JP2015010862A - 水中航走体速度算出装置、水中航走体速度算出方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】水中を航走する水中航走体の移動速度をより正確に算出することができる水中航走体移動速度算出装置を提供する。【解決手段】パルス音送受信部１２０は、水中航走体３００に向けて音波を送信し、水中航走体３００から反射される反射音を受信する。相対位置算出部１３１は、水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置を算出する。絶対位置算出部１３２は、相対位置算出部１３１により算出された相対位置と水上移動体２００の絶対位置とから、水中航走体３００の絶対位置である位置情報を算出する。移動速度算出部１３３は、第１の時間に絶対位置算出部１３２により算出される第１の位置情報と、第２の時間に絶対位置算出部１３２により算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、水中航走体３００の移動速度を算出する。【選択図】 図１

Description

本発明は、水中航走体速度算出装置等に関し、例えば、水上を移動可能な水上移動体に設けられる水中航走体速度算出装置等に関する。

近年、水中の機雷や生物を探索するために水中を航走する水中航走体の移動速度を、水中航走体底面に設けられたドップラーログを用いて測定する技術が広く知られている。ドップラーログは、音波を利用し、海底からの反射音のドップラーシフトを測定して水中航走体と海底との相対的な速度を測定する技術である。

上記に関連して、特許文献１では、船舶から超音波パルスを海底へ送受波し、この超音波パルスの所定幅の周波数を計測し平均化して船舶の速度を算出する技術が開示されている。ここでは、水深情報で受信信号のゲート幅を可変することによって、水深の変化にも安定して船舶の速度の測定が行える技術が記載されている。

特開平８−１６０１２０号公報

しかしながら、上述した特許文献１で例示したドップラーログを用いた技術では、海底の地質や起伏の状態によって、水中航走体に装備しているドップラーログにより海底に向けて発せられた音波が、乱反射する場合がある。このため、ドップラーログでは、反射音を正確に測定することができず、水中航走体の正確な速度を算出することができないという問題があった。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、水中を航走する水中航走体の移動速度をより正確に算出することができる水中航走体移動速度算出装置を提供することにある。

本発明の水中航走体速度算出装置は、水上を移動可能な水上移動体に設けられ、水中を航走する水中航走体に向けて音波を送信し、前記水中航走体から反射される前記音波の反射音を受信する音波送受信部と、前記音波送受信部により前記音波が送信された時から前記音波送受信部により前記反射音が受信された時までの間の時間と、前記反射音が前記音波送受信部に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、前記水中航走体の前記水上移動体に対する相対位置を算出する相対位置算出部と、前記相対位置算出部により算出された前記相対位置と前記水上移動体の絶対位置とから、前記水中航走体の絶対位置である位置情報を算出する絶対位置算出部と、第１の時間に前記絶対位置算出部により算出される第１の位置情報と、第２の時間に前記絶対位置算出部により算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、前記水中航走体の移動速度を算出する移動速度算出部と、を有する。

本発明の水中航走体速度算出装置は、水中を航走する水中航走体に設けられ、水上を移動可能な水上移動体に向けて音波を送信し、前記水上移動体から反射される前記音波の反射音を受信する音波送受信部と、前記音波送受信部により前記音波が送信された時から前記音波送受信部により前記反射音が受信された時までの間の時間と、前記反射音が前記音波送受信部に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、前記水上移動体の前記水中航走体に対する相対位置を算出する相対位置算出部と、前記相対位置算出部により算出された前記相対位置と前記水上移動体の絶対位置とから、前記水中航走体の絶対位置である位置情報を算出する絶対位置算出部と、第１の時間に前記絶対位置算出部により算出される第１の位置情報と、第２の時間に前記絶対位置算出部により算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、前記水中航走体の移動速度を算出する移動速度算出部と、を有する。

本発明の水中航走体速度算出方法は、水上を移動可能な水上移動体から水中を航走する水中航走体に向けて音波を送信し、前記水中航走体から反射される前記音波の反射音を受信する音波送受信ステップと、前記音波送受信ステップにより前記音波が送信された時から前記音波送受信ステップにより前記反射音が受信された時までの間の時間と、前記反射音が前記水上移動体に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、前記水中航走体の前記水上移動体に対する相対位置を算出する相対位置算出ステップと、前記相対位置算出ステップにより算出された前記相対位置と前記水上移動体の絶対位置とから、前記水中航走体の絶対位置である位置情報を算出する絶対位置算出ステップと、第１の時間に前記絶対位置算出ステップにより算出される第１の位置情報と、第２の時間に前記絶対位置算出ステップにより算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、前記水中航走体の移動速度を算出する移動速度算出ステップと、を含む。

本発明のプログラムは、コンピュータに、水上を移動可能な水上移動体から水中を航走する水中航走体に向けて音波を送信し、前記水中航走体から反射される前記音波の反射音を受信する音波送受信ステップと、前記音波送受信ステップにより前記音波が送信された時から前記音波送受信ステップにより前記反射音が受信された時までの間の時間と、前記反射音が前記水上移動体に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、前記水中航走体の前記水上移動体に対する相対位置を算出する相対位置算出ステップと、前記相対位置算出ステップにより算出された前記相対位置と前記水上移動体の絶対位置とから、前記水中航走体の絶対位置である位置情報を算出する絶対位置算出ステップと、第１の時間に前記絶対位置算出ステップにより算出される第１の位置情報と、第２の時間に前記絶対位置算出ステップにより算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、前記水中航走体の移動速度を算出する移動速度算出ステップと、を実行させる。

本発明にかかる技術によれば、水中を航走する水中航走体の移動速度を正確に算出することができる。

本発明の第１の実施の形態における水中航走体速度算出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における水中航走体速度算出装置を搭載する水上移動体と水中航走体の関係を説明するための図である。 水中航走体の移動例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における水中航走体速度算出装置の動作フローを示す図である。 本発明の第２の実施の形態における水中航走体速度算出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における水中航走体速度算出装置の動作フローを示す図である。 本発明の第３の実施の形態における水中航走体速度算出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態における水中航走体速度算出装置の動作フローを示す図である。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態における水中航走体速度算出装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第１の実施の形態における水中航走体速度算出装置１００を搭載する水上移動体２００と、水中航走体３００の関係を説明するための図である。

まず、図２を用いて水上移動体２００と水中航走体３００の関係について説明する。図２に示されるように、水中航走体速度算出装置１００は、水上移動体２００に搭載されている。水上移動体２００は、ケーブル２１０を含んで構成される。水上移動体２００は、例えば、漁船や海洋調査船などの水上を移動する船舶などである。また、水上移動体２００は、ケーブル２１０を介して、水中航走体３００を制御する。ケーブル２１０は、水上移動体２００と水中航走体３００を有線により接続する。水上移動体２００と水中航走体３００は、ケーブル２１０を介して、各種のデータを互いに送受信し合う。また、ケーブル２１０は、水上移動体２００から水中航走体３００への電力の供給などに用いられる。なお、上記説明では、水上移動体２００と水中航走体３００との間の通信は、ケーブル２１０を介して有線通信により行うことを説明した。しかしながら、水上移動体２００と水中航走体３００との間の通信を無線通信で行ってもよい。例えば、水上移動体２００と水中航走体３００が無線通信によって互いに各種データの送受信等を行う場合、ケーブル２１０は、必ずしも本発明に必要ではない。

図２に示されるように、水中航走体３００は、水中を航走する航走体であり、例えば、機雷処理用探査機、潜水艦、魚雷、潜水艇、ＡＵＶ（Autonomous Underwater Vehicle）、ＲＯＶ（Remotely Operated Vehicle）などである。ここでは、水中航走体３００は、水上移動体２００によって制御され、遠隔操作されるＲＯＶの例を示している。しかしながら、水中航走体３００は、必ずしもＲＯＶである必要はなく、上述のように、例えば、自律活動型のＡＵＶなどであってもよい。

次に、図１を用いて水中航走体速度算出装置１００の詳細な構成を説明する。図１に示されるように、水中航走体速度算出装置１００は、絶対位置取得部１１０と、パルス音送受信部１２０と、第１の制御部１３０と、位置情報記録部１４０と、表示部１５０とを含んで構成されている。

図１に示されるように、絶対位置取得部１１０は、第１の制御部１３０に接続されている。また、絶対位置取得部１１０は、水上移動体２００の絶対位置を取得する。絶対位置取得部１１０は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機等であり、ＧＰＳ衛星等からの信号を受け取り、各種演算を行うことで水上移動体２００の現在位置である絶対位置を算出する。なお、ここでは、絶対位置取得部１１０は、水中航走体速度算出装置１００に設けられている例を示している。しかしながら、絶対値取得部１１０は、必ずしも水中航走体速度算出装置１００に設けられている必要はなく、例えば、水上移動体２００に設けられてもよい。

図１に示されるように、パルス音送受信部１２０は、第１の制御部１３０に接続されている。また、パルス音送受信部１２０は、水中を航走する水中航走体３００に向けて音波を送信し、水中航走体３００から反射された音波の反射音を受信する。パルス音送受信部１２０は、例えば、ソーナーなどである。ここでは、パルス音送受信部１２０は、パルス音を送信するアクティブソーナーである例を示している。なお、パルス音送受信部１２０は、本発明の音波送受信部に相当する。

図１に示されるように、第１の制御部１３０は、水中航走体速度算出装置１００の全体を制御する。また、第１の制御部１３０は、相対位置算出部１３１と、絶対位置算出部１３２と、移動速度算出部１３３と、を含んで構成されている。また、第１の制御部１３０は、絶対位置取得部１１０と、パルス音送受信部１２０と、位置情報記録部１４０と、表示部１５０と接続されている。第１の制御部１３０は、絶対位置取得部１１０が取得した水上移動体２００の絶対位置を取得する。また、第１の制御部１３０は、パルス音送受信部１２０が受信した反射音を取得する。また、第１の制御部１３０は、絶対位置算出部１３２により算出された算出結果を位置情報記録部１４０へ記録する。また、第１の制御部１３０は、位置情報記録部１４０に記録された絶対位置算出部１３２の算出結果や移動速度算出部１３３の算出結果を表示部１５０へ出力する。なお、後述するように、位置情報記録部１４０が設けられていない場合は、第１の制御部１３０は、絶対値算出部１３２の算出結果を表示部１５０へ直接出力してもよい。

相対位置算出部１３１は、パルス音送受信部１２０により音波が送信された時からパルス音送受信部１２０により反射音が受信された時までの時間と、反射音がパルス音送受信部１２０に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置を算出する。なお、反射音の受信方向は、基準となる方向に基づいて算出される。基準となる方向は、例えば、パルス音送受信部１２０の中心軸の向きなどである。

図１に示されるように、絶対位置算出部１３２は、相対位置算出部１３１で算出した相対位置と絶対位置取得部１１０が取得した水上移動体２００の絶対位置とから、水中航走体３００の絶対位置である位置情報を算出する。なお、前述したように、絶対位置算出部１３２により算出された算出結果は、第１の制御部１３０によって位置情報記録部１４０に記録される。

図１に示されるように、移動速度算出部１３３は、第１の時間に絶対位置算出部１３２により算出される第１の位置情報と、第２の時間に絶対位置算出部１３２により算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、水中航走体３００の移動速度を算出する。具体的には、移動速度算出部１３３は、第１の位置情報と第２の位置情報との間の距離を、第１の時間と第２の時間との差分値で除算し、その除算した数値の絶対値を水中航走体３００の移動速度として算出する。このとき、移動速度算出部１３３は、位置情報記録部１４０に記録された第１及び第２の時間と第１及び第２の位置情報とを用いて、水中航走体３００の移動速度を算出する。しかしながら、位置情報記録部１４０が設けられていない場合、移動速度算出部１３３は、絶対位置算出部１３２から算出結果を直接受け、水中航走体３００の移動速度を算出してもよい。

ここで、図３を用いて、移動速度算出部１３３が水中航走体３００の移動速度を算出する具体的な方法を説明する。図３は、水中航走体３００の移動例を示す図である。また、図３は、水中を航走する水中航走体３００を水中航走体３００の上部から俯瞰した様子を示した図である。図３の水中航走体３００ａは、第１の時間（ｔ１とする）に絶対位置算出部１３２により算出された第１の位置情報（図中ａ点）における水中航走体３００を示している。図３の水中航走体３００ｂは、第２の時間（ｔ２とする）に絶対位置算出部１３２により算出
された第２の位置情報（図中ｂ点）における水中航走体３００を示している。

まず、移動速度算出部１３３は、前述したように、位置情報記録部１４０から第１及び第２の時間と第１及び第２の位置情報とを取得する。なお、図３に示されるように、各位置情報は、水中航走体３００の中心部に設定されている。次に、移動速度算出部１３３は、第１の位置情報であるａ点と第２の位置情報であるｂ点との２点間の距離Ｄを算出する。そして、移動速度算出部１３３は、第１の時間であるｔ１と第２の時間であるｔ２との差分値であるｔ２−ｔ１を算出する。さらに、移動速度算出部１３３は、ａ点とｂ点との間の距離Ｄを、ｔ１とｔ２との差分値ｔ２−ｔ１の大きさで除算して水中航走体３００のａ点からｂ点までの移動速度（図中ｖ）を算出する。

図１に戻って、位置情報記録部１４０は、第１の制御部１３０に接続されている。また、位置情報記録部１４０は、絶対位置算出部１３２により算出された水中航走体３００の位置情報と、位置情報が算出された時間とを記録する。これにより、水中航走体３００が航走した軌跡を記録することができる。なお、位置情報記録部１４０は、前述の通り、絶対位置算出部１３２の算出結果を記録するためのものであるが、必ずしも本発明に必要ではない。

図１に示されるように、表示部１５０は、第１の制御部１３０に接続されている。表示部１５０は、第１の制御部１３０の指示に従って、絶対位置算出部１３２により算出された水中航走体３００の絶対位置や、移動速度算出部１３３により算出された水中航走体３００の移動速度などを、表示提供する。これにより、水上移動体２００の作業者は、表示部１５０により表示提供される水中航走体３００の絶対位置や移動速度を視覚的に確認することができ、水中航走体３００をより正確に制御することができる。なお、位置情報記録部１４０が設けられていない場合、表示部１５０は、第１の制御部１３０の指示によって、絶対位置算出部１３２の算出結果を直接受け、画面に表示提供することもできる。なお、表示部１５０は、前述の通り、絶対位置算出部１３２や移動速度算出部１３３の算出結果を表示するためのものであるが、必ずしも本発明に必要ではない。

次に、図４を用いて、本発明の第１の実施の形態における水中航走体速度算出装置１００の動作について説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態における水中航走体速度算出装置１００の動作フローを示す図である。

まず、パルス音送受信部１２０は、水中航走体３００に向けて音波を送信する（ステップ（以下、Ｓとする）１１０）。そして、パルス音送受信部１２０は、水中航走体３００からの反射音を受信する（Ｓ１２０）。

次に、相対位置算出部１３１は、Ｓ１１０でパルス音送受信部１２０により音波が送信された時からＳ１２０でパルス音送受信部１２０により反射音が受信された時までの間の時間と、反射音がパルス音送受信部１２０に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置を算出する（Ｓ１３０）。

そして、絶対位置取得部１１０は、水上移動体２００の絶対位置を取得する（Ｓ１４０）。なお、ここでは、絶対位置取得部１１０は、Ｓ１３０の処理後に水上移動体２００の絶対位置を取得する例を示している。しかしながら、絶対位置取得部１１０は、必ずしもＳ１３０の後に水上移動体２００の絶対位置を取得する必要はなく、例えば、Ｓ１１０の処理前やＳ１１０、Ｓ１２０の処理後に絶対位置を取得してもよい。

そして、絶対位置算出部１３２は、相対位置算出部１３１により算出された水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置と、絶対位置取得部１１０が取得した水上移動体２００の絶対位置とから、水中航走体３００の絶対位置である位置情報を算出する（Ｓ１５０）。なお、前述したように、Ｓ１５０で算出された算出結果は、第１の制御部１３０によって位置情報記録部１４０に記録される。

次に、第１の制御部１３０は、Ｓ１５０で算出された前回の算出結果が位置情報記録部１４０に記録されているかどうかを判断する（Ｓ１６０）。Ｓ１５０で算出された前回の算出結果がない場合（Ｓ１６０、ＮＯ）、Ｓ１１０〜Ｓ１５０の処理を繰り返す。また、Ｓ１５０で算出された前回の算出結果がある場合（Ｓ１６０、ＹＥＳ）、第１の制御部１３０は、移動速度算出部１３３が後述のＳ１７０の処理を行うように、移動速度算出部１３３を制御する。

最後に、移動速度算出部１３３は、前述したように、位置情報記録部１４０に記録された第１及び第２の時間と第１及び第２の位置情報とに基づいて、水中航走体３００の移動速度を算出する（Ｓ１７０）。

以上に説明したように、本発明の第１の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００は、パルス音送受信部１２０と、相対位置算出部１３１と、絶対位置算出部１３２と、移動速度算出部１３３とを有している。パルス音送受信部１２０は、水上を移動可能な水上移動体２００に設けられ、水中を航走する水中航走体３００に向けて音波を送信し、水中航走体３００から反射される音波の反射音を受信する。相対位置算出部１３１は、パルス音送受信部１２０により音波が送信された時からパルス音送受信部１２０により反射音が受信された時までの時間と、反射音がパルス音送受信部１２０に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置を算出する。絶対位置算出部１３２は、相対位置算出部１３１により算出された相対位置と水上移動体２００の絶対位置とから、水中航走体３００の絶対位置である位置情報を算出する。移動速度算出部１３３は、第１の時間に絶対位置算出部１３２により算出される第１の位置情報と、第２の時間に絶対位置算出部１３２により算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、水中航走体３００の移動速度を算出する。

このように、本発明の第１の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００は、水上移動体２００から水中航走体３００に向けて音波が送信された時から水中航走体３００からの反射音が水上移動体２００に受信された時までの時間と、反射音が水上移動体２００に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置を算出し、相対位置を基に水中航走体３００の絶対位置を求め、絶対位置を含む情報から水中航走体３００の移動速度を算出する。このため、特許文献１に記載の技術のように、ドップラーログを用いて、海底からの反射音を利用することがない。そのため、海底の地質や起伏の状態によらず、水中航走体３００の移動速度を正確に算出することができる。

また、本発明の第１の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００において、移動速度算出部１３３は、第１の時間と第２の時間との差分値ｔ２−ｔ１と、第１の位置情報と第２の位置情報との間の距離Ｄと、に基づいて、水中航走体３００の移動速度ｖを算出する。これにより、水中航走体３００の移動速度ｖをより正確に算出することができる。

また、本発明の第１の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００は、位置情報記録部１４０を有している。位置情報記録部１４０は、絶対位置算出部１３２により算出された位置情報と、位置情報が絶対位置算出部１３２により算出された時間とを記録する。また、位置情報記録部１４０は、第１の時間、第２の時間、第１の位置情報及び第２の位置情報を記録する。これにより、水中航走体３００が航走した軌跡をより詳細に記録することができ、水中航走体３００の航走路の分析等を正確に行うことができる。

また、本発明の第１の実施の形態における水中航走体移動速度算出方法は、音波送受信ステップと、相対位置算出ステップと、絶対位置算出ステップと、移動速度算出ステップと、を含んでいる。音波送受信ステップは、水上を移動可能な水上移動体２００から水中を航走する水中航走体３００に向けて音波を送信し、水中航走体３００から反射される音波の反射音を受信する。相対位置算出ステップは、音波送受信ステップにより音波が送信された時から音波送受信ステップにより反射音が受信された時までの間の時間と、反射音が水上移動体２００に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置を算出する。絶対位置算出ステップは、相対位置算出ステップにより算出された相対位置と水上移動体２００の絶対位置とから、水中航走体３００の絶対位置である位置情報を算出する。移動速度算出ステップは、第１の時間に絶対位置算出ステップに算出される第１の位置情報と、第２の時間に絶対位置算出ステップに算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、水中航走体３００の移動速度を算出する。この水中航走体移動速度算出方法は、上述した水中航走体移動速度算出装置１００の装置の発明を方法の発明としたものであるから、上述した水中航走体移動速度算出装置１００と同様の作用効果を奏する。

また、本発明の第１の実施の形態におけるプログラムは、コンピュータに、音波送受信ステップと、相対位置算出ステップと、絶対位置算出ステップと、移動速度算出ステップと、を実行させる。音波送受信ステップは、水上を移動可能な水上移動体２００から水中を航走する水中航走体３００に向けて音波を送信し、水中航走体３００から反射される音波の反射音を受信する。相対位置算出ステップは、音波送受信ステップにより音波が送信された時から音波送受信ステップにより反射音が受信された時までの間の時間と、反射音が水上移動体２００に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置を算出する。絶対位置算出ステップは、相対位置算出ステップにより算出された相対位置と水上移動体２００の絶対位置とから、水中航走体３００の絶対位置である位置情報を算出する。移動速度算出ステップは、第１の時間に絶対位置算出ステップにより算出される第１の位置情報と、第２の時間に絶対位置算出ステップにより算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、水中航走体３００の移動速度を算出する。このプログラムは、上述した水中航走体移動速度算出装置１００の装置の発明をプログラムの発明としたものであるから、上述した水中航走体移動速度算出装置１００と同様の作用効果を奏する。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００Ａについて、図に基づいて説明する。

まず、本発明の第２の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００Ａの構成について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態における水中航走体速度算出装置１００Ａの構成を示すブロック図である。なお、図５では、図１、２で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１、２に示した符号と同等の符号を付している。

図５に示されるように、水中航走体移動速度算出装置１００Ａは、絶対位置取得部１１０と、パルス音送受信部１２０と、第１の制御部１３０Ａと、位置情報記録部１４０と、表示部１５０と、を有している。第１の制御部１３０Ａは、相対位置算出部１３１と、絶対位置算出部１３２と、移動速度算出部１３３と、移動方向算出部１３４と、を有している。

ここで、図１と図５とを対比する。図５では、水中航走体移動速度算出装置１００Ａの第１の制御部１３０Ａは、移動方向算出部１３４を備えた点で、図１に示される水中航走体移動速度算出装置１００の第１の制御部１３０と互いに相違する。以下の説明では、図１、２で示した構成と同等の構成については、説明を省略する。

第１の制御部１３０Ａは、移動方向算出部１３４を有している。移動方向算出部１３４は、第１の位置情報と第２の位置情報に基づいて、水中航走体３００の移動方向を算出する。

次に、移動方向算出部１３４が、水中航走体３００の移動方向を算出する具体的な方法について図３を用いて説明する。まず、移動方向算出部１３４は、位置情報記録部１４０から第１の位置情報（ａ点）と第２の位置情報（ｂ点）を取得する。なお、位置情報記録部１４０が設けられていない場合、移動方向算出部１３４は、絶対値算出部１３２から、算出結果である第１及び第２の位置情報を直接取得してもよい。次に、移動方向算出部１３４は、水中航走体３００がａ点からｂ点まで移動した際の移動方向（図中θ）を、第１及び第２の位置情報と基準となる方向とに基づいて算出する。なお、図３に示されるように、基準となる方向は、ここでは、水中航走体３００ａの中心軸の向きとした。しかしながら、移動方向θを算出するための基準となる方向は、水中航走体３００ａの中心軸の向きに限らず、例えば、水上移動体２００の中心軸の向きを基準とすることもできる。なお、図３では、基準方向は、北方向に合致した図を示す。

次に、本発明の第２の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００Ａの動作について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第２の実施の形態における水中航走体速度算出装置１００Ａの動作フローを示す図である。なお、図６において、図４と重複するステップについては、同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。

まず、パルス音送受信部１２０は、水中航走体３００に向けて音波を送信し（Ｓ１１０）、水中航走体３００からの反射音を受信する（Ｓ１２０）。次に、相対位置算出部１３１は、水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置を算出する（Ｓ１３０）。そして、絶対位置取得部１１０は、水上移動体２００の絶対位置を取得する（Ｓ１４０）。また、絶対位置算出部１３２は、水中航走体３００の絶対位置を算出する（Ｓ１５０）。さらに、第１の制御部１３０は、Ｓ１５０で算出された前回の算出結果が位置情報記録部１４０に記録されているかどうかを判断する（Ｓ１６０）。図４と同様に、Ｓ１６０の判断結果に応じて、Ｓ１１０又はＳ１７０の処理を行う。そして、移動速度算出部１３３は、水中航走体３００の移動速度を算出する（Ｓ１７０）。最後に、移動方向算出部１３４は、位置情報記録部１４０に記録された第１の位置情報と第２の位置情報とに基づいて、水中航走体３００の移動方向θを算出する。なお、前述したように、位置情報記録部１４０が設けられていない場合、移動方向算出部１３４は、絶対値算出部１３２から、算出結果である第１及び第２の位置情報を直接取得し、移動方向θを算出してもよい。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００Ａの第１の制御部１３０Ａは、移動方向算出部１３４を有している。移動方向算出部１３４は、第１の位置情報と第２の位置情報に基づいて、水中航走体３００の移動方向θを算出する。これにより、水中航走体３００の移動方向をより正確に算出することができ、水中航走体３００をより精度よく制御することができる。
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００Ｂの構成について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の第３の実施の形態における水中航走体速度算出装置１００Ｂの構成を示す図である。なお、図７では、図１、２で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１、２に示した符号と同等の符号を付している。

図７に示されるように、水中航走体移動速度算出装置１００Ｂは、絶対位置取得部１１０と、パルス音送受信部１２０と、第１の制御部１３０と、位置情報記録部１４０と、表示部１５０と、第２の制御部１６０と、を有している。

ここで、図１と図７とを対比する。図７では、水中航走体移動速度算出装置１００Ｂは、第２の制御部１６０を備えた点で、図１に示される水中航走体移動速度算出装置１００と互いに相違する。また、図１では、パルス音送受信部１２０、第１の制御部１３０、位置情報記録部１４０が、水上移動体２００側に設けられていた。これに対して、図７では、水中航走体移動速度算出装置１００Ｂは、水中航走体３００側に、パルス音送受信部１２０Ａと、第１の制御部１３０と、位置情報記録部１４０と、を備えている。この点で、図７に示された水中航走体移動速度算出装置１００Ｂと図１に示される水中航走体移動速度算出装置１００は互いに相違する。以下の説明では、図１、２で示した構成と同等の構成については、説明を省略する。

水中航走体移動速度算出装置１００Ｂは、パルス音送受信部１２０Ａを有している。パルス音送受信部１２０Ａは、水中を航走する水中航走体３００に設けられ、水上を移動可能な水上移動体２００に向けて音波を送信し、水上移動体２００から反射された音波の反射音を受信する。なお、パルス音送受信部１２０Ａは、本発明の音波送受信部に相当する。

また、水中航走体移動速度算出装置１００Ｂは、第２の制御部１６０を有している。第２の制御部１６０は、水中航走体移動速度算出装置１００Ｂ全体を制御し、特に、絶対位置取得部１１０と表示部１５０とを制御する。第２の制御部１６０は、絶対位置取得部１１０と表示部１５０とに対して、水中航走体移動速度算出装置１００の第１の制御部１３０と同等の制御を行う。

次に、本発明の第３の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００Ｂの動作について、図８を用いて説明する。図８は、本発明の第３の実施の形態における水中航走体速度算出装置１００Ｂの動作フローを示す図である。なお、図８において、図４と重複するステップについては、同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。

まず、水中航走体３００に設けられたパルス音送受信部１２０Ａは、水上移動体２００に向けて音波を送信する（Ｓ１１１）。そして、パルス音送受信部１２０Ａは、水上移動体２００からの反射音を受信する（Ｓ１２１）。

次に、相対位置算出部１３１は、水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置を算出する（Ｓ１３０）。そして、絶対位置取得部１１０は、水上移動体２００の絶対位置を取得する（Ｓ１４０）。なお、第２の制御部１６０は、Ｓ１４０で取得した水上移動体２００の絶対位置を取得し、例えば、ケーブル２１０や水上移動体２００と水中航走体３００の無線通信を介して、水中航走体３００に設けられた第１の制御部１３０に送信する。

そして、絶対位置算出部１３２は、水中航走体３００の絶対位置を算出する（Ｓ１５０）。さらに、第１の制御部１３０は、Ｓ１５０で算出された前回の算出結果が位置情報記録部１４０に記録されているかどうかを判断する（Ｓ１６０）。図４と同様に、Ｓ１６０の判断結果に応じて、Ｓ１１１又はＳ１７０の処理をする。最後に、移動速度算出部１３３は、水中航走体３００の移動速度を算出する（Ｓ１７０）。

以上説明したように、本発明の第３の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００Ｂは、パルス音送受信部１２０Ａを有している。パルス音送受信部１２０Ａは、水中を航走する水中航走体３００に設けられ、水上を移動可能な水上移動体２００に向けて音波を送信し、水上移動体２００から反射される音波の反射音を受信する。このように、本発明の第３の実施の形態における水中航走体移動速度算出装置１００Ｂは、水中航走体３００から水上移動体２００に向けて音波が送信された時から水上移動体２００からの反射音が水中航走体３００に受信された時までの時間と、反射音が水中航走体３００に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、水中航走体３００の水上移動体２００に対する相対位置を算出し、相対位置を基に水中航走体３００の絶対位置を求め、絶対位置を含む情報から水中航走体３００の移動速度を算出する。このため、特許文献１に記載の技術のように、ドップラーログを用いて、海底からの反射音を利用することがない。そのため、海底の地質や起伏の状態によらず、水中航走体３００の移動速度を正確に算出することができる。

以上、実施の形態を基に本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述の実施の形態に対して、様々な変更、増減、組合せを加えてもよい。

１００ 水中航走体速度算出装置
１００Ａ 水中航走体速度算出装置
１００Ｂ 水中航走体速度算出装置
１１０ 絶対位置取得部
１２０ パルス音送受信部
１２０Ａ パルス音送受信部
１３０ 第１の制御部
１３０Ａ 第１の制御部
１３１ 相対位置算出部
１３２ 絶対位置算出部
１３３ 移動速度算出部
１３４ 移動方向算出部
１４０ 位置情報記録部
１５０ 表示部
１６０ 第２の制御部
２００ 水上移動体
２１０ ケーブル
３００ 水中航走体

Claims (8)

1. 水上を移動可能な水上移動体に設けられ、水中を航走する水中航走体に向けて音波を送信し、前記水中航走体から反射される前記音波の反射音を受信する音波送受信部と、
   前記音波送受信部により前記音波が送信された時から前記音波送受信部により前記反射音が受信された時までの間の時間と、前記反射音が前記音波送受信部に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、前記水中航走体の前記水上移動体に対する相対位置を算出する相対位置算出部と、
   前記相対位置算出部により算出された前記相対位置と前記水上移動体の絶対位置とから、前記水中航走体の絶対位置である位置情報を算出する絶対位置算出部と、
   第１の時間に前記絶対位置算出部により算出される第１の位置情報と、第２の時間に前記絶対位置算出部により算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、前記水中航走体の移動速度を算出する移動速度算出部と、を有する水中航走体速度算出装置。
2. 前記第１の位置情報と前記第２の位置情報に基づいて、前記水中航走体の移動方向を算出する移動方向算出部を有する請求項１に記載の水中航走体速度算出装置。
3. 前記移動速度算出部は、前記第１の時間と前記第２の時間との差分値と、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報との間の距離と、に基づいて、前記水中航走体の移動速度を算出する請求項１又は２に記載の水中航走体速度算出装置。
4. 前記絶対位置算出部により算出された前記位置情報と、前記位置情報が前記絶対位置算出部により算出された時間とを記録する位置情報記録部を有し、
   前記位置情報記録部は、前記第１の時間、前記第２の時間、前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報を記録する請求項１から３のいずれか１項に記載の水中航走体速度算出装置。
5. 水中を航走する水中航走体に設けられ、水上を移動可能な水上移動体に向けて音波を送信し、前記水上移動体から反射される前記音波の反射音を受信する音波送受信部と、
   前記音波送受信部により前記音波が送信された時から前記音波送受信部により前記反射音が受信された時までの間の時間と、前記反射音が前記音波送受信部に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、前記水上移動体の前記水中航走体に対する相対位置を算出する相対位置算出部と、
   前記相対位置算出部により算出された前記相対位置と前記水上移動体の絶対位置とから、前記水中航走体の絶対位置である位置情報を算出する絶対位置算出部と、
   第１の時間に前記絶対位置算出部により算出される第１の位置情報と、第２の時間に前記絶対位置算出部により算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、前記水中航走体の移動速度を算出する移動速度算出部と、を有する水中航走体速度算出装置。
6. 水上を移動可能な水上移動体から水中を航走する水中航走体に向けて音波を送信し、前記水中航走体から反射される前記音波の反射音を受信する音波送受信ステップと、
   前記音波送受信ステップにより前記音波が送信された時から前記音波送受信ステップにより前記反射音が受信された時までの間の時間と、前記反射音が前記水上移動体に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、前記水中航走体の前記水上移動体に対する相対位置を算出する相対位置算出ステップと、
   前記相対位置算出ステップにより算出された前記相対位置と前記水上移動体の絶対位置とから、前記水中航走体の絶対位置である位置情報を算出する絶対位置算出ステップと、
   第１の時間に前記絶対位置算出ステップにより算出される第１の位置情報と、第２の時間に前記絶対位置算出ステップにより算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、前記水中航走体の移動速度を算出する移動速度算出ステップと、を含む水中航走体速度算出方法。
7. コンピュータに、
   水上を移動可能な水上移動体から水中を航走する水中航走体に向けて音波を送信し、前記水中航走体から反射される前記音波の反射音を受信する音波送受信ステップと、
   前記音波送受信ステップにより前記音波が送信された時から前記音波送受信ステップにより前記反射音が受信された時までの間の時間と、前記反射音が前記水上移動体に入射した方向である反射音の受信方向とに基づいて、前記水中航走体の前記水上移動体に対する相対位置を算出する相対位置算出ステップと、
   前記相対位置算出ステップにより算出された前記相対位置と前記水上移動体の絶対位置とから、前記水中航走体の絶対位置である位置情報を算出する絶対位置算出ステップと、
   第１の時間に前記絶対位置算出ステップにより算出される第１の位置情報と、第２の時間に前記絶対位置算出ステップにより算出される第２の位置情報とを含む情報に基づいて、前記水中航走体の移動速度を算出する移動速度算出ステップと、を実行させるためのプログラム。
8. 請求項７に記載されたプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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