanned flying body can be reduced by the amount of the buoyancy of the floating body when the unmanned flying body floats the housing on the water surface and moves along the water surface.
Therefore, it is advantageous in suppressing the consumption of batteries or fossil fuels required for flight of the unmanned flying object, in securing flight time and flight distance of the unmanned flying object, in generating bottom shape information over a wide range, and in efficiently generating water bottom shape information.
In addition, if the floating body is constructed of a bag that expands and contracts when gas is supplied to and discharged from its interior, and the buoyancy is adjusted by the volume of the gas therein, the configuration is simplified and it is advantageous in reducing the load on the unmanned aerial vehicle.
In addition, if the gas supplied from the gas supply unit to the bag body is air above the water, there is no need to prepare a new gas such as a special gas for each measurement, which is advantageous in reducing the operation cost of the bottom shape measuring apparatus.
In addition, if the gas supplied from the gas supply unit to the bag body is the gas in the cylinder housed in the housing, a hose for taking in the air above the water is not required, which is advantageous in suppressing the air resistance of the hose that occurs when the unmanned aerial vehicle moves in the air. It is advantageous in doing so.
In addition, when a bag body protection case is provided which covers the entire inflated bag body and is formed so that water can flow in and out, the bag body is prevented from interfering with rocks, structures, etc. and being damaged, which is advantageous in terms of protecting the bag body.
In addition, when the housing is configured to allow water to enter and exit, and the bag is provided inside the housing, the bag is prevented from interfering with rocks, structures, etc. and being damaged without providing a bag protection case, which is advantageous in protecting the bag.
Also, if the floating body is composed of a ballast tank in which the buoyancy is adjusted by supplying and discharging gas and water, it is advantageous in simplifying the configuration and reducing the load on the unmanned air vehicle.
Further, when the buoyancy control unit includes a cylinder that supplies gas to the inside of the ballast tank, when discharging water from the ballast tank and generating buoyancy by the ballast tank, it is sufficient to introduce the air supplied from the cylinder into the ballast tank. Therefore, it is not necessary to raise the unmanned flying object, raise the entire underwater part to the air, and discharge the water from the ballast tank, which is advantageous in suppressing the consumption of batteries or fossil fuels required for flight of the unmanned flying object, in securing the flight time and flight distance of the unmanned flying object, in generating the bottom shape information of the water bottom over a wide range, and in efficiently generating the water bottom shape information.
In addition, if the ballast tank is composed of a housing through which water flows in and out, it is advantageous in terms of simplification of the structure and cost reduction.
In addition, if the buoyancy control unit controls the buoyancy so as to give the buoyancy to the floating body so that at least a part of the housing is positioned above the water surface, the water resistance acting on the housing can be suppressed compared to the case where the unmanned flying body moves along the water surface with the entire housing positioned underwater.

第1の実施の形態の水底形状測定装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a bottom shape measuring device according to a first embodiment; FIG. 無人飛行体によって水中部が水中に配置された測定状態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a measurement state in which the underwater section is placed underwater by the unmanned air vehicle; 第1の実施の形態の水底形状測定装置の水中部の構成を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing the structure of an underwater part of a bottom shape measuring device according to a first embodiment; FIG. 図3のA-A線矢視図である。4 is a view taken along the line AA of FIG. 3; FIG. 第1の実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the operation of the bottom shape measuring device of the first embodiment; 第2の実施の形態の水底形状測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing the configuration of a bottom shape measuring device of a second embodiment. 第2の実施の形態の水底形状測定装置の水中部の構成を示す縦断面図である。FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the underwater part of the bottom shape measuring device of the second embodiment; 図7のA-A線矢視図である。FIG. 8 is a view taken along the line AA in FIG. 7; 第2実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである。9 is a flow chart showing the operation of the bottom shape measuring device of the second embodiment; 第3の実施の形態の水底形状測定装置の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a bottom shape measuring device according to a third embodiment; 第3の実施の形態の水底形状測定装置の水中部の構成を示す縦断面図である。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the underwater part of the bottom shape measuring device of the third embodiment; 第4の実施の形態の水底形状測定装置の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a bottom shape measuring device according to a fourth embodiment; 第4の実施の形態の水底形状測定装置の水中部の構成を示す縦断面図である。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of an underwater portion of a bottom shape measuring apparatus according to a fourth embodiment;

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図1に示すように、本実施の形態の水底形状測定装置10Aは、管理装置12と、無人飛行体14と、水中部16Aとを含んで構成されている。
管理装置12は、水底46(図2参照)の形状を測定する海、河川、湖などの近傍の地上に設けられている。
管理装置12は、遠隔操作司令部12Aと、管理装置側通信部12Bと、地図データベース部12Cと、表示部12Dと、管理装置側飛行制御部12Eと、水底形状情報生成部12Fと、情報処理部12Gと、記憶部12Hと、出力部12Iとを含んで構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a water bottom shape measuring apparatus 10A of this embodiment includes a management device 12, an unmanned flying vehicle 14, and an underwater section 16A.
The management device 12 is provided on the ground in the vicinity of a sea, river, lake, or the like to measure the shape of the water bottom 46 (see FIG. 2).
The management device 12 includes a remote operation command section 12A, a management device side communication section 12B, a map database section 12C, a display section 12D, a management device side flight control section 12E, a bottom shape information generation section 12F, an information processing section 12G, a storage section 12H, and an output section 12I.

遠隔操作司令部12Aは、ジョイスティックなどの操作部材を作業者が操作することで無人飛行体14を遠隔操作するための飛行体操作指令情報を生成するものである。
また、遠隔操作司令部12Aは、操作ボタンなどの操作部材を作業者が操作することで無人飛行体14に搭載された測位部14Dの動作を開始させ、あるいは、停止させるための測位部14Dの操作指令情報を生成するものである。
また、遠隔操作司令部12Aは、ジョイスティックなどの操作部材を作業者が操作することで水中部16Aを遠隔操作するための水中部操作指令情報を生成するものである。
管理装置側通信部12Bは、無線回線Nを介して無人飛行体14と通信を行なうものであり、無人飛行体14に飛行体操作指令情報、測位部14Dの操作指令情報を送信し、無人飛行体14から送信される画像情報、測位情報、3次元形状情報を受信するものであり、図中符号1202は管理装置側通信部12Bのアンテナを示す。
なお、画像情報、測位情報、3次元形状情報については後で詳述する。
また、管理装置側通信部12Bは、無線回線Nを介して無人飛行体14を経由して後述する水中部16Aの水中部側制御部26と通信を行なうものであり、水中部側制御部26に対して水中部操作司令情報を送信するものである。
The remote operation command unit 12A generates flying object operation command information for remotely operating the unmanned flying object 14 by an operator operating an operation member such as a joystick.
Further, the remote operation command unit 12A generates operation command information for the positioning unit 14D for starting or stopping the operation of the positioning unit 14D mounted on the unmanned air vehicle 14 by the operator operating an operation member such as an operation button.
Further, the remote operation command section 12A generates underwater section operation command information for remotely operating the underwater section 16A by the operator operating an operation member such as a joystick.
The management device-side communication unit 12B communicates with the unmanned flying object 14 via the wireless network N, transmits flying object operation command information and positioning unit 14D operation command information to the unmanned flying object 14, and receives image information, positioning information, and three-dimensional shape information transmitted from the unmanned flying object 14. Reference numeral 1202 in the figure denotes an antenna of the management device-side communication unit 12B.
Image information, positioning information, and three-dimensional shape information will be described in detail later.
The management device side communication section 12B communicates with an underwater section side control section 26 of an underwater section 16A, which will be described later, via the unmanned air vehicle 14 via the wireless line N, and transmits underwater section operation command information to the underwater section side control section 26.

地図データベース部12Cは、水底46の形状を測定しようとする海、河川、湖などを含む地図情報を格納している。 The map database unit 12C stores map information including seas, rivers, lakes, etc. for which the shape of the water bottom 46 is to be measured.

表示部12Dは、管理装置側通信部12Bで受信された画像情報、3次元形状情報を表示するものである。
したがって、作業者は、表示部12Dによって表示された画像情報、3次元形状情報に基づいて無人飛行体14の遠隔操作を行なうことが可能となっている。
また、表示部12Dは、管理装置側通信部12Bで受信された測位情報に基づいて、地図データベース部12Cに格納されている地図情報を読み出して表示すると共に、無人飛行体14の現在位置を表示部12Dの表示画面上に表示された地図の上に表示するように構成されている。
したがって、作業者は、表示部12Dによって表示された地図と無人飛行体14の現在位置とに基づいて無人飛行体14の遠隔操作を行なうことが可能となっている。
The display unit 12D displays the image information and the three-dimensional shape information received by the management device side communication unit 12B.
Therefore, the operator can remotely operate the unmanned flying object 14 based on the image information and the three-dimensional shape information displayed by the display unit 12D.
Further, the display unit 12D is configured to read and display the map information stored in the map database unit 12C based on the positioning information received by the management device side communication unit 12B, and to display the current position of the unmanned air vehicle 14 on the map displayed on the display screen of the display unit 12D.
Therefore, the operator can remotely operate the unmanned flying object 14 based on the map displayed by the display unit 12D and the current position of the unmanned flying object 14. FIG.

管理装置側飛行制御部12Eは、作業者の遠隔操作に代えて、管理装置側通信部12Bで受信された測位情報と、予め定められた飛行ルートとに基づいて無人飛行体14を上記飛行ルートに沿って自動制御により飛行させるものである。
すなわち、地図データベース部12Cの地図情報に基づいて、無人飛行体14を測定すべき水底46に沿って飛行するような飛行コースを設定しておき、管理装置側飛行制御部12Eによって測位情報と飛行コースに基づいて飛行体操作指令情報を生成し、飛行体操作指令情報を管理装置側通信部12Bから無線回線Nを介して飛行体側通信部14Aに送信し、飛行体操作指令情報を飛行体側飛行制御部14Cに与えることで、無人飛行体14を自動制御することができる。
The management device-side flight control unit 12E automatically flies the unmanned air vehicle 14 along the flight route based on the positioning information received by the management device-side communication unit 12B and a predetermined flight route instead of remote control by an operator.
That is, based on the map information in the map database unit 12C, a flight course is set such that the unmanned aircraft 14 flies along the sea bed 46 to be measured, the management device side flight control unit 12E generates aircraft operation command information based on the positioning information and the flight course, the aircraft operation command information is transmitted from the management device side communication unit 12B to the aircraft side communication unit 14A via the wireless line N, and the aircraft operation command information is given to the aircraft side flight control unit 14C. The unmanned air vehicle 14 can be automatically controlled.

水底形状情報生成部12Fは、管理装置側通信部12Bで受信された3次元形状情報および測位情報に基づいて水底46の形状を地球上の座標位置で示される、言い換えると、3次元座標で示される水底形状情報として生成するものである。 The bottom shape information generation unit 12F generates the shape of the bottom 46 as bottom shape information represented by coordinates on the earth, in other words, represented by three-dimensional coordinates, based on the three-dimensional shape information and positioning information received by the management device side communication unit 12B.

情報処理部12Gは、水底形状情報を演算処理することで、水底46の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを生成するものである。
本実施の形態では、表示部12Dによる水底形状情報の表示は、情報処理部12Gによって生成された水底46の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを表示することでなされる。
The information processing unit 12G generates a cross-sectional view, a perspective view, a contour map, and the like showing the shape of the bottom 46 by performing arithmetic processing on the bottom shape information.
In this embodiment, the display unit 12D displays the bottom shape information by displaying a cross-sectional view, a perspective view, a contour map, etc. showing the shape of the bottom 46 generated by the information processing unit 12G.

記憶部12Hは、水底形状情報生成部12Fで生成された水底形状情報、情報処理部12Gで生成された水底46の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを格納するものである。
出力部12Iは、記憶部12Hに記憶された水底形状情報や断面図、斜視図、等深線図などを出力するものであり、例えば、メモリカードなどの半導体記録媒体にそれら水底形状情報や図を記録し、あるいは、ネットワークを介して端末装置にそれら水底形状情報や図を送信したり、あるいは、プリンタを用いて紙媒体にそれら水底形状情報や図を印刷したりするものである。
The storage unit 12H stores the bottom shape information generated by the bottom shape information generation unit 12F, and the sectional view, perspective view, contour map, etc. showing the shape of the bottom 46 generated by the information processing unit 12G.
The output unit 12I outputs the bottom shape information, cross-sectional view, perspective view, contour map, etc. stored in the storage unit 12H. For example, it records the bottom shape information and diagrams on a semiconductor recording medium such as a memory card, transmits the bottom shape information and diagrams to a terminal device via a network, or prints the bottom shape information and diagrams on a paper medium using a printer.

無人飛行体14は、図2に示すように、飛行体本体18と、飛行体本体18に設けられた複数のロータ20と、ロータ20毎に設けられロータ20を回転駆動する複数のモータ(不図示)と、モータに電力を供給するバッテリ(不図示)を備えている。
なお、本実施の形態では、無人飛行体14がバッテリの電力によってロータ20を回転させる場合について説明するが、本発明は、無人飛行体14が化石燃料で動作するエンジンによってロータ20を回転させるものであっても無論適用可能である。
また、無人飛行体14は、図1に示すように、飛行体側通信部14A、撮像部14B、飛行体側飛行制御部14C、測位部14Dを含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the unmanned aircraft 14 includes an aircraft main body 18, a plurality of rotors 20 provided in the aircraft main body 18, a plurality of motors (not shown) provided for each rotor 20 to rotationally drive the rotors 20, and a battery (not shown) for supplying power to the motors.
In the present embodiment, the case where the unmanned flying object 14 rotates the rotor 20 by the electric power of the battery will be described, but the present invention is of course applicable even if the unmanned flying object 14 rotates the rotor 20 by an engine that operates on fossil fuel.
As shown in FIG. 1, the unmanned aircraft 14 includes an aircraft-side communication unit 14A, an imaging unit 14B, an aircraft-side flight control unit 14C, and a positioning unit 14D.

飛行体側通信部14Aは、管理装置12の管理装置側通信部12Bと無線回線Nを介して通信を行なうものであり、撮像部14Bで撮像された画像情報、測位部14Dで生成された測位情報、後述する水中部16Aに搭載された3次元形状測定部24で生成された3次元形状情報を、管理装置側通信部12Bに送信すると共に、管理装置側通信部12Bから無人飛行体操作指令情報および水中部操作指令情報を受信するものである。図中符号1402は飛行体側通信部14Aのアンテナを示す。 The aircraft-side communication unit 14A communicates with the management-apparatus-side communication unit 12B of the management device 12 via a wireless line N. The aircraft-side communication unit 14A transmits image information captured by the imaging unit 14B, positioning information generated by the positioning unit 14D, and three-dimensional shape information generated by a three-dimensional shape measurement unit 24 mounted on the underwater unit 16A, which will be described later, to the management-apparatus-side communication unit 12B. It receives underwater part operation instruction information. Reference numeral 1402 in the figure denotes an antenna of the aircraft-side communication section 14A.

撮像部14Bは、無人飛行体14の周囲を撮像して画像情報を生成するものである。
飛行体側飛行制御部14Cは、管理装置側通信部12Bから無線回線Nを介して飛行体側通信部14Aに送信された飛行体操作指令情報に基づいて各ロータ20を回転制御することで、無人飛行体14を飛行させるものである。
測位部14Dは、飛行体本体18に搭載され測位衛星から受信した測位信号に基づいて無人飛行体14の位置を測位し測位情報として生成するものである。
このような測位衛星は、GPS、GLONASS、Galileo、準天頂衛星(QZSS)等のGNSS(Global Navigation Satellite System:全球測位衛星システム)で用いられるものであり、それら測量システムで使用される測位衛星の1つを用いてもよく、あるいは、2つ以上の測位衛星を組み合わせて用いても良い。
The image capturing unit 14B captures an image of the surroundings of the unmanned air vehicle 14 and generates image information.
The aircraft-side flight control unit 14C causes the unmanned aircraft 14 to fly by controlling the rotation of each rotor 20 based on the aircraft operation command information transmitted from the management device-side communication unit 12B to the aircraft-side communication unit 14A via the wireless line N.
The positioning unit 14D measures the position of the unmanned flying object 14 based on positioning signals received from positioning satellites mounted on the flying object main body 18 and generates positioning information.
Such positioning satellites are used in GNSS (Global Navigation Satellite System) such as GPS, GLONASS, Galileo, Quasi-Zenith Satellite (QZSS), etc. One of the positioning satellites used in these survey systems may be used, or two or more positioning satellites may be used in combination.

なお、水底形状情報生成部12Fを無人飛行体14に設け、水底形状情報生成部12Fで生成された水底形状情報を無線回線Nを介して無人飛行体14から離れた管理装置12へ送信するようにしてもよい。
しかしながら、本実施の形態のように、無人飛行体14から離れた管理装置12に水底形状情報生成部12Fを設け、水底形状情報生成部12Fによる水底形状情報の生成を、無線回線Nを介して供給される3次元形状情報および測位情報に基づいて行なうようにすると、無人飛行体14に水底形状情報生成部12Fを設ける場合に比較して、無人飛行体14の省電力化、軽量化を図れることから、無人飛行体14の飛行継続時間を確保でき、したがって、無人飛行体14の一回の飛行によってより広い範囲の水底22の3次元形状の測定を行なうことができ、測定の効率化を図る上で有利となる。
The bottom shape information generator 12F may be provided in the unmanned flying object 14, and the bottom shape information generated by the bottom shape information generating unit 12F may be transmitted to the management device 12 remote from the unmanned flying object 14 via the wireless line N.
However, as in the present embodiment, if the water bottom shape information generating unit 12F is provided in the management device 12 remote from the unmanned flying object 14 and the water bottom shape information generating unit 12F generates the water bottom shape information based on the three-dimensional shape information and the positioning information supplied via the wireless network N, the power saving and weight reduction of the unmanned flying object 14 can be achieved compared to the case where the unmanned flying object 14 is provided with the water bottom shape information generating unit 12F. The flight duration of the body 14 can be secured, and therefore, the three-dimensional shape of the water bottom 22 in a wider range can be measured by one flight of the unmanned air vehicle 14, which is advantageous in improving the efficiency of the measurement.

図1から図4に示すように、水中部16Aは、筐体22と、3次元形状測定部24と、水中部側制御部26と、ポンプ28と、気体排出弁30と、浮体32と、水中部バッテリ(不図示)を含んで構成されている。
筐体22は、水密に構成され、筐体22の内部に、3次元形状測定部24、水中部側制御部26、ポンプ28、気体排出弁30、水中部バッテリが収容され、筐体22の外部に浮体32が設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the underwater section 16A includes a housing 22, a three-dimensional shape measuring section 24, an underwater section side control section 26, a pump 28, a gas discharge valve 30, a floating body 32, and an underwater section battery (not shown).
The housing 22 is watertight, and houses the three-dimensional shape measuring unit 24, the underwater controller 26, the pump 28, the gas discharge valve 30, and the underwater battery.

筐体22は、飛行体本体18にワイヤ34を介して吊り下げられ、飛行体本体18の飛行により飛行体本体18と共に移動するものであり、空中あるいは水中に位置した状態とされるものである。
図3、図4に示すように、本実施の形態では、筐体22は円柱状を呈し、円板状の底壁2202と、底壁2202の周囲から起立する円筒状の側壁2204と、側壁2204の上端を接続する円板状の上壁2206とを備えている。
上壁2206の外周寄りの箇所には周方向に等間隔をおいて4つの吊り下げ用フック2210が設けられている。
本実施の形態では、飛行体本体18から1本のワイヤ34が吊り下げられており、ワイヤ34の下部は4本の分岐部3402に分岐しており、それら分岐部3402が各吊り下げ用フック2210に結合されている。
なお、筐体22の形状は、円柱状に限定されるものではなく、四角柱状、多角形柱状、球状など任意である。
The housing 22 is suspended from the aircraft body 18 via a wire 34, moves with the aircraft body 18 as the aircraft body 18 flies, and is positioned in the air or in the water.
As shown in FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, the housing 22 has a cylindrical shape and includes a disk-shaped bottom wall 2202, a cylindrical side wall 2204 rising from the periphery of the bottom wall 2202, and a disk-shaped upper wall 2206 connecting the upper end of the side wall 2204.
Four hanging hooks 2210 are provided on the top wall 2206 near the outer circumference at equal intervals in the circumferential direction.
In this embodiment, one wire 34 is suspended from the aircraft main body 18, the lower part of the wire 34 branches into four branched portions 3402, and these branched portions 3402 are coupled to respective hanging hooks 2210.
The shape of the housing 22 is not limited to a columnar shape, and may be any shape such as a square columnar shape, a polygonal columnar shape, or a spherical shape.

浮体32は、筐体22に浮力を与えるものである。
本実施の形態では、浮体32は、その内部に気体としての空気が給排されることで膨張収縮し、その内部の気体(空気)の容積によって浮力が調整される袋体36で構成されている。
袋体36は、伸縮するゴム膜で形成され、本実施の形態では、筐体22の側壁2204の外周に沿って円環状に形成され、すなわち筐体22の周囲に沿って延在し、断面が均一な円形を呈している。
なお、図3,図4において袋体36は膨張した状態を示しており、膨張した状態で袋体36は筐体22の周囲全周にわたって延在している。
袋体36は、その内周部の複数箇所が取り付け部材38を介して筐体22の側壁2204に固定されている。
袋体36の内周部の箇所には、ポンプ28によって空気が供給される気体供給口3602と、気体排出弁30を介して空気が排出される気体排出口3604とが設けられている。
また、本実施の形態では、図3、図4に示すように、膨張した状態の袋体36の全体を覆うと共に、水の出入りが可能に形成された袋体保護ケース40が設けられ、袋体保護ケース40は筐体22の側壁2204に取り付けられている。
袋体保護ケース40は、例えば、金網や多数の孔が形成された板金などで構成されている。
このような袋体保護ケース40を設けることで、袋体36が岩や構造物などに干渉して損傷することが防止され、袋体36の保護が図られている。
The floating body 32 gives buoyancy to the housing 22 .
In the present embodiment, the floating body 32 is configured by a bag body 36 that expands and contracts when air as gas is supplied and discharged, and whose buoyancy is adjusted by the volume of the gas (air) inside.
The bag body 36 is formed of an elastic rubber film, and in the present embodiment, is formed in an annular shape along the outer periphery of the side wall 2204 of the housing 22, that is, it extends along the periphery of the housing 22 and has a uniform circular cross section.
3 and 4 show the bag body 36 in an inflated state, and the bag body 36 extends over the entire circumference of the housing 22 in the inflated state.
The bag body 36 is fixed to the side wall 2204 of the housing 22 via the mounting members 38 at a plurality of points on the inner peripheral portion thereof.
A gas supply port 3602 to which air is supplied by the pump 28 and a gas discharge port 3604 to which air is discharged through the gas discharge valve 30 are provided at the inner peripheral portion of the bag body 36 .
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, a bag protection case 40 is provided that covers the entirety of the inflated bag 36 and that allows water to enter and exit. The bag protection case 40 is attached to the side wall 2204 of the housing 22.
The bag protection case 40 is made of, for example, a wire mesh or a sheet metal with a large number of holes.
By providing such a bag body protection case 40, the bag body 36 is prevented from interfering with rocks, structures, etc. and being damaged, and the bag body 36 is protected.

3次元形状測定部24は、筐体22内部で底壁2202上に取り付けられ、筐体22が水中に位置した状態で水底46の3次元形状を測定し3次元形状情報を生成するものである。
3次元形状測定部24として、超音波50を用いるソナー、あるいは、レーザー光52を用いるレーザー測定機を用いることができる。
この場合、底壁2202には、超音波50あるいはレーザー光52を透過させる窓部が形成されている。
ソナーは、超音波50を水底46に照射すると共に、水底46からの反射波を受信し、受信波に基づいて3次元形状情報を生成するものである。
ソナーとして、単一のビーム状の超音波50を水底46に向かってスキャン(走査)するもの、あるいは、広がりを持った複数のビーム状の超音波50(マルチビーム)を同時に水底46に向かって照射するものの何れを用いても良く、このようなソナーとして従来公知の様々なソナーが使用可能である。
The three-dimensional shape measuring unit 24 is mounted on the bottom wall 2202 inside the housing 22 and measures the three-dimensional shape of the water bottom 46 with the housing 22 positioned underwater to generate three-dimensional shape information.
As the three-dimensional shape measuring unit 24, a sonar using ultrasonic waves 50 or a laser measuring machine using laser light 52 can be used.
In this case, the bottom wall 2202 is formed with a window through which the ultrasonic wave 50 or the laser beam 52 is transmitted.
The sonar irradiates the water bottom 46 with ultrasonic waves 50, receives reflected waves from the water bottom 46, and generates three-dimensional shape information based on the received waves.
The sonar may be one that scans (scans) a single beam of ultrasonic waves 50 toward the water bottom 46, or one that simultaneously irradiates a plurality of spread beams of ultrasonic waves 50 (multi-beam) toward the water bottom 46. Various conventionally known sonars can be used as such sonars.

このように3次元形状測定部24を、超音波50を水底46に照射すると共に、水底46からの反射波を受信し、受信波に基づいて3次元形状情報を生成するソナーを含んで構成すると、海、湖、河川などの水中の透明度の影響を受けることなく、正確な3次元形状情報を得る上で有利となり、水底形状情報生成部12Fにより得られる水底形状情報の精度を確保する上で有利となる。 If the three-dimensional shape measuring unit 24 includes a sonar that irradiates the water bottom 46 with the ultrasonic waves 50, receives the reflected waves from the water bottom 46, and generates three-dimensional shape information based on the received waves, it is advantageous in obtaining accurate three-dimensional shape information without being affected by the transparency of water such as seas, lakes, and rivers, and in ensuring the accuracy of the water bottom shape information obtained by the water bottom shape information generating unit 12F.

レーザー測定機は、レーザー光を水底46に照射すると共に、水底46から反射された反射光を受信し、受信した反射光に基づいて3次元形状情報を生成するものである。
レーザー測定機として、従来公知の単一のレーザー光52を水底46に向かってスキャン(走査)するものを使用することができる。
なお、形状測定に使用するレーザー光52としてはグリーンレーザーが用いられることが多く、これは、グリーンレーザーが水によって吸収されにくく水底46まで確実に届き、水底46からの反射光の強度を確保できるためである。
The laser measuring machine irradiates the bottom of water 46 with laser light, receives reflected light reflected from the bottom of water 46, and generates three-dimensional shape information based on the received reflected light.
As a laser measuring machine, a conventionally known single laser beam 52 that scans (scans) toward the water bottom 46 can be used.
In addition, a green laser is often used as the laser beam 52 used for shape measurement. This is because the green laser is less likely to be absorbed by water and reliably reaches the water bottom 46, and the intensity of the reflected light from the water bottom 46 can be ensured.

このように3次元形状測定部24を、レーザー光52を水底46に照射すると共に、水底46から反射された反射光を受信し、受信した反射光に基づいて3次元形状情報を生成するレーザー測定機を含んで構成すると、レーザー光52が空中から水中に照射される場合に比較して、レーザー光52が空気(大気)と水面48との界面を通らないため、界面でレーザー光52が散乱して光量が低下することが抑制されるので、より深度の大きな水底46の水底形状情報を得る上で有利となる。 When the three-dimensional shape measuring unit 24 includes a laser measuring machine that irradiates the water bottom 46 with the laser light 52, receives the light reflected from the water bottom 46, and generates three-dimensional shape information based on the received reflected light, the laser light 52 does not pass through the interface between the air (atmosphere) and the water surface 48, so that the laser light 52 is prevented from scattering at the interface and the amount of light is reduced. This is advantageous in obtaining bottom shape information for a large bottom 46 .

水中部側制御部26は、飛行体側通信部14Aに対して、不図示の有線回線あるいは無線回線を介して接続されている。
水中部側制御部26は、3次元形状測定部24で測定された3次元形状情報を飛行体側通信部14Aに供給すると共に、遠隔操作司令部12Aから管理装置側通信部12B、無線回線N、飛行体側通信部14Aを介して送信された水中部操作指令情報に基づいて、3次元形状測定部24、ポンプ28、気体排出弁30の制御を行なうものである。
The underwater unit-side control unit 26 is connected to the aircraft-side communication unit 14A via a wired line or wireless line (not shown).
The underwater section control section 26 supplies the three-dimensional shape information measured by the three-dimensional shape measurement section 24 to the aircraft side communication section 14A, and controls the three-dimensional shape measurement section 24, the pump 28, and the gas discharge valve 30 based on the underwater section operation command information transmitted from the remote control command section 12A via the management device side communication section 12B, the wireless line N, and the aircraft side communication section 14A.

ポンプ28は、袋体36に気体を供給する気体供給部を構成するものであり、気体吸入口2802と、気体吐出口2804とを備えている。
図3に示すように、気体吸入口2802は、筐体22を貫通してワイヤ34に沿って延在する空気取り入れ用のホース42の一端4202に接続され、図2に示すように、ホース42の他端4204は、筐体22が水中に位置した状態で空中に位置するよう設けられており、ホース42はその延在方向の中間の複数箇所が不図示の取付具を介してワイヤ34に取り付けられている。
図3に示すように、気体吐出口2804は、袋体36の気体供給口3602に連通されている。
したがって、水中部側制御部26の制御により、ポンプ28が動作することにより、空中の空気、すなわち水上の空気がホース42を介してポンプ28から袋体36に供給され、これにより、袋体36に空気が充填されることで袋体36が膨張し、浮体32による浮力が発生する。
このような浮力が筐体22に作用することにより、ワイヤ34を介して無人飛行体14に加わる筐体22の荷重を浮力の分だけ軽減することができる。
また、ポンプ28によって袋体36に充填される空気量(容積)を調整することで浮力を調整でき、これにより筐体22の少なくとも一部を水面48上に位置させることができる。
The pump 28 constitutes a gas supply section that supplies gas to the bag body 36 and has a gas suction port 2802 and a gas discharge port 2804 .
As shown in FIG. 3, the gas suction port 2802 is connected to one end 4202 of the air intake hose 42 that extends through the housing 22 and along the wire 34. As shown in FIG. 2, the other end 4204 of the hose 42 is provided to be positioned in the air while the housing 22 is in the water, and the hose 42 is attached to the wire 34 at a plurality of intermediate points in the extending direction via fittings (not shown).
As shown in FIG. 3 , the gas discharge port 2804 communicates with the gas supply port 3602 of the bag body 36 .
Therefore, by operating the pump 28 under the control of the underwater section side control unit 26, the air in the air, that is, the air above the water is supplied from the pump 28 to the bag body 36 through the hose 42, whereby the bag body 36 is filled with air, thereby expanding the bag body 36 and generating buoyancy by the floating body 32.
By applying such buoyancy to the housing 22, the load of the housing 22 applied to the unmanned air vehicle 14 via the wire 34 can be reduced by the buoyancy.
Also, by adjusting the amount (volume) of air filled in the bag body 36 by the pump 28 , the buoyancy can be adjusted, so that at least part of the housing 22 can be positioned above the water surface 48 .

気体排出弁30は、袋体36に充填された気体を排出させる気体排出部を構成し、気体排出弁30の一端は袋体36の気体排出口3604に連通し、気体排出弁30の他端は筐体22の上壁2206を貫通して筐体22の外部に連通する気体排出管44に接続しており、気体排出弁30は、水中部側制御部26の制御により開閉が制御される。
また、ポンプ28により袋体36に空気が供給される際、気体排出弁30は閉弁され、袋体36の空気が漏れないように図られている。
また、空気が充填された浮体32が水中に位置した状態で気体排出弁30が開弁されると、袋体36の内部の空気は、袋体36に加わる水圧により気体排出口3604、気体排出弁30、気体排出管44を介して袋体36の外部に排出され、これにより袋体36が収縮し、したがって、浮体32によって筐体22に作用する浮力がほぼゼロとなる。
したがって、本実施の形態では、ポンプ28(気体供給部)と気体排出弁30(気体排出部)によって浮体32の浮力を制御する浮力制御部が構成されている。
水中部バッテリは、3次元形状測定部24、水中部側制御部26、ポンプ28、気体排出弁30を駆動するための電力を供給するものである。
One end of the gas discharge valve 30 communicates with the gas discharge port 3604 of the bag body 36, and the other end of the gas discharge valve 30 is connected to the gas discharge pipe 44 that passes through the upper wall 2206 of the housing 22 and communicates with the outside of the housing 22. The opening and closing of the gas discharge valve 30 is controlled by the control of the underwater section side control section 26.
Further, when air is supplied to the bag body 36 by the pump 28, the gas discharge valve 30 is closed so that the air in the bag body 36 does not leak.
Further, when the gas discharge valve 30 is opened while the air-filled floating body 32 is positioned in the water, the air inside the bag body 36 is discharged to the outside of the bag body 36 through the gas discharge port 3604, the gas discharge valve 30, and the gas discharge pipe 44 by the water pressure applied to the bag body 36, whereby the bag body 36 contracts, and therefore the buoyancy acting on the housing 22 by the floating body 32 becomes almost zero.
Therefore, in the present embodiment, a buoyancy control section that controls the buoyancy of the floating body 32 is configured by the pump 28 (gas supply section) and the gas discharge valve 30 (gas discharge section).
The underwater part battery supplies electric power for driving the three-dimensional shape measuring part 24 , the underwater part side control part 26 , the pump 28 and the gas discharge valve 30 .

次に、図5のフローチャートを参照して水底形状測定装置10Aの動作について説明する。
予め、無人飛行体14は、所定の待機場所に置かれているものとする。
まず、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、水中部制御指令を水中部側制御部26に与えてポンプ28を作動させ浮体32に空気を充填させた状態としておく(ステップS10)。
次いで、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、無人飛行体14を所定の待機場所から飛行させ、表示部12Dに表示される無人飛行体14周囲の画像情報を視認しつつ、水底形状を測定する海、湖、河川に向かって無人飛行体14を飛行させる(ステップS12)。
Next, the operation of the bottom shape measuring device 10A will be described with reference to the flow chart of FIG.
It is assumed that the unmanned air vehicle 14 has been placed in a predetermined standby location in advance.
First, the operator operates the remote operation command section 12A of the management device 12 to give an underwater section control command to the underwater section side control section 26 to operate the pump 28 to fill the floating body 32 with air (step S10).
Next, the operator operates the remote command unit 12A of the management device 12 to fly the unmanned flying object 14 from a predetermined standby location, and while viewing the image information around the unmanned flying object 14 displayed on the display unit 12D, flies the unmanned flying object 14 toward the sea, lake, or river whose bottom shape is to be measured (step S12).

そして、無人飛行体14が海、湖、河川などの水面48の上方に到達したならば、表示部12Dに表示される無人飛行体14周囲の画像情報を視認しつつ、無人飛行体14を水面48に向けて降下させ、水中部16Aを空中から水面48に移動させた状態でホバリングさせその状態を維持する(ステップS14)。
ここで、水中部16Aは、浮体32による浮力が筐体22に作用することで、筐体22が水面48に浮かび、筐体22の一部が水面48上に位置した状態となる(ステップS16)。
そして、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、無水底形状を測定する海、湖、河川の測定箇所に向かって無人飛行体14を飛行させ水中部16Aを筐体22が水面48に浮んだ状態で測定箇所に向かって曳行する(ステップS18)。
ここで、水中部16Aは、筐体22の一部が水面48上に位置した状態で、ワイヤ34を介して無人飛行体14によって測定箇所まで曳行されることになり、この際、無人飛行体14に加わる水中部16Aの重量はほぼゼロとなり、無人飛行体14に加わる水中部16Aの重量は無人飛行体14からワイヤ34で吊り下げられた水中部16Aが空中に位置している場合に比較して大幅に軽減されることになる。
厳密に言うと、筐体22が水面48に浮んだ状態で無人飛行体14により水中部16Aを曳行するため、無人飛行体14にワイヤ34を介して水中部16Aに作用する水の抵抗が加わるものの、その抵抗は、無人飛行体14からワイヤ34で吊り下げられた水中部16Aが空中に位置している場合に無人飛行体14に加わる重量に比較して大幅に軽減されている。
Then, when the unmanned flying object 14 reaches above the water surface 48 such as the sea, lake, river, etc., the unmanned flying object 14 is lowered toward the water surface 48 while visually recognizing the image information around the unmanned flying object 14 displayed on the display part 12D, and the underwater part 16A is moved from the air to the water surface 48 and hovered to maintain the state (step S14).
In the underwater section 16A, the buoyancy of the floating body 32 acts on the housing 22, causing the housing 22 to float on the water surface 48 and a part of the housing 22 to be positioned on the water surface 48 (step S16).
Then, the operator operates the remote control unit 12A of the management device 12 to fly the unmanned air vehicle 14 toward the measurement point of the sea, lake, or river where the shape of the anhydrous bottom is to be measured, and tow the underwater section 16A toward the measurement point with the housing 22 floating on the water surface 48 (step S18).
Here, the underwater section 16A is towed to the measurement point by the unmanned flying object 14 via the wire 34, with a portion of the housing 22 positioned above the water surface 48. At this time, the weight of the underwater section 16A added to the unmanned flying object 14 is almost zero, and the weight of the underwater portion 16A added to the unmanned flying object 14 is significantly greater than when the underwater portion 16A suspended from the unmanned flying object 14 by the wire 34 is positioned in the air. will be mitigated.
Strictly speaking, since the underwater part 16A is towed by the unmanned flying object 14 with the housing 22 floating on the water surface 48, water resistance acting on the underwater part 16A is applied to the unmanned flying object 14 via the wire 34, but the resistance is greatly reduced compared to the weight applied to the unmanned flying object 14 when the underwater part 16A suspended from the unmanned flying object 14 by the wire 34 is positioned in the air.

次いで、作業者は、表示部12Dに表示される無人飛行体14周囲の画像情報を視認して筐体22が測定箇所の上方に到達したならば、その位置で無人飛行体14をホバリングさせその状態を維持する(ステップS20)。
そして、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、水中部制御指令を水中部側制御部26に与えて気体排出弁30を開弁させ、これにより袋体36の内部の空気が水圧により袋体36の外部に排出されることで、筐体22に作用していた浮体32の浮力がほぼゼロとなる(ステップS22)。
そして、作業者は、表示部12Dに表示される無人飛行体14周囲の画像情報を視認しつつ、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、無人飛行体14を水面48に向けて降下させ、水中部16Aを水面48から所定の深さに位置させた状態で、言い換えると、3次元形状測定部24による水底46の測定が適切に行われるに足る深さまで水中部16Aを沈めた状態で、無人飛行体14をホバリングさせその状態を維持する(ステップS24)。
Next, when the operator visually recognizes the image information around the unmanned flying object 14 displayed on the display unit 12D and the housing 22 reaches above the measurement point, the unmanned flying object 14 hovers at that position and maintains that state (step S20).
Then, the operator operates the remote operation command unit 12A of the management device 12 to give an underwater part control command to the underwater part side control part 26 to open the gas discharge valve 30, whereby the air inside the bag 36 is discharged to the outside of the bag 36 by the water pressure, so that the buoyancy of the floating body 32 acting on the housing 22 becomes almost zero (step S22).
The operator operates the remote command unit 12A of the management device 12 while viewing the image information around the unmanned flying object 14 displayed on the display unit 12D, thereby lowering the unmanned flying object 14 toward the water surface 48 and positioning the underwater portion 16A at a predetermined depth from the water surface 48. Then, the unmanned air vehicle 14 is hovered and maintained (step S24).

次いで、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、測位部14Dの操作指令情報を測位部14Dに与えると共に、水中部操作指令情報を3次元形状測定部24に与えることでそれら測位部14Dおよび3次元形状測定部24の動作を開始させる(ステップS26)。
これにより、測位部14Dで生成された測位情報および3次元形状測定部24で生成された3次元形状情報が無線回線Nを介して無人飛行体14から管理装置12の水底形状情報生成部12Fに送信され(ステップS28)、水底形状情報生成部12Fにより水底形状情報が生成される(ステップS30)。
さらに作業者は、表示部12Dに表示される画像情報、水底46の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認しつつ、まだ、形状測定がなされてない水底46の形状測定ができるように、遠隔操作司令部12Aを操作することにより、無人飛行体14を水面48に沿って飛行させ、測定箇所を移動させる(ステップS32)。
そして、作業者は、表示部12Dに表示される画像情報、水底46の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認することで、形状測定すべき水底46の領域の全域にわたって測定が終了したか否かを判断する(ステップS34)。
ステップS34が否定ならばステップS28に戻り同様の動作を行なう。
ステップS34が肯定ならば、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、水中部制御指令を水中部側制御部26に与えてポンプ28を作動させ浮体32に空気を充填させ(ステップS36)、浮体32の浮力により水中部16Aを浮上させ筐体22の少なくとも一部が水面48上に位置するようにする(ステップS38)。
そして、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、待機場所に近い海、湖、河川の水面48に向かって無人飛行体14を飛行させ水中部16Aを曳行する(ステップS40)。
ここで、ステップS18の場合と同様に、水中部16Aは、筐体22が水面48に浮かび、筐体22の一部が水面48上に位置した状態で、ワイヤ34を介して無人飛行体14によって曳行されるため、無人飛行体14に加わる水中部16Aの重量はほぼゼロとなることになり、また、無人飛行体14に加わる水中部16Aが受ける水の抵抗が軽減されることになる。
そして、水中部16Aが待機場所に近い水面48の箇所に到達したならば、作業者は遠隔制御により無人飛行体14を上昇させ、水中部16Aを水面48から空中に引き上げ、表示部12Dに表示される画像を視認しつつ、無人飛行体14を所定の待機場所に向かって飛行させ、待機場所に着陸させる(ステップS42)。
そして、記憶部12Hに格納されていた水底46の領域の全域の水底形状情報が出力部12Iから出力され(ステップS44)、一連の測定動作が終了する。
Next, the operator operates the remote operation command unit 12A of the management device 12 to give operation command information for the positioning unit 14D to the positioning unit 14D, and to give underwater operation command information to the three-dimensional shape measuring unit 24, thereby starting the operations of the positioning unit 14D and the three-dimensional shape measuring unit 24 (step S26).
As a result, the positioning information generated by the positioning unit 14D and the three-dimensional shape information generated by the three-dimensional shape measuring unit 24 are transmitted from the unmanned air vehicle 14 to the bottom shape information generating unit 12F of the management device 12 via the wireless network N (step S28), and the bottom shape information generating unit 12F generates bottom shape information (step S30).
Furthermore, while viewing the image information displayed on the display unit 12D, the cross-sectional view, perspective view, contour map, etc. showing the shape of the water bottom 46, the operator operates the remote control command unit 12A to fly the unmanned air vehicle 14 along the water surface 48 and move the measurement point so that the shape of the water bottom 46 whose shape has not yet been measured can be measured (step S32).
Then, the operator visually checks the image information displayed on the display unit 12D, the cross-sectional view, the perspective view, the contour map, etc. showing the shape of the bottom 46, and determines whether or not the measurement has been completed over the entire area of the bottom 46 whose shape is to be measured (step S34).
If step S34 is negative, the process returns to step S28 and similar operations are performed.
If step S34 is affirmative, by operating the remote operation command unit 12A of the management device 12, an underwater unit control command is given to the underwater unit side control unit 26 to operate the pump 28 to fill the floating body 32 with air (step S36), and the buoyancy of the floating body 32 floats the underwater unit 16A so that at least a part of the housing 22 is positioned above the water surface 48 (step S38).
Then, the operator operates the remote control unit 12A of the management device 12 to fly the unmanned air vehicle 14 toward the water surface 48 of the sea, lake, or river near the standby location and tow the underwater section 16A (step S40).
Here, as in step S18, the underwater section 16A is towed by the unmanned flying object 14 via the wire 34 with the housing 22 floating on the water surface 48 and a portion of the housing 22 positioned above the water surface 48. Therefore, the weight of the underwater section 16A applied to the unmanned flying object 14 becomes almost zero, and the water resistance applied to the underwater section 16A applied to the unmanned flying object 14 is reduced.
Then, when the underwater part 16A reaches a place on the water surface 48 near the standby place, the operator raises the unmanned flying object 14 by remote control, raises the underwater part 16A from the water surface 48 into the air, and flies the unmanned flying object 14 toward a predetermined waiting place while visually confirming the image displayed on the display part 12D, and lands at the waiting place (step S42).
Then, the bottom shape information of the entire region of the bottom 46 stored in the storage unit 12H is output from the output unit 12I (step S44), and a series of measurement operations is completed.

以上説明したように本実施の形態によれば、3次元形状測定部24を水中に位置させて水底46の3次元形状を測定し3次元形状情報を生成すると共に、測位部14Dにより無人飛行体14の位置を測位し測位情報として生成し、それら3次元形状情報および測位情報に基づいて水底形状情報生成部12Fにより水底46の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報として生成するようにした。
したがって、従来のようにソナーを設けた観測船が不要となるため、観測船と観測船を運行するための船舶免許資格者が必要となり、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となる。
また、3次元形状測定部24を収容する筐体22をワイヤ34を介して吊り下げる無人飛行体14は、水面48から離れた水面48の上方に位置しているので、波浪の影響を受けることがなく、従来のように観測船の揺れを補正するための3次元位置センサやトータルステーションといった設備が不要となり、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。
As described above, according to the present embodiment, the three-dimensional shape measuring unit 24 is positioned underwater to measure the three-dimensional shape of the water bottom 46 and generate three-dimensional shape information, the positioning unit 14D measures the position of the unmanned air vehicle 14 and generates positioning information, and the water bottom shape information generating unit 12F generates the shape of the water bottom 46 as the water bottom shape information indicated by the coordinate position on the earth based on the three-dimensional shape information and the positioning information.
Therefore, since a survey ship equipped with a sonar as in the past is not required, a survey ship and a person with a ship license to operate the survey ship are required, which is advantageous in terms of reducing equipment costs and operating costs.
In addition, the unmanned flying object 14, which suspends the housing 22 containing the three-dimensional shape measuring unit 24 via the wire 34, is located above the water surface 48 away from the water surface 48, so that it is not affected by the waves.

また、本実施の形態では、3次元形状測定部24を収容する筐体22に浮力を与える浮体32を設けると共に、浮体32の浮力を制御するようにした。
したがって、無人飛行体14によって筐体22を水面48に浮かべて水面48に沿って移動させるにあたって、浮体32の浮力の分だけ無人飛行体14に加わる筐体22の重量を軽減できるので、無人飛行体14によって筐体22を含む水中部16Aを空中に位置させた状態で移動させる場合に比較して無人飛行体14の負荷を軽減させることができる。
そのため、無人飛行体14が飛行に要するバッテリの電力消費量を抑制する上で有利となり、無人飛行体14の飛行時間、飛行距離を確保する上で有利となり、広範囲にわたって水底46の水底形状情報を生成する上で有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上で有利となる。
Further, in the present embodiment, the floating body 32 that gives buoyancy to the housing 22 that accommodates the three-dimensional shape measuring section 24 is provided, and the buoyancy of the floating body 32 is controlled.
Therefore, when the unmanned flying object 14 floats the housing 22 on the water surface 48 and moves along the water surface 48, the weight of the housing 22 applied to the unmanned flying object 14 can be reduced by the buoyancy of the floating body 32, so the load on the unmanned flying object 14 can be reduced compared to the case where the underwater part 16A including the housing 22 is positioned in the air by the unmanned flying object 14.
Therefore, it is advantageous in suppressing the power consumption of the battery required for the flight of the unmanned flying object 14, in securing the flight time and flight distance of the unmanned flying object 14, in generating the bottom shape information of the water bottom 46 over a wide range, and in efficiently generating the water bottom shape information.

また、本実施の形態では、浮体32を、その内部に気体が給排されることで膨張収縮し、その内部の気体の容積によって浮力が調整される袋体36で構成し、浮力制御部を、袋体36に気体を供給する気体供給部と、袋体36に充填された気体を排出させる気体排出部とで構成したので、構成の簡素化を図り、無人飛行体14の負荷を軽減する上で有利となる。
また、本実施の形態では、気体として水上の空気を用いたので、特別なガスなどの気体を測定の都度新たに準備する必要がなく、水底形状測定装置10Aの運用コストを低減する上で有利となる。
In the present embodiment, the floating body 32 expands and contracts when gas is supplied to and discharged from the interior thereof, and the buoyancy is adjusted according to the volume of the gas therein. The buoyancy control unit is composed of a gas supply unit that supplies gas to the bag 36 and a gas discharge unit that discharges the gas filled in the bag 36. This simplifies the configuration and is advantageous in reducing the load on the unmanned flying object 14.
In addition, in the present embodiment, since air above water is used as the gas, there is no need to prepare a new gas such as a special gas for each measurement, which is advantageous in reducing the operating cost of the bottom shape measuring apparatus 10A.

なお、浮力制御部による浮力の制御は、筐体22の全体が水中に位置した状態に留まるような浮力を浮体32に与えるようにしてもよい。
しかしながら、本実施の形態のように、浮力制御部による浮力の制御を、筐体22の少なくとも一部が水面48上に位置するに足る浮力を浮体32に与えるようにすれば、無人飛行体14によって筐体22の全体を水中に位置させた状態で水面48に沿って移動させる場合に比較して筐体22に作用する水の抵抗を抑制できるため、無人飛行体14の負荷を軽減させる上でより有利となる。
そのため、無人飛行体14が飛行に要するバッテリの電力消費量を抑制し、無人飛行体14の飛行時間、飛行距離を確保する上でより有利となり、広範囲にわたって水底46の水底形状情報を生成する上でより有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上でより一層有利となる。
In addition, the buoyancy control by the buoyancy control section may give the floating body 32 such buoyancy that the entire housing 22 remains in the water.
However, if, as in the present embodiment, the buoyancy control unit controls the buoyancy so that at least a portion of the housing 22 is positioned above the water surface 48, the buoyancy is applied to the floating body 32. This is more advantageous in reducing the load on the unmanned flying object 14 because the water resistance acting on the housing 22 can be suppressed compared to the case where the unmanned flying object 14 moves along the water surface 48 while the entire housing 22 is positioned underwater.
Therefore, the power consumption of the battery required for the flight of the unmanned flying object 14 is suppressed, which is more advantageous in ensuring the flight time and flight distance of the unmanned flying object 14, and in generating the bottom shape information of the water bottom 46 over a wide range, and in efficiently generating the water bottom shape information.

なお、本実施の形態では、袋体36を筐体22の外部に設けた場合について説明したが、袋体36を筐体22の内部に設けてもよい。
その場合は、筐体22を構成する壁部に孔を設け、筐体22の内外に水が流通できるようにするとともに、筐体22内部において3次元形状測定部24、水中部側制御部26、ポンプ28をカバーで水密に覆い水に触れないようにしておく必要がある。
このようにしても第1の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、袋体保護ケース40を設けること無く、袋体36の保護を図る上で有利となる。
In this embodiment, the bag 36 is provided outside the housing 22 , but the bag 36 may be provided inside the housing 22 .
In that case, it is necessary to provide a hole in the wall portion constituting the housing 22 so that water can flow inside and outside the housing 22, and to cover the three-dimensional shape measuring section 24, the underwater section side control section 26, and the pump 28 inside the housing 22 in a watertight manner so that they do not come into contact with water.
Even with this configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and it is advantageous in protecting the bag 36 without providing the bag protection case 40 .

(第2の実施の形態)
次に第2の実施の形態に係る水底形状測定装置10Bについて図6から図9を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態では、第1の実施の形態と同様の部分、部材については第1の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
第1の実施の形態では、浮体32を、その内部に空気(気体)が給排されることで膨張収縮し、その内部の空気(気体)の容積によって浮力が調整される袋体36で構成したのに対し、第2の実施の形態では、浮体32をバラストタンク54で構成した点が異なっている。
(Second embodiment)
Next, a bottom shape measuring apparatus 10B according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 9. FIG.
In the following embodiment, the same parts and members as those of the first embodiment are given the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted, and the different parts will be mainly described.
In the first embodiment, the floating body 32 is expanded and contracted by supplying and discharging air (gas) into and out of the bag body 36, and the buoyancy is adjusted by the volume of the air (gas) inside.

図6に示すように、管理装置12および無人飛行体14の構成は第1の実施の形態と同様であるためその説明を省略し、水中部16Bについて説明する。
水中部16Bは、筐体22と、3次元形状測定部24と、水中部側制御部26と、水流通弁56と、気体流通弁58、バラストタンク54(浮体32)と、水中部バッテリ(不図示)を含んで構成されている。
図7,図8に示すように、筐体22は、水密に構成され、筐体22の内部に、3次元形状測定部24、水中部側制御部26、水中部バッテリが収容され、筐体22の外部に浮体32が設けられており、筐体22は第1の実施の形態と同様の構成となっている。
As shown in FIG. 6, the configurations of the management device 12 and the unmanned air vehicle 14 are the same as those of the first embodiment, so the description thereof will be omitted and the underwater section 16B will be described.
The underwater section 16B includes a housing 22, a three-dimensional shape measuring section 24, an underwater section side control section 26, a water circulation valve 56, a gas circulation valve 58, a ballast tank 54 (floating body 32), and an underwater section battery (not shown).
As shown in FIGS. 7 and 8, the housing 22 is configured to be watertight, and the three-dimensional shape measuring section 24, the underwater section side control section 26, and the underwater section battery are accommodated inside the housing 22. A floating body 32 is provided outside the housing 22, and the housing 22 has the same configuration as that of the first embodiment.

第2の実施の形態では、浮体32は、その内部に気体と水とが給排されることで浮力が調整されるバラストタンク54で構成されている。
バラストタンク54は、水中に位置したときに水圧で変形しない硬質な材料で構成され、このような硬質な材料として、金属材料、合成樹脂材料など従来公知の様々な材料が使用可能である。
バラストタンク54は、筐体22の側壁2204の外周全周にわたって円環状に形成され、すなわち筐体22の周囲に沿って延在し、断面が均一形状を呈している。
バラストタンク54は、筐体22の側壁2204に重ね合わされる内径で形成された円筒壁状の内周壁部5402と、内周壁部5402の上端からバラストタンク54の半径方向外側に延在する上壁部5404と、内周壁部5402の下端からバラストタンク54の半径方向外側に延在する下壁部5406と、それら上壁部5404および下壁部5406の先端を接続する外周壁部5408とを含んで構成され、バラストタンク54の中心軸を含む断面でバラストタンク54を破断したときに、外周壁部5408はバラストタンク54の半径方向外側に凸の湾曲面を形成している。
バラストタンク54は、その内周壁部5402が筐体22の側壁2204に重ね合わされて取り付けられている。
In the second embodiment, the floating body 32 is composed of a ballast tank 54 in which buoyancy is adjusted by supplying and discharging gas and water.
The ballast tank 54 is made of a hard material that does not deform under water pressure when placed in water. As such a hard material, various conventionally known materials such as metal materials and synthetic resin materials can be used.
The ballast tank 54 is formed in an annular shape over the entire outer periphery of the side wall 2204 of the housing 22, that is, extends along the periphery of the housing 22 and has a uniform cross section.
The ballast tank 54 includes a cylindrical inner peripheral wall portion 5402 having an inner diameter overlapping with the side wall 2204 of the housing 22, an upper wall portion 5404 extending radially outward from the ballast tank 54 from the upper end of the inner peripheral wall portion 5402, a lower wall portion 5406 extending radially outward from the ballast tank 54 from the lower end of the inner peripheral wall portion 5402, and the upper wall portion 5404 and the lower wall portion 5406. When the ballast tank 54 is broken in a cross section including the central axis of the ballast tank 54, the outer peripheral wall 5408 forms a convex curved surface radially outward of the ballast tank 54.
The ballast tank 54 is attached with its inner peripheral wall portion 5402 overlapping the side wall 2204 of the housing 22 .

バラストタンク54の上壁部5404に第1開閉弁58が設けられ、バラストタンク54の下壁部5406に第2開閉弁56が設けられている。
詳細に説明すると、第1開閉弁58の一端5802はバラストタンク54の気体流通口5412に連通し、第1開閉弁58の他端5804はバラストタンク54の上部でバラストタンク54の外部に開放されている。
また、第2開閉弁56の一端5602はバラストタンク54の水流通口5410に連通し、第2開閉弁56の他端5604はバラストタンク54の下部でバラストタンク54の外部に開放されている。
A first on-off valve 58 is provided on the upper wall portion 5404 of the ballast tank 54 , and a second on-off valve 56 is provided on the lower wall portion 5406 of the ballast tank 54 .
Specifically, one end 5802 of the first on-off valve 58 communicates with the gas flow port 5412 of the ballast tank 54, and the other end 5804 of the first on-off valve 58 is open to the outside of the ballast tank 54 above the ballast tank 54.
One end 5602 of the second on-off valve 56 communicates with the water flow port 5410 of the ballast tank 54 , and the other end 5604 of the second on-off valve 56 is open to the outside of the ballast tank 54 at the bottom of the ballast tank 54 .

第1の実施の形態と同様に、3次元形状測定部24は、筐体22内部で底壁2202上に取り付けられ、筐体22が水中に位置した状態で水底46の3次元形状を測定し3次元形状情報を生成するものである。 As in the first embodiment, the three-dimensional shape measuring unit 24 is mounted on the bottom wall 2202 inside the housing 22, and measures the three-dimensional shape of the water bottom 46 with the housing 22 positioned underwater to generate three-dimensional shape information.

水中部側制御部26は、飛行体側通信部14Aと有線回線あるいは無線回線を介して接続され、3次元形状測定部24で測定された3次元形状情報を飛行体側通信部14Aに供給すると共に、遠隔操作司令部12Aから管理装置側通信部12B、無線回線N、飛行体側通信部14Aを介して送信された水中部操作指令情報に基づいて3次元形状測定部24、第1開閉弁58、第2開閉弁56の制御を行なうものである。 The underwater section control section 26 is connected to the aircraft side communication section 14A via a wired line or a wireless line, and supplies the three-dimensional shape information measured by the three-dimensional shape measurement section 24 to the aircraft side communication section 14A. control.

水中部16Bの下部が水中に位置した状態で、水中部側制御部26の制御により、第1開閉弁58および第2開閉弁56が開弁されることにより、水が第2開閉弁56を介してバラストタンク54の内部に導入されると共に、空気が第1開閉弁58を介して水中に排出される。
これにより、その内部が水で満たされることでバラストタンク54による浮力がほぼゼロとなる。
With the lower portion of the underwater section 16B positioned underwater, the first and second opening and closing valves 58 and 56 are opened under the control of the underwater section side control section 26, whereby water is introduced into the ballast tank 54 through the second opening and closing valve 56, and air is discharged into the water through the first opening and closing valve 58.
As a result, the interior of the ballast tank 54 is filled with water, and the buoyancy of the ballast tank 54 becomes almost zero.

また、水中部16Bの全体が空中に位置した状態で、水中部側制御部26の制御により、第1開閉弁58および第2開閉弁56が開弁されることにより、水が第2開閉弁56を介してバラストタンク54の内部から排出されると共に、空気が第1開閉弁58を介してバラストタンク54の内部に導入される。
ここで、第1開閉弁58および第2開閉弁56が閉弁されることにより、その内部が空気で満たされたバラストタンク54による浮力が発生する。
また、バラストタンク54の内部に導入される空気量(容積)を調整することで浮力を調整でき、これにより筐体22の少なくとも一部を水面48上に位置させることができる。
したがって、本実施の形態では、浮体32の浮力を制御する浮力制御部が第1開閉弁58と第2開閉弁56を含んで構成されている。
水中部バッテリは、3次元形状測定部24、水中部側制御部26、第1開閉弁58、第2開閉弁56を駆動するための電力を供給するものである。
Further, in a state in which the entire underwater section 16B is positioned in the air, the underwater section side control section 26 controls the first on-off valve 58 and the second on-off valve 56 to open, whereby water is discharged from the ballast tank 54 through the second on-off valve 56, and air is introduced into the ballast tank 54 through the first on-off valve 58.
Here, by closing the first on-off valve 58 and the second on-off valve 56, buoyancy is generated by the ballast tank 54 whose interior is filled with air.
Also, by adjusting the amount (volume) of air introduced into the ballast tank 54 , the buoyancy can be adjusted, so that at least part of the housing 22 can be positioned above the water surface 48 .
Therefore, in this embodiment, the buoyancy control section for controlling the buoyancy of the floating body 32 is configured to include the first on-off valve 58 and the second on-off valve 56 .
The underwater part battery supplies electric power for driving the three-dimensional shape measuring part 24 , the underwater part side control part 26 , the first opening/closing valve 58 and the second opening/closing valve 56 .

次に、図9のフローチャートを参照して水底形状測定装置10Bの動作について説明する。
予め、無人飛行体14は、所定の待機場所に置かれているものとする。
まず、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、水中部制御指令を水中部側制御部26に与えて第1開閉弁58および第2開閉弁56の双方を開弁しバラストタンク54の内部の水をバラストタンク54から排出したのち、第1開閉弁58および第2開閉弁56の双方を閉弁し、バラストタンク54の内部に空気が満たされた状態としておく(ステップS100)。なお、予めバラストタンク54の内部に空気が満たされた状態であるならば、ステップS100は省略される。
Next, the operation of the bottom shape measuring device 10B will be described with reference to the flow chart of FIG.
It is assumed that the unmanned air vehicle 14 has been placed in a predetermined standby location in advance.
First, by operating the remote operation command unit 12A of the management device 12, the operator gives an underwater unit control command to the underwater unit control unit 26 to open both the first on-off valve 58 and the second on-off valve 56 to discharge the water in the ballast tank 54, and then close both the first on-off valve 58 and the second on-off valve 56 to keep the inside of the ballast tank 54 filled with air (step S100). If the inside of the ballast tank 54 is already filled with air, step S100 is omitted.

次いで、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、無人飛行体14を所定の待機場所から飛行させ、表示部12Dに表示される無人飛行体14周囲の画像情報を視認しつつ、水底形状を測定する海、湖、河川に向かって無人飛行体14を飛行させる(ステップS102)。 Next, the operator operates the remote command unit 12A of the management device 12 to fly the unmanned flying object 14 from a predetermined standby location, and fly the unmanned flying object 14 toward the sea, lake, or river whose bottom shape is to be measured while viewing the image information around the unmanned flying object 14 displayed on the display unit 12D (step S102).

そして、無人飛行体14が海、湖、河川などの水面48の上方に到達したならば、表示部12Dに表示される無人飛行体14周囲の画像情報を視認しつつ、無人飛行体14を水面48に向けて降下させ、水中部16Bを空中から水面48に移動させた状態でホバリングさせその状態を維持する(ステップS104)。
ここで、水中部16Bは、バラストタンク54(浮体32)による浮力が筐体22に作用することで、筐体22が水面48に浮かび筐体22の一部が水面48上に位置した状態となる(ステップS106)。
そして、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、無水底形状を測定する海、湖、河川の測定箇所に向かって無人飛行体14を飛行させ水中部16Bを筐体22が水面48に浮んだ状態で測定箇所に向かって曳行する(ステップS108)。
ここで、水中部16Bは、筐体22が水面48に浮かび筐体22の一部が水面48上に位置した状態で、ワイヤ34を介して無人飛行体14によって測定箇所まで曳行されることになり、この際、無人飛行体14に加わる水中部16Bの重量はほぼゼロとなり、無人飛行体14からワイヤ34で吊り下げられた水中部16Bが空中に位置している場合に無人飛行体14に加わる重量に比較して大幅に軽減されることになる。
Then, when the unmanned flying object 14 reaches above the water surface 48 such as the sea, lake, river, or the like, the unmanned flying object 14 is lowered toward the water surface 48 while visually recognizing the image information around the unmanned flying object 14 displayed on the display part 12D, and the underwater part 16B is moved from the air to the water surface 48 to hover and maintain the state (step S104).
Here, in the underwater section 16B, the buoyancy of the ballast tank 54 (floating body 32) acts on the housing 22, so that the housing 22 floats on the water surface 48 and a part of the housing 22 is positioned above the water surface 48 (step S106).
Then, the operator operates the remote control command unit 12A of the management device 12 to fly the unmanned air vehicle 14 toward the measurement point of the sea, lake, or river where the shape of the anhydrous bottom is to be measured, and tow the underwater section 16B toward the measurement point with the housing 22 floating on the water surface 48 (step S108).
Here, the underwater part 16B is towed to the measurement point by the unmanned flying object 14 via the wire 34 in a state where the housing 22 floats on the water surface 48 and a part of the housing 22 is positioned above the water surface 48. At this time, the weight of the underwater part 16B added to the unmanned flying object 14 is almost zero, and the underwater part 16B suspended from the unmanned flying object 14 by the wire 34 is added to the unmanned flying object 14 when it is positioned in the air. The weight will be greatly reduced.

次いで、作業者は、表示部12Dに表示される無人飛行体14周囲の画像情報を視認して筐体22が測定箇所の上方に到達したならば、その位置で無人飛行体14をホバリングさせその状態を維持する(ステップS110)。
そして、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、水中部制御指令を水中部側制御部26に与えて第1開閉弁58および第2開閉弁56の双方を開弁させ、これによりバラストタンク54の内部の空気が第1開閉弁58からバラストタンク54の外部に排出されると共に、第2開閉弁56から水がバラストタンク54の内部に導入され、やがて、バラストタンク54の内部の空気が排出され、バラストタンク54の内部が水で満たされる。これにより筐体22に作用していた浮力がほぼゼロとなる(ステップS112)。
そして、作業者は、表示部12Dに表示される無人飛行体14周囲の画像情報を視認しつつ、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、無人飛行体14を水面48に向けて降下させ、水中部16Bを水面48から所定の深さに位置させた状態で、言い換えると、3次元形状測定部24による水底46の測定が適切に行われるに足る深さまで水中部16Bを沈めた状態で、無人飛行体14をホバリングさせその状態を維持する(ステップS114)。
Next, when the operator visually recognizes the image information around the unmanned flying object 14 displayed on the display unit 12D and the housing 22 reaches above the measurement point, the unmanned flying object 14 hovers at that position and maintains that state (step S110).
By operating the remote operation command unit 12A of the management device 12, the operator gives an underwater unit control command to the underwater unit side control unit 26 to open both the first on-off valve 58 and the second on-off valve 56, whereby the air inside the ballast tank 54 is discharged from the first on-off valve 58 to the outside of the ballast tank 54, and the water is introduced into the ballast tank 54 from the second on-off valve 56, and eventually the air inside the ballast tank 54 is discharged. and the interior of the ballast tank 54 is filled with water. As a result, the buoyant force acting on the housing 22 becomes almost zero (step S112).
Then, the operator lowers the unmanned flying object 14 toward the water surface 48 by operating the remote control command unit 12A of the management device 12 while visually confirming the image information around the unmanned flying object 14 displayed on the display unit 12D. Then, the unmanned flying object 14 is hovered and maintained (step S114).

次いで、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、測位部14Dの操作指令情報を測位部14Dに与えると共に、水中部操作指令情報を3次元形状測定部24に与えることでそれら測位部14Dおよび3次元形状測定部24の動作を開始させる(ステップS116)。
これにより、測位部14Dで生成された測位情報および3次元形状測定部24で生成された3次元形状情報が無線回線Nを介して無人飛行体14から管理装置12の水底形状情報生成部12Fに送信され(ステップS118)、水底形状情報生成部12Fにより水底形状情報が生成される(ステップS120)。
さらに作業者は、表示部12Dに表示される画像情報、水底46の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認しつつ、まだ、形状測定がなされてない水底46の形状測定ができるように、遠隔操作司令部12Aを操作することにより、無人飛行体14を水面48に沿って飛行させ、測定箇所を移動させる(ステップS122)。
そして、作業者は、表示部12Dに表示される画像情報、水底46の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認することで、形状測定すべき水底46の領域の全域にわたって測定が終了したか否かを判断する(ステップS124)。
ステップS124が否定ならばステップS118に戻り同様の動作を行なう。
ステップS124が肯定ならば、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、無人飛行体14を上昇させ、水中部16Bの全体を空中まで上昇させる(ステップS126)。
ここで、第1開閉弁58および第2開閉弁56の双方は開弁された状態であるため、第1開閉弁58からバラストタンク54の内部に空気が導入されると共に、第2開閉弁56から水がバラストタンク54の外部に排出され、やがて、バラストタンク54の内部が空気で満たされたならば、第1開閉弁58および第2開閉弁56の双方を閉弁し、バラストタンク54の内部に空気が満たされた状態とする(ステップS128)。
次いで、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、無人飛行体14を水面48に向けて降下させ、水中部16Bを空中から水面48に移動させた状態でホバリングさせその状態を維持する(ステップS130)。
ここで、水中部16Bは、バラストタンク54(浮体32)による浮力が筐体22に作用することで、筐体22が水面48に浮かび筐体22の一部が水面48上に位置した状態となる。
そして、作業者は、管理装置12の遠隔操作司令部12Aを操作することにより、待機場所に近い海、湖、河川の水面48に向かって無人飛行体14を飛行させ水中部16Bを筐体22が水面48に浮んだ状態で曳行する(ステップS132)。
ここで、ステップS108の場合と同様に、水中部16Bは、筐体22が水面48に浮かび筐体22の一部が水面48上に位置した状態で、ワイヤ34を介して無人飛行体14によって曳行されるため、無人飛行体14に加わる水中部16Bの重量はほぼゼロとなることになり、また、無人飛行体14に加わる水中部16Bが受ける水の抵抗が軽減されることになる。
そして、水中部16Bが待機場所に近い水面48の箇所に到達したならば、作業者は遠隔制御により無人飛行体14を上昇させ、水中部16Bの全体を水面48から空中に引き上げ、表示部12Dに表示される画像を視認しつつ、無人飛行体14を所定の待機場所に向かって飛行させ、待機場所に着陸させる(ステップS134)。
そして、記憶部12Hに格納されていた水底46の領域の全域の水底形状情報が出力部12Iから出力され(ステップS136)、一連の測定動作が終了する。
Next, the operator operates the remote operation command unit 12A of the management device 12 to give operation command information for the positioning unit 14D to the positioning unit 14D, and to give underwater operation command information to the three-dimensional shape measuring unit 24, thereby starting the operations of the positioning unit 14D and the three-dimensional shape measuring unit 24 (step S116).
As a result, the positioning information generated by the positioning unit 14D and the three-dimensional shape information generated by the three-dimensional shape measuring unit 24 are transmitted from the unmanned air vehicle 14 to the bottom shape information generating unit 12F of the management device 12 via the wireless network N (step S118), and the bottom shape information generating unit 12F generates bottom shape information (step S120).
Furthermore, while viewing the image information displayed on the display unit 12D, the cross-sectional view, perspective view, and contour map showing the shape of the water bottom 46, the operator operates the remote control command unit 12A to fly the unmanned air vehicle 14 along the water surface 48 and move the measurement point so that the shape of the water bottom 46 that has not yet been measured can be measured (step S122).
Then, the operator visually checks the image information displayed on the display unit 12D, the cross-sectional view, the perspective view, the contour map, etc. showing the shape of the bottom 46, and determines whether or not the measurement has been completed over the entire area of the bottom 46 whose shape is to be measured (step S124).
If step S124 is negative, the process returns to step S118 and similar operations are performed.
If step S124 is affirmative, the unmanned air vehicle 14 is raised by operating the remote control command section 12A of the management device 12, and the entire underwater section 16B is raised into the air (step S126).
Here, since both the first on-off valve 58 and the second on-off valve 56 are open, air is introduced into the ballast tank 54 from the first on-off valve 58, and water is discharged from the second on-off valve 56 to the outside of the ballast tank 54. When the ballast tank 54 is eventually filled with air, both the first on-off valve 58 and the second on-off valve 56 are closed to fill the ballast tank 54 with air (step S1). 28).
Next, the operator operates the remote control unit 12A of the management device 12 to lower the unmanned flying object 14 toward the water surface 48, hover while moving the underwater unit 16B from the air to the water surface 48, and maintain that state (step S130).
Here, in the underwater section 16B, the housing 22 floats on the water surface 48 and a part of the housing 22 is positioned above the water surface 48 due to the buoyancy of the ballast tank 54 (floating body 32) acting on the housing 22.
Then, the operator operates the remote operation command unit 12A of the management device 12 to fly the unmanned flying object 14 toward the water surface 48 of the sea, lake, or river near the standby place and tow the underwater part 16B with the housing 22 floating on the water surface 48 (step S132).
Here, as in the case of step S108, the underwater section 16B is towed by the unmanned flying object 14 via the wire 34 with the housing 22 floating on the water surface 48 and a portion of the housing 22 positioned above the water surface 48. Therefore, the weight of the underwater section 16B applied to the unmanned flying object 14 becomes almost zero, and the resistance of water applied to the underwater section 16B applied to the unmanned flying object 14 is reduced.
Then, when the underwater part 16B reaches a place on the water surface 48 near the standby place, the operator raises the unmanned flying object 14 by remote control, raises the entire underwater part 16B from the water surface 48 into the air, and flies the unmanned flying object 14 toward a predetermined waiting place while visually confirming the image displayed on the display part 12D, and lands at the waiting place (step S134).
Then, the bottom shape information of the entire region of the bottom 46 stored in the storage unit 12H is output from the output unit 12I (step S136), and a series of measurement operations is completed.

以上説明したように第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となり、また、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。
また、第1の実施の形態と同様に、3次元形状測定部24を収容する筐体22に浮力を与える浮体32を設けると共に、浮体32の浮力を制御するようにしたので、無人飛行体14によって筐体22を含む水中部16Bを水面48に浮かべて水面48に沿って移動させるにあたって、浮体32の浮力の分だけ無人飛行体14に加わる筐体22の重量を軽減できるので、無人飛行体14の負荷を軽減させることができ、無人飛行体14が飛行に要するバッテリの電力消費量を抑制する上で有利となり、無人飛行体14の飛行時間、飛行距離を確保する上で有利となり、広範囲にわたって水底46の水底形状情報を生成する上で有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上で有利となる。
また、第1の実施の形態と同様に、浮力制御部による浮力の制御を、筐体22の少なくとも一部を水面48上に位置させるように浮力を浮体32に与えるようにすれば、無人飛行体14によって筐体22全体を水中に位置させた状態で水面48に沿って移動させる場合に比較して筐体22に作用する水の抵抗を抑制できるため、無人飛行体14の負荷を軽減させる上でより有利となる。
そのため、無人飛行体14が飛行に要するバッテリの電力消費量を抑制し、無人飛行体14の飛行時間、飛行距離を確保する上でより有利となり、広範囲にわたって水底46の水底形状情報を生成する上でより有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上でより一層有利となる。
As described above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, it is advantageous in reducing equipment costs and operating costs, as well as in simplifying the configuration and reducing costs.
Further, as in the first embodiment, the floating body 32 that gives buoyancy to the housing 22 that accommodates the three-dimensional shape measuring unit 24 is provided, and the buoyancy of the floating body 32 is controlled. This is advantageous in reducing the power consumption of the battery required for the flight of the unmanned flying object 14, in ensuring the flight time and flight distance of the unmanned flying object 14, in generating the bottom shape information of the water bottom 46 over a wide range, and in efficiently generating the water bottom shape information.
Further, as in the first embodiment, if the buoyancy control unit controls the buoyancy so that at least a part of the housing 22 is positioned above the water surface 48, the buoyancy is applied to the floating body 32. This is more advantageous in reducing the load on the unmanned flying vehicle 14 because the water resistance acting on the housing 22 can be suppressed compared to the case where the unmanned flying body 14 moves along the water surface 48 while the entire housing 22 is positioned underwater.
Therefore, the power consumption of the battery required for the flight of the unmanned flying object 14 is suppressed, which is more advantageous in ensuring the flight time and flight distance of the unmanned flying object 14, and in generating the bottom shape information of the water bottom 46 over a wide range, and in efficiently generating the water bottom shape information.

また、本実施の形態では、浮体32を、その内部に気体と水とが給排されることで浮力が調整されるバラストタンク54で構成し、バラストタンク54の上部と下部にそれぞれ第1開閉弁、第2開閉弁を設け、浮力制御部を第1開閉弁、第2開閉弁を含んで構成したので、構成の簡素化を図り、無人飛行体14の負荷を軽減する上で有利となる。
また、第1の実施の形態で必要であった、筐体の外側に設けられた空気取り入れ用のホース42が不要となるため、無人飛行体14から吊り下げられた筐体が空中を移動する場合に生じるホース42の空気抵抗を抑制する上で有利となる。
そのため、無人飛行体14が飛行に要するバッテリの電力消費量を抑制し、無人飛行体14の飛行時間、飛行距離を確保する上でより有利となり、広範囲にわたって水底46の水底形状情報を生成する上でより有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上でより一層有利となる。
Further, in the present embodiment, the floating body 32 is composed of the ballast tank 54 whose buoyancy is adjusted by supplying and discharging gas and water to and from the inside of the ballast tank 54, and the first and second opening and closing valves are provided in the upper and lower portions of the ballast tank 54, respectively.
In addition, since the air intake hose 42 provided outside the housing, which is required in the first embodiment, is not necessary, it is advantageous in suppressing the air resistance of the hose 42 that occurs when the housing suspended from the unmanned aircraft 14 moves in the air.
Therefore, the power consumption of the battery required for the flight of the unmanned flying object 14 is suppressed, which is more advantageous in ensuring the flight time and flight distance of the unmanned flying object 14, and in generating the bottom shape information of the water bottom 46 over a wide range, and in efficiently generating the water bottom shape information.

また、第2の実施の形態では、気体として水上の空気を用いたので、特別なガスなどの気体を用意する必要がなく、水底形状測定装置10Bの運用コストを低減する上で有利となる。 In addition, in the second embodiment, since the air above the water is used as the gas, there is no need to prepare a special gas or the like, which is advantageous in reducing the operation cost of the bottom shape measuring apparatus 10B.

なお、第2の実施の形態では、バラストタンク54を筐体22の外部に設けた場合について説明したが、バラストタンク54を筐体22で構成してもよい。
その場合は、筐体22内部において3次元形状測定部24、水中部側制御部26、水中部側バッテリをカバーで水密に覆い水に触れないようにしておく必要がある。
このようにしても第1の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、バラストタンク54を筐体22で構成できるため、構成の簡素化、コスト低減を図る上で有利となる。
In the second embodiment, the case where the ballast tanks 54 are provided outside the housing 22 has been described, but the ballast tanks 54 may be configured with the housing 22 .
In that case, it is necessary to watertightly cover the three-dimensional shape measuring section 24, the underwater section side control section 26, and the underwater section side battery inside the housing 22 so that they do not come into contact with water.
Even with this configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the ballast tank 54 can be configured by the housing 22, which is advantageous in terms of simplification of the configuration and cost reduction.

(第3の実施の形態)
次に第3の実施の形態の水底形状測定装置10Cについて図10、図11を参照して説明する。
第3の実施の形態は、第1の実施の形態の変形例であり、気体供給部から袋体36に供給される気体が筐体22に収容されたボンベ60内の気体である点が第1の実施の形態と異なっている。
図10,図11に示すように、ボンベ60は、例えば、圧縮された空気が気体として充填されたものである。
図11に示すように、ボンベ60と袋体36とは気体供給管62によって接続されている。
気体供給管62に気体供給弁64が設けられ、気体供給弁64は水中部側制御部26の制御により開閉が制御される。
したがって、水中部側制御部26の制御により、気体供給弁64が開弁されると、ボンベ60の気体が気体供給管62を介して袋体36に供給され、これにより、袋体36に空気が充填されることで袋体36が膨張し、浮体32による浮力が発生する。
また、袋体36に空気が供給される際、気体排出弁30は閉弁され、袋体36の空気が漏れないように図られている。
このような浮力が筐体22に作用することにより、ワイヤ34を介して無人飛行体14に加わる筐体22の荷重を浮力の分だけ軽減することができる。
また、気体供給弁64の開弁時間によって袋体36に充填される空気量(容積)を調整することで浮力を調整でき、これにより筐体22の少なくとも一部を水面48上に位置させることができる。
浮体32による浮力が得られたならば、水中部側制御部26の制御により、気体供給弁64が閉弁され、袋体36に必要以上の空気が充填されることを防止する。
(Third Embodiment)
Next, a bottom shape measuring apparatus 10C of a third embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.
The third embodiment is a modification of the first embodiment, and differs from the first embodiment in that the gas supplied from the gas supply unit to the bag body 36 is the gas in the cylinder 60 accommodated in the housing 22.
As shown in FIGS. 10 and 11, the cylinder 60 is filled with, for example, compressed air as gas.
As shown in FIG. 11, cylinder 60 and bag 36 are connected by gas supply pipe 62 .
A gas supply valve 64 is provided in the gas supply pipe 62 , and the opening/closing of the gas supply valve 64 is controlled by the control of the underwater section side control section 26 .
Therefore, when the gas supply valve 64 is opened under the control of the underwater section side control unit 26, the gas in the cylinder 60 is supplied to the bag body 36 through the gas supply pipe 62, thereby filling the bag body 36 with air, thereby expanding the bag body 36 and generating buoyancy by the floating body 32.
Further, when air is supplied to the bag body 36, the gas discharge valve 30 is closed so that the air in the bag body 36 does not leak.
By applying such buoyancy to the housing 22, the load of the housing 22 applied to the unmanned air vehicle 14 via the wire 34 can be reduced by the buoyancy.
In addition, the buoyancy can be adjusted by adjusting the amount (volume) of air filled in the bag body 36 by the valve opening time of the gas supply valve 64, so that at least part of the housing 22 can be positioned above the water surface 48.
When the buoyancy of the floating body 32 is obtained, the gas supply valve 64 is closed under the control of the underwater section side control section 26 to prevent the bag body 36 from being filled with more air than necessary.

また、空気が充填された浮体32が水中に位置した状態で気体排出弁30が開弁されると、袋体36の内部の空気は、袋体36に加わる水圧により気体排出口3604、気体排出弁30、気体排出管44を介して袋体36の外部に排出され、これにより袋体36が収縮し、したがって、浮体32によって筐体22に作用する浮力がほぼゼロとなる。 Further, when the gas discharge valve 30 is opened while the air-filled floating body 32 is positioned in the water, the air inside the bag body 36 is discharged to the outside of the bag body 36 through the gas discharge port 3604, the gas discharge valve 30, and the gas discharge pipe 44 by the water pressure applied to the bag body 36, whereby the bag body 36 contracts, and therefore the buoyancy acting on the housing 22 by the floating body 32 becomes almost zero.

したがって、第3の実施の形態によれば、袋体36に気体を供給する気体供給部が、ボンベ60と気体供給弁64によって構成されている。
また、袋体36に充填された気体を排出させる気体排出部は、第1の実施の形態と同様に、気体排出弁30によって構成されている。
なお、第3の実施の形態の水底形状測定装置10Cによる一連の測定動作については、ボンベ60から袋体36へ空気を供給する点を除いて第1の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
Therefore, according to the third embodiment, the cylinder 60 and the gas supply valve 64 constitute the gas supply unit for supplying the gas to the bag body 36 .
Further, the gas discharge portion for discharging the gas filled in the bag body 36 is composed of the gas discharge valve 30 as in the first embodiment.
A series of measurement operations by the bottom shape measuring apparatus 10C of the third embodiment are the same as those of the first embodiment except that air is supplied from the cylinder 60 to the bag body 36, so description thereof will be omitted.

このような第3の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果が奏される。
また、第1の実施の形態で必要であった、筐体22の外側に設けられた空気取り入れ用のホース42が不要となるため、無人飛行体14から吊り下げられた筐体22が空中を移動する場合に生じるホース42の空気抵抗を抑制する上で有利となり、無人飛行体14のバッテリの電力消費量を抑制し、無人飛行体14の飛行時間、飛行距離を確保し、広範囲にわたって水底46の水底形状情報を生成する上でより有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上でより一層有利となる。
なお、ボンベ60に充填する気体としては、空気の他、二酸化炭素ガスなど従来公知の様々なガスが使用可能である。
Also in such a third embodiment, the same effect as in the first embodiment is exhibited.
In addition, since the air intake hose 42 provided outside the housing 22, which is required in the first embodiment, is not necessary, it is advantageous in suppressing the air resistance of the hose 42 that occurs when the housing 22 suspended from the unmanned flying object 14 moves in the air, suppressing the power consumption of the battery of the unmanned flying object 14, ensuring the flight time and flight distance of the unmanned flying object 14, and generating the bottom shape information of the water bottom 46 over a wide range. This is even more advantageous in efficiently generating bottom shape information.
In addition to air, various conventionally known gases such as carbon dioxide gas can be used as the gas with which the cylinder 60 is filled.

また、ボンベ60に代えて以下に示すガス発生装置を設けても良い。
ガス発生装置として、例えば、過酸化水素液と、二酸化マンガン粉末とを混合させることで発生する化学反応で得られる酸素ガスを発生させるものを用いることができる。
この場合、ガス発生装置は、水中部側制御部26の制御により過酸化水素液を吐出させる液体定量吐出装置(ディスペンサー)と、水中部側制御部26の制御により二酸化マンガン粉末を供給する粉体供給装置と、液体定量吐出装置から吐出される過酸化水素液と粉体供給装置から供給される二酸化マンガン粉末を混合する密閉された容器とを備え、容器に気体供給管62を接続すればよい。
このようにすると、容器内で過酸化水素液と二酸化マンガン粉末とが混合することで発生した酸素ガスを気体供給管62を介して袋体36に供給することができる。
Further, instead of the cylinder 60, a gas generator shown below may be provided.
As the gas generator, for example, one that generates oxygen gas obtained by a chemical reaction generated by mixing a hydrogen peroxide solution and manganese dioxide powder can be used.
In this case, the gas generator may include a liquid metering device (dispenser) for discharging hydrogen peroxide liquid under the control of the underwater section side control section 26, a powder supply device for supplying manganese dioxide powder under the control of the underwater section side control section 26, and a closed container for mixing the hydrogen peroxide liquid discharged from the liquid metering section and the manganese dioxide powder supplied from the powder supply device, and the gas supply pipe 62 may be connected to the container.
By doing so, the oxygen gas generated by mixing the hydrogen peroxide solution and the manganese dioxide powder in the container can be supplied to the bag body 36 through the gas supply pipe 62 .

(第4の実施の形態)
次に第4の実施の形態の水底形状測定装置10Dについて図12、図13を参照して説明する。
第4の実施の形態は、第2の実施の形態の変形例であり、浮力制御部がバラストタンク54の内部に気体を供給するボンベ66を含んで構成されている点が第2の実施の形態と異なっている。
図12,図13に示すように、ボンベ66は、筐体22の内部に配置され、ボンベ66には圧縮された空気が気体として充填されている。
ボンベ66とバラストタンク54とは気体供給管68によって接続されている。
気体供給管68に気体供給弁70が設けられ、気体供給弁70は水中部側制御部26の制御により開閉が制御される。
(Fourth embodiment)
Next, a bottom shape measuring device 10D of a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG.
The fourth embodiment is a modification of the second embodiment, and differs from the second embodiment in that the buoyancy control section includes a cylinder 66 that supplies gas to the inside of the ballast tank 54.
As shown in FIGS. 12 and 13, the cylinder 66 is arranged inside the housing 22 and filled with compressed air as gas.
The cylinder 66 and the ballast tank 54 are connected by a gas supply pipe 68 .
A gas supply valve 70 is provided in the gas supply pipe 68 , and the opening/closing of the gas supply valve 70 is controlled by the control of the underwater section side control section 26 .

したがって、水中部16Dの下部が水中に位置した状態で、水中部側制御部26の制御により、気体供給弁70が閉弁され、第1開閉弁58および第2開閉弁56が開弁されることにより、水が第2開閉弁56を介してバラストタンク54の内部に導入されると共に、空気が第1開閉弁58を介して水中に排出される。
これにより、その内部が水で満たされることでバラストタンク54による浮力がほぼゼロとなる。
Therefore, in a state where the lower portion of the underwater section 16D is located underwater, the gas supply valve 70 is closed under the control of the underwater section side control section 26, and the first on-off valve 58 and the second on-off valve 56 are opened, whereby water is introduced into the ballast tank 54 through the second on-off valve 56, and air is discharged into the water through the first on-off valve 58.
As a result, the interior of the ballast tank 54 is filled with water, and the buoyancy of the ballast tank 54 becomes almost zero.

また、水中部16Dの全体が水中に位置した状態で、水中部側制御部26の制御により、気体供給弁70が開弁され、第1開閉弁58が閉弁され、第2開閉弁56が開弁されることにより、ボンベ66から供給される空気がバラストタンク54の内部に導入されると共に、水が第2開閉弁56を介してバラストタンク54の内部から排出される。
ここで、気体供給弁70、第1開閉弁58、第2開閉弁56の全てが閉弁されることにより、その内部が空気で満たされたバラストタンク54による浮力が発生する。
また、バラストタンク54の内部に導入される空気量(容積)を調整することで浮力を調整でき、これにより筐体22の少なくとも一部を水面48上に位置させることができる。
したがって、第4の実施の形態では、浮体32の浮力を制御する浮力制御部が、ボンベ66と、気体供給弁70と、第1開閉弁58と、第2開閉弁56を含んで構成されている。
なお、第4の実施の形態の水底形状測定装置10Dによる一連の測定動作については、ボンベ66からバラストタンク54へ空気を供給する点を除いて第2の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
Further, in a state in which the entire underwater section 16D is located underwater, the gas supply valve 70 is opened, the first opening/closing valve 58 is closed, and the second opening/closing valve 56 is opened under the control of the underwater section side control section 26, whereby the air supplied from the cylinder 66 is introduced into the ballast tank 54, and the water is discharged from the ballast tank 54 through the second opening/closing valve 56.
Here, by closing all of the gas supply valve 70, the first on-off valve 58, and the second on-off valve 56, buoyancy is generated by the ballast tank 54 filled with air.
Also, by adjusting the amount (volume) of air introduced into the ballast tank 54 , the buoyancy can be adjusted, so that at least part of the housing 22 can be positioned above the water surface 48 .
Therefore, in the fourth embodiment, the buoyancy control section for controlling the buoyancy of the floating body 32 includes the cylinder 66 , the gas supply valve 70 , the first on-off valve 58 and the second on-off valve 56 .
A series of measurement operations by the bottom shape measuring apparatus 10D of the fourth embodiment are the same as those of the second embodiment except that air is supplied from the cylinder 66 to the ballast tank 54, so description thereof will be omitted.

第4の実施の形態によれば、第2の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、バラストタンク54から水を排出してバラストタンク54による浮力を発生させる際に、ボンベ66から供給される空気をバラストタンク54の内部に導入すれば済むため、第2の実施の形態のように無人飛行体14を上昇させ、水中部16Dの全体を空中まで上昇させてバラストタンク54から水を排出する必要がない。
そのため、無人飛行体14が飛行に要するバッテリの電力消費量を抑制し、無人飛行体14の飛行時間、飛行距離を確保する上でより有利となり、広範囲にわたって水底46の水底形状情報を生成する上でより有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上でより一層有利となる。
また、第4の実施の形態においても、第3の実施の形態と同様に、ボンベ66に充填する気体としては、空気の他、二酸化炭素ガスなど従来公知の様々なガスが使用可能である。
また、ボンベ66に代えて前述したガス発生装置を設けても良い。
According to the fourth embodiment, the same effects as those of the second embodiment are of course obtained, and when the water is discharged from the ballast tanks 54 to generate buoyancy by the ballast tanks 54, it is sufficient to introduce the air supplied from the cylinders 66 into the ballast tanks 54. Therefore, unlike the second embodiment, it is not necessary to raise the unmanned air vehicle 14 to raise the entire underwater section 16D into the air to discharge water from the ballast tanks 54.
Therefore, the power consumption of the battery required for the flight of the unmanned flying object 14 is suppressed, which is more advantageous in ensuring the flight time and flight distance of the unmanned flying object 14, and in generating the bottom shape information of the water bottom 46 over a wide range, and in efficiently generating the water bottom shape information.
Also in the fourth embodiment, as in the third embodiment, as the gas filling the cylinder 66, various conventionally known gases such as carbon dioxide gas can be used in addition to air.
Also, instead of the cylinder 66, the gas generator described above may be provided.

なお、実施の形態では、作業者が無人飛行体14を遠隔制御する場合について説明したが、前述したように、自動制御により無人飛行体14を予め定められた飛行コースを飛行させ、飛行コースに沿った水底46の水底形状情報を得るようにしてもよく、その場合は、省人化を図りつつ水底形状の測定を効率的に行なう上で有利となる。 In the embodiment, the case where the operator remotely controls the unmanned flying object 14 has been described, but as described above, the unmanned flying object 14 may be flown along a predetermined flight course by automatic control to obtain the bottom shape information of the water bottom 46 along the flight course.

10A、10B、10C、10D 水底形状測定装置
12 管理装置
12A 遠隔操作司令部
12B 管理装置側通信部
12C 地図データベース部
12D 表示部
12E 管理装置側飛行制御部
12F 水底形状情報生成部
12G 情報処理部
12H 記憶部
12I 出力部
14 無人飛行体
14A 飛行体側通信部
14B 撮像部
14C 飛行体側飛行制御部
14D 測位部
16A、16B、16C、16D 水中部
18 飛行体本体
20 ロータ
22 筐体
2202 底壁
2204 側壁
2206 上壁
2210 吊り下げ用フック
24 3次元形状測定部
26 水中部側制御部
28 ポンプ(気体供給部)
2802 気体吸入口
2804 気体吐出口
30 気体排出弁(気体排出部)
32 浮体
34 ワイヤ
3402 分岐部
36 袋体
3602 気体供給口
3604 気体排出口
38 取り付け部材
40 袋体保護ケース
42 ホース
44 気体排出管
46 水底
48 水面
50 超音波
52 レーザー光
54 バラストタンク
5402 内周壁部
5404 上壁部
5406 下壁部
5408 外周壁部
5410 水流通口
5412 気体流通口
58 第1開閉弁
5802一端
5804他端
56 第2開閉弁
5602 一端
5604 他端
60 ボンベ
62 気体供給管
64 気体供給弁
66 ボンベ
68 気体供給管
70 気体供給弁
N 無線回線
10A, 10B, 10C, 10D Bottom shape measuring device 12 Management device 12A Remote operation command unit 12B Management device side communication unit 12C Map database unit 12D Display unit 12E Management device side flight control unit 12F Water bottom shape information generation unit 12G Information processing unit 12H Storage unit 12I Output unit 14 Unmanned aircraft 14A Aircraft side communication unit 14B Imaging unit 14C Aircraft side flight control unit 14 D Positioning units 16A, 16B, 16C, 16D Underwater unit 18 Aircraft body 20 Rotor 22 Housing 2202 Bottom wall 2204 Side wall 2206 Top wall 2210 Hanging hook 24 Three-dimensional shape measurement unit 26 Underwater unit side control unit 28 Pump (gas supply unit)
2802 gas suction port 2804 gas discharge port 30 gas discharge valve (gas discharge portion)
32 floating body 34 wire 3402 branch 36 bag 3602 gas supply port 3604 gas discharge port 38 mounting member 40 bag protection case 42 hose 44 gas discharge pipe 46 water bottom 48 water surface 50 ultrasonic wave 52 laser light 54 ballast tank 5402 inner peripheral wall portion 5404 upper wall portion 5406 lower wall portion 5408 outer peripheral wall portion 5410 water flow port 54 12 Gas flow port 58 First on-off valve 5802 One end 5804 Other end 56 Second on-off valve 5602 One end 5604 Other end 60 Cylinder 62 Gas supply pipe 64 Gas supply valve 66 Cylinder 68 Gas supply pipe 70 Gas supply valve N Wireless line

Claims (4)

水底の形状を測定する水底形状測定装置であって、
遠隔制御される無人飛行体と、
前記無人飛行体にワイヤを介して吊り下げられた筐体と、
前記筐体に浮力を与える浮体と、
前記浮体の浮力を制御する浮力制御部と、
前記筐体に収容され前記筐体が水中に位置した状態で前記水底の3次元形状を測定し3次元形状情報を生成する3次元形状測定部と、
前記無人飛行体に搭載され測位衛星から受信した測位信号に基づいて前記無人飛行体の位置を測位し測位情報として生成する測位部と、
前記3次元形状情報および前記測位情報に基づいて前記水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報として生成する水底形状情報生成部と、を備え
前記浮体は、その内部に気体が給排されることで膨張収縮し、その内部の前記気体の容積によって浮力が調整される袋体で構成され、
前記浮力制御部は、
前記袋体に前記気体を供給する気体供給部と、
前記袋体に充填された気体を排出させる気体排出部とを備え、
前記袋体は、前記筐体の外部に設けられ、
膨張した状態の前記袋体の全体を覆うと共に、水の出入りが可能に形成された袋体保護ケースを更に備える、
ことを特徴とする水底形状測定装置。
A bottom shape measuring device for measuring the shape of a bottom,
a remotely controlled unmanned air vehicle;
a housing suspended from the unmanned air vehicle via a wire;
a floating body that imparts buoyancy to the housing;
a buoyancy control unit that controls the buoyancy of the floating body;
a three-dimensional shape measurement unit that is housed in the housing and measures the three-dimensional shape of the bottom of the water while the housing is positioned underwater to generate three-dimensional shape information;
a positioning unit that measures the position of the unmanned flying object based on a positioning signal received from a positioning satellite mounted on the unmanned flying object and generates positioning information;
a bottom shape information generating unit that generates the bottom shape as bottom shape information indicated by coordinate positions on the earth based on the three-dimensional shape information and the positioning information ;
The floating body is configured by a bag body that expands and contracts when gas is supplied and discharged to its interior, and whose buoyancy is adjusted by the volume of the gas therein,
The buoyancy control unit is
a gas supply unit that supplies the gas to the bag;
a gas discharge unit for discharging the gas filled in the bag,
The bag body is provided outside the housing,
Further comprising a bag protection case covering the entire inflated bag and allowing water to enter and exit,
A bottom shape measuring device characterized by:
前記気体供給部から前記袋体に供給される前記気体は水上の空気である、
ことを特徴とする請求項記載の水底形状測定装置。
The gas supplied from the gas supply unit to the bag is air above water,
The bottom shape measuring device according to claim 1 , characterized in that:
前記気体供給部から前記袋体に供給される前記気体は、前記筐体に収容されたボンベ内の気体である、
ことを特徴とする請求項記載の水底形状測定装置。
The gas supplied from the gas supply unit to the bag is gas in a cylinder housed in the housing,
The bottom shape measuring device according to claim 1 , characterized in that:
前記浮力制御部による浮力の制御は、前記筐体の少なくとも一部を水面上に位置させる浮力を前記浮体に与えるようになされる、
ことを特徴とする請求項1からの何れか1項記載の水底形状測定装置。
The buoyancy control unit controls the buoyancy so as to provide the floating body with buoyancy that causes at least a portion of the housing to be above the water surface.
The bottom shape measuring device according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that:
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