JP2018166248A - 地理的位置データの圧縮通信方法、地理的位置データの圧縮通信システム、移動体、受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】受信ミスが発生しても、その後の地理的位置データの正確な復号を可能にする。【解決手段】複数桁で表現される地理的位置データの上位桁を、予め、送信側の移動体である潜水機１２、船舶７２Ａと、受信側の母船１０、船舶７２Ｂ、管制センターの機器とで破棄上位桁として取り決めておく。潜水機１２、船舶７２Ａで取得した地理的位置データの取得上位桁を破棄上位桁に基づいて破棄し、取得した取得下位桁のみを受信側に送信する。【選択図】図３

Description

本発明は、水上や水中を移動する移動体の地理的位置データの圧縮通信方法、そのシステム、移動体、及び受信機に関する。

従来から、ＡＵＶ（自律型無人潜水機、Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）では、潜水機から洋上の母船に地理的位置データとして自身の経度、緯度が送信される。

また、ＡＩＳ（船舶自動識別装置、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）では、船舶間で航行情報が交換される。例えば利用者ＩＤ（ＭＭＳＩ番号）や、地理的位置データとして自船の経度、緯度等を含む通信文が船舶間で送受信される。

これらのような地理的位置データの通信に際して、データを圧縮させて通信負荷を軽減する手法が知られている。この圧縮手法として、前回値を利用する差分法と、事前に合意した原点に対する相対位置を通信する独自原点法が挙げられる。

例えば特許文献１では、複数回に亘って地理的位置データを送受信する際に、２点目以降は直前の地理的情報と異なる値が発生する桁以下の部分のみを送信している。特許文献２、３では、直前の経度、緯度情報からの差分値を送信している。

特開２００９−１７１２２１号公報 特開２００７−１０４５４３号公報 特開２０１０−２４５９１３号公報

渕、他４名、「船舶の大きさによる許容船間距離の差異」、一般社団法人 日本人間工学会、日本人間工学会大会講演集、２０１０年、第４６巻、ｐ．１４４−１４５

ところで、前回値との差分に基づいたデータ圧縮手法では、受信ミス等により前回値を取得し損ねた場合に復号化が困難となる。例えば送信側が１０°、１３°、１５°の３つのデータを順に送信する場合、１３°、１５°については前回値との差分である３°、２°として送信される。仮に受信側が２回目（１３°、差分値３°）のデータ受信に失敗した場合、３回目（１５°、差分値２°）のデータ受信時に、受信側では、一回目（１０°）に基づいて位置データを１２°に復号してしまう。

また独自原点方式では、独自原点に近いときには相対位置の桁数は小さくて済むが、独自原点から遠ざかるに連れて相対位置の桁数は増加し、圧縮率は低くなる。そこで独自原点を更新することが考えられるが、更新に当たり送信側と受信側との取り決めが必要となる。さらに独自原点の更新の際に受信ミスが生じるおそれもある。

そこで本発明は、受信ミスが発生しても、その後の地理的位置データの正確な復号が可能な、地理的位置データの圧縮通信方法、地理的位置データの圧縮通信システム、移動体、及び受信機を提供することを目的とする。

請求項１に対応する地理的位置データの圧縮通信方法では、複数桁で表現される地理的位置データの上位桁を予め送信側の移動体と受信側の機器で破棄上位桁として取り決めておき、移動体で取得した地理的位置データの取得上位桁を破棄上位桁に基づいて破棄し、取得した取得下位桁のみを送信する通信を行う。これにより、受信ミスが発生しても、その後の地理的位置データの正確な復号が可能となる。

また、受信側の機器で受信した取得下位桁を破棄上位桁に基づいて、移動体で取得した地理的位置データとして復元することが好ましい。

また、破棄上位桁は、移動体の移動範囲又は移動速度に基づいて定めることが好ましい。

また、破棄上位桁は、移動体と機器の通信可能距離に基づいて定めることが好ましい。

また、破棄上位桁は、送信側の移動体と受信側の機器の存在する地理的存在位置の事前に合意された計画に基づいて定めることが好ましい。

また、破棄上位桁は、移動体と機器の存在する地理的存在位置の上位桁データの情報を得られる他のシステムの情報に基づいて定めることが好ましい。

また請求項７に対応する地理的位置データの圧縮通信システムでは、上記の地理的位置データの圧縮通信方法を利用する。当該システムでは、送信側の移動体として水中を航走する水中航走体を、また受信側の機器として通信手段を備えた母船を用い、音響通信を利用して通信を行う。これにより、水中航走体と母船間で受信ミスが発生しても、その後の地理的位置データの正確な復号が可能となる。

また、水中航走体に、破棄上位桁を記憶する航走体側メモリと、水中航走体で取得した地理的位置データの取得上位桁を航走体側メモリに記憶した破棄上位桁に基づいて破棄するデータ分割手段とを備えることが好ましい。

また、水中航走体に、地理的位置データを取得する慣性航法装置を備えることが好ましい。

また、母船に、破棄上位桁を記憶する母船側メモリの破棄上位桁と、音響通信により得られた水中航走体で取得した地理的位置データの下位桁とを処理して地理的位置データを得るデータ処理手段を備えることが好ましい。

また、母船に自船の地理的位置データを導出するためのＧＰＳ受信装置を備えることが好ましい。

また請求項１２に対応する地理的位置データの圧縮通信システムは、上記の地理的位置データの圧縮通信方法を利用する。当該システムでは、送信側の移動体として海上を航行する第１船舶を、また受信側の機器として第２船舶又は管制センターを用い、自動船舶識別装置信号を利用して通信を行う。これにより、第１船舶と第２船舶または管制センターとの間で受信ミスが発生しても、その後の地理的位置データの正確な復号が可能となる。なお、自動船舶識別装置とは、現行のＡＩＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）をベースとして当該地理的位置データの圧縮通信システム等を含む次世代ＡＩＳ又は類似のシステムを含む装置をいう。

また、第１船舶と第２船舶は、送信側と受信側を交代できるものとすることが好ましい。

また請求項１４に対応する、水上または水中を移動する移動体は、自身の地理的位置データを取得する位置取得手段と、予め受信側の機器と取り決めた、複数桁で表現される地理的位置データの上位桁を破棄上位桁として記憶するメモリと、取得した地理的位置データの上位桁をメモリに記憶された破棄上位桁に基づいて破棄するデータ分割手段と、上位桁破棄後の地理的位置データを送信する送信器とを備える。これにより、移動体と受信側との間で受信ミスが生じても、その後の地理的位置データの正確な復号が可能となる。

また請求項１５に対応する、水上または水中を移動する移動体から地理的位置データを受信する受信機は、予め移動体と取り決めた、複数桁で表現される地理的位置データの上位桁を破棄上位桁として記憶するメモリと、移動体から受信した、破棄上位桁に基づいて上位桁が破棄された地理的位置データを、メモリに記憶された破棄上位桁に基づいて復元する復元器とを備える。移動体と受信側との間で受信ミスが生じても、その後の地理的位置データの正確な復号が可能となる。

本発明の地理的位置データの圧縮通信方法によれば、複数桁で表現される地理的位置データの上位桁を予め送信側の移動体と受信側の機器で破棄上位桁として取り決めておき、移動体で取得した地理的位置データの取得上位桁を破棄上位桁に基づいて破棄し、取得した取得下位桁のみを送信する通信を行う。これにより、受信ミスの有無に関わらず、受信側と送信側で合意した破棄上位桁をもとに受信データを復号可能となり、地理的位置データの正確な復号が可能となる。

また、受信側の機器で受信した取得下位桁を破棄上位桁に基づいて、移動体で取得した地理的位置データとして復元することで、地理的位置データの正確な復号が可能となる。

また、破棄上位桁を、移動体の移動範囲又は移動速度に基づいて定める、例えば移動体と受信側とが同じ数値を持ち得るような桁数を破棄上位桁とすることで、正確な復号が可能となる。また、移動体と受信側のそれぞれの位置変化に応じて破棄上位桁の数値は自動的に更新されるので、例えば破棄上位桁の更新のために送信側と受信側とで特別な通信を行う必要が無い。

また、破棄上位桁を、移動体と機器の通信可能距離に基づいて定める、例えば移動体と受信側とが同じ数値を持ち得るような桁数を破棄上位桁とすることで、正確な復号が可能となる。また、移動体と受信側のそれぞれの位置変化に応じて破棄上位桁の数値は自動的に更新されるので、例えば破棄上位桁の更新のために送信側と受信側とで特別な通信を行う必要が無い。

また、破棄上位桁を、送信側の移動体と受信側の機器の存在する地理的存在位置の事前に合意された計画に基づいて定める、例えば計画値の上位桁数を破棄上位桁とすることで、正確な復号が可能となる。計画経路と実際の経路とで概ね一致すると考えられる、大域的な位置情報である地理的位置データの上位桁数を破棄上位桁とし、計画経路と実際の経路との微差を示す、地理的位置データの下位桁数のみを送受信することで、通信負荷が軽減される。

また、破棄上位桁を、移動体と機器の存在する地理的存在位置の上位桁データの情報を得られる他のシステムの情報に基づいて定めることで、正確な復号が可能となる。

また、地理的位置データの圧縮通信方法を利用した地理的位置データの圧縮通信システムであって、上記の送信側の移動体として水中を航走する水中航走体を、また受信側の機器として通信手段を備えた母船を用い、音響通信を利用して通信を行うことで、母船において地理的位置データの正確な復号が可能となる。

また、水中航走体に、破棄上位桁を記憶する航走体側メモリと、水中航走体で取得した地理的位置データの取得上位桁を航走体側メモリに記憶した破棄上位桁に基づいて破棄するデータ分割手段とを備えることで、符号化（エンコード）が可能となる。

また、水中航走体に、地理的位置データを取得する慣性航法装置を備えることで、水中航走体の位置を取得可能となる。

また、母船に、破棄上位桁を記憶する母船側メモリの破棄上位桁と、音響通信により得られた水中航走体で取得した地理的位置データの下位桁とを処理して地理的位置データを得るデータ処理手段を備えることで、母船における復号（デコード）が可能となる。

また、母船に自船の地理的位置データを導出するためのＧＰＳ受信装置を備えることで、母船の地理的位置データを取得可能となる。

また上記の地理的位置データの圧縮通信方法を利用した地理的位置データの圧縮通信システムであって、送信側の移動体として海上を航行する第１船舶を、また受信側の機器として第２船舶又は管制センターを用い、自動船舶識別装置信号を利用して通信を行うことで、第２船舶または管制センターにおける地理的位置データの正確な復号が可能となる。

また、第１船舶と第２船舶は、送信側と受信側を交代できるものとすることで、船舶間の地理的位置データの正確な復号が可能となる。

また、水上または水中を移動する移動体は、自身の地理的位置データを取得する位置取得手段と、予め受信側の機器と取り決めた、複数桁で表現される地理的位置データの上位桁を破棄上位桁として記憶するメモリと、取得した地理的位置データの上位桁をメモリに記憶された破棄上位桁に基づいて破棄するデータ分割手段と、上位桁破棄後の地理的位置データを送信する送信器とを備える。これにより、移動体と受信側との間で受信ミスが生じても、受信側において、その後の地理的位置データの正確な復号が可能となる。

また、水上または水中を移動する移動体から地理的位置データを受信する受信機は、予め移動体と取り決めた、複数桁で表現される地理的位置データの上位桁を破棄上位桁として記憶するメモリと、移動体から受信した、破棄上位桁に基づいて上位桁が破棄された地理的位置データを、メモリに記憶された破棄上位桁に基づいて復元する復元器とを備える。移動体と受信側との間で受信ミスが生じても、受信機において、その後の地理的位置データの正確な復号が可能となる。

本発明をＡＵＶシステムに搭載したときの概要を説明する図である。 本発明をＡＩＳに適用した自動船舶識別装置の概要を説明する図である。 第１実施形態に係る母船及び潜水機の機能ブロックを例示する図である。 第１実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信フローを説明する図である。 地理的位置データの補正について説明する図である。 地理的位置データの補正について説明する図である。 第２実施形態に係る母船及び潜水機の機能ブロックを例示する図である。 第２実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信フローを説明する図である。 第３実施形態に係る母船及び潜水機の機能ブロックを例示する図である。 第３実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信フローを説明する図である。 第４実施形態に係る母船及び潜水機の機能ブロックを例示する図である。 第４実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信フローを説明する図である。 第５実施形態に係る船舶の機能ブロックを例示する図である。 第５実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信フローを説明する図である。

＜本発明の概要＞
図１には、本発明をＡＵＶ（自律型無人潜水機、Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に適用した場合の例が示されている。ＡＵＶシステムでは、母船１０と潜水機（ＡＵＶ）１２とで通信が行われる。例えば潜水機１２の慣性航法装置３２（図３参照）にて取得した自身の地理的位置データ（ＡＵＶ位置データ）が母船１０に伝達される。

慣性航法装置３２は、地理的位置データとして経度、緯度を出力する。経度、緯度は、例えばそれぞれ度・分・秒の情報を含む複数桁（例えば１０桁）のデータ（例えば−１８０°００’００．０００”から１８０°００’００．０００”までの範囲のデータ）として出力（表現）される。さらにこの経度・緯度情報は２進数変換（ビット列化）され、４バイト（３２ビット）のデータとなる。

本発明ではこの地理的位置データの上位桁を破棄し、下位桁のみを母船１０に伝送する。破棄対象の桁（破棄上位桁）は、例えば、潜水機１２及び母船１０の移動範囲や移動速度に基づいて定められる。例えば、母船１０と潜水機１２とで数値が等しくなる、またはほぼ等しくなると考えられる大域的な桁数が破棄上位桁となる。あるいは、潜水機１２の活動範囲に基づき、全活動を通じて数値が変化しない、または殆ど変化しない桁数を破棄上位桁としてもよい。例えば度（°）の桁が破棄され、経度、緯度の分（’）及び秒（”）のデータのみが母船１０に伝送される。破棄上位桁は予め送信側の潜水機１２と母船１０の機器間で取り決められており、それぞれのメモリ等に保管（記憶）される。

また、破棄上位桁は、潜水機１２と母船１０の移動計画、言い換えると、地理的存在位置の事前に合意された計画に基づいて定められてもよい。例えば移動計画にて経度、緯度の分、秒のみが変化する場合には、度（°）以上の桁を破棄上位桁とする。

また、破棄上位桁は、後述する第４実施形態のように、慣性航法装置３２とは異なるシステムの地理的位置データに基づいて、破棄上位桁を定めてもよい。例えば、後述するＵＳＢＬ測位システムが取得した地理的位置情報が度（°）の情報を含むときには、破棄上位桁を度（°）以上の桁としてよい。

例えばＡＵＶシステムの場合、潜水機１２の移動速度は速いもので２．０ｍ／ｓ程度である。仮に時間１分間に亘り潜水機１２から母船１０へのデータ通信がない（失敗する）とすると、潜水機１２の移動距離は１２０ｍ程度となる。

ここで、経度、緯度を距離に換算すると、緯度については緯度１分（１’）が１８５２ｍ（１海里）に相当する。経度については、赤道下では経度１分（１’）が約１８５２ｍに相当し、北極圏の境界である北緯６６．６度及び南極圏の境界である南緯６６．６°では経度１分（’）が約７３６ｍ（１８５２×ｃｏｓ６６．６°）に相当する。

つまり、時間１分間に亘って潜水機１２の位置の補足に失敗したとしても、多くのケースにおいて度（°）の桁数が変化することは無いものと考えられる。さらに後述するように、度（°）の桁数が変化する場合を想定した処理を備えることで、度（°）の情報を破棄しても、母船１０にて潜水機１２の地理的位置データ（経度、緯度）を正確に復号可能となる。

上述したように、破棄上位桁は潜水機１２と母船１０とで共有されていることから、母船１０側でこの破棄上位桁に相当する数値を補完（復元）することができる。例えば潜水機１２の度（°）情報は、母船１０の度（°）情報を充てることで補完（復元）できる。または、潜水機１２の地理的位置データのサンプリングのうち、所定のサンプリング回で潜水機１２の地理的位置データをフルセット（度、分、秒）で取得するような場合には、このときの度（°）情報を以降のサンプリングにおける補完データとして利用してもよい。また、潜水機１２の移動計画が明らかであるときには、移動計画上の地理的位置データの度（°）情報を、潜水機１２の地理的位置データの補完データとして利用してもよい。

なお、破棄上位桁として度（°）の桁を破棄する代わりに、例えば図１に示すように取込半径ａ＝１／６’（１／６分）内の位置情報のみをカバーするようにしてもよい。つまり、慣性航法装置３２が取得した地理的位置データを直径２ａで割った余りを、母船１０に送信してもよい。例えば、経度１／６分（１／６’）を距離に換算すると約２００〜３００ｍとなり、上述した潜水機１２の時間１分間の移動距離をカバーすることが理解される。取込半径ａ＝１／６’（経度１／６分）とすることで、４バイトのデータが２バイトに圧縮可能となる。

また例えば、破棄上位桁として取込半径ａ＝０．５°（０．５度、経度３０分）としてもよい。これを距離に換算すると、取込半径ａがカバーする範囲は約２２ｋｍ（北緯６６．６°及び南緯６６．６°）〜５６ｋｍ（緯度０°）となり、従来の４バイトのデータが３バイトに圧縮可能となる。

また、破棄上位桁を、潜水機１２及び母船１０の通信可能距離に基づいて定めてもよい。例えば後述する第４実施形態のように、ＡＵＶシステムにおいてＵＳＢＬ（Ｕｌｔｒａ Ｓｈｏｒｔ Ｂａｓｅ Ｌｉｎｅ）システムを搭載した場合、通信距離はおよそ１００００ｍ（１０ｋｍ）となる。取込半径ａ＝０．５°とすることで、従来の４バイトのデータを３バイトに圧縮しつつ、ＵＳＢＬシステムの通信距離がカバーされる。

図２には、本発明をＡＩＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）に適用した自動船舶識別装置の例が示されている。ＡＩＳでは、三角で示す船舶１６が互いの地理的位置情報（緯度、経度）を通信し合う。経度は−１８０°から１８０°までの範囲を経度１／１００００分単位（２８ビット）で表され、緯度は−９０度から９０度までの範囲を緯度１／１００００分単位（２７ビット）で表される。

この例においても、ＧＰＳ等で取得した自船の地理的位置データ（緯度、経度）について、例えば取込半径ａ＝０．５°（０．５度）として、それより内側の位置情報のみをカバーする。

上述したように、取込半径ａ＝０．５°（０．５度）を距離に換算すると、取込半径ａがカバーする範囲は約２２ｋｍ（北緯６６．６°及び南緯６６．６°）〜５６ｋｍ（経度及び緯度０°）となる。非特許文献１に示されているように、船舶の許容船間距離の平均値ｒは１．２マイル（１．９３ｋｍ）〜１．７マイル（２．７ｋｍ）である。取込半径ａを０．５°（０．５度）に設定しても、上記の許容船間距離を十分にカバーしていることが理解される。なお、取込半径ａを０．５°とすることで、経度については従来の２８ビットのデータが２０ビットまで圧縮可能となる。

また、ＡＩＳではＶＨＦ帯の無線通信により地理的位置データ等のデータ通信が行われる。この到達距離は約３７ｋｍであり、上記取込半径ａ＝０．５°（約２２ｋｍ〜５６ｋｍ）と同じオーダーであることが理解される。

なお、破棄上位桁は、後述する様々な実施形態において「分割上記桁」や「取得上位桁」のように用語が変化するが、その本質は同じものであり、要するに元の地理的位置データを上位桁と下位桁に分割する際にその分岐点となるような桁数をいう。

＜第１実施形態＞
図３には、第１実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信システムが例示されている。この実施形態では、ＡＵＶシステムに地理的位置データの圧縮通信システムが搭載されている。

母船１０は、機能ブロックとして、ＧＰＳ受信器２０、桁数メモリ２２、データ分割器２４、ＡＵＶ位置データ受信器２６、復号器２８、及びディスプレイ３０を備える。潜水機１２は、慣性航法装置３２、桁数メモリ３４、符号化器３６及び発信器３８を備える。

これら機能ブロックの作用について、図４を用いて説明する。図４には、第１実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信フローが例示されている。ステップＳ１０からステップＳ１４までは潜水機１２（ＡＵＶ）が実行し、ステップＳ１６からステップＳ３４までは母船１０が実行する。

潜水機１２の慣性航法装置３２は、自艇位置Ｐ０を取得する（Ｓ１０）。慣性航法装置３２の位置取得プロセスは既知のためここでは説明を省略する。自艇位置Ｐ０は、例えば緯度データ及び経度データであって、例えばそれぞれ度・分・秒の情報を含む１０桁のデータが出力される。

符号化器３６（エンコーダ）は、慣性航法装置３２から受信した地理的位置データである自艇位置Ｐ０（緯度、経度）を圧縮処理する。具体的には符号化器３６は、桁数メモリ３４から破棄上位桁係数２ａを呼び出す。さらに符号化器３６は自艇位置Ｐ０を破棄上位桁係数２ａで割った余りであるＡＵＶ下位ビットｂを求める（Ｓ１２）。自艇位置Ｐ０を破棄上位桁係数２ａで割った商であるＡＵＶ上位ビットｘは破棄される。２ａ＝１°（ａ＝０．５°）とすると、ＡＵＶ下位ビットｂは経度、緯度の分と秒のデータとなる。このＡＵＶ下位ビットｂは発信器３８を通じて洋上の母船１０に伝達される（Ｓ１４）。例えば音響通信によってＡＵＶ下位ビットｂのデータが送信される。

母船１０のＡＵＶ位置データ受信器２６はＡＵＶ下位ビットｂを受信する（Ｓ１６）と、これを復号器２８に送信する。このとき、ＧＰＳ受信器２０によって母船１０の現在位置である母船位置データＰ１（緯度、経度）が取得される（Ｓ１８）。例えばそれぞれ度・分・秒の情報を含む１０桁のデータが出力される。

次に、データ分割器２４は、母船１０の地理的位置データである母船位置データＰ１を分割する。具体的には、データ分割器２４は、桁数メモリ２２から取得上位桁係数２ａを呼び出す。この取得上位桁係数２ａは潜水機１２における破棄上位桁係数２ａと同一の値である。取得上位桁係数２ａと破棄上位桁係数２ａは、例えば航行前に予め設定される。

データ分割器２４は、母船位置データＰ１を取得上位桁係数２ａで割った商である母船位置データ上位ビットｘ０を求める（Ｓ２０）。母船位置データＰ１を取得上位桁係数２ａで割った余りである母船位置データ下位ビットｃは破棄される。

母船位置データの上位ビットｘ０は復号器２８に送信される。復号器２８は母船位置データの上位ビットｘ０と取得上位桁係数２ａの積にＡＵＶ下位ビットｂを加えた値を仮のＡＵＶ位置データＰ２として算出する（Ｓ２２）。

さらに復号器２８は母船位置データＰ１と仮のＡＵＶ位置データＰ２との差が取得上位桁係数の半値ａ以上であるか否かを判定する（Ｓ２４）。図５には、このステップに関する模式図が例示されている。この例では、母船１０が１２３°５０’の位置にあり、潜水機１２が１２４°１０’の位置にある。また取得上位桁係数２ａの半値（取込半径）ａは０．５°（＝３０’）とする。

上述したように、ＡＵＶ位置データの圧縮の過程で度（°）の情報が破棄され、代わりに母船１０の位置データの上位ビットｘ０と取得上位桁係数２ａの積が充てられる。その結果、仮のＡＵＶ位置データＰ２は１２３°１０’となり、実際の潜水機１２の位置（１２４°１０’）よりも１°ずれた値が算出される。

しかしながら、Ｐ１−Ｐ２＝１２３°５０’−１２３°１０’＝４０°となり、両者の差は取込半径ａ（＝３０’）を超過したものとなる。つまり、本来取り込めない範囲の位置が算出されたことになる。このような場合に、復号器２８は仮のＡＵＶ位置データＰ２に２ａ（１°）を加えた値を真のＡＵＶ位置データＰ２’とし（Ｓ２８）、この値をディスプレイ３０に表示する（Ｓ３４）。

ステップＳ２４にて、Ｐ１−Ｐ２が取込半径ａ未満である場合、さらに復号器２８はＰ１−Ｐ２の差が−ａ以下（あるいは、｜Ｐ１−Ｐ２｜≧ａ）であるか否かを判定する（Ｓ２６）。

図６には、このステップに関する模式図が例示されている。この例では、母船１０が１２４°１０’の位置にあり、潜水機１２が１２３°５０’の位置にある。また取得上位桁係数２ａの半値（取込半径）ａは０．５°（＝３０’）とする。

上述したように、ＡＵＶ位置データの圧縮の過程で度（°）の情報が破棄され、代わりに母船１０の位置データの上位ビットｘ０と取得上位桁係数２ａの積が充てられる。その結果、仮のＡＵＶ位置データＰ２は１２４°５０’となり、実際の潜水機１２の位置（１２３°５０’）よりも１°ずれた値が算出される。

しかしながら、Ｐ１−Ｐ２＝１２４°１０’−１２４°５０’＝−４０’となり、両者の差は取込半径ａ（３０’）を超過したものとなる。このような場合に、復号器２８は仮のＡＵＶ位置データＰ２に２ａ（１°）を差し引いた値を真のＡＵＶ位置データＰ２’とし（Ｓ３２）、この値をディスプレイ３０に表示する（Ｓ３４）。

一方、ステップＳ２６にてＰ１−Ｐ２の値が−ａを超過（あるいは、｜Ｐ１−Ｐ２｜＜ａ）である場合には、仮のＡＵＶ位置データＰ２を真のＡＵＶ位置データとしてこれをディスプレイ３０に表示する（Ｓ３０）。

＜第２実施形態＞
図７には、第２実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信システムが例示されている。この実施形態も、ＡＵＶシステムに地理的位置データの圧縮通信システムが搭載されている。

図７が図３と異なる点は、母船１０にＧＰＳ受信器２０の代わりに位置データメモリ４０が置かれたことにある。図８には、図７の地理的位置データの圧縮通信システムにおける圧縮通信フローが例示されている。図４と同一の符号が付されたステップは図４の同ステップと同一内容であることから、適宜説明を省略する。

図７を参照して、位置データメモリ４０には、ＡＵＶ位置データの前回値が記憶されている。本実施形態では、これを用いて潜水機１２（ＡＵＶ）の現在位置を求める。図８のステップＳ３６にて、データ分割器２４は、位置データメモリ４０からＡＵＶ位置データの前回値Ｐ１を取得する（Ｓ３６）。さらにデータ分割器２４は、桁数メモリ２２から取得上位桁係数２ａを呼び出して、前回値Ｐ１を取得上位桁係数２ａで割った商ｘ０を求める（Ｓ２０）。さらに、ｘ０と取得上位桁係数２ａの積とＡＵＶ位置データ下位ビットｂの和が仮のＡＵＶ位置データＰ２となる（Ｓ２２）。さらに、ディスプレイに表示された真のＳＵＶ位置データＰ２またはＰ２’はＡＵＶ位置データ前回値として位置データメモリ４０に更新される（Ｓ３８、Ｓ４０）。

＜第３実施形態＞
図９には、第３実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信システムが例示されている。この実施形態も、ＡＵＶシステムに地理的位置データの圧縮通信システムが搭載されている。

図９が図３と異なる点は、母船１０に位置データメモリ４０及び比較部４２が置かれたことにある。図１０には、図９の地理的位置データの圧縮通信システムにおける圧縮通信フローが例示されている。図４と同一の符号が付されたステップは図４の同ステップと同一内容であることから、適宜説明を省略する。

図９を参照して、位置データメモリ４０には、ＡＵＶ位置データの前回値が記憶されている。本実施形態では、これを用いて潜水機１２ＡＵＶの現在位置を求める。

図１０のステップＳ４２にて、復号器２８及び比較部４２は、Ｐ３≡ｂ（ｍｏｄ２ａ）となる、つまり、２ａで割ったときに余りがｂとなる値であって、かつ、ＡＵＶ位置データの前回値Ｐ４との差分の絶対値が取込半径ａ以下に収まる、現在時ＡＵＶ位置データＰ３を求める（Ｓ４２）。例えばＰ３≡ｂ（ｍｏｄ２ａ）の演算は復号器２８によって実行され、Ｐ３及びＰ４の差分演算は比較部４２によって実行される。ＡＵＶ位置データの前回値Ｐ４は位置データメモリ４０から取得する。

次に比較部４２は現在時ＡＵＶ位置データＰ３をディスプレイ３０に表示させる（Ｓ４４）。さらにディスプレイ３０に表示された現在時ＡＵＶ位置データＰ３はＡＵＶ位置データ前回値として位置データメモリ４０に更新される（Ｓ４６）。

＜第４実施形態＞
図１１には、第４実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信システムが例示されている。この実施形態も、ＡＵＶシステムに地理的位置データの圧縮通信システムが搭載されている。ただし、本実施形態では、位置データの圧縮（エンコード）が母船１０で行われ、位置データの復号（デコード）が潜水機１２で行われる。

この地理的位置データの圧縮通信システムでは、ＵＳＢＬ（Ｕｌｔｒａ Ｓｈｏｒｔ Ｂａｓｅ Ｌｉｎｅ）測位システムが搭載される。ＵＳＢＬの原理等については既知であるためここでは説明を省略する。母船１０は、ＵＳＢＬトランシーバ４４及びＵＳＢＬ測位装置４６を備える。また潜水機１２は、ＵＳＢＬトランスポンダ５２を備える。母船１０はこの他に、桁数メモリ２２、符号化器４８、及び位置補正データ発信器５０を備える。潜水機１２は上記の他に、位置補正データ受信器５４、復号器５６、慣性航法装置５８、位置データメモリ６０、桁数メモリ６２、及びデータ分割器６４を備える。

図１２には、本実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信フローが例示されている。ステップＳ５０からステップＳ５４まで母船１０が実行し、ステップＳ５６からステップＳ７４まで潜水機１２が実行する。

母船１０のＵＳＢＬ測位装置４６は、ＵＳＢＬトランシーバ４４から応答信号（音波）を送り、潜水機１２からの返答を受信する。ＵＳＢＬ測位装置４６は、音波の往復時間と水中速度から母船１０と潜水機１２までの距離を決定し、ＵＳＢＬトランシーバ４４が受信した受信波と送信波の位相差から角度を算出する。さらにこれに基づいて潜水機１２の地理的位置データ（緯度、経度）が位置補正データＰ５として求められる（Ｓ５０）。例えば位置補正データは、度、分、秒の数値を有する。

ＵＳＢＬ測位装置４６から符号化器４８に位置補正データＰ５が送信される。符号化器４８では、桁数メモリ２２から破棄上位桁係数２ａを呼び出す。さらに符号化器４８は、位置補正データＰ５を破棄上位桁係数２ａで割った余りである位置補正データ下位ビットｂを求める（Ｓ５２）。位置補正データ下位ビットｂは位置補正データ発信器５０を介して潜水機１２に送信される。例えば音響通信によって位置補正データ下位ビットｂが送信される。

潜水機１２の位置補正データ受信器５４を介して復号器５６に位置補正データ下位ビットｂが受信される（Ｓ５６）。一方、データ分割器６４は位置データメモリ６０から慣性航法装置５８が算出した直近のＡＵＶ補正前位置データＰ６を呼び出す（Ｓ５８）。さらにデータ分割器６４は桁数メモリ６２から取得上位桁係数２ａを呼び出す。取得上位桁係数２ａは母船１０の桁数メモリ２２に記憶された破棄上位桁係数２ａと同一の値であって、例えば航行前に予め記憶される。

データ分割器６４はＡＵＶ補正前位置データＰ６を取得上位桁係数２ａで割った商であるＡＵＶ補正前位置データ上位ビットｘ０を求める（Ｓ６０）。ＡＵＶ補正前位置データＰ６を取得上位桁係数２ａで割った余りであるＡＵＶ補正前位置データ下位ビットｃは破棄される。

ＡＵＶ補正前位置データの上位ビットｘ０は復号器５６に送信される。復号器５６はＡＵＶ補正前位置データの上位ビットｘ０と取得上位桁係数２ａの積に、母船１０から送られた位置補正データ下位ビットｂを加えた値を仮のＡＵＶ位置補正データＰ７として算出する（Ｓ６２）。

さらに復号器５６はＡＵＶ補正前位置データＰ６と仮のＡＵＶ位置補正データＰ７との差が取込半径ａ以上であるか否かを判定する（Ｓ６４）。Ｐ６−Ｐ７≧ａである場合、復号器５６は仮のＡＵＶ位置補正データＰ７に取得上位桁係数２ａ（１°）を加えた値を真のＡＵＶ位置補正データＰ７’とし（Ｓ６６）、この値をもとにして慣性航法装置５８の設定を更新する（Ｓ７２）。更新後、ＡＵＶ位置補正データＰ７’が位置データメモリ６０に記憶（更新）される（Ｓ７６）。

ステップＳ６４にて、Ｐ６−Ｐ７が取込半径ａ以下である場合、さらに復号器５６はＰ６−Ｐ７の差が−ａ以下（あるいは、｜Ｐ６−Ｐ７｜≧ａ）であるか否かを判定する（Ｓ６８）。Ｐ６−Ｐ７≧−ａである場合、復号器５６は仮のＡＵＶ位置補正データＰ７に取得上位桁係数２ａ（１°）を差し引いた値を真のＡＵＶ位置補正データＰ７’とし（Ｓ７０）、この値をもとにして慣性航法装置５８の設定を更新する（Ｓ７２）。更新後、ＡＵＶ位置補正データＰ７’が位置データメモリ６０に記憶（更新）される（Ｓ７６）。

一方、ステップＳ６８にてＰ６−Ｐ７の値が−ａを超過（あるいは、｜Ｐ６−Ｐ７｜＜ａ）である場合には、仮のＡＵＶ位置補正データＰ７を真のＡＵＶ位置補正データとして、この値をもとにして慣性航法装置５８の設定が更新される（Ｓ７４）。更新後、ＡＵＶ位置補正データＰ７が位置データメモリ６０に記憶（更新）される（Ｓ７８）。

＜第５実施形態＞
図１３には、第５実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信システムが例示されている。この実施形態では、ＡＩＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）をベースとした船舶自動識別装置に地理的位置データの圧縮通信システムが搭載される。

船舶７２Ａ，７２Ｂは、ともに地理的位置データの圧縮通信システムが搭載されている。具体的には、船舶７２Ａ，７２Ｂは、ＧＰＳ受信器６６Ａ，６６Ｂ、桁数メモリ２２Ａ，２２Ｂ、データ分割器２４Ａ，２４Ｂ、位置データ発信器６８Ａ，６８Ｂ、位置データ受信器７０Ａ，７０Ｂ、復号器２８Ａ，２８Ｂ、及び、ディスプレイ３０Ａ，３０Ｂを備える。

図１４には、第５実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信プロセスフローが例示されている。なお後述するように、船舶７２Ａ，７２Ｂはともに、地理的位置データの圧縮通信システムに係る機器を備えており、受信側と送信側とを任意に切り替えることが可能となっている。

船舶７２ＡはＧＰＳ受信器６６Ａから自船位置データＰ８＿Ａを取得する（Ｓ８０）。自船位置データＰ８＿Ａは、例えば緯度、経度情報であって、ともに経度、緯度の１／１００００分刻みのデータであるとする。

自船位置データＰ８＿Ａはデータ分割器２４Ａに送られる。データ分割器２４Ａでは、桁数メモリ２２Ａから分割上位桁係数２ａを呼び出す。さらにデータ分割器２４Ａは、自船位置データＰ８＿Ａを分割上位桁係数２ａで割った商である自船位置データ上位ビットｘ＿Ａと、余りである自船位置データ下位ビットｂ＿Ａを求める（Ｓ８２）。分割上位桁係数２ａが１°である場合、自船位置データ上位ビットｘ＿Ａ（破棄上位桁）は度（°）情報であり、自船位置データ下位ビットｂ＿Ａは経度、緯度の分、秒（’，”）情報となる。

自船位置データ下位ビットｂ＿Ａは位置データ発信器６８Ａから船舶７２Ｂ及び周辺の船舶に送信される（Ｓ８４）。例えばＶＨＦ帯の無線通信によって自船位置データ下位ビットｂ＿Ａが送信される。船舶７２Ｂの位置データ受信器７０Ｂは、船舶７２Ａの自船位置下位ビット、つまり船舶７２Ｂにとっての他船位置データ下位ビットｂ＿Ａを受信する（Ｓ８６）と、これを復号器２８Ｂに送信する。

また、船舶７２ＢではＧＰＳ受信器６６Ｂから自船位置データＰ８＿Ｂを取得する（Ｓ８８）。さらに船舶７２Ｂでは、桁数メモリ２２Ｂから分割上位桁係数２ａを呼び出す。ここで、船舶７２Ａ，７２Ｂの桁数メモリ２２Ａ，２２Ｂには、例えば航海前に予め、分割上位桁係数として同一の値２ａ（桁数）が保存されている。

データ分割器２４Ｂは、自船位置データＰ８＿Ｂを分割上位桁係数２ａで割って自船位置データ上位ビットｘ＿Ｂ及び自船位置データ下位ビットｂ＿Ｂを求める（Ｓ９０）。自船位置データ上位ビットｘ＿Ｂは復号器２８Ｂに送信される。また自船位置下位ビットｂ＿ＢはステップＳ８４と同様にして、船舶７２Ａ及び周辺の船舶に送信される。

復号器２８Ｂは、自船位置データ上位ビットｘ＿Ｂと分割上位桁係数２ａの積に、他船位置データ下位ビットｂ＿Ａを加えた値を仮の他船位置データＰ９＿Ａとして算出する（Ｓ９２）。

さらに復号器２８Ｂは、自船位置データＰ８＿Ｂと仮の他船位置データＰ９＿Ａとの差が取得上位桁係数の半値である取込半径ａ以上であるか否かを判定する（Ｓ９４）。Ｐ８＿ＢとＰ９＿Ａとの差がａ以上である場合、復号器２８Ｂは仮の他船位置データＰ９＿Ａに２ａ（１°）を加えた値を真の他船位置データＰ９＿Ａ’とし（Ｓ９６）、この値をディスプレイ３０Ｂに表示する（Ｓ１０２）。

ステップＳ９４にて、Ｐ８＿ＢとＰ９＿Ａの差が取込半径ａ未満である場合、さらに復号器２８ＢはＰ８＿ＢとＰ９＿Ａの差が−ａ以下（あるいは、｜Ｐ８＿Ｂ − Ｐ９＿Ａ｜ ≧ ａ）であるか否かを判定する（Ｓ９８）。

Ｐ８＿ＢとＰ９＿Ａの差が−ａ以下である場合、復号器２８Ｂは仮の他船位置データＰ９＿Ａに２ａ（１°）を差し引いた値を真の他船位置データＰ９＿Ａ’とし（Ｓ１００）、この値をディスプレイ３０Ｂに表示する（Ｓ１０２）。

一方、ステップＳ９８にてＰ８＿ＢとＰ９＿Ａの差が−ａを超過するときには、仮の他船位置データＰ９＿Ａを真の他船位置データとしてこれをディスプレイ３０Ｂに表示する（Ｓ１０４）。

＜その他の実施形態＞
第5実施形態では、船舶間の通信過程を示していたが、この形態に限らない。例えば船舶７２Ｂの代わりに、地上の管制センターとの通信に、本実施形態に係る地理的位置データの圧縮通信プロセスを適用させてもよい。

また上述した実施形態では、地理的位置データを圧縮対象としていたが、この形態に限らない。要するに変化の少ない大域的な上位桁と変化のある下位桁とを有するパラメータ、例えば時刻データ、気象データ等に対して、本実施形態に係るデータ圧縮通信システムが適用可能である。

本発明は、水上や水中を移動する移動体のみならず、地上や空中を移動する移動体も含めた移動体と受信側の機器のあらゆる組み合わせの地理的位置データの圧縮通信に適用可能である。

１０ 母船、１２ 潜水機、２０ ＧＰＳ受信器、２２，３４，６２ 桁数メモリ、２４，６４ データ分割器、２８，５６ 復号器、３０ ディスプレイ、３２，５８ 慣性航法装置、３６，４８ 符号化器、３８ 発信器、４０，６０ 位置データメモリ、４２ 比較部、４６ ＵＳＢＬ測位装置、１６，７２ 船舶。

Claims (15)

1. 複数桁で表現される地理的位置データの上位桁を予め送信側の移動体と受信側の機器で破棄上位桁として取り決めておき、前記移動体で取得した前記地理的位置データの取得上位桁を前記破棄上位桁に基づいて破棄し、取得した取得下位桁のみを送信する通信を行うことを特徴とする地理的位置データの圧縮通信方法。
2. 前記受信側の前記機器で受信した前記取得下位桁を前記破棄上位桁に基づいて、前記移動体で取得した前記地理的位置データとして復元することを特徴とする請求項１に記載の地理的位置データの圧縮通信方法。
3. 前記破棄上位桁は、前記移動体の移動範囲又は移動速度に基づいて定めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地理的位置データの圧縮通信方法。
4. 前記破棄上位桁は、前記移動体と前記機器の通信可能距離に基づいて定めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地理的位置データの圧縮通信方法。
5. 前記破棄上位桁は、前記送信側の前記移動体と前記受信側の前記機器の存在する地理的存在位置の事前に合意された計画に基づいて定めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地理的位置データの圧縮通信方法。
6. 前記破棄上位桁は、前記移動体と前記機器の存在する地理的存在位置の上位桁データの情報を得られる他のシステムの情報に基づいて定めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地理的位置データの圧縮通信方法。
7. 請求項１から請求項６のうちの１項に記載の地理的位置データの圧縮通信方法を利用した地理的位置データの圧縮通信システムであって、前記送信側の移動体として水中を航走する水中航走体を、また前記受信側の前記機器として通信手段を備えた母船を用い、音響通信を利用して前記通信を行うことを特徴とする地理的位置データの圧縮通信システム。
8. 前記水中航走体に、前記破棄上位桁を記憶する航走体側メモリと、前記水中航走体で取得した前記地理的位置データの前記取得上位桁を前記航走体側メモリに記憶した前記破棄上位桁に基づいて破棄するデータ分割手段とを備えたことを特徴とする請求項７に記載の地理的位置データの圧縮通信システム。
9. 前記水中航走体に、前記地理的位置データを取得する慣性航法装置を備えたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の地理的位置データの圧縮通信システム。
10. 前記母船に、前記破棄上位桁を記憶する母船側メモリの前記破棄上位桁と、前記音響通信により得られた前記水中航走体で取得した前記地理的位置データの下位桁とを処理して前記地理的位置データを得るデータ処理手段を備えたことを特徴とする請求項７から請求項９のうちの１項に記載の地理的位置データの圧縮通信システム。
11. 前記母船に自船の前記地理的位置データを導出するためのＧＰＳ受信装置を備えたことを特徴とする請求項７から請求項１０のうちの１項に記載の地理的位置データの圧縮通信システム。
12. 請求項１から請求項６のうちの１項に記載の地理的位置データの圧縮通信方法を利用した地理的位置データの圧縮通信システムであって、前記送信側の移動体として海上を航行する第１船舶を、また前記受信側の前記機器として第２船舶又は管制センターを用い、自動船舶識別装置信号を利用して前記通信を行うことを特徴とする地理的位置データの圧縮通信システム。
13. 請求項１２に記載の地理的位置データの圧縮通信方法を利用した地理的位置データの圧縮通信システムであって、前記第１船舶と前記第２船舶は、前記送信側と前記受信側を交代できるものとする地理的位置データの圧縮通信システム。
14. 水上または水中を移動する移動体であって、
    自身の地理的位置データを取得する位置取得手段と、予め受信側の機器と取り決めた、複数桁で表現される前記地理的位置データの上位桁を破棄上位桁として記憶するメモリと、取得した前記地理的位置データの上位桁を前記メモリに記憶された前記破棄上位桁に基づいて破棄するデータ分割手段と、上位桁破棄後の前記地理的位置データを送信する送信器とを備えたことを特徴とする移動体。
15. 水上または水中を移動する移動体から地理的位置データを受信する受信機であって、
    予め前記移動体と取り決めた、複数桁で表現される前記地理的位置データの上位桁を破棄上位桁として記憶するメモリと、前記移動体から受信した、前記破棄上位桁に基づいて上位桁が破棄された前記地理的位置データを、前記メモリに記憶された前記破棄上位桁に基づいて復元する復元器とを備えたことを特徴とする受信機。