JP4435932B2 - 水中航走体用の通信システム、および、そのための自走中継器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中で各種ミッションを行う水中航走体を制御等するための通信システム、および、そのための自走中継器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機雷掃海、水中観察、あるいは、水中工事等の各種の水中ミッションにおいて、特に危険を伴う作業を行う場合には、水中を自律的に航走する水中航走体が用いられることがある。この水中航走体は、水中を自走するための推進装置と、観察対象を探知するためのソーナと、この観察対象を撮影するための水中ビデオとを備えて構成されていた。このような構成において、水中航走体を推進装置にて自走させ、そのソーナにて取得された音響信号と水中ビデオにて取得された画像信号とが母船に送信されていた。そして、この母船においては、ソーナからの音響信号に基づいて音響像が表示されると共に、水中ビデオからの画像信号に基づいて水中画像が表示されていた。そして、母船上の操作者は、主として音響像を見ながら水中航走体を遠隔操作し、ミッションを行っていた。
【０００３】
このような水中航走体と母船との間の通信は、主としてこれらの間に架け渡された光ケーブル等の通信ケーブルを介して行われていた。すなわち、水中航走体からの音響信号や画像信号は通信ケーブルを介して母船に送信され、逆に、母船からの制御信号は通信ケーブルを介して水中航走体に送信されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の通信システムにおいては、水中航走体の通信範囲が著しく制限されるという問題があった。すなわち、通信ケーブルを母船から長距離に渡って繰り出し過ぎると、この通信ケーブルが母船に干渉して母船の航行を妨げるおそれがある。このため、実際には通信ケーブルを５００ｍ程度しか繰り出すことができず、水中航走体の行動範囲が著しく制限されていた。
ここで、このような問題を解決するため、母船と水中航走体とを単に音響通信等の無線通信にて通信可能とすることも考えられる。しかしながら音響通信では、海面や海底からの反射によって音波が劣化し、特に水平方向の通信では音波の伝わらない領域もあるので通信距離が短く、問題は依然として解決されない。
【０００５】
また、このように通信ケーブルを介して通信を行う場合には、母船と水中航走体とが１対１でしか通信できないため、１隻の母船から複数の水中航走体を制御したい場合や、複数の母船で水中航走体を共同制御することが不可能であった。
特に、このような問題は、ミッションのネットワーク化が進展している今日においては、一層深刻な問題であり、広範囲かつ１対多（あるいは多対多）の通信を行うことのできるシステムが要望されていた。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、広範囲で多数間通信を行うことのできる水中航走体用の通信システム、および、そのための自走中継器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明に係る水中航走体用の通信システムは、水中で航走する水中航走体と、上記水中航走体の制御を行う制御局と、水面近傍で航走するもので、上記制御局から電波通信にて送信されたデータを受信して上記水中航走体に送信すると共に、上記水中航走体から送信されたデータを受信して上記制御局に電波通信にて送信する自走中継器とを備えることを特徴とする。
【０００８】
従来の母船と水中航走体との通信システムでは、上述のように通信範囲および通信対象の観点から問題があった。これに対して上記構成によれば、母船等の制御局から電波通信にて送信されたデータが自走中継器にて受信されて水中航走体に送信され、また、水中航走体から送信されたデータが自走中継器を介して制御局に送信される。したがって、制御局と水中航走体とが長距離を隔てている場合であっても、その水平方向の通信は自走中継器を介した電波通信にて行うことができるので、通信可能な距離が飛躍的に向上し、各種ミッションの自由度が向上する。また、制御局と自走中継器との通信が電波通信にて行われるので、１対多または多対多のネットワーク通信を容易に行うことができ、各種ミッションの自由度が一層向上する。
なお、「水面近傍」とは、自走中継器が完全に水面に位置している場合の他、電波通信が可能であると通常考え得る範囲内で、自走中継器が水面から若干沈んでいるような場合を含む概念である。
【０００９】
また、本発明に係る水中航走体用の通信システムは、上記自走中継器が、上記水中航走体との間における通信を音響通信にて行うことを特徴とする。
【００１０】
これは自走中継器と水中航走体との間の通信方式を一層具体的に示すものであり、この構成によれば、自走中継器と水中航走体との間の通信が音響通信にて行われる。これらの間の通信は、通信ケーブルによる有線通信にて行うこともできるが、この場合には通信ケーブルの繰り出し機構が必要になり、また、水中航走体の移動範囲が大きく制限される等の弊害がある。これに対して上記の音響通信によれば、自走中継器を簡易に構成することができ、また、水中航走体の移動範囲が制限されないので各種ミッションの自由度が一層向上する。
【００１１】
また、本発明に係る水中航走体用の通信システムは、上記自走中継器が、自己の位置情報を取得するための位置情報取得手段と、上記位置情報取得手段にて取得された位置情報と、任意の方法にて取得された水中航走体の位置情報とに基づいて自己の移動量を計算し、この移動量に基づいて航走制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、位置情報取得手段にて自走中継器の位置情報が取得され、制御手段にて位置情報に基づいた航走制御が行われる。したがって、自走中継器が自律的に航走し、適切な位置に自動的に配置されることになる。例えば、水中航走体の垂直上方位置の周辺に自走中継器を自動的に常時配置することができ、これらの間の通信状態を良好に維持することができる。
【００１３】
また、本発明に係る水中航走体用の通信システムは、上記自走中継器が、自己を潜行または浮上させる潜行浮上手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、潜行浮上手段の機能により、自走中継器が潜行または浮上する。例えば、平常時には自走中継器を水面に浮上させておくことにより、制御局との間の電波通信状態を良好に維持し、波高が高いような場合には自走中継器を穏やかな水域に潜行させることによってその破損等を防止することができる。なお、潜行浮上手段に対する制御は、自律的に行うことも可能であり、あるいは、制御局から制御するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明は自走中継器にかかるものであり、本発明に係る自走中継器は、本発明に係る水中航走体用の通信システムにおける上記自走中継器として構成されている。
【００１６】
このように上記各特徴を備えた自走中継器を用いることにより、上記のように各種ミッションの自由度を高めること等ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる水中航走体用の通信システム、および、そのための自走中継器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、以下の実施の形態においては、水中の所定の観察対象を水中航走体にて探索して観察するというミッションを行う場合について説明する。
【００１８】
図１はこの発明の実施の形態にかかる水中航走体用の通信システムの全体構成を示す図、図２は図１の自走中継器の平面図、図３は図１の自走中継器の側面図、図４は自走中継器の電気的構成を示すブロック図である。
本実施の形態にかかる水中航走体用の通信システムは、概略的に、母船と水中航走体との間の通信を、その間の水面近傍に配置した自走中継器（以下、中継器）にて中継するものである。
【００１９】
図１において観察領域１には、１または複数の観察対象２（例えば、機雷処分作業における機雷）が存在している。また、観察領域１の水面には、母船３が航行していると共に中継器４が配置されており、水中には、水中航走体５が放出されている。なお、これら母船３、中継器４、および、水中航走体５は、同一の観察領域１内にそれぞれ複数配置することができる（図１には母船３のみを複数示す）。ただし、母船３は必ずしも観察領域１内に配置される必要はなく、少なくとも中継器４と通信可能な範囲内に配置されていればよい。
【００２０】
このうち、母船３は、中継器４および水中航走体５を収容して所定の放出位置まで搬送し、これら中継器４および水中航走体５を放出または回収する。さらに、母船３は、これら中継器４および水中航走体５に対して直接的または間接的に各種通信を行い、これらを制御する制御局として機能する。
【００２１】
この母船３は、中継器４との間において電波通信を行うためのアンテナおよび電波通信部を備えて構成されている。また、母船３は、音響像を表示するための空間処理機構、検波器、および、表示モニタと、水中ビデオからの画像信号に基づいて水中画像を表示するための画像処理部および表示モニタとを備えて構成されている（これら母船３の各部の図示は省略する）。この他、母船３には、この母船３を一意に識別するための母船用アドレスを記憶するメモリが備えられている。
この母船３は従来と同様に構成することができ（例えば、機雷処分作業においては掃海艇として構成することができ）、また、観察領域１が沿岸近海である場合には、母船３の機能を地上に配備するものとして母船３を省略することもできる。あるいは、中継器４との通信を衛星を介して行うものとし、母船３を省略することも可能である。
【００２２】
次に、中継器４について説明する。この中継器４は、観察領域１の水面近傍に配置され、母船３と水中航走体５との間における通信を中継する。この中継器４は、図２〜４に示すように、アンテナ４１、電波通信部４２、水中用のスピーカマイク４３、音響通信部４４、複数の推進装置４５、ＧＰＳ(Global Positioning System)４６、海象検知センサ４７、バラストタンク４８、燃料電池４９、電源装置５０、メモリ５１、および、制御部５２を備えて構成されている。
【００２３】
このうち、アンテナ４１および電波通信部４２は、母船３との間において電波通信を行うためのもので、母船３からの電波がアンテナ４１にて受信される。また、電波通信部４２にて電力増幅等された信号がアンテナ４１に出力され、このアンテナ４１から母船３に向けて電波が送信される。このように送受信される電波は、例えば、一般的に船舶無線に使用される長波や中波を用いることができ、約２０〜３０Ｋｍ程度の水平距離を隔てて通信を行うことが可能である。ここで、アンテナ４１の構造は任意であるが、例えば、自動伸縮可能なアンテナ４１を採用した場合、不要時にはアンテナ４１を中継器４の筐体内部に格納して、中継器４全体の小型化を図ることができると共に、波高が高い場合や潜行時においてアンテナ４１の保護を図ることができる。
【００２４】
また、スピーカマイク４３および音響通信部４４は、水中航走体５との間において音響通信を行うためのもので、水中航走体５からの音波がスピーカマイク４３にて受信される。また、音響通信部４４にて電力増幅等された信号がスピーカマイク４３に出力され、このスピーカマイク４３から水中航走体５に向けて音波が送信される。
【００２５】
また、複数の推進装置４５は、中継器４を観察領域１の水面近傍において自走させる自走機構であり、本実施の形態では４つの推進装置４５が中継器４の側面にほぼ均等間隔で配置されている。各推進装置４５は、回転軸４５ａを中心として回転するプロペラ４５ｂを備えて構成されており、そのプロペラ４５ｂの回転方向、回転数、および、回転時間を適宜制御することによって、中継器４を水平面内における任意方向に推進させることができる。この他、推進装置４５は任意に構成されてよいが、中継器４の推進速度は高速であることを必ずしも要求されないため、低速航行時にも方向制御を行うことができる構造であることが好ましい。例えば、中継器４としては、海水を取り込んで任意の方向に噴射させる、いわゆるスラスターを採用することができる。
【００２６】
また、ＧＰＳ４６は、中継器４の位置情報を取得するための位置情報取得手段であり、図示しない所定の衛星から発せられる電波を受信することにより、中継器４の現在位置に関する情報（緯度および経度）を計測する。
また、海象検知センサ４７は、中継器４を潜行させるか否かを判断するために必要な海象状況を検知するための海象検知手段であり、具体的には、気圧計や波高センサを単独または適宜組み合わせることによって構成することができる。
また、バラストタンク４８は、中継器４を潜行または浮上させる潜行浮上手段であり、中継器４の周囲の海水をその内部に注水することによって当該中継器４を潜行させ、あるいは、その内部の海水を排水することによって当該中継器４を浮上させる。
【００２７】
また、燃料電池４９および電源装置５０は、中継器４の駆動源であり、燃料電池４９にて発せられた電力が、電源装置５０にて所定の電流および電圧に変換された後、電力を必要とする所定の各部に供給される。なお、燃料電池４９に代えて、あるいは、燃料電池４９と共に、二次電池や太陽電池を用いることもできる。
また、メモリ５１は、制御部５２の制御等に必要となる各種のデータを揮発的または不揮発的に記憶する。特に、メモリ５１には、この中継器４を一意に識別するための中継器用アドレスが記憶されている。
また、制御部５２は、上述した中継器４の各部を制御するものであり、具体的にはＣＰＵとして構成することができる。この制御部５２による具体的な制御内容については後述する。
【００２８】
次に、図１の水中航走体５について説明する。この水中航走体５は、推進装置、ソーナ、水中ビデオ、音響通信部、スピーカマイク、および、メモリを備える（各部の図示は省略する）。
このうち、推進装置は、水中航走体５を水中において自走させるもので、例えば、プロペラおよび舵にて構成することができる。また、ソーナは観察対象２を音波探知するもので、所定方向に超音波を送波すると共に、観察対象２から反射された超音波を受波する。このソーナは、例えば、超音波を送波するための送信器および送波器と、音波を受波してその音響信号を電気信号に変換する受波器アレイとを備えて構成することができる。
【００２９】
また、水中ビデオは観察対象２を撮影するもので、例えば船首や船底に設けられ、水中の連続画像を取得する。この水中ビデオは、例えば、撮像レンズと、ＣＣＤカメラとを備えて構成することができる。また、音響通信部およびスピーカマイクは中継器４との間において音響通信を行うもので、この中継器４の音響通信部４４およびスピーカマイク４３と同様に構成することができる。ただし、水中航走体５と中継器４との間の通信は光ケーブル等の通信ケーブルを介して行うことも可能である。また、メモリは、この水中航走体５を一意に識別するための航走体用アドレスを記憶する。
このような水中航走体５は、特定のミッション用に特化して構成されてもよく、あるいは、より広範なミッションを行うことのできる航走体、例えば、潜水艦にて構成することもできる。
【００３０】
次に、これら母船３、中継器４、および、水中航走体５にて行われる観察作業における、中継器４の制御手順について説明する。この観察作業では、概略的に、中継器４および水中航走体５が観察領域１に投入され、水中航走体５によって観察対象２の探索および観察が行われる。ここで、中継器４は、母船３と水中航走体５との間の通信中継を行い、また、母船３からの指示に基づいて自己の運転状況をチェックするための制御を行う（中継・状況チェック制御）。また、中継器４は、自律的に水平移動し、また、自律的に潜行・浮上するための制御を行う（自律制御）。
【００３１】
まず、中継・状況チェック制御について説明する。図５は、中継器４の制御部５２における中継・状況チェック制御の制御手順を示すフローチャートである。
まず、母船３から中継器４に対して、この中継器４の状況をチェックするための信号が送信された場合について説明する。この信号は、定期的あるいは不定期に送信される。この信号には、この信号を送信した母船３の母船用アドレス、この信号の送信先の中継器４の中継器用アドレス、および、この信号がステータスチェックを目的とする旨を示す制御コマンドを含めることができる。
【００３２】
中継器４では、電波または音波の受信状態が短期周期で監視されており（ステップＳ５−１）、電波がアンテナ４１および電波通信部４２を介して受信された場合には、受信信号の内容が制御部５２において解析される（ステップＳ５−２）。そして、この受信信号に含まれる送信先のアドレスが、自己のメモリ５１に記憶されているアドレスと一致するか否かが確認され（ステップＳ５−３）、一致しない場合には再び監視状態に戻り、一致する場合には受信信号に含まれる制御コマンドの内容に応じて制御が行われる。このように中継器用アドレスを用いて中継器４の識別を行うことにより、母船３から送信される信号に含まれる中継器用アドレスを変えることで、１隻の母船３で複数の中継器４を個別的に制御することができる。また、一つの信号に複数の中継器４の中継器用アドレスを含めることにより、複数の中継器４を同時に制御することも可能である。ただし、中継器４を個別的に制御する必要がない場合には、中継器用アドレスの送信および確認を省略してもよい。
【００３３】
受信信号に含まれた制御コマンドがステータスチェックであった場合には（ステップＳ５−４）、自己の各部の運転状況に関する情報が所定の方法で取得されると共に、ＧＰＳ４６から自己の現在位置情報が取得される（ステップＳ５−５）。そして、これら取得した情報と、受信信号に含まれる母船３のアドレスとに基づいて送信信号が生成され（ステップＳ５−６）、この送信信号が電波通信部４２およびアンテナ４１を介して電波送信される（ステップＳ５−７）。母船３では、このように中継器４から発せられた電波を受信して解析することにより、中継器４のステータスおよび現在位置を確認することができる。
【００３４】
次に、母船３から水中航走体５に対して信号が送信された場合について説明する。この信号には、母船用アドレスおよび中継器用アドレスに加えて、送信対象となる水中航走体５の航走体用アドレス、中継器４に対して通信中継を指示する制御コマンド、および、送信内容を含めることができる。
【００３５】
中継器４においては、先程と同様に受信〜アドレス確認が行われる（ステップＳ５−１〜Ｓ５−３）。そして、通信中継である旨を示す制御コマンドが受信信号に含まれている場合には（ステップＳ５−４）、この受信信号に含まれている航走体用アドレスと送信内容とに基づいて送信信号が生成され（ステップＳ５−８）、この送信信号が音響通信部４４およびスピーカマイク４３を介して音波送信される（ステップＳ５−９）。水中航走体５では、このように中継器４から発せられた音波を受信して解析することにより、その制御内容に基づく制御が行われる。
【００３６】
次に、水中航走体５から母船３に対して、この水中航走体５のステータスを示す信号や、ソーナや水中ビデオからの出力信号が音波にて出力された場合について説明する。この信号には、この水中航走体５の航走体用アドレス、送信対象となる母船３の母船用アドレス、中継器４に対して通信中継を指示する制御コマンド、および、送信内容、を含めることができる。
【００３７】
この場合の中継器４における制御は、母船３から水中航走体５への通信中継の場合と同じである。すなわち、中継器４において、音波がスピーカマイク４３および音響通信部４４を介して受信された場合には、この受信にて得られた受信信号の内容が制御部５２において解析される（ステップＳ５−１→Ｓ５−２）。そして、アドレス一致が確認された後（ステップＳ５−３）、通信中継である旨を示す制御コマンドが受信信号に含まれている場合には（ステップＳ５−４）、この受信信号に含まれている母船用アドレスと送信内容とに基づいて送信信号が生成され（ステップＳ５−８）、この送信信号が電波通信部４２およびアンテナ４１を介して電送信される（ステップＳ５−９）。母船３では、このように中継器４から発せられた電波を受信して解析することにより、水中航走体５の運転状況を把握したり、観察対象２の音響像や画像を表示等することができる。
【００３８】
次に、自律制御について説明する。図６は、中継器４の制御部５２における自律制御の制御手順を示すフローチャートである。この制御は、所定周期で自動的に行われる。
まず、ＧＰＳ４６から自己の現在位置情報が取得されると共に（ステップＳ６−１）、海象検知センサ４７から海象状況に関する情報が取得される（ステップＳ６−２）。また、水中航走体５の現在位置情報が取得される（ステップＳ６−３）。この水中航走体５の現在位置情報は、任意の方法で取得することができ、例えば、母船３に対して情報提供を要求してもよく、あるいは、水中航走体５から母船３への現在位置情報の通信を中継した際に取得してもよい。
【００３９】
そして、これら取得した情報に基づいて、自己の水平移動の要否と、潜行・浮上の要否とが判断される（ステップＳ６−４、Ｓ６−５）。
具体的には、自己の現在位置情報と水中航走体５の現在位置情報とに基づいて、当該中継器４の水平移動の要否が判断される。例えば、水中航走体５の垂直上方位置を基準とする所定の範囲内に当該中継器４が位置している場合には、水平移動が不要であり、所定の範囲内に当該中継器４が位置していない場合には、水平移動が必要であると判断される。ここで、所定の範囲とは中継器４と水中航走体５とが相互に音響通信可能な範囲（例えば、中継器４の垂直軸を基準として０〜約４５度程度）である。この範囲を狭く設定した場合には、両者がほぼ垂直な位置関係を維持することができて好ましいが、狭く設定し過ぎると中継器４の移動が頻繁になり過ぎるため、このバランスを考慮して適宜設定することができる。
【００４０】
また、海象状況に関する情報に基づいて、当該中継器４の潜行・浮上の要否が判断される。例えば、波高が所定の閾値以下である場合には中継器４を水面に浮上させ、所定の閾値を超えている場合には中継器４を退避のために潜行させるように判断される。ここで、所定の閾値とは中継器４を破損等させない程度の波高である。この閾値を低く設定した場合には、少しの波でも中継器４が潜行してその破損等が確実に回避されるが、小さく設定し過ぎると中継器４の潜行が頻繁になり過ぎるため、このバランスを考慮して適宜設定することができる。
【００４１】
このような判断において、水平移動の必要があると判断された場合には、当該中継器４を上記の所定の範囲内に移動させるために必要な移動量（移動方向および移動距離）が所定の計算方法に基づいて計算される（ステップＳ６−６）。そして、この移動量に基づく移動を達成するために必要となる各推進装置４５の運動制御量（プロペラの回転方向、回転数、および、回転時間）が所定の計算方法に基づいて計算され（ステップＳ６−７）、この運動制御量に基づいて各推進装置４５が駆動される（ステップＳ６−８）。このような制御によれば、中継器４が自律的に水平移動して、水中航走体５と音響通信可能な位置関係が自動的に維持される。
【００４２】
また、潜行・浮上の必要があると判断された場合には、当該中継器４を潜行・浮上させるために必要な移動量（潜水深度）が所定の計算方法に基づいて計算される（ステップＳ６−９）。なお、この移動量の計算は、潜行時には単に所定の潜行深度に潜行するものとし、浮上時には単に水面に浮上するものと予め設定しておくことにより、省略することができる。そして、この移動量に基づく移動を達成するために必要となるバラストタンク４８の運動制御量（注水量または排水量）が所定の計算方法に基づいて計算され（ステップＳ６−１０）、この運動制御量に基づいてバラストタンク４８への注水または排水が行われる（ステップＳ６−１１）。このような制御によれば、中継器４が自律的に潜行または浮上し、大波等による中継器４の破損が自動的に防止される。
ただし、このような自律制御は必ずしも中継器４にて行われる必要はなく、その任意の一部を母船３からの制御に基づいて行うこともできる。また、このような自律制御を行った場合には、その制御結果を必要に応じて母船３に送信することが好ましい。
【００４３】
この他にも本発明は、上述した実施の形態以外にも、その請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において異なる実施の形態にて具現化されてよいものである。
まず、本発明にかかる通信システムおよび自走中継器４は、上記のミッションに限定されず、任意のミッションに使用することのできるものである。
また、中継器４には、さらに他の機能を付加することもできる。例えば、水中航走体の運転状況を判断してその制御を行うための制御機能を設けてもよく、あるいは、水中航走体が機雷処分用の航走体である場合には、この航走体から投下された機雷を自爆させるための爆破コマンドを送信できるようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明にかかる水中航走体用の通信システムによれば、制御局から電波通信にて送信されたデータを受信して水中航走体に送信すると共に、水中航走体から送信されたデータを受信して制御局に電波通信にて送信する自走中継器とを備えるため、水平方向の通信は自走中継器を介した電波通信にて行うことができ、通信可能な距離が飛躍的に向上し、各種ミッションの自由度が向上する。また、１対多または多対多のネットワーク通信を容易に行うことができ、各種ミッションの自由度が一層向上する。
【００４５】
また、本発明にかかる水中航走体用の通信システムによれば、自走中継器は、水中航走体との間における通信を音響通信にて行うため、自走中継器を簡易に構成することができ、また、水中航走体の移動範囲が制限されないので各種ミッションの自由度が一層向上する。
【００４６】
また、本発明にかかる水中航走体用の通信システムによれば、自走中継器は、自己の位置情報を取得するための位置情報取得手段と、航走制御を行う制御手段とを備えるため、自走中継器が自律的に航走し、適切な位置に自動的に配置される。
【００４７】
また、本発明にかかる水中航走体用の通信システムによれば、自走中継器は、自己を潜行または浮上させる潜行浮上手段を備えるため、平常時には自走中継器を水面に浮上させておくことにより、制御局との間の電波通信状態を良好に維持し、波高が高いような場合には自走中継器を穏やかな水域に潜行させることによってその破損等を防止することができる。
【００４８】
また、本発明にかかる自走中継器によれば、上記の水中航走体用の通信システムにおける自走中継器として構成されているので、各特徴を備えた自走中継器を用いることにより、上記のように各種ミッションの自由度を高めること等ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる水中航走体用の通信システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１の自走中継器の平面図である。
【図３】図１の自走中継器の側面図である。
【図４】自走中継器の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】自走中継器の制御部における中継・状況チェック制御の制御手順を示すフローチャートである。
【図６】自走中継器の制御部における自律制御の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 観察領域
２ 観察対象
３ 母船
４ 自走中継器
５ 水中航走体
４１ アンテナ
４２ 電波通信部
４３ スピーカマイク
４４ 音響通信部
４５ 推進装置
４６ ＧＰＳ
４７ 海象検知センサ
４８ バラストタンク
４９ 燃料電池
５０ 電源装置
５１ メモリ
５２ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中で各種ミッションを行う水中航走体を制御等するための通信システム、および、そのための自走中継器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機雷掃海、水中観察、あるいは、水中工事等の各種の水中ミッションにおいて、特に危険を伴う作業を行う場合には、水中を自律的に航走する水中航走体が用いられることがある。この水中航走体は、水中を自走するための推進装置と、観察対象を探知するためのソーナと、この観察対象を撮影するための水中ビデオとを備えて構成されていた。このような構成において、水中航走体を推進装置にて自走させ、そのソーナにて取得された音響信号と水中ビデオにて取得された画像信号とが母船に送信されていた。そして、この母船においては、ソーナからの音響信号に基づいて音響像が表示されると共に、水中ビデオからの画像信号に基づいて水中画像が表示されていた。そして、母船上の操作者は、主として音響像を見ながら水中航走体を遠隔操作し、ミッションを行っていた。
【０００３】
このような水中航走体と母船との間の通信は、主としてこれらの間に架け渡された光ケーブル等の通信ケーブルを介して行われていた。すなわち、水中航走体からの音響信号や画像信号は通信ケーブルを介して母船に送信され、逆に、母船からの制御信号は通信ケーブルを介して水中航走体に送信されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の通信システムにおいては、水中航走体の通信範囲が著しく制限されるという問題があった。すなわち、通信ケーブルを母船から長距離に渡って繰り出し過ぎると、この通信ケーブルが母船に干渉して母船の航行を妨げるおそれがある。このため、実際には通信ケーブルを５００ｍ程度しか繰り出すことができず、水中航走体の行動範囲が著しく制限されていた。
ここで、このような問題を解決するため、母船と水中航走体とを単に音響通信等の無線通信にて通信可能とすることも考えられる。しかしながら音響通信では、海面や海底からの反射によって音波が劣化し、特に水平方向の通信では音波の伝わらない領域もあるので通信距離が短く、問題は依然として解決されない。
【０００５】
また、このように通信ケーブルを介して通信を行う場合には、母船と水中航走体とが１対１でしか通信できないため、１隻の母船から複数の水中航走体を制御したい場合や、複数の母船で水中航走体を共同制御することが不可能であった。
特に、このような問題は、ミッションのネットワーク化が進展している今日においては、一層深刻な問題であり、広範囲かつ１対多（あるいは多対多）の通信を行うことのできるシステムが要望されていた。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、広範囲で多数間通信を行うことのできる水中航走体用の通信システム、および、そのための自走中継器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明に係る水中航走体用の通信システムは、水中で航走する水中航走体と、上記水中航走体の制御を行う制御局と、水面近傍で航走するもので、上記制御局から電波通信にて送信されたデータを受信して上記水中航走体に送信すると共に、上記水中航走体から送信されたデータを受信して上記制御局に電波通信にて送信する自走中継器とを備えることを特徴とする。
【０００８】
従来の母船と水中航走体との通信システムでは、上述のように通信範囲および通信対象の観点から問題があった。これに対して上記構成によれば、母船等の制御局から電波通信にて送信されたデータが自走中継器にて受信されて水中航走体に送信され、また、水中航走体から送信されたデータが自走中継器を介して制御局に送信される。したがって、制御局と水中航走体とが長距離を隔てている場合であっても、その水平方向の通信は自走中継器を介した電波通信にて行うことができるので、通信可能な距離が飛躍的に向上し、各種ミッションの自由度が向上する。また、制御局と自走中継器との通信が電波通信にて行われるので、１対多または多対多のネットワーク通信を容易に行うことができ、各種ミッションの自由度が一層向上する。
なお、「水面近傍」とは、自走中継器が完全に水面に位置している場合の他、電波通信が可能であると通常考え得る範囲内で、自走中継器が水面から若干沈んでいるような場合を含む概念である。
【０００９】
また、本発明に係る水中航走体用の通信システムは、上記自走中継器が、上記水中航走体との間における通信を音響通信にて行うことを特徴とする。
【００１０】
これは自走中継器と水中航走体との間の通信方式を一層具体的に示すものであり、この構成によれば、自走中継器と水中航走体との間の通信が音響通信にて行われる。これらの間の通信は、通信ケーブルによる有線通信にて行うこともできるが、この場合には通信ケーブルの繰り出し機構が必要になり、また、水中航走体の移動範囲が大きく制限される等の弊害がある。これに対して上記の音響通信によれば、自走中継器を簡易に構成することができ、また、水中航走体の移動範囲が制限されないので各種ミッションの自由度が一層向上する。
【００１１】
また、本発明に係る水中航走体用の通信システムは、上記自走中継器が、自己の位置情報を取得するための位置情報取得手段と、上記位置情報取得手段にて取得された位置情報と、任意の方法にて取得された水中航走体の位置情報とに基づいて自己の移動量を計算し、この移動量に基づいて航走制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、位置情報取得手段にて自走中継器の位置情報が取得され、制御手段にて位置情報に基づいた航走制御が行われる。したがって、自走中継器が自律的に航走し、適切な位置に自動的に配置されることになる。例えば、水中航走体の垂直上方位置の周辺に自走中継器を自動的に常時配置することができ、これらの間の通信状態を良好に維持することができる。
【００１３】
また、本発明に係る水中航走体用の通信システムは、上記自走中継器が、自己を潜行または浮上させる潜行浮上手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、潜行浮上手段の機能により、自走中継器が潜行または浮上する。例えば、平常時には自走中継器を水面に浮上させておくことにより、制御局との間の電波通信状態を良好に維持し、波高が高いような場合には自走中継器を穏やかな水域に潜行させることによってその破損等を防止することができる。なお、潜行浮上手段に対する制御は、自律的に行うことも可能であり、あるいは、制御局から制御するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明は自走中継器にかかるものであり、本発明に係る自走中継器は、本発明に係る水中航走体用の通信システムにおける上記自走中継器として構成されている。
【００１６】
このように上記各特徴を備えた自走中継器を用いることにより、上記のように各種ミッションの自由度を高めること等ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる水中航走体用の通信システム、および、そのための自走中継器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、以下の実施の形態においては、水中の所定の観察対象を水中航走体にて探索して観察するというミッションを行う場合について説明する。
【００１８】
図１はこの発明の実施の形態にかかる水中航走体用の通信システムの全体構成を示す図、図２は図１の自走中継器の平面図、図３は図１の自走中継器の側面図、図４は自走中継器の電気的構成を示すブロック図である。
本実施の形態にかかる水中航走体用の通信システムは、概略的に、母船と水中航走体との間の通信を、その間の水面近傍に配置した自走中継器（以下、中継器）にて中継するものである。
【００１９】
図１において観察領域１には、１または複数の観察対象２（例えば、機雷処分作業における機雷）が存在している。また、観察領域１の水面には、母船３が航行していると共に中継器４が配置されており、水中には、水中航走体５が放出されている。なお、これら母船３、中継器４、および、水中航走体５は、同一の観察領域１内にそれぞれ複数配置することができる（図１には母船３のみを複数示す）。ただし、母船３は必ずしも観察領域１内に配置される必要はなく、少なくとも中継器４と通信可能な範囲内に配置されていればよい。
【００２０】
このうち、母船３は、中継器４および水中航走体５を収容して所定の放出位置まで搬送し、これら中継器４および水中航走体５を放出または回収する。さらに、母船３は、これら中継器４および水中航走体５に対して直接的または間接的に各種通信を行い、これらを制御する制御局として機能する。
【００２１】
この母船３は、中継器４との間において電波通信を行うためのアンテナおよび電波通信部を備えて構成されている。また、母船３は、音響像を表示するための空間処理機構、検波器、および、表示モニタと、水中ビデオからの画像信号に基づいて水中画像を表示するための画像処理部および表示モニタとを備えて構成されている（これら母船３の各部の図示は省略する）。この他、母船３には、この母船３を一意に識別するための母船用アドレスを記憶するメモリが備えられている。
この母船３は従来と同様に構成することができ（例えば、機雷処分作業においては掃海艇として構成することができ）、また、観察領域１が沿岸近海である場合には、母船３の機能を地上に配備するものとして母船３を省略することもできる。あるいは、中継器４との通信を衛星を介して行うものとし、母船３を省略することも可能である。
【００２２】
次に、中継器４について説明する。この中継器４は、観察領域１の水面近傍に配置され、母船３と水中航走体５との間における通信を中継する。この中継器４は、図２〜４に示すように、アンテナ４１、電波通信部４２、水中用のスピーカマイク４３、音響通信部４４、複数の推進装置４５、ＧＰＳ(Global Positioning System)４６、海象検知センサ４７、バラストタンク４８、燃料電池４９、電源装置５０、メモリ５１、および、制御部５２を備えて構成されている。
【００２３】
このうち、アンテナ４１および電波通信部４２は、母船３との間において電波通信を行うためのもので、母船３からの電波がアンテナ４１にて受信される。また、電波通信部４２にて電力増幅等された信号がアンテナ４１に出力され、このアンテナ４１から母船３に向けて電波が送信される。このように送受信される電波は、例えば、一般的に船舶無線に使用される長波や中波を用いることができ、約２０〜３０Ｋｍ程度の水平距離を隔てて通信を行うことが可能である。ここで、アンテナ４１の構造は任意であるが、例えば、自動伸縮可能なアンテナ４１を採用した場合、不要時にはアンテナ４１を中継器４の筐体内部に格納して、中継器４全体の小型化を図ることができると共に、波高が高い場合や潜行時においてアンテナ４１の保護を図ることができる。
【００２４】
また、スピーカマイク４３および音響通信部４４は、水中航走体５との間において音響通信を行うためのもので、水中航走体５からの音波がスピーカマイク４３にて受信される。また、音響通信部４４にて電力増幅等された信号がスピーカマイク４３に出力され、このスピーカマイク４３から水中航走体５に向けて音波が送信される。
【００２５】
また、複数の推進装置４５は、中継器４を観察領域１の水面近傍において自走させる自走機構であり、本実施の形態では４つの推進装置４５が中継器４の側面にほぼ均等間隔で配置されている。各推進装置４５は、回転軸４５ａを中心として回転するプロペラ４５ｂを備えて構成されており、そのプロペラ４５ｂの回転方向、回転数、および、回転時間を適宜制御することによって、中継器４を水平面内における任意方向に推進させることができる。この他、推進装置４５は任意に構成されてよいが、中継器４の推進速度は高速であることを必ずしも要求されないため、低速航行時にも方向制御を行うことができる構造であることが好ましい。例えば、中継器４としては、海水を取り込んで任意の方向に噴射させる、いわゆるスラスターを採用することができる。
【００２６】
また、ＧＰＳ４６は、中継器４の位置情報を取得するための位置情報取得手段であり、図示しない所定の衛星から発せられる電波を受信することにより、中継器４の現在位置に関する情報（緯度および経度）を計測する。
また、海象検知センサ４７は、中継器４を潜行させるか否かを判断するために必要な海象状況を検知するための海象検知手段であり、具体的には、気圧計や波高センサを単独または適宜組み合わせることによって構成することができる。
また、バラストタンク４８は、中継器４を潜行または浮上させる潜行浮上手段であり、中継器４の周囲の海水をその内部に注水することによって当該中継器４を潜行させ、あるいは、その内部の海水を排水することによって当該中継器４を浮上させる。
【００２７】
また、燃料電池４９および電源装置５０は、中継器４の駆動源であり、燃料電池４９にて発せられた電力が、電源装置５０にて所定の電流および電圧に変換された後、電力を必要とする所定の各部に供給される。なお、燃料電池４９に代えて、あるいは、燃料電池４９と共に、二次電池や太陽電池を用いることもできる。
また、メモリ５１は、制御部５２の制御等に必要となる各種のデータを揮発的または不揮発的に記憶する。特に、メモリ５１には、この中継器４を一意に識別するための中継器用アドレスが記憶されている。
また、制御部５２は、上述した中継器４の各部を制御するものであり、具体的にはＣＰＵとして構成することができる。この制御部５２による具体的な制御内容については後述する。
【００２８】
次に、図１の水中航走体５について説明する。この水中航走体５は、推進装置、ソーナ、水中ビデオ、音響通信部、スピーカマイク、および、メモリを備える（各部の図示は省略する）。
このうち、推進装置は、水中航走体５を水中において自走させるもので、例えば、プロペラおよび舵にて構成することができる。また、ソーナは観察対象２を音波探知するもので、所定方向に超音波を送波すると共に、観察対象２から反射された超音波を受波する。このソーナは、例えば、超音波を送波するための送信器および送波器と、音波を受波してその音響信号を電気信号に変換する受波器アレイとを備えて構成することができる。
【００２９】
また、水中ビデオは観察対象２を撮影するもので、例えば船首や船底に設けられ、水中の連続画像を取得する。この水中ビデオは、例えば、撮像レンズと、ＣＣＤカメラとを備えて構成することができる。また、音響通信部およびスピーカマイクは中継器４との間において音響通信を行うもので、この中継器４の音響通信部４４およびスピーカマイク４３と同様に構成することができる。ただし、水中航走体５と中継器４との間の通信は光ケーブル等の通信ケーブルを介して行うことも可能である。また、メモリは、この水中航走体５を一意に識別するための航走体用アドレスを記憶する。
このような水中航走体５は、特定のミッション用に特化して構成されてもよく、あるいは、より広範なミッションを行うことのできる航走体、例えば、潜水艦にて構成することもできる。
【００３０】
次に、これら母船３、中継器４、および、水中航走体５にて行われる観察作業における、中継器４の制御手順について説明する。この観察作業では、概略的に、中継器４および水中航走体５が観察領域１に投入され、水中航走体５によって観察対象２の探索および観察が行われる。ここで、中継器４は、母船３と水中航走体５との間の通信中継を行い、また、母船３からの指示に基づいて自己の運転状況をチェックするための制御を行う（中継・状況チェック制御）。また、中継器４は、自律的に水平移動し、また、自律的に潜行・浮上するための制御を行う（自律制御）。
【００３１】
まず、中継・状況チェック制御について説明する。図５は、中継器４の制御部５２における中継・状況チェック制御の制御手順を示すフローチャートである。
まず、母船３から中継器４に対して、この中継器４の状況をチェックするための信号が送信された場合について説明する。この信号は、定期的あるいは不定期に送信される。この信号には、この信号を送信した母船３の母船用アドレス、この信号の送信先の中継器４の中継器用アドレス、および、この信号がステータスチェックを目的とする旨を示す制御コマンドを含めることができる。
【００３２】
中継器４では、電波または音波の受信状態が短期周期で監視されており（ステップＳ５−１）、電波がアンテナ４１および電波通信部４２を介して受信された場合には、受信信号の内容が制御部５２において解析される（ステップＳ５−２）。そして、この受信信号に含まれる送信先のアドレスが、自己のメモリ５１に記憶されているアドレスと一致するか否かが確認され（ステップＳ５−３）、一致しない場合には再び監視状態に戻り、一致する場合には受信信号に含まれる制御コマンドの内容に応じて制御が行われる。このように中継器用アドレスを用いて中継器４の識別を行うことにより、母船３から送信される信号に含まれる中継器用アドレスを変えることで、１隻の母船３で複数の中継器４を個別的に制御することができる。また、一つの信号に複数の中継器４の中継器用アドレスを含めることにより、複数の中継器４を同時に制御することも可能である。ただし、中継器４を個別的に制御する必要がない場合には、中継器用アドレスの送信および確認を省略してもよい。
【００３３】
受信信号に含まれた制御コマンドがステータスチェックであった場合には（ステップＳ５−４）、自己の各部の運転状況に関する情報が所定の方法で取得されると共に、ＧＰＳ４６から自己の現在位置情報が取得される（ステップＳ５−５）。そして、これら取得した情報と、受信信号に含まれる母船３のアドレスとに基づいて送信信号が生成され（ステップＳ５−６）、この送信信号が電波通信部４２およびアンテナ４１を介して電波送信される（ステップＳ５−７）。母船３では、このように中継器４から発せられた電波を受信して解析することにより、中継器４のステータスおよび現在位置を確認することができる。
【００３４】
次に、母船３から水中航走体５に対して信号が送信された場合について説明する。この信号には、母船用アドレスおよび中継器用アドレスに加えて、送信対象となる水中航走体５の航走体用アドレス、中継器４に対して通信中継を指示する制御コマンド、および、送信内容を含めることができる。
【００３５】
中継器４においては、先程と同様に受信〜アドレス確認が行われる（ステップＳ５−１〜Ｓ５−３）。そして、通信中継である旨を示す制御コマンドが受信信号に含まれている場合には（ステップＳ５−４）、この受信信号に含まれている航走体用アドレスと送信内容とに基づいて送信信号が生成され（ステップＳ５−８）、この送信信号が音響通信部４４およびスピーカマイク４３を介して音波送信される（ステップＳ５−９）。水中航走体５では、このように中継器４から発せられた音波を受信して解析することにより、その制御内容に基づく制御が行われる。
【００３６】
次に、水中航走体５から母船３に対して、この水中航走体５のステータスを示す信号や、ソーナや水中ビデオからの出力信号が音波にて出力された場合について説明する。この信号には、この水中航走体５の航走体用アドレス、送信対象となる母船３の母船用アドレス、中継器４に対して通信中継を指示する制御コマンド、および、送信内容、を含めることができる。
【００３７】
この場合の中継器４における制御は、母船３から水中航走体５への通信中継の場合と同じである。すなわち、中継器４において、音波がスピーカマイク４３および音響通信部４４を介して受信された場合には、この受信にて得られた受信信号の内容が制御部５２において解析される（ステップＳ５−１→Ｓ５−２）。そして、アドレス一致が確認された後（ステップＳ５−３）、通信中継である旨を示す制御コマンドが受信信号に含まれている場合には（ステップＳ５−４）、この受信信号に含まれている母船用アドレスと送信内容とに基づいて送信信号が生成され（ステップＳ５−８）、この送信信号が電波通信部４２およびアンテナ４１を介して電送信される（ステップＳ５−９）。母船３では、このように中継器４から発せられた電波を受信して解析することにより、水中航走体５の運転状況を把握したり、観察対象２の音響像や画像を表示等することができる。
【００３８】
次に、自律制御について説明する。図６は、中継器４の制御部５２における自律制御の制御手順を示すフローチャートである。この制御は、所定周期で自動的に行われる。
まず、ＧＰＳ４６から自己の現在位置情報が取得されると共に（ステップＳ６−１）、海象検知センサ４７から海象状況に関する情報が取得される（ステップＳ６−２）。また、水中航走体５の現在位置情報が取得される（ステップＳ６−３）。この水中航走体５の現在位置情報は、任意の方法で取得することができ、例えば、母船３に対して情報提供を要求してもよく、あるいは、水中航走体５から母船３への現在位置情報の通信を中継した際に取得してもよい。
【００３９】
そして、これら取得した情報に基づいて、自己の水平移動の要否と、潜行・浮上の要否とが判断される（ステップＳ６−４、Ｓ６−５）。
具体的には、自己の現在位置情報と水中航走体５の現在位置情報とに基づいて、当該中継器４の水平移動の要否が判断される。例えば、水中航走体５の垂直上方位置を基準とする所定の範囲内に当該中継器４が位置している場合には、水平移動が不要であり、所定の範囲内に当該中継器４が位置していない場合には、水平移動が必要であると判断される。ここで、所定の範囲とは中継器４と水中航走体５とが相互に音響通信可能な範囲（例えば、中継器４の垂直軸を基準として０〜約４５度程度）である。この範囲を狭く設定した場合には、両者がほぼ垂直な位置関係を維持することができて好ましいが、狭く設定し過ぎると中継器４の移動が頻繁になり過ぎるため、このバランスを考慮して適宜設定することができる。
【００４０】
また、海象状況に関する情報に基づいて、当該中継器４の潜行・浮上の要否が判断される。例えば、波高が所定の閾値以下である場合には中継器４を水面に浮上させ、所定の閾値を超えている場合には中継器４を退避のために潜行させるように判断される。ここで、所定の閾値とは中継器４を破損等させない程度の波高である。この閾値を低く設定した場合には、少しの波でも中継器４が潜行してその破損等が確実に回避されるが、小さく設定し過ぎると中継器４の潜行が頻繁になり過ぎるため、このバランスを考慮して適宜設定することができる。
【００４１】
このような判断において、水平移動の必要があると判断された場合には、当該中継器４を上記の所定の範囲内に移動させるために必要な移動量（移動方向および移動距離）が所定の計算方法に基づいて計算される（ステップＳ６−６）。そして、この移動量に基づく移動を達成するために必要となる各推進装置４５の運動制御量（プロペラの回転方向、回転数、および、回転時間）が所定の計算方法に基づいて計算され（ステップＳ６−７）、この運動制御量に基づいて各推進装置４５が駆動される（ステップＳ６−８）。このような制御によれば、中継器４が自律的に水平移動して、水中航走体５と音響通信可能な位置関係が自動的に維持される。
【００４２】
また、潜行・浮上の必要があると判断された場合には、当該中継器４を潜行・浮上させるために必要な移動量（潜水深度）が所定の計算方法に基づいて計算される（ステップＳ６−９）。なお、この移動量の計算は、潜行時には単に所定の潜行深度に潜行するものとし、浮上時には単に水面に浮上するものと予め設定しておくことにより、省略することができる。そして、この移動量に基づく移動を達成するために必要となるバラストタンク４８の運動制御量（注水量または排水量）が所定の計算方法に基づいて計算され（ステップＳ６−１０）、この運動制御量に基づいてバラストタンク４８への注水または排水が行われる（ステップＳ６−１１）。このような制御によれば、中継器４が自律的に潜行または浮上し、大波等による中継器４の破損が自動的に防止される。
ただし、このような自律制御は必ずしも中継器４にて行われる必要はなく、その任意の一部を母船３からの制御に基づいて行うこともできる。また、このような自律制御を行った場合には、その制御結果を必要に応じて母船３に送信することが好ましい。
【００４３】
この他にも本発明は、上述した実施の形態以外にも、その請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において異なる実施の形態にて具現化されてよいものである。
まず、本発明にかかる通信システムおよび自走中継器４は、上記のミッションに限定されず、任意のミッションに使用することのできるものである。
また、中継器４には、さらに他の機能を付加することもできる。例えば、水中航走体の運転状況を判断してその制御を行うための制御機能を設けてもよく、あるいは、水中航走体が機雷処分用の航走体である場合には、この航走体から投下された機雷を自爆させるための爆破コマンドを送信できるようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明にかかる水中航走体用の通信システムによれば、制御局から電波通信にて送信されたデータを受信して水中航走体に送信すると共に、水中航走体から送信されたデータを受信して制御局に電波通信にて送信する自走中継器とを備えるため、水平方向の通信は自走中継器を介した電波通信にて行うことができ、通信可能な距離が飛躍的に向上し、各種ミッションの自由度が向上する。また、１対多または多対多のネットワーク通信を容易に行うことができ、各種ミッションの自由度が一層向上する。
【００４５】
また、本発明にかかる水中航走体用の通信システムによれば、自走中継器は、水中航走体との間における通信を音響通信にて行うため、自走中継器を簡易に構成することができ、また、水中航走体の移動範囲が制限されないので各種ミッションの自由度が一層向上する。
【００４６】
また、本発明にかかる水中航走体用の通信システムによれば、自走中継器は、自己の位置情報を取得するための位置情報取得手段と、航走制御を行う制御手段とを備えるため、自走中継器が自律的に航走し、適切な位置に自動的に配置される。
【００４７】
また、本発明にかかる水中航走体用の通信システムによれば、自走中継器は、自己を潜行または浮上させる潜行浮上手段を備えるため、平常時には自走中継器を水面に浮上させておくことにより、制御局との間の電波通信状態を良好に維持し、波高が高いような場合には自走中継器を穏やかな水域に潜行させることによってその破損等を防止することができる。
【００４８】
また、本発明にかかる自走中継器によれば、上記の水中航走体用の通信システムにおける自走中継器として構成されているので、各特徴を備えた自走中継器を用いることにより、上記のように各種ミッションの自由度を高めること等ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる水中航走体用の通信システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１の自走中継器の平面図である。
【図３】図１の自走中継器の側面図である。
【図４】自走中継器の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】自走中継器の制御部における中継・状況チェック制御の制御手順を示すフローチャートである。
【図６】自走中継器の制御部における自律制御の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 観察領域
２ 観察対象
３ 母船
４ 自走中継器
５ 水中航走体
４１ アンテナ
４２ 電波通信部
４３ スピーカマイク
４４ 音響通信部
４５ 推進装置
４６ ＧＰＳ
４７ 海象検知センサ
４８ バラストタンク
４９ 燃料電池
５０ 電源装置
５１ メモリ
５２ 制御部
Claims (4)
- 水中で航走する水中航走体と、
上記水中航走体の制御を行う制御局と、
水面近傍で航走するもので、海象状態に関する情報に基づいて自己を潜行または浮上させる潜行浮上手段を備え、上記制御局から電波通信にて送信されたデータを受信して上記水中航走体に送信すると共に、上記水中航走体から送信されたデータを受信して上記制御局に電波通信にて送信する自走中継器と、
を備えることを特徴とする水中航走体用の通信システム。 - 上記自走中継器は、上記水中航走体との間における通信を音響通信にて行うことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体用の通信システム。
- 上記自走中継器は、
自己の位置情報を取得するための位置情報取得手段と、
上記位置情報取得手段にて取得された位置情報と、任意の方法にて取得された水中航走体の位置情報とに基づいて自己の移動量を計算し、この移動量に基づいて自己の航走制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の水中航走体用の通信システム。 - 上記請求項１〜３のいずれか一つに記載の水中航走体用の通信システムにおける上記自走中継器。
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