JP2003528004A - 正確度を向上させて水中標的位置に負荷を配備する装置およびそのような装置を制御する方法 - Google Patents

正確度を向上させて水中標的位置に負荷を配備する装置およびそのような装置を制御する方法

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Abstract

(57)【要約】 水中の標的位置に物体を配備する装置（５０）で、装置には、音線を送信するビーコン、前記水中標的位置に対する前記装置の位置決めを制御する複数のスラスタ（５６（ｉ）、ｉ＝１、２・・・Ｉ、Ｉは整数）、および前記装置を取り巻く流体中の音速を測定する音速メータを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、標的を水中標的位置に配備する装置に関し、装置には、音線を送信
するビーコン、および水中標的位置に対して装置の配置を制御する複数のスラス
タを設ける。
【０００２】 このような装置は国際特許第９９／６１３０７号から知られる。
【０００３】 先行技術の装置が、例えば最大３，０００メートル以上の深い海底で最大１０
００トン以上の負荷を配備および／または回収するのに使用されている。配備中
に、装置は海面に浮かぶ船上の制御機器によって制御される。制御機器は、装置
の正確な位置を可能な限り正確に知る必要がある。そのため、装置の板上にある
ビーコンが、海水を通して船に音線を送信する。適切な音波受信器がこの音線を
受信し、これを、船に対する装置の位置の計算に使用する電気信号に変換する。
【０００４】 しかし、海水中で装置の深度が増加するにつれ、海水中での音波の屈曲により
、位置測定の正確度が低下することが分かっている。
【０００５】 したがって、本発明の目的は、海水中または他の流体中で使用中に、このよう
な装置の位置測定の正確度をさらに向上させることである。さらに、このような
位置測定がオンライン（実時間）で必要である。
【０００６】 この目的を達成するため、冒頭で規定したような装置は、前記装置を取り巻く
流体中の音速を測定する音速メータを設けることを特徴とする。したがって、流
体中の特定位置にある音の速度を連続的に測定し、音速プロファイル、つまり流
体の深さの関数として音速に関するデータの更新に使用することができる。これ
らのデータから、音線の局所的屈曲をオンライン（実時間）で判断することがで
きる。これまで、このようなオンラインでの判断は不可能であった。これによっ
て、位置測定を実時間で補正することができる。
【０００７】 好ましい実施形態では、スラスタが、トルク制御機能を提供するよう配置され
た第１組のスラスタ、および少なくとも翻訳機能を提供するよう配置された第２
組のスラスタを備え、第２組のスラスタの各スラスタに回転式アクチュエータを
設ける。
【０００８】 これは非常に有利な実施形態である。配備中に負荷に取り付ける装置の望まし
くない回転を防止し、したがって国際特許第９９／６１３０７号で既に説明され
ているように、負荷を担持する巻き上げワイヤの捻れおよび旋回に関する全ての
問題を回避するため、スラスタが２個しか必要でない。さらに、所望の水平座標
まで負荷を取り付けた状態の装置の配置を制御するため、回転式スラスタが２個
しか必要でない。したがって、装置を伴う負荷を下降させる前に、装置は、負荷
を所望の水平座標まで移動させることができ、その座標に到達したら、スラスタ
が負荷を所望の座標に維持し、負荷の望ましくない回転を防止する一方、巻き上
げ線が負荷を海底の所望の位置へと下降させることができる。海底の所望の標的
位置に到達した場合のみ、トルク制御専用のスラスタによって、負荷にとって可
能な所望の方位への回転を実行する必要がある。
【０００９】 負荷を所望の位置へと配備する水中装置上の回転式スラスタが、米国特許第５
，８９８，７４６号から知られることが認識される。
【００１０】 装置には、装置に取り付けた負荷の重量を測定するロード・セルを設けること
が好ましい。負荷を海底に置くと、この重量が突然減少する。したがって、負荷
の重量が突然に減少したことを示す信号を使用して、いつ装置を負荷から取り外
してよいか判断することができる。
【００１１】 本発明は、物体を水中の標的位置に配備する装置を駆動するよう配置された処
理構成にも関し、装置には、音線を送信するビーコン、水中の標的位置に対する
装置の位置を制御する複数のスラスタ、および装置を取り巻く流体中の音速を測
定する音速メータを備え、処理構成には音線を受信する音響受信器を備え、処理
構成は、装置の位置を判断するための計算に、音線から取得したデータを使用す
るよう構成され、処理構成は、音速メータからの音速メータ・データをオンライ
ンで受信して流体中の音速プロファイルを判断して、装置によって流体を通して
送信される音線の屈曲を音速プロファイルから計算し、装置の位置を実時間で判
断する計算にこれを使用することを特徴とする。
【００１２】 このような処理構成は、水中非常に深くとも非常に高い正確度で、所望の方向
で所望の位置へ前記装置を駆動する制御することができる。負荷を伴う装置を下
降させる間、処理構成は音速データを絶えず受信し、水面から装置の深度までの
音速データを備える音速プロファイルを判断する。処理構成はこれらのデータを
使用して、水中の深度の関数として音波の屈曲を判断し、装置の位置計算を補正
する。
【００１３】 このような処理構成は、水面に浮かぶ船舶上にあってもよい。しかし、音速プ
ロファイルを判断し、音線の屈曲を計算する機能の部分は、装置自体上でも他の
位置に配置された１つまたは複数のプロセッサによって実行することができる。
【００１４】 さらなる音速メータを水面のすぐ下に設けて、水面層における音の屈曲に関す
る実際のデータを提供し、さらに装置の位置計算を補正することが好ましい。
【００１５】 装置から電送された音線の受信は、船体に取り付けた音響アレイによって実行
することが好ましい。
【００１６】 非常に好ましい実施形態では、船舶、音線および装置には全て、個々の上下浮
動、横揺れおよび縦揺れを測定する別個のジャイロコンパスを設ける。これらの
ジャイロコンパスからの出力データを使用して、装置の位置測定の正確度をさら
に向上させる。
【００１７】 本発明は、このような船舶および装置をともに備えるシステムにも関する。
【００１８】 本発明は、物体を水中の標的位置に配備する装置を駆動する方法にも関し、装
置には、音線を送信するビーコン、水中の標的位置に対する装置の配置を制御す
る複数のスラスタ、および装置を取り巻く流体中の音の速度を測定する音速メー
タを設け、方法は、 ・音線を受信するステップと、 ・装置の位置を判断する計算に音線から取得したデータを使用するステップとを
備え、 方法は、 ・音速メータから音速メータ・データを受信して、流体中の音速プロファイルを
判断するステップと、 ・装置から流体を通して送信された音波の屈曲を音速プロファイルから計算し、
装置の位置を決定する計算にこれを使用するステップとを特徴とする。
【００１９】 この方法は、処理構成によってロードされた後、適切なコンピュータ・プログ
ラムによって完全に制御することができる。したがって、本発明は、処理構成に
よってロードされた後、前記構成に上記で規定したような方法を実行する能力を
提供するデータおよび命令を備えるコンピュータ・プログラム製品にも関する。
【００２０】 このようなコンピュータ・プログラム製品を設けたデータ・キャリアも請求さ
れる。
【００２１】 以下で、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。図面は、本発明
を例示するだけであって、その範囲を制限するものではなく、その範囲は添付の
請求の範囲によってのみ規定される。
【００２２】 （好ましい実施形態の説明） 図１を参照すると、レイアウトは、ライザ２の起点である旋回式採集スタック
１１を伴うＦＰＳＯ１を表し、前記ライザは海底４にあるライザ・ベース３に接
続される。採集の寿命において、許容可能な動的偏位範囲内に留まることがＦＰ
ＳＯ１にとって最も重要であり、したがってＦＰＳＯ１は、錨６によって、ある
いはパイルによって保持される係留脚５によって海底４に係留される。
【００２３】 採集船１によって石油またはガスを採掘するには、幾つかの比較的重い物体を
高い正確度で海底４に配置する必要がある。
【００２４】 係留脚５によって適切で安全な錨を固定するには、その係留脚５がほぼ同じ長
さを有する必要がある。この用途では、実際には５０トン以上の重量の錨を使用
することができ、これを数メートル以内の正確度で海底４に配置する。さらに、
錨６自体が非常に重いばかりでなく、錨６に取り付けた係留脚も、錨６自体の重
量の数倍に等しい重量を有する。
【００２５】 また、「テンプレート」、「重力ライザ・ベース」、「採集マニホルド」など
、他の物体も、比較的高い正確度で海底４に配置する必要がある。
【００２６】 図１に図示され、海で石油およびガスの採掘に必要であり、海底に配置しなけ
ればならない物体は、非常に重量があるばかりでなく、非常に高価でもある。
【００２７】 図２は、先行技術の船舶２０を示し、自身上にクレーン２１のような巻き上げ
手段を有する。クレーン２１には巻き上げワイヤ２２を設け、これによって物体
または負荷４を海底５に配置することができる。負荷２３を配置するためには、
表面支持体をクレーン２１とともに移動させる必要がある。
【００２８】 その結果、任意の時に負荷２３の慣性が克服されるが、負荷２３の加速のため
、制御不可能な状況が発生し、それによって標的区域を飛び越してしまう。巻き
上げワイヤ２２および負荷４は海流などの影響を受けやすいという事実から、巻
き上げワイヤ２２を下降させた場合、負荷２３は下方向に直線移動しない。船舶
２０の上下浮動、横揺れおよび縦揺れも、達成できる正確度にマイナスの影響を
与える。
【００２９】 図３は、海底４に負荷４３を配備する水中装置またはシステム５０を設けたク
レーン船４０を示す。船舶４０は、第１巻き上げワイヤ４２を設けた第１巻き上
げ手段、例えばウィンチ４１を備える。この巻き上げワイヤ４２によって、例え
ばテンプレートなどの負荷４３を海底に配備し、配置することができる。
【００３０】 上述したように、浮採集プラットフォームを使用する油田およびガス田の採掘
では、海底４に幾つかの重い物体を配置する必要があり、さらに物体を非常に高
い正確度で海底４に配置しなければならない。現今は採掘を深い所でしなければ
ならず、最大で３０００ｍ以上にもなり、必要な正確度を達成することがさらに
困難になっている。例えば、解決すべき問題の一つは、巻き上げワイヤ４２が担
持する負荷４３に発生し得る回転である。
【００３１】 配備時に負荷４３の位置を制御し、必要な正確度以内で負荷４３を海底４に配
置できるようにするため、装置またはシステム５０は吊り上げワイヤ４２に固定
されている。システム５０の好ましい実施形態を、図４、図５、図６ａおよび図
６ｂに関して説明する。
【００３２】 システム５０は吊り上げワイヤ４２の端部に係合してよい。あるいは、システ
ム５０は負荷４３自体に直接係合してよい。システム５０は、スラスタ５６（ｉ
）（ｉ＝１、２、３・・・ＩでＩは整数である）などの駆動手段を設けた第１ま
たは主モジュール５１を備える（図４および図５）。システムはさらに第２また
はカウンタ・モジュール５２を備える。このカウンタ・モジュール５２にもスラ
スタ５６（ｉ）を設ける。使用時には、主モジュール５１およびカウンタ・モジ
ュール５２のスラスタを吊り上げワイヤ４２の対向する側に配置する。
【００３３】 システム５０は第２吊り上げワイヤ４５によって船舶４０に結合される。この
ワイヤ４５は例えば第２ウィンチ４４などの第２巻き上げ手段を使用して操作す
ることができる。第２巻き上げワイヤ４５は、例えばＡフレーム４９によって船
外へ設置される。第２ウィンチ４４および第２巻き上げワイヤ４５は通常、それ
ぞれ第１巻き上げ手段４８および第１巻き上げワイヤ４２より軽量である。シス
テム５０はさらに命綱４６によって船舶４０に接続される。この命綱４６は巻き
上げワイヤ４５に取り付けるか、第３ウィンチ４７から別個に下降させることが
できる。システム５０に動力を提供する供給電力配線、さらに電気配線または光
ファイバを、例えば命綱に収容する。システム５０には、通常、電力を流体動力
に変換する手段を設ける。したがって、流体動力は、制御に、つまりスラスタ５
６（ｉ）および補助工具の快適装備に使用される。
【００３４】 最近、作業の深度が増加しているので、負荷４３および長い巻き上げワイヤ４
２の捻れおよび回転の問題が重大になってくる。重い負荷４３を巻き上げワイヤ
４２の下側に取り付けるので、このような捻れおよび回転が巻き上げワイヤをか
なり摩耗させることになり、巻き上げワイヤに深刻な損傷が発生することがある
。この摩耗は、巻き上げワイヤ４２が破損し、負荷４３が喪失するほど深刻にな
ることがある。別の問題は、ワイヤの多大な捻れのため、船舶にあるワイヤがシ
ーブから外れることがあることである。
【００３５】 主モジュール５２およびカウンタ・モジュール５２それぞれのスラスタ５６（
ｉ）を吊り上げワイヤ４２の対向する側に配置するという事実から、巻き上げワ
イヤ４２には両方向に逆トルクがかかる。この方法で、システムにより捻れ防止
器具が形成される。この捻れ防止器具の能力を改善するため、主モジュール５１
とカウンタ・モジュール５２間の距離を変更できることが好ましい。
【００３６】 図４は、海底４に負荷４３を配備するシステム５０に可能な実施形態の詳細な
概要図を示す。図５は、図４によるシステムを上から示す。
【００３７】 システム５０は、主モジュール５１、カウンタ・モジュール５２およびアーム
５３を備える。アーム５３は主モジュール５１から取り外すことができる。つま
り、主モジュール５１はモジュール式システムとして別個に使用することもでき
る。アーム５３には窪み５４を設ける。この窪み５４の対向する側に２つのジャ
ッキ５７、５８を設け、その少なくとも一方は他方に対して移動することができ
る。これらのジャッキ５７、５８の端面の間で、負荷４３のクレーン・ブロック
などの物体又はケーブル４２を締め付けることができる。ジャッキ５７、５８と
物体間の接触を改善するため、ジャッキの個々の端部に、専用ゴムなどの高い摩
擦材料からの摩擦要素でライニングを施した締め付けシューを設ける。
【００３８】 使用時には、スラスタ５６（ｉ）を使用して、海底４の標的区域に対してシス
テム５０を配置することができる。スラスタ５６（ｉ）は、主にシステム５０の
内側にある第１位置から、スラスタがシステム５０から突き出した位置へと順次
作動させるようにすることができる。２つの上部スラスタ５６（２）、５６（３
）は、水中システム５０に対して回転可能である。これは、例えば個々の回転式
アクチュエータ６５（１）、６５（２）に設置する。その目的については以下で
説明する。スラスタ５６（２）は、図４ａでは拡大して図示されている。
【００３９】 図５には、主モジュールを第２吊り上げワイヤ４５および／または命綱４６に
接続するには、主モジュール５２の頂部に２つの位置６１、６２があることが図
示されている。主モジュール５１を別個に使用する場合は、位置６１を使用する
ことができる。主モジュール６１は、モジュール６１を配備する時に、空中でも
水中でもバランスをとる。
【００４０】 システム５０を使用する場合、船舶４０とシステム５０との接続は、システム
を空中と水中の両方で平衡に維持するために位置６２に固定される。システムの
バランスを改善するため、補助釣合錘５５をシステム５０に固定することができ
る。
【００４１】 使用時には、装置５０には浮力がない。水中におけるシステムの可動性を改善
するため、アーム５３には、下降中に圧力増加による構造的損傷を回避し、採集
段階では迅速な排水を保証するために穴５９を設ける。
【００４２】 上述したように、主モジュール５２に対してカウンタ・モジュール５２を移動
できると有利である。これは、ジャック６４ａを使用することによって達成でき
る。
【００４３】 モジュール５１は外フレームおよび内フレーム（両方とも図示せず）を備える
。内フレームは円筒形であることが好ましい。外フレームを内フレームに接続す
ることにより、非常に強力な構造を達成することができる。構造の強度は、シス
テムの時期尚早の疲労を回避するために必要である。
【００４４】 モジュール５１は、例えば部分的に高張力鋼で作成し、それによって第１巻き
上げワイヤ４２または第２巻き上げワイヤ４５の一体部品として使用するよう設
計される。つまり、モジュール５２の上側が巻き上げワイヤ４５の第１部分に接
続され、モジュール５１の下側が巻き上げワイヤ４５の第２部分に接続されるか
、モジュール５１の下側が負荷に直接取り付けられる。この方法で、巻き上げワ
イヤにかかる負荷がモジュール５１を通して伝達される。
【００４５】 前述したように、モジュール５１には、命綱４６を通って送出された電力を流
体動力に変換するため、スラスタ・ドライブ２７０を設ける。このスラスタ・ド
ライブ２７０はモータ、ポンプ、マニホルドおよび液圧リザーバを備えることが
できる。このような変換手段は当業者には知られ、本明細書でさらに説明する必
要はない。絶対位置と他の物体に対する相対位置との両方で、その位置に関する
該当データを制御システムおよび／または船舶４０上のオペレータに通信するた
め、モジュール５１は、さらに、以下で詳細に説明するセンサ手段および制御手
段を備える。モジュール５１は、センサ接続箱を装備する。さらに、モジュール
５１は光源８７、上下浮動、横揺れおよび縦揺れセンサを含むジャイロコンパス
２５６、パンあおりカラー・カメラ９７、ディジクォーツ深度センサ２５３を含
むＵＳＢＬ応答器２５５、音速メータ２５８、およびソナーダイン・ミニ・ロヴ
ナヴ２６４を備える。モジュール５１の下側には、幾つかのプラットフォーム光
源９４、パンおよびＳ．Ｉ．Ｔ．カメラ９３、高度計２６２、ドップラー・ログ
・ユニット２６６、および二重ヘッド・スキャニング・ソナー２６０が装着され
る。これらは、使用時にその下に透明な海水のみがあるよう設置される。これら
は、図６ａおよび図６ｂに概略的に図示される。これはどこにでも、例えばモジ
ュール５２の下側にでも配置してよいことを理解されたい。さらに、ロード・セ
ル２６８はシステム５１の一部である。これらの構成要素は全て、図７ｂに概略
的に図示される。
【００４６】 上述したように、負荷が所期の深度に到達したら、必要な正確度を達成するに
は、高解像度のソナー機器２６０をドップラー・ログ・ユニット２６６で測定し
た距離ログとともに使用することが重要である。ソナー機器２６０は、海底に配
置された少なくとも１つの物体に対する位置を判断するために使用される。距離
ログを使用すると、大きい半径内でセンチメートルのオーダーの正確度を達成し
ながら、海上支援からの位置決め動作を、さらにＬＢＬ（長基線）アレイ（また
は他のＵＳＢＬなど）のような他の音響応答器装置からの位置決め動作から解離
することが可能になる。
【００４７】 図７ａは、船舶４０に設置された電子機器２００を示し、図７ｂは音速メータ
２４８およびジャイロコンパス２５２を伴う配備可能な音響アレイ２５０を示す
。図７ｂは、水中システム５０に設置した水中電子機器２４９も示す。
【００４８】 図７ａに示す機器は４つのプロセッサを備える。つまりナビゲーション・プロ
セッサ２０２、音響プロセッサ２２４、ソナー制御プロセッサ２３６、およびス
ラスタ制御プロセッサ２４０である。ナビゲーション・プロセッサ２０２は、相
互通信および相補性のために他の３つのプロセッサ２２４、２３６、２４０とイ
ンタフェースをとる。
【００４９】 ナビゲーション・プロセッサ２０２は、表面位置決め機器ＤＧＰＳ（相対全地
球測位システム）２０４、船舶のジャイロコンパス２０６、４つのディスプレイ
・ユニット２０８、２１０、２１２、２１４、プリンタ・ユニット２１８、キー
ボード２２０、マウス２２２、光ファイバ・（デ）マルチプレクサ・ユニット２
４４ともインタフェースをとる。必要に応じて、ナビゲーション・プロセッサ２
０２の１つのＳＶＧＡ信号出力を２つ以上のディスプレイ・ユニットに送信する
ため、ビデオ・スプリッタ２１６を設けてもよい。図７ａでは、ディスプレイ・
ユニット２１２、２１４はビデオ・スプリッタ２１６を介してナビゲーション・
プロセッサ２０２に接続される。
【００５０】 光ファイバ（デ）マルチプレクサ・ユニット２４４は、音響プロセッサ２２４
、ソナー制御プロセッサ２３６、およびスラスタ制御プロセッサ２４０にも接続
される。
【００５１】 音響プロセッサ２２４はコマンドおよび制御ユニット２２６に接続され、これ
はキーボード２３０、マウス２３２およびディスプレイ・ユニット２２８に接続
され、これが全てまとめてＵＳＢＬ表面ユニット２３４を形成する。
【００５２】 音響プロセッサ２２４は、運動センサ・ユニット２５２および速度メータ２４
８を伴う配備可能な音響アレイ２５０に接続される。使用時には、音響アレイ２
５０は船舶４０のキールの２．５メートル下に装着することが好ましい。
【００５３】 光ファイバ・（デ）マルチプレクサ・ユニット２４４が、さらに、水中システ
ム５０に設置された光ファイバ・（デ）マルチプレクサ２４６に接続される。両
方の光ファイバ・（デ）マルチプレクサ２４４、２４６を相互接続する光ファイ
バは、命綱４６に収容することが好ましい（図３）。
【００５４】 ソナー制御プロセッサ２３６はディスプレイ・ユニット２３８に接続される。
スラスタ制御プロセッサ２４０はディスプレイ・ユニット２４２に接続される。
【００５５】 水中機器２４９は、図７ｂではブロック図の形態で図示される。ディジクォー
ツ深度センサ２５３を伴うＵＳＢＬ応答器２５５、運動センサ２５６を伴うジャ
イロコンパス、（着脱式）音速メータ２５８、二重ヘッド・スキャニング・ソナ
ー２６０、高度計２６２、ソナーダイン・ミニ・ロヴナヴ２６４、ドップラー・
ログ２６６、ロード・セル２６８、およびスラスタ・ドライブ・コントロール２
７０が全て光ファイバ・（デ）マルチプレクサ２４６に接続される。
【００５６】 さらに、図７ｂは、海底に、または配備すべき負荷に（または海底に既にある
構造に）設置できる２つのビーコン２７２、２７４を示す。これらのビーコン２
７２、２７４は、例えばソナーダイン・ミニ・フォヴナヴ２６４（または同等の
機器）により問い合わせるものであり、音響信号をシステム５０に送り返すこと
ができ、これをシステム５０自体が使用して、これらのビーコンに対する距離お
よび方位を判断し、測定することができる。このような音響遠隔測定リンクの結
果、非常に高精度の相対位置測定ができる。このようなビーコンの数は、図７ｂ
に示す２個に制限されない。
【００５７】 機能 図７ａおよび図７ｂに示す構成要素の機能は次の通りである。
【００５８】 ナビゲーション・プロセッサ２０２は、船舶の姿勢およびその固定オフセット
を計算するため、海上の位置決め機器のデータ（ＤＧＰＳ受信器、ＤＧＰＳ補正
、船舶のジャイロコンパスおよび船舶の運動センサ２０４および２０６）を収集
する。
【００５９】 ナビゲーション・プロセッサ２０２は、光ファイバ・（デ）マルチプレクサ２
４４および２４６を介して、システム５０のナビゲーション計器、つまりドップ
ラー・ログ２６６、高度計２６２、およびジャイロコンパスおよび運動センサ２
５６に様々な設定を送信する。設定後、これはこれらの計器からデータを受信し
、さらに音響プロセッサ２４４を介してシステム５０の距離／方位および深度デ
ータを受信し、システムの姿勢および絶対座標を計算して表示する。
【００６０】 ナビゲーション・プロセッサ２０２の統合ソフトウェアが開発されており、こ
れにはシステム５０の初期の方向を決定し、多くの中間地点から選択して、初期
の位置決めを実行するため、手動または自動モードで作業することができる動的
位置決めコントローラ・ソフトウェアを含む。さらに、船上のオペレータは選択
された中間地点に対するオフセットを入力することができ、オフセットは、シス
テム５０の方向に対するＸＹ座標で入力される。位置を安定させ、フィルタリン
グするため、ディスプレイ・ユニット２０８〜２１４の画面（電子ページ）上に
ある特別設計のウィンドウの構成を介して幾つかの他のタイプの海中位置決め装
置を選択するという、別の可能性もある。オペレータが最適な結果を獲得するた
めに可能な限り多くの手段を有することを保証するため、ソフトウェアのその他
の部分ではシステム５０の位置をオンライン（実時間）で計算するために使用中
の海中計器の様々な状態を示すようになっている。
【００６１】 システム５０上の上下浮動、横揺れおよび縦揺れセンサ８８を含む搭載ジャイ
ロコンパス２５６は、海底に設置されるシステム５０および負荷４３両方の正確
な姿勢に関するデータを提供する。海面では、制御バン内でオペレータが、下降
中に、しかし負荷４３が最終検証のために海底に配置されてからも、これらの姿
勢をオンライン（実時間）でチェックすることができる。
【００６２】 船舶のジャイロコンパス２０６、さらに同じ機能のために使用できる音響アレ
イに設置した運動センサ２５２を伴うジャイロコンパスは、船舶の方向をナビゲ
ーション・プロセッサ２０２に送信する。ナビゲーション・プロセッサ２０２は
この船舶の方向を使用して、様々なオフセットを計算する。
【００６３】 ディスプレイ・ユニット２０８、２１０、２１２および２１４はそれぞれ、制
御バン内でオペレータのためにおよび海洋部門オペレータ用船橋上にある別の人
のために、ナビゲーションの設定、海底の眺め、海面の眺めを表示するよう構成
される。
【００６４】 ＵＳＢＬ命令および制御ユニット２２６は、システムの制御および構成を提供
し、オペレータが制御するためのマン・マシン・インタフェースを表示するパー
ソナル・コンピュータで構成される。
【００６５】 音響プロセッサ２２４は、受信信号、深海速度測定および船舶の姿勢で相関プ
ロセスを実行する１つのＶＭＥラックで構成される。さらに、これは使用するビ
ーコンの座標を計算する。音響プロセッサ２２４は、イーサネット（登録商標）
を通してナビゲーション・プロセッサ２０２に連結される。
【００６６】 音響アレイ２５０は、送信および受信手段を含む。また１つまたは複数のビー
コンと音響通信する変換器として使用することができる。このような変換器のモ
ードは、命綱４６が故障し、呼び掛け信号をシステム５０へと送信できない場合
に有用である。これで、音響呼び掛け信号は海水を通して変換器から直接送信す
ることができる。他の全てのケースで、音響アレイ２５０は受信モードで使用さ
れる。受信は、音響アレイ２５０に対するビーコンの距離および方位角を測定す
る２つの直交受信ベースで実行される。各受信ベースは２つの変換器を含む。各
受信信号は、ディジタル信号処理のため、増幅され、フィルタリングされて、音
響プロセッサ２２４に転送される。
【００６７】 音響アレイ２５０に設置された音速メータ２４８は、船舶４０のすぐ下にある
重要で不安定な音速プロファイルを実時間で更新している。これは、船舶４０の
すぐ下にあるこれらの層では海水の乱流が非常に激しいようであるので非常に重
要である。
【００６８】 ジャイロコンパス２５２は、海中のシステム５０の位置に関するデータを修正
するため、音響プロセッサ２２４に音響アレイの姿勢を送信する運動センサ・ユ
ニットとして使用することが好ましい。
【００６９】 好ましい実施形態では、ビーコン２５４は応答器モードで作業し、以下の特徴
を有する。 −音響プロセッサ２２４が生成する呼び掛け開始信号は音響信号ではなく電気信
号で、船舶４０とシステム５０間のケーブル・リンクを通してビーコン２５４に
送信される。 −呼び掛け頻度は、マン・マシン・インタフェースを通してオペレータにより遠
隔制御される。
【００７０】 上述したように、ビーコン２５４は応答器モードで使用することもできる。こ
れで、ビーコン２５４は、音響アレイ２５０が送信した表面音響信号によって作
動し、次にコード化音響信号を通して音響アレイ２５０に音響応答信号を送出す
る。
【００７１】 ビーコン２５４に含まれるディジクォーツ深度センサ２５３によって、システ
ム５０の非常に正確な深度データを音響プロセッサ２２４に送信することができ
る。音響プロセッサ２４４はこれらのデータを使用し、システム５０の海中位置
およびその負荷の計算を改善する。
【００７２】 海中システム５０に搭載された音速メータ２５８は、下降および回収中に、海
中システムの深度における海水中の音速に関するデータを音響プロセッサ２２４
に送信する。音速データは、深度の関数として計算された海水中の音速プロファ
イルを更新して、海水中の深度の関数としてこれらのプロファイルから音線の屈
曲を計算し、したがってシステム５０の海中位置の計算を補正するために使用さ
れる。
【００７３】 二重ヘッド・スキャニング・ソナー２６０は、海底の人工または天然の標的ま
でのシステム５０の距離および方向を測定し、対応するデータをディジタル値と
してナビゲーション・プロセッサ２０２に出力するために使用される。このよう
な人工または天然の標的の位置を予め画定するか、ナビゲーション・システムが
選択された標的それぞれに座標を割り当てることができる。物体に座標を与えた
後、これを局所座標系のナビゲーション基準として使用することができる。その
結果、相対座標の正確度が０．１メートルになる。
【００７４】 システム５０に装着された高度計２６２は、水中システム５０から海底までの
垂直距離を測定し、出力測定データを音響プロセッサ２２４に送信する。
【００７５】 ドップラー・ログ・ユニット２６６は、水中システム５０の深度における海水
流の値および方向に関するデータを提供する。これらのデータは２つの方法で使
用される。
【００７６】 まず第１に、ドップラー・ログ・ユニット２６６および運動センサ２６６付き
ジャイロコンパスから受信したデータは、音響プロセッサ２２４が、ＵＳＢＬの
使用に関するランダム・ノイズをオンライン（実時間）で平滑化するのに使用す
る。このような平滑化を獲得するため、例えばカルマン・フィルタ、サロモンセ
ン・フィルタ、サロモンセン光フィルタ、または他の適切なフィルタなど、フィ
ルタを主プロセッサ・ユニット２２４内で使用する。このようなフィルタは当業
者には知られている。付録Ａに簡単な要約を示すことができる。
【００７７】 第２に、海流の強度、海流の方向に関するドップラー・ログ・ユニット２６６
の出力データは、水中システム５０の現在の方向および所期の方向に関するデー
タとともに、ナビゲーション・プロセッサ２０２を介してスラスタ制御プロセッ
サ２４０に送信される。所期の方向に基づき、スラスタ・ドライブ・コントロー
ル２７０は自動的に制御される。手動制御も提供することができる。
【００７８】 非常に有利な実施形態では、ドップラー・ログ・ユニット２６６（または他の
適切なセンサ）を使用して、システム５０を取り巻く海水の温度および／または
塩分を測定する。局所的温度および／または塩分に関するデータはナビゲーショ
ン・プロセッサ２０２に送信され、これは海水の深度の関数として温度および／
または塩分を計算し、更新する。これらのデータは、海水を通る音波の屈折を判
断し、したがってシステム５０の位置の計算を補正するのにも使用される。
【００７９】 ソナーダイン・ミニ・ロヴナヴ２６４はオプションであり、上記で説明したよ
うに海底の局所的ビーコンに対するシステム５０の相対位置を提供するために使
用することができる。例えば、長基線（ＬＢＬ）アレイは、既に海底に設置し、
その目的で使用することができる。
【００８０】 ロード・セル２６８は、水中システム５０と係合した状態の負荷４３の重量を
測定するのに使用される。この重量が減少した場合、これは負荷が現在、海底（
または他の標的位置）に配置され、システム５０を負荷４３から取り外せること
の指標である。ロード・セルからの出力データは、（デ）マルチプレクサ２４４
、２４６を通してナビゲーション・プロセッサ２０２に送信される。
【００８１】 スラスタ・ドライブ・コントロール２７０は、以下で詳細に説明するように、
水中システム５０を所望の位置に運ぶため、スラスタ５６（ｉ）を駆動するのに
使用する。
【００８２】 図７ａでは、４つの異なるプロセッサ２０２、２２４、２３６および２４０が
本発明によるシステムの機能を実行するよう図示されている。しかし、システム
は代替的に、パラレルまたはマスター・スレーブ構成の１つのメイン・フレーム
・コンピュータを含め、他の適切な数の協働するプロセッサで実行できることが
理解される。遠方に配置したプロセッサを使用してもよい。機能の一部を実行す
るため、水中システム５０上にプロセッサを設けてもよい。
【００８３】 プロセッサは、ハード・ディスク、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、電
気的に消去可能なプログラマブル・リード・オンリー・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
およびランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）などを含むメモリ・コンポーネン
トを含むが、積極的に図示していない。これらのメモリ・タイプの全てを必ずし
も設ける必要はない。
【００８４】 キーボード２２０、２３０およびマウス２２２、２３２の代わりに、またはそ
れに加えて、タッチ・スクリーンなどの当業者に知られた入力手段も設けること
ができる。
【００８５】 図示の構成全体内の通信はいずれも無線でよい。
【００８６】 図５には、上スラスタ５６（２）および５６（３）がスラスタ５６（１）およ
び５６（４）とは別の方向に配向された状態が図示される。スラスタ５６（２）
、５６（３）は回転式アクチュエータ６５（１）、６５（２）に装着され、それ
により、スラスタ５６（２）、５６（３）を最大３６０°回転して、これを方向
転換することができる。スラスタ５６（２）、５６（３）は、それぞれが異なる
方向に配向できるよう、別個に制御できることが好ましい。
【００８７】 スラスタ制御プロセッサ２４０が水中システム５０を正確に配置できるため、
ナビゲーション・プロセッサ２０２とスラスタ制御プロセッサ２４０の間に共通
の座標系を確立しなければならない。まず第１に、ナビゲーション・プロセッサ
２０２が使用する標準的な座標系がある。しかし、水中システム５０には２つの
他の座標基準系を確立することが好ましい。
【００８８】 図８は３つの異なる座標系を示す。ナビゲーション・プロセッサ２０２に関す
る座標系は、「ナビゲーション・グリッド」で示される。この座標系はこの「ナ
ビゲーション・グリッド」の方向およびその垂線を使用する。
【００８９】 スラスタ５６（２）、５６（３）は、「スラスタ平均方向」と呼ばれる方向に
駆動力を提供するよう制御される。この方向は垂線とともに第２座標系を画定す
る。
【００９０】 第３座標系は「システム方向」に対して画定され、これはスラスタ５６（１）
、５６（４）を相互接続する線に直角の方向として定義される。
【００９１】 これで、水中システム５０が辿る経路の誤差は、「平均誤差」と呼ばれるスラ
スタ中間方向に平行な１つの成分と、「垂線平均誤差」と呼ばれるスラスタ中間
方向に直角の成分とに分割できる誤差ベクトルに関して定義することができる。
水中システム５０の適切なセンサは、ナビゲーション・プロセッサ２０２にスラ
スタ中間方向およびシステム方向を提供する。これらのデータから、ナビゲーシ
ョン・プロセッサ２０２は図８に示すようなグリッドを生成する。
【００９２】 誤差は、所望の位置ＤＰからシステム位置ＴＰを引いた値と定義され、したが
ってナビゲーション・グリッド基準に対してベクトルＲΦENが生成される。つま
り下式になる。 ＤＰ−ＴＰ＝ＲΦEN さらに、 ΦTNはシステム方向からナビゲーション・グリッドの方向を引いた値であり、 ΦMTは平均スラスタ方向からシステム方向を引いた値である。 これで次式になる。 ＤＰ−ＴＰ＝ＲΦEM,ΦEM＝ΦEN−（ΦTN＋ΦMT） これでＲΦEMが分かるので、平均値および平均誤差の垂線を計算することができ
る。
【００９３】 ２つのスラスタ５６（１）および５６（４）を使用して、吊り上げケーブル４
２によって与えられた捻り力、機器の抗力および位置決め制御装置の方向転換に
よって誘発される回転モーメントを打ち消す。方向の制御ループには、ナビゲー
ション・プロセッサ２０２に実際のシステム方向および所望のシステム方向を提
供する必要がある。実際のシステム方向は、ジャイロコンパス２５６によって測
定される。所望の方向はオペレータが手動で入力する。これらの２つの方向から
、ナビゲーション・プロセッサ２０２の制御ループが、必要な方向と実際の方向
間の角距離を、さらにそれに従ってシステム５０を移動するのに必要な回転方向
を計算する。次に、スラスタ制御プロセッサ２４０が制御する単純な制御ループ
が、スラスタ５６（１）および５６（４）への動力を調節し、システム５０を適
切に回転する。
【００９４】 システム５０に電源投入すると、スラスタの平均方向がシステム方向に平行に
配向されるよう、両方のスラスタ５６（２）および５６（３）を配向することが
好ましい。次に、スラスタ５６（２）、５６（３）に、システム方向からの小さ
いベクトル角度偏差が与えられ、システム５０の２つの面における位置決めを補
助する。このベクトルのサイズは、好ましくは手動で調節可能であり、実際の海
の状態に応じて異なる各作業に応じて構成する必要があることがある。スラスタ
５６２（２）および５６（３）をセンタリングし、方向転換したら、位置決めル
ープがシステム５０の制御を引き継ぐことができる。
【００９５】 位置決めループはさらに２つの位相を備える。
【００９６】 システム５０がまだ海面付近にある間に実行される第１の次の位相では、海流
方向がドップラー・ログ・ユニット２６６によって測定される。海流方向はナビ
ゲーション・プロセッサ２０２に送信される。この方向を使用して、ナビゲーシ
ョン・プロセッサ２０２から適切な命令を受信するスラスタ制御プロセッサ２４
０は、スラスタ平均方向がほぼ海流方向と反対になるよう、回転式アクチュエー
タ６５（１）、６５（２）を駆動する。このように回転式アクチュエータ６５（
１）、６５（２）が回転している間、スラスタ５６（ｉ）のいずれにも動力が供
給されていない。システム方向は光ファイバ・ジャイロコンパス２５６によって
測定される。深度はディジクォーツ深度センサ２５４によって、高度は高度計２
６２によって絶えず測定される。次に、位置決めループが、上式にしたがって計
算される平均誤差に対しての平均値および正規分布を使用し、スラスタ５６（２
）および５６（３）に動力を提供して、システム５０を所望の位置へと運ぶ。
【００９７】 スラスタ５６（２）、５６（３）によって負荷４３を伴うシステム５０を所望
の座標へ駆動する間、スラスタ５６（１）、５６（４）を使用して、システム５
０およびその負荷４３の回転を打ち消す。これにより制御が向上する。というの
は、特に重い負荷の場合に、回転運動の結果、負荷に他の望ましくない運動が生
じることがあり、これは制御が困難だからである。負荷を伴うシステム５０が、
所望の座標上にある場合、負荷はシステム５０とともに巻き上げワイヤ４２によ
って下降する。負荷４３の下降中、負荷４３はシステム５０によって絶えず制御
され、これを回転させずに所望の位置に維持する。
【００９８】 次の位相では、システム５０は例えば海底４から約２００ｍ以下である。次に
、ドップラー・ログ・ユニット２６６は底部トラック・モードに入る。これによ
って、作業は、海底４の標的位置への最終アプローチのため、より正確で高速な
応答モードに変化する。次に、ドップラー・ログ・ユニット２６６および運動セ
ンサ２５６付きのジャイロコンパスを使用して、ＵＳＢＬのランダム・ノイズを
フィルタリングする。フィルタリングしたら、正確なシステム５０の速度を含む
ナビゲーション・データの良好な読取りによって、位置制御ループが極めて迅速
化かつ安定する。数センチメートルまでの動作制御が獲得される高度に微調整さ
れた制御ループが、結果として生じる。次に、ソナー・ユニット２６０およびド
ップラー・ログ・ユニット２６６を使用して、標的ポイントの周囲に関する情報
を提供し、したがって負荷４３を適正な座標および適正な方向に配置することが
できる。次に、必要に応じて、スラスタ制御プロセッサ２４０によって制御され
たとおり、スラスタ５６（１）、５６（４）により負荷４３に回転を与えること
ができる。
【００９９】 正規平均誤差を減少させるため、スラスタ５６（２）、５６（３）に２つの制
御ループ、つまり平均誤差制御ループおよびさらなる制御ループを設ける。
【０１００】 平均誤差制御ループは、平均誤差を減少させるよう、両方のスラスタ５６（２
）、５６（３）に合わせて動力を等しく調節する。システム５０が標的座標に到
達するにつれ、スラスタ５６（２）、５６（３）への駆動出力は、システム５０
が海流中でその位置を移動できるようなレベルへと減少する。つまり、駆動出力
は、最初は平均誤差に比例したレベルに設定された。しかし、システム５０が標
的座標に近づくにつれ、制御ループはスラスタ５６（２）、５６（３）に加わる
駆動出力を徐々に減少させる。システム５０が標的座標に到達するにつれ、スラ
スタ５６（２）、５６（３）への駆動出力が海流の強度を打ち消す平衡に到達す
る。平均誤差制御ループは、両方のスラスタ５６（２）、５６（３）に等しい記
号の等しい力を提供する。
【０１０１】 正規平均誤差を減少させるため、さらなる制御ループを提供する。このさらな
る制御ループは、海流に対して直角の運動が生成されるよう、スラスタ５６（２
）、５６（３）に加えられる個々の力を調節する。さらなる制御ループは、この
ため、両方のスラスタ５６（２）、５６（３）に反対の記号の等しい力を加える
。正規平均誤差を減少させるためにスラスタ５６（２）、５６（３）に加えられ
る力は、システム５０が標的座標へと移動するにつれ、ゼロへと直線に減少する
ことが好ましい。平均誤差の垂線がゼロに達したポイントで、海流方向が変化し
ていないと仮定すると、システム５０は正確に海底４の標的位置の上に位置し、
スラスタ５６（２）、５６（３）に動力が供給されて、システム５０を適正な座
標上に維持し、海流を補正する。
【０１０２】 海流の方向が変化すると、上述した制御ループがスラスタに加わる力を調節し
、最終的にシステムの方向を変化させる必要がある。新しい海流方向がシステム
５０に作用するので、システム５０が標的座標から移動するにつれ、正規平均誤
差が増加し始める。この効果を克服するため、正規平均誤差のサイズを再び制御
して、ゼロへ減少させる。海流またはシステム５０の自然のドリフトを打ち消す
よう、システムの方向を変更する。
【０１０３】 回転式アクチュエータ６５（１）、６５（２）の回転方向は、垂線平均誤差の
記号によって画定される。回転式アクチュエータ６５（１）、６５（２）を必要
な位置に回転するのに必要な時間を短縮するため、スラスタ制御プロセッサ２４
０がアルゴリズムを使用して、必要な方向への最短ルートを画定する。
【０１０４】 例えばナビゲーション・プロセッサ２０２に接続されたジョイスティック（図
示せず）などによる手動制御も配置されることが想定される。
【０１０５】 システム５０の位置決め中に、速度制御も加えることが好ましい。システム５
０が標的の座標に近づくにつれ、システム５０の速度が低下することが好ましい
。例えば、システム５０と標的間の距離が所定の第１閾値より大きい場合、スラ
スタは、システム５０に最大速度を提供するよう制御される。この第１閾値と標
的座標への距離の第２閾値との間に、直線に減少する速度プロファイルを使用し
、第２閾値は第１閾値より小さい。第２閾値より小さい距離以内で、システムは
ほぼゼロの速度に維持される。
【０１０６】 ＵＳＢＬの測定 ＵＳＢＬの測定原理は、２つの変換器間の正確な位相測定に基づく。１つの実
施形態では、短基線（ＳＢＬ）と超短基線（ＵＳＢＬ）との組合せを使用し、そ
れによって位相の曖昧さなく変換器間に大きい距離を使用することができる。Ｕ
ＳＢＬでは、正確度は信号対雑音比、および（干渉計測定法のように）変換器間
の距離に依存する。次に、寸法に関して距離と流体力学的部品によって制限され
た周波数の兼ね合いをとる。
【０１０７】 曖昧さは、ＳＢＬ測定値を相関データ処理と組み合わせて使用することにより
、計算される。信号対雑音比は、このような相関処理の使用によって改善される
。下式はＵＳＢＬの一般的正確度を画定する。 ここで、 は標準角偏差、 Ｌは変換器の距離、 λは波長、 θは方位角である。
【０１０８】 上記で与えられた式は、変換器の距離Ｌを増加することによって、つまりアレ
イを増加させることによって改善されることを示す。さらに、周波数が高くなる
と正確度が向上する。流体力学的側面および位相の曖昧さがこれらのパラメータ
を減少させる。信号対雑音比は、相関データ処理を使用することにより増加する
。
【０１０９】 距離および正確度を最適にするため、位相メータ測定には１６ｋＨｚの周波数
を使用することが好ましい。相関プロセスによって、多重通路の識別のために、
狭いパルス長を維持しながら、距離範囲を増加させることができる。
【０１１０】 曖昧さの位相測定のため、システムはＳＢＬで作動して、範囲セクタを判断し
、セクタ内のＵＳＢＬで作動して、最高の正確さを達成する。
【０１１１】 範囲は、かなり低い周波数を使用することにより、８０００ｍを上回る距離ま
で増加してもよい。
【０１１２】 付録Ａ カルマン・フィルタ カルマン・フィルタは、恐らく海洋産業で最もよく知られた技術である。これ
は、最新の履歴に基づいて計算された予想値に向かう比較に基づいた高速のフィ
ルタリング方法を与える。カルマン・フィルタリングについては詳細しないが、
例えばM.S. GrewalおよびA.P. Andrews Prentice Hallによる「Kalman Filterin
g - Theory and Practice」(ISBN 0-13-211335-X)を参照されたい。
【０１１３】 位置トラックを速度データ（ドップラー・ログ）と組み合わせることができ、
各ポイントは、隣接ポイント、時間の距離および実際の速度に基づいて改善され
る。カルマン値と改善される速度との間の重みは、ドップラー効率係数によって
決定され、値が高いほど速度を考慮に入れる。 利点： 欠点： 非常に高速である かなり「平滑でない」結果 速度で改善できる 速度と位置の最善の組合せではない
【０１１４】 単純フィルタ 単純フィルタは、全ての位置を急いで調べ、最小の二乗誤差を与える平滑な曲
線を計算する。つまりある種の最小二乗適合線である。 利点： 欠点： 高速である ドップラー・ログ・データを使用しない 結果が平滑である 曲線トラックに似ていない
【０１１５】 サロモンセン・フィルタ サロモンセン・フィルタはデンマークの数学者でオルフス大学の教授兼博士で
あるHans Anton Salomonsenにちなんで命名され、高統合フィルタである。これ
はドップラー・トラックの短期間の安定性を利用し、これを位置トラックの長期
の耐性と組み合わせる。
【０１１６】 説明 フィルタは、トラックに沿って時間を付加した位置データ、さらにドップラー
・データがある状況で使用する。ドップラー・データは、通常は非常に精密であ
るが、絶対位置に関する情報は一切与えない。これに対して、位置データは絶対
位置であるが、通常はそれほど精密でない。
【０１１７】 フィルタは２組のデータを組み合わせて、絶対位置を有する精密なトラックを
生成する。これは以下のように実行する。 １．ドップラー・データを使用して、トラック、つまり三次式近似として形成さ
れるトラックの形状を構築する。 ２．起点（０，０）から開始し、ドップラー・データによって画定された通りの
速度を使用する。 ３．次に、位置データを使用してトラックを正確に位置決めする。トラックは、
最小二乗技術を使用して可能な限り良好に、位置データに適合するよう並進、回
転、および直線に延伸／圧縮される。 ４．主に並進となる。しかし、他の変形も、ドップラー・データにあり得る系統
的誤差を補正する働きをする。
【０１１８】 位置データは、２での修正でのみ使用するという事実は、位置データがかなり
平均化を課されることを意味する。これは、位置測定の不確定さを減少させる。
したがって、多くの位置データがある場合は、トラックの絶対位置が単独の各位
置測定よりはるかに精密になると予想される。 Ｈ．Ａ．サロモンセン
【０１１９】 数学的説明 アルゴリズムは５つのステップに分割される ステップ１： 各ポイントの加速度を計算する １／２ｈｋ＋１（Ｘ１”＋Ｘｋ＋１”）＝Ｘｋ＋１’−Ｘｋ’ ここで ｈｋ＝ｔｋ−ｔｋ−１ ｔｋ＝速度測定のタイムスタンプ Ｘｋ’＝ｔｋにおける速度測定値 Ｘｋ”＝ｔｋにおける加速度測定値 ステップ２： 加速度および速度、および（以前の速度測定値および加速度に基づいて）以前に
計算した位置に基づき、次の位置を計算する。 Ｘｋ＋１＝Ｓｑｒ（ｈｋ＋１）／６（２Ｘｋ”＋Ｘｋ＋１’）＋ｈｋ＋１Ｘｋ’
＋Ｘｋ ここでｘｋ＝ｔｋにおいて計算した位置（速度タイムスタンプ） ステップ３： （第１速度測定値を使用して）実際のタイムスタンプで位置を計算する X(t)=1/2hk+1{((hk+1)＾2(t-tk)+1/3(tk+1-t)＾3-1/3(hk+1)＾3)Xk"+1/3(t-tk)
＾3Xk+1"} ここで Ｘ（ｔ）＝時間ｔにおける位置 ステップ４： 第１速度測定値の位置を位置計算値に加算する ステップ５： 位置計算値を現実の位置線の適合度に合わせて移動、回転、延伸または圧縮する
利点： 欠点 最高のドップラーと位置を組み合わせる 複雑なマトリクスのために遅くなる
全データを考慮に入れる 良好なドップラー・ログに依存する
結果が平滑である
【０１２０】 サロモンセン光 サロモンセン・フィルタの光バージョンは、NaviBatオンライン・プログラム
で最初に導入され、解決の高速化を２つの方法の良い方と組み合わせるよう考案
された。
【０１２１】 オンラインの性質のため、フィルタ・ポイントの決定に履歴を使用するだけで
ある。したがって、結果は線の開始時に比較的粗く、移動するにつれ良好になる
。
【０１２２】 基本操作 フィルタは、リセット・コールから開始して、フィルタを初期化する。リセッ
トは、第１速度測定値を使用して実行される。フィルタは速度と位置のデータ両
方を使用する。三次式近似曲線は、速度記録を使用し、位置をこの曲線に可能な
限り良好に適合させて生成する。
【０１２３】 フィルタは、後に処理するため、保存した位置記録を読みとる。
【０１２４】 速度記録を読み取ったら、「ノット」を作成する。以前の速度記録と現在の速
度記録（単位は時間）との間に位置読取り値がある場合は、それを調節して曲線
に適合させる。
【０１２５】 履歴 フィルタ利得パラメータは０から１の値で、ドップラー・ログ・データおよび
履歴が流ポイントに及ぼす影響を制御する。
【０１２６】 １の値では、ライン上にあるドップラー・ログ・データおよび履歴はより大き
い重みを有する。値が小さくなるのは、有効な速度記録より多くの位置記録があ
る場合のみである。
【０１２７】 有用な値は０．９から１の範囲、例えば０．９９である。
【０１２８】 誤差補正 位置および速度記録は、以前のデータを使用して予測した値と比較することが
できる。いつデータを拒否するか、制限を設定してもよい。
【０１２９】 リセット 多くの誤ったデータ・ポイントがある場合は、フィルタがトラックを失う危険
がある。オペレータはフィルタを手動でリセットする、つまり履歴を抹殺するこ
とができる（自動リセットを設計するために試みられる）。 利点： 欠点 最善のドップラーと位置を組み合わせる ライン開始時に「平滑でない」 高速である 全体的結果が平滑である ノイズの多いドップラー・データを扱える
【図面の簡単な説明】
【図１】 沖合石油化学採収専用のＦＰＳＯ（浮遊、採集、貯蔵および荷下ろしシステム
）の略図を示す。
【図２】 先行技術によるクレーン船を示し、比較的長いワイヤ・ロープでクレーン・ブ
ロックに装備された負荷を表し、それによって大きい深度では負荷の制御が事実
上不可能であることを理解することができる。
【図３】 先行技術により海底との間で負荷を配備および／または回収するクレーン船お
よび水中システムを示す。
【図４】 水中システムの可能な実施形態の詳細な概要図を示す。
【図４ａ】 回転式スラスタの１つの詳細な概要図を示す。
【図５】 上から見た水中システムを示す。
【図６ａ】 幾つかの検出器を伴う主要モジュールの下側を示す。
【図６ｂ】 幾つかの検出器を伴う主要モジュールの下側を示す。
【図７ａ】 船舶上の電子機器の略ブロック図を示す。
【図７ｂ】 音線に関する、および水中システムに関する電子機器の略ブロック図を示す。
【図８】 水中システムをその標的位置へと駆動する間に使用する３つの異なる座標系の
定義を示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年３月１１日（２００２．３．１１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】 物体（４３）を水中の標的位置に配備する装置で、装置に音
線を送信するビーコン、および前記水中標的位置に対する前記装置の位置を制御
する複数のスラスタ（５６（ｉ）、ｉ＝１，２・・・Ｉで、Ｉは整数）を設けた
装置であって、装置に、前記装置を取り巻く流体中の音速を連続的に測定して、
音速データを実時間で送信する音速メータ（２５８）を設けることを特徴とする
装置。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年７月１日（２００２．７．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体（４３）を水中の標的位置に配備する装置で、装置に音
    線を送信するビーコン、および前記水中標的位置に対する前記装置の位置を制御
    する複数のスラスタ（５６（ｉ）、ｉ＝１，２・・・Ｉで、Ｉは整数）を設けた
    装置であって、装置に、前記装置を取り巻く流体中の音速を測定して、音速デー
    タを実時間で送信する音速メータ（２５８）を設けることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記スラスタが、トルク制御機能を提供するよう配置された
    第１組のスラスタ（５６（１）、５６（４））、および少なくとも並進機能を提
    供するよう配置された第２組のスラスタ（５６（２）、５６（３））を備え、前
    記第２組のスラスタ（５６（２）、５６（３））の各スラスタに回転式アクチュ
    エータ（６５（１）、６５（２））を設ける、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記装置に、使用中の装置の横揺れおよび縦揺れを感知する
    運動センサ（２５６）付きジャイロコンパスを設ける、請求項１または２いずれ
    か１項に記載の装置。
  4. 【請求項４】 装置に、前記装置の外側にある少なくとも１つの物体に対す
    る前記装置の位置を判断するソナー・ユニット（２６０）を設ける、請求項１か
    ら３いずれか１項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 装置に、前記流体の流れ強度を測定するドップラー・ログ・
    ユニット（２６６）を設ける、請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 装置と係合する負荷（４３）の重量を測定するロード・セル
    （２６８）を備える、請求項１から５いずれか１項に記載の装置。
  7. 【請求項７】 装置に、前記流体中の温度を測定し、温度データを実時間で
    送信する温度センサ（２６６）を設ける、請求項１から６いずれか１項に記載の
    装置。
  8. 【請求項８】 装置に、前記流体の塩分を測定し、塩分データを実時間で送
    信する塩分メータ（２６６）を設ける、請求項１から７いずれか１項に記載の装
    置。
  9. 【請求項９】 物体（４３）を水中の標的位置に配備する装置（５０）を駆
    動するよう配置された処理構成で、装置には、音線を送信するビーコン、前記水
    中標的位置に対する前記装置の位置を制御する複数のスラスタ（５６（ｉ）、ｉ
    ＝１、２・・・Ｉ、Ｉは整数）、および前記装置を取り巻く流体中の音速を測定
    し、音速データを実時間で送信する音速メータを備え、処理構成には前記音線を
    受信する音響受信器（２５０）を備え、処理構成は、装置の位置を判断するため
    の計算に、前記音線から取得したデータを使用するよう構成された構成であって
    、処理構成は、前記音速メータ（２５８）からの音速メータ・データをオンライ
    ンで受信して前記流体中の音速プロファイルを判断し、装置によって流体を通し
    て送信される前記音線の屈曲を前記音速プロファイルから計算し、前記装置の位
    置を実時間で判断する計算にこれを使用することを特徴とする処理構成。
  10. 【請求項１０】 装置の前記スラスタが、トルク制御機能を提供するよう構
    成された第１組のスラスタ（５６（１）、５６（４））、および少なくとも並進
    機能を提供するよう配置された第２組のスラスタ（５６（２）、５６（３））を
    備え、前記第２組のスラスタ（５６（２）、５６（３））の各スラスタに回転式
    アクチュエータ（６５（１）、６５（２））を設け前記処理構成が、使用時に以
    下の機能を実行するよう構成され、つまり ・前記第１組のスラスタ（５６（１）、５６（４））の前記スラスタへの駆動出
    力印加を制御して、前記第１組の前記スラスタ（５６（１）、５６（４））によ
    って生成された駆動力によって画定された第１面にある所望の方向に前記装置を
    維持し、 ・前記第２組のスラスタ（５６（２）、５６（３））の前記スラスタおよび前記
    回転式アクチュエータ（６５（１）、６５（２））への駆動出力印加を制御して
    、前記装置を平均方向および前記平均方向に対して直角の方向に所望の位置まで
    移動させ、前記平均方向および前記平均方向に平行な前記方向が、前記第２組の
    前記スラスタ（５６（１）、５６（４））によって生成された駆動力によって画
    定された第２面にある、請求項９に記載の処理構成。
  11. 【請求項１１】 前記装置内で前記第１および第２面が一致せず、処理構成
    が、装置（５０）上の運動センサ（２５６）付きジャイロコンパスから、使用中
    の装置の横揺れおよび縦揺れに関する第１感知信号を受信するよう構成される、
    請求項１０に記載の処理構成。
  12. 【請求項１２】 運動センサ（２５６）付きジャイロコンパスからの第１感
    知信号が、装置の姿勢を判断する計算に使用される、請求項１１に記載の処理構
    成。
  13. 【請求項１３】 装置が温度センサ（２６６）を含み、処理構成が、前記温
    度センサから温度データを受信し、前記流体中の温度プロファイルを更新して、
    前記装置の位置の実時間判断の補正を補助するよう構成される、請求項９から１
    ２いずれか１項に記載の処理構成。
  14. 【請求項１４】 装置が塩分メータ（２６６）を含み、処理構成が、前記塩
    分メータから塩分データを受信し、前記流体中の塩分プロファイルを更新して、
    前記装置の位置の実時間判断を補正するよう構成される、請求項９から１３いず
    れか１項に記載の処理構成。
  15. 【請求項１５】 請求項９から１４いずれか１項による処理構成を設けた船
    舶。
  16. 【請求項１６】 船舶に、船舶の船体に取り付けた音響アレイ（２５０）、
    および前記音響アレイ（２５０）と通信するよう構成された船上の超短基線表面
    ユニット（２３４）とを設け、音響アレイ（２５０）が、少なくとも前記装置（
    ５０）から音響信号を受信し、前記処理構成に音響アレイ出力データを提供する
    よう構成され、前記処理構成が、前記音響アレイ出力データに基づいて、前記音
    響アレイ（２５０）に対する少なくとも前記装置（５０）の位置の計算を実時間
    で実行するよう構成された、請求項１５に記載の船舶。
  17. 【請求項１７】 音響アレイ（２５０）が、船舶のすぐ下の流体層で音速を
    測定し、音速メータ出力データを前記処理構成に提供する音速メータ（２４８）
    を備え、前記処理構成が、前記音速メータ出力データに基づき、前記装置（５０
    ）の前記位置の前記計算を実時間で補正するよう構成された、請求項１６に記載
    の船舶。
  18. 【請求項１８】 音響アレイ（２５０）が、音響アレイ（２５０）の上下浮
    動、横揺れおよび縦揺れを測定し、音響アレイ・ジャイロコンパス出力データを
    前記処理構成に提供する音響アレイ・ジャイロコンパス（２５２）を備え、処理
    構成が、前記音響アレイ・ジャイロコンパス出力データに基づき、前記装置（５
    ０）の前記位置の前記計算を実時間で補正するよう構成された、請求項１６また
    は１７に記載の船舶。
  19. 【請求項１９】 船舶が、船舶の上下浮動、横揺れおよび縦揺れを測定し、
    船舶ジャイロコンパス出力データを前記処理構成に提供する船舶ジャイロコンパ
    ス（２０６）を備え、処理構成が、前記船舶ジャイロコンパス出力データに基づ
    き、前記装置（５０）の前記位置の前記計算を実時間で補正するよう構成された
    、請求項１５から１８いずれか１項に記載の船舶。
  20. 【請求項２０】 装置および処理構成が相互に通信するよう構成された、請
    求項１５から１９いずれか１項に記載の船舶および請求項１から８いずれか１項
    に記載の装置を備えるシステム。
  21. 【請求項２１】 装置および処理構成が、光ファイバで相互接続された光フ
    ァイバ・（デ）マルチプレクサ（２４４、２４６）を介して結合される、請求項
    ２０に記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 水中の標的位置に物体（４３）を配備する装置（５０）を
    駆動する方法で、装置には、音線を送信するビーコン、前記水中標的位置に対す
    る前記装置の位置決めを制御する複数のスラスタ（５６（ｉ）、ｉ＝１、２・・
    ・Ｉ、Ｉは整数）、および前記装置を取り巻く流体中の音速を測定し、音速デー
    タを実時間で送信する音速メータ（２５８）を設け、 ・前記音線を受信するステップと、 ・装置の位置を判断する計算に前記音線から獲得したデータを使用するステップ
    とを含み、 ・前記音速メータ（２５８）から音速メータ・データを受信して、前記流体中の
    音速プロファイルを判断するステップと、 ・前記装置から流体を通して送信された前記音線の屈曲を、前記音速プロファイ
    ルから計算し、前記装置の位置を判断する計算にこれを使用するステップとを特
    徴とする方法。
  23. 【請求項２３】 処理構成によってロードされた後、前記構成に、請求項２
    ２による方法を実行する能力を提供する、データおよび命令を備えるコンピュー
    タ・プログラム製品。
  24. 【請求項２４】 請求項２３に記載のコンピュータ・プログラム製品を設け
    たデータ・キャリア。
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