JP2005328139A - 海中探査ブイおよびそのアンテナ取付保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で正確な位置情報を得ることが可能な海中探査ブイおよびそのアンテナ取付保持方法を提供する。
【解決手段】フロート２０と浮上部３０を一体的に構成し、フロート２０の内部に外部との無線通信用の通信アンテナ２５およびＧＰＳ人工衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナ２２を保持する。ＧＰＳアンテナ２２は、フロート２０内に支点２７から吊り下げて、振り子状に揺動可能に構成されたホルダ２１に取付保持される。また、このホルダ２１は、弾性を有する支持ライン２３でフロート２０に取り付けられ、ホルダ２１の異常な上下動を防止する。浮上部３０には、信号処理部３１および通信制御部３２が収納される。
【選択図】図１

Description

本発明は海中探査ブイおよびそのアンテナ取付保持方法に関し、特にＧＰＳ（Global
Positioning System：全地球測位システム）アンテナを備え、その正確な位置情報を計算して無線で送信可能にする海中探査ブイおよびそのアンテナ取付保持方法に関する。

地球の表面の大部分は水（海水）で覆われている。航空機および船舶等の交通手段は、その飛行又は航行する現在位置を正確に知ることが好ましい。地上（即ち、陸上）には、種々の目標物や無線通信設備等が設けられ、その位置を知ることは比較的容易である。しかし、目標物のない海上、特に太平洋等の大洋にあっては、正確な現在位置を知るのは困難である。また、海上には、安全な飛行又は航行を妨げる天然又は人造の危険箇所もあり、更に遭難救助等の必要性から正確な位置情報が欲しい場合がある。

海上に浮遊して、基地局等との間で無線通信して位置情報等の各種情報を受信するブイに関する従来技術が種々の技術文献に開示されている。例えば、波により本体の姿勢が変化してもアンテナの姿勢を制御して良好な無線通信を維持するする、姿勢制御付ブイアンテナが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、海面をグランド面として使用するアンテナを備え、円柱状の本体に収納された各種のセンサにより海状態を調査する通信ブイの浮きバッグ装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

実開昭６０−１２１３０８号公報（第１頁、第１図、第２図） 特公平６−４５３５５号公報（第３−４頁、第１図、第２図）

上述の如く、従来のブイは、基地局等との無線通信のために通信アンテナを備え、無人化して必要な情報を取得可能にしている。ところで、近年ＧＰＳの利用により、位置情報を極めて正確に測定することが可能であるので、車両や船舶のナビゲーションシステムや測量装置等にＧＰＳ技術が採用されて、正確な位置情報が簡単に取得可能になっている。即ち、静止軌道上を周回する３個以上の静止衛星からの電波を受信して、受信点の位置を計算により正確に求めることが可能になっている。しかし、ＧＰＳアンテナを備える海中探査ブイは、存在しない。そのため、従来のブイの位置情報は、ブイのアンテナと通信する基地局等との無線の位相差により測量するのが一般的であり、精度が低く且つ連続した位置の把握が困難であるという課題があった。

本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、ＧＰＳ機能を活用し、上述した課題を克服又は軽減する海中探査ブイおよびそのアンテナ取付保持方法を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するため、本発明による海中探査ブイおよびそのアンテナ取付保持方法は次のような特徴的な構成を採用している。

（１）水中で浮力を付与する密閉されたフロートに一体的に取り付けられた浮上部を備え、外部と無線通信する通信アンテナを前記フロート内部に有する海中探査ブイにおいて、
前記フロート内に振り子状に揺動可能に支持されたホルダを備え、該ホルダ内に保持され，前記フロートの傾きに拘らず実質的に水平状態を維持されるＧＰＳアンテナを備える海中探査ブイ。

（２）前記振り子状のホルダの底部と前記浮上部又はその近傍の間に弾性を有する支持ラインが設けられる上記（１）の海中探査ブイ。

（３）前記浮上部には、前記ＧＰＳアンテナで人工衛星から受信したＧＰＳ受信信号を処理する信号処理部および前記通信アンテナによる無線通信を制御する通信制御部を収容する上記（１）又は（２）の海中探査ブイ。

（４）前記通信アンテナは、前記フロートの前記浮上部と反対側端から前記浮上部に向けて前記フロート内に弾性を有するアンテナ支持索で直線状に張られる上記（１）乃至（３）のいずれかの海中探査ブイ。

（５）前記ＧＰＳアンテナを保持する前記ホルダは、前記通信アンテナの前記浮上部側の基部を支点に吊り下げられる上記（４）の海中探査ブイ。

（６）前記ホルダは、前記通信アンテナとは別の位置の前記フロート内部に保持される上記（１）乃至（５）のいずれかの海中探査ブイ。

（７）前記ホルダとして、前記通信アンテナを使用する上記（１）乃至（４）のいずれかの海中探査ブイ。

（８）前記フロートは、折り畳まれており、海中に投下されたとき膨張するように構成される上記（１）乃至（７）のいずれかの海中探査ブイ。

（９）前記浮上部の底部には、水中に沈降する水中部が接続ケーブルを介して設けられる上記（１）乃至（８）のいずれかの海中探査ブイ。

（１０）浮力を与えるフロートと、該フロートに一体的に取り付けられて実質的に海面近傍に位置する浮上部と、該浮上部に接続ケーブルで接続され水中に沈降する水中部とを備え、外部との無線通信する通信アンテナおよびＧＰＳ人工衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナを備える海中探査ブイのアンテナ取付保持方法において、
前記通信アンテナを前記フロート内部であって前記浮上部と反対位置から前記浮上部に向けて立て、前記フロート内部の支点を中心に略振り子状に揺動可能なホルダを取り付け、該ホルダ内の前記支点と離れた位置に前記ＧＰＳアンテナを保持し、該ＧＰＳアンテナを前記浮上部内の信号処理部と接続ケーブルで接続する海中探査ブイのアンテナ取付保持方法。

（１１）前記ＧＰＳアンテナを保持する前記ホルダの前記支点と反対端と前記フロートの前記浮上部近傍を、弾性を有するラインで連結する上記（１０）の海中探査ブイのアンテナ取付保持方法。

本発明の海中探査ブイおよびそのアンテナ取付保持方法によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。先ず、ＧＰＳ技術を活用するので、現在位置を正確且つ迅速に得ることが可能である。また、ＧＰＳアンテナは、フロートの傾きに無関係に水平状態を維持するので、荒波又は強風に実質的に影響されずＧＰＳ信号を確実に受信することが可能である。また、フロートは、折り畳まれて航空機等から海中に投下して使用することも可能である。

以下、本発明による海中探査ブイおよびそのアンテナ取付保持方法の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。

先ず、図１は、本発明による海中探査ブイの好適実施例の構成を示す。図１に示す海中探査ブイにおいて、（Ａ）は垂直状態の正面図を示し、（Ｂ）は波等により揺られて垂直状態から傾いた状態の正面図を示す。

図１に示す本発明による第１実施例の海中探査ブイ１０は、例えば球形状のフロート（浮き）２０、このフロート２０に固定された浮上部３０およびこの浮上部３０の底面にケーブル４２で吊り下げられた水中部４０により構成される。そして、フロート１０の大部分は、海面５０から浮上しており、浮上部３０は、フロート２０の浮力により海面５０の近傍に位置している。

フロート２０内には、ホルダ２１、このホルダ２１内のＧＰＳアンテナ２２、支持ライン２３、接続ケーブル２４、通信アンテナ２５およびアンテナ支持索２６が設けられている。一方、浮上部３０内には、信号処理部３１、通信制御部３２およびバッテリ（電源部）３３が設けられている。この特定の海中探査ブイ１０では、ホルダ２１は、図１に示す如く、通信アンテナ２５の下端を支点２７として揺動可能に吊り下げられている。

次に、海中探査ブイ１０を構成する各構成要素の主要機能について説明する。フロート２０は、十分な容積を有する密閉構造であり、十分な浮力を生じさせて通信アンテナ２５等を海面に浮遊させる。ＧＰＳアンテナ２２は、複数のＧＰＳ人工衛星（図示せず）からの無線によるＧＰＳ信号を受信する。ホルダ２１は、後述する如く略水平状態を維持してＧＰＳアンテナ２２をフロート２０内に保持する。支持ライン２３は、ホルダ２１がフロート２０の上下揺動によりフロート２１の内部で異常振動するのを抑える制動手段である。信号処理部３１は、ＧＰＳアンテナ２２が上述したＧＰＳ人工衛星から受信したＧＰＳ信号を処理して、海中探査ブイ１０の現在位置を計算により求める。通信制御部３２は、信号処理部３１から通信アンテナ２５への無線通信を制御する。バッテリ３３は、信号処理部３１および通信制御部３２を駆動させる電力を供給する。接続ケーブル２４は、ＧＰＳアンテナ２２および信号処理部３１間の電気信号を接続する。通信アンテナ２５は、海中探査ブイ１０の現在位置（およびその他の観測情報）等を電波による無線にて機上（又は基地局）に通信する。アンテナ支持索２６は、通信アンテナ２５をフロート２０内に正常状態で保持する。浮上部３０は、信号処理部３１、通信制御部３２およびバッテリ３３を収納する水密容器である。水中部４０は、例えば、接続ケーブル４２の長さで決まる深さの海中に沈降する所定重量の錘であり、また海水温度や海流等の所定の観測を行うセンサを備える観測装置であってもよい。ここでは、前者、即ち単なる錘として説明する。

以下、図１を参照して、本発明による海中探査ブイ１０の全体的な動作の概要を説明する。この海中探査ブイ１０は、例えば航空機等から海中に投下される。そして、投下された海面の上空を飛行する航空機等と無線通信して、その位置情報を提供する。この特定実施例の海中探査ブイ１０において、フロ−ト２０は、通常状態（使用前）では浮上部３０に折り畳み取り付けられ、海面５０に着水後、膨張して海面に浮遊する機能を有している（例えば、車両のエアバッグの如く、着水時の衝撃を検知して、内部で化学反応を生じさせて発生するガスでフロートを膨張させる）。ＧＰＳアンテナ２２は、海面５０に浮遊する海中探査ブイ１０の位置を測定するための人工衛星からのＧＰＳ信号を受信する機能を有している。ホルダ２１は、フロート２０の内部に支点で振り子状に揺動可能に保持され、海上の波でフロート２０が傾くと、重力により揺動するよう構成されている。即ち、フロート２０が傾いても、それに保持されたＧＰＳアンテナ２２を略水平状態に保持する機能を有している。ライン２３は、ホルダ２１が上下に動揺してもＧＰＳアンテナ２２を水平状態に保持する。

また、ホルダ２１および支持ライン２３は、例えばゴムおよびナイロン等の弾性を有する柔軟な材質であり、（使用前には）フロート２０を浮上部３０に折り畳んで収納できる機能を有している。信号処理部３１は、上述の如くＧＰＳアンテナ２２が受信した複数の人工衛星からのＧＰＳ信号を処理して、海中探査ブイ１０の現在位置を計測する機能を有している。通信制御部３２は、信号処理部３１にて得られた海中探査ブイ１０の位置情報を、通信アンテナ２５を介して外部、例えば機上と通信する機能を有している。バッテリ３３は、信号処理部３１および通信制御部３２の駆動に必要な動作電力を供給する電源部である。接続ケーブル２４は、ＧＰＳアンテナ２２および信号処理部３１を接続する。通信アンテナ２５は、海中探査ブイ１０の位置情報を電波による無線にて機上と通信する。通信アンテナ２５を保持するアンテナ支持索２６は、フロート２０の傾きに無関係に、通信アンテナ２５を直線状に維持する。浮上部３０は、水密容器であり、信号処理部３１、通信制御部３２およびバッテリ３３を収納する。ケ−ブル４２は、浮上部３０および水中部４０を接続し、水中部４０を海中に保持する。

以下、図１に示す本発明による第１実施例の海中探査ブイ１０の動作を説明する。図１（Ａ）に示す如く、海中探査ブイ１０は、航空機より投下され海面に着水すると、浮上部３０に収納されていたフロ−ト２０が膨張して内部のアンテナ支持索２６により通信アンテナ２５を展帳し、同時にホルダ２１およびライン２３によりＧＰＳアンテナ２２を所定位置に保持し、フロート２０の浮力により海面５０に浮遊する。また、バッテリ３３が起動して、信号処理部３１および通信制御部３２を作動させる。そして、水中部４０がケーブル４２で決まる深さの水中（海中）に沈降する。

次に、ＧＰＳアンテナ２２は、上述した人工衛星からのＧＰＳ信号を受信する。このＧＰＳアンテナ２２で受信されたＧＰＳ信号は、接続ケーブル２４を介して信号処理部３１に送られ、海中探査ブイ１０の現在位置を計測する。信号処理部３１にて計測された海中探査ブイ１０の位置情報は、通信制御部３２により通信アンテナ２５を通して電波による無線にて、例えば機上に通信される。

図１（Ｂ）に示す如く、海上では風や波によりフロート２０が傾きおよび／又は上下に動揺する。しかし、本発明の海中探査ブイ１０によると、フロート２０が傾くと、ホルダ２１は支点で振り子状に支持されているため、重力によりホルダ２１が傾いて垂直に保持する作用をする。このため、ホルダ２１に保持されているＧＰＳアンテナ２２は、実質的に水平状態を保持することとなる。また、ホルダ２１が上下に動揺した場合には、ホルダ２１を支持するライン２３により、ホルダ２１の上下の動揺を抑制する。そのため、ＧＰＳアンテナ２２を略水平状態に保持し、人工衛星からのＧＰＳ信号の受信が途切れるのを防止する。

次に、図２を参照して本発明による海中探査ブイの第２実施例を説明する。尚、図２に示す海中探査ブイ１０Ａにおいて、図１に示す海中探査ブイ１０と対応する構成要素には、説明の便宜上、同様の参照符号を使用する。そして、以下の説明では、相違点を中心に説明する。

図２に示す本発明の第２実施例の海中探査ブイ１０Ａでは、ＧＰＳアンテナ２２を保持するホルダ２１の支点２７を、通信アンテナ２５とは独立して、フロート２０の内部の、例えば通信アンテナ２５の右側に支点２７を設けて吊り下げている。そして、ホルダ２１の上下動を抑える支持ライン２３は、ホルダ２１の底面から支点２７に対応するフロート２０の位置間に設けられている。この特定構成により、人工衛星からのＧＰＳ信号と海中探査ブイ１０Ａより発信される海中探査ブイの位置情報の電波干渉を低減することを特徴としている。その他の構成および動作は、上述した第１実施例の海中探査ブイ１０と実質的に同様である。

次に、図３を参照して、本発明による海中探査ブイの第３実施例について説明する。この第３実施例の海中探査ブイ１０Ｂは、ホルダ２１を通信アンテナ２５を兼用して構成している点で、上述した第１実施例および第２実施例の海中探査ブイ１０および１０Ｂと相違する。

図３に示す海中探査ブイ１０Ｂは、基本的な材質、構成および動作において、上述した第１実施例および第２実施例の海中探査ブイ１０、１０Ａと同様であるが、ホルダ２１および通信アンテナ２５の機能を一体化させることにより、フロート２０が風や波の動揺により傾斜した場合でも、ホルダ２１がＧＰＳアンテナ２２を水平応対に保持すると共に必要とする部品点数の削減が可能である。

以上、本発明による海中探査ブイの幾つかの実施例およびそのアンテナ保持方法について詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。

本発明による海中探査ブイの第１実施例の概略構成を示し、（Ａ）は正常状態（フロートが垂直位置にある状態）および（Ｂ）は海面の波や風によりフロートが傾斜している状態を示す。 本発明による海中探査ブイの第２実施例の正常状態を示す概略構成図である。 本発明による海中探査ブイの第３実施例の正常状態を示す概略構成図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ 海中探査ブイ
２０ フロート
２１ ホルダ
２２ ＧＰＳアンテナ
２３ 支持ライン
２５ 通信アンテナ
２７ ホルダの支点
３０ 浮上部
３１ 信号処理部
３２ 通信制御部
４０ 水中部
５０ 海面

Claims (11)

1. 水中で浮力を付与する密閉されたフロートに一体的に取り付けられた浮上部を備え、外部と無線通信する通信アンテナを前記フロート内部に有する海中探査ブイにおいて、
   前記フロート内に振り子状に揺動可能に支持されたホルダを備え、該ホルダ内に保持され，前記フロートの傾きに拘らず実質的に水平状態を維持されるＧＰＳアンテナを備えることを特徴とする海中探査ブイ。
2. 前記振り子状のホルダの底部と前記浮上部又はその近傍の間に弾性を有する支持ラインが設けられることを特徴とする請求項１に記載の海中探査ブイ。
3. 前記浮上部には、前記ＧＰＳアンテナで人工衛星から受信したＧＰＳ受信信号を処理する信号処理部および前記通信アンテナによる無線通信を制御する通信制御部を収容することを特徴とする請求項１又は２に記載の海中探査ブイ。
4. 前記通信アンテナは、前記フロートの前記浮上部と反対側端から前記浮上部に向けて前記フロート内に弾性を有するアンテナ支持索で直線状に張られることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の海中探査ブイ。
5. 前記ＧＰＳアンテナを保持する前記ホルダは、前記通信アンテナの前記浮上部側の基部を支点に吊り下げられることを特徴とする請求項４に記載の海中探査ブイ。
6. 前記ホルダは、前記通信アンテナとは別の位置の前記フロート内部に保持されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の海中探査ブイ。
7. 前記ホルダとして、前記通信アンテナを使用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の海中探査ブイ。
8. 前記フロートは、折り畳まれており、海中に投下されたとき膨張するように構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の海中探査ブイ。
9. 前記浮上部の底部には、水中に沈降する水中部が接続ケーブルを介して設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の海中探査ブイ。
10. 浮力を与えるフロートと、該フロートに一体的に取り付けられて実質的に海面近傍に位置する浮上部と、該浮上部に接続ケーブルで接続され水中に沈降する水中部とを備え、外部との無線通信する通信アンテナおよびＧＰＳ人工衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナを備える海中探査ブイのアンテナ取付保持方法において、
    前記通信アンテナを前記フロート内部であって前記浮上部と反対位置から前記浮上部に向けて立て、前記フロート内部の支点を中心に略振り子状に揺動可能なホルダを取り付け、該ホルダ内の前記支点と離れた位置に前記ＧＰＳアンテナを保持し、該ＧＰＳアンテナを前記浮上部内の信号処理部と接続ケーブルで接続する海中探査ブイのアンテナ取付保持方法。
11. 前記ＧＰＳアンテナを保持する前記ホルダの前記支点と反対端と前記フロートの前記浮上部近傍を、弾性を有するラインで連結することを特徴とする請求項１０に記載の海中探査ブイのアンテナ取付保持方法。
    

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