JP2019166959A - Hapsを介した広域水中探査潜水ロボットによるリアルタイム水中探査 - Google Patents
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Abstract
Description
前記システムにおいて、前記水中移動体の情報取得部は、光、音波、超音波又は電波を用いて水中を撮像する撮像部を含み、前記水中情報は、水中の画像情報を含んでもよい。
また、前記システムにおいて、前記ブイは、そのブイの周辺における周辺情報を取得する情報取得部を更に有し、前記情報処理装置は、前記複数の水中移動体で取得された前記複数の水中情報と前記複数のブイで取得された周辺情報とに基づいて水中探査の情報処理を行ってもよい。
また、前記システムにおいて、前記ブイの情報取得部は、そのブイの周辺を撮像する撮像部を含み、前記周辺情報は、前記ブイの周辺の画像情報を含んでもよい。前記周辺情報は、前記ブイの位置情報及び前記水中移動体の位置情報の少なくとも一方を含んでもよい。
また、前記システムにおいて、前記水中探査の対象は、水中の魚群、生物、生物礁、宝物、遺失物、遭難者、海底火山、遺跡、資源、環境及び地形の少なくとも一つであってもよい。
また、前記システムにおいて、前記情報処理装置は、水中で探査される可能性がある複数種類の水中探査の対象の候補と前記水中情報との関係を蓄積したデータベースを有し、前記水中移動体で取得された水中情報と前記データベースとに基づいて水中探査の情報処理を行い、その情報処理の結果に基づいて水中探査の対象の識別結果を得てもよい。前記水中探査の対象の識別結果は、前記複数種類の水中探査の対象の候補の中から特定された一つ又は複数の対象の候補に近づいているのか否か、又は、前記複数種類の水中探査の対象の候補のいずれかが在るのか無いのかの判断結果であってもよい。また、前記情報処理装置は、前記水中移動体で取得された水中情報と前記水中探査の対象の識別結果とに基づいて前記データベースを更新してもよい。
また、前記システムにおいて、前記情報処理装置は、前記水中探査の結果を、前記水中探査で見つかった対象の近くに位置する船舶若しくは飛行体又は前記対象の近くに位置する前記水中移動体に送信してもよい。
また、前記システムにおいて、前記情報処理装置は、前記水中探査の結果に基づいて前記水中移動体を制御する制御情報を生成し、前記制御情報を前記水中移動体に送信してもよい。
また、前記システムにおいて、前記情報処理装置は、地上、船舶又は飛行体に設けられたサーバであってもよいし、前記水中移動体、前記ブイ又は前記無線中継装置に設けられたエッジコンピュータであってもよい。
また、前記システムにおいて、前記水中移動体はバッテリを備え、前記ブイは発電装置を備え、前記水中ケーブルを介して前記水中移動体に電力を供給して前記バッテリを充電してもよい。前記ブイの発電装置は、波のエネルギーを利用して発電する波力発電装置であってもよい。
図1は、本発明の一実施形態に係る広域水中探査システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。実施形態の広域水中探査システムは、ICT(情報通信技術)やAI(人工知能)技術を利用して、海などの水中の魚群91、生物、生物礁、遺失物、遭難者、海底火山、遺跡、資源、環境及び地形を探査するシステムであり、例えば、大海原の海中にいる魚群91などを探し出したり養殖魚の監視・観察を行ったりするスマート漁業システムとしても適用可能である。
図4において、ブイ310は、水中ケーブル320の信号線321を介して潜水ロボット330と通信する有線通信部312と、HAPS10と無線通信する無線通信部313と、制御部314とを有する。制御部314は、ブイ310内の各部を制御したり、各部で取得された情報・データを処理したり、外部に送信する情報・データを処理したりする。
図5において、潜水ロボット330は、水中ケーブル320を介してブイ310に連結され、自律制御又は外部からの制御により水中を潜水して任意の方向に移動するための駆動部331と、水中ケーブルを介して通信する有線通信部332と、制御部333と、とを有する。制御部333は、潜水ロボット330内の各部を制御したり、各部で取得された情報・データを処理したり、外部に送信する情報・データを処理したりする。
図8において、水中探査ユニット30の潜水ロボット330が画像などの水中情報を取得すると(S101)、その取得情報が、ブイ310、HAPS10及びGW局70を介してサーバ85及び遠隔制御装置86に送信される(S102〜S105,S105’)。ブイ310及びHAPS10で情報が取得された場合(S101’、S101’’)は、その取得情報もサーバ85及び遠隔制御装置86に送信される。
(1)2台のブイのうち東に位置するブイを東の方向にXkm以上離れるまで移動させる。
(2)2台のブイのうち西に位置するブイを西の方向にXkm以上離れるまで移動させる。
(3)2台のブイのうち南に位置するブイを南の方向にXkm以上離れるまで移動させる。
(4)2台のブイのうち北に位置するブイを北の方向にXkm以上離れるまで移動させる。
A.発見ブイ310(6)からの取得情報に基づいて、発見した対象の動きをAI画像認識技術を用いて把握する。
B.対象が動いていなければ、発見ブイ310(6)がその場に留まるように制御する。
C.対象が動いていれば、その対象の動きに沿って発見ブイ310(6)が移動するように制御する。
D.発見ブイ310(6)の近くに位置する近傍ブイ310(1),310(5)を発見ブイ310(6)に近づけるように制御する。
E.近傍ブイ310(1),310(5)が目的の対象を検知すると、その後は、近傍ブイ310(1),310(5)も発見ブイとする。
特に、本実施形態によれば、水中探査ユニット30からの取得情報を、大容量伝送が可能なHAPS10を介して無線通信を介して収集できるため、比較的データサイズが大きな画像データを収集して探査の精度を高めることができる。また、HAPS10を介した無線通信は低遅延のデータ伝送が可能であるため、海洋の広域にわたる探査をリアルタイムに行うことができる。
また、本実施形態によれば、水中探査ユニット30のブイ310を、地上や船舶(母船)の遠隔制御装置86,62で位置制御される潜水ロボット330で曳航できるため、海などの広域にわたる水中探査を低コストで短時間に行うことができる。また、大容量伝送が可能なHAPS10を介して取得した画像データに基づいて水中探査ユニット30を精度よく制御できるとともに、HAPS10を介した無線通信は低遅延のデータ伝送が可能であるため、海洋の広域における水中探査ユニット30のリアルタイム制御が可能になる。
また、本実施形態によれば、水中探査ユニット30のブイ310は、波力発電装置などの発電装置を備え、そのブイ310に接続された潜水ロボット330に電力したり潜水ロボット330のバッテリーを充電できるため、海洋の広域にわたる探査及びそれに用いる水中探査ユニット30の制御を長期間(例えば、24時間、365日)にわたって実行することができる。
11:フィーダリンク通信部
11a:アンテナ
12:サービスリンク通信部
12a:アンテナ
13:周波数変換部
14:制御部
17:電源部
18:撮像部
30:水中探査ユニット
60:船舶
61:サーバ
62:遠隔制御装置
70:GW局
80:移動通信網
85:サーバ
86:遠隔制御装置
90:海
90s:海面
91:魚群
95:地上
110:無線中継局
310:ブイ
311:アンテナ
312:有線通信部
313:無線通信部
314:制御部
315:GPS受信部
316:発電装置
317:撮像部
318:センサ
319:投光装置
320:水中ケーブル
321:信号線
322:電力線
330:潜水ロボット
331:駆動部
332:有線通信部
333:制御部
334:電力供給部
335:バッテリー
336:情報取得部
337:投光装置
851:通信部
852:データベース部
853:データ処理部
854:制御部
861:通信部
862:データベース部
863:制御情報生成部
864:制御部
3361:撮像部
3362:ソナー
3363:センサ
Claims (15)
- 水中探査を行うシステムであって、
水中ケーブルを介して通信する有線通信部と、上空滞在型の無線中継装置と無線通信する無線通信部とを有する複数のブイと、
前記複数のブイのそれぞれに前記水中ケーブルを介して連結され、自律制御又は外部からの制御により水中を潜水して移動するための駆動部と、前記水中ケーブルを介して通信する有線通信部と、水中情報を取得する情報取得部とを有する複数の水中移動体と、
前記複数のブイと無線通信可能な上空滞在型の無線中継装置と、
前記複数の水中移動体で取得された水中情報に基づいて水中探査の情報処理を行う情報処理装置と、を備えることを特徴とするシステム。 - 請求項1のシステムにおいて、
前記水中移動体の情報取得部は、光、音波、超音波又は電波を用いて水中を撮像する撮像部を含み、
前記水中情報は、水中の画像情報を含むことを特徴とするシステム。 - 請求項1又は2のシステムにおいて、
前記ブイは、そのブイの周辺における周辺情報を取得する情報取得部を更に有し、
前記情報処理装置は、前記複数の水中移動体で取得された前記複数の水中情報と前記複数のブイで取得された周辺情報とに基づいて水中探査の情報処理を行うことを特徴とするシステム。 - 請求項3のシステムにおいて、
前記ブイの情報取得部は、そのブイの周辺を撮像する撮像部を含み、
前記周辺情報は、前記ブイの周辺の画像情報を含むことを特徴とするシステム。 - 請求項3又は4のシステムにおいて、
前記周辺情報は、前記ブイの位置情報及び前記水中移動体の位置情報の少なくとも一方を含むことを特徴とするシステム。 - 請求項1乃至5のいずれかのシステムにおいて、
前記水中探査の対象は、水中の魚群、生物、生物礁、宝物、遺失物、遭難者、海底火山、遺跡、資源、環境及び地形の少なくとも一つであることを特徴とするシステム。 - 請求項1乃至6のいずれかのシステムにおいて、
前記情報処理装置は、水中で探査される可能性がある複数種類の水中探査の対象の候補と前記水中情報との関係を蓄積したデータベースを有し、前記水中移動体で取得された水中情報と前記データベースとに基づいて水中探査の情報処理を行い、その情報処理の結果に基づいて水中探査の対象の識別結果を得ることを特徴とするシステム。 - 請求項7のシステムにおいて、
前記水中探査の対象の識別結果は、前記複数種類の水中探査の対象の候補の中から特定された一つ又は複数の対象の候補に近づいているのか否か、又は、前記複数種類の水中探査の対象の候補のいずれかが在るのか無いのかの判断結果であることを特徴とするシステム。 - 請求項7又は8のシステムにおいて、
前記情報処理装置は、前記水中移動体で取得された水中情報と前記水中探査の対象の識別結果とに基づいて前記データベースを更新することを特徴とするシステム。 - 請求項1乃至9のいずれかのシステムにおいて、
前記情報処理装置は、前記水中探査の結果を、前記水中探査で見つかった対象の近くに位置する船舶若しくは飛行体又は前記対象の近くに位置する前記水中移動体に送信することを特徴とするシステム。 - 請求項1乃至10のいずれかのシステムにおいて、
前記情報処理装置は、前記水中探査の結果に基づいて前記水中移動体を制御する制御情報を生成し、前記制御情報を前記水中移動体に送信することを特徴とするシステム。 - 請求項1乃至11のいずれかのシステムにおいて、
前記情報処理装置は、地上、船舶又は飛行体に設けられたサーバであることを特徴とするシステム。 - 請求項1乃至11のいずれかのシステムにおいて、
前記情報処理装置は、前記水中移動体、前記ブイ又は前記無線中継装置に設けられたエッジコンピュータであることを特徴とするシステム。 - 請求項1乃至13のいずれかのシステムにおいて、
前記水中移動体はバッテリを備え、
前記ブイは発電装置を備え、前記水中ケーブルを介して前記水中移動体に電力を供給して前記バッテリを充電することを特徴とするシステム。 - 請求項14のシステムにおいて、
前記ブイの発電装置は、波のエネルギーを利用して発電する波力発電装置であることを特徴とするシステム。
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