JP2003127982A - 海底物理探査における潜水艇の制御方法およびシステム - Google Patents
海底物理探査における潜水艇の制御方法およびシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 海底に敷設された着底ケーブルに沿って潜水
艇が容易に移動することができる海底物理探査における
潜水艇の制御方法およびシステムを提供する。 【解決手段】 海底に敷設され物理探査用信号を受信す
るセンサを備えてなる着底ケーブルに沿わせて潜水艇を
移動させ、当該潜水艇から物理探査音を発振させること
により探査信号を検出する海底物理探査における潜水艇
の制御方法において、前記潜水艇の音源から発振させた
音により前記ケーブルに対する相対位置を求めるととも
に、潜水艇装備のソナーにより海底高さ位置を求める。
これらの位置情報に基づいて潜水艇を前記着底ケーブル
に倣い移動制御させる。
艇が容易に移動することができる海底物理探査における
潜水艇の制御方法およびシステムを提供する。 【解決手段】 海底に敷設され物理探査用信号を受信す
るセンサを備えてなる着底ケーブルに沿わせて潜水艇を
移動させ、当該潜水艇から物理探査音を発振させること
により探査信号を検出する海底物理探査における潜水艇
の制御方法において、前記潜水艇の音源から発振させた
音により前記ケーブルに対する相対位置を求めるととも
に、潜水艇装備のソナーにより海底高さ位置を求める。
これらの位置情報に基づいて潜水艇を前記着底ケーブル
に倣い移動制御させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、着底ケーブルと潜
水艇を用いて音波により海底下の物理探査を行う海底物
理探査における潜水艇の制御方法およびシステムに関す
る。
水艇を用いて音波により海底下の物理探査を行う海底物
理探査における潜水艇の制御方法およびシステムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】海底下の地中の物理探査を行う方法の一
つとして、海底に向けて音波を発振し、海底に到達した
音波や地中から反射して返ってくる反射波を解析するこ
とにより、海底下の地中の物理情報を得る方法が知られ
ている。このような物理探査方法においては、海上を航
行する母船から、海底に向けて音波を発振し、海底に敷
設された音波を受信するためのセンサが数珠繋ぎになっ
た着底ケーブル（以下ＯＢＣ：Ｏｃｅａｎ Ｂｏｔｔｏ
ｍ Ｃａｂｌｅという。）により音波を受信する方法が
用いられている。
つとして、海底に向けて音波を発振し、海底に到達した
音波や地中から反射して返ってくる反射波を解析するこ
とにより、海底下の地中の物理情報を得る方法が知られ
ている。このような物理探査方法においては、海上を航
行する母船から、海底に向けて音波を発振し、海底に敷
設された音波を受信するためのセンサが数珠繋ぎになっ
た着底ケーブル（以下ＯＢＣ：Ｏｃｅａｎ Ｂｏｔｔｏ
ｍ Ｃａｂｌｅという。）により音波を受信する方法が
用いられている。
【０００３】このような方法において、通常用いられる
音源から発振される音波は波長が長く、天然ガス層のよ
うに層の薄いものを探査するには十分な分解能を得るこ
とができない。また、音源とＯＢＣが備えるセンサの距
離が遠くなると解析の分解能が低下してしまうため、深
海での探査には用いることはできず、浅海での使用のみ
に限られていた。
音源から発振される音波は波長が長く、天然ガス層のよ
うに層の薄いものを探査するには十分な分解能を得るこ
とができない。また、音源とＯＢＣが備えるセンサの距
離が遠くなると解析の分解能が低下してしまうため、深
海での探査には用いることはできず、浅海での使用のみ
に限られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、短波長の音波
を発振することができる音源を海中に航行させ、音源を
ＯＢＣの上方数十メートルに近づけることにより、分解
能を高くする方法が考えられる。この方法においては、
探査を行う際には音源をＯＢＣに沿って移動させる必要
がある。しかしながら、海上を航行する母船からはＯＢ
Ｃの敷設位置を正確に捕捉することが困難なため、音源
をＯＢＣに沿って一定の距離を保って移動するよう制御
することは難しかった。
を発振することができる音源を海中に航行させ、音源を
ＯＢＣの上方数十メートルに近づけることにより、分解
能を高くする方法が考えられる。この方法においては、
探査を行う際には音源をＯＢＣに沿って移動させる必要
がある。しかしながら、海上を航行する母船からはＯＢ
Ｃの敷設位置を正確に捕捉することが困難なため、音源
をＯＢＣに沿って一定の距離を保って移動するよう制御
することは難しかった。
【０００５】本発明は、上記問題点に着目し、ＯＢＣに
近接させて音源を搭載した潜水艇を航行させることによ
り、海底物理探査精度を向上させることができるように
した海底物理探査における潜水艇の制御方法およびシス
テムを提供することを目的としたものである。
近接させて音源を搭載した潜水艇を航行させることによ
り、海底物理探査精度を向上させることができるように
した海底物理探査における潜水艇の制御方法およびシス
テムを提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本発明にかかる海底物理探査における潜水艇
の制御方法は、海底に敷設され物理探査用信号を受信す
るセンサを備えてなる着底ケーブルに沿わせて潜水艇を
移動させ、当該潜水艇から物理探査音を発振させること
により探査信号を検出する海底物理探査における潜水艇
の制御方法において、前記潜水艇の音源から発振させた
音により前記ケーブルに対する相対位置を求めるととも
に、潜水艇装備のソナーによる海底高さ位置を求め、こ
れらの位置情報に基づいて潜水艇を前記着底ケーブルに
倣い移動制御させることを特徴とする。この場合、前記
潜水艇のケーブルに対する相対位置は、前記ケーブルに
設けられたセンサを介して検出された信号を海上航行母
船に取り込み、当該母船にて演算した結果を前記潜水艇
に海中交信手段を介して送信すればよい。
するため、本発明にかかる海底物理探査における潜水艇
の制御方法は、海底に敷設され物理探査用信号を受信す
るセンサを備えてなる着底ケーブルに沿わせて潜水艇を
移動させ、当該潜水艇から物理探査音を発振させること
により探査信号を検出する海底物理探査における潜水艇
の制御方法において、前記潜水艇の音源から発振させた
音により前記ケーブルに対する相対位置を求めるととも
に、潜水艇装備のソナーによる海底高さ位置を求め、こ
れらの位置情報に基づいて潜水艇を前記着底ケーブルに
倣い移動制御させることを特徴とする。この場合、前記
潜水艇のケーブルに対する相対位置は、前記ケーブルに
設けられたセンサを介して検出された信号を海上航行母
船に取り込み、当該母船にて演算した結果を前記潜水艇
に海中交信手段を介して送信すればよい。
【０００７】また、本発明にかかる海底物理探査におけ
る潜水艇の制御システムは、海底に敷設され物理探査用
信号を受信するセンサを備えてなる着底ケーブルと、当
該着低ケーブルに沿って海中を移動可能とされ音波発振
源を有する潜水艇と、前記センサからの信号を入力可能
な演算手段を有するとともに前記潜水艇と交信可能な母
船とを有してなり、前記潜水艇の音波発信源からの音に
基づいて前記ケーブルまでの距離を求める第１の演算手
段と、前記潜水艇に装備され海底からの高さを算出可能
な第２の演算手段とを有し、前記第１、第２の演算手段
による演算結果により前記着底ケーブルに対する目的航
行ラインに倣わせる潜水艇の移動位置制御をなす制御手
段を備えてなることを特徴とする。
る潜水艇の制御システムは、海底に敷設され物理探査用
信号を受信するセンサを備えてなる着底ケーブルと、当
該着低ケーブルに沿って海中を移動可能とされ音波発振
源を有する潜水艇と、前記センサからの信号を入力可能
な演算手段を有するとともに前記潜水艇と交信可能な母
船とを有してなり、前記潜水艇の音波発信源からの音に
基づいて前記ケーブルまでの距離を求める第１の演算手
段と、前記潜水艇に装備され海底からの高さを算出可能
な第２の演算手段とを有し、前記第１、第２の演算手段
による演算結果により前記着底ケーブルに対する目的航
行ラインに倣わせる潜水艇の移動位置制御をなす制御手
段を備えてなることを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、潜水艇をＯＢＣに近接させ
た状態で航行させる際に、潜水艇に搭載の音源から音を
発振させ、これをＯＢＣ上のセンサが検出してＯＢＣに
対する潜水艇の位置情報が得られる。このＯＢＣに対す
る位置情報と潜水艇自身が備えているソナーによる深度
情報からＯＢＣの直上に沿って航行させるための補正信
号を演算することができる。これにより潜水艇の航路の
補正が可能となり、コントローラによりスラスタなどの
推進制御手段を制御し、潜水艇を着底ケーブルに沿うよ
うに制御することで目的航行ラインに倣った一定の位置
関係を保って確実に移動させることができる。
た状態で航行させる際に、潜水艇に搭載の音源から音を
発振させ、これをＯＢＣ上のセンサが検出してＯＢＣに
対する潜水艇の位置情報が得られる。このＯＢＣに対す
る位置情報と潜水艇自身が備えているソナーによる深度
情報からＯＢＣの直上に沿って航行させるための補正信
号を演算することができる。これにより潜水艇の航路の
補正が可能となり、コントローラによりスラスタなどの
推進制御手段を制御し、潜水艇を着底ケーブルに沿うよ
うに制御することで目的航行ラインに倣った一定の位置
関係を保って確実に移動させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る海底物理探
査における潜水艇の制御方法およびシステムの具体的実
施形態について、図面を参照して詳述する。図１は、本
発明に係る海底物理探査における潜水艇の制御システム
の実施形態を示す構成図、図２はその要部ブロック図で
ある。
査における潜水艇の制御方法およびシステムの具体的実
施形態について、図面を参照して詳述する。図１は、本
発明に係る海底物理探査における潜水艇の制御システム
の実施形態を示す構成図、図２はその要部ブロック図で
ある。
【００１０】図１および図２において、１０は潜水艇で
あるＡＵＶ（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＵｎｄｅｒｗａｔｅ
ｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、１２は母船、１４はＯＢＣを示
している。この構成において、ＡＵＶ１０は水中を自走
可能な無人潜水艇である。このＡＵＶ１０は、スクリュ
ーにより推進力を得ると同時に、回動自在とすることに
より鉛直方向および水平方向の方向制御および姿勢制御
を行うスラスタ１１と、海底を探査用の音波および位置
検出・制御用の音を発振する音源１３と、海底との距離
を測定するソナー１５とを備えている。これらはＡＵＶ
１０と母船１２間の交信を可能とする超音波通信装置１
７ａ、１７ｂを通じ制御手段であるコントローラ１９を
介して制御される。ＡＵＶ１０は後述する移動制御方法
によりＯＢＣ１４に沿って１０メートルから数十メート
ル上方を移動し、音波を海底１６に向けて発振すること
により、探査を行う。なお、母船１２からのＡＵＶ１０
の制御は、有線通信により行ってもよい。
あるＡＵＶ（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＵｎｄｅｒｗａｔｅ
ｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、１２は母船、１４はＯＢＣを示
している。この構成において、ＡＵＶ１０は水中を自走
可能な無人潜水艇である。このＡＵＶ１０は、スクリュ
ーにより推進力を得ると同時に、回動自在とすることに
より鉛直方向および水平方向の方向制御および姿勢制御
を行うスラスタ１１と、海底を探査用の音波および位置
検出・制御用の音を発振する音源１３と、海底との距離
を測定するソナー１５とを備えている。これらはＡＵＶ
１０と母船１２間の交信を可能とする超音波通信装置１
７ａ、１７ｂを通じ制御手段であるコントローラ１９を
介して制御される。ＡＵＶ１０は後述する移動制御方法
によりＯＢＣ１４に沿って１０メートルから数十メート
ル上方を移動し、音波を海底１６に向けて発振すること
により、探査を行う。なお、母船１２からのＡＵＶ１０
の制御は、有線通信により行ってもよい。
【００１１】上記システム構成による物理探査方法は、
一般的に次のように行われる。ＡＵＶ１０から発振され
た音波は、海中を経て海底１６に到達する。音波は異な
る物質の境界面で反射する性質を持っているため、一部
は海底１６で反射するとともに、一部は海底下の地中を
伝播し、地中に例えば地層や天然ガス層が存在するとそ
の境界面で反射して戻ってくる。この反射された音波
と、海底に到達した音波を水平方向に連続的に捉えて解
析することにより、海底下の地中についての情報を得る
ことができる。
一般的に次のように行われる。ＡＵＶ１０から発振され
た音波は、海中を経て海底１６に到達する。音波は異な
る物質の境界面で反射する性質を持っているため、一部
は海底１６で反射するとともに、一部は海底下の地中を
伝播し、地中に例えば地層や天然ガス層が存在するとそ
の境界面で反射して戻ってくる。この反射された音波
と、海底に到達した音波を水平方向に連続的に捉えて解
析することにより、海底下の地中についての情報を得る
ことができる。
【００１２】海底１６に到達した音波と、反射された音
波はＯＢＣ１４により捉えられる。ＯＢＣ１４は海底１
６に敷設され、ケーブル長手方向に一定間隔に物理探査
用信号を受信するジオホン（物理センサ）とハイドロホ
ン（水中マイク）からなる物理センサ１８を備えてい
る。この物理センサ１８が備えるジオホンにより海底１
６に到達した音波と、地中からの反射波を受信し、これ
を送信可能としている。本実施形態では、ＯＢＣ１４は
１０００ｍ程度以上の深海に敷設される場合を想定して
いる。ＯＢＣ１４は、海面２０に浮かべられ母船１２に
信号を送信することができる送信アンテナ２１を備えた
ブイ２２に接続されており、音波を受信することにより
生じた信号はケーブルを通じ、ブイ２２を経由して母船
１２に送信される。母船１２では、受信アンテナ２３で
この信号を受信し解析することにより、地中の情報を得
る。このようにして、海底１６および海底下の地中から
反射して返ってくる音波を解析することにより、海底下
の物理探査が可能である。
波はＯＢＣ１４により捉えられる。ＯＢＣ１４は海底１
６に敷設され、ケーブル長手方向に一定間隔に物理探査
用信号を受信するジオホン（物理センサ）とハイドロホ
ン（水中マイク）からなる物理センサ１８を備えてい
る。この物理センサ１８が備えるジオホンにより海底１
６に到達した音波と、地中からの反射波を受信し、これ
を送信可能としている。本実施形態では、ＯＢＣ１４は
１０００ｍ程度以上の深海に敷設される場合を想定して
いる。ＯＢＣ１４は、海面２０に浮かべられ母船１２に
信号を送信することができる送信アンテナ２１を備えた
ブイ２２に接続されており、音波を受信することにより
生じた信号はケーブルを通じ、ブイ２２を経由して母船
１２に送信される。母船１２では、受信アンテナ２３で
この信号を受信し解析することにより、地中の情報を得
る。このようにして、海底１６および海底下の地中から
反射して返ってくる音波を解析することにより、海底下
の物理探査が可能である。
【００１３】このように、ＡＵＶ１０から音波を発振
し、海底１６に到達した音波と地中で反射された音波を
水平方向に連続的に捉えることにより地中の情報を得る
方法においては、音波の発振源と受信部が離れている
と、分解能が低くなってしまうため、より精密な探査を
行うには音波の発振源と海底１６はなるべく接近してい
なければならない。すなわち、ＡＵＶ１０はＯＢＣ１４
から離れないようにＯＢＣ１４に沿って海底近くを移動
する必要がある。
し、海底１６に到達した音波と地中で反射された音波を
水平方向に連続的に捉えることにより地中の情報を得る
方法においては、音波の発振源と受信部が離れている
と、分解能が低くなってしまうため、より精密な探査を
行うには音波の発振源と海底１６はなるべく接近してい
なければならない。すなわち、ＡＵＶ１０はＯＢＣ１４
から離れないようにＯＢＣ１４に沿って海底近くを移動
する必要がある。
【００１４】そこで、本発明に係る海底物理探査におけ
る潜水艇の制御方法を実施するための本実施形態に示す
制御システムでは、以下に述べるような方法でＯＢＣ１
４に対する目的航行ラインに倣って移動するようにＡＵ
Ｖ１０の移動制御を行う。
る潜水艇の制御方法を実施するための本実施形態に示す
制御システムでは、以下に述べるような方法でＯＢＣ１
４に対する目的航行ラインに倣って移動するようにＡＵ
Ｖ１０の移動制御を行う。
【００１５】ＡＵＶ１０は、音源１３から発振される音
とソナー１５を利用して得られるＯＢＣ１４との位置情
報に基づいて移動制御される。詳細は後述するが、図２
に示すように、まず音源１３から位置検出・制御用のた
めの音が発振され、この発振音はＯＢＣ１４が備える物
理センサ１８のハイドロホンで受信される。ＯＢＣ１４
は、海面２０に浮かべられ母船１２に信号を送信するこ
とができる送信アンテナ２１を備えたブイ２２に接続さ
れており、発振音を受信することにより生じた信号はケ
ーブルを通じ、ブイ２２を経由して母船１２に送信され
る。母船１２は、ＯＢＣ１４の送信アンテナ２１から送
信される信号を受信する受信アンテナ２３を有してお
り、受信された信号は演算処理端末２５に入力され演算
処理される。演算結果のデータは、超音波通信装置１７
ｂを通じてＡＵＶ１０に送信され、ＡＵＶ１０では超音
波通信装置１７ａによりこのデータを受信する。受信さ
れたデータは、ソナー１５により測定された海底との距
離のデータとともに演算処理モジュール２７で演算処理
され、この演算処理結果に基づいてコントローラ１９は
スラスタ１１を制御し、ＯＢＣ１４に対する目的航行ラ
インに倣ってＡＵＶ１０を移動制御する。
とソナー１５を利用して得られるＯＢＣ１４との位置情
報に基づいて移動制御される。詳細は後述するが、図２
に示すように、まず音源１３から位置検出・制御用のた
めの音が発振され、この発振音はＯＢＣ１４が備える物
理センサ１８のハイドロホンで受信される。ＯＢＣ１４
は、海面２０に浮かべられ母船１２に信号を送信するこ
とができる送信アンテナ２１を備えたブイ２２に接続さ
れており、発振音を受信することにより生じた信号はケ
ーブルを通じ、ブイ２２を経由して母船１２に送信され
る。母船１２は、ＯＢＣ１４の送信アンテナ２１から送
信される信号を受信する受信アンテナ２３を有してお
り、受信された信号は演算処理端末２５に入力され演算
処理される。演算結果のデータは、超音波通信装置１７
ｂを通じてＡＵＶ１０に送信され、ＡＵＶ１０では超音
波通信装置１７ａによりこのデータを受信する。受信さ
れたデータは、ソナー１５により測定された海底との距
離のデータとともに演算処理モジュール２７で演算処理
され、この演算処理結果に基づいてコントローラ１９は
スラスタ１１を制御し、ＯＢＣ１４に対する目的航行ラ
インに倣ってＡＵＶ１０を移動制御する。
【００１６】次に、ＡＵＶ１０をＯＢＣ１４に対する目
的航行ラインに倣って移動制御する手順について詳述す
る。ＡＵＶ１０が海底付近を音波により物理探査する
時、ＡＵＶ１０とＯＢＣ１４は図４に示すような位置関
係にある。図４において、ｄはＡＵＶ１０とＯＢＣ１４
との距離、ｚはＡＵＶ１０と海底１６との距離（深
度）、ｘはＡＵＶ１０の航行ラインを上方から見た場合
のＯＢＣ１４との偏差、Ｌは物理センサ１８の間隔であ
る。
的航行ラインに倣って移動制御する手順について詳述す
る。ＡＵＶ１０が海底付近を音波により物理探査する
時、ＡＵＶ１０とＯＢＣ１４は図４に示すような位置関
係にある。図４において、ｄはＡＵＶ１０とＯＢＣ１４
との距離、ｚはＡＵＶ１０と海底１６との距離（深
度）、ｘはＡＵＶ１０の航行ラインを上方から見た場合
のＯＢＣ１４との偏差、Ｌは物理センサ１８の間隔であ
る。
【００１７】ここで、ＡＵＶ１０をＯＢＣ１４の直上を
ケーブルラインに沿って移動させるには、ＡＵＶ１０と
ＯＢＣ１４との平面上の偏差ｘをゼロに近づけるととも
に、海底と衝突しない程度の深度を保てばよい。すなわ
ちｘの値を常にゼロに近づけるとともに、ｚの値を衝突
の危険性のない許容範囲内の任意の値で一定に保つよう
移動制御すれば、容易にＡＵＶ１０をＯＢＣ１４に対す
る目的航行ラインに倣って移動させることが可能であ
る。
ケーブルラインに沿って移動させるには、ＡＵＶ１０と
ＯＢＣ１４との平面上の偏差ｘをゼロに近づけるととも
に、海底と衝突しない程度の深度を保てばよい。すなわ
ちｘの値を常にゼロに近づけるとともに、ｚの値を衝突
の危険性のない許容範囲内の任意の値で一定に保つよう
移動制御すれば、容易にＡＵＶ１０をＯＢＣ１４に対す
る目的航行ラインに倣って移動させることが可能であ
る。
【００１８】以下、ＡＵＶ１０、ＯＢＣ１４および母船
１２における動作について、図２および図３のフロー図
を参照して説明する。はじめに、ステップ１００におい
て、ＡＵＶ１０は音源１３より位置検出・制御用のため
の音を発振するとともに、発振時刻のデータを超音波通
信装置１７ａを通じて母船１２に送信し、母船１２では
超音波通信装置１７ｂでこれを受信する。また、これと
同時にソナー１５により海底１６との距離ｚを測定す
る。発振音は、ステップ１０１において、ＯＢＣ１４が
備える物理センサ１８のハイドロホンで受信される。発
振音を受信したＯＢＣ１４では、ステップ１０２で送信
アンテナ２１を介して受信時刻のデータを母船１２に送
信する。ステップ１０３で、母船１２は受信アンテナ２
３で受信した物理センサ１８の発振音受信時刻のデータ
と、ステップ１００でＡＵＶ１０から送られてきた発振
音発振時刻のデータから、ＡＵＶ１０が発振音を発振し
てから物理センサ１８に到達するまでの所要時間を第１
の演算手段である演算処理端末２５により算出する。次
にステップ１０４で、ＡＵＶ１０とＯＢＣ１４との距離
ｄを、ステップ１０３で得られた発振音が物理センサ１
８に到達するまでの所要時間と、物理センサ１８の間隔
Ｌより後述する方法で算出する。続いてステップ１０５
において母船１２は、算出されたｄの数値データを超音
波通信装置１７ｂによりＡＵＶ１０に送信する。ステッ
プ１０６で、ＡＵＶ１０は超音波通信装置１７ａにより
ｄの数値データを受信し、このｄの値とステップ１００
においてソナー１５により測定したｚの値から、ＡＵＶ
１０に組み込まれた第２の演算手段である演算処理モジ
ュール２７により後述する方法によりｘの値を算出す
る。そしてステップ１０７において、ｘの値がゼロに、
ｚの値が任意の値に近づくように母船１２から超音波通
信装置１７ａ、１７ｂおよびコントローラ１９を介して
スラスタ１１を制御し、ＡＵＶ１０を移動制御する。
１２における動作について、図２および図３のフロー図
を参照して説明する。はじめに、ステップ１００におい
て、ＡＵＶ１０は音源１３より位置検出・制御用のため
の音を発振するとともに、発振時刻のデータを超音波通
信装置１７ａを通じて母船１２に送信し、母船１２では
超音波通信装置１７ｂでこれを受信する。また、これと
同時にソナー１５により海底１６との距離ｚを測定す
る。発振音は、ステップ１０１において、ＯＢＣ１４が
備える物理センサ１８のハイドロホンで受信される。発
振音を受信したＯＢＣ１４では、ステップ１０２で送信
アンテナ２１を介して受信時刻のデータを母船１２に送
信する。ステップ１０３で、母船１２は受信アンテナ２
３で受信した物理センサ１８の発振音受信時刻のデータ
と、ステップ１００でＡＵＶ１０から送られてきた発振
音発振時刻のデータから、ＡＵＶ１０が発振音を発振し
てから物理センサ１８に到達するまでの所要時間を第１
の演算手段である演算処理端末２５により算出する。次
にステップ１０４で、ＡＵＶ１０とＯＢＣ１４との距離
ｄを、ステップ１０３で得られた発振音が物理センサ１
８に到達するまでの所要時間と、物理センサ１８の間隔
Ｌより後述する方法で算出する。続いてステップ１０５
において母船１２は、算出されたｄの数値データを超音
波通信装置１７ｂによりＡＵＶ１０に送信する。ステッ
プ１０６で、ＡＵＶ１０は超音波通信装置１７ａにより
ｄの数値データを受信し、このｄの値とステップ１００
においてソナー１５により測定したｚの値から、ＡＵＶ
１０に組み込まれた第２の演算手段である演算処理モジ
ュール２７により後述する方法によりｘの値を算出す
る。そしてステップ１０７において、ｘの値がゼロに、
ｚの値が任意の値に近づくように母船１２から超音波通
信装置１７ａ、１７ｂおよびコントローラ１９を介して
スラスタ１１を制御し、ＡＵＶ１０を移動制御する。
【００１９】以上のような手順でＡＵＶ１０の移動制御
を航行中に随時繰り返して行うことにより、母船１２か
らＯＢＣ１４の敷設位置を捕捉できない場合であって
も、ＡＵＶ１０をＯＢＣ１４に対する目的航行ラインに
倣って移動させることが可能である。
を航行中に随時繰り返して行うことにより、母船１２か
らＯＢＣ１４の敷設位置を捕捉できない場合であって
も、ＡＵＶ１０をＯＢＣ１４に対する目的航行ラインに
倣って移動させることが可能である。
【００２０】次に、上述したＡＵＶ１０の移動制御に必
要なｘの値の算出方法について説明する。ｘの値は、直
接測定することはできないので、ＡＵＶ１０とＯＢＣ１
４との距離ｄと、ＡＵＶ１０と海底１６との距離ｚの値
より三平方の定理を用いて次の数式１から求める。
要なｘの値の算出方法について説明する。ｘの値は、直
接測定することはできないので、ＡＵＶ１０とＯＢＣ１
４との距離ｄと、ＡＵＶ１０と海底１６との距離ｚの値
より三平方の定理を用いて次の数式１から求める。
【数１】
ここでｚの値は、前述のようにＡＵＶ１０が備えるソナ
ー１５により得ることが可能である。したがって、ｄの
値が得られればｘの値を求めることができる。そこで、
以下のような方法でｄの値を求める。
ー１５により得ることが可能である。したがって、ｄの
値が得られればｘの値を求めることができる。そこで、
以下のような方法でｄの値を求める。
【００２１】ｄの値は、ＡＵＶ１０から発振音を出し、
その発振音がＯＢＣ１４の物理センサ１８に到達するの
にかかった時間からＡＵＶ１０と物理センサ１８との距
離を求め、この値をもとに算出する。ＡＵＶ１０から発
振された発振音は、ＡＵＶ１０に最も近い場所に位置す
る物理センサ１８から遠くにある物理センサ１８に順次
受信される。このとき、異なる二つの物理センサ１８に
発振音が到達するまでにかかった時間が分かれば、ｄの
値を求めることができる。
その発振音がＯＢＣ１４の物理センサ１８に到達するの
にかかった時間からＡＵＶ１０と物理センサ１８との距
離を求め、この値をもとに算出する。ＡＵＶ１０から発
振された発振音は、ＡＵＶ１０に最も近い場所に位置す
る物理センサ１８から遠くにある物理センサ１８に順次
受信される。このとき、異なる二つの物理センサ１８に
発振音が到達するまでにかかった時間が分かれば、ｄの
値を求めることができる。
【００２２】ここでは、図４のように、ＡＵＶ１０に最
も近い場所に位置するセンサ１８ａと、二番目に近い場
所に位置するセンサ１８ｂに発振音が到達するまでにか
かった時間をもとに算出する。図４において、ｄaはＡ
ＵＶ１０と物理センサ１８ａの距離、αはＡＵＶ１０か
らＯＢＣ１４に降ろした垂線の交点Ｐと物理センサ１８
ａとの距離である。このとき、ｄは三平方の定理より次
の数式で表される。
も近い場所に位置するセンサ１８ａと、二番目に近い場
所に位置するセンサ１８ｂに発振音が到達するまでにか
かった時間をもとに算出する。図４において、ｄaはＡ
ＵＶ１０と物理センサ１８ａの距離、αはＡＵＶ１０か
らＯＢＣ１４に降ろした垂線の交点Ｐと物理センサ１８
ａとの距離である。このとき、ｄは三平方の定理より次
の数式で表される。
【数２】
ここで、αは、
【数３】
である。ただし、ｄbは、ＡＵＶ１０と物理センサ１８
ｂとの距離である。この数式３を数式２に代入すると、
ｂとの距離である。この数式３を数式２に代入すると、
【数４】
と表される。ここで、ＡＵＶ１０と物理センサ１８ａお
よび物理センサ１８ｂとの距離ｄa、ｄbは、発振音は音
であるので、海水中の音速νとそれぞれの物理センサ１
８ａ、１８ｂに発振音が到達するのにかかった時間の積
で求めることができる。すなわち、ＡＵＶ１０から発せ
られた発振音が物理センサ１８ａおよび物理センサ１８
ｂに到達するまでにかかった時間をそれぞれｔa、ｔbと
すると、数式４は、
よび物理センサ１８ｂとの距離ｄa、ｄbは、発振音は音
であるので、海水中の音速νとそれぞれの物理センサ１
８ａ、１８ｂに発振音が到達するのにかかった時間の積
で求めることができる。すなわち、ＡＵＶ１０から発せ
られた発振音が物理センサ１８ａおよび物理センサ１８
ｂに到達するまでにかかった時間をそれぞれｔa、ｔbと
すると、数式４は、
【数５】
と表される。ここで、Ｌは物理センサ１８の間隔である
ので一定である。また、ＡＵＶ１０から発せられた発振
音が物理センサ１８ａおよび１８ｂに到達するまでにか
かった時間ｔa、ｔbは、前述のように、発振音の発振時
刻と物理センサ１８ａ、１８ｂの受信時刻の差から得る
ことができる。よって、これらの値を数式５に代入すれ
ばｄの値を算出することができ、これにより算出された
ｄの値を数式１に代入すればｘの値を得ることができ
る。
ので一定である。また、ＡＵＶ１０から発せられた発振
音が物理センサ１８ａおよび１８ｂに到達するまでにか
かった時間ｔa、ｔbは、前述のように、発振音の発振時
刻と物理センサ１８ａ、１８ｂの受信時刻の差から得る
ことができる。よって、これらの値を数式５に代入すれ
ばｄの値を算出することができ、これにより算出された
ｄの値を数式１に代入すればｘの値を得ることができ
る。
【００２３】こうして算出したｘをゼロにするようにＡ
ＵＶ１０を移動制御すると同時に、ソナーにより得られ
たｚの値を任意の一定値に保つよう移動制御することに
より、ＡＵＶ１０をＯＢＣ１４に対する目的航行ライン
に倣わせて移動させることができる。
ＵＶ１０を移動制御すると同時に、ソナーにより得られ
たｚの値を任意の一定値に保つよう移動制御することに
より、ＡＵＶ１０をＯＢＣ１４に対する目的航行ライン
に倣わせて移動させることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、潜
水艇が発振する発振音により着底ケーブルに対する相対
位置を求めるとともに、前記潜水艇が装備する海底から
の高さを算出可能な演算手段により、海底高さ位置を求
め、当該海底高さ位置と前記着底ケーブルに対する相対
位置に基づいて前記潜水艇を移動制御することにより、
前記潜水艇を前記着底ケーブルに対する目的航行ライン
に倣わせて移動させることができる。
水艇が発振する発振音により着底ケーブルに対する相対
位置を求めるとともに、前記潜水艇が装備する海底から
の高さを算出可能な演算手段により、海底高さ位置を求
め、当該海底高さ位置と前記着底ケーブルに対する相対
位置に基づいて前記潜水艇を移動制御することにより、
前記潜水艇を前記着底ケーブルに対する目的航行ライン
に倣わせて移動させることができる。
【図１】 本発明に係る海底物理探査における潜水艇の
制御システムの一実施形態を示す構成図である。
制御システムの一実施形態を示す構成図である。
【図２】 同制御システムの一実施形態を示す要部ブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】 本発明の一実施形態に係るＡＵＶの移動制御
の手順を示すフロー図である。
の手順を示すフロー図である。
【図４】 ＡＵＶとＯＢＣの位置関係を示す説明図であ
る。
る。
１０………ＡＵＶ、１１………スラスタ、１２………母
船、１３………音源、１４………ＯＢＣ、１５………ソ
ナー、１６………海底、１７ａ、１７ｂ………超音波通
信装置、１８………物理センサ、１９………コントロー
ラ、２０………海面、２１………送信アンテナ、２２…
……ブイ、２３………受信アンテナ、２５………演算処
理端末、２７………演算処理モジュール。
船、１３………音源、１４………ＯＢＣ、１５………ソ
ナー、１６………海底、１７ａ、１７ｂ………超音波通
信装置、１８………物理センサ、１９………コントロー
ラ、２０………海面、２１………送信アンテナ、２２…
……ブイ、２３………受信アンテナ、２５………演算処
理端末、２７………演算処理モジュール。
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H301 AA05 AA09 BB20 CC04 CC07
DD08 DD18 EE03 EE12 EE27
GG07 HH01 HH04 KK03 KK19
QQ09
5J083 AA02 AA04 AB07 AC28 AD01
AD04 CA02
Claims (3)
- 【請求項１】 海底に敷設され物理探査用信号を受信す
るセンサを備えてなる着底ケーブルに沿わせて潜水艇を
移動させ、当該潜水艇から物理探査音を発振させること
により探査信号を検出する海底物理探査における潜水艇
の制御方法において、 前記潜水艇の音源から発振させた音により前記ケーブル
に対する相対位置を求めるとともに、潜水艇装備のソナ
ーにより海底高さ位置を求め、これらの位置情報に基づ
いて潜水艇を前記着底ケーブルに倣い移動制御させるこ
とを特徴とする海底物理探査における潜水艇の制御方
法。 - 【請求項２】 前記潜水艇のケーブルに対する相対位置
は、前記ケーブルに設けられたセンサを介して検出され
た信号を海上航行母船に取り込み、当該母船にて演算し
た結果を前記潜水艇に海中交信手段を介して送信するこ
とを特徴とする請求項１に記載の海底物理探査における
潜水艇の制御方法。 - 【請求項３】 海底に敷設され物理探査用信号を受信す
るセンサを備えてなる着底ケーブルと、当該着底ケーブ
ルに沿って海中を移動可能とされ音波発振源を有する潜
水艇と、前記センサからの信号を入力可能な演算手段を
有するとともに前記潜水艇と交信可能な母船とを有して
なり、前記潜水艇の音波発信源からの音に基づいて前記
ケーブルまでの距離を求める第１の演算手段と、前記潜
水艇に装備され海底からの高さを算出可能な第２の演算
手段とを有し、前記第１、第２の演算手段による演算結
果により前記着底ケーブルに対する目的航行ラインに倣
わせる潜水艇の移動位置制御をなす制御手段を備えてな
ることを特徴とする海底物理探査における潜水艇の制御
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001321403A JP4030088B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 海底物理探査における潜水艇の制御方法およびシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001321403A JP4030088B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 海底物理探査における潜水艇の制御方法およびシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003127982A true JP2003127982A (ja) | 2003-05-08 |
| JP4030088B2 JP4030088B2 (ja) | 2008-01-09 |
Family
ID=19138624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001321403A Expired - Fee Related JP4030088B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 海底物理探査における潜水艇の制御方法およびシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4030088B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109270577A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-01-25 | 广州冷聚变电力科技有限公司 | 一种可燃冰潜水探测装置 |
| JP2020117054A (ja) * | 2019-01-23 | 2020-08-06 | 三菱重工業株式会社 | ビークルユニット及びビークルユニットの移動制御方法 |
| RU2806775C1 (ru) * | 2023-04-24 | 2023-11-07 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ навигационного оборудования морского района и контроля в нем акустических объектов |
-
2001
- 2001-10-19 JP JP2001321403A patent/JP4030088B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109270577A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-01-25 | 广州冷聚变电力科技有限公司 | 一种可燃冰潜水探测装置 |
| JP2020117054A (ja) * | 2019-01-23 | 2020-08-06 | 三菱重工業株式会社 | ビークルユニット及びビークルユニットの移動制御方法 |
| JP7267019B2 (ja) | 2019-01-23 | 2023-05-01 | 三菱重工業株式会社 | ビークルユニット及びビークルユニットの移動制御方法 |
| RU2806775C1 (ru) * | 2023-04-24 | 2023-11-07 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ навигационного оборудования морского района и контроля в нем акустических объектов |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4030088B2 (ja) | 2008-01-09 |
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