JP6623258B1 - 水中通信システム、移動体、水中測位装置、水中通信方法、水中測位方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】移動体間の水中における通信の安定性の低下を抑制する水中通信システム、水中通信方法及びコンピュータプログラムを提供すること。【解決手段】信号を送信するアンテナを備える第１アンテナ部と、水中を移動するための第１駆動部とを備える第１の移動体と、信号を受信するアンテナを備える第２アンテナ部と、水中を移動するための第２駆動部とを備える第２の移動体と、前記第１の移動体及び前記第２の移動体の位置を取得する水中測位装置と、を備え、前記第１の移動体と、前記第２の移動体とは、前記水中測位装置が取得した位置に基づいて、指向性の通信を行う、水中通信システム。【選択図】図１

Description

本発明は、水中通信システム、移動体、水中測位装置、水中通信方法、水中測位方法及びコンピュータプログラムに関する。

水中を移動する移動体同士が通信を行う場合がある。従来では、通信の信号は電磁波又は音波として移動体から全方位に放射されていた。しかしながら、全方位に信号が放射されるため、障害物によって電磁波や音波が反射や散乱される確率が高く、反射や散乱された信号の干渉によって通信が不安定になる場合があった（非特許文献１及び非特許文献２参照）。

山口 毅、小田秀夫著、"音響技術を利用した水中音響モデムの特性と海洋への応用"、［online］、［平成３０年６月２２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://navsystem.j-navigation.org/workshopreport/report/r2013s/abst2013s/abst_yamaguchi.pdf＞ "既存の水中通信技術の課題"、［online］、株式会社マリンコムズ琉球、［平成３０年６月２２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.mcrvlc.jp/index.php?page_id=66＞

上記事情に鑑み、本発明は、移動体間の水中における通信の安定性の低下を抑制する水中通信システム、移動体、水中測位装置、水中通信方法、水中測位方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、信号を送信するアンテナを備える第１アンテナ部と、水中を移動するための第１駆動部とを備える第１移動体と、信号を受信するアンテナを備える第２アンテナ部と、水中を移動するための第２駆動部とを備える第２移動体と、前記第１移動体及び前記第２移動体の位置を取得する水中測位装置と、を備え、前記第１移動体と、前記第２移動体とは、前記水中測位装置が取得した位置に基づいて、指向性の通信を行う、水中通信システムである。

本発明の一態様は、上記の水中通信システムであって、前記第１移動体は、前記指向性の通信を行う前に、前記水中測位装置が取得した前記位置を示す情報を取得し、取得した前記情報を全方位に送信し、前記第２移動体は、前記指向性の通信を行う前に前記第１移動体が送信した前記情報を取得する。

本発明の一態様は、上記の水中通信システムであって、信号を受信する第３アンテナを備える第３アンテナ部と、水中を移動するための第３駆動部とを備える第３移動体、をさらに備え、前記水中測位装置は、さらに前記第３移動体の位置を取得し、前記第１移動体は、前記水中測位装置が取得した前記第３移動体の位置を示す情報を取得し、取得した第３移動体の位置を示す情報を全方位に送信し、前記第２移動体は前記第３移動体の位置を示す情報を取得し、前記第３移動体は前記第２移動体の位置を示す情報と前記第３移動体の位置を示す情報とを取得し、前記第２移動体は取得した前記第３移動体の位置を示す情報と前記第２移動体の位置を示す情報とに基づいて、前記第３移動体と指向性の通信を行う。

本発明の一態様は、他の移動体に信号を送信するアンテナを備えるアンテナ部と、水中を移動するための駆動部と、前記他の移動体の位置を取得する位置情報取得部と、を備え、前記位置情報取得部は、自装置の位置と前記他の移動体の位置とを取得する水中測位装置が取得した自装置の位置と前記他の移動体の位置を取得し、前記アンテナ部は、前記位置情報に基づいて、前記他の移動体に指向性の信号を送信する、移動体である。

信号を送信するアンテナを備える第１アンテナ部と水中を移動するための第１駆動部とを備える第１移動体の位置と、信号を受信するアンテナを備える第２アンテナ部と水中を移動するための第２駆動部とを備える第２移動体の位置とを取得する移動体測位部と、取得した前記第１移動体の位置と前記第２移動体の位置とを、前記第１移動体に送信する第１移動体通信部と、を備える、水中測位装置。

本発明の一態様は、信号を送信するアンテナを備える第１アンテナ部と、水中を移動するための第１駆動部とを備える第１移動体と、信号を受信するアンテナを備える第２アンテナ部と、水中を移動するための第２駆動部とを備える第２移動体と、前記第１移動体及び前記第２移動体の位置を取得する水中測位装置とを備える水中通信システムにおいて実行される方法であって、前記第１移動体と、前記第２移動体とが、前記水中測位装置が取得した位置に基づいて、指向性の通信を行う通信ステップを有する水中通信方法である。

他の移動体に信号を送信するアンテナを備えるアンテナ部と、水中を移動するための駆動部と、前記他の移動体の位置を取得する位置情報取得部と、を備える移動体が行う水中通信方法であって、前記位置情報取得部が、自装置の位置と前記他の移動体の位置とを取得する水中測位装置が取得した自装置の位置と前記他の移動体の位置を取得する位置情報取得ステップと、前記アンテナ部が、前記位置情報に基づいて、前記他の移動体に指向性の信号を送信する、送信ステップと、を有する水中通信方法。

信号を送信するアンテナを備える第１アンテナ部と水中を移動するための第１駆動部とを備える第１移動体の位置と、信号を受信するアンテナを備える第２アンテナ部と水中を移動するための第２駆動部とを備える第２移動体の位置とを取得する移動体測位ステップと、取得した前記第１移動体の位置と前記第２移動体の位置とを、前記第１移動体に送信する第１移動体通信ステップと、を有する、水中測位方法。

本発明の一態様は、上記の移動体としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムである。

本発明の一態様は、上記の水中測位装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムである。

本発明により、移動体間の水中における通信の安定性の低下を抑制することが可能となる。

第１の実施形態の水中通信システム１０の具体的なシステム構成を示す図。 第１の実施形態における水中測位装置１の機能構成の具体例を示す図。 第１の実施形態における制御部１００の機能構成の具体例を示す図。 第１の実施形態における第１移動体２の機能構成の具体例を示す図。 図５は、第１の実施形態における制御部２００の機能構成の具体例を示す図。 第１の実施形態における第２移動体３の機能構成の具体例を示す図。 第１の実施形態における制御部３００の機能構成の具体例を示す図。 第１の実施形態において第１開始条件が満たされた場合に第１移動体２が実行する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態において第１開始条件が満たされた場合に第２移動体３が実行する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第１移動体２が実行する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第２移動体３が実行する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態の水中通信システム１０ａの具体的なシステム構成を示す図。 第２の実施形態における水中測位装置１ａの機能構成の具体例を示す図。 第２の実施形態における制御部１００ａの機能構成の具体例を示す図。 第２の実施形態における第１移動体２ａの機能構成の具体例を示す図。 第２の実施形態における制御部２００ａの機能構成の具体例を示す図。 第２の実施形態における第３移動体４の機能構成の具体例を示す図。 第２の実施形態における制御部４００の機能構成の具体例を示す図。 第２の実施形態において第１開始条件が満たされた場合に第１移動体２ａが実行する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第１移動体２ａが実行する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第３の実施形態の水中通信システム１０ｂの具体的なシステム構成を示す図。 第３の実施形態における第１移動体２ｂの機能構成の具体例を示す図。 第３の実施形態における制御部２００ｂの機能構成の具体例を示す図。 第３の実施形態における第２移動体３ａの機能構成の具体例を示す図。 第３の実施形態における制御部３００ａの機能構成の具体例を示す図。 第３の実施形態における第３移動体４ａの機能構成の具体例を示す図。 第３の実施形態における制御部４００ａの機能構成の具体例を示す図。 第３の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第１移動体２ｂが実行する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第３の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第２移動体３ａが実行する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第３の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第３移動体４ａが実行する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第１実施形態におけるアンテナ部２４の構成の具体例を示す図。 第１実施形態における第１移動体２の動作モードが全方位送信モード又はアン全方位受信モードの場合のアンテナ部２４の状態の具体例を示す図。 第１実施形態における第１移動体２の動作モードが指向性通信モードの場合のアンテナ部２４の状態の第１の具体例を示す図。 第１実施形態における第１移動体２の動作モードが指向性通信モードの場合のアンテナ部２４の状態の第２の具体例を示す図。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の水中通信システム１０の具体的なシステム構成を示す図である。水中通信システム１０は、水中測位装置１、第１移動体２及び第２移動体３を備える。水中測位装置１は、水上に位置し、第１移動体２及び第２移動体３の位置を示す位置情報（以下「移動体位置情報」という。）を取得する。第１移動体２及び第２移動体３は、それぞれ水中を移動する移動体である。第１移動体２は、水中測位装置１と通信することで、移動体位置情報を取得する。第１移動体２は第２移動体３と通信する。第２移動体３は第１移動体２と通信する。第１移動体２と第２移動体３とは、水中測位装置１が取得した位置情報に基づいて指向性の通信をする。

水中通信システム１０は、水中測位装置１が移動体位置情報を取得し、取得された移動体位置情報に基づいて第１移動体２及び第２移動体３が指向性の通信をするシステムである。なお、水中通信システム１０において、移動体位置情報はどのような水中測位方式で取得されてもよい。水中通信システム１０は、例えば、ＵＳＢＬ（Ultra Short Base Line）方式で移動体位置情報を取得してもよい。以下、説明の簡単のため、水中通信システム１０は、ＵＳＢＬ方式で移動体位置情報を取得すると仮定して説明を行う。

図２は、第１の実施形態における水中測位装置１の機能構成の具体例を示す図である。水中測位装置１は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）１１やメモリ１２や記憶部１３などを備え、プログラムを実行する。水中測位装置１は、プログラムの実行によって地上通信用アンテナ部１４、第１移動体通信部１５、移動体測位部１６及びＧＰＳ（Global Positioning System）センサ１７を備える装置として機能する。
ＣＰＵ１１が記憶部１３に記憶されたプログラムをメモリ１２に読み込んで実行することにより、制御部１００が生成される。

記憶部１３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部１３は移動体位置情報を記憶する。移動体位置情報は、第１移動体２及び第２移動体３の位置を示す情報である。

地上通信用アンテナ部１４は、水中測位装置１がインターネットを介して水中測位装置１の周囲の環境に関する情報を取得するためのアンテナである。水中測位装置１の周囲の環境に関する情報は、例えば、気象庁が公表する気象データであってもよい。水中測位装置１の周囲の環境に関する情報は、例えば、海流のデータであってもよい。

第１移動体通信部１５は、水中測位装置１を第１移動体２に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。第１移動体通信部１５は、有線ケーブル又は無線を介して、第１移動体２と通信する。

移動体測位部１６は、第１移動体２及び第２移動体３の位置を測位する。移動体測位部１６は、第１移動体２及び第２移動体３の位置を測位可能であればどのような方法で第１移動体２及び第２移動体３の位置を測位してもよい。例えば、移動体測位部１６は、ＵＳＢＬ方式で第１移動体２及び第２移動体３の位置を測位してもよい。移動体測位部１６は、測位の結果を示す情報（以下「測位情報」という。）を出力する。

ＧＰＳセンサ１７は、ＧＰＳによって測位された水中測位装置１の位置を示す情報（以下「ＧＰＳ情報」という。）を取得する。ＧＰＳセンサ１７は、取得したＧＰＳ情報を出力する。

図３は、第１の実施形態における制御部１００の機能構成の具体例を示す図である。
制御部１００は、測位情報取得部１０１、ＧＰＳ情報取得部１０２、地上通信情報取得部１０３及び位置情報取得部１０４、位置情報要求受信部１０５及び位置情報送信部１０６を備える。

測位情報取得部１０１は、移動体測位部１６が出力した測位情報を取得する。
ＧＰＳ情報取得部１０２は、ＧＰＳセンサ１７が出力したＧＰＳ情報を取得する。
地上通信情報取得部１０３は、地上通信用アンテナ部１４を介して水中測位装置１の周囲の環境に関する情報（以下「地上通信情報」という。）を取得する。

位置情報取得部１０４は、測位情報取得部１０１が取得した測位情報と、ＧＰＳ情報取得部１０２が取得したＧＰＳ情報と、地上通信情報取得部１０３が取得した地上通信情報とに基づいて第１移動体２及び第２移動体３の位置を示す移動体位置情報を取得する。位置情報取得部１０４は、取得した移動体位置情報を記憶部１３に記録する。なお、位置情報取得部１０４は、必ずしもＧＰＳ情報に基づいて移動体位置情報を取得する必要はない。位置情報取得部１０４は、測位情報だけに基づいて移動体位置情報を取得してもよい。位置情報取得部１０４は、測位情報及び地上通信情報だけに基づいて移動体位置情報を取得してもよい。なお、位置情報取得部１０４は、必ずしも地上通信情報に基づいて移動体位置情報を取得する必要はない。位置情報取得部１０４は、測位情報及びＧＰＳ情報だけに基づいて移動体位置情報を取得してもよい。

位置情報要求受信部１０５は、位置情報要求信号を受信する。位置情報要求信号は、水中測位装置１に対する移動体位置情報の取得の要求を示す信号である。

位置情報送信部１０６は、位置情報要求受信部１０５が位置情報要求信号を受信すると、記憶部１３に記憶された移動体位置情報を、第１移動体通信部１５を介して、第１移動体２に送信する。

水中測位装置１は、位置情報要求信号を受信したか否かに関わらず定期的に、移動体測位部１６、ＧＰＳセンサ１７、測位情報取得部１０１、ＧＰＳ情報取得部１０２及び位置情報取得部１０４によって移動体位置情報を取得する。

図４は、第１の実施形態における第１移動体２の機能構成の具体例を示す図である。第１移動体２は、バスで接続されたＣＰＵ２１やメモリ２２や記憶部２３などを備え、プログラムを実行する。第１移動体２は、プログラムの実行によってアンテナ部２４、水中測位装置通信部２５、駆動部２６及び測定センサ２７を備える装置として機能する。
ＣＰＵ２１が記憶部２３に記憶されたプログラムをメモリ２２に読み込んで実行することにより、制御部２００が生成される。

アンテナ部２４は、一つ又は複数のアンテナとアンテナに接続された一つ又は複数の回路とを備え、信号を発信又は受信する。アンテナ部２４が発信又は受信する信号はどのような無線媒体によって伝送される信号であってもよい。例えば、アンテナ部２４が発信又は受信する信号は電磁波として伝送される信号であってもよい。電磁波は、例えば、可視光であってもよいし、テラヘルツ波であってもよい。例えば、アンテナ部２４が発信又は受信する信号は音波として伝送される信号であってもよい。例えば、アンテナ部２４が発信又は受信する信号は音波として伝送される信号であってもよい。

水中測位装置通信部２５は、第１移動体２を水中測位装置１に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。水中測位装置通信部２５は、有線ケーブル又は無線を介して、水中測位装置１と通信する。駆動部２６は、第１移動体２を移動させる。測定センサ２７は、所定の物理量を測定する。測定センサ２７は、例えば、温度計であってもよいし、塩分濃度測定器であってもよい。

図５は、第１の実施形態における制御部２００の機能構成の具体例を示す図である。
制御部２００は、移動体位置情報取得部２０１、通信開始信号受信部２０２、モード決定部２０３、アンテナ制御部２０４、距離算出部２０５、通信関連情報送信部２０６、指向性モードデータ送受信部２０７、移動制御部２０８、同期部２０９、測定部２１０及び通信開始判定部２１１を備える。

移動体位置情報取得部２０１は、水中測位装置通信部２５を介して移動体位置情報を取得する。通信開始信号受信部２０２は、第１移動体２と第２移動体３との間の通信の開始の指示を示す通信開始信号を受信する。第１移動体２が通信開始信号を受信した場合、移動体位置情報取得部２０１は、水中測位装置通信部２５を介して位置情報要求信号を水中測位装置１に送信し、移動体位置情報を取得する。

モード決定部２０３は、第１移動体２の動作モードを決定する。モード決定部２０３は、第１移動体２が動作する動作モードを、全方位受信モード、全方位放射モード又は指向性通信モードのいずれかひとつの動作モードに決定する。

全方位受信モードの第１移動体２は、入射方向によらずあらゆる方向から入射する所定の波形の信号を受信する。全方位放射モードの第１移動体２は、あらゆる方向に所定の波形の信号を放射する。指向性通信モードの第１移動体２は、所定の方向のみに所定の波形の信号を放射する。

モード決定部２０３は、通信開始信号受信部２０２が通信開始信号を取得すると、第１移動体２の動作モードを全方位送信モードに決定する。

モード決定部２０３は、後述する通信関連情報送信部２０６によって第２移動体３に通信関連情報を送信すると、第１移動体２の動作モードを指向性通信モードに決定する。通信関連情報の詳細は、後述するが、通信関連情報は、第１移動体２と第２移動体３との間の通信に関する情報である。

モード決定部２０３は、第１移動体２の動作モードを指向性通信モードに決定後、定期的に第１チェック判定処理を実行する。第１チェック判定処理は、モード決定部２０３が、第１移動体２の動作モードに関する所定の条件（以下「第１動作モード条件」という。）が満たされたか否かを判定する処理である。モード決定部２０３は、第１チェック判定処理において第１動作モード条件が満たされた場合に、第１移動体２の動作モードを全方位受信モードに決定する。

第１動作モード条件は、どのような条件であってもよく、例えば、第１移動体２の動作モードが指向性通信モードに決定されてから所定の時間（以下「最大指向性通信時間」という。）が経過したという条件であってもよい。

第１動作モード条件は、第１移動体２と第２移動体３との間の通信のビットレートが所定のビットレート以下である、という条件であってもよい。

以下、説明の簡単のため、第１動作モード条件が、第１移動体２の動作モードが指向性通信モードに決定されてから最大指向性通信時間が経過したという条件であると仮定（以下「第１仮定」という。）して説明を行う。

アンテナ制御部２０４は、アンテナ部２４を制御する。アンテナ部２４を制御するとは、具体的には、アンテナ部２４が備えるアンテナの向きの変更や、アンテナに電力を供給する回路をスイッチによって切り替えることや、アンテナが受信した信号を伝送する回路をスイッチによって切り替えること等のアンテナ部２４のハードウェアの制御を意味する。

モード決定部２０３の決定に基づいて、モード決定部２０３が決定した動作モードで第１移動体２が動作するようにアンテナ部２４のアンテナを制御することを意味する。具体的には、モード決定部２０３が第１移動体２の動作モードを全方位受信モードに決定した場合、アンテナ制御部２０４は、アンテナ部２４が入射方向によらずあらゆる方向から入射する信号を受信するようにアンテナ部２４を制御する。モード決定部２０３が第１移動体２の動作モードを全方位放射モードに決定した場合、アンテナ制御部２０４は、アンテナ部２４があらゆる方向に所定の波形の信号を放射するようにアンテナ部２４を制御する。モード決定部２０３が第１移動体２の動作モードを指向性通信モードに決定した場合、アンテナ制御部２０４は、所定の方向のみに所定の波形の信号を放射するようにアンテナ部２４を制御する。

距離算出部２０５は、移動体位置情報に基づいて、第１移動体２と第２移動体３との間の距離を算出する。距離算出部２０５は、算出した距離を示す情報（以下「移動体距離情報」という。）を出力する。

通信関連情報送信部２０６は、ＡＣＴ信号、通信関連情報及び通信開始信号を送信する。ＡＣＴ信号は、通信開始信号を受信したことを示す信号である。通信関連情報は、移動体位置情報、移動体距離情報及び最大指向性通信時間情報を含む。最大指向性通信時間情報は、最大指向性通信時間を示す情報である。通信関連情報は、移動体位置情報、距離情報及び最大指向性通信時間情報だけでなく周波数情報及び出力強度情報を含んでもよい。周波数情報は、第１移動体２と第２移動体３との間の通信に用いる信号の周波数を示す。出力強度情報は、第１移動体２と第２移動体３との間の通信に用いる信号の出力強度を示す。

指向性モードデータ送受信部２０７は、モード決定部２０３が第１移動体２の動作モードを指向性通信モードに決定した場合に、アンテナ部２４を介して第２移動体３と指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。具体的には、指向性モードデータ送受信部２０７は、アンテナ制御部２０４によるアンテナ部２４の制御と連動して、アンテナ部２４を介して第２移動体３と指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。指向性モードデータ送受信部２０７が送受信するデータは、どのようなデータであってもよく、例えば、測定部２１０が測定した量であってもよい。

移動制御部２０８は第１移動体２の駆動部２６を制御して第１移動体２を移動させる。
同期部２０９は、アンテナ部２４を介した通信によって、第１移動体２の時計（不図示）と第２移動体３の時計（不図示）とが示す時間のずれを補正する。同期部２０９は、時計が示す時間のずれの補正によって第１移動体２と第２移動体３とを同期させる。
測定部２１０は、測定センサ２７が測定した量を取得する。

通信開始判定部２１１は、第１開始条件が満たされるか否かを判定する。第１開始条件は、どのような条件であってもよい。第１開始条件は、例えば、測定部２１０が取得した量が所定の第１の値を超えるという条件であってもよい。通信開始判定部２１１は、第１開始条件が満たされた場合に、通信開始信号を生成する。通信開始判定部２１１が生成した通信開始信号は、通信関連情報送信部２０６によって、第２移動体３に送信される。

図６は、第１の実施形態における第２移動体３の機能構成の具体例を示す図である。第２移動体３は、バスで接続されたＣＰＵ３１やメモリ３２や記憶部３３などを備え、プログラムを実行する。第２移動体３は、プログラムの実行によってアンテナ部３４、駆動部３５及び測定センサ３６を備える装置として機能する。
ＣＰＵ３１が記憶部３３に記憶されたプログラムをメモリ３２に読み込んで実行することにより、制御部３００が生成される。

記憶部３３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部３３は第１回数情報を記憶する。第１回数情報は、後述する通信開始信号送信部３０３が通信開始信号を送信した回数を示す情報である。

アンテナ部３４は、一つ又は複数のアンテナとアンテナに接続された一つ又は複数の回路とを備え、信号を発信又は受信する。アンテナ部３４が発信又は受信する信号はアンテナ部３４が発信又は受信する信号はどのような無線媒体によって伝送される信号であってもよい。例えば、アンテナ部３４が発信又は受信する信号は電磁波として伝送される信号であってもよい。電磁波は、例えば、可視光であってもよいし、テラヘルツ波であってもよい。例えば、アンテナ部３４が発信又は受信する信号は音波として伝送される信号であってもよい。例えば、アンテナ部３４が発信又は受信する信号は音波として伝送される信号であってもよい。
駆動部３５は、第２移動体３を移動させる。測定センサ３６は、所定の物理量を測定する。

図７は、第１の実施形態における制御部３００の機能構成の具体例を示す図である。
制御部３００は、測定部３０１、通信開始判定部３０２、通信開始信号送信部３０３、モード決定部３０４、アンテナ制御部３０５、通信関連情報受信部３０６、指向性モードデータ送受信部３０７、移動制御部３０８及び同期部３０９を備える。

測定部３０１は、測定センサ３６が測定した量を取得する。
通信開始判定部３０２は、第２開始条件が満たされるか否かを判定する。第２開始条件は、どのような条件であってもよい。第２開始条件は、例えば、測定部３０１が取得した量が所定の第２の値を超えるという条件であってもよい。通信開始判定部３０２は、第２開始条件が満たされた場合に、通信開始信号を生成する。

通信開始信号送信部３０３は、アンテナ部３４を介して通信開始判定部３０２が生成した通信開始信号を送信する。通信開始信号送信部３０３が通信開始信号を送信するたびに、記憶部３３の第１回数情報が示す回数が、不図示の記録部による記録によって、１ずつ増加する。

モード決定部３０４は、第２移動体３の動作モードを決定する。モード決定部３０４は、第２移動体３が動作する動作モードを、全方位受信モード、全方位放射モード、指向性通信モード又は移動モードのいずれかひとつの動作モードに決定する。

具体的には、モード決定部３０４は、通信開始判定部３０２の判定結果が、第２開始条件が満たされたと判定した場合に、第２移動体３の動作モードを全方位送信モードに決定する。

モード決定部３０４は、第１ＡＣＴ待機期間内に第２移動体３がＡＣＴ信号を受信した場合に、第２移動体３の動作モードを指向性通信モードに決定する。第１ＡＣＴ待機期間は、第２移動体３がＡＣＴ信号の受信を待機する期間に関する期間であればどのような期間であってもよい。第１ＡＣＴ待機期間は、例えば、通信開始信号送信部３０３が通信開始信号を送信してからの所定の時間であってもよい。第１ＡＣＴ待機期間は、通信開始判定部３０２の判定結果が、第２開始条件が満たされたと判定した時点、以降の所定の期間であってもよい。

モード決定部３０４は、第２移動体３が、第１移動体２から送信された通信開始信号を受信すると、第２移動体３の動作モードを指向性通信モードに決定する。

モード決定部３０４は、第２移動体３の動作モードを指向性通信モードに決定後、定期的に第２チェック判定処理を実行する。第２チェック判定処理は、モード決定部３０４が、第２移動体３の動作モードに関する所定の条件（以下「第２動作モード条件」という。）が満たされたか否かを判定する処理である。モード決定部３０４は、第２チェック判定処理において第２動作モード条件が満たされた場合に、第２移動体３の動作モードを全方位受信モードに決定する。

第２動作モード条件は、第１動作モード条件に応じた条件である。具体的には、第１仮定における第２動作モード条件は、第２移動体３の動作モードが指向性通信モードに決定されてから最大指向性通信時間が経過したという条件である。

なお、第１動作モード条件が、第１移動体２と第２移動体３との間の通信のビットレートが所定のビットレート以下である、という条件である場合には、第２動作モード条件は、第１移動体２と第２移動体３との間の通信のビットレートが所定のビットレート以下であるという条件である。

モード決定部は、第１ＡＣＴ待機期間内に第２移動体３がＡＣＴ信号を受信しなかった場合であって、第１回数情報が示す回数が所定の回数である場合に、第２移動体３の動作モードを移動モードに決定する。以下、説明の簡単のため、所定の回数が２であると仮定して説明する。

モード決定部３０４が第２移動体３の動作モードを指向性通信モード又は移動モードに決定すると、記憶部３３に記憶された第１回数情報は不図示の記録部によって初期化される。初期化とは、第１回数情報が示す回数が０になることを意味する。

以下、説明の簡単のため、第１仮定の元で説明を行う。そのため、以下、第２動作モード条件は、第２移動体３の動作モードが指向性通信モードに決定されてから最大指向性通信時間が経過したという条件である。

アンテナ制御部３０５は、アンテナ部３４を制御する。アンテナ部３４を制御するとは、具体的には、アンテナ部３４が備えるアンテナの向きの変更や、アンテナに電力を供給する回路をスイッチによって切り替えることや、アンテナが受信した信号を伝送する回路をスイッチによって切り替えること等のアンテナ部３４のハードウェアの制御を意味する。具体的には、モード決定部３０４が第２移動体３の動作モードを全方位受信モードに決定した場合、アンテナ制御部３０５は、アンテナ部３４が入射方向によらずあらゆる方向から入射する信号を受信するようにアンテナ部３４を制御する。モード決定部３０４が第２移動体３の動作モードを全方位放射モードに決定した場合、アンテナ制御部３０５は、アンテナ部３４があらゆる方向に所定の波形の信号を放射するようにアンテナ部３４を制御する。モード決定部３０４が第２移動体３の動作モードを指向性通信モードに決定した場合、アンテナ制御部３０５は、所定の方向のみに所定の波形の信号を放射するようにアンテナ部３４を制御する。

通信関連情報受信部３０６は、ＡＣＴ信号、通信関連情報と、第１移動体２が送信した通信開始信号を受信する。
指向性モードデータ送受信部３０７は、モード決定部３０４が第２移動体３の動作モードを指向性通信モードに決定した場合に、アンテナ部３４を介して第１移動体２と指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。具体的には、指向性モードデータ送受信部３０７は、アンテナ制御部３０５によるアンテナ部３４の制御と連動して、アンテナ部３４を介して第１移動体２と指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。指向性モードデータ送受信部３０７が送受信するデータは、どのようなデータであってもよく、例えば、測定部３０１が測定した量であってもよい。

移動制御部３０８は第２移動体３の駆動部３５を制御して第２移動体３を移動させる。
同期部３０９は、アンテナ部３４を介した通信によって、第２移動体３の時計（不図示）と第１移動体２の時計（不図示）とが示す時間のずれを補正する。同期部３０９は、時計が示す時間のずれの補正によって第２移動体３と第１移動体２とを同期させる。

図８は、第１の実施形態において第１開始条件が満たされた場合に第１移動体２が実行する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
第１開始条件が満たされる（ステップＳ１０１）。具体的には、通信開始判定部２１１において、第１開始条件が満たされたと判定される。ステップＳ１０１の次に、第１移動体２が、移動体位置情報取得部２０１によって水中測位装置１から移動体位置情報を取得する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の次に、第１移動体２は、第１移動体２と第２移動体３との間の距離を算出する（ステップＳ１０３）。具体的には、ステップＳ１０２において取得された移動体位置情報に基づいて、距離算出部２０５が、第１移動体２と第２移動体３との間の距離を算出する。

ステップＳ１０３の次に、第１移動体２は、全方位放射モードで通信開始信号を送信する（ステップＳ１０４）。次に、第１移動体２は、全方位放射モードで通信関連情報を送信する（ステップＳ１０５）。

なお、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理は必ずしも全方位放射モードで実行される必要はない。ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理は、ステップＳ１０２において取得された移動体位置情報に基づいて指向性通信モードで実行されてもよい。ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理における、信号の放射強度は、第２移動体３が通信関連情報を受信可能な強度であればどのような強度であってもよい。ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理における信号の放射強度は、ステップＳ１０３において算出された距離に基づいた強度であってもよい。ステップＳ１０３において取得された距離に基づいた強度は、例えば、第２移動体３の位置において１／ｅ（ｅは自然対数の底）になるような強度であってもよい。

ステップＳ１０５の次に、第１移動体２と第２移動体３とが、どちらも指向性通信モードで通信を開始する（ステップＳ１０６）。具体的には、モード決定部２０３が第１移動体２の動作モードを指向性通信モードに決定する。次に、アンテナ制御部２０４が、指向性通信モードの通信を可能とするようにアンテナ部２４を制御する。アンテナ制御部２０４は移動体位置情報が示す第２移動体３の位置に向かう指向性を持った信号をアンテナ部２４が放射するように、アンテナ部２４を制御する。第１移動体２は、指向性モードデータ送受信部２０７によって、アンテナ制御部２０４によって制御されたアンテナ部２４を介して、第２移動体３と通信する。アンテナ部２４が放射する信号の強度は、ステップＳ１０３において算出された距離に応じた強度である。ステップＳ１０３において算出された距離に応じた強度とは、例えば、通信相手の位置において１／ｅ（ｅは自然対数の底）になるような強度であってもよい。
また、モード決定部３０４が第２移動体３の動作モードを指向性通信モードに決定する。次に、アンテナ制御部３０５が、指向性通信モードの通信を可能とするようにアンテナ部３４を制御する。次に、アンテナ制御部３０５は、移動体位置情報が示す第１移動体２の位置に向かう指向性を持った信号をアンテナ部３４が放射するように、アンテナ部３４を制御する。第２移動体３は、指向性モードデータ送受信部３０７によって、アンテナ制御部３０５によって制御されたアンテナ部３４を介して、第１移動体２と通信する。アンテナ部３４が放射する信号の強度は、ステップＳ１０３において算出された距離に応じた強度である。

モード決定部２０３は、第１移動体２の動作モードを指向性通信モードに決定してから定期的に第１チェック判定処理を実行する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７において、第１動作モード条件が満たされた場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、モード決定部２０３は、動作モードを全方位受信モードに決定する（ステップＳ１０８）。モード決定部２０３が動作モードを全方位受信モードに決定すると、アンテナ制御部２０４が、全方位受信モードの通信を可能とするようにアンテナ部２４を制御する。ステップＳ１０８の次に、通信開始判定部２１１は、第１開始条件が満たされるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９において、第１開始条件が満たされない場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、処理が終了する。

一方、ステップＳ１０９において、第１開始条件が満たされる場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２の処理に戻る。
一方、ステップＳ１０７において、第１動作モード条件が満たされない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ステップＳ１０６の処理に戻る。

このようにして第１移動体２は、第２移動体３と通信する。

図９は、第１の実施形態において第１開始条件が満たされた場合に第２移動体３が実行する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
通信関連情報受信部３０６が第１移動体２が送信した通信開始信号を受信する（ステップＳ２０１）。通信関連情報受信部３０６が、通信関連情報を受信する（ステップＳ２０２）。モード決定部３０４が、第２移動体３の動作モードを指向性通信モードに決定する（ステップＳ２０３）。 ステップＳ２０３の次に図８におけるステップＳ１０６が実行される（ステップＳ２０４）。すなわち、第１移動体２と第２移動体３とが、どちらも指向性通信モードで通信する。
なお、ステップＳ２０２とステップＳ２０３とは必ずしもステップＳ２０２の次にステップＳ２０３が実行される必要はない。ステップＳ２０３の次に、ステップＳ２０２が実行されてもよい。この場合、第２移動体３は、通信関連情報を指向性通信によって受信する。

モード決定部３０４は、第２移動体３の動作モードを指向性通信モードに決定後、定期的に第２チェック判定処理を実行する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５において、第２動作モード条件が満たされた場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、モード決定部３０４は、動作モードを全方位受信モードに決定する（ステップＳ２０６）。モード決定部３０４が動作モードを全方位受信モードに決定すると、アンテナ制御部３０５は、第２移動体３が全方位受信モードで動作するようにアンテナ部３４を制御する。ステップＳ２０５の後、処理が終了する。
一方、ステップＳ２０５において第２動作モード条件が満たされない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、ステップＳ２０４の処理に戻る。

このようにして、第２移動体３は、第１移動体２と通信する。

図１０は、第１の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第１移動体２が実行する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
第１移動体２が、第２移動体３が送信した通信開始信号を全方位受信モードの動作モードにおいて受信する（ステップＳ３０１）。具体的には、第１移動体２は、通信開始信号受信部２０２によって、第２移動体３が送信した通信開始信号を受信する。ステップＳ３０１の次に、第１移動体２は、ＡＣＴ信号を第２移動体３に送信する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０２の次に、図８におけるステップＳ１０２からステップＳ１０８までの処理が実行される（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３の次に、図８におけるステップＳ１０９の処理が実行される（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４において、第１開始条件が満たされない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、処理が終了する。
一方、ステップＳ３０４において、第１開始条件が満たされる場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、ステップＳ３０３の処理に戻る。

図１１は、第１の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第２移動体３が実行する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
第２開始条件が満たされる（ステップＳ４０１）。具体的には、通信開始判定部３０２において、第２開始条件が満たされたと判定される。第２開始条件が満たされると、通信開始判定部３０２は、通信開始信号を生成する。また、第２開始条件が満たされると、モード決定部３０４は、第２移動体３の動作モードを全方位送信モードに決定する。ステップＳ４０１の次に、通信開始信号送信部３０３が、アンテナ部３４を介して、通信開始判定部３０２が生成した通信開始信号を送信する（ステップＳ４０２）。モード決定部３０４は、通信関連情報受信部３０６が第１ＡＣＴ待機期間内にＡＣＴ信号を取得したか否かを判定する（ステップＳ４０３）。ステップＳ４０３において、通信関連情報受信部３０６が、第１ＡＣＴ待機期間内にＡＣＴ信号を取得しなかった場合（ステップＳ４０３：ＮＯ）、モード決定部３０４は、記憶部３３に記憶された第１回数情報を取得し、第１回数情報が示す回数が２か否かを判定する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４において、第１回数情報が示す回数が２でない場合（ステップＳ４０４：ＮＯ）、ステップＳ４０２の処理に戻る。

一方、ステップＳ４０４において第１回数情報が示す回数が２である場合（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）、モード決定部３０４は、第２移動体３の動作モードを移動モードに決定する。動作モードが移動モードである第２移動体３の移動制御部３０８は、駆動部３５を制御することで、予め定められた所定の方向に予め定められた所定の距離だけ移動する（ステップＳ４０５）。ステップＳ４０５の次に、ステップＳ４０２の処理が実行される。

一方、ステップＳ４０３において、通信関連情報受信部３０６が、第１ＡＣＴ待機期間内にＡＣＴ信号を取得した場合（ステップＳ４０３：ＹＥＳ）、通信関連情報受信部３０６は、第１移動体２が送信した通信関連情報を受信する（ステップＳ４０６）。通信関連情報を受信後、モード決定部３０４は、第２移動体３の動作モードを指向性モードに決定する（ステップＳ４０７）。ステップＳ４０７の次に、アンテナ制御部３０５は、移動体位置情報が示す第１移動体２の位置に向かう指向性を持った信号をアンテナ部３４が放射するように、アンテナ部３４を制御する。アンテナ制御部３０５によるアンテナ部３４の制御とともに、第２移動体３は、指向性モードデータ送受信部３０７によって、アンテナ制御部３０５によって制御されたアンテナ部３４を介して、第１移動体２と通信する（ステップＳ４０８）。ステップＳ４０８の処理は、ステップＳ１０６の指向性通信モードによる通信の処理と同様の処理である。

モード決定部３０４は、第２移動体３の動作モードを指向性通信モードに決定後、定期的に第２チェック判定処理を実行する（ステップＳ４０９）。ステップＳ４０９において、第２動作モード条件が満たされた場合（ステップＳ４０９：ＹＥＳ）、モード決定部３０４は、動作モードを全方位受信モードに決定する（ステップＳ４１０）。モード決定部３０４が動作モードを全方位受信モードに決定すると、アンテナ制御部３０５は、第２移動体３が全方位受信モードで動作するようにアンテナ部３４を制御する。ステップＳ４１０の次に、通信開始判定部３０２は、第２開始条件が満たされるか否かを判定する（ステップＳ４１１）。ステップＳ４１１において、第２開始条件が満たされない場合（ステップＳ４１１：ＮＯ）、処理が終了する。
一方、ステップＳ４１１において、第２開始条件が満たされる場合（ステップＳ４１１：ＹＥＳ）、ステップＳ４０７の処理に戻る。
一方、ステップＳ４０９において第２動作モード条件が満たされない場合（ステップＳ４０９：ＮＯ）、ステップＳ４０８の処理に戻る。

このように構成された第１の実施形態の水中通信システム１０は、水中における第１移動体２と第２移動体３との間の指向性の通信を行うため、全方位の通信の場合よりも、障害物による反射波や散乱波の発生を抑制することができる。そのため、水中通信システム１０は第１移動体２又は第２移動体３が受信する信号の信号強度が反射波や散乱波との干渉によって低下することを抑制することができ、通信の安定性の低下を抑制することができる。

また、このように構成された第１の実施形態の水中通信システム１０は、水中における第１移動体２と第２移動体３との間の指向性の通信を行うため、全方位の通信の場合よりも、通信時の消費電力の増大を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態の水中通信システム１０ａの具体的なシステム構成を示す図である。水中通信システム１０ａは、水中測位装置１に代えて水中測位装置１ａを備える点と、第１移動体２に代えて第１移動体２ａを備える点と、第３移動体４を備える点とで、水中通信システム１０と異なる。

以下、第２の実施形態の説明において測位情報は、第１の実施形態における測位位置情報と異なり、第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４の位置を測位した結果を示す。
以下、第２の実施形態の説明において移動体位置情報は、第１の実施形態における移動体位置情報と異なり、第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４の位置を示す。
また、以下、第２の実施形態において通信開始信号は、第１の実施形態における通信開始信号と異なり、第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４の間の通信の開始の指示を示す。
また、以下、第２の実施形態において移動体距離情報は、第１の実施形態における移動体距離情報と異なり、第１移動体２ａと第２移動体３の間の距離と、第１移動体２ａと第３移動体４との間の距離と、第２移動体３と第３移動体４との間の距離とを示す。

また、以下、第２の実施形態において通信関連情報は、第１の実施形態における通信関連情報と異なり、第１移動体２ａと第２移動体３との間の通信に関する情報である。
具体的には、第２の実施形態において通信関連情報は、第２の実施形態における移動体位置情報と、第２の実施形態における移動体距離情報と、最大指向性通信時間情報とを含む。最大指向性通信時間情報は、第１の実施形態における最大指向性通信時間と同じである。
第２の実施形態における通信関連情報は、さらに第２の実施形態における周波数情報と、第２の実施形態における出力強度情報とを含んでもよい。
第２の実施形態における周波数情報は、第１の実施形態における周波数情報と異なり、第１移動体２ａと第２移動体３との間の通信と、第１移動体２ａと第３移動体４との間の通信と、第２移動体３と第３移動体４との間の通信とに用いる信号の周波数を示す。
第２の実施形態における出力強度情報は、第１の実施形態における出力強度情報と異なり、第１移動体２ａと第２移動体３との間の通信と、第１移動体２ａと第３移動体４との間の通信と、第２移動体３と第３移動体４との間の通信とに用いる信号の出力強度を示す。

水中測位装置１aは、水上に位置し、第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４の位置を示す移動体位置情報を取得する。第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４は、それぞれ水中を移動する移動体である。第１移動体２ａは、水中測位装置１ａと通信することで、移動体位置情報を取得する。第１移動体２ａは第２移動体３及び第３移動体４と通信する。第２移動体３は第１移動体２ａと通信する。第３移動体４は第１移動体２ａと通信する。第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４は、水中測位装置１ａが取得した位置情報に基づいて指向性の通信をする。

水中通信システム１０ａは、水中測位装置１ａが移動体位置情報を取得し、取得された移動体位置情報に基づいて第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４が指向性の通信をするシステムである。なお、水中通信システム１０ａにおいて、移動体位置情報はどのような水中測位方式で取得されてもよい。水中通信システム１０ａは、例えば、ＵＳＢＬ方式で移動体位置情報を取得してもよい。以下、説明の簡単のため、水中通信システム１０ａは、ＵＳＢＬ方式で移動体位置情報を取得すると仮定して説明を行う。
以下、図１〜図７と同様の機能をもつものは、同じ符号を付すことで説明を省略する。

水中測位装置１ａは、制御部１００に代えて制御部１００ａを備える点と、移動体測位部１６に代えて移動体測位部１６ａを備える点とで水中測位装置１と異なる。

図１３は、第２の実施形態における水中測位装置１ａの機能構成の具体例を示す図である。水中測位装置１ａは、バスで接続されたＣＰＵ１１ａやメモリ１２ａや記憶部１３ａなどを備え、プログラムを実行する。水中測位装置１ａは、プログラムの実行によって地上通信用アンテナ部１４、第１移動体通信部１５、移動体測位部１６ａ及びＧＰＳセンサ１７を備える装置として機能する。
ＣＰＵ１１ａが記憶部１３ａに記憶されたプログラムをメモリ１２ａに読み込んで実行することにより、制御部１００ａが生成される。

移動体測位部１６ａは、第１移動体２及び第２移動体３の位置を測位することに代えて、第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４の位置を測位する点で移動体測位部１６と異なる。

記憶部１３ａは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部１３ａは第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４の位置を示す移動体位置情報を記憶する。

図１４は、第２の実施形態における制御部１００ａの機能構成の具体例を示す図である。
制御部１００ａは、位置情報取得部１０４に代えて位置情報取得部１０４ａを備える点で制御部１００と異なる。

位置情報取得部１０４ａは、測位情報、ＧＰＳ情報及び地上通信情報に基づいて第１移動体２及び第２移動体３の位置を示す移動体位置情報を取得する代わりに、測位情報、ＧＰＳ情報及び地上通信情報に基づいて第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４の位置を示す移動体位置情報を取得する点で位置情報取得部１０４と異なる。位置情報取得部１０４ａは、取得した移動体位置情報を記憶部１３ａに記録する。なお、位置情報取得部１０４ａは、必ずしもＧＰＳ情報に基づいて移動体位置情報を取得する必要はない。位置情報取得部１０４ａは、測位情報だけに基づいて移動体位置情報を取得してもよい。位置情報取得部１０４ａは、測位情報及び地上通信情報だけに基づいて移動体位置情報を取得してもよい。なお、位置情報取得部１０４ａは、必ずしも地上通信情報に基づいて移動体位置情報を取得する必要はない。位置情報取得部１０４ａは、測位情報及びＧＰＳ情報だけに基づいて移動体位置情報を取得してもよい。

図１５は、第２の実施形態における第１移動体２ａの機能構成の具体例を示す図である。第１移動体２ａは、制御部２００に代えて制御部２００ａを備える点で第１移動体２と異なる。
具体的には、第１移動体２ａは、バスで接続されたＣＰＵ２１ａやメモリ２２ａや記憶部２３ａなどを備え、プログラムを実行する。第１移動体２ａは、プログラムの実行によってアンテナ部２４ａ、水中測位装置通信部２５、駆動部２６及び測定センサ２７を備える装置として機能する。
ＣＰＵ２１ａが記憶部２３ａに記憶されたプログラムをメモリ２２ａに読み込んで実行することにより、制御部２００ａが生成される。

図１６は、第２の実施形態における制御部２００ａの機能構成の具体例を示す図である。
制御部２００ａは、移動体位置情報取得部２０１に代えて移動体位置情報取得部２０１ａを備える点と、通信開始信号受信部２０２に代えて通信開始信号受信部２０２ａを備える点と、距離算出部２０５に代えて距離算出部２０５ａを備える点と、指向性モードデータ送受信部２０７に代えて指向性モードデータ送受信部２０７ａを備える点と、同期部２０９に代えて同期部２０９ａを備える点とで制御部２００と異なる。

移動体位置情報取得部２０１ａは、水中測位装置通信部２５を介して水中測位装置１ａが出力した移動体位置情報を取得する。
通信開始信号受信部２０２ａは、通信開始信号を受信する。第１移動体２が通信開始信号を受信した場合、第１移動体２は、移動体位置情報取得部２０１ａによって移動体位置情報を取得する。

距離算出部２０５ａは、移動体位置情報に基づいて、第１移動体２ａと第２移動体３との間の距離と、第１移動体２ａと第３移動体４との間の距離とを算出する。距離算出部２０５ａは、算出した距離を示す情報を出力する。

指向性モードデータ送受信部２０７ａは、モード決定部２０３が第１移動体２の動作モードを指向性通信モードに決定した場合に、アンテナ部２４を介して第２移動体３及び第３移動体４と指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。具体的には、指向性モードデータ送受信部２０７は、アンテナ制御部２０４によるアンテナ部２４の制御と連動して、アンテナ部２４を介して第２移動体３及び第３移動体４と指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。指向性モードデータ送受信部２０７が送受信するデータは、どのようなデータであってもよく、例えば、測定部２１０が測定した量であってもよい。

同期部２０９ａは、アンテナ部２４を介した通信によって、第１移動体２の時計（不図示）と第２移動体３の時計（不図示）と第３移動体４の時計（不図示）とが示す時間のずれを補正する。同期部２０９は、時計が示す時間のずれの補正によって第１移動体２と第２移動体３と第３移動体４とを同期させる。

図１７は、第２の実施形態における第３移動体４の機能構成の具体例を示す図である。第３移動体４は、第２移動体３と似通った構成を備える。
具体的には、第３移動体４は、バスで接続されたＣＰＵ４１やメモリ４２や記憶部４３などを備え、プログラムを実行する。第３移動体４は、プログラムの実行によってアンテナ部４４、駆動部４５及び測定センサ４６を備える装置として機能する。
ＣＰＵ４１が記憶部４３に記憶されたプログラムをメモリ４２に読み込んで実行することにより、制御部４００が生成される。

記憶部４３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部４３は後述する通信開始信号送信部４０３が通信開始信号を送信した回数を示す第２回数情報を記憶する。

アンテナ部４４は、アンテナ部３４と同様の機能を有する。駆動部４５は、第３移動体４を移動させる。測定センサ４６は、所定の物理量を測定する。

図１８は、第２の実施形態における制御部４００の機能構成の具体例を示す図である。制御部４００は、制御部３００と似通った構成を備える。以下、具体的に制御部４００の機能構成を説明していく。

制御部４００は、測定部４０１、通信開始判定部４０２、通信開始信号送信部４０３、モード決定部４０４、アンテナ制御部４０５、通信関連情報受信部４０６、指向性モードデータ送受信部４０７、移動制御部４０８及び同期部４０９を備える。

測定部４０１は、測定センサ４６が測定した量を取得する。
通信開始判定部４０２は、第３開始条件が満たされるか否かを判定する。第３開始条件は、どのような条件であってもよい。第３開始条件は、例えば、測定部４０１が取得した量が所定の第３の値を超えるという条件であってもよい。通信開始判定部３０２は、第３開始条件が満たされた場合に、通信開始信号を生成する。

通信開始信号送信部４０３は、アンテナ部４４を介して通信開始判定部４０２が生成した通信開始信号を送信する。通信開始信号送信部４０３が通信開始信号を送信するたびに、記憶部４３の第２回数情報が示す回数が、不図示の記録部による記録によって、１ずつ増加する。

モード決定部４０４は、第３移動体４の動作モードを決定する。モード決定部４０４は、第３移動体４が動作する動作モードを、全方位受信モード、全方位放射モード、指向性通信モード又は移動モードのいずれかひとつの動作モードに決定する。

具体的には、モード決定部４０４は、通信開始判定部４０２の判定結果が、第３開始条件が満たされたと判定した場合に、第３移動体４の動作モードを全方位送信モードに決定する。

モード決定部４０４は、第２ＡＣＴ待機期間内に第３移動体４がＡＣＴ信号を受信した場合に、第３移動体４の動作モードを指向性通信モードに決定する。第２ＡＣＴ待機期間は、第３移動体４がＡＣＴ信号の受信を待機する期間に関する期間であればどのような期間であってもよい。第２ＡＣＴ待機期間は、例えば、通信開始信号送信部４０３が通信開始信号を送信してからの所定の時間であってもよい。第２ＡＣＴ待機期間は、通信開始判定部４０２の判定結果が、第３開始条件が満たされたと判定した時点、以降の所定の期間であってもよい。
なお、第１ＡＣＴ待機期間と第２ＡＣＴ待機期間とは同じ期間であることが望ましい。

モード決定部４０４は、第３移動体４が、第１移動体２ａから送信された通信開始信号を受信すると、第３移動体４の動作モードを指向性通信モードに決定する。

モード決定部４０４は、第３移動体４の動作モードを指向性通信モードに決定後、定期的に第３チェック判定処理を実行する。第３チェック判定処理は、モード決定部４０４が、第３移動体４の動作モードに関する所定の条件（以下「第３動作モード条件」という。）が満たされたか否かを判定する処理である。モード決定部４０４は、第３チェック判定処理において第３動作モード条件が満たされた場合に、第３移動体４の動作モードを全方位受信モードに決定する。

第３動作モード条件は、第１動作モード条件に応じた条件である。具体的には、第１仮定における第３動作モード条件は、第３移動体４の動作モードが指向性通信モードに決定されてから最大指向性通信時間が経過したという条件である。

なお、第１動作モード条件が、第１移動体２と第３移動体４との間の通信のビットレートが所定のビットレート以下である、という条件である場合には、第３動作モード条件は、第１移動体２と第３移動体４との間の通信のビットレートが所定のビットレート以下であるという条件である。

モード決定部４０４は、第２ＡＣＴ待機期間内に第３移動体４がＡＣＴ信号を受信しなかった場合であって、第２回数情報が示す回数が所定の回数である場合に、第３移動体４の動作モードを移動モードに決定する。以下、説明の簡単のため、所定の回数が２であると仮定して説明する。

モード決定部４０４が第３移動体４の動作モードを指向性通信モード又は移動モードに決定すると、記憶部４３に記憶された第２回数情報は不図示の記録部によって初期化される。初期化とは、第２回数情報が示す回数が０になることを意味する。

以下、説明の簡単のため、第１の実施形態と同様に、第１仮定の元で説明を行う。そのため、以下、第２動作モード条件及び第３動作モード条件は、第２移動体３の動作モードと第３移動体４の動作モードとが指向性通信モードに決定されてから最大指向性通信時間が経過したという条件である。

アンテナ制御部４０５は、アンテナ部４４を制御する。アンテナ部４４を制御するとは、具体的には、アンテナ部４４が備えるアンテナの向きの変更や、アンテナに電力を供給する回路をスイッチによって切り替えることや、アンテナが受信した信号を伝送する回路をスイッチによって切り替えること等のアンテナ部４４のハードウェアの制御を意味する。具体的には、モード決定部４０４が第３移動体４の動作モードを全方位受信モードに決定した場合、アンテナ制御部４０５は、アンテナ部４４が入射方向によらずあらゆる方向から入射する信号を受信するようにアンテナ部４４を制御する。モード決定部４０４が第３移動体４の動作モードを全方位放射モードに決定した場合、アンテナ制御部４０５は、アンテナ部４４があらゆる方向に所定の波形の信号を放射するようにアンテナ部４４を制御する。モード決定部４０４が第３移動体４の動作モードを指向性通信モードに決定した場合、アンテナ制御部４０５は、所定の方向のみに所定の波形の信号を放射するようにアンテナ部４４を制御する。

通信関連情報受信部４０６は、ＡＣＴ信号、通信関連情報及び第１移動体２ａが送信した通信開始信号を受信する。
指向性モードデータ送受信部４０７は、モード決定部４０４が第３移動体４の動作モードを指向性通信モードに決定した場合に、アンテナ部４４を介して第１移動体２と指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。具体的には、指向性モードデータ送受信部４０７は、アンテナ制御部４０５によるアンテナ部４４の制御と連動して、アンテナ部４４を介して第１移動体２と指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。指向性モードデータ送受信部４０７が送受信するデータは、どのようなデータであってもよく、例えば、測定部４０１が測定した量であってもよい。

移動制御部４０８は第３移動体４の駆動部４５を制御して第３移動体４を移動させる。
同期部４０９は、アンテナ部４４を介した通信によって、第３移動体４の時計（不図示）と第１移動体２の時計（不図示）とが示す時間のずれを補正する。同期部４０９は、時計が示す時間のずれの補正によって第３移動体４と第１移動体２とを同期させる。

図１９は、第２の実施形態において第１開始条件が満たされた場合に第１移動体２ａが実行する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。

第１開始条件が満たされる（ステップＳ５０１）。具体的には、通信開始判定部２１１において、第１開始条件が満たされたと判定される。ステップＳ５０１の次に、第１移動体２が、移動体位置情報取得部２０１ａによって水中測位装置１ａから移動体位置情報を取得する（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０２の次に、第１移動体２ａは、第１移動体２ａと第２移動体３との間の距離と、第１移動体２ａと第３移動体４との間の距離とを算出する（ステップＳ５０３）。具体的には、ステップＳ１０２において取得された位置情報に基づいて、距離算出部２０５ａが、第１移動体２ａと第２移動体３との間の距離と、第１移動体２ａと第３移動体４との間の距離とを算出する。

ステップＳ５０３の次に、第１移動体２ａは、全方位放射モードで通信開始信号を送信する（ステップＳ５０４）。次に、第１移動体２ａは、全方位放射モードで通信関連情報を送信する（ステップＳ５０５）。

なお、ステップＳ５０４及びステップＳ５０５の処理は必ずしも全方位放射モードで実行される必要はない。ステップＳ５０４及びステップＳ５０５の処理は、ステップＳ５０２において取得された位置情報に基づいて指向性通信モードで実行されてもよい。ステップＳ５０４及びステップＳ５０５の処理における、信号の放射強度は、第２移動体３及び第３移動体４が通信関連情報を受信可能な強度であればどのような強度であってもよい。ステップＳ５０４及びステップＳ５０５の処理における信号の放射強度は、ステップＳ５０３において算出された距離に基づいた強度であってもよい。ステップＳ５０３において取得された距離に基づいた強度は、例えば、第２移動体３又は第３移動体４の位置において１／ｅ（ｅは自然対数の底）になるような強度であってもよい。

ステップＳ５０５の次に、第１移動体２ａと第２移動体３とがどちらも指向性通信モードで通信を開始するとともに、第１移動体２ａと第３移動体４とがどちらも指向性通信モードで通信を開始する（ステップＳ５０６）。具体的には、モード決定部２０３が第１移動体２ａの動作モードを指向性通信モードに決定する。次に、アンテナ制御部２０４が、指向性通信モードの通信を可能とするようにアンテナ部２４を制御する。アンテナ制御部２０４は移動体位置情報が示す第２移動体３及び第３移動体４の位置に向かう指向性を持った信号をアンテナ部２４が放射するように、アンテナ部２４を制御する。第１移動体２ａは、指向性モードデータ送受信部２０７ａによって、アンテナ制御部２０４によって制御されたアンテナ部２４を介して、第２移動体３及び第３移動体４と通信する。アンテナ部２４が放射する信号の強度は、ステップＳ５０３において算出された距離に応じた強度である。ステップＳ５０３において算出された距離に応じた強度とは、例えば、通信相手の位置において１／ｅ（ｅは自然対数の底）になるような強度であってもよい。

また、モード決定部３０４が第２移動体３の動作モードを指向性通信モードに決定する。次に、アンテナ制御部３０５が、指向性通信モードの通信を可能とするようにアンテナ部３４を制御する。次に、アンテナ制御部３０５は、移動体位置情報が示す第１移動体２ａの位置に向かう指向性を持った信号をアンテナ部３４が放射するように、アンテナ部３４を制御する。第２移動体３は、指向性モードデータ送受信部３０７によって、アンテナ制御部３０５によって制御されたアンテナ部３４を介して、第１移動体２ａと通信する。アンテナ部３４が放射する信号の強度は、ステップＳ５０３において算出された距離に応じた強度である。

また、モード決定部４０４が第３移動体４の動作モードを指向性通信モードに決定する。次に、アンテナ制御部４０５が、指向性通信モードの通信を可能とするようにアンテナ部４４を制御する。次に、アンテナ制御部４０５は、移動体位置情報が示す第１移動体２ａの位置に向かう指向性を持った信号をアンテナ部４４が放射するように、アンテナ部４４を制御する。第３移動体４は、指向性モードデータ送受信部４０７によって、アンテナ制御部４０５によって制御されたアンテナ部４４を介して、第１移動体２ａと通信する。アンテナ部４４が放射する信号の強度は、ステップＳ５０３において算出された距離に応じた強度である。

このようにして、第１移動体２ａと第２移動体３とは指向性通信モードで通信を行い、第１移動体２ａと第３移動体４とも指向性通信モードで通信を行う。

モード決定部２０３は、第１移動体２ａの動作モードを指向性通信モードに決定してから定期的に第１チェック判定処理を実行する（ステップＳ５０７）。ステップＳ５０７において、第１動作モード条件が満たされた場合（ステップＳ５０７：ＹＥＳ）、モード決定部２０３は、動作モードを全方位受信モードに決定する（ステップＳ５０８）。モード決定部２０３が動作モードを全方位受信モードに決定すると、アンテナ制御部２０４が、全方位受信モードの通信を可能とするようにアンテナ部２４を制御する。ステップＳ５０８の次に、通信開始判定部２１１は、第１開始条件が満たされるか否かを判定する（ステップＳ５０９）。ステップＳ５０９において、第１開始条件が満たされない場合（ステップＳ５０９：ＮＯ）、処理が終了する。

一方、ステップＳ５０９において、第１開始条件が満たされる場合（ステップＳ５０９：ＹＥＳ）、ステップＳ５０２の処理に戻る。
一方、ステップＳ５０７において、第１動作モード条件が満たされない場合（ステップＳ５０７：ＮＯ）、ステップＳ５０６の処理に戻る。

このような処理を、第１開始条件が満たされた場合の第１移動体２ａは実行する。

第２の実施形態において第１開始条件が満たされた場合に第２移動体３が実行する処理の流れは、図９と同様である。また、第２の実施形態において第１開始条件が満たされた場合に第３移動体４が実行する処理の流れは、図９における第２移動体３の処理を第３移動体４の処理に代えた処理と同様である。
このようにして第１移動体２ａは、第２移動体３及び第３移動体４と通信する。

図２０は、第２の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第１移動体２ａが実行する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
第１移動体２ａが、第２移動体３が送信した通信開始信号を全方位受信モードの動作モードにおいて受信する（ステップＳ６０１）。具体的には、第１移動体２ａは、通信開始信号受信部２０２によって、第２移動体３が送信した通信開始信号を受信する。ステップＳ６０１の次に、第１移動体２ａは、ＡＣＴ信号を第２移動体３に送信する（ステップＳ６０２）。ステップＳ６０２の次に、図１９におけるステップＳ５０２からステップＳ５０８までの処理が実行される（ステップＳ６０３）。ステップＳ６０３の次に、図１９におけるステップＳ５０９の処理が実行される（ステップＳ６０４）。ステップＳ６０４において、第１開始条件が満たされない場合（ステップＳ６０４：ＮＯ）、処理が終了する。
一方、ステップＳ６０４において、第１開始条件が満たされる場合（ステップＳ６０４：ＹＥＳ）、ステップＳ６０３の処理に戻る。

第２の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第２移動体３が実行する具体的な処理の流れは、図１１のフローチャートが示す処理の流れにおいて、第１移動体２を第１移動体２ａに代えた処理の流れと同様の処理の流れである。

なお、第２の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第３移動体４が実行する処理の流れは、図９における第２移動体３の処理を第３移動体４の処理に代えた処理と同様である。

なお、第２の実施形態において第３開始条件が満たされた場合に第３移動体４が実行する処理の流れは、図１１のフローチャートが示す処理の流れにおいて、第１移動体２を第３移動体４に代えた処理の流れと同様の処理の流れである。

このように構成された第２の実施形態の水中通信システム１０ａは、水中における第１移動体２ａと第２移動体３との間の指向性の通信を行い、さらに、第１移動体２ａと第３移動体４との間の指向性の通信を行う。このため、全方位の通信の場合よりも、障害物による反射波や散乱波の発生を抑制して、第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４の間の通信を行うことができる。そのため、水中通信システム１０ａは第１移動体２、第２移動体３又は第３移動体４が受信する信号の信号強度が反射波や散乱波との干渉によって低下することを抑制することができ、通信の安定性の低下を抑制することができる。

また、このように構成された第２の実施形態の水中通信システム１０ａは、水中における第１移動体２ａと第２移動体３との間の指向性の通信と、第１移動体２ａと第３移動体４との間の指向性の通信を行うため、全方位の通信の場合よりも、通信時の消費電力の増大を抑制することができる。

（第３の実施形態）
図２１は、第３の実施形態の水中通信システム１０ｂの具体的なシステム構成を示す図である。水中通信システム１０ｂは、第１移動体２ａに代えて第１移動体２ｂを備える点と、第２移動体３に代えて第２移動体３ａを備える点と、第３移動体４に代えて第３移動体４ａを備える点とで、水中通信システム１０ａと異なる。

水中測位装置１aは、水上に位置し、第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４の位置を示す移動体位置情報を取得する。第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４は、それぞれ水中を移動する移動体である。第１移動体２ａは、水中測位装置１ａと通信することで、移動体位置情報を取得する。第１移動体２ａは第２移動体３及び第３移動体４と通信する。第２移動体３は第１移動体２ａと通信する。第３移動体４は第１移動体２ａと通信する。第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４は、水中測位装置１ａが取得した位置情報に基づいて指向性の通信をする。

水中通信システム１０ａは、水中測位装置１ａが移動体位置情報を取得し、取得された移動体位置情報に基づいて第１移動体２ｂ、第２移動体３ａ及び第３移動体４ａが指向性の通信をするシステムである。なお、水中通信システム１０ｂにおいて、移動体位置情報はどのような水中測位方式で取得されてもよい。水中通信システム１０ｂは、例えば、ＵＳＢＬ方式で移動体位置情報を取得してもよい。以下、説明の簡単のため、水中通信システム１０ｂは、ＵＳＢＬ方式で移動体位置情報を取得すると仮定して説明を行う。

以下、第３の実施形態の説明において測位情報、移動体位置情報、通信開始信号、移動体距離情報、通信関連情報、最大指向性通信時間情報、周波数情報及び出力強度情報は第２の実施形態と同様である。
以下、図１〜図７及び図１２〜図１８と同様の機能をもつものは、同じ符号を付すことで説明を省略する。

図２２は、第３の実施形態における第１移動体２ｂの機能構成の具体例を示す図である。第１移動体２ｂは、バスで接続されたＣＰＵ２１ｂやメモリ２２ｂや記憶部２３ｂなどを備え、プログラムを実行する。第１移動体２ｂは、プログラムの実行によってアンテナ部２４、水中測位装置通信部２５及び駆動部２６を備える装置として機能する。
ＣＰＵ２１ｂが記憶部２３ｂに記憶されたプログラムをメモリ２２ｂに読み込んで実行することにより、制御部２００ｂが生成される。

図２３は、第３の実施形態における制御部２００ｂの機能構成の具体例を示す図である。制御部２００ｂは、距離算出部２０５ａに代えて距離算出部２０５ｂを備える点と、指向性モードデータ送受信部２０７ａを備えない点と、測定部２１０を備えない点と、通信開始判定部２１１を備えない点とで、制御部２００ａと異なる。

距離算出部２０５ｂは、移動体位置情報に基づいて、第２移動体３ａと第３移動体４ａとの間の距離を算出する。距離算出部２０５ｂは、算出した距離を示す移動体距離情報を出力する。

図２４は、第３の実施形態における第２移動体３ａの機能構成の具体例を示す図である。第２移動体３ａは、バスで接続されたＣＰＵ３１ａやメモリ３２ａや記憶部３３ａなどを備え、プログラムを実行する。第２移動体３は、プログラムの実行によってアンテナ部３４、駆動部３５及び測定センサ３６を備える装置として機能する。
ＣＰＵ３１ａが記憶部３３ａに記憶されたプログラムをメモリ３２ａに読み込んで実行することにより、制御部３００ａが生成される。

図２５は、第３の実施形態における制御部３００ａの機能構成の具体例を示す図である。制御部３００ａは、指向性モードデータ送受信部３０７に代えて指向性モードデータ送受信部３０７ａを備える点で、制御部３００と異なる。

指向性モードデータ送受信部３０７ａは、モード決定部３０４が第２移動体３ａの動作モードを指向性通信モードに決定した場合に、アンテナ部３４を介して第３移動体４ａと指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。具体的には、指向性モードデータ送受信部３０７ａは、アンテナ制御部３０５によるアンテナ部３４の制御と連動して、アンテナ部３４を介して第３移動体４ａと指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。指向性モードデータ送受信部３０７ａが送受信するデータは、どのようなデータであってもよく、例えば、測定部３０１が測定した量であってもよい。

図２６は、第３の実施形態における第３移動体４ａの機能構成の具体例を示す図である。第３移動体４ａは、バスで接続されたＣＰＵ４１ａやメモリ４２ａや記憶部４３ａなどを備え、プログラムを実行する。第３移動体４ａは、プログラムの実行によってアンテナ部４４、駆動部４５及び測定センサ４６を備える装置として機能する。
ＣＰＵ４１ａが記憶部４３ａに記憶されたプログラムをメモリ４２ａに読み込んで実行することにより、制御部４００ａが生成される。

図２７は、第３の実施形態における制御部４００ａの機能構成の具体例を示す図である。制御部４００ａは、指向性モードデータ送受信部４０７に代えて指向性モードデータ送受信部４０７ａを備える点で、制御部４００と異なる。

指向性モードデータ送受信部４０７ａは、モード決定部４０４が第３移動体４ａの動作モードを指向性通信モードに決定した場合に、アンテナ部４４を介して第２移動体３ａと指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。具体的には、指向性モードデータ送受信部４０７ａは、アンテナ制御部４０５によるアンテナ部４４の制御と連動して、アンテナ部４４を介して第２移動体３ａと指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。指向性モードデータ送受信部４０７ａが送受信するデータは、どのようなデータであってもよく、例えば、測定部４０１が測定した量であってもよい。

図２８は、第３の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第１移動体２ｂが実行する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
第１移動体２ｂが、第２移動体３ａが送信した通信開始信号を全方位受信モードの動作モードにおいて受信する（ステップＳ７０１）。ステップＳ７０１の次に、モード決定部２０３は、第１移動体２ｂの動作モードを全方位送信モードに決定する。第１移動体２ｂは、全方位送信モードでＡＣＴ信号を第２移動体３ａに送信する（ステップＳ７０２）。

ステップＳ７０１の次に、第１移動体２ｂが、移動体位置情報取得部２０１ａによって水中測位装置１ａから移動体位置情報を取得する（ステップＳ７０３）。ステップＳ７０３の次に、第１移動体２ｂは、第２移動体３ａと第３移動体４ｂとの間の距離を算出する（ステップＳ７０４）。具体的には、ステップＳ７０３において取得された移動体位置情報に基づいて、距離算出部２０５ｂが、第２移動体３ａと第３移動体４ｂとの間の距離を算出する。
ステップＳ７０４の次に、第１移動体２ｂは、全方位放射モードで通信開始信号を送信する（ステップＳ７０５）。次に、第１移動体２ｂは、全方位放射モードで通信関連情報を送信する（ステップＳ７０６）。
ステップＳ７０６の処理が終わると、第１移動体２ｂが実行する処理が終了する。

図２９は、第３の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第２移動体３ａが実行する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
図２９のフローチャートは、図１１のフローチャートにおけるステップＳ４０８に代えてステップＳ８０１の処理が実行される点で、図１１のフローチャートと異なる。
以下、図１１と同様の処理には、同じ符号を付すことで説明を省略する。

ステップＳ４０７の次に、第２移動体３ａは、指向性モードデータ送受信部３０７ａ及びアンテナ部３４を介して第３移動体４ａと指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。具体的には、アンテナ制御部３０５は、移動体位置情報が示す第３移動体４ａの位置に向かう指向性を持った信号をアンテナ部３４が放射するように、アンテナ部３４を制御する。アンテナ制御部３０５によるアンテナ部３４の制御とともに、第２移動体３ａは、指向性モードデータ送受信部３０７ａによって、アンテナ制御部３０５によって制御されたアンテナ部３４を介して、第３移動体４ａと通信する（ステップＳ８０１）。

図３０は、第３の実施形態において第２開始条件が満たされた場合に第３移動体４ａが実行する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
通信関連情報受信部４０６ａが、第１移動体２ａが送信した通信開始信号を受信する（ステップＳ９０１）。通信関連情報受信部４０６ａが、第１移動体２ａが送信した通信関連情報を受信する（ステップＳ９０２）。モード決定部４０４が、第３移動体４ａの動作モードを指向性通信モードに決定する（ステップＳ９０３）。ステップＳ９０３の次に、第３移動体４ａは、指向性モードデータ送受信部４０７ａ及びアンテナ部４４を介して第２移動体３ａと指向性通信モードにおけるデータの送受信を行う。具体的には、アンテナ制御部４０５は、移動体位置情報が示す第２移動体３ａの位置に向かう指向性を持った信号をアンテナ部４４が放射するように、アンテナ部４４を制御する。アンテナ制御部４０５によるアンテナ部４４の制御とともに、第３移動体４ａは、指向性モードデータ送受信部４０７ａによって、アンテナ制御部４０５によって制御されたアンテナ部４４を介して、第２移動体３ａと通信する（ステップＳ９０４）。

モード決定部４０４は、第３移動体４ａの動作モードを指向性通信モードに決定してから定期的に第３チェック判定処理を実行する（ステップＳ９０５）。ステップＳ９０５において、第３動作モード条件が満たされた場合（ステップＳ９０５：ＹＥＳ）、モード決定部４０４は、動作モードを全方位受信モードに決定する（ステップＳ９０６）。モード決定部４０４が動作モードを全方位受信モードに決定すると、アンテナ制御部４０５が、全方位受信モードの通信を可能とするようにアンテナ部４４を制御する。ステップＳ９０６の後、処理が終了する。
一方、ステップＳ９０５において、第３動作モード条件が満たされなかった場合（ステップＳ９０５：ＮＯ）、ステップ９０４の処理が実行される。

第３の実施形態において第３開始条件が満たされた場合に第１移動体２ｂが実行する具体的な処理の流れは、図２８のフローチャートが示す処理の流れにおいて、第２移動体３ａを第３移動体４ａに代えて、第３移動体４ａを第２移動体３ａに代えた処理の流れと同様の処理の流れである。

第３の実施形態において第３開始条件が満たされた場合に第２移動体３ａが実行する具体的な処理の流れは、図３０のフローチャートが示す処理の流れにおいて、第３移動体４ａを第２移動体３ａに代えた処理の流れと同様の処理の流れである。

第３の実施形態において第３開始条件が満たされた場合に第３移動体４ａが実行する具体的な処理の流れは、図２９のフローチャートが示す処理の流れにおいて、第２移動体３ａを第３移動体４ａに代えた処理の流れと同様の処理の流れである。

このように構成された第３の実施形態の水中通信システム１０ｂは、水中における第２移動体３ａと第３移動体４ａとの間の指向性の通信を行う。このため、全方位の通信の場合よりも、障害物による反射波や散乱波の発生を抑制して、第２移動体３ａと第３移動体４ａとの間の通信を行うことができる。そのため、水中通信システム１０ｂは第２移動体３ａ及び第３移動体４ａが受信する信号の信号強度が反射波や散乱波との干渉によって低下することを抑制することができ、通信の安定性の低下を抑制することができる。

また、このように構成された第３の実施形態の水中通信システム１０ｂは、水中における第２移動体３ａと第３移動体４ａとの間の指向性の通信を行うため、全方位の通信の場合よりも、通信時の消費電力の増大を抑制することができる。

（水中測位装置１が移動体位置情報を取得する周期について）
水中測位装置１が第１移動体２及び第２移動体３の位置を取得する周期（秒）と最大指向性通信時間Ｘ（秒）との関係について説明する。

水中測位装置１が、第１移動体２及び第２移動体３の位置を、以下の式（１）又は式（２）で表される周期で取得すると、通信の安定性を高めることができる。

式（１）及び式（２）において、Ｗは、ＧＰＳセンサ１７や、ユーザの実測によって取得された、水中測位装置１の周囲の水流の速さ（ｍ／ｓ）を表す。Ｍ１は、第１移動体２の最高速度（ｍ／ｓ）を表す。Ｍ２は、第２移動体３の最高速度（ｍ／ｓ）を表す。Ｋは、任意の係数である。

Ｋが大きくなるほど、水中測位装置１が第１移動体２及び第２移動体３の位置を取得する周期が短くなるため、第１移動体２及び第２移動体３の位置が補正される機会が増える。そのため、通信の安定性が高まる。

（アンテナについて）
以下、アンテナ部２４、３４及び４４が備えるアンテナの構成の具体例を示す。以下、説明の簡単のため、第１移動体２のアンテナ部２４について説明するが、第１移動体２ａ及び２ｂのアンテナ部２４と、アンテナ部３４及び４４についても同様である。

図３１は、第１実施形態におけるアンテナ部２４の構成の具体例を示す図である。アンテナ部２４は、アンテナ２４１−１〜２４１−４及びシャッター２４２を備える。以下、アンテナ２４１−１〜２４１−４をそれぞれ区別しない場合、アンテナ２４１という。アンテナ２４１は、各アンテナ２４１が面する方向に信号を出力する。また、アンテナ２４１は、各アンテナ２４１が面する方向から入射する信号を受信する。シャッター２４２は、アンテナ２４１を取り囲み、信号を遮蔽する。

図３２は、第１実施形態における第１移動体２の動作モードが全方位送信モード又はアン全方位受信モードの場合のアンテナ部２４の状態の具体例を示す図である。
アンテナ部２４は、第１移動体２の動作モードが全方位受信モード及び全方位送信モードの場合、シャッター２４２をすべて開く。この場合、アンテナ部２４が備える全てのアンテナ２４１は、信号の送受信が可能である。

図３２は、第１実施形態における第１移動体２の動作モードが全方位送信モード又はアン全方位受信モードの場合のアンテナ部２４の状態の具体例を示す図である。
アンテナ部２４は、第１移動体２の動作モードが全方位受信モード及び全方位送信モードの場合、シャッター２４２をすべて開く。この場合、アンテナ部２４が備える全てのアンテナ２４１は、信号の送受信が可能である。

図３３は、第１実施形態における第１移動体２の動作モードが指向性通信モードの場合のアンテナ部２４の状態の第１の具体例を示す図である。
アンテナ部２４は、第１移動体２の動作モードが指向性通信モードの場合、第２移動体３の方向を向いたアンテナ２４１の近傍のシャッター２４２を開く。例えば、アンテナ２４１−２が面する方向に第２移動体３が位置する場合、シャッター２４２のアンテナ２４１−２に面する箇所が開かれる。この場合、アンテナ２４１−２だけが、シャッター２４２の開いた箇所を通した信号の送受信が可能になる。そのため、第１移動体２は、指向性の通信が可能になる。

図３４は、第１実施形態における第１移動体２の動作モードが指向性通信モードの場合のアンテナ部２４の状態の第２の具体例を示す図である。
アンテナ部２４のアンテナ２４１が、回転することで位置を変えることができるとする。アンテナ部２４は、第１移動体２の動作モードが指向性通信モードの場合、第２移動体３の方向を向いたシャッター２４２を開き、アンテナ２４１を回転させることで、開いたシャッターに面するようにアンテナ２４１の配置を変える。
例えば、アンテナ２４１−２を第２移動体３が位置する方向まで移動させることでアンテナ２４１−２だけが、シャッター２４２の開いた箇所を通した信号の送受信が可能になる。そのため、第１移動体２は、指向性の通信が可能になる。

なお、アンテナ部２４が備えるアンテナ２４１の数は、必ずしも４つでなくてもよく、５つ以上であってもよいし、４つ未満であってもよい。

（変形例）
第１の実施形態において第１移動体２及び第２移動体３が可視光及び音波によって通信が可能な場合、第１移動体２及び第２移動体３は、無線媒体決定処理を実行した後、決定された無線媒体によって指向性の通信をしてもよい。無線媒体決定処理は、指向性の通信を可視光と音波とのいずれの無線媒体によって行うかを決定する処理である。以下、簡単のため、無線媒体が可視光又は音波であると仮定して説明を行う。

具体的には、第１移動体２及び第２移動体３が可視光及び音波によって通信が可能な場合、例えば、モード決定部２０３及びモード決定部３０４が、さらに、無線媒体決定処理を実行する。無線媒体決定処理において、モード決定部２０３及びモード決定部３０４は、可視光通信可能条件が満たされた場合には、第１移動体２と第２移動体３との間の指向性の通信を可視光によって行うことを決定する。可視光通信可能条件とは、移動体位置情報が示す第１移動体２と第２移動体３との間の距離が可視光によって通信可能な距離であるという条件である。モード決定部２０３及びモード決定部３０４は、可視光通信可能条件が満たされない場合には、第１移動体２と第２移動体３との間の指向性の通信を音波によって行うことを決定する。

第１移動体２及び第２移動体３は、モード決定部２０３及びモード決定部３０４が無線媒体決定処理によって決定した無線媒体によって、指向性の通信を行う。

無線媒体決定処理は、図８におけるステップＳ１０２の後であって、Ｓ１０６の前に実行される。無線媒体決定処理は、図９におけるステップＳ２０２の後であって、Ｓ２０４の前に実行される。

また、モード決定部２０３は、可視光通信可能条件が満たされない場合、第１移動体２の動作モードを、全方位送信モードで移動指示情報を送信するモード（以下「移動指示送信モード」という。）に決定してもよい。移動指示情報は、可視光通信可能条件が満たされる位置まで移動することを第２移動体３に指示する指示を示す情報である。
動作モードが移動指示送信モードに決定された第１移動体２は、アンテナ部２４を介して移動指示情報を第２移動体３に送信する。動作モードが移動指示送信モードに決定された第１移動体２は、不図示の送信部によって移動指示情報を送信する。通信関連情報送信部２０６が、移動指示情報も送信可能である場合、第１移動体２は、通信関連情報送信部２０６によってアンテナ部２４を介して移動指示情報を第２移動体３に送信してもよい。

第２の実施形態における第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４が可視光及び音波によって通信が可能な場合、このような通信関連処理が第１移動体２ａ、第２移動体３及び第３移動体４によって実行されてもよい。このような通信関連処理とは、無線媒体決定処理と、無線媒体決定処理によって決定された無線媒体による指向性の通信とが実行されることである。

第３の実施形態における第１移動体２ｂ、第２移動体３ａ及び第３移動体４ａが可視光及び音波によって通信が可能な場合、このような通信関連処理が第１移動体２ｂ、第２移動体３ａ及び第３移動体４ａによって実行されてもよい。

なお、アンテナ部２４は、第１アンテナ部の一例である。駆動部２６は、第１駆動部の一例である。第１移動体２及び２ａは、第１移動体の一例である。アンテナ部３４は、第２アンテナ部の一例である。駆動部３５は、第２駆動部の一例である。第２移動体３及び３ａは、第２移動体の一例である。アンテナ部４４は、第３アンテナ部の一例である。駆動部４５は、第３駆動部の一例である。第３移動体４及び４ａは、第３移動体の一例である。
なお、水中測位装置１及び１ａと、第１移動体２、２ａ及び２ｂと、第２移動体３及び３ａと、第３移動体４及び４ａの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…水中測位装置、 １ａ…水中測位装置、 ２…第１移動体、 ２ａ…第１移動体、 ２ｂ…第１移動体、 ３…第２移動体、 ３ａ…第２移動体、 ４…第３移動体、 ４ａ…第３移動体、 １０…水中通信システム、 １０ａ…水中通信システム、 １０ｂ…水中通信システム、 １１…ＣＰＵ、 １２…メモリ、 １３…記憶部、 １４…地上通信用アンテナ部、 １５…第１移動体通信部、 １６…移動体測位部、 １７…ＧＰＳセンサ、 １００…制御部、 １０１…測位情報取得部、 １０２…ＧＰＳ情報取得部、 １０３…地上通信情報取得部、 １０４…位置情報取得部、 １０５…位置情報要求受信部、 １０６…位置情報送信部、 ２１…ＣＰＵ、 ２２…メモリ、 ２３…記憶部、 ２４…アンテナ部、 ２５…水中測位装置通信部、 ２６…駆動部、 ２７…測定センサ、 ２００…制御部、 ２０１…移動体位置情報取得部、 ２０２…通信開始信号受信部、 ２０３…モード決定部、 ２０４…アンテナ制御部、 ２０５…距離算出部、 ２０６…通信関連情報送信部、 ２０７…指向性モードデータ送受信部、 ２０８…移動制御部、 ２０９…同期部、 ２１０…測定部、 ２１１…通信開始判定部、 ３１…ＣＰＵ、 ３２…メモリ、 ３３…記憶部、 ３４…アンテナ部、 ３５…駆動部、 ３６…測定センサ、 ３０１…測定部、 ３０２…通信開始判定部、 ３０３…通信開始信号送信部、 ３０４…モード決定部、 ３０５…アンテナ制御部、 ３０６…通信関連情報受信部、 ３０７…指向性モードデータ送受信部、 ３０８…移動制御部、 ３０９…同期部、 １１ａ…ＣＰＵ、 １２ａ…メモリ、 １３ａ…記憶部、 １６ａ…移動体測位部、 １００ａ…制御部、 １０４ａ…位置情報取得部、 ２１ａ…ＣＰＵ、 ２２ａ…メモリ、 ２３ａ…記憶部、 ２００ａ…制御部、 ２０１ａ…移動体位置情報取得部、 ２０２ａ…通信開始信号受信部、 ２０７ａ…指向性モードデータ送受信部、 同期部…２０９ａ、 ３１ａ…ＣＰＵ、 ３２ａ…メモリ、 ３３ａ…記憶部、 ３００ａ…制御部、 ３０７ａ…指向性モードデータ送受信部、 ４１ａ…ＣＰＵ、 ４２ａ…メモリ、 ４３ａ…記憶部、 ４０７ａ…指向性モードデータ送受信部、 ２４１−１…アンテナ、２４１−２…アンテナ、 ２４１−３…アンテナ、 ２４１−４…アンテナ、 ２４２…シャッター

Claims (10)

1. 信号を送信するアンテナを備える第１アンテナ部と、水中を移動するための第１駆動部とを備える第１移動体と、
   信号を受信するアンテナを備える第２アンテナ部と、水中を移動するための第２駆動部とを備える第２移動体と、
   前記第１移動体及び前記第２移動体の位置を取得する水中測位装置と、
   を備え、
   前記第１移動体と、前記第２移動体とは、前記水中測位装置が取得した位置に基づいて、指向性の通信を行う、水中通信システム。
2. 前記第１移動体は、前記指向性の通信を行う前に、前記水中測位装置が取得した前記位置を示す情報を取得し、取得した前記情報を全方位に送信し、
   前記第２移動体は、前記指向性の通信を行う前に前記第１移動体が送信した前記情報を取得する、
   請求項１に記載の水中通信システム。
3. 信号を受信するアンテナを備える第３アンテナ部と、水中を移動するための第３駆動部とを備える第３移動体、
   をさらに備え、
   前記水中測位装置は、さらに前記第３移動体の位置を取得し、
   前記第１移動体は、前記水中測位装置が取得した前記第３移動体の位置を示す情報を取得し、取得した第３移動体の位置を示す情報を全方位に送信し、
   前記第２移動体は、前記第１移動体が全方位に送信した前記第３移動体の位置を示す情報を取得し、
   前記第３移動体は、前記第１移動体が全方位に送信した前記第２移動体の位置を示す情報と前記第３移動体の位置を示す情報とを取得し、
   前記第２移動体は取得した前記第３移動体の位置を示す情報と前記第２移動体の位置を示す情報とに基づいて、前記第３移動体と指向性の通信を行う、
   請求項２に記載の水中通信システム。
4. 他の移動体に信号を送信するアンテナを備えるアンテナ部と、
   水中を移動するための駆動部と、
   前記他の移動体の位置を取得する位置情報取得部と、
   を備え、
   前記位置情報取得部は、自装置の位置と前記他の移動体の位置とを取得する水中測位装置が取得した自装置の位置と前記他の移動体の位置とを示す位置情報を取得し、
   前記アンテナ部は、前記位置情報に基づいて、前記他の移動体に指向性の信号を送信する、
   移動体。
5. 信号を送信するアンテナを備える第１アンテナ部と水中を移動するための第１駆動部とを備える第１移動体の位置と、信号を受信するアンテナを備える第２アンテナ部と水中を移動するための第２駆動部とを備える第２移動体の位置とを取得する移動体測位部と、
   取得した前記第１移動体の位置と前記第２移動体の位置とを、前記第１移動体に送信する第１移動体通信部と、
   を備える、
   水中測位装置。
6. 信号を送信するアンテナを備える第１アンテナ部と、水中を移動するための第１駆動部とを備える第１移動体と、信号を受信するアンテナを備える第２アンテナ部と、水中を移動するための第２駆動部とを備える第２移動体と、前記第１移動体及び前記第２移動体の位置を取得する水中測位装置とを備える水中通信システムにおいて実行される方法であって、
   前記第１移動体と、前記第２移動体とが、前記水中測位装置が取得した位置に基づいて、指向性の通信を行う通信ステップ
   を有する水中通信方法。
7. 他の移動体に信号を送信するアンテナを備えるアンテナ部と、水中を移動するための駆動部と、前記他の移動体の位置を取得する位置情報取得部と、を備える移動体が行う水中通信方法であって、
   前記位置情報取得部が、自装置の位置と前記他の移動体の位置とを取得する水中測位装置が取得した自装置の位置と前記他の移動体の位置とを示す位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
   前記アンテナ部が、前記位置情報に基づいて、前記他の移動体に指向性の信号を送信する、送信ステップと、
   を有する、
   水中通信方法。
8. 信号を送信するアンテナを備える第１アンテナ部と水中を移動するための第１駆動部とを備える第１移動体の位置と、信号を受信するアンテナを備える第２アンテナ部と水中を移動するための第２駆動部とを備える第２移動体の位置とを取得する移動体測位ステップと、
   取得した前記第１移動体の位置と前記第２移動体の位置とを、前記第１移動体に送信する第１移動体通信ステップと、
   を有する、
   水中測位方法。
9. 請求項４に記載した移動体としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。
10. 請求項５に記載した水中測位装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。

Images