CN101750614A - 无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法，其自动地生成观测航路从而能够自动地观测该观测航路下的水中或者水底的情况。在本发明中，为了生成观测航路而输入基准观测线(S1)，通过使前述基准观测线平行移动一定距离来生成多个观测航路(S2)。而且，确定所生成的多个观测航路的距离，同时指示所确定的观测航路的航行顺序(S3)，按照所指示的航行顺序使无人艇自动地航行(S4)。在航行过程中至少观测水中和水底的情况中的任意一个(S5)，显示并且存储所观察的至少水中或者水底的情况(S6)。

Description

无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法
技术领域
本发明涉及一种无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法，尤其涉及通过使无人艇航行能够自动地观测水中或者水底情况的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法。
背景技术
在海、湖、池塘、河等的水中或者水底情况的观测中，使用能够远程操控的无人艇。无人艇搭载有声纳，其能够向水底发出超声波，并接收从水底等中反射来的超声波，从而观测水中或者水底的情况。
例如日本专利2005-343391号公报中所记载，操控人员从远的地方操控无人艇来观测所期望的地方的水底。由此，在如大的载人艇无法进行观测的浅滩、狭窄的码头等中，也能够容易地观测水中或者水底的情况。
由此，现有的无人艇能够通过操控人员的操控容易地观测浅滩、狭窄的码头等的水中或者水底的情况。但是，还不能自动生成观测航路且沿着该观测航路来观测水中或者水底的情况。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题点所作出的，其目的在于提供一种自动生成观测航路从而能够自动地观测该观测航路下的水中或者水底的情况的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法。
本发明的无人艇自动观测系统，具有：GPS，其为了测定无人艇的当前位置而搭载在无人艇上；基准观测线输入部，其输入无人艇的基准观测线；以及观测航路设定部，其从基准观测线设定无人艇的观测航路。
航行控制部参照由GPS所测定的当前位置和由观测航路设定部所设定的观测航路来控制无人艇的航行。另外，该无人艇自动观测系统具有至少观测水中和水底的情况中的任意一个的观测器、和存储由观测器观测到的至少水中和水底的情况中的任意一个的存储部，存储部存储由观测器观测到的至少水中和水底的情况中的任意一个。
另外，本发明的无人艇自动观测系统，具有：GPS，其为了测定无人艇的当前位置而搭载在无人艇上；航路存储部，其存储根据GPS的信息实际航行的环状的航路；以及观测航路设定部，其在所存储的环状的航路的内侧中以所指定的方向以及所指定的间隔设定来一定的观测航路。
航行控制部参照由GPS所测定的当前位置和由观测航路设定部所设定的观测航路来控制无人艇的航行。另外，该无人艇自动观测系统具有至少观测水中和水底的情况中的任意一个的观测器、和存储由观测器观测到的至少水中和水底的情况中的任意一个的存储部，存储部存储由观测器观测到的至少水中和水底的情况中的任意一个。
接着，本发明的无人艇自动观测方法，包括为了设定观测航路而输入基准观测线的步骤；通过使基准观测线平行一定移动距离来设定多个观测航路的步骤；确定所设定的多个观测航路的距离，同时指示所确定的观测航路的航行顺序的步骤；按照所指示的航行顺序使无人艇航行的步骤；在航行过程中至少观测水中和水底的情况中的至少一个的步骤；以及显示并且存储所观测的至少水中或者水底的情况的步骤。另外，显示并且存储所观测的至少水中或者水底的情况。
另外，本发明的无人艇自动观测方法，包括：为了设定观测航路而输入基准观测线的步骤；通过设定以一定间隔延伸的直线来设定多个观测航路的步骤，其中，相对于已形成的基准观测线的测量线，所述以一定间隔延伸的直线设定于所述测量线的垂直方向上；确定所设定的多个观测航路的距离，同时指示所确定的观测航路的航行顺序的步骤；按照所指示的航行顺序使无人艇航行的步骤；在航行过程中至少观测水中和水底的情况中的至少一个的步骤；以及显示并且存储所观测的至少水中或者水底的情况的步骤。另外，显示并且存储所观测的至少水中或者水底的情况。
并且，本发明的无人艇自动观测方法，包括：使无人艇实际以环状航行并存储航路的步骤；在所存储的航行的内侧以所指定的方向以及所指定的间隔设定一定观测航路的步骤；在所设定的观测航路上使无人艇航行的步骤；在航行过程中至少观测水中和水底的情况中的至少一个的步骤；以及显示所观测的至少水中和水底的情况并且存储的步骤。另外，显示并且存储所观测的至少水中或者水底的情况。
并且，本发明的无人艇自动观测方法，包括：存储通过输入多点来形成的环状的航路的步骤；在所存储的航行的内侧以所指定的方向以及所指定的间隔设定一定观测航路的步骤；在所设定的观测航路上使无人艇航行的步骤；在航行过程中至少观测水中或者水底的情况中的至少一个的步骤；以及显示并且存储所观测的至少水中或者水底的情况的步骤。另外，显示并且存储所观测的至少水中或者水底的情况。
附图说明
图1为与本发明实施例中的无人艇自动观测系统的结构图；
图2为无人艇的侧截面图；
图3为无人艇的平面图；
图4为无线控制器系统的外观图；
图5为实施例1中的无人艇和无线控制器系统的控制系的框图；
图6为表示实施例1中的基准观测线的一个例子的图；
图7为表示实施例1中的观测航路的一个例子的图；
图8为图5所示的控制系的动作流程图；
图9为表示根据观测数据所制作出的图像的一个例子的图；
图10为表示其示出观测结果的图像的一个例子的图；
图11为表示实施例2中的基准观测线的一个例子的图；
图12为表示实施例2中的观测航路的一个例子的图；
图13为实施例3中的无线控制器系统的控制系的框图；
图14为表示实施例3中的环状航路的一个例子的图；
图15为表示实施例3中的观测航路的一个例子的图；
图16为表示实施例3中的观测航路的一个例子的图；
图17为图5以及图13所示的控制系的动作流程图。
具体实施方式
下面，参照附图说明与本发明有关的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法的四个实施例。本发明能够以所设定的间隔自动地进行水中以及水底的观测。在其观测方法中有四个不同的方法，因此将各个方法分为实施例1至实施例2来进行说明。
[实施例1]
实施例1所说明的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法，以所输入的基准观测线为基准以一定间隔生成多个观测航路，通过使自动观测用的无人艇自动地在该多个观测航路中航行，能够自动地进行水中以及水底的观测。观测航路的间隔是能够自由设定的，因此例如在要描绘详细的水底图纸的情况下，通过将观测航路的间隔设定得狭窄，能够使无人艇以狭窄的间隔往返航行，从而能够详细地观测水底的情况。
首先，说明实施例1中的无人艇自动观测系统的结构。
图1是与本发明有关的无人艇自动观测系统的结构图。
如图所示，无人艇自动观测系统100是由自动观测用无人艇10(以下称为无人艇10)、远程操控无线控制器系统20(以下称为无线控制器系统20)、以及远程操控无线控制器用计算机30(以下称为无线控制器系统20)所构成。
此外，无线控制器系统20和计算机30也可以仅仅由无线机(只具有向无人艇10作出指示的功能)和计算机(根据来自无线机的指示使无人艇10移动)所构成。在这种情况下，在计算机内搭载无线控制器系统20的控制功能。计算机接收无线机的指令来进行与无人艇10的控制相关的运算，从运算结果向无线机作出指示。根据该指示来操控无人艇10。
下面，以分别设置了无线控制器系统20和计算机30的无人艇自动观测系统100为例说明本发明。
无人艇10能够使用特定频率的电波与无线控制器系统20相互进行通信。作为无人艇10的基本功能，具有：根据来自无线控制器系统20的行驶指示在水上按照操控人员的意思自由地行驶(前进、后退、转弯)的功能、和根据来自无线控制器系统20的观测指示进行航行使得追踪自动生成的观测航路，来观测水中以及水底的情况的功能。对实施例1至实施例4中的无人艇自动观测系统的说明，以观测功能为中心进行，该观测功能根据来自无线控制器系统20的观测指示来进行。
无人艇10搭载有测定航行时当前位置的GPS并且还搭载有驱动装置以及操舵装置。另外，还搭载有能够观测水中以及水底的情况(例如水温、透明度、盐分浓度、位置以及到水底的深度)的观测器。
无线控制器系统20能够通过专用的连接电缆35连接在计算机30上，能够与计算机30相互地进行通信。此外，无线控制器系统20和计算机30也可以是能够进行无线通信。作为基本功能，具有将存储在无线控制器系统20中的观测数据发送给计算机30的功能、和相反地将存储在计算机30中的观测结果发送给无线控制器系统20的功能。
无线控制器系统20具备使用了液晶或者有机EL的显示器，无人艇10对从观测器发送来的观测数据进行图像化，从而能够实时地显示水中以及水底的情况。另外，能够获取存储在计算机30中的观测结果并显示该观测结果。
另外，无线控制器系统20具有输入观测水中以及水底的情况所需的基准观测线的功能、和从所输入的基准观测线生成观测航路的功能。
计算机30具有接收从无线控制器系统20发送的观测数据并存储的功能、分析该观测数据并存储观测结果的功能、以及将观测结果发送给无线控制器系统20的功能。
计算机30是通常所使用的PC，主要用于分析观测数据来得到水中以及水底的情况(例如水温、透明度、盐分浓度、位置以及到水底的深度)的观测结果。此外，无线控制器系统20和计算机30也可以是单一的无线机和计算机。
此外，在本实施例中，叙述无线控制器系统20作为单一的无线机工作而不具有存储观测数据的功能的情况。
图2是无人艇10的侧截面图，图3是无人艇10的平面图。
无人艇10具有驱动装置11、电源12、操舵装置13、发送接收天线14、控制装置15、GPS天线16、当前位置运算装置17、观测器18、以及把手(grip handle)19。
这里，由GPS天线16以及当前位置运算装置17来构成测定无人艇10的当前位置的GPS。由驱动装置11、电源12、操舵装置13、发送接收天线14以及控制装置15来构成控制无人艇10的航行的航行控制部。
驱动装置11具有螺旋桨(screw)111、向螺旋桨111提供旋转力的马达113、以及螺帽盖(screw cover)115。
在螺旋桨111的旋转轴的一端中安装了用于获得推进力的推进器(propeller)，在该旋转轴的另一端中安装了齿轮117。在马达113的旋转轴中安装了齿轮118，齿轮117和齿轮118以所设定的齿数比(Gear Ratio)进行咬合。马达113的旋转力是通过齿轮117和齿轮118有效地传递给螺旋桨111。通过螺旋桨111的旋转，向无人艇10提供向前方或者后方的推进力。
马达113连接在由锂离子电池等二次电池所构成的电源12上，根据从无线控制器系统20发送的行驶指示、观测指示来恰当地提供电力。通常来自电源12的电流向马达113进行单方向提供，从而使无人艇10前进。另外，根据需要还能够将该电流向马达113的反方向提供，从而使无人艇10后退。
在螺旋桨111中设有螺帽盖115使得覆盖推进器的周围。螺帽盖115防止浮游在水上的藻、垃圾缠上螺旋桨111。
除了上述马达113以外，电源12还向无人艇10所搭载的操舵装置13、发送接收天线14、控制装置15、GPS天线16、当前位置运算装置17、以及观测器18提供电力。从电源12向这些各装置的电力提供，是被控制装置15所控制。此外，电源12的剩余电量是被控制装置15所监视。
在驱动装置11的后方设有操舵装置13。操舵装置13具有舵131和马达133。舵131的一端连接在马达133的旋转轴上，舵131的方向根据马达133的转动而变化。舵131是左右摇摆地动作。舵131改变来自螺旋桨111的水流方向，因此能够改变无人艇10的行进方向。舵131能够相对螺旋桨111的旋转轴左右摇摆60度左右。
马达133连接在电源12上，当改变无人艇10的行进方向时提供电力。电力的提供，是由控制装置15根据来自无线控制器系统20的行驶指示、观测指示进行控制的。
发送接收天线14垂直安装在无人艇10的上部。发送接收天线14的高度设为即使波浪稍大一些都能够接收来自无线控制器系统20的电波，且不对无人艇10的平衡带来坏影响的程度。发送接收天线14连接在控制装置15上，将所接收的行驶指示、测定指示输出给控制装置15。另外，发送接收天线14将从控制装置15输出的包含观测数据的各种信号发送给无线控制器系统20。
控制装置15综合控制无人艇10所搭载的各种装置。特别是，在发送来测定指示的情况下，控制驱动装置11和操舵装置13的动作使得无人艇10能够正确地追踪无线控制器系统20发送来的观测航路。在控制装置15中还连接了GPS天线16、当前位置运算装置17、以及观测器18。
GPS天线16是接收从多个人造卫星发出的电波的天线。GPS天线16所接收的来自多个人造卫星的电波，发送给当前位置运算装置17。当前位置运算装置17根据所接收的来自多个人造卫星的电波来运算无人艇10的当前位置。无人艇10的当前位置是根据目前通常所使用的运算方法来运算，因此省略关于该运算的说明。
观测器18是观测水中以及水底的情况的装置。观测器18具备超声波振荡器，向水中发出特定频率的超声波、或者不同频率的超声波，并接收从水底等重反射来的反射波。通过测量所发出的超声波返回来的时间，能够测定鱼群等处于水中的物体、水底的地形。作为这种装置能够例举出声纳。
但是，观测器18没有限定于如声纳一样使用超声波的情况。另外，观测器18具备温度传感器、透明度传感器、盐分浓度传感器等特殊传感器。通过这些传感器，能够观测水温、透明度、盐分浓度。此外，温度传感器、透明度传感器、盐分浓度传感器使用当前通常使用的容易得到的传感器。观测器18所得到的观测数据通过发送接收天线14发送给无线控制器系统20。
图4是无线控制器系统20的外观图。无线控制器系统20具有向无人艇10提供行驶指示、观测指示，或存储从无人艇10发送来的观测数据的功能。另外，无线控制器系统20具备输入基准观测线的功能、和从所输入的基准观测线生成多个观测航路的功能。并且，还具备改变所生成的观测航路的距离进行设定的功能和指示所生成的观测航路的航行顺序的功能。
如图所示，无线控制器系统20设有发送接收天线21、显示器23以及操作开关24(24A～24C)。
发送接收天线21是用于向无人艇10发送行驶指示、观测指示，或接收从无人艇10发送来的观测数据。
显示器23设置在无线控制器系统20的正面，能够分别显示观测场所的地形图、使用操作开关24输入的基准观测线，而且与观测场所的地形图一起显示从观测基准线生成的多个观测航路。
操作开关24A用于通过该操作使用纬度或者经度来输入基准观测线的始点和终点，或者使用以特定位置为原点的二维坐标的X轴、Y轴的坐标值进行输入，其作为基准观测线输入部工作。操作开关24B作为在所生成的观测航路自主航行、即输出观测指示、以及指示所生成的观测航路的航行顺序的指示器而使用。操作开关24C作为为了改变所生成的观测航路的距离而操作的观测航行距离变化指示器而使用。
图5是实施例1中的无人艇10和无线控制器系统20的控制系的框图。
无人艇10搭载有由GPS天线16以及当前位置运算装置17所构成的GPS、由电源12、驱动装置11、操舵装置13以及控制装置15所构成的航行控制部、以及观测器18。控制装置15和观察器18连接在发送接收天线14上，能够与无线控制器系统20进行通信。此外，构成无人艇10的各部的功能记载在图2、3的说明部分中，因此省略这些部分功能的详细说明。
无线控制器系统20具备作为基准观测线输入部工作的操作开关24A、作为指示器工作的操作开关24B、作为变换系统工作的操作开关24C、基准观测线制作部25、观测航路生成部26、存储部27、显示控制部28、再现控制部29、以及显示器23。
操作开关24A连接在基准观测线制作部25上，能够向基准观测线制作部25输入纬度以及经度、或者以特定位置为原点的二维坐标的X轴、Y轴的坐标值，是用于指示被称作基准观测线的测量线或者弧的始点和终点的操作开关。
如图6所示，基准观测线制作部25制作以通过操作开关24A输入的两个坐标为始点以及终点的一根测量线或者弧。连接始点以及终点的测量线是直线、还是具有某种程度的曲率的曲线，可以是预先设定在基准观测线制作部25中，例如可以是能够由操作开关24A的操作任意地设定。图6中示出基准观测线的一个例子，但是该例子中基准观测线是直线。
观测航路生成部26以在基准观测线制作部25中所制作的基准观测线的始点和终点为基准，通过将该基准观测线以一定间隔多次平行移动从而生成多个观测航路。以何种程度的间隔移动基准观测线、以及制作几根观测航路，也可以是设定在观测航路生成部26中，例如也可以是能够由操作开关24B的操作任意地设定。图7中示出通过将图6的基准观测线平行移动4次所生成的5根观测航路。
操作开关24B输出观测指示使得无人艇10在如图7一样生成的观测航路上自主航行，另外指示以何种航行顺序在如图7一样生成的观测航路上航行。在图7的情况下，从上至下设定为第1、第2、第3、第4、第5的航行顺序，因此在无人艇10接收了观测指令的情况下，以该指定的航行顺序追踪观测航路，进行水中以及水底的观测。具体地说，从第1个观测航路的始点航行到终点，接着从第1个观测航路的终点航行到第2个观测航路的终点位置从而在第2个观测航路中航行到其始点为止，接着，从第2个观测航路的始点航行到第3个观测航路的始点位置从而在第3个观测航路中航行到其始点为止，这样航行到第5个观测航路的终点为止。即如一笔连贯一样追踪所生成的多个观测航路来进行观测。
操作开关24C是用于重叠在观测场所的地图来变更在观测航路生成部26中所生成的观测航路的距离。观测航路能够通过操作开关24C来选择，能够使所选择的观测航路的距离或长或短。例如，观测场所的地形复杂、单纯依照所生成的观测航路的距离会导致观测场所排除在观测航路之外的情况、相反地单纯依照生成的观测航路的距离会产生观测航路相对观测场所过距离过短的情况。在上述情况下，通过对每个观测航路的距离的距离条件从而可以进行最佳的观测。
存储部27存储从无人艇10发送来的与水中以及水底情况有关的观测数据。
显示控制部28为了将从无人艇10发送来的水中以及水底的情况显示在显示器23上，对与所接收的水中以及水底情况有关的观测数据进行加工。
再现控制部29根据存储在存储部27中的与水中以及水底情况有关的观测数据，在显示器23上再现水中以及水底的情况。
接着，参照图8的流程图说明如以上所构成的无人艇自动观测系统的动作。此外，该流程图是图5所示的控制系的动作流程图，还是表示与实施例1中的无人艇自动观测方法的过程的流程图。
步骤S1
首先，在显示器23上显示观测场所的地图。为了使基准观测线制作部25制作基准观测线，观测人员操作无线控制器系统20的操作开关24A向基准观测线制作部25输入基准观测线的始点和终点的经度和纬度。
此外，基准观测线的始点和终点也可以是通过输入二维坐标的X轴、以及Y轴的坐标来确定。当输入基准观测线的始点和终点的经度和纬度时，基准观测线制作部25制作如图6所示的连接始点和终点的测量线。该测量线变成基准观测线，重叠显示在地图上。
步骤S2
观测航路生成部26通过使由基准观测线制作部25所制作的基准观测线平行移动一定距离来生成多个观测航路。所生成的观测航路重叠显示在地图上。因而，怎样对观测场所进行观测将一目了然。
步骤S3
在所生成的多个观测航路中，将能够指定无人艇10追踪的航行顺序。该航行顺序是通过操作开关24B的操作来指定。另外，多个观测航路还能够改变其距离。还能够通过操作开关24C的操作来变更每个观测航路的距离。观测航路的距离的变更，能够边看重叠显示的地图来进行。如上所述，通过操作开关24B和操作开关24C的操作，手动确定观测航路的距离，指示航行顺序。
此外，在实施例1中，示例出手动进行观测航路的距离的确定和航行顺序的确定的情况，但是在观测航路生成部中对标准的确定方法进行编程，一边勘察与观测场所的地图之间的相互关系一边还能够自动地进行观测航路的距离的确定和航行顺序的确定。
步骤S4
当操作无线控制器系统20的操作开关24B来输出观测指示时，该观测指示发送给无人艇10，同时从无线控制器系统20以被确定的顺序发送观测航路。
所发送的观测航路被控制装置15所接收，控制装置15参照当前位置和观测航路来控制驱动装置11以及操舵装置13，使得能够通过GPS确定当前位置且正确地追踪观测航路。虽然还依赖于无人艇10的行驶速度，但是控制装置15通过考虑以当前的状态在数秒前所通过的位置和观测航路之间的误差来修正无人艇10的行进方向。
步骤S5
当从无线控制器系统20发送观测指示时，无人艇10的观测器18在接收该观测指示同时开始进行观测，将观测数据发送给无线控制器系统20的存储部27以及显示控制部28。
步骤S6
存储部27存储实时发送来的观测数据。显示控制部28对该观测数据进行加工并显示在显示器23上。该图像是例如图9所示的图像。根据该图像可知，斜线表示的G部分为水底的情况，在水底和水面之间显现的F部分中有鱼群。
如以上所述，根据实施例1的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法，无人艇10自动地以确定所生成的多个观测航路的航行顺序来进行航行，因此能够容易地得到想要观测的场所的观测数据，能够得到正确的观测结果。
此外，无线控制器系统20的存储部27所存储的观测数据，被发送到计算机30来进行分析，最终能够得到如图10所示的以等高线表示的水底形状。另外，无法用等高线表示的用斜线表示的R部分是深度急剧增加的部分。当然观测器18具备特殊的传感器，因此特定场所的水温、透明度、盐分浓度等也作为观测数据进行存储。此外，通过将无线控制器系统20连接在计算机30上，图10所示的观测结果的图像能够用无线控制器系统20的显示器23来确定。
在实施例1中，示例出观测航路生成部26以及存储部27两者设置在无线控制器系统20上的情况，但是也可以是观测航路生成部26或者存储部27的某一个设置在无线控制器系统20上、另一个设置在无人艇10上的方式。并且，也可以是观测航路生成部26以及存储部27两者设置在无人艇10上的方式。此外，无线控制器系统20和计算机30也可以是单一的无线机和计算机。
[实施例2]
作为实施例2所说明的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法，在形成输入的基准观测线的测量线的垂直方向上，生成以一定间隔延伸的直线，从而生成多个观测航路，通过使无人艇10在该多个观测航路上自动地航行，自动地进行水中以及水底的观测。观测航路的间隔是能够自由设定的，因此例如在想描绘详细的水底图的情况下，通过将观测航路的间隔设定得狭窄，能够使无人艇10以狭窄的间隔往返航行，能够观测详细的水底的情况。
实施例11和实施例2中不同点仅在于，通过无线控制器系统20所具备的观测航路生成部26做制作的观测航路。因而，除了观测航路生成部26以外的其它部分的结构与实施例1中所说明的无人艇自动观测系统完全相同，因此省略对这些结构、动作的说明。
图11是表示由基准观测线制作部25所制作的基准观测线的一个例子的图，图12是表示由观测航路生成部26所生成的观测航路的一个例子的图。
图5的无线控制器系统20所具备的基准观测线制作部25，如图11所示，制作以通过操作开关24A输入的两个坐标为始点以及终点的一根测量线或者弧。连接始点以及终点的测量线设为直线、还是具有某种程度的曲率的曲线，可以预先设定在基准观测线制作部25中。例如，也可以是能够由操作开关24A的操作来任意地设定。图11中示出基准观测线的一个例子，但是在该例子的情况下，基准观测线为直线。
观测航路生成部26，在由基准观测线制作部25所制作的基准观测线的测量线的垂直方向上，生成多个以一定间隔延伸的相互平行的直线，从而生成多个观测航路。可以在观测航路生成部26中设定以何种程度的间隔制作观测航路、以及制作几根观测航路。，例如也可以由操作开关24B的操作来任意地设定。图12中示出了相对于图11的基准观测线以一定间隔垂直地生成的5根观测航路。
与实施例1相同，输出观测指示使得无人艇10在如图12一样所生成的观测航路上自主航行，另外指示以何种航行顺序在如图12一样所生成的观测航路上航行的是操作开关25B。在图12的情况下，设定为从小到大的第1、2、3、4、5的航行顺序，因此在无人艇10接收了观测指令的情况下，以该指定的航行顺序追踪观测航路，进行水中以及水底的观测。
具体地说，从第一个观测航路的一端航行到另一端，接着航行到最接近第一个观测航路的另一端的第二个观测航路的一端位置，在第二个观测航路上航行到其另一端，接着从第二个观测航路的另一端航行到第三个观测航路的一端的位置，在第三个观测航路上航行到其另一端，以此类推从而航行到第五个观测航路的终点。即一笔连贯一样追踪所生成的多个观测航路来进行观测。
与实施例1的情况相同，重叠在观测场所的地图上，能够变更由观测航路生成部26所生成的观测航路的距离。观测航路的距离的变更是能够由操作开关24C来进行。另外，观测航路能够由操作开关24C来选择，能够加长或缩短所选择的观测航路的距离。例如，在观测场所的地形复杂、单纯按照生成的观测航路的距离会使观测场所排除在观测航路之外、或相反地单纯的按照生成的观测航路的距离会使观测航路相对观测场所距离过短的情况下，能够对每个观测航路距离进行条件，以进行最佳的观测。
此外，在实施例2中，与实施例11相同，示例出观测航路生成部26以及存储部27两者设置在无线控制器系统20上的情况，但是也可以是观测航路生成部26或者存储部27的某一个设置在无线控制器系统20上、另一个设置在无人艇10上的方式。此外，无线控制器系统20和计算机30也可以是单一的无线机和计算机。并且，也可以是观测航路生成部26以及存储部27两者设置在无人艇10上的方式。
如前所述，实施例1和实施例2中不同点仅在于，由无线控制器系统20所具备的观测航路生成部26制作的观测航路。然而，为了明确与实施例2中的无人艇自动观测系统的动作，参照实施例1中所说明的图8的流程图来说明与实施例2有关的无人艇自动观测系统的动作。此外，该流程图是图5所示的控制系的动作流程图，还是实施例2所示的无人艇自动观测方法的流程图。
步骤S1
首先，在显示器23上显示观测场所的地图。为了使基准观测线制作部25制作基准观测线，观测人员操作无线控制器系统20的操作开关24A向基准观测线制作部25输入基准观测线的始点和终点的经度和纬度。
此外，基准观测线的始点和终点也可以是通过输入二维坐标的X轴、以及Y轴的坐标来确定。当输入基准观测线的始点和终点的经度和纬度时，基准观测线制作部25制作如图11所示的连接始点和终点的测量线。该测量线作为基准观测线，重叠显示在地图上。
步骤S2
观测航路生成部26，在基准观测线制作部25所制作的基准观测线的测量线的垂直方向上，生成多个以一定间隔延伸的相互平行的直线，从而生成多个观测航路。所生成的观测航路重叠显示在地图上。因而，怎样对观测场所进行观测将一目了然。
步骤S3
在所生成的多个观测航路中，能够指定无人艇10追踪的航行顺序。该航行顺序是通过操作开关24B的操作来指定。另外，多个观测航路还能够改变其距离。还能够通过操作开关24C的操作来变更每个观测航路的距离。观测航路的距离的变更，能够边看重叠显示的地图来进行。如上所述，通过操作开关24B和操作开关24C的操作，手动确定观测航路的距离，指示航行顺序。
此外，与实施例1相同，在实施例2中示例出手动进行观测航路的距离的确定和航行顺序的确定的情况，但是在观测航路生成部26中则对标准的确定方法进行编程，一边勘察与观测场所的地图之间的相互关系一边还能够自动地确定观测航路的距离和航行顺序的。
步骤S4
当操作无线控制器系统20的操作开关24B来输出观测指示时，该观测指示发送给无人艇10，同时从无线控制器系统20以被确定的顺序发送观测航路。所发送的观测航路被控制装置15所接收，控制装置15参照当前位置和观测航路来控制驱动装置11以及操舵装置13，使得能够通过GPS确定当前位置且正确地追踪观测航路。虽然还依赖于无人艇10的行驶速度，但是控制装置15通过考虑以当前的状态在数秒前通过的位置和观测航路之间的误差，来修正无人艇10的行进方向。
步骤S5
当从无线控制器系统20发送观测指示时，无人艇10的观测器18在接收该观测指示的同时开始进行观测，将观测数据发送给无线控制器系统20的存储部27以及显示控制部28。
步骤S6
存储部27存储实时发送来的观测数据。显示控制部28对该观测数据进行加工并显示在显示器23上。该图像是例如图9所示的图像。根据该图像可知，斜线表示的G部分为水底的情况，在水底和水面之间显现的F部分中有鱼群。
如以上所述，根据实施例2中的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法，无人艇10自动地通过确定所生成的多个观测航路的航行顺序来进行航行，因此能够容易地得到想要观测的场所的观测数据，能够得到正确的观测结果。
此外，无线控制器系统20的存储部27所存储的观测数据，被发送到计算机30来进行分析，最终能够得到如图10所示的以等高线表示的水底形状。另外，如图10可知，无法用等高线表示的用斜线表示的R部分是深度急剧增加的部分。当然观测器18具备特殊的传感器，因此特定场所的水温、透明度、盐分浓度等也作为观测数据进行存储。此外，通过将无线控制器系统20连接在计算机30上，用无线控制器系统20的显示器23来确定图10所示的观测结果的图像能够。
[实施例3]
实施例3所说明的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法，使无人艇10进行环状航行从而预先包围想要观测的场所，从航行时所取得的GPS的当前位置数据中存储环状的航路，在该环状的航路内侧中以所指定的方向以及所指定的间隔生成多个观测航路，通过使无人艇10在该多个观测航路上自动地航行，从而自动地进行水中以及水底的观测。观测航路的间隔是能够自由设定的，因此例如在想描绘详细的水底图的情况下，通过将观测航路的间隔设定得狭窄，能够使无人艇10以狭窄的间隔往返航行，能够观测详细的水底的情况。
实施例3与实施例1以及实施例2的不同点仅在于，无人艇10能够实际航行来设定观测区域、能够在该观测区域内自动地生成观测航路。因而，无线控制器系统20的结构与实施例1以及实施例2有若干不同，另外无人艇自动观测方法的过程也不同，因此根据下面的附图来说明无线控制器系统20的结构和无人艇自动观测方法的过程。此外，省略与实施例1中所说明的无人艇自动观测系统相同的结构部分及该结构部分的动作的说明。
图13是实施例3中所使用的无线控制器系统20的控制系的框图。
实施例3中所使用的无线控制器系统20的外观与图4所示相同。实施例3中所使用的无线控制器系统20具备：操作开关24A、24B，其用于向无人艇10提供行驶指示以及观测指示，使无人艇10根据观测人员的意思自由行使；以及航路存储部31，其从来自无人艇10的GPS发送的位置数据中存储无人艇10的航路。
例如对操作开关24A进行操作时，无人艇10的驱动装置11动作，使无人艇10前进。另外，当对操作开关24B进行操作时，无人艇10的操舵装置13动作，无人艇10的行进方向变化。为了设定想进行观测的区域，观测人员对操作开关24A、24B进行操作，使无人艇10环状地航行。此外，在由无人艇10进行自动观测的情况下，能够从操作开关24A输出观测指示。
航路存储部31根据从无人艇10的GPS发送来的位置数据来存储无人艇10航行的航路，由观测人员进行无人艇10的航行。
观测航路生成部26在存储于航路存储部31中的环状航路的内侧自动地生成观测航路。以何方向以怎样的间隔生成观测航路，是能够由使方向/间隔指示系统工作的操作开关24C来设定。
在无线控制器系统20中设有存储部27、显示控制部28、再现控制部29以及显示器23，但是这些部分的动作、功能与实施例1中所说明的相同，因此省略这些部分的说明。
图14是表示航路存储部31所存储的环状航路的一个例子的图，图15是表示由观测航路生成部26所生成的观测航路的一个例子的图。
如图13所示，在显示器23上显示存储在航路存储部31中的环状航路。观测航路生成部26在该航路内通过操作开关24所设定的方向以及所指定的间隔来生成观测航路。例如，在方向是南北方向、间隔为10米的情况下，如图15所示，自动地制作出在航路内南北方向延伸的10米间隔的观测航路。
当自动生成观测航路后对操作开关24A进行操作来输出观测指示时，无人艇10从位于右侧的观测航路中自动地追踪到位于左侧的观测航路，进行水中以及水底的观测。具体地说，从位于最右侧的观测航路的一端航行到另一端，航行到最接近下个位于左侧的观测航路的观测航路的一端位置为止，在该观测航路上航行到其另一端，接着航行到位置于该观测航路的左侧的观测航路的一端的位置为止，在该观测航路上航行到其另一端，航行到位置于最左侧的观测航路的终点为止，即一笔连贯一样追踪所生成的多个观测航路来进行观测。
如图15一样，也可以设定自动生成的观测航路的距离、所追踪的顺序。另外，使观测航路能够仅指定间隔，从而可用作如图16所示的具有与航路相似形状的观测航路。
此外，在实施例3中，示例出航路存储部31、观测航路生成部26以及存储部27设置在无线控制器系统20上的情况，也可以将航路存储部31、观测航路生成部26、存储部27中的某一个设置在无线控制器系统20上。此外，无线控制器系统20和计算机30也可以是单一的无线机和计算机。
接下来，参照图17的流程图来说明如以上所构成的无人艇自动观测系统的动作。此外，该流程图是图5所示的无人艇10以及图13所示的无线控制器系统20中的控制系的动作流程图，也是实施例3中的无人艇自动观测方法的流程图。
步骤S11
首先，在显示器23上显示观测场所的地图。观测人员操作无线控制器系统20的操作开关24A以及24B向无人艇10提供行驶指示。为了确定所观测的区域，无人艇10实际是以环状航行。无人艇10根据行驶指示航行的位置，作为航路(由所确定的间隔的点的集合来构成)存储在航路存储部31中。
步骤S12
观测航路生成部26在存储在航路存储部31中的环状的航路内侧中，根据由操作开关24C指定的方向和间隔，生成如图15所示的观测航路。所生成的观测航路重叠显示在地图上。因而，怎样对观测场所进行观测将一目了然。
步骤S13
当操作无线控制器系统20的操作开关24A来输出观测指示时，该观测指示发送给无人艇10，同时从无线控制器系统20按照从右侧到左侧的观测航路的顺序发送观测航路。
所发送的观测航路同过控制装置15被接收，控制装置15参照当前位置和观测航路来控制驱动装置11以及操舵装置13，从而能够通过GPS确定当前位置且正确地追踪观测航路。虽然还依赖于无人艇10的行驶速度，但是控制装置15通过考虑以当前的状态在数秒前通过的位置和观测航路之间的误差来修正无人艇10的行进方向。
步骤S14
当从无线控制器系统20发送观测指示时，无人艇10的观测器18在接收该观测指示同时开始进行观测，将观测数据发送给无线控制器系统20的存储部27以及显示控制部28。
步骤S15
存储部27存储实时发送来的观测数据。显示控制部28对该观测数据进行加工并显示在显示器23上。该图像是例如图9所示的图像。根据该图像可知，斜线表示的G部分为水底的情况，在水底和水面之间显现的F部分中有鱼群。
如上所述，根据实施例3的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法，通过无人艇10的实际航行来确定预先想要观测的场所，从而使无人艇10自动地在所生成的多个观测航路中航行，因此能够容易地得到想要观测的场所的观测数据，能够得到正确的观测结果。
此外，无线控制器系统20的存储部27所存储的观测数据，被发送到计算机30除以进行分析，最终能够得到如图10所示的以等高线表示的水底形状。另外，由图10可知，无法用等高线表示的用斜线表示的R部分是深度急剧增加的部分。当然观测器18具备特殊的传感器，因此特定场所的水温、透明度、盐分浓度等也作为观测数据进行存储。此外，通过将无线控制器系统20连接在计算机30上，表示图10所示的观测结果的图像能够用无线控制器系统20的显示器23来确定。
[实施例4]
实施例4所说明的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法，预先锁想要观测的场所，通过输入多点形成环状航路，并存储该环状航路，在该环状航路的内侧以所指定的方向以及所指定的间隔生成多个观测航路，使无人艇10在该多个观测航路上自动地航行，从而自动地进行水中以及水底的观测。观测航路的间隔是能够自由设定的，因此例如在想描绘详细的水底图的情况下，通过将观测航路的间隔设定得狭窄，能够使无人艇10以狭窄的间隔往返航行，能够观测详细的水底的情况。
实施例4与实施例3的不同点仅在于，不是如实施例3一样使无人舰艇10实际航行来设定观测区域，而是预先存储能够由多点形成的环状航路，从而能够从该存储的航路中设定观测区域，能够在该观测区域内自动地生成观测航路。
此外，除预先存储观测领域，其他均与实施例3相同，因此省略对生成观测航路之后的说明。
此外，与本发明中的无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法，根据由GPS检测的当前位置对观测航路进行自动观测，该自动观测是通过通常使用的自主航行方法(点到点、矢量控制)来缜密地控制船头的朝向、通过点，使得无人艇正确地追踪观测航路。
根据本发明，能够在想要观测的场所中自动地生成最佳的观测航路，因此能够自动地观测该观测航路下的水中或者水底的情况。

Claims (18)

1.一种无人艇自动观测系统，其特征在于，包括以下结构：
GPS，其为了测定无人艇的当前位置而搭载在该无人艇上；
基准观测线输入部，其输入所述无人艇的基准观测线；
观测航路设定部，其从所述基准观测线设定所述无人艇的观测航路；
航行控制部，其参照由所述GPS所测定的当前位置和由该观测航路设定部所设定的观测航路来控制所述无人艇的航行；
观测器，其至少观测水中和水底的情况中的任意一个；以及
存储部，其存储由该观测器观测到的至少水中和水底的情况中的任意一个。
2.根据权利要求1所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，
所述GPS、所述航行控制部以及所述观测器搭载在所述无人艇上，
所述基准观测线输入部搭载在能够与所述无人艇相互进行通信的无线控制器系统上，
所述观测航路设定部或者所述存储部中的其中一个搭载在所述无人艇上，而另一个搭载在连接所述无线控制器系统或者所述无线控制器系统的计算机上，或者所述观测航路设定部以及所述存储部两者搭载在所述无人艇、所述无线控制器系统和所述计算机内的任意一个上。
3.根据权利要求1所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，
所述基准观测线输入部使用纬度以及经度、或者以特定位置为原点的二维坐标的X轴、Y轴的坐标值来输入所述基准观测线的始点和终点；
所述观测航路设定部从所输入的基准观测线的始点和终点设定观测航路。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，
所述观测航路设定部通过以所述基准观测线为基准使所述基准观测线平行移动一定距离来设定多个观测航路。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，
所述观测航路设定部通过设定以一定间隔延伸的直线来设定多个观测航路，其中，相对于已形成的所述基准观测线的测量线，所述以一定间隔延伸的直线设定于所述测量线的垂直方向上。
6.根据权利要求1或者2所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，
还设有指示在所设定的观测航路上自主航行、以及所设定的观测航路的航行顺序的指示系统，
所述航行控制部按照由所述指示系统所指示的航行顺序参照所述当前位置和所设定的观测航路来控制所述无人艇的航行。
7.根据权利要求1所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，
还设有改变所设定的观测航路的距离的变换系统。
8.根据权利要求6所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，
所述指示系统设在所述无线控制器系统或者所述计算机上。
9.根据权利要求7所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，
所述变换系统设在所述无线控制器系统或者所述计算机上。
10.一种无人艇自动观测系统，其特征在于，包括以下结构：
GPS，其为了测定无人艇的当前位置而搭载在该无人艇上；
航路存储部，其存储根据该GPS的信息实际航行的环状的航路；
观测航路设定部，其在所存储的环状的航路的内侧中以所指定的方向以及所指定的间隔来设定一定的观测航路；
航行控制部，其参照由所述GPS所测定的当前位置和由该观测航路设定部所设定的观测航路来控制所述无人艇的航行；
观测器，其至少观测水中和水底的情况中的任意一个；以及
存储部，其存储由该观测器观测到的至少水中和水底的情况中的任意一个。
11.一种无人艇自动观测系统，其特征在于，包括以下结构：
GPS，其为了测定无人艇的当前位置而搭载在该无人艇上；
航路存储部，其存储通过输入多点来形成的环状的航路；
观测航路设定部，其在所存储的环状的航路的内侧中以所指定的方向以及所指定的间隔来设定一定的观测航路；
航行控制部，其参照由所述GPS所测定的当前位置和由该观测航路设定部所设定的观测航路来控制所述无人艇的航行；
观测器，其至少观测水中和水底的情况中的任意一个；以及
存储部，其存储由该观测器观测到的至少水中和水底的情况中的任意一个。
12.根据权利要求10所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，
所述GPS、所述航行控制部以及所述观测器搭载在所述无人艇上，
所述航路存储部、所述观测航路设定部、所述存储部中的任意一个搭载在所述无人艇上，而其余的被搭载在无线控制器系统或者所述计算机上，或者所述观测航路存储部、所述观测航路设定部以及所述存储部全部都搭载在所述无人艇、所述无线控制器系统或者所述计算机上。
13.根据权利要求10～12任意一项所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，
所述所指定的方向以及所指定的间隔是由设在所述无线控制器系统上的方向/间隔指示系统来指示。
14.根据权利要求1、10或者11所述的无人艇自动观测系统，其特征在于，还具备：
显示控制部，其将由所述观测器观测的至少在水中和水底的情况中的任意一个显示在所述无线控制器系统的显示器上；以及
再现控制部，其将存储在所述存储部中的至少水中和水底的情况中的任意一个再现在所述无线控制器系统的显示器上。
15.一种无人艇自动观测方法，其特征在于，包括以下步骤：
为了设定观测航路而输入基准观测线的步骤；
通过使所述基准观测线平行一定移动距离来设定多个观测航路的步骤；
确定所设定的多个观测航路的距离，同时指示所确定的观测航路的航行顺序的步骤；
按照所指示的航行顺序使无人艇航行的步骤；
在航行过程中至少观测水中和或者水底的情况中的至少一个的步骤；以及
显示并且存储所观测的至少水中或者水底的情况的步骤。
16.一种无人艇自动观测方法，其特征在于，包括以下步骤：
为了设定观测航路而输入基准观测线的步骤；
通过设定以一定间隔延伸的直线来设定多个观测航路的步骤，其中，相对于形成的所述基准观测线的测量线，所述以一定间隔延伸的直线设定于所述测量线的垂直方向上；
确定所设定的多个观测航路的距离，同时指示所确定的观测航路的航行顺序的步骤；
按照所指示的航行顺序使无人艇航行的步骤；
在航行过程中至少观测水中和水底的情况中的至少一个的步骤；以及
显示并且存储所观测的至少水中或者水底的情况的步骤。
17.一种无人艇自动观测方法，其特征在于，包括以下步骤：
使无人艇实际以环状航行并存储航路的步骤；
在所存储的航行的内侧以所指定的方向以及所指定的间隔设定一定观测航路的步骤；
在所设定的观测航路上使无人艇航行的步骤；
在航行过程中至少观测水中和水底的情况中的至少一个的步骤；以及
显示所观测的至少水中或者水底的情况并且存储的步骤。
18.一种无人艇自动观测方法，其特征在于，包括以下步骤：
存储通过输入多点来形成的环状的航路的步骤；
在所存储的航行的内侧以所指定的方向以及所指定的间隔设定一定观测航路的步骤；
在所设定的观测航路上使无人艇航行的步骤；
在航行过程中至少观测水中和水底的情况中的至少一个的步骤；以及
显示并且存储所观测的至少水中和水底的情况的步骤。
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