JP2023067304A - Underwater cruising vehicle monitor method, monitor program and monitor system - Google Patents
Underwater cruising vehicle monitor method, monitor program and monitor system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023067304A JP2023067304A JP2021178402A JP2021178402A JP2023067304A JP 2023067304 A JP2023067304 A JP 2023067304A JP 2021178402 A JP2021178402 A JP 2021178402A JP 2021178402 A JP2021178402 A JP 2021178402A JP 2023067304 A JP2023067304 A JP 2023067304A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- underwater vehicle
- action history
- monitoring
- underwater
- positioning information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
本発明は、水中航走体を行動履歴に基づいて監視する、水中航走体の監視方法、監視プログラム、及び監視システムに関する。 The present invention relates to an underwater vehicle monitoring method, a monitoring program, and a monitoring system for monitoring an underwater vehicle based on its action history.
海洋や湖沼等において調査水域に水中航走体を投入して水底探査を行う場合は、管制機器を搭載した水上の船舶等が水中航走体を管制している。
例えば特許文献1には、水上航走体に設けられ、水中航走体との間で音響通信により情報の送受信を行う音響通信機と、音響測位により水中航走体の位置を計測する音響測位機と、音響測位機による水中航走体の音響測位結果から算出される水中航走体の位置情報を保持する位置情報保持部としての記憶部と、位置情報保持部に保持されている水中航走体の位置情報から、水中航走体の移動経路を予測し、当該移動経路を移動する水中航走体との音響通信が可能となるように水上航走体の進路を決定する進路決定部及び進路決定部によって決定された進路に沿って水上航走体を航走させる航走制御部として機能する処理部と、を備える航走管理装置が開示されている。
また、特許文献2には、水中航走体に予め与える航走経路中に、相互に交差する緯度検出経路と経度検出経路とからなる位置修正用経路を設定し、水中航走体は、慣性航法により検出した位置に基づいて、緯度検出経路と経度検出経路とを連続して航走し、位置修正用経路を航走中の水中航走体と支援船との相対位置を音響測位し、支援船について求めた位置と音響測位した相対位置とに基づいて、水中航走体が実際に航走した緯度、経度を求め、水中航走体が実際に航走した緯度、経度と位置修正用航路との偏差を求め、この偏差を水中航走体に与えて検出位置を修正する水中航走体の検出位置修正方法が開示されている。
また、特許文献3には、水中航走体を、慣性航法位置に累積誤差がなくて精度が高い状態のときに、緯度方向と経度方向の各アップデート用経路に沿って航走させながら、支援船側より音響測位を行い、得られた音響測位位置の緯度成分の代表値を緯度方向基準値、音響測位位置の経度成分の代表値を経度方向基準値とし、その後、慣性航法位置に誤差が累積した水中航走体を、緯度方向と経度方向の各位置アップデート用経路に沿って再び航走させ、この際、支援船側からの音響測位で得られる音響測位位置の緯度方向の代表値、及び、音響測位位置の経度方向の代表値を、緯度方向と経度方向の各基準値と比較して緯度方向と経度方向の偏差を求め、この偏差により水中航走体の慣性航法位置を較正させる水中航走体の位置較正方法が開示されている。
また、特許文献4には、水中航走体を、定点保持又は着底により海底に対する相対位置変化を停止させ、この状態で、支援船側からの音響測位を複数回行い、各計測結果における緯度方向の平均と経度方向の平均を求めて、水中航走体の統計的に正しい緯度と経度を備えた音響測位位置を求め、又、水中航走体自身による慣性航法に基づく測位を行い、その緯度及び経度について、音響測位位置の緯度及び経度と比較して、緯度方向と経度方向の偏差をそれぞれ求め、求められた緯度方向及び経度方向の偏差により、水中航走体自身による慣性航法に基づく緯度と経度のデータを較正させ、更に、音響測位時に支援船を水底付近に停止させた水中航走体の鉛直線上付近に保持することで音響測位精度を向上させる水中航走体の位置較正方法が開示されている。
2. Description of the Related Art When an underwater vehicle is put into a survey water area in an ocean, a lake, or the like to explore the bottom of the water, a vessel or the like on the water equipped with a control device controls the underwater vehicle.
For example, in
Further, in Patent Document 2, a position correction path is set in a cruising path given in advance to an underwater vehicle, which consists of a latitude detection path and a longitude detection path that intersect each other. Based on the position detected by navigation, the latitude detection route and the longitude detection route are continuously navigated, and the relative positions of the underwater vehicle and the support ship traveling on the position correction route are acoustically measured, Based on the position obtained for the support ship and the relative position obtained by acoustic positioning, the latitude and longitude at which the underwater vehicle actually traveled are obtained, and the latitude and longitude at which the underwater vehicle actually traveled are used for position correction. A method for correcting the detected position of an underwater vehicle is disclosed, in which a deviation from a route is obtained and the deviation is applied to the underwater vehicle to correct the detected position.
Further, in Patent Document 3, when the inertial navigation position has no accumulated error and the accuracy is high, the underwater vehicle is sailed along each update route in the latitude direction and the longitude direction. Acoustic positioning is performed from the ship side, and the representative value of the latitude component of the obtained acoustic positioning position is used as the latitude direction reference value, and the representative value of the longitude component of the acoustic positioning position is used as the longitude direction reference value.After that, errors accumulate in the inertial navigation position. The submersible vehicle is caused to sail again along each position update route in the latitude and longitude directions, and at this time, the representative value in the latitude direction of the acoustic positioning position obtained by acoustic positioning from the support ship side, and Underwater navigation that compares the representative value in the longitude direction of the acoustic positioning position with each reference value in the latitude and longitude directions to obtain the deviation in the latitude and longitude directions, and uses this deviation to calibrate the inertial navigation position of the underwater vehicle. A method for calibrating the position of a running body is disclosed.
In addition, in Patent Document 4, the underwater vehicle is held at a fixed point or landed on the seabed to stop relative position change with respect to the seabed. and the average of the longitudinal direction to obtain the acoustic positioning position with the statistically correct latitude and longitude of the underwater vehicle. and longitude are compared with the latitude and longitude of the acoustic positioning position to obtain the latitude and longitude deviations, respectively. and longitude data, and furthermore, the position calibration method of the underwater vehicle improves the acoustic positioning accuracy by holding the support ship near the bottom of the water during acoustic positioning and holding it near the vertical line of the underwater vehicle. disclosed.
図8は従来の水中航走体に対する管制の模式図である。水中航走体200がAUV(Autonomous Underwater Vehicle、無人かつ無索で自律航走するロボット)である場合、母船100による管制には音響通信による状態確認と音響測位による位置確認が用いられるが、音波を用いるという物理的な制約から、数秒~数十秒という間隔で実行せざるを得ず、図8に示すように、通信及び測位を実施した瞬間の点的な情報を疎らにしか得る事ができない。このため、従来、水中航走体200の詳細な航走経路(航跡)は、運用中には得られず、揚収した水中航走体200からログを回収し、詳細に解析することで初めて得られる情報であった。このように従来の管制は、通信及び測位のタイミングで水中航走体200の位置座標の点情報を取得するに留まっているが、これではAUVの異常行動の察知や、ピンポイントの観測地点を観測できたかの判断ができず、AUVの管制が十全とは言えない。
また、特許文献1には、水上航走体が水中航走体との相対位置と自らの絶対位置とに基づいて水中航走体の位置情報を取得して水中航走体に提供し、水中航走体が提供された位置情報を用いて自位置を較正することが記載されているが、水中航走体から取得した行動履歴を補正して正しい行動履歴を運用中に再現するものではない。
また、特許文献2は、水中航走体が位置修正用経路から外れている場合は支援船から修正値を水中航走体に送信し水中航走体が修正値に基づいて自位置を修正するものであるが、水中航走体から取得した行動履歴を補正して正しい行動履歴を運用中に再現するものではない。
また、特許文献3は、予め設定したアップデート用経路を利用して水中航走体の慣性航法位置を較正するものであるが、水中航走体から取得した行動履歴を補正して正しい行動履歴を運用中に再現するものではない。
また、特許文献4は、停止させた水中航走体の位置を支援船から計測して求めた音響計測位置を基に水中航走体の慣性航法位置を較正するものであるが、水中航走体から取得した行動履歴を補正して正しい行動履歴を運用中に再現するものではない。
そこで本発明は、潜航中の水中航走体を通信と音響測位により管制する場面において、より高度な水中航走体の管制を可能とする水中航走体の監視方法、監視プログラム、及び監視システムを提供することを目的とする。
FIG. 8 is a schematic diagram of control for a conventional underwater vehicle. When the
Further, in
Further, Patent Document 2 discloses that when an underwater vehicle is deviated from a position correction route, a correction value is transmitted from a support ship to the underwater vehicle, and the underwater vehicle corrects its own position based on the correction value. However, it does not reproduce the correct action history during operation by correcting the action history acquired from the underwater vehicle.
Further, Patent Document 3 calibrates the inertial navigation position of an underwater vehicle using a preset update route, correcting the action history acquired from the underwater vehicle to obtain a correct action history. It is not reproducible during operation.
Further, Patent Document 4 calibrates the inertial navigation position of the underwater vehicle based on the acoustic measurement position obtained by measuring the position of the stopped underwater vehicle from a support ship. It does not reproduce the correct action history during operation by correcting the action history acquired from the body.
Accordingly, the present invention provides a monitoring method, a monitoring program, and a monitoring system that enable more advanced control of an underwater vehicle in situations where an underwater vehicle that is diving is controlled by communication and acoustic positioning. intended to provide
請求項1記載に対応した水中航走体の監視方法においては、水中航走体を行動履歴に基づいて監視する監視方法であって、水中航走体で得た航走経路を含む行動履歴を所定の周期又は指示信号に基づいて通信手段を介して取得する行動履歴取得ステップと、水中航走体の3次元位置を音響測位装置で計測し測位情報を取得する測位情報取得ステップと、同時刻における行動履歴と測位情報とを比較し、測位情報に基づき行動履歴を補正して正しい行動履歴を再現する行動履歴再現ステップと、水中航走体を監視するための再現した正しい行動履歴を提供する監視情報提供ステップとを備えたことを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、通信により取得した行動履歴と音響測位で得た測位情報から、所定の周期又は指示信号に基づいた測位点間における水中航走体の位置を含む正しい行動履歴を運用中にその場で再現し、正しい行動履歴を準リアルタイムに運用者に提供できるため、運用者は提供された正しい行動履歴に基づいて水中航走体の監視を行い、異常行動の察知による故障等の予見や、設定された航走ルートからの逸脱判断など、より高度な水中航走体の管制を行うことができる。
A monitoring method for an underwater vehicle corresponding to
According to the present invention of
請求項2記載の本発明は、行動履歴再現ステップにおいて、通信手段による通信時の3次元位置と、取得した行動履歴のうちの通信時と同時刻における自己位置推定結果とを比較し、3次元位置と自己位置推定結果との誤差の時間変化を推定することにより、行動履歴を補正して正しい行動履歴としての航跡を再現することを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、測位点間の水中航走体の行動履歴を誤差の時間変化を推定することにより航跡として精度よく再現することができる。
In the present invention according to claim 2, in the action history reproduction step, the three-dimensional position at the time of communication by the communication means is compared with the self-position estimation result at the same time as the communication in the acquired action history, and the three-dimensional It is characterized by correcting the action history and reproducing the wake as a correct action history by estimating the time change of the error between the position and the self-position estimation result.
According to the second aspect of the present invention, the action history of the underwater vehicle between positioning points can be accurately reproduced as a wake by estimating the time change of the error.
請求項3記載の本発明は、行動履歴再現ステップにおいて、行動履歴を補正するに当たり、水中航走体で得た水深データと既知の水底地形図との照合により得られた位置推定結果を利用することを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、水深データと水底地形図との照合により得られる位置推定結果を加味して測位点間の水中航走体の行動履歴を精度よく再現することができる。
According to the third aspect of the present invention, in correcting the action history in the action history reproducing step, the position estimation result obtained by matching the water depth data obtained by the underwater vehicle with a known topographical map of the waterbed is used. It is characterized by
According to the third aspect of the present invention, it is possible to accurately reproduce the action history of the underwater vehicle between the positioning points by taking into consideration the position estimation result obtained by comparing the water depth data and the water bottom topographic map. .
請求項4記載の本発明は、行動履歴再現ステップで推定した誤差の時間変化を蓄積し、水中航走体における誤差蓄積の予測を行い、測位情報取得ステップで取得した測位情報の欠落や誤検出があった場合に、誤差蓄積の予測結果を測位情報の代用とすることを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、測位情報が欠落又は誤検出となった場合でも、通信により行動履歴が取得できていれば、それまでに蓄積されている誤差の時間変化から現在の誤差蓄積を予測し、その予測結果を測位情報の代わりに用いて、測位点間の水中航走体の行動履歴を運用中にその場で再現することができる。
In the present invention according to claim 4, the time change of the error estimated in the action history reproduction step is accumulated, the error accumulation in the underwater vehicle is predicted, and the positioning information obtained in the positioning information obtaining step is missing or detected incorrectly. is characterized by using the prediction result of error accumulation as a substitute for the positioning information.
According to the fourth aspect of the present invention, even if the positioning information is lost or detected incorrectly, if the action history can be acquired through communication, the current By predicting error accumulation and using the prediction result instead of positioning information, the action history of the underwater vehicle between positioning points can be reproduced on the spot during operation.
請求項5記載の本発明は、通信手段を音響通信方式とするとともに、通信手段で音響測位装置を兼ねて水中航走体の3次元位置を測位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、通信手段で音響測位も行うことができるため、設置スペース及びコスト等を抑制することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, the communication means employs an acoustic communication system, and the communication means also serves as an acoustic positioning device to measure the three-dimensional position of the underwater vehicle.
According to the fifth aspect of the present invention, acoustic positioning can also be performed by communication means, so installation space, cost, and the like can be suppressed.
請求項6記載の本発明は、水中航走体が複数の場合に、行動履歴取得ステップにおいて、任意の水中航走体に集約した複数の水中航走体の行動履歴をまとめて取得することを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、監視する水中航走体が複数の場合に任意の水中航走体に集約した行動履歴をまとめて効率的に取得することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, when there are a plurality of underwater vehicles, in the action history acquiring step, the action history of the plurality of underwater vehicles aggregated to an arbitrary underwater vehicle is collectively acquired. Characterized by
According to the sixth aspect of the present invention, when there are a plurality of underwater vehicles to be monitored, it is possible to collectively and efficiently acquire action histories collected for arbitrary underwater vehicles.
請求項7記載の本発明は、任意の水中航走体に行動履歴を集約するときに、任意の水中航走体と他の水中航走体との相対距離を併せて集約することを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、水中航走体の位置座標を求める際に相対距離を利用して計算を簡略化できるため、複数の水中航走体の測位点間の行動履歴をより迅速に再現することができる。また、複数の水中航走体を扱う際に絶対座標ではなく相対距離を利用することにより、数字の桁数を減らして通信量を軽減できる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that, when summarizing action histories for an arbitrary underwater vehicle, relative distances between the arbitrary underwater vehicle and other underwater vehicles are also summarized. do.
According to the seventh aspect of the present invention, the relative distance can be used to simplify the calculation when obtaining the position coordinates of the underwater vehicle. can be reproduced more quickly. Also, by using relative distances instead of absolute coordinates when dealing with a plurality of underwater vehicles, it is possible to reduce the number of digits and reduce the amount of communication.
請求項8記載の本発明は、水中航走体が複数の場合に、行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体を、監視する側から設定する水中航走体設定ステップをさらに有したことを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、複数の水中航走体の中から行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体を監視する側から設定することで、処理量を減らして、より手厚い監視が必要な水中航走体、又は監視が困難な水中航走体についての測位点間の行動履歴を迅速に再現することができる。
The present invention according to claim 8 further comprises an underwater vehicle setting step of setting, from the monitoring side, an underwater vehicle that acquires action history and positioning information when there are a plurality of underwater vehicles. characterized by
According to the eighth aspect of the present invention, by setting the underwater vehicle that acquires the action history and the positioning information from among the plurality of underwater vehicles from the monitoring side, the amount of processing can be reduced and the It is possible to quickly reproduce the action history between positioning points of an underwater vehicle that requires careful monitoring or that is difficult to monitor.
請求項9記載の本発明は、行動履歴取得ステップで取得される航走経路を含む行動履歴の内容を、水中航走体を監視する側から指示する、又は水中航走体に予め設定する行動履歴内容決定ステップをさらに有したことを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、取得する行動履歴の内容を監視する側から状況に応じて適切に指示又は設定することで、行動履歴として取得する内容を的確に水中航走体に設定することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, the contents of the action history including the cruising route acquired in the action history acquiring step are instructed from the side monitoring the underwater vehicle, or actions are preset in the underwater vehicle. It is characterized by further having a history content determination step.
According to the ninth aspect of the present invention, the content of the action history to be acquired is properly instructed or set according to the situation from the monitoring side, so that the content to be acquired as the action history can be accurately transferred to the underwater vehicle. Can be set.
請求項10記載に対応した水中航走体の監視プログラムにおいては、水中航走体を行動履歴に基づいて監視する監視プログラムであって、コンピュータに、水中航走体の監視方法における測位情報取得ステップ、行動履歴取得ステップ、行動履歴再現ステップ、及び監視情報提供ステップを実行させることを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、水中航走体の監視方法を正確かつ迅速に実行し、再現した正しい行動履歴を準リアルタイムに水中航走体の監視を行う運用者に提供することができる。
In a monitoring program for an underwater vehicle corresponding to claim 10, the monitoring program for monitoring the underwater vehicle based on the action history, wherein the computer stores: , an action history acquisition step, an action history reproduction step, and a monitoring information provision step are executed.
According to the tenth aspect of the present invention, the method for monitoring an underwater vehicle is accurately and quickly executed, and a reproduced correct action history is provided to an operator who monitors the underwater vehicle in near-real time. can be done.
請求項11記載の本発明は、コンピュータに、水中航走体設定ステップにおける水中航走体の設定を、コンピュータへの入力情報として受け付けさせることを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、複数の水中航走体の中から行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体を監視する側から設定することで、処理量を減らして、より手厚い監視が必要な水中航走体、又は監視が困難な水中航走体についての測位点間の行動履歴を迅速に再現することができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the computer receives the setting of the underwater vehicle in the underwater vehicle setting step as input information to the computer.
According to the eleventh aspect of the present invention, by setting the underwater vehicle that acquires the action history and the positioning information from among the plurality of underwater vehicles from the monitoring side, the amount of processing can be reduced and the It is possible to quickly reproduce the action history between positioning points of an underwater vehicle that requires careful monitoring or that is difficult to monitor.
請求項12記載の本発明は、コンピュータに、行動履歴内容決定ステップにおける行動履歴の内容に関する監視する側からの指示、又は水中航走体への予めの設定を、コンピュータへの入力情報として受け付けさせることを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、取得する行動履歴の内容を監視する側から状況に応じて適切に指示又は設定することで、行動履歴として取得する内容を的確に水中航走体に設定することができる。
The present invention according to claim 12 causes the computer to receive, as input information to the computer, an instruction from the monitoring side regarding the action history content in the action history content determination step or a preset setting for the underwater vehicle. It is characterized by
According to the twelfth aspect of the present invention, the contents of the action history to be acquired are appropriately instructed or set according to the situation from the monitoring side, so that the contents to be acquired as the action history are accurately transferred to the underwater vehicle. can be set.
請求項13記載に対応した水中航走体の監視システムにおいては、水中航走体を行動履歴に基づいて監視する監視システムであって、水中航走体で得た航走経路を含む行動履歴を所定の周期又は指示信号に基づいて通信手段を介して取得する行動履歴取得手段と、水中航走体の3次元位置を音響測位装置で測位した測位情報を取得する測位情報取得手段と、同時刻における行動履歴と測位情報とを比較し、測位情報に基づき行動履歴を補正して正しい行動履歴を再現する行動履歴再現手段と、水中航走体を監視するための再現した正しい行動履歴を提供する監視情報提供手段と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、通信により取得した行動履歴と音響測位で得た測位情報から、所定の周期又は指示信号に基づいた測位点間における水中航走体の位置を含む正しい行動履歴を運用中にその場で再現し、正しい行動履歴を準リアルタイムに運用者に提供できるため、運用者は提供された正しい行動履歴に基づいて水中航走体の監視を行い、異常行動の察知による故障等の予見や、設定された航走ルートからの逸脱判断など、より高度な水中航走体の管制を行うことができる。
An underwater vehicle monitoring system corresponding to claim 13 is a monitoring system for monitoring an underwater vehicle based on its behavior history, wherein the behavior history including the cruising route obtained by the underwater vehicle is action history acquisition means for acquiring through communication means based on a predetermined cycle or an instruction signal; positioning information acquisition means for acquiring positioning information obtained by positioning the three-dimensional position of the underwater vehicle with an acoustic positioning device; provides action history reproduction means for comparing the action history and positioning information in the watercraft, correcting the action history based on the positioning information to reproduce the correct action history, and the reproduced correct action history for monitoring the underwater vehicle. and monitoring information providing means.
According to the present invention of
請求項14記載の本発明は、行動履歴再現手段は、通信手段による通信時の3次元位置と、取得した行動履歴のうちの通信時と同時刻における自己位置推定結果とを比較し、3次元位置と自己位置推定結果との誤差の時間変化を推定することにより、行動履歴を補正して正しい行動履歴としての航跡を再現することを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、測位点間の水中航走体の行動履歴を誤差の時間変化を推定することにより航跡として精度よく再現することができる。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the action history reproduction means compares the three-dimensional position at the time of communication by the communication means with the self-position estimation result at the same time as the time of communication in the acquired action history, and It is characterized by correcting the action history and reproducing the wake as a correct action history by estimating the time change of the error between the position and the self-position estimation result.
According to the fourteenth aspect of the present invention, the action history of the underwater vehicle between positioning points can be accurately reproduced as a wake by estimating the time change of the error.
請求項15記載の本発明は、行動履歴再現手段において、行動履歴を補正するに当たり、水中航走体に設けた水深計で得た水深データと地形照合手段による既知の水底地形図との照合により得られる位置推定結果を利用することを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、水深データと水底地形図との照合により得られる位置推定結果を加味して測位点間の水中航走体の行動履歴を精度よく再現することができる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, in the action history reproducing means, when correcting the action history, the water depth data obtained by the water depth gauge provided in the underwater vehicle and the known water bottom topographic map by the topography matching means are collated. It is characterized by using the obtained position estimation result.
According to the fifteenth aspect of the present invention, it is possible to accurately reproduce the action history of the underwater vehicle between the positioning points by taking into consideration the position estimation result obtained by comparing the water depth data and the water bottom topographic map. .
請求項16記載の本発明は、行動履歴再現手段において、推定した誤差の時間変化を蓄積し、水中航走体における誤差蓄積の予測を行い、行動履歴取得手段で取得した測位情報の欠落や誤検出があった場合に、誤差蓄積の予測結果を測位情報の代用とすることを特徴とする。
請求項16に記載の本発明によれば、測位情報が欠落又は誤検出となった場合でも、通信により行動履歴が取得できていれば、それまでに蓄積されている誤差の時間変化から現在の誤差蓄積を予測し、その予測結果を測位情報の代わりに用いて、測位点間の水中航走体の行動履歴を運用中にその場で再現することができる。
According to the sixteenth aspect of the present invention, the behavior history reproducing means accumulates the time change of the estimated error, predicts the accumulation of errors in the underwater vehicle, and detects the lack or error of the positioning information acquired by the behavior history acquisition means. It is characterized by using the prediction result of error accumulation as a substitute for positioning information when there is detection.
According to the present invention of claim 16, even if the positioning information is missing or erroneously detected, if the action history can be acquired by communication, the current By predicting error accumulation and using the prediction result instead of positioning information, the action history of the underwater vehicle between positioning points can be reproduced on the spot during operation.
請求項17記載の本発明は、通信手段を音響通信方式とするとともに、通信手段が音響測位装置を兼ねて水中航走体の3次元位置を測位することを特徴とする。
請求項17に記載の本発明によれば、通信手段で音響測位も行うことができるため、設置スペース及びコスト等を抑制することができる。
A seventeenth aspect of the present invention is characterized in that the communication means employs an acoustic communication system, and the communication means also serves as an acoustic positioning device to measure the three-dimensional position of the underwater vehicle.
According to the seventeenth aspect of the present invention, acoustic positioning can also be performed by communication means, so installation space, cost, and the like can be suppressed.
請求項18記載の本発明は、水中航走体を複数有し、複数の水中航走体のそれぞれに設けた相互通信手段を介して任意の水中航走体に集約した複数の水中航走体の行動履歴を行動履歴取得手段がまとめて取得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、監視する水中航走体が複数の場合に任意の水中航走体に集約した行動履歴をまとめて効率的に取得することができる。
According to the eighteenth aspect of the present invention, a plurality of underwater vehicles are provided, and the plurality of underwater vehicles are integrated into an arbitrary underwater vehicle through mutual communication means provided in each of the plurality of underwater vehicles. is characterized in that the action history acquisition means collectively acquires the action history of
According to the eighteenth aspect of the present invention, when there are a plurality of underwater vehicles to be monitored, it is possible to collectively and efficiently obtain action histories of arbitrary underwater vehicles.
請求項19記載の本発明は、任意の水中航走体に他の水中航走体の行動履歴を集約するときに、相互通信手段を介し任意の水中航走体と他の水中航走体との相対距離を併せて集約することを特徴とする。
請求項19に記載の本発明によれば、水中航走体の位置座標を求める際に相対距離を利用して計算を簡略化できるため、複数の水中航走体の測位点間の行動履歴をより迅速に再現することができる。また、複数の水中航走体を扱う際に絶対座標ではなく相対距離を利用することにより、数字の桁数を減らして通信量を軽減できる。
According to the present invention as defined in claim 19, when the action history of another underwater vehicle is aggregated to an arbitrary underwater vehicle, the arbitrary underwater vehicle and the other underwater vehicle can communicate with each other through mutual communication means. are aggregated together.
According to the nineteenth aspect of the present invention, when obtaining the position coordinates of the underwater vehicle, the relative distance can be used to simplify the calculation. can be reproduced more quickly. Also, by using relative distances instead of absolute coordinates when dealing with a plurality of underwater vehicles, it is possible to reduce the number of digits and reduce the amount of communication.
請求項20記載の本発明は、水中航走体を複数有し、行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体を、監視する側から設定する水中航走体設定手段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、複数の水中航走体の中から行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体を監視する側から設定することで、処理量を減らして、より手厚い監視が必要な水中航走体、又は監視が困難な水中航走体についての測位点間の行動履歴を迅速に再現することができる。
According to a twentieth aspect of the present invention, the underwater vehicle has a plurality of underwater vehicles, and further comprises underwater vehicle setting means for setting the underwater vehicle for acquiring action history and positioning information from the monitoring side. Characterized by
According to the present invention of
請求項21記載の本発明は、行動履歴取得手段で取得される航走経路を含む行動履歴の内容を水中航走体を監視する側から指示する指示手段、又は水中航走体に予め設定する設定手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項21に記載の本発明によれば、取得する行動履歴の内容を監視する側から状況に応じて適切に指示又は設定することで、行動履歴として取得する内容を的確に水中航走体に設定することができる。
According to the twenty-first aspect of the present invention, the content of the action history including the navigation route acquired by the action history acquisition means is set in advance in the instruction means for instructing from the side monitoring the underwater vehicle or in the underwater vehicle. It is characterized by further comprising setting means.
According to the present invention of
本発明の水中航走体の監視方法によれば、通信により取得した行動履歴と音響測位で得た測位情報から、所定の周期又は指示信号に基づいた測位点間における水中航走体の位置を含む正しい行動履歴を運用中にその場で再現し、正しい行動履歴を準リアルタイムに運用者に提供できるため、運用者は提供された正しい行動履歴に基づいて水中航走体の監視を行い、異常行動の察知による故障等の予見や、設定された航走ルートからの逸脱判断など、より高度な水中航走体の管制を行うことができる。 According to the monitoring method of the underwater vehicle of the present invention, the position of the underwater vehicle between the positioning points based on the predetermined period or the instruction signal is determined from the action history obtained by communication and the positioning information obtained by the acoustic positioning. It reproduces the correct action history on the spot during operation and provides the correct action history to the operator in quasi-real time. It is possible to perform more advanced control of underwater vehicles, such as predicting failures by sensing behavior and determining deviations from the set sailing route.
また、行動履歴再現ステップにおいて、通信手段による通信時の3次元位置と、取得した行動履歴のうちの通信時と同時刻における自己位置推定結果とを比較し、3次元位置と自己位置推定結果との誤差の時間変化を推定することにより、行動履歴を補正して正しい行動履歴としての航跡を再現する場合には、測位点間の水中航走体の行動履歴を誤差の時間変化を推定することにより航跡として精度よく再現することができる。 Further, in the action history reproduction step, the three-dimensional position at the time of communication by the communication means and the self-position estimation result at the same time as the communication in the acquired action history are compared, and the three-dimensional position and the self-position estimation result are compared. By estimating the time change of the error in correcting the action history and reproducing the wake as a correct action history, it is necessary to estimate the time change of the error in the action history of the underwater vehicle between the positioning points. can be accurately reproduced as a wake.
また、行動履歴再現ステップにおいて、行動履歴を補正するに当たり、水中航走体で得た水深データと既知の水底地形図との照合により得られた位置推定結果を利用する場合には、水深データと水底地形図との照合により得られる位置推定結果を加味して測位点間の水中航走体の行動履歴を精度よく再現することができる。 Further, in the action history reproduction step, in correcting the action history, when using the position estimation result obtained by comparing the water depth data obtained by the underwater vehicle with a known water bottom topographic map, the water depth data and It is possible to accurately reproduce the action history of the underwater vehicle between positioning points by taking into account the position estimation results obtained by matching with the bottom topographic map.
また、行動履歴再現ステップで推定した誤差の時間変化を蓄積し、水中航走体における誤差蓄積の予測を行い、測位情報取得ステップで取得した測位情報の欠落や誤検出があった場合に、誤差蓄積の予測結果を測位情報の代用とする場合には、測位情報が欠落又は誤検出となった場合でも、通信により行動履歴が取得できていれば、それまでに蓄積されている誤差の時間変化から現在の誤差蓄積を予測し、その予測結果を測位情報の代わりに用いて、測位点間の水中航走体の行動履歴を運用中にその場で再現することができる。 In addition, by accumulating changes over time in the errors estimated in the action history reproduction step, the accumulation of errors in the underwater vehicle is predicted. When the accumulated prediction result is used as a substitute for positioning information, even if the positioning information is missing or incorrectly detected, if the action history can be obtained through communication, the time change of the error accumulated up to that point It is possible to predict the current error accumulation from the position, and use the prediction result instead of the positioning information to reproduce the action history of the underwater vehicle between the positioning points on the spot during operation.
また、通信手段を音響通信方式とするとともに、通信手段で音響測位装置を兼ねて水中航走体の3次元位置を測位する場合には、通信手段で音響測位も行うことができるため、設置スペース及びコスト等を抑制することができる。 In addition, when the communication means is an acoustic communication system and the communication means also serves as an acoustic positioning device to measure the three-dimensional position of an underwater vehicle, the communication means can also perform acoustic positioning, so the installation space is reduced. and cost can be suppressed.
また、水中航走体が複数の場合に、行動履歴取得ステップにおいて、任意の水中航走体に集約した複数の水中航走体の行動履歴をまとめて取得する場合には、監視する水中航走体が複数の場合に任意の水中航走体に集約した行動履歴をまとめて効率的に取得することができる。 Further, when there are a plurality of underwater vehicles, in the action history acquisition step, when collectively acquiring the action history of a plurality of underwater vehicles aggregated into an arbitrary underwater vehicle, the underwater vehicle to be monitored When there are a plurality of bodies, the behavior histories collected for any underwater vehicle can be collectively and efficiently acquired.
また、任意の水中航走体に行動履歴を集約するときに、任意の水中航走体と他の水中航走体との相対距離を併せて集約する場合には、水中航走体の位置座標を求める際に相対距離を利用して計算を簡略化できるため、複数の水中航走体の測位点間の行動履歴をより迅速に再現することができる。また、複数の水中航走体を扱う際に絶対座標ではなく相対距離を利用することにより、数字の桁数を減らして通信量を軽減できる。 In addition, when summarizing the action history for an arbitrary underwater vehicle, if the relative distance between the arbitrary underwater vehicle and other underwater vehicles is also aggregated, the position coordinates of the underwater vehicle Since the calculation can be simplified by using the relative distance when obtaining , it is possible to more quickly reproduce the action history between positioning points of a plurality of underwater vehicles. Also, by using relative distances instead of absolute coordinates when dealing with a plurality of underwater vehicles, it is possible to reduce the number of digits and reduce the amount of communication.
また、水中航走体が複数の場合に、行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体を、監視する側から設定する水中航走体設定ステップをさらに有した場合には、複数の水中航走体の中から行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体を監視する側から設定することで、処理量を減らして、より手厚い監視が必要な水中航走体、又は監視が困難な水中航走体についての測位点間の行動履歴を迅速に再現することができる。 Further, in the case where there are a plurality of underwater vehicles, if the monitoring side further includes an underwater vehicle setting step for setting the underwater vehicle for acquiring the action history and positioning information, the underwater vehicle can be set for a plurality of underwater vehicles. By setting from the monitoring side of the underwater vehicle that acquires action history and positioning information from the vehicle, the amount of processing can be reduced and underwater vehicles that require more careful monitoring or water that is difficult to monitor It is possible to quickly reproduce the action history between the positioning points of the medium-sized vehicle.
また、行動履歴取得ステップで取得される航走経路を含む行動履歴の内容を、水中航走体を監視する側から指示する、又は水中航走体に予め設定する行動履歴内容決定ステップをさらに有した場合には、取得する行動履歴の内容を監視する側から状況に応じて適切に指示又は設定することで、行動履歴として取得する内容を的確に水中航走体に設定することができる。 In addition, there is further provided an action history content determination step of instructing from the side monitoring the underwater vehicle or presetting the action history content including the navigation route acquired in the action history acquisition step to the underwater vehicle. In this case, the monitoring side appropriately instructs or sets the contents of the action history to be acquired according to the situation, so that the contents to be acquired as the action history can be accurately set in the underwater vehicle.
また、本発明の水中航走体の監視プログラムによれば、水中航走体の監視方法を正確かつ迅速に実行し、再現した正しい行動履歴を準リアルタイムに水中航走体の監視を行う運用者に提供することができる。 Further, according to the underwater vehicle monitoring program of the present invention, the operator can accurately and quickly execute the underwater vehicle monitoring method and monitor the reproduced correct action history of the underwater vehicle in quasi-real time. can be provided to
また、コンピュータに、水中航走体設定ステップにおける水中航走体の設定を、コンピュータへの入力情報として受け付けさせる場合には、複数の水中航走体の中から行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体を監視する側から設定することで、処理量を減らして、より手厚い監視が必要な水中航走体、又は監視が困難な水中航走体についての測位点間の行動履歴を迅速に再現することができる。 In addition, when the computer receives the setting of the underwater vehicle in the underwater vehicle setting step as input information to the computer, the water vehicle which acquires the action history and the positioning information from among the plurality of underwater vehicles. By setting from the monitoring side of the medium cruising vehicle, the amount of processing is reduced, and the action history between the positioning points of the underwater cruising vehicle that requires more careful monitoring or that is difficult to monitor can be quickly obtained. can be reproduced.
また、コンピュータに、行動履歴内容決定ステップにおける行動履歴の内容に関する監視する側からの指示、又は水中航走体への予めの設定を、コンピュータへの入力情報として受け付けさせる場合には、取得する行動履歴の内容を監視する側から状況に応じて適切に指示又は設定することで、行動履歴として取得する内容を的確に水中航走体に設定することができる。 Further, when the computer receives instructions from the monitoring side regarding the contents of the action history in the action history content determination step or preset settings for the underwater vehicle as input information to the computer, the action to be acquired By appropriately instructing or setting according to the situation from the side monitoring the contents of the history, the contents to be acquired as the action history can be accurately set in the underwater vehicle.
また、本発明の水中航走体の監視システムによれば、通信により取得した行動履歴と音響測位で得た測位情報から、所定の周期又は指示信号に基づいた測位点間における水中航走体の位置を含む正しい行動履歴を運用中にその場で再現し、正しい行動履歴を準リアルタイムに運用者に提供できるため、運用者は提供された正しい行動履歴に基づいて水中航走体の監視を行い、異常行動の察知による故障等の予見や、設定された航走ルートからの逸脱判断など、より高度な水中航走体の管制を行うことができる。 Further, according to the monitoring system of the underwater vehicle of the present invention, based on the action history acquired by communication and the positioning information obtained by acoustic positioning, the underwater vehicle between the positioning points based on the predetermined period or the instruction signal. The correct action history including the position can be reproduced on the spot during operation, and the correct action history can be provided to the operator in near real time, so the operator can monitor the underwater vehicle based on the provided correct action history. It is possible to perform more advanced control of the underwater vehicle, such as prediction of failure by detecting abnormal behavior and determination of deviation from the set sailing route.
また、行動履歴再現手段は、通信手段による通信時の3次元位置と、取得した行動履歴のうちの通信時と同時刻における自己位置推定結果とを比較し、3次元位置と自己位置推定結果との誤差の時間変化を推定することにより、行動履歴を補正して正しい行動履歴としての航跡を再現する場合には、測位点間の水中航走体の行動履歴を誤差の時間変化を推定することにより航跡として精度よく再現することができる。 Further, the action history reproduction means compares the three-dimensional position at the time of communication by the communication means with the self-position estimation result at the same time as the communication in the acquired action history, and compares the three-dimensional position with the self-position estimation result. By estimating the time change of the error in correcting the action history and reproducing the wake as a correct action history, it is necessary to estimate the time change of the error in the action history of the underwater vehicle between the positioning points. can be accurately reproduced as a wake.
また、行動履歴再現手段において、行動履歴を補正するに当たり、水中航走体に設けた水深計で得た水深データと地形照合手段による既知の水底地形図との照合により得られる位置推定結果を利用する場合には、水深データと水底地形図との照合により得られる位置推定結果を加味して測位点間の水中航走体の行動履歴を精度よく再現することができる。 In addition, when correcting the action history in the action history reproducing means, the position estimation result obtained by matching the water depth data obtained by the water depth gauge provided on the underwater vehicle with the known bottom topographic map by the topographic matching means is used. In this case, the action history of the underwater vehicle between the positioning points can be accurately reproduced by taking into consideration the position estimation result obtained by comparing the water depth data and the water bottom topographic map.
また、行動履歴再現手段において、推定した誤差の時間変化を蓄積し、水中航走体における誤差蓄積の予測を行い、行動履歴取得手段で取得した測位情報の欠落や誤検出があった場合に、誤差蓄積の予測結果を測位情報の代用とする場合には、測位情報が欠落又は誤検出となった場合でも、通信により行動履歴が取得できていれば、それまでに蓄積されている誤差の時間変化から現在の誤差蓄積を予測し、その予測結果を測位情報の代わりに用いて、測位点間の水中航走体の行動履歴を運用中にその場で再現することができる。 In addition, in the action history reproducing means, the estimated error is accumulated over time, and the accumulation of errors in the underwater vehicle is predicted. When the prediction result of error accumulation is used as a substitute for positioning information, even if the positioning information is missing or detected incorrectly, if the action history can be obtained through communication, the time of the error accumulated up to that point By predicting the current accumulation of errors from changes and using the prediction results instead of positioning information, the action history of the underwater vehicle between positioning points can be reproduced on the spot during operation.
また、通信手段を音響通信方式とするとともに、通信手段が音響測位装置を兼ねて水中航走体の3次元位置を測位する場合には、通信手段で音響測位も行うことができるため、設置スペース及びコスト等を抑制することができる。 In addition, when the communication means is an acoustic communication system and the communication means also serves as an acoustic positioning device to measure the three-dimensional position of the underwater vehicle, the communication means can also perform acoustic positioning, so the installation space is reduced. and cost can be suppressed.
また、水中航走体を複数有し、複数の水中航走体のそれぞれに設けた相互通信手段を介して、任意の水中航走体に集約した複数の水中航走体の行動履歴を行動履歴取得手段がまとめて取得する場合には、監視する水中航走体が複数の場合に任意の水中航走体に集約した行動履歴をまとめて効率的に取得することができる。 In addition, a plurality of underwater vehicles are provided, and the action history of a plurality of underwater vehicles aggregated to an arbitrary underwater vehicle is collected via mutual communication means provided in each of the plurality of underwater vehicles. When the acquisition means collectively acquires, when there are a plurality of underwater vehicles to be monitored, it is possible to collectively and efficiently acquire action histories collected for any underwater vehicle.
また、任意の水中航走体に他の水中航走体の行動履歴を集約するときに、相互通信手段を介し任意の水中航走体と他の水中航走体との相対距離を併せて集約する場合には、水中航走体の位置座標を求める際に相対距離を利用して計算を簡略化できるため、複数の水中航走体の測位点間の行動履歴をより迅速に再現することができる。また、複数の水中航走体を扱う際に絶対座標ではなく相対距離を利用することにより、数字の桁数を減らして通信量を軽減できる。 In addition, when the action history of other underwater vehicles is aggregated into an arbitrary underwater vehicle, the relative distance between the arbitrary underwater vehicle and other underwater vehicles is also aggregated through mutual communication means. In this case, relative distances can be used to simplify calculations when determining the positional coordinates of underwater vehicles, so it is possible to more quickly reproduce behavior histories between positioning points of multiple underwater vehicles. can. Also, by using relative distances instead of absolute coordinates when dealing with a plurality of underwater vehicles, it is possible to reduce the number of digits and reduce the amount of communication.
また、水中航走体を複数有し、行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体を、監視する側から設定する水中航走体設定手段をさらに備えた場合には、複数の水中航走体の中から行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体を監視する側から設定することで、処理量を減らして、より手厚い監視が必要な水中航走体、又は監視が困難な水中航走体についての測位点間の行動履歴を迅速に再現することができる。 Further, in the case of having a plurality of underwater vehicles and further comprising underwater vehicle setting means for setting the underwater vehicle for acquiring action history and positioning information from the monitoring side, a plurality of underwater vehicles By setting from the monitoring side of the underwater vehicle that acquires action history and positioning information from inside the body, the amount of processing can be reduced and the underwater vehicle that requires more careful monitoring or the underwater vehicle that is difficult to monitor. It is possible to quickly reproduce the action history between the positioning points of the running body.
また、行動履歴取得手段で取得される航走経路を含む行動履歴の内容を水中航走体を監視する側から指示する指示手段、又は水中航走体に予め設定する設定手段をさらに備えた場合には、取得する行動履歴の内容を監視する側から状況に応じて適切に指示又は設定することで、行動履歴として取得する内容を的確に水中航走体に設定することができる。 In addition, when further provided is an instruction means for instructing the content of the action history including the cruising route acquired by the action history acquisition means from the side monitoring the underwater vehicle, or a setting means for presetting the underwater vehicle. In this case, the content of the action history to be acquired can be properly set in the underwater vehicle by appropriately instructing or setting the content of the action history to be acquired according to the situation.
本発明の実施形態による水中航走体の監視方法、監視プログラム、及び監視システムについて説明する。
図1は水中航走体の監視方法のフロー図、図2は水中航走体の監視システムを機能実現手段で表した機能ブロック図である。
図2では、海洋や湖沼等において、母船10に積載して運搬してきた複数の水中航走体20を調査水域に投入し、水底を探査することにより鉱物資源やエネルギー資源等の探査を行う状態を示している。
母船10は、電波の届かない水中で水底の探査を行う水中航走体20に対して音響信号を利用した管制を行う。母船10には、母船10側の通信手段11、音響測位装置12、及び水中航走体の監視システムが搭載されている。監視システムは、行動履歴取得手段31、測位情報取得手段32、行動履歴再現手段33、及び監視情報提供手段34の機能を有するコンピュータ30を備える。
水中航走体20は、AUVなどであり、水中航走体20側の通信手段21、水中航走体20の行動履歴を記録する行動履歴記録装置22、及び水深計23を備える。
行動履歴記録装置22に記録される行動履歴は、慣性航法装置(INS:Inertial Navigation System)による自己位置推定に基づく航走経路(方位及び姿勢を含む)、航走の際の制御信号(例えば推進速度)、及びセンサ等で収集した水中や水底等の環境情報(例えば地形情報)、及び水深計23で取得した水深データ等、水中航走体20の航走に伴い得られた情報である。
A monitoring method, a monitoring program, and a monitoring system for an underwater vehicle according to embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a flow chart of a monitoring method for an underwater vehicle, and FIG. 2 is a functional block diagram showing a monitoring system for an underwater vehicle by means of function implementation.
FIG. 2 shows a state in which a plurality of
The
The
The action history recorded in the action
図1に示す行動履歴取得ステップS1において、行動履歴取得手段31は、所定の周期で水中航走体20から母船10へ送信される行動履歴を取得する。また、運用者により行動履歴取得操作がなされた場合は、水中航走体20に対して行動履歴の送信を指示する指示信号を通信手段11から送信する。
水中航走体20は、所定の周期、又は通信手段11から送信された指示信号に基づいて、行動履歴記録装置22に記録されている航走経路を含む行動履歴を通信手段21から母船10へ送信する。
このように、行動履歴取得ステップS1においては、行動履歴取得手段31が、水中航走体20で得た航走経路を含む行動履歴を、所定の周期又は指示信号に基づいて通信手段11、21を介して取得する。行動履歴取得手段31は、取得した行動履歴を行動履歴再現手段33に伝送する。
In the action history acquisition step S1 shown in FIG. 1, the action history acquisition means 31 acquires the action history transmitted from the
The
As described above, in the action history acquisition step S1, the action history acquisition means 31 acquires the action history including the cruising route obtained by the
測位情報取得ステップS2においては、測位情報取得手段32が、水中航走体20の3次元位置を音響測位装置12で測位した測位情報を取得する。測位情報には測位座標が含まれる。音響測位装置12による水中航走体20の測位は、数秒~数十秒の間隔で実行され、本実施形態においては行動履歴の通信時に水中航走体20の測位を行う。測位情報取得手段32は、取得した測位情報を行動履歴再現手段33に伝送する。
音響測位装置12の測位方式は、例えば、SBL(Short Base Line)方式、又はSSBL(Super Short Base Line)方式である。SBL方式もSSBL方式も、母船10と水中航走体20の間で音を往復させ、母船10からの相対位置を求めること、及び音波の到来方位の検出と距離の検出により水中航走体20の3次元位置を求めることは同じである。SBL方式とSSBL方式の違いは装置の規模の大小で判断されるが、測位の原理は同じなので、SSBL方式のことをSBL方式と呼ぶ場合もある。
In the positioning information acquisition step S2, the positioning information acquisition means 32 acquires the positioning information obtained by positioning the three-dimensional position of the
The positioning method of the
行動履歴再現ステップS3においては、行動履歴再現手段33が、同時刻における行動履歴と測位情報とを比較し、測位情報に基づき行動履歴を補正して正しい行動履歴を再現する。
ここで、図3は補正による行動履歴の再現を示す模式図である。図3中の点線は自己位置推定結果に基づく航走経路を示し、実線は補正により再現した正しい航跡を示す。行動履歴通信時の測位座標と、取得した行動履歴内の同時刻の自己位置推定とを比較した差分から、行動履歴を補正して測位点間の正しい行動履歴を再現している。行動履歴再現手段33は、再現した正しい行動履歴を監視情報提供手段34に伝送する。
In the action history reproducing step S3, the action
Here, FIG. 3 is a schematic diagram showing reproduction of action history by correction. The dotted line in FIG. 3 indicates the cruising route based on the self-position estimation result, and the solid line indicates the correct trajectory reproduced by correction. The correct action history between the positioning points is reproduced by correcting the action history from the difference obtained by comparing the positioning coordinates at the time of action history communication and the self-position estimation at the same time in the acquired action history. The action history reproducing means 33 transmits the reproduced correct action history to the monitoring
行動履歴再現ステップS3において、行動履歴再現手段33は、通信手段11、21による通信時に測位した水中航走体20の3次元位置と、取得した行動履歴のうちの通信時と同時刻における自己位置推定結果とを比較し、3次元位置と自己位置推定結果との誤差の時間変化を推定することにより、行動履歴を補正して正しい行動履歴としての航跡を再現することが好ましい。これにより、測位点間の水中航走体20の行動履歴を誤差の時間変化を推定することにより航跡として精度よく再現することができる。
ここで、図4は誤差の時間的変化の推定を用いた補正による行動履歴の再現を示す模式図である。図4中の点線は自己位置推定に基づく航走経路を示し、実線は補正により再現した正しい航跡を示す。行動履歴通信時の測位座標と、取得した行動履歴内の同時刻の自己位置推定との比較から、自己位置推定と測位座標との誤差の時間変化を推定することで、行動履歴を補正して測位座標間の正しい航跡(測位間航跡)を再現している。
正しい行動履歴の再現は、行動履歴取得手段31が取得した行動履歴に含まれる位置、方位、及び姿勢等を、測位情報取得手段32が取得した測位情報に照らし合わせて補正し、正しい位置、方位、及び姿勢等を得ることで行われ、この正しい位置、方位、及び姿勢等に基づいて、音響測位を行った時刻ごとの点を繋ぎ合わせ正しい行動履歴としての航跡を再現する。また、正しい位置、方位、及び姿勢等に基づいて、その正しい条件下における制御信号や環境情報も再現できる。
In the action history reproduction step S3, the action history reproduction means 33 reproduces the three-dimensional position of the
Here, FIG. 4 is a schematic diagram showing reproduction of action history by correction using estimation of temporal change in error. The dotted line in FIG. 4 indicates the cruising route based on self-position estimation, and the solid line indicates the correct trajectory reproduced by correction. By comparing the positioning coordinates at the time of action history communication with the self-position estimation at the same time in the acquired action history, the error between the self-position estimation and the positioning coordinates changes over time, and the action history is corrected. The correct track between positioning coordinates (inter-positioning track) is reproduced.
Reproduction of the correct action history is performed by correcting the position, orientation, orientation, etc. included in the action history acquired by the action history acquisition unit 31 against the positioning information acquired by the positioning
行動履歴再現手段33は、行動履歴再現ステップS3で推定した誤差の時間変化を記憶手段(図示略)に蓄積し、誤差の時間変化の蓄積した結果を統計処理して水中航走体20における自己位置推定結果の誤差蓄積を予測する機能を持つ。そして行動履歴再現手段33は、測位情報取得ステップS2において測位情報の欠落や誤検出があった場合は、誤差蓄積の予測結果を測位情報の代用とする。
これにより、測位情報が欠落又は誤検出となった場合でも、通信により行動履歴が取得できていれば、それまでに蓄積されている誤差の時間変化から現在の誤差蓄積を予測し、その予測結果を測位情報の代わりに用いて、測位点間の水中航走体20の行動履歴を運用中にその場で再現することができる。なお、測位情報の欠落には、測位情報の欠測も含まれる。
The action history reproduction means 33 accumulates the time change of the error estimated in the action history reproduction step S3 in a storage means (not shown), statistically processes the accumulated result of the time change of the error, and performs self-reporting of the
As a result, even if positioning information is lost or detected incorrectly, if the behavior history can be obtained through communication, the current error accumulation can be predicted from the time change of the error accumulated up to that point, and the prediction result can be obtained. can be used instead of the positioning information to reproduce the action history of the
監視情報提供ステップS4においては、監視情報提供手段34が、水中航走体20を監視するための再現した正しい行動履歴を、水中航走体20の運用者に提供する。監視情報提供手段34による正しい行動履歴の提供は、モニタへの表示や所定用紙への印刷、又は保存可能な電子ファイル形式での出力等により行われる。
In the monitoring information providing step S4, the monitoring
このように、通信により取得した行動履歴と音響測位で得た測位情報から、所定の周期又は指示信号に基づいた測位点間における水中航走体20の位置を含む正しい行動履歴を運用中にその場で再現し、正しい行動履歴を準リアルタイムに運用者に提供できるため、運用者は提供された正しい行動履歴に基づいて水中航走体20の監視を行い、異常行動の察知による故障等の予見や、設定された航走ルートからの逸脱判断など、より高度な水中航走体20の管制を行うことができる。設定された航走ルートからの逸脱判断については、例えば、従来はピンポイントの観測点に対し、念のため水中航走体20を数回通過させるコースを設定するなどして計測漏れ対策をしているが、本発明では目標を外れて航走したと判断される場合に再観測の指示を出すことで対応が可能になるなど、水中航走体20の運用効率の向上に役立てることができる。
また、水中航走体20から取得した行動履歴に含まれる航走経路の全体を一意に与えた値でスライドさせて補正するのではなく、通信及び測位を行ったスパンに合わせた細かな補正を行って正しい行動履歴を再現するため、より正確に航跡を再現することができる。
In this way, a correct action history including the position of the
In addition, instead of correcting by sliding the entire cruising route included in the action history acquired from the
次に、本発明の他の実施形態による水中航走体の監視方法、監視プログラム、及び監視システムについて説明する。なお、上記した実施形態と同一手段等については同一符号を付して説明を省略する。
図5は水中航走体の監視方法のフロー図、図6は水中航走体の監視システムを機能実現手段で表した機能ブロック図、図7は複数の水中航走体の行動履歴をまとめて取得し補正により行動履歴を再現する様子を示す模式図である。
本実施形態の監視システムは、母船10に水中航走体設定手段13、指示手段14、及び設定手段15をさらに備えると共に、水中航走体20に相互通信手段24及び地形照合手段25をさらに備える。なお、地形照合手段25は、複数の水中航走体20のうちの1機のみに搭載されているが、他の水中航走体20に搭載することもできる。
水中航走体設定手段13は、母船10に乗船している運用者など、監視する側の者によって操作される。運用者等は、監視対象の水中航走体20が複数存在する場合、行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体20を、水中航走体設定手段13を用いて予め設定する(S01:水中航走体設定ステップ)。複数の水中航走体20の中から行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体20を監視する側から設定することで、処理量を減らして、より手厚い監視が必要な水中航走体20、又は監視が困難な水中航走体20についての測位点間の行動履歴を迅速に再現することができる。
なお、複数の水中航走体20すべてを行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体20として設定することもできる。
Next, an underwater vehicle monitoring method, monitoring program, and monitoring system according to another embodiment of the present invention will be described. It should be noted that the same means and the like as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
FIG. 5 is a flow chart of a monitoring method for underwater vehicles, FIG. 6 is a functional block diagram showing the monitoring system for underwater vehicles in terms of function implementation means, and FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing how behavior histories are reproduced by acquisition and correction;
The monitoring system of this embodiment further includes underwater vehicle setting means 13, instruction means 14, and setting means 15 in the
The underwater vehicle setting means 13 is operated by a monitoring person such as an operator on board the
It should be noted that all of the plurality of
指示手段14及び設定手段15も、監視する側の者によって操作される。運用者等は、行動履歴取得ステップS1において行動履歴手段で取得される航走経路を含む行動履歴の内容を、指示手段14を用いて水中航走体20に指示するか、又は設定手段15を用いて水中航走体20に予め設定することが可能である(S02:行動履歴内容決定ステップ)。
行動履歴記録装置22には、行動履歴として、自己位置推定結果に基づく航走経路の他、航走の際の制御信号、及び各種センサ等で収集した水中や水底等の環境情報等が記録されているため、取得する行動履歴の内容として状況に応じて航走経路の他に取得する情報を選択することで、行動履歴として取得する内容を的確に水中航走体20に設定することができる。
指示手段14を用いて水中航走体20に指示する場合は、その指示に基づく内容の行動履歴が水中航走体20の行動履歴記録装置22から母船10に送信され、設定手段15を用いて予め設定されている場合は、その設定に基づく内容の行動履歴が水中航走体20の行動履歴記録装置22から母船10に送信される。
The instructing means 14 and the setting means 15 are also operated by the monitoring person. The operator or the like instructs the
The action
When instructing the
相互通信手段24は、複数の水中航走体20のそれぞれに設けられ、水中航走体20同士の通信に用いられる。
運用者等は、監視対象の水中航走体20が複数存在する場合、水中航走体設定ステップS01の代わりに、複数の水中航走体20のうちの1機又は複数機を情報の集約先として任意に選定することもできる。
集約先として設定された水中航走体20には、それ以外の水中航走体20から相互通信手段24を介して行動履歴が送信される。集約先の水中航走体20は、受信した他の水中航走体20の行動履歴を行動履歴記録装置22に記憶し、所定の周期、又は行動履歴取得手段31からの指示信号に基づいて、行動履歴記録装置22に記憶している自己及び他の水中航走体20の行動履歴を、通信手段21を利用して母船10へ送信する。なお、通信手段21で相互通信手段24を兼ねることもできる。
これにより、行動履歴取得ステップS1において行動履歴取得手段31は、任意の水中航走体20に集約された複数の水中航走体20の行動履歴をまとめて取得することができるため、監視する水中航走体20が複数の場合に任意の水中航走体20に集約した行動履歴をまとめて効率的に取得することができる。
また、任意に選定された集約先の水中航走体20に行動履歴を集約するときは、相互通信手段24を介して、任意の水中航走体20と他の水中航走体20との相対距離を併せて集約することが好ましい。行動履歴と相対距離を併せて取得する場合、行動履歴再現手段33において、取得した相対距離を座標表現に利用し、数字の桁数を軽減することで、計算を簡略化して複数の水中航走体20の測位点間の行動履歴をより迅速に再現できる。また、複数の水中航走体20を扱う際に絶対座標ではなく相対距離を利用することにより、数字の桁数を減らして通信量を軽減できる。
The mutual communication means 24 is provided in each of the plurality of
When there are a plurality of
Action histories are transmitted from the other
As a result, in the action history acquisition step S1, the action history acquisition means 31 can collectively acquire the action histories of a plurality of
In addition, when the behavior histories are aggregated in an arbitrarily selected
地形照合手段25は、水中航走体20が測定した水底地形を既知の水底地形図と照合することにより水中航走体20の位置を推定し、位置推定結果を行動履歴記録装置22に記録する。
そして、行動履歴取得手段31(行動履歴取得ステップS1)では、航走経路、水深計23で得られた水深データ、及び地形照合手段25で得られた位置推定結果を含む行動履歴を取得し、行動履歴再現手段33(行動履歴再現ステップS3)では、水中航走体20の行動履歴を補正するに当たり、水深データと位置推定結果を利用する。これにより、水深データと水底地形図との照合により得られる位置推定結果を加味して測位点間の水中航走体20の行動履歴を精度よく再現することができる。
The terrain matching means 25 estimates the position of the
Then, the action history acquisition means 31 (action history acquisition step S1) acquires the action history including the navigation route, the water depth data obtained by the
なお、上記した二つの実施形態においては、通信手段11と音響測位装置12を別々に設けているが、通信手段11を音響通信方式とするとともに、通信手段11で音響測位装置12を兼ねて水中航走体20の3次元位置を測位することもできる。この場合、通信手段11で音響測位も行うことができるため、設置スペース及びコスト等を抑制することができる。
また、母船10と水中航走体20が有線で接続されている場合や、可視光通信等の無線通信で接続されている場合は、通信手段11、21をケーブル通信方式や可視光通信方式等とすることもできる。
また、母船10の代わりに無人で自律航走する水上航走体を用い、運用者は海上又は陸上から水上航走体及び水中航走体20をすることもできる。
In the two embodiments described above, the communication means 11 and the
Further, when the
Also, instead of the
以上説明したように、本発明の水中航走体の監視方法、及び監視システムによれば、 水中航走体20からの通信による行動履歴の取得を利用し、母船10からの音響測位の疎らな測位点の間に水中航走体20が辿った経路等の正しい航走履歴を準リアルタイムに再現し、より高度な水中航走体20の管制を実現することができる。
また、音響測位処理プログラムを用い、コンピュータ30に、水中航走体の監視方法における測位情報取得ステップS2、行動履歴取得ステップS1、行動履歴再現ステップS3、及び監視情報提供ステップS4を実行させることで、水中航走体の監視方法を正確かつ迅速に実行し、再現した正しい行動履歴を準リアルタイムに水中航走体20の監視を行う運用者に提供することができる。
また、コンピュータ30に、水中航走体設定ステップS01における水中航走体20の設定を、コンピュータ30への入力情報として受け付けさせることで、複数の水中航走体20の中から行動履歴及び測位情報を取得する水中航走体20を監視する側から設定して処理量を減らし、より手厚い監視が必要な水中航走体20、又は監視が困難な水中航走体20についての測位点間の行動履歴を迅速に再現することができる。
また、コンピュータ30に、行動履歴内容決定ステップS02における行動履歴の内容に関する監視する側からの指示、又は水中航走体20への予めの設定を、コンピュータ30への入力情報として受け付けさせることで、取得する行動履歴の内容を監視する側から状況に応じて適切に指示又は設定して、行動履歴として取得する内容を的確に水中航走体20に設定することができる。
As described above, according to the monitoring method and monitoring system of the underwater vehicle of the present invention, acquisition of action history by communication from the
Further, using the acoustic positioning processing program, the
Further, by causing the
In addition, by causing the
本発明は、慣性航法装置等の自己位置情報の履歴を有する水中航走体等を通信及び測位により管制する場合に適用することができ、これにより、音響測位点間に水中航走体が辿った航跡を高精度に再現し、準リアルタイムに運用者に提供することができるため、より手厚い水中航走体等の管制が可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to controlling an underwater vehicle having a history of self-position information such as an inertial navigation system by communication and positioning. Since it is possible to reproduce the track of the track with high accuracy and provide it to the operator in quasi-real time, it is possible to control the underwater vehicle more carefully.
10 母船
11、21 通信手段
12 音響測位装置
13 水中航走体設定手段
14 指示手段
15 設定手段
20 水中航走体
21 水中航走体側の通信手段
23 水深計
24 相互通信手段
25 地形照合手段
30 コンピュータ
31 行動履歴取得手段
32 測位情報取得手段
33 行動履歴再現手段
34 監視情報提供手段
S01 水中航走体設定ステップ
S02 行動履歴内容決定ステップ
S1 行動履歴取得ステップ
S2 測位情報取得ステップ
S3 行動履歴再現ステップ
S4 監視情報提供ステップ
10
Claims (21)
コンピュータに、
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の水中航走体の監視方法における前記測位情報取得ステップ、前記行動履歴取得ステップ、前記行動履歴再現ステップ、及び前記監視情報提供ステップを実行させることを特徴とする水中航走体の監視プログラム。 A monitoring program for monitoring an underwater vehicle based on its action history,
to the computer,
The positioning information acquiring step, the action history acquiring step, the action history reproducing step, and the monitoring information providing step in the underwater vehicle monitoring method according to any one of claims 1 to 7 are executed. A monitoring program for an underwater vehicle characterized by:
請求項8に記載の前記水中航走体設定ステップにおける前記水中航走体の設定を、前記コンピュータへの入力情報として受け付けさせることを特徴とする請求項10に記載の水中航走体の監視プログラム。 to the computer;
11. A program for monitoring an underwater vehicle according to claim 10, wherein the setting of said underwater vehicle in said underwater vehicle setting step according to claim 8 is accepted as input information to said computer. .
請求項9に記載の前記行動履歴内容決定ステップにおける前記行動履歴の内容に関する監視する側からの指示、又は前記水中航走体への予めの設定を、前記コンピュータへの入力情報として受け付けさせる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監視プログラム。 to the computer;
An instruction from the monitoring side regarding the content of the action history in the action history content determination step according to claim 9 or a preset setting to the underwater vehicle is accepted as input information to the computer. 12. A program for monitoring an underwater vehicle according to claim 10 or 11.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021178402A JP2023067304A (en) | 2021-10-30 | 2021-10-30 | Underwater cruising vehicle monitor method, monitor program and monitor system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021178402A JP2023067304A (en) | 2021-10-30 | 2021-10-30 | Underwater cruising vehicle monitor method, monitor program and monitor system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023067304A true JP2023067304A (en) | 2023-05-16 |
Family
ID=86326305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021178402A Pending JP2023067304A (en) | 2021-10-30 | 2021-10-30 | Underwater cruising vehicle monitor method, monitor program and monitor system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023067304A (en) |
-
2021
- 2021-10-30 JP JP2021178402A patent/JP2023067304A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4781096B2 (en) | Vehicle position estimation apparatus and vehicle position estimation method | |
CN103697910B (en) | The correction method of autonomous underwater aircraft Doppler log installation error | |
CN104316045A (en) | AUV (autonomous underwater vehicle) interactive auxiliary positioning system and AUV interactive auxiliary positioning method based on SINS (strapdown inertial navigation system)/LBL (long base line) | |
JP2018155732A (en) | Self position estimation device | |
JP2006313087A (en) | Method and system for correcting position of detection of underwater vehicle | |
CN101382431A (en) | Positioning system and method thereof | |
US20120022820A1 (en) | Method for inertial navigation under water | |
JP6821929B2 (en) | Navigation management device and navigation management method | |
WO2018168961A1 (en) | Own-position estimating device | |
JP2016218015A (en) | On-vehicle sensor correction device, self-position estimation device, and program | |
JP6716127B2 (en) | Navigation support device for underwater vehicle, navigation support method for vehicle and underwater vehicle | |
KR102209422B1 (en) | Rtk gnss based driving license test vehicle position determination device | |
JP2023034807A (en) | Acoustic positioning processing method, acoustic positioning processing program and acoustic positioning processing system for underwater sailing body | |
KR101763911B1 (en) | Heading estimation apparatus of auv in severe magnetic disturbance environment and the method thereof | |
CN115019412A (en) | Underwater AUV (autonomous underwater vehicle) submarine cable inspection system and method based on multiple sensors | |
JP6946865B2 (en) | Navigation control device and navigation control method | |
JP5381773B2 (en) | Position calibration method and apparatus for underwater vehicle | |
JP2023067304A (en) | Underwater cruising vehicle monitor method, monitor program and monitor system | |
KR102132452B1 (en) | Method and Apparatus for Interlocking Control Based on Sensor Fusion for Operation of Underwater Platform | |
KR102092662B1 (en) | Apparatus For Heading Information Estimating And Correcting Of Remote Operated Vehicle And Method For Heading Information Estimating And Correcting Of Remote Operated Vehicle In Using Same | |
JP4635732B2 (en) | Hull magnetic measurement system | |
JP7064604B2 (en) | Diving machine system and working method | |
JP2004226374A (en) | Position measurement system, position measurement method, program, and cruising body operating system | |
JP5381772B2 (en) | Position calibration method for underwater vehicle | |
JP5381771B2 (en) | Position calibration method for underwater vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230405 |