JP2019179474A - Post impact response method, post impact response device, and post impact response program for underwater vehicle - Google Patents

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Abstract

To provide a post impact response method, post impact response device, and post impact response program for underwater vehicle capable of determining whether an underwater vehicle that has impacted with an obstacle has autonomously escaped from a state in which normal navigation is obstructed by the obstacle and returned to normal navigation.SOLUTION: An impact of an underwater vehicle 2 with an obstacle 3 is detected by acceleration detection means installed on the underwater vehicle 2 and/or other acceleration detection means. Attempts are made to move the underwater vehicle 2 in the direction of a target waypoint WPby moving parallel the underwater vehicle 2 to a space including an upward or horizontal direction from a detected impact point for a prescribed distance X_min or a prescribed time t. Avoidance of the underwater vehicle 2 from the obstacle 3 is determined by whether the underwater vehicle 2 has moved from the impact point by a certain distance ΔX_min after a certain time Δt.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水の中を航走し調査作業等を行う水中航走体の衝突後対応方法、衝突後対応装置、及び衝突後対応プログラムに関する。   The present invention relates to a post-collision response method, a post-collision response device, and a post-collision response program for an underwater vehicle that travels in water and performs investigation work and the like.

水中を自律的に航走するAUV(Autonomous Underwater Vehicle)等の水中航走体を用いた水底探査が行われている。水中航走体による水底探査においては、水中航走体が水底に近づくほど調査精度が向上する。また、水中航走体が高速で移動するほど調査範囲が拡大する。しかし、水中航走体を低高度で高速移動させると、水中航走体が水底に衝突する危険性が高まる。
そこで水中航走体は、水底への衝突を避けるため、自律的に下方ソナーからの情報により水底までの距離を一定に確保するか、又は深度を一定として水底からの高度を一定以上に確保している。また、水中航走体には障害物を自律的に避けるための前方障害物回避システムが搭載されている。前方障害物回避システムは、下方ソナー、前方ソナー、レーザー又はカメラにより水中航走体の進行方向に障害物を検出した場合には、障害物よりも高高度に水中航走体を移動させることで障害物を回避している。
しかし、前方障害物回避システムにより全方位を確認することは困難であり、死角が存在する。また、水中航走体は常に前方へ直進しているわけではなく、水中航走体が回頭中に障害物が現れる場合がある。また、下方ソナー、前方ソナー、レーザー及びカメラは、ごく近距離の障害物に対しては検知感度がない。よって、水中航走体が障害物に衝突する可能性をゼロにすることは困難である。
また、水中航走体が障害物と衝突した場合は、特に衝突現場が水底付近だと、そこからの離脱に最適な行動を推定するための十分な情報が水中航走体の搭載センサから得られない可能性がある。
Underwater exploration using an underwater vehicle such as AUV (Autonomous Underwater Vehicle) that autonomously sails in the water has been conducted. In underwater exploration using underwater vehicles, the accuracy of the survey improves as the underwater vehicle approaches the bottom. In addition, the survey area expands as the underwater vehicle moves faster. However, if the underwater vehicle is moved at high speed at low altitude, the risk of the underwater vehicle colliding with the bottom of the water increases.
In order to avoid collision with the bottom of the sea, the underwater vehicle autonomously secures the distance to the bottom of the water autonomously based on information from the lower sonar, or secures the altitude from the bottom of the water at a certain depth with a constant depth. ing. The underwater vehicle is equipped with a forward obstacle avoidance system for autonomously avoiding obstacles. The forward obstacle avoidance system moves the underwater vehicle at a higher altitude than the obstacle when an obstacle is detected in the traveling direction of the underwater vehicle using the lower sonar, forward sonar, laser or camera. Avoiding obstacles.
However, it is difficult to confirm all directions by the front obstacle avoidance system, and there is a blind spot. In addition, the underwater vehicle does not always go straight forward, and an obstacle may appear while the underwater vehicle is turning. In addition, the lower sonar, the front sonar, the laser, and the camera have no detection sensitivity for an obstacle at a very short distance. Therefore, it is difficult to reduce the possibility that the underwater vehicle will collide with an obstacle.
Also, when the underwater vehicle collides with an obstacle, especially when the collision site is near the bottom of the water, sufficient information for estimating the optimum behavior for leaving the underwater vehicle can be obtained from the sensor mounted on the underwater vehicle. It may not be possible.

図7は、水中航走体が岩礁等の障害物に衝突した状態の第一の例を示す図である。
水中航走体502には、通過するべき目標ウェイポイントの緯度、経度、高度(又は深度)の情報を含むウェイポイントリストが入力されている。
前方ソナー等のセンサで障害物503が検知されない場合、水中航走体502は次の目標ウェイポイントに向かって前進する。障害物503と衝突してもセンサが障害物503を検知できていなければ、水中航走体502の航走が障害物503によって妨げられていることを水中航走体502も調査母船501も認識できないため、水中航走体502は障害物503を押し続けることになる。
図7では水中航走体502が、1番目の目標ウェイポイントWP1から2番目の目標ウェイポイントWP2へ移動しようとしている状況を示している。設定された制限時間内に水中航走体502が2番目の目標ウェイポイントWP2に到達しない場合、水中航走体502は緊急事態が発生したと判断してバラストを投下して緊急浮上するため、調査が長時間にわたって中断してしまう。
FIG. 7 is a diagram illustrating a first example in a state where the underwater vehicle collides with an obstacle such as a reef.
In the underwater vehicle 502, a waypoint list including information on the latitude, longitude, and altitude (or depth) of the target waypoint to be passed is input.
When an obstacle 503 is not detected by a sensor such as a forward sonar, the underwater vehicle 502 moves forward toward the next target waypoint. If the sensor cannot detect the obstacle 503 even if it collides with the obstacle 503, both the underwater vehicle 502 and the survey mother ship 501 recognize that the underwater vehicle 502 is obstructed by the obstacle 503. Since this is not possible, the underwater vehicle 502 will continue to push the obstacle 503.
FIG. 7 shows a situation where the underwater vehicle 502 is about to move from the first target waypoint WP 1 to the second target waypoint WP 2 . If the underwater vehicle 502 does not reach the second target waypoint WP2 within the set time limit, the underwater vehicle 502 determines that an emergency has occurred and drops the ballast to raise the emergency. The survey is interrupted for a long time.

図8は、水中航走体が岩礁等の障害物に衝突した状態の第二の例を示す図である。
岩礁等の障害物503が図8に示すようにオーバーハングした形状の場合には、緊急事態が発生したと判断した水中航走体502がバラストを投下して緊急浮上しようとしても、障害物503の上部の張り出し部分に当たって浮上することができない。また、障害物503によって水中音響信号が阻害されるため、調査母船501から水中航走体502に対して通信や測位を行うこともできない。
FIG. 8 is a diagram illustrating a second example in a state where the underwater vehicle collides with an obstacle such as a reef.
When the obstacle 503 such as a reef has an overhanging shape as shown in FIG. 8, even if the underwater vehicle 502 that has determined that an emergency has occurred, the underwater vehicle 502 drops the ballast and tries to ascend to the emergency. It is not possible to surface by hitting the overhanging part of the top. In addition, since the underwater acoustic signal is obstructed by the obstacle 503, communication and positioning from the survey mother ship 501 to the underwater vehicle 502 cannot be performed.

図9は、水中航走体が岩礁等の障害物に衝突した状態の第三の例を示す図である。
障害物503が図9に示すように一端が水底に固定されたロープの場合には、ロープが絡まった水中航走体502は、一定パワーでロープを引っ張り続け、制限時間に達すると緊急事態が発生したと判断してバラストを投下して緊急浮上しようとする。しかし、ロープが絡まったままであれば緊急浮上できない。
FIG. 9 is a diagram illustrating a third example in a state where the underwater vehicle collides with an obstacle such as a reef.
When the obstacle 503 is a rope with one end fixed to the bottom as shown in FIG. 9, the underwater vehicle 502 with which the rope is entangled continues to pull the rope at a constant power, and an emergency situation occurs when the time limit is reached. Judging that it occurred, he dropped the ballast and tried to ascend urgently. However, if the rope remains tangled, it will not be possible to ascend urgently.

ここで、特許文献1には、巡回経路に沿って設けた各ウェイポイントを巡回させる自律制御型水中航走体が、1つのウェイポイントの場所から次に辿る順序のウェイポイントの場所を目標地点として移動する経路上で、水中航走体に装備した障害物検出ソナーにより経路上の障害物が検出されると、水中航走体を障害物のない方向へ移動させる緊急回避動作を行い、回避終了時の水中航走体の位置に、巡回経路の次の周回以降に経由させるための新たなウェイポイントを追加することで、障害物が検出された周回の次の周回以降は、水中航走体を、追加されたウェイポイントを経由させることで、障害物に差し掛かることなく巡回させる自律制御方法が開示されている。
また、特許文献2には、自動走行玩具に関し、玩具が障害物に近接又は衝突したときは、操向方向のいかんに関わらず、所定方向に一定距離後退したのち、再び予定の操行及び操向を続行する障害物回避装置が開示されている。
また、特許文献3には、位置指令、速度指令、加速度指令のうちの少なくとも1つから必要駆動トルク指令の各要素を演算する必要駆動トルク指令要素演算手段と、位置、速度、加速度のうちの少なくとも1つ及び必要駆動トルク指令の各要素のうちの少なくとも1つを用いて必要駆動トルクを演算する必要駆動トルク演算手段と、上側しきい値及び下側しきい値を演算するしきい値演算手段と、必要駆動トルク、上側しきい値、下側しきい値及びロボットの各軸を駆動するモータの電流に基づいて衝突を判別する衝突判別手段とを備えたロボット制御装置において、加速度指令及び加加速度指令に応じて上側しきい値及び下側しきい値を変更すること、衝突判別後はロボットを停止又は衝突物から退避させることが開示されている。
Here, Patent Document 1 discloses that an autonomously controlled underwater vehicle that circulates each waypoint provided along a patrol route specifies the location of a waypoint in the order of following from one location to the target location. When an obstacle on the route is detected by the obstacle detection sonar equipped on the underwater vehicle, an emergency avoidance operation is performed to move the underwater vehicle in a direction without an obstacle. By adding a new waypoint to the underwater vehicle at the end of the lap after the next lap of the patrol route, underwater cruising An autonomous control method is disclosed in which a body is circulated without going over an obstacle by way of an added waypoint.
Further, Patent Document 2 relates to an automatic traveling toy, when the toy approaches or collides with an obstacle, regardless of the steering direction, after retreating a predetermined distance, the scheduled operation and steering again. An obstacle avoidance device for continuing is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-133867 discloses necessary driving torque command element calculating means for calculating each element of the required driving torque command from at least one of a position command, a speed command, and an acceleration command, and among the position, speed, and acceleration. Required drive torque calculation means for calculating the required drive torque using at least one of at least one and each element of the required drive torque command, and threshold calculation for calculating the upper threshold value and the lower threshold value In a robot control device comprising: a means for determining a collision based on a required drive torque, an upper threshold value, a lower threshold value, and a current of a motor that drives each axis of the robot; It is disclosed that the upper threshold value and the lower threshold value are changed according to the jerk command, and that the robot is stopped or retracted from the collision object after the collision is determined.

特開2011−34518号公報JP 2011-34518 A 特開昭63−189189号公報JP-A-63-189189 特開2003−25272号公報JP 2003-25272 A

特許文献1は、水中航走体の緊急回避動作を低減しようとするものであり、水中航走体が障害物に衝突した後の回避行動については何ら記載されていない。
また、特許文献2は、障害物に近接又は衝突したときは、所定方向に一定距離後退させることによって障害物を回避させるものであるから、後方に障害物が存在して一定距離後退させることができない場合は、障害物を回避できない。また、陸上走行時の衝突回避を目的としており、水中での衝突した後の回避行動に関する記載はない。
また、特許文献3は、作業用ロボットについて、衝突判別のための計算量を削減し、高精度に衝突判別を行おうとするものであり、水中での衝突した後の回避行動に関する記載はない。
Patent Document 1 attempts to reduce the emergency avoidance operation of the underwater vehicle, and does not describe any avoidance behavior after the underwater vehicle collides with an obstacle.
In addition, since Patent Document 2 avoids an obstacle by retreating a certain distance in a predetermined direction when approaching or colliding with an obstacle, there is an obstacle behind and the object can be retreated a certain distance. If you can't, you can't avoid obstacles. Moreover, it aims at the collision avoidance at the time of land driving | running | working, and there is no description regarding the avoidance action after the collision underwater.
Patent Document 3 is intended to reduce the amount of calculation for collision discrimination for a working robot and perform collision discrimination with high accuracy, and there is no description regarding avoidance behavior after a collision in water.

そこで本発明は、障害物に衝突した水中航走体が当該障害物によって通常航走が妨げられている状態から自律的に脱し、通常航走に戻ったか否かを判断することができる、水中航走体の衝突後対応方法、衝突後対応装置、及び衝突後対応プログラムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can determine whether an underwater vehicle that has collided with an obstacle autonomously escapes from a state in which normal traveling is hindered by the obstacle, and returns to normal traveling. It is an object of the present invention to provide a post-collision response method, a post-collision response device, and a post-collision response program.

請求項1記載に対応した水中航走体の衝突後対応方法においては、水の中を航走する水中航走体の障害物への衝突後の対応方法であって、水中航走体に搭載した加速度検出手段及び/又は加加速度検出手段で障害物への水中航走体の衝突を検知し、衝突点から上方向又は水平方向を含む空間に水中航走体を所定距離又は所定時間、平行移動させ、目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより障害物からの回避を判断することを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、水中航走体は衝突点から上方向又は水平方向に移動して障害物からの回避を試みることができると共に、回避が成功したか否かを移動距離によって判断することができる。これにより、障害物に衝突した水中航走体は障害物によって通常航走が妨げられている状態から自律的に脱し、通常航走に戻ることができる。
The after-collision response method for an underwater vehicle corresponding to claim 1 is a response method after a collision with an obstacle of an underwater vehicle traveling in water, and is mounted on the underwater vehicle. The detected acceleration detection means and / or jerk detection means detects the collision of the underwater vehicle with the obstacle, and the underwater vehicle is parallel to the space including the upward or horizontal direction from the collision point for a predetermined distance or predetermined time. It is made to move, it tries to move to the direction of a target waypoint, and avoidance from an obstruction is judged by whether or not it progressed more than a fixed distance after progress for a fixed time.
According to the first aspect of the present invention, the underwater vehicle can move upward or horizontally from the collision point to try to avoid the obstacle and move whether or not the avoidance is successful. It can be judged by the distance. Thereby, the underwater vehicle that has collided with the obstacle can autonomously escape from the state in which the normal navigation is hindered by the obstacle, and can return to the normal navigation.

請求項2記載の本発明は、障害物からの回避ができなかったと判断された場合に、所定距離又は所定時間を変更し、目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、所定距離又は所定時間をさらに変更し、目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返すことを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、水中航走体は、ある回避行動によっては障害物を回避できなかった場合に回避行動を異ならせて繰り返し回避を試みるため、離脱可能性を高めることができる。
According to the second aspect of the present invention, when it is determined that avoidance from the obstacle has been impossible, the predetermined distance or the predetermined time is changed, and the movement toward the target waypoint is attempted. The predetermined distance or the predetermined time is further changed until it is determined that it has been determined, and the attempt to move in the direction toward the target waypoint is repeated.
According to the present invention as set forth in claim 2, the underwater vehicle increases the possibility of leaving because the underwater vehicle tries to avoid repeatedly by changing the avoidance behavior when the obstacle cannot be avoided by some avoidance behavior. Can do.

請求項3記載の本発明は、変更する所定距離又は所定時間としてランダム値を用いることを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、水中航走体の回避行動にランダム性を取り入れて偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。
The present invention according to claim 3 is characterized in that a random value is used as the predetermined distance or the predetermined time to be changed.
According to the third aspect of the present invention, since chance can be attempted by taking randomness into the avoidance behavior of the underwater vehicle, it is possible to effectively increase the possibility of leaving.

請求項4記載の本発明は、衝突点から一旦後退した後、所定距離又は所定時間、平行移動させることを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、今まで航走して来た元の方向に一旦後退することにより、始めに障害物から水中航走体を後方へ離すことで、平行移動による離脱可能性を高めることができる。
The present invention according to claim 4 is characterized in that after retreating from the collision point, it is translated for a predetermined distance or for a predetermined time.
According to the present invention as set forth in claim 4, by retreating once in the original direction that has been sailing until now, the underwater vehicle is first moved away from the obstacle to the rear, so that it is separated by parallel movement. The possibility can be increased.

請求項5記載に対応した水中航走体の衝突後対応方法においては、水の中を航走する水中航走体の障害物への衝突後の対応方法であって、水中航走体に搭載した加速度検出手段及び/又は加加速度検出手段で障害物への水中航走体の衝突を検知し、衝突点で水中航走体を所定角度、回頭させ、目標ウェイポイントの方向に移動を試み、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより障害物からの回避を判断することを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、水中航走体は衝突点で回頭して障害物からの回避を試みることができると共に、回避が成功したか否かを移動距離によって判断することができる。これにより、障害物に衝突した水中航走体は障害物によって通常航走が妨げられている状態から自律的に脱し、通常航走に戻ることができる。
The underwater collision vehicle post-collision response method according to claim 5 is a response method after an underwater vehicle traveling in the water collides with an obstacle, and is mounted on the underwater vehicle. The detected acceleration detection means and / or jerk detection means detects a collision of the underwater vehicle with an obstacle, turns the underwater vehicle at a predetermined angle, and tries to move in the direction of the target waypoint. It is characterized in that avoidance from an obstacle is determined based on whether or not the vehicle travels a certain distance or more after a certain time has elapsed.
According to the fifth aspect of the present invention, the underwater vehicle can turn around at the collision point to try to avoid the obstacle, and determine whether or not the avoidance is successful based on the moving distance. it can. Thereby, the underwater vehicle that has collided with the obstacle can autonomously escape from the state in which the normal navigation is hindered by the obstacle, and can return to the normal navigation.

請求項6記載の本発明は、障害物からの回避ができなかったと判断された場合に、所定角度を変更し、目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、所定角度をさらに変更し、目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返すことを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、水中航走体は、ある回避行動によっては障害物を回避できなかった場合に回避行動を異ならせて繰り返し回避を試みるため、離脱可能性を高めることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, when it is determined that the obstacle cannot be avoided, the predetermined angle is changed, the movement to the target waypoint is attempted, and it is determined that the avoidance has been performed thereafter. The predetermined angle is further changed until an attempt to move in the direction toward the target waypoint is repeated.
According to the present invention described in claim 6, the underwater vehicle increases the possibility of leaving because the avoidance behavior is changed differently when the obstacle cannot be avoided depending on a certain avoidance behavior. Can do.

請求項7記載の本発明は、変更する所定角度としてランダム値を用いることを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、水中航走体の回避行動にランダム性を取り入れて偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that a random value is used as the predetermined angle to be changed.
According to the seventh aspect of the present invention, since randomness can be taken into the avoidance behavior of the underwater vehicle and accidental departure can be attempted, the possibility of leaving can be effectively increased.

請求項8記載の本発明は、衝突点から一旦後退した後、所定角度、回頭させることを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、今まで航走して来た元の方向に一旦後退することにより、始めに障害物から水中航走体を後方へ離すことで、回頭による離脱可能性を高めることができる。
The present invention according to claim 8 is characterized in that the head is turned by a predetermined angle after retreating from the collision point.
According to the present invention as set forth in claim 8, it is possible to leave the underwater vehicle by moving backward from the obstacle first by retreating in the original direction where it has traveled so far. Can increase the sex.

請求項9記載の本発明は、請求項1から請求項4に記載のいずれか1項に記載の水中航走体の衝突後対応方法を行なっても障害物からの回避ができない場合に、請求項5から請求項8のいずれか1項に記載の水中航走体の衝突後対応方法を行なう及び/又は水中航走体の推力を増すことを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、水中航走体は、平行移動によっては障害物を回避できなかった場合に、回頭及び推力増加の少なくともどちらか一方を行って再度回避を試みるため、離脱可能性を高めることができる。
The present invention according to claim 9 is provided when the underwater collision object handling method according to any one of claims 1 to 4 cannot be avoided from an obstacle even if the after-crash handling method is performed. The method according to any one of claims 5 to 8 is performed after the collision of the underwater vehicle and / or the thrust of the underwater vehicle is increased.
According to the present invention as set forth in claim 9, when the underwater vehicle is unable to avoid an obstacle by parallel movement, it tries to avoid again by performing at least one of turning and thrust increase. The possibility of withdrawal can be increased.

請求項10記載に対応した水中航走体の衝突後対応装置においては、水の中を航走する水中航走体の障害物への衝突後の対応装置であって、障害物への水中航走体の衝突を検知する水中航走体に搭載した加速度検出手段及び/又は加加速度検出手段と、衝突点から上方向又は水平方向を含む空間に水中航走体を所定距離又は所定時間、平行移動させる平行移動手段と、目標ウェイポイントへの方向に移動を試みる移動制御手段と、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより障害物からの回避を判断する回避判断手段とを備えたことを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、水中航走体は衝突点から上方向又は水平方向に移動して障害物からの回避を試みることができると共に、回避が成功したか否かを移動距離によって判断することができる。これにより、障害物に衝突した水中航走体は障害物によって通常航走が妨げられている状態から自律的に脱し、通常航走に戻ることができる。
An after-collision response device for an underwater vehicle corresponding to claim 10 is a response device after a collision with an obstacle of an underwater vehicle traveling in water, the underwater navigation to an obstacle The acceleration detection means and / or jerk detection means mounted on the underwater vehicle that detects the collision of the runner and the underwater vehicle in parallel to the space including the upward or horizontal direction from the collision point for a predetermined distance or a predetermined time. Parallel movement means for moving, movement control means for trying to move in the direction toward the target waypoint, and avoidance determination means for determining avoidance from an obstacle based on whether or not the vehicle has traveled a certain distance after a certain time has elapsed It is characterized by that.
According to the present invention as set forth in claim 10, the underwater vehicle can move upward or horizontally from the collision point to try to avoid the obstacle and move whether or not the avoidance is successful. It can be judged by the distance. Thereby, the underwater vehicle that has collided with the obstacle can autonomously escape from the state in which the normal navigation is hindered by the obstacle, and can return to the normal navigation.

請求項11記載の本発明は、衝突点で水中航走体を所定角度、回頭させる回頭手段を備え、目標ウェイポイントの方向に移動を試み、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより障害物からの回避を回避判断手段で判断することを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、水中航走体は衝突点で回頭して障害物からの回避を試みることができる。
The present invention according to claim 11 is provided with a turning means for turning the underwater vehicle at a collision point by a predetermined angle, and attempts to move in the direction of the target waypoint, and whether or not a certain distance has elapsed after a certain time has passed. The avoidance determination means determines avoidance from an obstacle.
According to the present invention described in claim 11, the underwater vehicle can turn around at the collision point and try to avoid the obstacle.

請求項12記載の本発明は、障害物からの回避ができなかったと判断された場合に、所定距離若しくは所定時間又は所定角度を変更し、目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、所定距離若しくは所定時間又は所定角度をさらに変更し、目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返す繰り返し手段を備えたことを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、水中航走体は、ある回避行動によっては障害物を回避できなかった場合に回避行動を異ならせて繰り返し回避を試みるため、離脱可能性を高めることができる。
The present invention according to claim 12 attempts to move in the direction toward the target waypoint by changing the predetermined distance, the predetermined time, or the predetermined angle when it is determined that the obstacle cannot be avoided. Until it is determined that a predetermined distance, a predetermined time, or a predetermined angle is further changed, and a repeating unit that repeats an attempt to move in the direction toward the target waypoint is provided.
According to the present invention as set forth in claim 12, since the underwater vehicle makes repeated avoidance actions by changing the avoidance action when an obstacle cannot be avoided by some avoidance action, the possibility of leaving is increased. Can do.

請求項13記載の本発明は、変更する所定距離若しくは所定時間又は所定角度のランダム値を発生するランダム値発生手段を備えたことを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、水中航走体の回避行動にランダム性を取り入れて偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided random value generation means for generating a random value of a predetermined distance or a predetermined time to be changed or a predetermined angle.
According to the present invention as set forth in claim 13, since randomness can be taken into the avoidance behavior of the underwater vehicle and accidental departure can be attempted, the possibility of leaving can be effectively increased.

請求項14記載の本発明は、衝突点から一旦後退させる後退手段を備えたことを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、今まで航走して来た元の方向に一旦後退することにより、始めに障害物から水中航走体を後方へ離すことで、平行移動又は回頭による離脱可能性を高めることができる。
The present invention according to claim 14 is characterized by comprising a retreat means for temporarily retreating from the collision point.
According to the present invention as set forth in claim 14, by moving backward in the original direction which has been sailing until now, first moving the underwater vehicle backward from the obstacle, The possibility of withdrawal due to can be increased.

請求書15記載の本発明は、加速度検出手段及び/又は加加速度検出手段は、水中航走体の航行に使用する航行用センサを共用することを特徴とする。
請求書15に記載の本発明によれば、航行用センサを利用して障害物への水中航走体の衝突を検知することができるため、加速度検出手段及び加加速度検出手段を別途設ける必要が無い。
The invention described in claim 15 is characterized in that the acceleration detection means and / or the jerk detection means share a navigation sensor used for navigation of the underwater vehicle.
According to the present invention described in claim 15, since it is possible to detect the collision of the underwater vehicle with the obstacle using the navigation sensor, it is necessary to separately provide acceleration detection means and jerk detection means. No.

請求書16記載の本発明は、航行用センサは、慣性航法装置又はドップラーソナーであることを特徴とする。
請求項16に記載の本発明によれば、慣性航法装置又はドップラーソナーを利用して障害物への水中航走体の衝突を検知することができる。
The present invention described in claim 16 is characterized in that the navigation sensor is an inertial navigation device or a Doppler sonar.
According to the sixteenth aspect of the present invention, it is possible to detect a collision of an underwater vehicle with an obstacle using an inertial navigation device or a Doppler sonar.

請求書17記載に対応した水中航走体の衝突後対応プログラムは、水の中を航走する水中航走体の障害物への衝突後の対応プログラムであって、コンピュータに、障害物への水中航走体の衝突を検知する水中航走体に搭載した加速度検出手段及び/又は加加速度検出手段の信号を受け付ける衝突検知ステップと、衝突点から上方向又は水平方向を含む空間に水中航走体を所定距離又は所定時間、平行移動させる平行移動ステップと、目標ウェイポイントへの方向に移動を試みる移動制御ステップと、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより障害物からの回避を判断する回避判断ステップとを実行させることを特徴とする。
請求項17に記載の本発明によれば、水中航走体は衝突点から上方向又は水平方向に移動して障害物からの回避を試みることができると共に、回避が成功したか否かを移動距離によって判断することができる。これにより、障害物に衝突した水中航走体は障害物によって通常航走が妨げられている状態から自律的に脱し、通常航走に戻ることができる。
A post-collision response program for an underwater vehicle corresponding to the description in claim 17 is a response program after a collision with an obstacle of an underwater vehicle that travels in water. A collision detection step for receiving a signal of acceleration detection means and / or jerk detection means mounted on the underwater vehicle for detecting a collision of the underwater vehicle and underwater navigation in a space including the upward or horizontal direction from the collision point A translation step that translates the body for a predetermined distance or a predetermined time, a movement control step that attempts to move in the direction to the target waypoint, and avoidance from obstacles depending on whether or not the vehicle has traveled a certain distance after a certain time. An avoidance determination step for determining is executed.
According to the present invention as set forth in claim 17, the underwater vehicle can move upward or horizontally from the collision point to try to avoid the obstacle and move whether or not the avoidance is successful. It can be judged by the distance. Thereby, the underwater vehicle that has collided with the obstacle can autonomously escape from the state in which the normal navigation is hindered by the obstacle, and can return to the normal navigation.

請求項18記載の本発明は、衝突点で水中航走体を所定角度、回頭させる回頭ステップをさらに備え、目標ウェイポイントの方向に移動を試み、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより障害物からの回避を回避判断ステップで判断することを特徴とする。
請求項18に記載の本発明によれば、水中航走体は衝突点で回頭して障害物からの回避を試みることができる。
The present invention according to claim 18 further includes a turning step of turning the underwater vehicle at a collision point by a predetermined angle, and attempts to move in the direction of the target waypoint, and whether or not the vehicle has traveled a certain distance or more after a certain time has passed. Thus, avoidance from an obstacle is determined in an avoidance determination step.
According to the present invention as set forth in claim 18, the underwater vehicle can turn around at the collision point and attempt to avoid the obstacle.

請求項19記載の本発明は、回避判断ステップで障害物からの回避が否定された場合に、所定距離若しくは所定時間又は所定角度を変更し、目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、所定距離若しくは所定時間又は所定角度をさらに変更し、目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返す繰り返しステップをさらに備えたことを特徴とする。
請求項19に記載の本発明によれば、水中航走体は、ある回避行動によっては障害物を回避できなかった場合に回避行動を異ならせて繰り返し回避を試みるため、離脱可能性を高めることができる。
The present invention according to claim 19 attempts to move in a direction toward the target waypoint by changing a predetermined distance or a predetermined time or a predetermined angle when avoidance from an obstacle is denied in the avoidance determination step. It is further characterized by further comprising a step of repeating the trial of moving in the direction toward the target waypoint by further changing the predetermined distance, the predetermined time, or the predetermined angle until it is determined that the avoidance has been performed.
According to the present invention as set forth in claim 19, since the underwater vehicle makes repeated avoidance by changing the avoidance behavior when the obstacle cannot be avoided by some avoidance behavior, the possibility of leaving is increased. Can do.

請求項20記載の本発明は、変更する所定距離若しくは所定時間又は所定角度のランダム値を発生するランダム値発生ステップをさらに備えたことを特徴とする。
請求項20に記載の本発明によれば、水中航走体の回避行動にランダム性を取り入れて偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。
The present invention according to claim 20 further comprises a random value generating step for generating a random value of a predetermined distance or a predetermined time to be changed or a predetermined angle.
According to the present invention as set forth in claim 20, since randomness can be taken into the avoidance behavior of the underwater vehicle and accidental departure can be attempted, the possibility of leaving can be effectively increased.

本発明の水中航走体の衝突後対応方法によれば、水中航走体は衝突点から上方向又は水平方向に移動して障害物からの回避を試みることができると共に、回避が成功したか否かを移動距離によって判断することができる。これにより、障害物に衝突した水中航走体は障害物によって通常航走が妨げられている状態から自律的に脱し、通常航走に戻ることができる。   According to the post-collision handling method of the underwater vehicle of the present invention, the underwater vehicle can move upward or horizontally from the collision point and attempt to avoid the obstacle, and has the avoidance been successful? Whether or not can be determined by the moving distance. Thereby, the underwater vehicle that has collided with the obstacle can autonomously escape from the state in which the normal navigation is hindered by the obstacle, and can return to the normal navigation.

また、障害物からの回避ができなかったと判断された場合に、所定距離又は所定時間を変更し、目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、所定距離又は所定時間をさらに変更し、目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返す場合には、水中航走体は、ある回避行動によっては障害物を回避できなかった場合に回避行動を異ならせて繰り返し回避を試みるため、離脱可能性を高めることができる。   In addition, when it is determined that avoidance from the obstacle has been impossible, the predetermined distance or the predetermined time is changed, the movement toward the target waypoint is attempted, and thereafter, until it is determined that the avoidance is performed, If the distance or the predetermined time is further changed and the attempt to move in the direction toward the target waypoint is repeated, the underwater vehicle will change its avoidance behavior if an obstacle cannot be avoided by some avoidance behavior. Therefore, it is possible to increase the possibility of withdrawal because repeated avoidance is attempted.

また、変更する所定距離又は所定時間としてランダム値を用いる場合には、水中航走体の回避行動にランダム性を取り入れて偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。   In addition, when using a random value as the predetermined distance or time to be changed, it is possible to attempt random departure by incorporating randomness into the underwater vehicle avoidance behavior, thus effectively increasing the possibility of departure. Can do.

また、衝突点から一旦後退した後、所定距離又は所定時間、平行移動させる場合には、今まで航走して来た元の方向に一旦後退することにより、始めに障害物から水中航走体を後方へ離すことで、平行移動による離脱可能性を高めることができる。   In addition, when moving backward from the collision point and then moving in parallel for a predetermined distance or time, first move backward from the obstacle in the original direction, so that the underwater vehicle first moves from the obstacle. By separating the rearward, the possibility of separation by parallel movement can be increased.

また、本発明の水中航走体の衝突後対応方法によれば、水中航走体は衝突点で回頭して障害物からの回避を試みることができると共に、回避が成功したか否かを移動距離によって判断することができる。これにより、障害物に衝突した水中航走体は障害物によって通常航走が妨げられている状態から自律的に脱し、通常航走に戻ることができる。   In addition, according to the post-collision handling method of the underwater vehicle of the present invention, the underwater vehicle can turn around at the collision point and try to avoid the obstacle, and move whether the avoidance is successful or not. It can be judged by the distance. Thereby, the underwater vehicle that has collided with the obstacle can autonomously escape from the state in which the normal navigation is hindered by the obstacle, and can return to the normal navigation.

また、障害物からの回避ができなかったと判断された場合に、所定角度を変更し、目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、所定角度をさらに変更し、目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返す場合には、水中航走体は、ある回避行動によっては障害物を回避できなかった場合に回避行動を異ならせて繰り返し回避を試みるため、離脱可能性を高めることができる。   Further, when it is determined that avoidance from the obstacle has been impossible, the predetermined angle is changed and the movement to the direction of the target waypoint is attempted. Thereafter, the predetermined angle is further increased until it is determined that the avoidance has been performed. If you change and repeat attempts to move in the direction of the target waypoint, the underwater vehicle will try to avoid it by changing the avoidance behavior if some obstacles cannot be avoided. Therefore, the possibility of detachment can be increased.

また、変更する所定角度としてランダム値を用いる場合には、水中航走体の回避行動にランダム性を取り入れて偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。   Further, when a random value is used as the predetermined angle to be changed, randomness can be taken into the avoidance behavior of the underwater vehicle, and accidental departure can be attempted, so the possibility of leaving can be effectively increased.

また、衝突点から一旦後退した後、所定角度、回頭させる場合には、今まで航走して来た元の方向に一旦後退することにより、始めに障害物から水中航走体を後方へ離すことで、回頭による離脱可能性を高めることができる。   Also, when turning the vehicle at a predetermined angle after retreating from the collision point, first move the underwater vehicle away from the obstacles by retreating in the original direction that has been sailing until now. Thus, the possibility of withdrawal due to the turn can be increased.

また、本発明の水中航走体の衝突後対応方法によれば、水中航走体は、平行移動によっては障害物を回避できなかった場合に、回頭及び推力増加の少なくともどちらか一方を行って再度回避を試みるため、離脱可能性を高めることができる。   Further, according to the post-collision response method of the underwater vehicle of the present invention, the underwater vehicle performs at least one of turning and thrust increase when obstacles cannot be avoided by parallel movement. Since evasion is attempted again, the possibility of withdrawal can be increased.

また、本発明の水中航走体の衝突後対応装置によれば、水中航走体は衝突点から上方向又は水平方向に移動して障害物からの回避を試みることができると共に、回避が成功したか否かを移動距離によって判断することができる。これにより、障害物に衝突した水中航走体は障害物によって通常航走が妨げられている状態から自律的に脱し、通常航走に戻ることができる。   Further, according to the post-collision response device for an underwater vehicle of the present invention, the underwater vehicle can move upward or horizontally from the collision point and attempt to avoid the obstacle, and the avoidance is successful. It can be determined from the distance traveled. Thereby, the underwater vehicle that has collided with the obstacle can autonomously escape from the state in which the normal navigation is hindered by the obstacle, and can return to the normal navigation.

また、衝突点で水中航走体を所定角度、回頭させる回頭手段を備え、目標ウェイポイントの方向に移動を試み、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより障害物からの回避を回避判断手段で判断する場合には、水中航走体は衝突点で回頭して障害物からの回避を試みることができる。   In addition, it is equipped with a turning means to turn the underwater vehicle at a predetermined angle at the collision point, trying to move in the direction of the target waypoint, and avoiding obstacles depending on whether or not it has traveled a certain distance after a certain time When judging by the judging means, the underwater vehicle can turn around at the collision point and try to avoid the obstacle.

また、障害物からの回避ができなかったと判断された場合に、所定距離若しくは所定時間又は所定角度を変更し、目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、所定距離若しくは所定時間又は所定角度をさらに変更し、目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返す繰り返し手段を備えた場合には、水中航走体は、ある回避行動によっては障害物を回避できなかった場合に回避行動を異ならせて繰り返し回避を試みるため、離脱可能性を高めることができる。   In addition, when it is determined that avoidance from the obstacle cannot be made, the predetermined distance, the predetermined time, or the predetermined angle is changed, the movement toward the target waypoint is attempted, and thereafter it is determined that the avoidance has been performed. Until a predetermined distance, a predetermined time, or a predetermined angle is further changed, and an underwater vehicle is provided with an obstacle depending on a certain avoidance action, if it is provided with repeated means for repeatedly trying to move in the direction toward the target waypoint. When it is not possible to avoid the situation, the avoidance action is varied and repeated avoidance is attempted, so that the possibility of withdrawal can be increased.

また、変更する所定距離若しくは所定時間又は所定角度のランダム値を発生するランダム値発生手段を備えた場合には、水中航走体の回避行動にランダム性を取り入れて偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。   In addition, if a random value generating means for generating a random value of a predetermined distance or a predetermined time or a predetermined angle to be changed is provided, random departure can be taken into the avoidance behavior of the underwater vehicle and an accidental departure can be attempted. Therefore, the possibility of detachment can be effectively increased.

また、衝突点から一旦後退させる後退手段を備えた場合には、今まで航走して来た元の方向に一旦後退することにより、始めに障害物から水中航走体を後方へ離すことで、平行移動又は回頭による離脱可能性を高めることができる。   In addition, if the vehicle is equipped with a retraction means for retreating once from the collision point, it is possible to first move the underwater vehicle away from the obstacles by retreating in the original direction where it has traveled until now. The possibility of detachment due to parallel movement or turning can be increased.

また、加速度検出手段及び/又は加加速度検出手段は、水中航走体の航行に使用する航行用センサを共用する場合には、航行用センサを利用して障害物への水中航走体の衝突を検知することができるため、加速度検出手段及び加加速度検出手段を別途設ける必要が無い。   When the acceleration detection means and / or the jerk detection means share a navigation sensor used for navigation of the underwater vehicle, the underwater vehicle collides with an obstacle using the navigation sensor. Therefore, it is not necessary to separately provide acceleration detection means and jerk detection means.

また、航行用センサは、慣性航法装置又はドップラーソナーである場合には、慣性航法装置又はドップラーソナーを利用して障害物への水中航走体の衝突を検知することができる。   Further, when the navigation sensor is an inertial navigation device or a Doppler sonar, it is possible to detect a collision of the underwater vehicle with an obstacle using the inertial navigation device or the Doppler sonar.

また、本発明の水中航走体の衝突後対応プログラムによれば、水中航走体は衝突点から上方向又は水平方向に移動して障害物からの回避を試みることができると共に、回避が成功したか否かを移動距離によって判断することができる。これにより、障害物に衝突した水中航走体は障害物によって通常航走が妨げられている状態から自律的に脱し、通常航走に戻ることができる。   In addition, according to the post-collision response program for an underwater vehicle of the present invention, the underwater vehicle can move upward or horizontally from the collision point and attempt to avoid an obstacle, and the avoidance is successful. It can be determined from the distance traveled. Thereby, the underwater vehicle that has collided with the obstacle can autonomously escape from the state in which the normal navigation is hindered by the obstacle, and can return to the normal navigation.

また、衝突点で水中航走体を所定角度、回頭させる回頭ステップをさらに備え、目標ウェイポイントの方向に移動を試み、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより障害物からの回避を回避判断ステップで判断する場合には、水中航走体は衝突点で回頭して障害物からの回避を試みることができる。   It also has a turning step that turns the underwater vehicle at a predetermined angle at the collision point, attempts to move in the direction of the target waypoint, and avoids obstacles depending on whether it has traveled a certain distance after a certain time. When determining in the avoidance determination step, the underwater vehicle can turn around at the collision point and try to avoid the obstacle.

また、回避判断ステップで障害物からの回避が否定された場合に、所定距離若しくは所定時間又は所定角度を変更し、目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、所定距離若しくは所定時間又は所定角度をさらに変更し、目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返す繰り返しステップをさらに備えた場合には、水中航走体は、ある回避行動によっては障害物を回避できなかった場合に回避行動を異ならせて繰り返し回避を試みるため、離脱可能性を高めることができる。   In addition, when avoidance from an obstacle is denied in the avoidance determination step, the predetermined distance, the predetermined time, or the predetermined angle is changed, an attempt is made to move in the direction toward the target waypoint, and it is determined that the avoidance has been performed thereafter. Until a predetermined distance, a predetermined time, or a predetermined angle is further changed, and the step of repeating the movement in the direction toward the target waypoint is further included, the underwater vehicle may When the obstacle cannot be avoided, the avoidance action is varied and repeated avoidance is attempted, so that the possibility of withdrawal can be increased.

また、変更する所定距離若しくは所定時間又は所定角度のランダム値を発生するランダム値発生ステップをさらに備えた場合には、水中航走体の回避行動にランダム性を取り入れて偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。   In addition, if it is further provided with a random value generation step for generating a random value for a predetermined distance or a predetermined time or a predetermined angle to be changed, random departure may be taken into the avoidance behavior of the underwater vehicle and accidental departure may be attempted. Therefore, the possibility of withdrawal can be effectively increased.

本発明の一実施形態による水中航走体を用いた水中探査を示す概略図Schematic showing underwater exploration using an underwater vehicle according to an embodiment of the present invention. 同水中航走体の衝突後対応装置の構成図Configuration diagram of the after-collision device for the underwater vehicle 同水中航走体の衝突後対応方法のフロー図Flow diagram of how to handle the underwater vehicle after a collision 本発明の他の実施形態による水中航走体の衝突後対応装置の構成図The block diagram of the after-collision response apparatus of the underwater vehicle according to another embodiment of the present invention 同水中航走体の衝突後対応方法のフロー図Flow diagram of how to handle the underwater vehicle after a collision 同水中航走体の衝突後対応方法のフロー図Flow diagram of how to handle the underwater vehicle after a collision 水中航走体が岩礁等の障害物に衝突した状態の第一の例を示す図The figure which shows the 1st example of the state where the underwater vehicle collides with obstacles such as reefs 水中航走体が岩礁等の障害物に衝突した状態の第二の例を示す図The figure which shows the 2nd example of the state where the underwater vehicle collides with obstacles such as reefs 水中航走体が岩礁等の障害物に衝突した状態の第三の例を示す図The figure which shows the 3rd example of the state where the underwater vehicle collides with obstacles such as reefs

以下に、本発明の実施形態による水中航走体の衝突後対応方法、衝突後対応装置、及び衝突後対応プログラムについて説明する。
図1は、本発明の実施形態による水中航走体を用いた水中探査を示す概略図である。
図1では、海洋や湖沼等において、調査母船1から調査水域に水中航走体2を投入し、水底の鉱物資源やエネルギー資源等の調査作業等を行う状態を示している。水中航走体2は、調査母船1に積載して調査水域まで運搬してきたものである。水中航走体2は、単数であっても複数であってもよい。
水中航走体2には、調査母船1からの投入前にオペレータによって、通過するべき目標ウェイポイントの緯度、経度、高度(又は深度)の情報を含むウェイポイントリストが入力されている。
調査母船1は、水中で調査作業等を行う水中航走体2に対して管制を行う。調査母船1には、水中航走体2との音響信号による双方向通信に用いる母船側通信手段11と、水中航走体2へ向けて信号を発する音響測位手段12が設けられている。
水中航走体2は無人かつ無索で自律航走するロボットである。水中航走体2には、調査母船1の母船側通信手段11との音響信号による双方向通信に用いる航走体側通信手段21と、調査母船1の音響測位手段12から発せられる信号に対して返答を行う音響トランスポンダ22と、自機の位置の測定に用いる航行用センサ23と、前方へ向けられた前方ソナー24と、下方へ向けられた下方ソナー25と、水中航走体2に質量を付加するバラスト26と、障害物3に衝突した水中航走体2を障害物3から離脱させるべく制御する衝突後対応装置30が設けられている。
水中航走体2は、調査母船1から投入された後、自律的に1番目の目標ウェイポイントWP1に向かって潜航(下降)する。水中航走体2が潜航すると、調査母船1と水中航走体2間の電波は水によって遮断される。このため、調査母船1と水中航走体2間の情報通信は、水中航走体2が水中にあるときは水中音響通信によって行われる。なお、調査母船1や水中航走体2の周囲の雑音状況によっては、通信が成立しないこともある。また、水中航走体2が水中を移動する際は、水中航走体2自身の測位は、GPSによる測位から航行用センサ23による測位に切り替えて行われる。航行用センサ23は、加速度計やジャイロといった各種水中センサの計測結果を踏まえて測位等を行う慣性航法装置(以下、「INS」という)としている。
調査母船1からは、音響測位手段12による水中音響USBL測位により、音響トランスポンダ22が搭載されている水中航走体2の水中位置を測位することができる。また、水中音響通信装置11を用いた水中音響通信により、その測位結果を水中航走体2に送信することや、簡単な指令を送ることもできる。なお、調査母船1と水中航走体2の位置関係、又は調査母船1や水中航走体2の周囲の雑音状況によっては、測位や通信が成立しないこともある。
Hereinafter, an after-collision response method, an after-collision response device, and an after-collision response program for an underwater vehicle according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating underwater exploration using an underwater vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a state in which an underwater vehicle 2 is introduced from a survey mother ship 1 into a survey water area in the ocean, a lake, or the like, and survey work such as mineral resources and energy resources at the bottom of the water is performed. The underwater vehicle 2 is loaded on the survey mother ship 1 and transported to the survey water area. The underwater vehicle 2 may be singular or plural.
In the underwater vehicle 2, a waypoint list including information on the latitude, longitude, and altitude (or depth) of the target waypoint to be passed by the operator before being input from the survey mother ship 1 is input.
The survey mother ship 1 controls the underwater vehicle 2 that conducts survey work and the like underwater. The survey mother ship 1 is provided with mother ship side communication means 11 used for two-way communication with acoustic signals with the underwater vehicle 2 and acoustic positioning means 12 that emits signals toward the underwater vehicle 2.
The underwater vehicle 2 is a robot that autonomously travels unattended and searchlessly. The underwater vehicle 2 responds to signals transmitted from the navigation vehicle side communication means 21 used for two-way communication with the mother ship side communication means 11 of the survey mother ship 1 and the acoustic positioning means 12 of the survey mother ship 1. An acoustic transponder 22 that responds, a navigation sensor 23 that is used to measure the position of the aircraft, a forward sonar 24 directed forward, a downward sonar 25 directed downward, and a mass to the underwater vehicle 2 A ballast 26 to be added and an after-collision response device 30 for controlling the underwater vehicle 2 that has collided with the obstacle 3 to be separated from the obstacle 3 are provided.
The underwater vehicle 2 enters the survey mother ship 1 and then submerses (descends) autonomously toward the first target waypoint WP 1 . When the underwater vehicle 2 is submerged, radio waves between the survey mother ship 1 and the underwater vehicle 2 are blocked by water. For this reason, information communication between the survey mother ship 1 and the underwater vehicle 2 is performed by underwater acoustic communication when the underwater vehicle 2 is underwater. Communication may not be established depending on the noise situation around the survey mother ship 1 and the underwater vehicle 2. When the underwater vehicle 2 moves underwater, the positioning of the underwater vehicle 2 is switched from the GPS measurement to the navigation sensor 23 positioning. The navigation sensor 23 is an inertial navigation device (hereinafter referred to as “INS”) that performs positioning and the like based on the measurement results of various underwater sensors such as an accelerometer and a gyro.
From the survey mother ship 1, the underwater position of the underwater vehicle 2 on which the acoustic transponder 22 is mounted can be determined by underwater acoustic USBL positioning by the acoustic positioning means 12. Moreover, the positioning result can be transmitted to the underwater vehicle 2 or a simple command can be transmitted by underwater acoustic communication using the underwater acoustic communication device 11. Note that positioning and communication may not be established depending on the positional relationship between the survey mother ship 1 and the underwater vehicle 2 or the noise conditions around the survey mother boat 1 and the underwater vehicle 2.

水中航走体2は、1番目の目標ウェイポイントWP1に到達すると、2番目の目標ウェイポイントWP2に向かいつつ、センサによる水底調査を行う。水中航走体2は、2番目の目標ウェイポイントWP2に到達すると、3番目の目標ウェイポイント(図示略)以降も同様に航走しつつ、計画測線に沿って水底調査を行う。水中航走体2は、全ての目標ウェイポイントを通過したのち、バラスト26を投下し水面に向けて浮上する。 Underwater vehicle 2 reaches the first target waypoint WP 1, moving towards the second target waypoint WP 2, performs water bottom surveys sensor. Underwater vehicle 2, the second to reach the target waypoint WP 2, while similarly sailing beyond the third target waypoint (not shown), performs water bottom surveys along the planned survey line. After passing through all target waypoints, the underwater vehicle 2 drops the ballast 26 and ascends toward the water surface.

水中航走体2は、水底への衝突を避けるため、下方ソナー25から得た水底までの距離情報に基づいて自律的に水底までの距離を一定に確保している。なお、水中航走体2の深度を一定として水底からの高度を一定以上に確保することもできる。また、水中航走体2は、前方ソナー24によって進行方向に障害物3を検出した場合には、自律的に障害物3よりも高高度に移動することで障害物3を回避する。
また、水中航走体2は、自律的に緊急事態を解消できないと判断した場合や、調査母船1から水中音響通信で緊急浮上の指令を受信した場合には、スラスタを停止し、バラスト26を投下して緊急浮上することができる。
The underwater vehicle 2 autonomously secures a constant distance to the bottom of the water based on distance information from the lower sonar 25 to the bottom of the water in order to avoid collision with the bottom of the water. In addition, the depth from the bottom of the water can be secured at a certain level by keeping the depth of the underwater vehicle 2 constant. Further, when the underwater vehicle 2 detects the obstacle 3 in the traveling direction by the forward sonar 24, the underwater vehicle 2 autonomously moves to a higher altitude than the obstacle 3 to avoid the obstacle 3.
When the underwater vehicle 2 determines that the emergency cannot be resolved autonomously or receives an emergency ascent command from the survey mother ship 1 through underwater acoustic communication, the underwater vehicle 2 stops the thruster and turns the ballast 26 on. Can be dropped and emerged urgently.

図2は、本実施形態による水中航走体の衝突後対応装置の構成図である。図3は、本実施形態による水中航走体の衝突後対応方法のフロー図である。   FIG. 2 is a configuration diagram of the after-collision response device for an underwater vehicle according to the present embodiment. FIG. 3 is a flowchart of the after-collision handling method for the underwater vehicle according to the present embodiment.

衝突後対応装置30は、水中航走体2が障害物3に衝突した場合に、水中航走体2に障害物3からの離脱行動を行わせる。
衝突後対応装置30は、衝突判断手段40と、所定値決定手段50と、平行移動手段60と、回頭手段70と、移動制御手段80と、回避判断手段90と、繰り返し手段100と、ランダム値発生手段110と、後退手段120と、推力変更手段130を備える。
The post-collision response device 30 causes the underwater vehicle 2 to perform a separation action from the obstacle 3 when the underwater vehicle 2 collides with the obstacle 3.
The after-collision response device 30 includes a collision determination unit 40, a predetermined value determination unit 50, a parallel movement unit 60, a turning unit 70, a movement control unit 80, an avoidance determination unit 90, a repetition unit 100, a random value. The generator 110, the retracting unit 120, and the thrust changing unit 130 are provided.

衝突判断手段40は、加速度検出手段41から水中航走体2の加速度αを取得し、加加速度検出手段42から水中航走体2の加加速度jを取得する。加速度検出手段41及び加加速度検出手段42は、水中航走体2の航行に使用する航行用センサ23を共用している。このため、加速度検出手段40及び加加速度検出手段41を別途設ける必要が無い。
なお、本実施形態における航行用センサ23はINSであるが、INSの代わりにドップラーソナーを用いることもできる。
衝突判断手段40は、加速度検出手段41によって検出される水中航走体2の加速度αと、加加速度検出手段42によって検出される水中航走体2の加加速度jを監視し、加速度α又は加加速度jが閾値(特に負の閾値)を越えた場合に、水中航走体2が何らかの障害物3に衝突したと判断する。
The collision determination unit 40 acquires the acceleration α of the underwater vehicle 2 from the acceleration detection unit 41, and acquires the jerk j of the underwater vehicle 2 from the jerk detection unit 42. The acceleration detecting means 41 and the jerk detecting means 42 share the navigation sensor 23 used for navigation of the underwater vehicle 2. For this reason, it is not necessary to provide the acceleration detection means 40 and the jerk detection means 41 separately.
Although the navigation sensor 23 in the present embodiment is an INS, a Doppler sonar can be used instead of the INS.
The collision determination means 40 monitors the acceleration α of the underwater vehicle 2 detected by the acceleration detection means 41 and the jerk j of the underwater vehicle 2 detected by the jerk detection means 42, and detects the acceleration α or acceleration. When the acceleration j exceeds a threshold value (particularly a negative threshold value), it is determined that the underwater vehicle 2 has collided with some obstacle 3.

所定値決定手段50は、障害物3に衝突した水中航走体2をその障害物3から回避させるにあたって、移動目標となる所定値を決定する。所定値決定手段50は、所定距離決定部51と、所定時間決定部52と、所定角度決定部53を有する。
所定距離決定部51は、水中航走体2が障害物3に衝突した衝突点から水中航走体2を上方向又は水平方向に移動させる際の目標距離となる所定距離X_minを決定する。
所定時間決定部52は、衝突点から水中航走体2を上方向又は水平方向に移動させる際の目標時間となる所定時間tを決定する。
所定角度決定部53は、衝突点から水中航走体2を回頭させる際の目標角度となる所定角度Δθを決定する。
The predetermined value determining means 50 determines a predetermined value as a moving target when the underwater vehicle 2 that collides with the obstacle 3 is avoided from the obstacle 3. The predetermined value determining unit 50 includes a predetermined distance determining unit 51, a predetermined time determining unit 52, and a predetermined angle determining unit 53.
The predetermined distance determining unit 51 determines a predetermined distance X_min that is a target distance when the underwater vehicle 2 is moved upward or horizontally from the collision point where the underwater vehicle 2 collides with the obstacle 3.
The predetermined time determination unit 52 determines a predetermined time t that is a target time when the underwater vehicle 2 is moved upward or horizontally from the collision point.
The predetermined angle determination unit 53 determines a predetermined angle Δθ that is a target angle when the underwater vehicle 2 is turned from the collision point.

平行移動手段60は、水中航走体2を水平方向に移動させる水平移動部61と、水中航走体2を鉛直方向に移動させる鉛直移動部62を有する。水平移動部61と鉛直移動部62を同時に用いることで、水中航走体2を斜め方向に移動させることも可能である。
平行移動手段60は、所定値決定手段50で決定された所定値に従い、衝突点から水中航走体2を上方向又は水平方向を含む空間に所定距離X_min又は所定時間t、水中航走体2の向きを変えることなく平行移動させる。
The parallel moving means 60 includes a horizontal moving unit 61 that moves the underwater vehicle 2 in the horizontal direction and a vertical moving unit 62 that moves the underwater vehicle 2 in the vertical direction. By using the horizontal moving unit 61 and the vertical moving unit 62 at the same time, the underwater vehicle 2 can be moved in an oblique direction.
In accordance with the predetermined value determined by the predetermined value determining unit 50, the parallel moving unit 60 moves the underwater vehicle 2 from the collision point to a space including an upward direction or a horizontal direction for a predetermined distance X_min or a predetermined time t, and the underwater vehicle 2 Translate without changing the orientation of.

回頭手段70は、所定値決定手段50で決定された所定値に従い、衝突点で水中航走体2を所定角度Δθ、回頭させる。   The turning means 70 turns the underwater vehicle 2 by a predetermined angle Δθ at the collision point according to the predetermined value determined by the predetermined value determining means 50.

移動制御手段80は、衝突点から上方向又は水平方向に所定距離X_min若しくは所定時間t平行移動した水中航走体2、又は衝突点で所定角度Δθ回頭した水中航走体2を、次の目標ウェイポイントWPnの方向へ移動させようと試みる。 The movement control means 80 moves the underwater vehicle 2 that has been translated from the collision point upward or horizontally by a predetermined distance X_min or a predetermined time t, or the underwater vehicle 2 that has turned a predetermined angle Δθ at the collision point to the next target. It attempts to move in the direction of the waypoint WP n.

回避判断手段90は、INSにより移動開始前位置Xからの変位ΔXを確認し、水中航走体2が次の目標ウェイポイントWPnの方向への移動試行を開始してから一定時間Δt経過後に、水中航走体2が一定距離ΔX_min以上進んだか否かにより障害物3からの回避を判断する。これにより、回避の成否を移動距離によって判断することができる。
本発明の目的は、障害物3に衝突した水中航走体2が自律的に衝突現場を離れ、通常航走に戻ることである。このため、離脱判断のパラメータとして、水中航走体2の速度v、加速度α、加加速度jではなく、位置Xを用いている。
Avoidance determining unit 90 checks the displacement ΔX from the movement start position before X by INS, underwater vehicle 2 after a predetermined time Δt has elapsed from the start of the movement attempt in the direction of the next target waypoint WP n The avoidance from the obstacle 3 is determined based on whether or not the underwater vehicle 2 has traveled a certain distance ΔX_min or more. Thereby, the success or failure of avoidance can be determined by the movement distance.
An object of the present invention is that the underwater vehicle 2 that has collided with the obstacle 3 autonomously leaves the collision site and returns to normal traveling. For this reason, the position X is used as a parameter for determination of departure, not the speed v, acceleration α, and jerk j of the underwater vehicle 2.

繰り返し手段100は、所定距離変更部101、所定時間変更部102、所定角度変更部103、所定値変更回数設定部104を有する。
所定距離変更部101は、所定距離X_minを変更する。所定時間変更部102は、所定時間tを変更する。所定角度変更部103は、所定角度Δθを変更する。所定値変更回数設定部104は、所定距離変更部101が変更する所定距離X_min、所定時間変更部102が変更する所定時間t、所定角度変更部103が変更する所定角度Δθのそれぞれについて、変更回数の上限を設定する。
繰り返し手段100は、回避判断手段90による回避判断において障害物3からの回避ができなかったと判断された場合に、所定距離X_min若しくは所定時間t又は所定角度Δθを変更し、次の目標ウェイポイントWPnへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、所定距離X_min若しくは所定時間t又は所定角度Δθをさらに変更し、次の目標ウェイポイントWPnの方向への移動の試みを繰り返す。
The repeating unit 100 includes a predetermined distance changing unit 101, a predetermined time changing unit 102, a predetermined angle changing unit 103, and a predetermined value change number setting unit 104.
The predetermined distance changing unit 101 changes the predetermined distance X_min. The predetermined time changing unit 102 changes the predetermined time t. The predetermined angle changing unit 103 changes the predetermined angle Δθ. The predetermined value change count setting unit 104 performs the change count for each of the predetermined distance X_min changed by the predetermined distance change unit 101, the predetermined time t changed by the predetermined time change unit 102, and the predetermined angle Δθ changed by the predetermined angle change unit 103. Set the upper limit of.
When the avoidance determination unit 90 determines that the avoidance from the obstacle 3 has not been avoided, the repetition unit 100 changes the predetermined distance X_min, the predetermined time t, or the predetermined angle Δθ, and the next target waypoint WP The predetermined distance X_min, the predetermined time t, or the predetermined angle Δθ is further changed until it is determined that the avoidance has been performed, and the movement in the direction of the next target waypoint WP n is performed. Repeat the attempt.

ランダム値発生手段110は、所定距離変更部101が変更する所定距離X_min、所定時間変更部102が変更する所定時間t、所定角度変更部103が変更する所定角度Δθのそれぞれについて、ランダム値を発生する。   The random value generator 110 generates random values for each of the predetermined distance X_min changed by the predetermined distance changing unit 101, the predetermined time t changed by the predetermined time changing unit 102, and the predetermined angle Δθ changed by the predetermined angle changing unit 103. To do.

後退手段120は、衝突点から水中航走体2が平行移動する前、又は水中航走体2が衝突点で回頭する前に、衝突点から水中航走体2を今まで航走して来た元の方向に、一旦後退させる。なお、今まで航走して来た元の方向とは、全く同じ方向でなくとも、同じ方向と見做せる片側45度以内の方向であればよい。
推力変更手段130は、水中航走体2の推力を増加又は減少させる。
The reverse means 120 has traveled the underwater vehicle 2 from the collision point until the underwater vehicle 2 moves in parallel from the collision point or before the underwater vehicle 2 turns around at the collision point. Retract once in the original direction. It should be noted that the original direction that has traveled so far may be a direction within 45 degrees on one side that can be regarded as the same direction, even if it is not exactly the same direction.
The thrust changing means 130 increases or decreases the thrust of the underwater vehicle 2.

衝突後対応装置30は、コンピュータ(図示略)によって実行されるプログラムによって制御される。図3を用いて衝突後対応の流れを説明する。   The post-collision response device 30 is controlled by a program executed by a computer (not shown). The flow after the collision will be described with reference to FIG.

衝突判断手段40は、水中航走体2の加速度αを検出する加速度検出手段41からの信号、及び水中航走体2の加加速度jを検出する加加速度検出手段42からの信号を受け付け、加速度α又は加加速度jが閾値(特に負の閾値)を越えた場合は、水中航走体2が何らかの障害物3に衝突したと判断する(衝突検知ステップS1)。
水中航走体2は、障害物3との衝突が検知されたことを音響通信によって調査母船1に知らせ、一定時間、調査母船1からの指令を待つ。調査母船1からの指令があった場合は、その指令に従って航行する。
一定時間内に調査母船1からの指令が無い場合、又は自律的に衝突現場からの離脱を試行せよとの指令を調査母船1から受信した場合は、水中航走体2は、以下のステップを実行することで衝突現場からの離脱を試みる。離脱に成功した場合は、通常航走に復帰して計画測線に沿った水底調査等を行う。
The collision determination unit 40 receives the signal from the acceleration detection unit 41 that detects the acceleration α of the underwater vehicle 2 and the signal from the jerk detection unit 42 that detects the jerk j of the underwater vehicle 2, and accelerates the acceleration. If α or jerk j exceeds a threshold value (particularly a negative threshold value), it is determined that the underwater vehicle 2 has collided with some obstacle 3 (collision detection step S1).
The underwater vehicle 2 informs the survey mother ship 1 by acoustic communication that a collision with the obstacle 3 has been detected, and waits for a command from the survey mother ship 1 for a certain period of time. If there is a command from the survey mother ship 1, it will follow the command.
If there is no command from the survey mother ship 1 within a certain time, or if a command to try to leave the collision site autonomously is received from the survey mother ship 1, the underwater vehicle 2 performs the following steps: Try to leave the collision site by executing. If the departure is successful, return to normal sailing and conduct a bottom survey along the planned line.

衝突検知ステップS1の後、後退手段120は、衝突点から水中航走体2を一旦後退させる(平行移動前の後退ステップS2)。
平行移動の前に水中航走体2を今まで航走して来た元の方向に一旦後退させることによって障害物3から水中航走体2を後方へ離し、以降の回避行動による離脱可能性を高めることができる。
After the collision detection step S1, the retreat means 120 temporarily retracts the underwater vehicle 2 from the collision point (retreat step S2 before parallel movement).
Before the parallel movement, the underwater vehicle 2 may be moved backward from the obstacle 3 by retreating it in the original direction, and may be disengaged by the subsequent avoidance action. Can be increased.

後退ステップ2の後、所定値決定手段50は、所定距離決定部51によって所定距離X_minを決定するか、又は所定時間決定部52によって所定時間tを決定する(平行移動の所定値決定ステップS3)。   After the reverse step 2, the predetermined value determining means 50 determines the predetermined distance X_min by the predetermined distance determining unit 51 or the predetermined time t by the predetermined time determining unit 52 (predetermined value determining step S3 for parallel movement). .

所定値決定ステップS3の後、平行移動手段60は、衝突点から水中航走体2を上方向又は水平方向に所定距離X_min又は所定時間t、水中航走体2の向きを変えることなく平行移動させる(平行移動ステップS4)。
衝突点から水中航走体2を上方向又は水平方向に移動させることで、障害物3からの回避を図ることができる。
なお、水中航走体2を平行移動させる方向(上方向又は水平方向)は、任意に設定することができる。
After the predetermined value determining step S3, the parallel moving means 60 translates the underwater vehicle 2 upward or horizontally from the collision point without changing the orientation of the underwater vehicle 2 for a predetermined distance X_min or a predetermined time t. (Translation step S4).
By moving the underwater vehicle 2 upward or horizontally from the collision point, it is possible to avoid the obstacle 3.
In addition, the direction (upward direction or horizontal direction) to which the underwater vehicle 2 is translated can be arbitrarily set.

平行移動ステップS4の後、移動制御手段80は、次の目標ウェイポイントWPnへの方向に移動を試みる(平行移動後の移動制御ステップS5)。 After translation step S4, movement control means 80 attempts to move in the direction to the next target waypoint WP n (movement control step S5 after translation).

移動制御ステップS5の後、回避判断手段90は、INSにより移動開始前位置Xからの変位ΔXを確認し、水中航走体2が次の目標ウェイポイントWPnの方向への移動試行を開始してから一定時間Δt経過後に、一定距離ΔX_min以上進んだか否かにより障害物3からの回避を判断する(平行移動後の回避判断ステップS6)。 After the movement control step S5, avoidance judging means 90 checks the displacement ΔX from the movement start position before X by INS, underwater vehicle 2 starts moving attempt in the direction of the next target waypoint WP n After a certain time Δt has elapsed, the avoidance from the obstacle 3 is determined based on whether or not the vehicle has traveled a certain distance ΔX_min or more (avoidance determination step S6 after translation).

回避判断ステップS6において、回避判断手段90は、水中航走体2が一定距離ΔX_min以上進んだと判定した場合は、障害物3からの回避を肯定する。
障害物3からの回避が肯定された場合は、水中航走体2は衝突後対応を終了して通常航走に復帰する。
In the avoidance determination step S6, the avoidance determination means 90 affirms avoidance from the obstacle 3 when it is determined that the underwater vehicle 2 has traveled a certain distance ΔX_min or more.
If the avoidance from the obstacle 3 is affirmed, the underwater vehicle 2 finishes the response after the collision and returns to normal traveling.

回避判断ステップS6において、回避判断手段90は、水中航走体2が一定距離ΔX_min以上進んでいないと判定した場合は、障害物3からの回避を否定する。
障害物3からの回避が否定された場合は、繰り返し手段100は、所定距離X_min又は所定時間tを変更した回数が、所定値変更回数設定部104に設定されている上限に達しているか否かを判断する(所定距離等の変更回数判断ステップS7)。
In the avoidance determination step S6, the avoidance determination unit 90 denies avoidance from the obstacle 3 when it is determined that the underwater vehicle 2 has not traveled the predetermined distance ΔX_min or more.
When the avoidance from the obstacle 3 is denied, the repeating unit 100 determines whether or not the number of times the predetermined distance X_min or the predetermined time t is changed reaches the upper limit set in the predetermined value change number setting unit 104. Is determined (step S7 for determining the number of changes such as the predetermined distance).

変更回数判断ステップS7において、変更回数が上限に達していないと判断された場合は、ランダム値発生手段110は、所定距離X_min又は所定時間tのランダム値を発生する(所定距離等のランダム値発生ステップS8)。   When it is determined in the change count determination step S7 that the change count has not reached the upper limit, the random value generating means 110 generates a random value for a predetermined distance X_min or a predetermined time t (random value generation such as a predetermined distance). Step S8).

ランダム値発生ステップS8の後、繰り返し手段100の所定距離変更部101又は所定時間変更部102は、所定距離X_min又は所定時間tをランダム値発生手段110が発生したランダム値を用いて変更し、平行移動ステップS4に戻す。すると水中航走体2は、変更後の所定距離X_min又は所定時間tに従って上方向又は水平方向に平行移動し(平行移動ステップS4)、次の目標ウェイポイントWPnへの方向に移動を試み(移動制御ステップS5)、回避判断を行う(回避判断ステップS6)。以後は、回避判断ステップS6において回避が肯定されるか、又は変更回数判断ステップS7において変更回数が上限に達したと判断されるまで、所定距離X_min又は所定時間tをさらに変更し平行移動ステップS4に戻すことを繰り返す(繰り返しステップS9)。
このように水中航走体2は、ある回避行動によっては障害物3を回避できなかった場合に、次の目標ウェイポイントWPnの方向への移動の試みを回避行動を異ならせながら繰り返すため、離脱可能性を高めることができる。
また、繰り返し手段100が変更する所定距離X_min又は所定時間tは、一定割合で変更することもできるが、本実施形態のようにランダム値発生手段110が発生させたランダム値を用いて変更することが好ましい。水中航走体2が衝突物3からの離脱を試みるための行動パターンが1つしか設定されていない場合、その行動パターンで離脱に成功しないと同じ行動が繰り返され、水中航走体2は衝突物3によって航行が妨げられたままとなってしまう。離脱を試みる行動パターンが多く設定されている場合は離脱可能性を高めることができるが、多くの行動パターンを予め設定しておくのには多大な手間がかかる。そこで本実施形態においては所定距離X_min又は所定時間tを変更する際にランダム値を用いることで、水中航走体2の回避行動にランダム性を取り入れている。これにより水中航走体2は所定距離X_min又は所定時間tを変更するごとに異なった回避行動を行って偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。
After the random value generation step S8, the predetermined distance changing unit 101 or the predetermined time changing unit 102 of the repeating unit 100 changes the predetermined distance X_min or the predetermined time t using the random value generated by the random value generating unit 110, and the parallel value is changed. Return to move step S4. Then underwater vehicle 2 moves in parallel upward or horizontally in accordance with a predetermined distance X_min or a predetermined time t after the change (translation step S4), and attempts to move in the direction to the next target waypoint WP n ( Movement control step S5), avoidance determination is performed (avoidance determination step S6). Thereafter, the predetermined distance X_min or the predetermined time t is further changed until the avoidance is affirmed in the avoidance determination step S6 or the change count is determined to have reached the upper limit in the change count determination step S7. The process is repeated (repeated step S9).
In this way, the underwater vehicle 2 repeats an attempt to move in the direction of the next target waypoint WP n while changing the avoidance behavior when the obstacle 3 cannot be avoided by some avoidance behavior. The possibility of withdrawal can be increased.
Further, the predetermined distance X_min or the predetermined time t changed by the repeating unit 100 can be changed at a constant rate, but is changed using a random value generated by the random value generating unit 110 as in the present embodiment. Is preferred. When only one action pattern is set for the underwater vehicle 2 to try to leave the collision object 3, the same action is repeated if the underwater vehicle 2 does not succeed in the action pattern, and the underwater vehicle 2 collides. The navigation remains blocked by the object 3. When many action patterns that attempt to leave are set, it is possible to increase the possibility of leaving, but it takes a lot of trouble to set many action patterns in advance. Therefore, in the present embodiment, randomness is incorporated into the avoidance behavior of the underwater vehicle 2 by using a random value when changing the predetermined distance X_min or the predetermined time t. As a result, the underwater vehicle 2 can perform accidental departures every time the predetermined distance X_min or the predetermined time t is changed, thereby making it possible to effectively increase the possibility of leaving.

変更回数判断ステップS7において、変更回数が上限に達したと判断された場合は、水中航走体2の回頭を行うフェーズに移行する。平行移動を所定回数行っても離脱できない場合は、他の行動を試すことによって離脱可能性を高めることができる。
後退手段120は、水中航走体2を一旦後退させる(回頭前の後退ステップS10)。
水中航走体2の回頭を行う前に水中航走体2を、今まで航走して来た元の方向に一旦後退させることによって障害物3から水中航走体2を後方へ離し、以降の回避行動による離脱可能性を高めることができる。
If it is determined in the change count determination step S7 that the change count has reached the upper limit, the process proceeds to a phase in which the underwater vehicle 2 is turned. If it is not possible to leave even after a predetermined number of parallel movements, the possibility of leaving can be increased by trying other actions.
The retreat means 120 temporarily retracts the underwater vehicle 2 (retreat step S10 before turning).
Before the underwater vehicle 2 is turned around, the underwater vehicle 2 is moved backward from the obstacle 3 by moving the underwater vehicle 2 backward in the original direction where it has been sailed. It is possible to increase the possibility of withdrawal due to avoidance behavior.

後退ステップS10の後、所定値決定手段50は、所定角度決定部53によって所定角度Δθを決定する(回頭の所定値決定ステップS11)。   After the reverse step S10, the predetermined value determining means 50 determines the predetermined angle Δθ by the predetermined angle determining unit 53 (the predetermined value determining step S11 for turning).

所定値決定ステップS11の後、回頭手段70は、水中航走体2を所定角度Δθ、回頭させる(回頭ステップS12)。
水中航走体2を回頭させることで、障害物3からの回避を図ることができる。
After the predetermined value determining step S11, the turning means 70 turns the underwater vehicle 2 by a predetermined angle Δθ (turning step S12).
By turning the underwater vehicle 2 around, it is possible to avoid the obstacle 3.

回頭ステップS12の後、移動制御手段80は、次の目標ウェイポイントWPnへの方向に移動を試みる(回頭後の移動制御ステップS13)。 After turning round step S12, the movement control unit 80 attempts to move in the direction to the next target waypoint WP n (movement control step S13 after stem turning).

移動制御ステップS13の後、回避判断手段90は、INSにより移動開始前位置Xからの変位ΔXを確認し、水中航走体2が次の目標ウェイポイントWPnの方向への移動試行を開始してから一定時間Δt経過後に、一定距離ΔX_min以上進んだか否かにより障害物3からの回避を判断する(回頭後の回避判断ステップS14)。 After the movement control step S13, the avoidance judging section 90 checks the displacement ΔX from the movement start position before X by INS, underwater vehicle 2 starts moving attempt in the direction of the next target waypoint WP n After a certain time Δt has elapsed, the avoidance from the obstacle 3 is determined based on whether or not the vehicle has traveled by a certain distance ΔX_min or more (avoidance determination step S14 after the turn).

回避判断ステップS14において、回避判断手段90は、水中航走体2が一定距離ΔX_min以上進んだと判定した場合は、障害物3からの回避を肯定する。
障害物3からの回避が肯定された場合は、水中航走体2は衝突後対応を終了して通常航走に復帰する。
In the avoidance determination step S14, the avoidance determination means 90 affirms avoidance from the obstacle 3 when it is determined that the underwater vehicle 2 has traveled a certain distance ΔX_min or more.
If the avoidance from the obstacle 3 is affirmed, the underwater vehicle 2 finishes the response after the collision and returns to normal traveling.

回避判断ステップS14において、回避判断手段90は、水中航走体2が一定距離ΔX_min以上進んでいないと判定した場合は、障害物3からの回避を否定する。
障害物3からの回避が否定された場合は、推力変更手段130は、水中航走体2の推力を増す(推力増加ステップS15)。
水中航走体2の推力を増すことにより、少々強引に障害物3からの回避を試みて、離脱可能性を高めることができる。例えば、障害物3が水中航走体2に絡みついたロープの場合は、推力を増すことでロープを引きちぎって離脱できる可能性がある。無論、水中航走体2の水平方向を含む空間への平行移動、所定角度の回頭、衝突点からの一旦の後退等により、離脱できる可能性も大きい。
In the avoidance determination step S14, the avoidance determination unit 90 denies avoidance from the obstacle 3 when it is determined that the underwater vehicle 2 has not traveled the predetermined distance ΔX_min or more.
When avoidance from the obstacle 3 is denied, the thrust change means 130 increases the thrust of the underwater vehicle 2 (thrust increase step S15).
By increasing the thrust of the underwater vehicle 2, it is possible to try to avoid the obstacle 3 forcibly a little and increase the possibility of leaving. For example, when the obstacle 3 is a rope entangled with the underwater vehicle 2, there is a possibility that the rope can be torn off by increasing the thrust. Of course, there is a high possibility that the underwater vehicle 2 can be separated by parallel movement to a space including the horizontal direction, turning at a predetermined angle, and once retreating from the collision point.

推力増加ステップS15の後、回避判断手段90は、INSにより移動開始前位置Xからの変位ΔXを確認し、水中航走体2が次の目標ウェイポイントWPnの方向への移動試行を開始してから一定時間Δt経過後に、一定距離ΔX_min以上進んだか否かにより障害物3からの回避を判断する(推力増加後の回避判断ステップS16)。 After thrust increase step S15, the avoidance judging section 90 checks the displacement ΔX from the movement start position before X by INS, underwater vehicle 2 starts moving attempt in the direction of the next target waypoint WP n After a certain time Δt elapses, the avoidance from the obstacle 3 is determined based on whether or not the vehicle has traveled by a certain distance ΔX_min or more (avoidance determination step S16 after thrust increase).

回避判断ステップS16において、回避判断手段90は、水中航走体2が一定距離ΔX_min以上進んだと判定した場合は、障害物3からの回避を肯定する。
障害物3からの回避が肯定された場合は、水中航走体2は衝突後対応を終了して通常航走に復帰する。
In the avoidance determination step S16, the avoidance determination means 90 affirms avoidance from the obstacle 3 when it is determined that the underwater vehicle 2 has traveled a certain distance ΔX_min or more.
If the avoidance from the obstacle 3 is affirmed, the underwater vehicle 2 finishes the response after the collision and returns to normal traveling.

回避判断ステップS16において、回避判断手段90は、水中航走体2が一定距離ΔX_min以上進んでいないと判定した場合は、障害物3からの回避を否定する。
障害物3からの回避が否定された場合は、推力変更手段130は、水中航走体2の推力を推力増加ステップS15における増加前のレベルに戻す(推力抑制ステップS17)。
In the avoidance determination step S16, the avoidance determination unit 90 denies avoidance from the obstacle 3 when it is determined that the underwater vehicle 2 has not traveled the predetermined distance ΔX_min or more.
When avoidance from the obstacle 3 is denied, the thrust change means 130 returns the thrust of the underwater vehicle 2 to the level before the increase in the thrust increase step S15 (thrust suppression step S17).

推力抑制ステップS17の後、繰り返し手段100は、所定角度Δθを変更した回数が、所定値変更回数設定部104に設定されている上限に達しているか否かを判断する(所定角度の変更回数判断ステップS18)。   After the thrust suppression step S17, the repetition unit 100 determines whether or not the number of times of changing the predetermined angle Δθ has reached the upper limit set in the predetermined value change number setting unit 104 (determination of the number of changes of the predetermined angle). Step S18).

変更回数判断ステップS18において、変更回数が上限に達していないと判断された場合は、ランダム値発生手段110は、所定角度Δθのランダム値を発生する(所定角度のランダム値発生ステップS19)。   If it is determined in the change count determination step S18 that the change count has not reached the upper limit, the random value generation means 110 generates a random value of the predetermined angle Δθ (random value generation step S19 of the predetermined angle).

ランダム値発生ステップS19の後、繰り返し手段100の所定角度変更部103は、所定角度Δθをランダム値発生手段110が発生したランダム値を用いて変更し、回頭ステップS12に戻す。すると水中航走体2は、変更後の所定角度Δθに従って回頭し、移動制御ステップS13、回避判断ステップS14、推力増加ステップS15、回避判断ステップS16、推力抑制ステップS17、変更回数判断ステップS18を実行する。以後は、回避判断ステップS14、S16において回避が肯定されるか、又は変更回数判断ステップS18において変更回数が上限に達したと判断されるまで、所定角度Δθをさらに変更し回頭ステップS12に戻すことを繰り返す(回頭の繰り返しステップS20)。
このように次の目標ウェイポイントWPnの方向への移動の試みを繰り返すことで、水中航走体2は衝突した衝突物3からの離脱可能性を高めることができる。
また、繰り返し手段100が変更する所定角度Δθは、一定割合で変更することもできるが、本実施形態のようにランダム値発生手段110が発生させたランダム値を用いて変更することが好ましい。所定角度Δθを変更する際にランダム値を用いることで、水中航走体2は所定角度Δθを変更するごとに異なった回避行動を行って偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。
After the random value generating step S19, the predetermined angle changing unit 103 of the repeating unit 100 changes the predetermined angle Δθ using the random value generated by the random value generating unit 110, and returns to the turning step S12. Then, the underwater vehicle 2 turns according to the changed predetermined angle Δθ, and executes the movement control step S13, the avoidance determination step S14, the thrust increase step S15, the avoidance determination step S16, the thrust suppression step S17, and the change count determination step S18. To do. Thereafter, the predetermined angle Δθ is further changed and returned to the turning step S12 until the avoidance is affirmed in the avoidance determination steps S14 and S16 or until it is determined that the number of changes has reached the upper limit in the change number determination step S18. Is repeated (repetition step S20).
By thus repeating the attempt of the movement in the direction of the next target waypoint WP n, the underwater vehicle 2 can increase the disengagement possibility from colliding object 3 that has collided.
In addition, the predetermined angle Δθ changed by the repeating unit 100 can be changed at a constant rate, but it is preferable to change the predetermined angle Δθ using a random value generated by the random value generating unit 110 as in the present embodiment. By using a random value when changing the predetermined angle Δθ, the underwater vehicle 2 can try a chance to leave by performing different avoidance actions each time the predetermined angle Δθ is changed. Can be effectively increased.

変更回数判断ステップS18において、変更回数が上限に達したと判断された場合は、水中航走体2の平行移動を行うフェーズに再び移行し、後退ステップS2を実行する。回頭を所定回数行っても離脱できない場合は、他の行動を試すことによって離脱可能性を高めることができる。   When it is determined in the change count determination step S18 that the change count has reached the upper limit, the process proceeds again to the phase in which the underwater vehicle 2 moves in parallel, and the reverse step S2 is executed. If it is not possible to leave even after a predetermined number of turns, the possibility of withdrawal can be increased by trying other actions.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図4は、本発明の他の実施形態による水中航走体の衝突後対応装置の構成図である。 図5及び図6は、本発明の他の実施形態による水中航走体の衝突後対応方法のフロー図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材については同一符号を付して説明を省略する。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a configuration diagram of an after-collision response device for an underwater vehicle according to another embodiment of the present invention. 5 and 6 are flowcharts of a post-collision handling method for an underwater vehicle according to another embodiment of the present invention. In addition, about the same functional member as above-mentioned embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

衝突後対応装置330は、衝突判断手段340と、目標値決定手段350と、平行移動手段360と、回避判断手段370と、繰り返し手段380と、回頭手段390と、ランダム値発生手段400と、推力変更手段410を備える。   The post-collision handling device 330 includes a collision determination unit 340, a target value determination unit 350, a parallel movement unit 360, an avoidance determination unit 370, a repetition unit 380, a turning unit 390, a random value generation unit 400, a thrust Changing means 410 is provided.

衝突判断手段340は、加速度検出手段341によって検出される水中航走体2の加速度αと、加加速度検出手段42によって検出される水中航走体2の加加速度jを監視し、加速度α又は加加速度jが閾値(特に負の閾値)を越えた場合に、水中航走体2が何らかの障害物3に衝突したと判断する。
加速度検出手段341及び加加速度検出手段342は、水中航走体2の航行に使用する航行用センサ23を共用している。このため、加速度検出手段341及び加加速度検出手段342を別途設ける必要が無い。
The collision determination unit 340 monitors the acceleration α of the underwater vehicle 2 detected by the acceleration detection unit 341 and the jerk j of the underwater vehicle 2 detected by the jerk detection unit 42, and detects the acceleration α or acceleration. When the acceleration j exceeds a threshold value (particularly a negative threshold value), it is determined that the underwater vehicle 2 has collided with some obstacle 3.
The acceleration detection means 341 and the jerk detection means 342 share the navigation sensor 23 used for navigation of the underwater vehicle 2. For this reason, it is not necessary to provide the acceleration detection means 341 and the jerk detection means 342 separately.

目標値決定手段350は、障害物3に衝突した水中航走体2をその障害物3から回避させるにあたって、移動目標となる目標値を決定する。目標値決定手段350は、目標方向決定部351と、目標高度決定部352を有する。
目標方向決定部351は、水中航走体2の目標方向を決定する。目標高度決定部352は、水中航走体2の目標高度を決定する。
The target value determining means 350 determines a target value to be a movement target when the underwater vehicle 2 that collides with the obstacle 3 is avoided from the obstacle 3. The target value determining unit 350 includes a target direction determining unit 351 and a target altitude determining unit 352.
The target direction determination unit 351 determines the target direction of the underwater vehicle 2. The target altitude determining unit 352 determines the target altitude of the underwater vehicle 2.

平行移動手段360は、水中航走体2を水平方向に移動させる水平移動部361と、水中航走体2を鉛直方向に移動させる鉛直移動部362を有する。水平移動部361と鉛直移動部362を同時に用いることで、水中航走体2を斜め方向に移動させることも可能である。
平行移動手段360は、目標値決定手段350で決定された目標値に従い、水中航走体2を目標方向又は目標高度へと移動させる。
The parallel moving unit 360 includes a horizontal moving unit 361 that moves the underwater vehicle 2 in the horizontal direction and a vertical moving unit 362 that moves the underwater vehicle 2 in the vertical direction. By using the horizontal moving unit 361 and the vertical moving unit 362 at the same time, the underwater vehicle 2 can be moved in an oblique direction.
The parallel moving unit 360 moves the underwater vehicle 2 in the target direction or the target altitude in accordance with the target value determined by the target value determining unit 350.

回避判断手段370は、INSにより移動開始前位置Xからの変位ΔXを確認し、一定時間Δt経過後に水中航走体2が一定距離ΔX_min以上進んだか否かにより障害物3からの回避を判断する。   The avoidance determination unit 370 confirms the displacement ΔX from the position X before the start of movement by INS, and determines avoidance from the obstacle 3 based on whether or not the underwater vehicle 2 has traveled a certain distance ΔX_min or more after a predetermined time Δt. .

繰り返し手段380は、目標方向変更部381、目標高度変更部382、目標値変更回数設定部383を有する。
目標方向変更部381は、目標方向θをΔθだけ変更する。目標高度変更部382は、目標高度hをΔhだけ変更する。ここで、目標方向θは、衝突点から見た次の目標ウェイポイントWPnの方向であり、目標高度hは衝突点における高度である。
目標値変更回数設定部383は、目標方向変更部381及び目標高度変更部382による変更回数の上限を設定する。
繰り返し手段380は、回避判断手段370による回避判断において障害物3からの回避ができなかったと判断された場合に、目標方向をθ+Δθに変更し、又は目標高度をh+Δhに変更し、以後、回避が行なわれたと判断されるか変更回数が上限に達するまで、目標方向θ+Δθ又は目標高度h+Δhの変更を繰り返す。
The repeater 380 includes a target direction changing unit 381, a target altitude changing unit 382, and a target value change count setting unit 383.
The target direction changing unit 381 changes the target direction θ by Δθ. The target altitude changing unit 382 changes the target altitude h by Δh. Here, the target direction θ is the direction of the next target waypoint WP n as viewed from the collision point, and the target altitude h is the altitude at the collision point.
The target value change count setting unit 383 sets an upper limit of the number of changes by the target direction change unit 381 and the target altitude change unit 382.
The repeater 380 changes the target direction to θ + Δθ or changes the target altitude to h + Δh when it is determined in the avoidance determination by the avoidance determination unit 370 that the avoidance from the obstacle 3 cannot be made. The target direction θ + Δθ or the target altitude h + Δh is repeatedly changed until it is determined that the change has been made or the number of changes reaches the upper limit.

回頭手段390は、目標方向変更部381で変更された目標方向θ+Δθに従い、水中航走体2をθ+Δθ方向に回頭させる。   The turning means 390 turns the underwater vehicle 2 in the θ + Δθ direction according to the target direction θ + Δθ changed by the target direction changing unit 381.

ランダム値発生手段400は、目標方向変更部381が目標方向を変更する際のΔθ、目標高度変更部382が目標高度を変更する際のΔhのそれぞれについて、ランダム値を発生する。   The random value generating means 400 generates a random value for each of Δθ when the target direction changing unit 381 changes the target direction and Δh when the target altitude changing unit 382 changes the target altitude.

推力変更手段410は、水中航走体2の推力を増加又は減少させる。   The thrust changing means 410 increases or decreases the thrust of the underwater vehicle 2.

衝突後対応装置330は、コンピュータ(図示略)によって実行されるプログラムによって制御される。図5及び図6を用いて衝突後対応の流れを説明する。   The post-collision handling device 330 is controlled by a program executed by a computer (not shown). The flow after the collision will be described with reference to FIGS.

衝突判断手段340は、加速度α又は加加速度jが閾値(特に負の閾値)を越えた場合は、水中航走体2が何らかの障害物3に衝突したと判断する(衝突検知ステップS101)。
水中航走体2は、障害物3との衝突が検知されたことを音響通信によって調査母船1に知らせ、一定時間、調査母船1からの指令を待つ。調査母船1からの指令があった場合は、その指令に従って航行する。
一定時間内に調査母船1からの指令が無い場合、又は自律的に衝突現場からの離脱を試行せよとの指令を調査母船1から受信した場合は、水中航走体2は、以下のステップを実行することで衝突現場からの離脱を試みる。離脱に成功した場合は、通常航走に復帰して計画測線に沿った水底調査等を行う。
When the acceleration α or jerk j exceeds a threshold value (particularly a negative threshold value), the collision determination unit 340 determines that the underwater vehicle 2 has collided with some obstacle 3 (collision detection step S101).
The underwater vehicle 2 informs the survey mother ship 1 by acoustic communication that a collision with the obstacle 3 has been detected, and waits for a command from the survey mother ship 1 for a certain period of time. If there is a command from the survey mother ship 1, it will follow the command.
If there is no command from the survey mother ship 1 within a certain time, or if a command to try to leave the collision site autonomously is received from the survey mother ship 1, the underwater vehicle 2 performs the following steps: Try to leave the collision site by executing. If the departure is successful, return to normal sailing and conduct a bottom survey along the planned line.

衝突検知ステップS101の後、水平移動部361は、目標方向決定部351で設定された目標方向θに従い、次の目標ウェイポイントWPnの方向であるθ方向に高度hは変更せずに水中航走体2を前進させる(目標方向の前進ステップS102)。
障害物3に衝突後、何らかの理由により次の目標ウェイポイントWPnの方向に航走可能になっている場合もあり得るので、まずはθ方向に水中航走体2を前進させることにより、既に障害物3を回避した状態にあるか否かを確認することができる。
After the collision detection step S101, the horizontal moving unit 361, in accordance with the target direction θ set by the target direction determination unit 351, the altitude h in θ direction is the direction of the next target waypoint WP n underwater without changing The traveling body 2 is moved forward (step S102 in the target direction).
After the collision with the obstacle 3, it may be possible to sail in the direction of the next target waypoint WP n for some reason. It can be confirmed whether or not the object 3 is avoided.

前進ステップS102の後、回避判断手段370は、INSにより移動開始前位置Xからの変位ΔXを確認し、水中航走体2が前進を開始してから一定時間Δt経過後に、θ方向に一定距離Δx_min以上進んだか否かにより障害物3からの回避を判断する(目標方向の回避判断ステップS103)。   After the forward step S102, the avoidance determining means 370 confirms the displacement ΔX from the position X before starting movement by INS, and after a certain time Δt has elapsed since the underwater vehicle 2 started moving forward, a certain distance in the θ direction. The avoidance from the obstacle 3 is determined based on whether or not the vehicle has advanced by Δx_min or more (target direction avoidance determination step S103).

回避判断ステップS103において、回避判断手段370は、水中航走体2が衝突点から一定距離ΔX_min以上進んだと判定した場合は、障害物3からの回避を肯定する。
障害物3からの回避が肯定された場合は、水中航走体2は衝突後対応を終了して通常航走に復帰する。
In the avoidance determination step S103, the avoidance determination means 370 affirms avoidance from the obstacle 3 when it determines that the underwater vehicle 2 has advanced from the collision point by a certain distance ΔX_min or more.
If the avoidance from the obstacle 3 is affirmed, the underwater vehicle 2 finishes the response after the collision and returns to normal traveling.

回避判断ステップS103において、回避判断手段370は、水中航走体2が衝突点から一定距離ΔX_min以上進んでいないと判定した場合は、障害物3からの回避を否定する。
障害物3からの回避が否定された場合は、ランダム値発生手段400は、目標方向を変更するためのΔθのランダム値を発生する(目標方向のランダム値発生ステップS104)。
In the avoidance determination step S103, the avoidance determination means 370 denies avoidance from the obstacle 3 when it is determined that the underwater vehicle 2 has not advanced from the collision point by a certain distance ΔX_min or more.
When the avoidance from the obstacle 3 is denied, the random value generation means 400 generates a random value of Δθ for changing the target direction (random value generation step S104 in the target direction).

ランダム値発生ステップS104の後、繰り返し手段380の目標方向変更部381は、目標方向をランダム値発生手段400が発生したランダム値を用いてθ+Δθに変更する(目標方向の変更ステップS105)。   After the random value generating step S104, the target direction changing unit 381 of the repeating unit 380 changes the target direction to θ + Δθ using the random value generated by the random value generating unit 400 (target direction changing step S105).

変更ステップS105の後、繰り返し手段380は、目標方向を変更した回数が、目標値変更回数設定部383に設定されている上限に達しているか否かを判断する(目標方向の変更回数判断ステップS106)。   After the change step S105, the repeater 380 determines whether or not the number of times the target direction has been changed has reached the upper limit set in the target value change number setting unit 383 (target direction change number determination step S106). ).

変更回数判断ステップS106において、変更回数が上限に達していないと判断された場合は、水平移動部361は、目標方向変更部381によって変更された目標方向θ+Δθに従い、θ+Δθ方向に水中航走体2を平行移動する(移動ステップS107)。移動ステップS107の後は、回避判断ステップS103に戻る。   If it is determined in the change count determination step S106 that the change count has not reached the upper limit, the horizontal movement unit 361 follows the target direction θ + Δθ changed by the target direction change unit 381 in the direction of θ + Δθ. Are translated (moving step S107). After the movement step S107, the process returns to the avoidance determination step S103.

変更回数判断ステップS106において、変更回数が上限に達したと判断された場合は、水中航走体2の回頭を行うフェーズに移行する。
回頭手段390は、目標方向変更部381によって変更された目標方向θ+Δθに従い、θ+Δθ方向に水中航走体2を回頭し、前進する(回頭ステップS108)。
If it is determined in the change count determination step S106 that the change count has reached the upper limit, the process proceeds to a phase in which the underwater vehicle 2 is turned.
In accordance with the target direction θ + Δθ changed by the target direction changing unit 381, the turning means 390 turns the underwater vehicle 2 in the θ + Δθ direction and moves forward (turning step S108).

回頭ステップS108の後、回避判断手段370は、INSにより移動開始前位置Xからの変位ΔXを確認し、水中航走体2が回頭後に前進を開始してから一定時間Δt経過後に、θ+Δθ方向に一定距離Δx_min以上進んだか否かにより障害物3からの回避を判断する(回頭の回避判断ステップS109)。   After the turning step S108, the avoidance judging means 370 confirms the displacement ΔX from the position X before the movement start by INS, and in the θ + Δθ direction after a certain time Δt has elapsed since the underwater vehicle 2 started moving forward after turning. The avoidance from the obstacle 3 is determined based on whether or not the vehicle has traveled by a certain distance Δx_min or more (turning avoidance determination step S109).

回避判断ステップS109において、回避判断手段370により障害物3からの回避が肯定された場合は、水中航走体2は衝突後対応を終了して通常航走に復帰する。   In the avoidance determination step S109, when avoidance from the obstacle 3 is affirmed by the avoidance determination means 370, the underwater vehicle 2 finishes the response after the collision and returns to normal traveling.

回避判断ステップS109において、回避判断手段370により障害物3からの回避が否定された場合は、推力変更手段410は、水中航走体2の推力を増して前進する(推力増加ステップS110)。   In the avoidance determination step S109, when avoidance from the obstacle 3 is denied by the avoidance determination means 370, the thrust change means 410 advances while increasing the thrust of the underwater vehicle 2 (thrust increase step S110).

推力増加ステップS110の後、回避判断手段370は、INSにより移動開始前位置Xからの変位ΔXを確認し、水中航走体2が推力増加後に前進を開始してから一定時間Δt経過後に、θ+Δθ方向に一定距離Δx_min以上進んだか否かにより障害物3からの回避を判断する(推力増加後の回避判断ステップS111)。   After the thrust increase step S110, the avoidance determination unit 370 confirms the displacement ΔX from the position X before the movement start by INS, and θ + Δθ after a certain time Δt has elapsed since the underwater vehicle 2 started moving forward after the thrust increase. The avoidance from the obstacle 3 is determined based on whether or not the vehicle has traveled a certain distance Δx_min or more in the direction (avoidance determination step S111 after thrust increase).

回避判断ステップS111において、回避判断手段370により障害物3からの回避が肯定された場合は、水中航走体2は衝突後対応を終了して通常航走に復帰する。   In the avoidance determination step S111, when avoidance from the obstacle 3 is affirmed by the avoidance determination means 370, the underwater vehicle 2 finishes the response after the collision and returns to normal traveling.

回避判断ステップS111において、回避判断手段370により障害物3からの回避が否定された場合は、推力変更手段410は、水中航走体2の推力を推力増加ステップS110における増加前のレベルに戻す(推力抑制ステップS112)。   In the avoidance determination step S111, when avoidance from the obstacle 3 is denied by the avoidance determination means 370, the thrust change means 410 returns the thrust of the underwater vehicle 2 to the level before the increase in the thrust increase step S110 ( Thrust suppression step S112).

推力抑制ステップS112の後、繰り返し手段380は、回頭フェーズにおいて目標方向θ+Δθを変更した回数が、目標値変更回数設定部383に設定されている上限に達しているか否かを判断する(回頭の変更回数判断ステップS113)。   After the thrust suppression step S112, the repetition unit 380 determines whether or not the number of times the target direction θ + Δθ has been changed in the turn phase has reached the upper limit set in the target value change number setting unit 383 (change of turn). Number determination step S113).

変更回数判断ステップS113において、変更回数が上限に達していないと判断された場合は、ランダム値発生手段400は、目標方向を変更するためのΔθのランダム値を発生する(回頭のランダム値発生ステップS114)。   When it is determined in the change count determination step S113 that the change count has not reached the upper limit, the random value generating means 400 generates a random value of Δθ for changing the target direction (the random value generation step of the turn) S114).

ランダム値発生ステップS114の後、繰り返し手段380の目標方向変更部381は、目標方向をランダム値発生手段400が発生したランダム値を用いてθ+Δθに変更し(回頭の目標方向変更ステップS115)、回頭ステップS108に戻す。   After the random value generating step S114, the target direction changing unit 381 of the repeating unit 380 changes the target direction to θ + Δθ using the random value generated by the random value generating unit 400 (turning target direction changing step S115), and turning. It returns to step S108.

変更回数判断ステップS113において、変更回数が上限に達したと判断された場合は、水中航走体2の目標高度を変更するフェーズに移行する。
ランダム値発生手段400は、目標高度を変更するためのΔhのランダム値を発生する(目標高度のランダム値発生ステップS116)。
If it is determined in the change count determination step S113 that the change count has reached the upper limit, the process proceeds to a phase in which the target altitude of the underwater vehicle 2 is changed.
The random value generating means 400 generates a random value of Δh for changing the target altitude (target altitude random value generating step S116).

ランダム値発生ステップS116の後、繰り返し手段380の目標高度変更部382は、目標高度をランダム値発生手段400が発生したランダム値を用いてh+Δhに変更する(目標高度変更ステップS117)。   After the random value generation step S116, the target altitude changing unit 382 of the repeating unit 380 changes the target altitude to h + Δh using the random value generated by the random value generating unit 400 (target altitude changing step S117).

目標高度変更ステップS117の後、鉛直移動手段362は、目標高度変更部382によって変更された目標高度h+Δhに従い、h+Δhに鉛直移動する(鉛直移動ステップS118)。   After the target altitude changing step S117, the vertical moving means 362 moves vertically to h + Δh according to the target altitude h + Δh changed by the target altitude changing unit 382 (vertical moving step S118).

鉛直移動ステップS118の後、回避判断手段370は、INS又は下方ソナー25により移動開始前高度hからの変位Δhを確認し、水中航走体2が移動を開始してから一定時間Δt経過後に、一定高度差Δh_min以上進んだか否かにより障害物3からの回避を判断する(鉛直移動後の回避判断ステップS119)。   After the vertical movement step S118, the avoidance determination means 370 confirms the displacement Δh from the altitude h before the movement start by INS or the lower sonar 25, and after a certain time Δt has elapsed since the underwater vehicle 2 started moving, The avoidance from the obstacle 3 is determined based on whether or not the vehicle has advanced by a certain altitude difference Δh_min or more (avoidance determination step S119 after vertical movement).

回避判断ステップS119において、回避判断手段370により障害物3からの回避が肯定された場合は、水中航走体2は衝突後対応を終了して通常航走に復帰する。   In the avoidance determination step S119, when avoidance from the obstacle 3 is affirmed by the avoidance determination means 370, the underwater vehicle 2 finishes the response after the collision and returns to normal traveling.

回避判断ステップS119において、回避判断手段370により障害物3からの回避が否定された場合は、繰り返し手段380は、目標高度を変更した回数が、目標値変更回数設定部383に設定されている上限に達しているか否かを判断する(目標高度の変更回数判断ステップS120)。   In the avoidance determination step S119, when avoidance from the obstacle 3 is denied by the avoidance determination unit 370, the repetition unit 380 determines that the number of times the target altitude has been changed is the upper limit set in the target value change number setting unit 383. Is determined (step S120 for determining the target altitude change count).

変更回数判断ステップS120において、変更回数が上限に達したと判断された場合は、衝突後対応を終了する。   If it is determined in the change count determination step S120 that the change count has reached the upper limit, the post-collision response is terminated.

変更回数判断ステップS120において、変更回数が上限に達していないと判断された場合は、繰り返し手段380は、ランダム値発生ステップS116に戻ったのち目標高度変更ステップS117において目標高度h+Δhをさらに変更し、以後、回避判断ステップS119において回避が肯定されるか、又は変更回数判断ステップS120において変更回数が上限に達したと判断されるまで、ランダム値発生ステップS116に戻ったのち目標高度変更ステップS117において目標高度h+Δhを変更することを繰り返す。   If it is determined in the change count determination step S120 that the change count has not reached the upper limit, the repeater 380 returns to the random value generation step S116 and then further changes the target altitude h + Δh in the target altitude change step S117. Thereafter, the process returns to the random value generation step S116 after the avoidance is affirmed in the avoidance determination step S119 or until it is determined in the change count determination step S120 that the change count has reached the upper limit. Repeat changing the altitude h + Δh.

このように回避の試みを繰り返すことで、衝突物3からの離脱可能性を高めることができる。
また、繰り返し手段380が変更する際のΔθ及びΔhは、一定割合で変更することもできるが、本実施形態のようにランダム値発生手段400が発生させたランダム値を用いて変更することが好ましい。Δθ及びΔhにランダム値を用いることで、水中航走体2は目標方向又は目標高度を変更するごとに異なった回避行動を行って偶然の離脱を試みることができるため、離脱可能性を効果的に高めることができる。
Thus, the possibility of detachment from the collision object 3 can be increased by repeating the avoidance attempt.
Further, Δθ and Δh when the repetition unit 380 is changed can be changed at a constant rate, but it is preferable to change using a random value generated by the random value generation unit 400 as in the present embodiment. . By using random values for Δθ and Δh, the underwater vehicle 2 can try to avoid accidents by performing different avoidance actions every time the target direction or target altitude is changed. Can be increased.

なお、図2に示した実施形態における衝突後装置30と、図4に示した他の実施形態における衝突後装置330における各手段又は各部を任意に組み合わせた衝突後装置を用い、図3に示した実施形態における衝突後対応方法と、図5及び図6に示した他の実施形態における衝突後対応方法とを任意に組み合わせて、衝突した障害物3からの離脱を水中航走体2に試みさせることもできる。   2 and the post-collision device 30 in the embodiment shown in FIG. 2 and the post-collision device 330 in another embodiment shown in FIG. The post-collision handling method in the embodiment and the post-collision handling method in the other embodiments shown in FIGS. 5 and 6 are arbitrarily combined, and the underwater vehicle 2 is attempted to leave the obstacle 3 that has collided. It can also be made.

本発明の水中航走体の衝突後対応方法、衝突後対応装置、及び衝突後対応プログラムは、水底調査等を行う水中航走体に適用することで、障害物との衝突後、水中航走体が外部センサで周囲の詳細状況が把握できない場合であっても、自律的に衝突現場からの離脱を試みさせることができる。   The after-collision response method, the after-collision response device, and the after-collision response program of the present invention are applied to an underwater vehicle that performs bottom surveys, etc. Even when the body cannot grasp the detailed situation of the surroundings with an external sensor, it can be made to attempt to leave the collision site autonomously.

2 水中航走体
3 障害物
23 航行用センサ
30 衝突後対応装置
41 加速度検出手段
42 加加速度検出手段
60 平行移動手段
70 回頭手段
80 移動制御手段
90 回避判断手段
100 繰り返し手段
110 ランダム値発生手段
120 後退手段
WPn 目標ウェイポイント
S1 衝突検知ステップ
S4 平行移動ステップ
S5 移動制御ステップ
S6、S14、S16 回避判断ステップ
S8、S19 ランダム値発生ステップ
S9、S20 繰り返しステップ
S12 回頭ステップ
2 Underwater vehicle 3 Obstacle 23 Navigation sensor 30 Post-collision response device 41 Acceleration detection means 42 Jerk detection means 60 Parallel movement means 70 Turning means 80 Movement control means 90 Avoidance determination means 100 Repetition means 110 Random value generation means 120 Backward means WP n Target waypoint S1 Collision detection step S4 Parallel movement step S5 Movement control steps S6, S14, S16 Avoidance determination steps S8, S19 Random value generation steps S9, S20 Repeat step S12 Rounding step

Claims (20)

水の中を航走する水中航走体の障害物への衝突後の対応方法であって、前記水中航走体に搭載した加速度検出手段及び/又は加加速度検出手段で前記障害物への前記水中航走体の衝突を検知し、衝突点から上方向又は水平方向を含む空間に前記水中航走体を所定距離又は所定時間、平行移動させ、目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより前記障害物からの回避を判断することを特徴とする水中航走体の衝突後対応方法。   A method for responding to an obstacle in an underwater vehicle traveling in water after collision with an obstacle, the acceleration detecting means and / or jerk detecting means mounted on the underwater vehicle being Detects a collision of the underwater vehicle, moves the underwater vehicle parallel to the space including the upward or horizontal direction from the collision point for a predetermined distance or predetermined time, and tries to move in the direction toward the target waypoint. An after-collision response method for an underwater vehicle, wherein avoidance from the obstacle is determined based on whether or not the vehicle has traveled over a certain distance after a lapse of time. 前記障害物からの回避ができなかったと判断された場合に、前記所定距離又は前記所定時間を変更し、前記目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、前記所定距離又は前記所定時間をさらに変更し、前記目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返すことを特徴とする請求項1に記載の水中航走体の衝突後対応方法。   When it is determined that the obstacle could not be avoided, the predetermined distance or the predetermined time is changed, and the movement to the target waypoint is attempted. Thereafter, until it is determined that the avoidance is performed. 2. The post-collision response method for an underwater vehicle according to claim 1, wherein the predetermined distance or the predetermined time is further changed, and an attempt to move in the direction toward the target waypoint is repeated. 変更する前記所定距離又は前記所定時間としてランダム値を用いることを特徴とする請求項2に記載の水中航走体の衝突後対応方法。   The method according to claim 2, wherein a random value is used as the predetermined distance or the predetermined time to be changed. 前記衝突点から一旦後退した後、前記所定距離又は前記所定時間、平行移動させることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の水中航走体の衝突後対応方法。   The after-collision response method for an underwater vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the vehicle is moved backward from the collision point and then translated for the predetermined distance or the predetermined time. 水の中を航走する水中航走体の障害物への衝突後の対応方法であって、前記水中航走体に搭載した加速度検出手段及び/又は加加速度検出手段で前記障害物への前記水中航走体の衝突を検知し、衝突点で前記水中航走体を所定角度、回頭させ、目標ウェイポイントの方向に移動を試み、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより前記障害物からの回避を判断することを特徴とする水中航走体の衝突後対応方法。   A method for responding to an obstacle in an underwater vehicle traveling in water after collision with an obstacle, the acceleration detecting means and / or jerk detecting means mounted on the underwater vehicle being Detects a collision of an underwater vehicle, turns the underwater vehicle at a collision angle by a predetermined angle, attempts to move in the direction of the target waypoint, and determines whether or not the obstacle An after-collision method for an underwater vehicle characterized by determining avoidance from an object. 前記障害物からの回避ができなかったと判断された場合に、前記所定角度を変更し、前記目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、前記所定角度をさらに変更し、前記目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返すことを特徴とする請求項5に記載の水中航走体の衝突後対応方法。   When it is determined that the obstacle cannot be avoided, the predetermined angle is changed, the movement to the direction of the target waypoint is attempted, and thereafter, the predetermined angle is determined until the avoidance is determined. The method of responding to a post-collision of an underwater vehicle according to claim 5, further changing and further repeating an attempt to move in the direction toward the target waypoint. 変更する前記所定角度としてランダム値を用いることを特徴とする請求項6に記載の水中航走体の衝突後対応方法。   The method according to claim 6, wherein a random value is used as the predetermined angle to be changed. 前記衝突点から一旦後退した後、前記所定角度、回頭させることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の水中航走体の衝突後対応方法。   The after-collision method for an underwater vehicle according to any one of claims 5 to 7, wherein the vehicle is turned by the predetermined angle after retreating from the collision point. 請求項1から請求項4に記載のいずれか1項に記載の水中航走体の衝突後対応方法を行なっても前記障害物からの回避ができない場合に、請求項5から請求項8のいずれか1項に記載の水中航走体の衝突後対応方法を行なう及び/又は前記水中航走体の推力を増すことを特徴とする水中航走体の衝突後対応方法。   If any of the obstacles cannot be avoided even after performing the after-collision handling method for an underwater vehicle according to any one of claims 1 to 4, any of claims 5 to 8 An after-collision response method for an underwater vehicle according to claim 1, wherein the after-collision response method for an underwater vehicle is performed and / or the thrust of the underwater vehicle is increased. 水の中を航走する水中航走体の障害物への衝突後の対応装置であって、前記障害物への前記水中航走体の衝突を検知する前記水中航走体に搭載した加速度検出手段及び/又は加加速度検出手段と、衝突点から上方向又は水平方向を含む空間に前記水中航走体を所定距離又は所定時間、平行移動させる平行移動手段と、目標ウェイポイントへの方向に移動を試みる移動制御手段と、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより前記障害物からの回避を判断する回避判断手段とを備えたことを特徴とする水中航走体の衝突後対応装置。   Acceleration detection device mounted on the underwater vehicle for detecting a collision of the underwater vehicle with the obstacle after the collision with the obstacle of the underwater vehicle running in the water Means and / or jerk detection means, parallel movement means for translating the underwater vehicle for a predetermined distance or a predetermined time from a collision point to a space including an upward direction or a horizontal direction, and movement in a direction toward a target waypoint And an after-collision response device for an underwater vehicle, comprising: a movement control means that attempts to avoid the obstacle according to whether or not the vehicle has traveled over a certain distance after a certain time has passed. . 前記衝突点で前記水中航走体を所定角度、回頭させる回頭手段を備え、前記目標ウェイポイントの方向に移動を試み、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより前記障害物からの回避を前記回避判断手段で判断することを特徴とする請求項10に記載の水中航走体の衝突後対応装置。   A turning means for turning the underwater vehicle at a predetermined angle at the collision point, trying to move in the direction of the target waypoint, and avoiding from the obstacle depending on whether or not the vehicle has traveled a certain distance after a certain time The after-collision response device for an underwater vehicle according to claim 10, wherein the avoidance judging means judges the situation. 前記障害物からの回避ができなかったと判断された場合に、前記所定距離若しくは前記所定時間又は前記所定角度を変更し、前記目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、前記所定距離若しくは前記所定時間又は前記所定角度をさらに変更し、前記目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返す繰り返し手段を備えたことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の水中航走体の衝突後対応装置。   If it is determined that the obstacle could not be avoided, the predetermined distance or the predetermined time or the predetermined angle is changed, and the movement to the target waypoint is attempted. 11. The apparatus according to claim 10, further comprising a repeating unit that further changes the predetermined distance, the predetermined time, or the predetermined angle until the determination is made, and repeats an attempt to move in the direction toward the target waypoint. Item 12. The after-collision device for an underwater vehicle according to Item 11. 変更する前記所定距離若しくは前記所定時間又は前記所定角度のランダム値を発生するランダム値発生手段を備えたことを特徴とする請求項12に記載の水中航走体の衝突後対応装置。   The post-collision response device for an underwater vehicle according to claim 12, further comprising random value generating means for generating a random value of the predetermined distance or the predetermined time or the predetermined angle to be changed. 前記衝突点から一旦後退させる後退手段を備えたことを特徴とする請求項10から請求項13のいずれか1項に記載の水中航走体の衝突後対応装置。   The after-collision response apparatus for an underwater vehicle according to any one of claims 10 to 13, further comprising a retraction means for temporarily retreating from the collision point. 前記加速度検出手段及び/又は前記加加速度検出手段は、前記水中航走体の航行に使用する航行用センサを共用することを特徴とする請求項10から請求項14のいずれか1項に記載の水中航走体の衝突後対応装置。   The said acceleration detection means and / or the said jerk detection means share the navigation sensor used for the navigation of the said underwater vehicle, The any one of Claims 10-14 characterized by the above-mentioned. Device for handling underwater vehicles after a collision. 前記航行用センサは、慣性航法装置又はドップラーソナーであることを特徴とする請求項15に記載の水中航走体の衝突後対応装置。   The after-collision device for an underwater vehicle according to claim 15, wherein the navigation sensor is an inertial navigation device or a Doppler sonar. 水の中を航走する水中航走体の障害物への衝突後の対応プログラムであって、
コンピュータに、
前記障害物への前記水中航走体の衝突を検知する前記水中航走体に搭載した加速度検出手段及び/又は加加速度検出手段の信号を受け付ける衝突検知ステップと、
衝突点から上方向又は水平方向を含む空間に前記水中航走体を所定距離又は所定時間、平行移動させる平行移動ステップと、
目標ウェイポイントへの方向に移動を試みる移動制御ステップと、
一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより前記障害物からの回避を判断する回避判断ステップと
を実行させることを特徴とする水中航走体の衝突後対応プログラム。
A response program after a collision with an obstacle in an underwater vehicle that sails in water,
On the computer,
A collision detection step of receiving a signal of acceleration detection means and / or jerk detection means mounted on the underwater vehicle for detecting a collision of the underwater vehicle with the obstacle;
A translation step of translating the underwater vehicle for a predetermined distance or a predetermined time from a collision point to a space including an upward direction or a horizontal direction;
A movement control step that attempts to move in the direction to the target waypoint;
An after-collision response program for an underwater vehicle, which executes an avoidance determination step of determining avoidance from the obstacle based on whether or not the vehicle travels a certain distance after a predetermined time has elapsed.
前記衝突点で前記水中航走体を所定角度、回頭させる回頭ステップをさらに備え、前記目標ウェイポイントの方向に移動を試み、一定時間経過後に一定距離以上を進んだか否かにより前記障害物からの回避を前記回避判断ステップで判断することを特徴とする請求項17に記載の水中航走体の衝突後対応プログラム。   It further comprises a turning step of turning the underwater vehicle at a predetermined angle at the collision point, trying to move in the direction of the target waypoint, and depending on whether or not it has traveled more than a certain distance after a certain time has passed, 18. The post-collision response program for an underwater vehicle according to claim 17, wherein avoidance is determined in the avoidance determination step. 前記回避判断ステップで前記障害物からの回避が否定された場合に、前記所定距離若しくは前記所定時間又は前記所定角度を変更し、前記目標ウェイポイントへの方向に移動を試み、以後、回避が行なわれたと判断されるまで、前記所定距離若しくは前記所定時間又は前記所定角度をさらに変更し、前記目標ウェイポイントへの方向への移動の試みを繰り返す繰り返しステップをさらに備えたことを特徴とする請求項17又は請求項18に記載の水中航走体の衝突後対応プログラム。   When avoidance from the obstacle is denied in the avoidance determination step, the predetermined distance, the predetermined time, or the predetermined angle is changed, and the movement toward the target waypoint is attempted, and then the avoidance is performed. The method further comprises a step of repeatedly changing the predetermined distance, the predetermined time, or the predetermined angle and repeating an attempt to move in the direction toward the target waypoint until it is determined that the predetermined distance has been determined. The post-collision response program for an underwater vehicle according to claim 17 or claim 18. 変更する前記所定距離若しくは前記所定時間又は前記所定角度のランダム値を発生するランダム値発生ステップをさらに備えたことを特徴とする請求項19に記載の水中航走体の衝突後対応プログラム。
20. The post-collision response program for an underwater vehicle according to claim 19, further comprising a random value generation step of generating a random value of the predetermined distance or the predetermined time or the predetermined angle to be changed.
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