JP6715281B2 - Underwater exploration system and information processing device - Google Patents
Underwater exploration system and information processing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6715281B2 JP6715281B2 JP2018056015A JP2018056015A JP6715281B2 JP 6715281 B2 JP6715281 B2 JP 6715281B2 JP 2018056015 A JP2018056015 A JP 2018056015A JP 2018056015 A JP2018056015 A JP 2018056015A JP 6715281 B2 JP6715281 B2 JP 6715281B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- underwater
- information
- buoy
- unit
- exploration
- 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.)
- Active
Links
- 230000010365 information processing Effects 0.000 title claims description 38
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 69
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 claims description 16
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 16
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 12
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 claims description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N sulfluramid Chemical group CCNS(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- 230000006870 function Effects 0.000 description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 240000004050 Pentaglottis sempervirens Species 0.000 description 1
- 235000004522 Pentaglottis sempervirens Nutrition 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B22/00—Buoys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
- B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
- B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
- B63C11/48—Means for searching for underwater objects
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本発明は、海などの水中の魚群などを探査する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for exploring underwater fish schools such as the sea.
従来、海などの水面に浮遊するブイで取得された水中の画像やセンサ測定データなどの水中情報を、通信回線を介して収集するシステムが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
Conventionally, there is known a system that collects underwater information such as an underwater image and sensor measurement data acquired by a buoy floating on the surface of water such as the sea via a communication line (for example, see
従来のシステムでは、海などの広域にわたる水中探査を精度よくリアルタイムに行うことができないという課題がある。 The conventional system has a problem that it is not possible to accurately perform underwater exploration over a wide area such as the sea in real time.
本発明の一態様に係るシステムは、水中探査を行うシステムであって、水中ケーブルを介して通信する有線通信部と、上空滞在型の無線中継装置と無線通信する無線通信部とを有する複数のブイと、前記複数のブイのそれぞれに前記水中ケーブルを介して連結され、自律制御又は外部からの制御により水中を潜水して移動するための駆動部と、前記水中ケーブルを介して通信する有線通信部と、水中情報を取得する情報取得部とを有する複数の水中移動体と、前記複数のブイと無線通信可能な上空滞在型の無線中継装置と、前記複数の水中移動体で取得された水中情報に基づいて水中探査の情報処理を行う情報処理装置と、を備える。
前記システムにおいて、前記水中移動体の情報取得部は、光、音波、超音波又は電波を用いて水中を撮像する撮像部を含み、前記水中情報は、水中の画像情報を含んでもよい。
また、前記システムにおいて、前記ブイは、そのブイの周辺における周辺情報を取得する情報取得部を更に有し、前記情報処理装置は、前記複数の水中移動体で取得された前記複数の水中情報と前記複数のブイで取得された周辺情報とに基づいて水中探査の情報処理を行ってもよい。
また、前記システムにおいて、前記ブイの情報取得部は、そのブイの周辺を撮像する撮像部を含み、前記周辺情報は、前記ブイの周辺の画像情報を含んでもよい。前記周辺情報は、前記ブイの位置情報及び前記水中移動体の位置情報の少なくとも一方を含んでもよい。
また、前記システムにおいて、前記水中探査の対象は、水中の魚群、生物、生物礁、宝物、遺失物、遭難者、海底火山、遺跡、資源、環境及び地形の少なくとも一つであってもよい。
また、前記システムにおいて、前記情報処理装置は、水中で探査される可能性がある複数種類の水中探査の対象の候補と前記水中情報との関係を蓄積したデータベースを有し、前記水中移動体で取得された水中情報と前記データベースとに基づいて水中探査の情報処理を行い、その情報処理の結果に基づいて水中探査の対象の識別結果を得てもよい。前記水中探査の対象の識別結果は、前記複数種類の水中探査の対象の候補の中から特定された一つ又は複数の対象の候補に近づいているのか否か、又は、前記複数種類の水中探査の対象の候補のいずれかが在るのか無いのかの判断結果であってもよい。また、前記情報処理装置は、前記水中移動体で取得された水中情報と前記水中探査の対象の識別結果とに基づいて前記データベースを更新してもよい。
また、前記システムにおいて、前記情報処理装置は、前記水中探査の結果を、前記水中探査で見つかった対象の近くに位置する船舶若しくは飛行体又は前記対象の近くに位置する前記水中移動体に送信してもよい。
また、前記システムにおいて、前記情報処理装置は、前記水中探査の結果に基づいて前記水中移動体を制御する制御情報を生成し、前記制御情報を前記水中移動体に送信してもよい。
また、前記システムにおいて、前記情報処理装置は、地上、船舶又は飛行体に設けられたサーバであってもよいし、前記水中移動体、前記ブイ又は前記無線中継装置に設けられたエッジコンピュータであってもよい。
また、前記システムにおいて、前記水中移動体はバッテリを備え、前記ブイは発電装置を備え、前記水中ケーブルを介して前記水中移動体に電力を供給して前記バッテリを充電してもよい。前記ブイの発電装置は、波のエネルギーを利用して発電する波力発電装置であってもよい。
A system according to an aspect of the present invention is a system for performing underwater exploration, and includes a plurality of wired communication units that communicate via an underwater cable, and a plurality of wireless communication units that wirelessly communicate with an over-the-air stay type wireless relay device. A buoy, a drive unit that is connected to each of the plurality of buoys via the underwater cable, and a driving unit for moving underwater by autonomous control or control from the outside, and wired communication for communicating via the underwater cable Section, a plurality of underwater vehicles having an information acquisition section for acquiring underwater information, a stay-over-the-air wireless relay device capable of wireless communication with the plurality of buoys, and the underwater acquired by the plurality of underwater vehicles. An information processing device that performs information processing of underwater exploration based on the information.
In the system, the information acquisition unit of the underwater vehicle may include an imaging unit that images underwater using light, sound waves, ultrasonic waves, or radio waves, and the underwater information may include underwater image information.
Further, in the system, the buoy further includes an information acquisition unit that acquires peripheral information in the vicinity of the buoy, and the information processing device includes the plurality of underwater information acquired by the plurality of underwater moving objects. Information processing of underwater exploration may be performed based on the peripheral information acquired by the plurality of buoys.
In the system, the information acquisition unit of the buoy may include an imaging unit that images the periphery of the buoy, and the peripheral information may include image information of the periphery of the buoy. The peripheral information may include at least one of position information of the buoy and position information of the underwater vehicle.
Further, in the system, the underwater exploration target may be at least one of underwater fish school, organism, biological reef, treasure, lost property, victim, submarine volcano, archeological site, resource, environment and topography.
Further, in the system, the information processing device has a database that accumulates a relationship between a plurality of types of underwater exploration candidates that may be underwater explored and the underwater information. Information processing of underwater exploration may be performed based on the acquired underwater information and the database, and an identification result of an underwater exploration target may be obtained based on the result of the information processing. The identification result of the object of the underwater exploration is whether or not it is close to one or more target candidates identified from among the plurality of types of underwater exploration candidates, or the plurality of types of underwater exploration The determination result may be the presence or absence of any of the target candidates of. The information processing device may update the database based on the underwater information acquired by the underwater vehicle and the identification result of the underwater exploration target.
Further, in the system, the information processing device transmits a result of the underwater exploration to a ship or an air vehicle located near an object found in the underwater exploration or the underwater vehicle located near the object. May be.
Further, in the system, the information processing device may generate control information for controlling the underwater vehicle based on a result of the underwater exploration, and transmit the control information to the underwater vehicle.
Further, in the system, the information processing device may be a server provided on the ground, a ship or an air vehicle, or may be an edge computer provided in the underwater vehicle, the buoy or the wireless relay device. May be.
Further, in the system, the underwater vehicle may include a battery, the buoy may include a power generator, and the battery may be charged by supplying power to the underwater vehicle via the underwater cable. The buoy power generation device may be a wave power generation device that generates electric power using wave energy.
本発明によれば、海などの広域にわたる水中探査を精度よく行うことができる。 According to the present invention, it is possible to accurately perform underwater exploration over a wide area such as the sea.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る広域水中探査システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。実施形態の広域水中探査システムは、ICT(情報通信技術)やAI(人工知能)技術を利用して、海などの水中の魚群91、生物、生物礁、遺失物、遭難者、海底火山、遺跡、資源、環境及び地形を探査するシステムであり、例えば、大海原の海中にいる魚群91などを探し出したり養殖魚の監視・観察を行ったりするスマート漁業システムとしても適用可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the overall configuration of a wide-area underwater exploration system according to an embodiment of the present invention. The wide-area underwater exploration system according to the embodiment uses ICT (information and communication technology) and AI (artificial intelligence) technology to
図1において、実施形態の広域水中探査システムは、複数の上空滞在型の無線中継装置としてのHAPS(「高高度プラットフォーム局」又は「高高度疑似衛星」)10と、広域の海90の海面90sに分散配置されHAPS10を介して通信可能な複数の水中探査ユニット(海中探査ユニット)30とを備える。本実施形態に係るHAPS10を介した広域水中探査システムは、多数の水中探査ユニット(端末装置)30の同時接続、大容量伝送、低遅延伝送などに対応する第5世代又は第5世代以降の次々世代の移動通信の3次元化ネットワークの実現に適する。なお、本実施形態では、水中探査ユニットを海面に配置して海中を探査する例について説明するが、川又は湖の水面に水中探査ユニットを配置して川又は湖の水中を探査してもよい。
In FIG. 1, a wide-area underwater exploration system according to an embodiment includes a HAPS (“high-altitude platform station” or “high-altitude pseudo-satellite”) 10 as a plurality of over-the-air stay type wireless relay devices, and a
HAPS10は、所定高度の空域に位置して、所定高度のセル形成目標空域に3次元セル(3次元エリア)を形成する。HAPS10は、自律制御又は外部から制御により広域の海90の海面90sから100[km]以下の高高度の空域(浮揚空域)に浮遊あるいは飛行して位置するように制御される浮揚体又は飛行体(例えば、ソーラープレーン、飛行船)に、無線中継局が搭載されたものである。HAPS10の位置する空域は、例えば、高度が11[km]以上及び50[km]以下の成層圏の空域である。この空域は、気象条件が比較的安定している高度15[km]以上25[km]以下の空域であってもよく、特に高度がほぼ20[km]の空域であってもよい。
The
HAPS10の無線中継局はそれぞれ、移動局である端末装置と無線通信するためのビームを海面90sに向けて形成する。本実施形態における端末装置は、各水中探査ユニット30のブイ310に組み込まれている。端末装置は、海上の上空を飛行する遠隔操縦可能な小型のヘリコプター等の航空機であるドローンに組み込まれた通信端末モジュールでもよいし、海上を飛行する飛行機の中で使用するユーザ装置等の通信端末であってもよい。
Each of the wireless relay stations of the
HAPS10の無線中継局はそれぞれ、例えば、地上95の移動通信網80のコアネットワークに接続された中継局としてのゲートウェイ(GW)局(「フィーダ局」ともいう。)70と無線通信する基地局、又は、地上95の基地局に接続された中継局としてのフィーダ局(リピーター親機)70と無線通信するリピーター子機である。HAPS10の無線中継局はそれぞれ、例えば地上95に設置されたGW局70を介して、移動通信網80のコアネットワークに接続される。HAPS10とGW局70との間の通信は、マイクロ波などの電波による無線通信で行ってもよいし、レーザ光などを用いた光通信で行ってもよい。
Each of the wireless relay stations of the HAPS 10 is, for example, a base station that wirelessly communicates with a gateway (GW) station (also referred to as “feeder station”) 70 as a relay station connected to the core network of the
HAPS10はそれぞれ、内部に組み込まれたコンピュータ等で構成された制御部が制御プログラムを実行することにより、自身の浮揚移動(飛行)や無線中継処理などを自律制御してもよい。例えば、HAPS10はそれぞれ、自身の現在位置情報(例えばGPS位置情報)、予め記憶した位置制御情報(例えば、飛行スケジュール情報)、周辺に位置する他のHAPSの位置情報などを取得し、それらの情報に基づいて浮揚移動(飛行)や無線中継処理などを自律制御してもよい。
Each
また、HAPS10それぞれの浮揚移動(飛行)や無線中継処理などは、移動通信網80の通信センター等に設けられた管理装置や遠隔制御装置によって制御できるようにしてもよい。
Further, the levitation movement (flight) of each
図2は、実施形態の広域水中探査システムに用いることができるHAPS10の一例を示す斜視図である。図2において、HAPS10は、ソーラープレーンタイプのHAPSであり、長手方向の両端部側が上方に沿った主翼部101と、主翼部101の短手方向の一端縁部にバス動力系の推進装置としての複数のモータ駆動のプロペラ103とを備える。主翼部101の上面には、太陽光発電機能を有する太陽光発電部としての太陽光発電パネル(以下「ソーラーパネル」という。)102が設けられている。また、主翼部101の下面の長手方向の2箇所には、板状の連結部104を介して、ミッション機器が収容される複数の機器収容部としてのポッド105が連結されている。各ポッド105の内部には、ミッション機器としての無線中継局110と、バッテリー106とが収容されている。また、各ポッド105の下面側には離発着時に使用される車輪107が設けられている。ソーラーパネル102で発電された電力はバッテリー106に蓄電され、バッテリー106から供給される電力により、プロペラ103のモータが回転駆動され、無線中継局110による無線中継処理が実行される。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the
また、HAPS10は、他のHAPSや人工衛星との通信に用いられる通信部としての3次元対応指向性のアンテナ装置130を備えている。なお、図2の例では主翼部101の長手方向の両端部にアンテナ装置130を配置しているが、HAPS10の他の箇所にアンテナ装置130を配置してもよい。なお、他のHAPSや人工衛星との通信に用いられる通信は、光通信でもよいし、マイクロ波などの電波による無線通信などの他の方式による無線通信であってもよい。
Further, the
図3は、実施形態に係るHAPS10の基本的な機能の構成要素の一例を示すブロック図である。図3において、HAPS10の無線中継局は、アンテナ11aを介してGW局70などと無線通信するフィーダリンク通信部11と、アンテナ12aを介して水中探査ユニット(端末装置)30と無線通信するサービスリンク通信部12と、互いに異なるフィーダリンクの周波数とサービスリンクの周波数との間の変換を行う周波数変換部13と、前述のアンテナ装置130を介して周辺の他のHAPSと無線通信するHAPS間通信部15とを備える。HAPS間通信部15は、人工衛星との通信に用いることもできる。更に、HAPS10は、各部を制御する制御部14と、モータ駆動のプロペラ103等を含む飛行駆動部と、ソーラーパネル102及びバッテリー106等を含む電源部17とを備える。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of components of basic functions of the
HAPS10は、海面に位置している複数の水中探査ユニット30のブイ310を俯瞰して撮像するカメラなどの撮像部18を備えてもよい。撮像部18で撮影した複数のブイ310の俯瞰画像は、ブイ310間の位置制御に用いることができる。
The
ソーラープレーンタイプのHAPS10は、例えば所定の目標飛行ルートに基づいて円形状に旋回飛行を行ったり「D」の字飛行を行ったり「8」の字飛行を行ったりすることにより揚力で浮揚し、所定の高度で水平方向の所定の範囲に滞在するように浮揚することができる。なお、ソーラープレーンタイプのHAPS10は、プロペラ103が回転駆動されていないときは、グライダーのように飛ぶこともできる。例えば、昼間などのソーラーパネル102の発電によってバッテリー106の電力が余っているときに高い位置に上昇し、夜間などのソーラーパネル102で発電できないときにバッテリー106からモータへの給電を停止してグライダーのように飛ぶことができる。
The solar
なお、本実施形態の広域水中探査システムに用いることができるHAPSは、ペイロードが大きく大容量のバッテリーを搭載することができる無人飛行船タイプのHAPSであってもよい。このタイプのHAPSは、浮力で浮揚するためのヘリウムガス等の気体が充填された飛行船本体と、バス動力系の推進装置としてのモータ駆動のプロペラと、ミッション機器が収容される機器収容部とを備える。機器収容部の内部には、無線中継局とバッテリーとが収容されている。バッテリーから供給される電力により、プロペラのモータが回転駆動され、無線中継局による無線中継処理が実行される。なお、飛行船本体の上面に、太陽光発電機能を有するソーラーパネルを設け、ソーラーパネルで発電された電力をバッテリーに蓄電するようにしてもよい。また、無人飛行船タイプのHAPSも、他のHAPSや人工衛星との通信に用いられる通信部としての3次元対応指向性のアンテナ装置を備えてもよい。 The HAPS that can be used in the wide-area underwater exploration system of this embodiment may be an unmanned airship-type HAPS that has a large payload and can carry a large-capacity battery. This type of HAPS consists of an airship body filled with a gas such as helium gas for buoyancy, a motor-driven propeller as a bus power system propulsion device, and a device accommodating part for accommodating mission devices. Prepare A wireless relay station and a battery are housed inside the device housing unit. The electric power supplied from the battery drives the propeller motor to rotate, and the wireless relay process is performed by the wireless relay station. A solar panel having a solar power generation function may be provided on the upper surface of the airship body to store the electric power generated by the solar panel in a battery. The unmanned airship type HAPS may also include a three-dimensional directional antenna device as a communication unit used for communication with other HAPS and artificial satellites.
また、実施形態の複数のHAPS10は、上空で互いに光通信などによるHAPS間通信ができるように構成され、3次元化したネットワークを広域にわたって安定に実現することができるロバスト性に優れた無線通信ネットワークを形成してもよい。この無線通信ネットワークは、各種環境や各種情報に応じたダイナミックルーティングによるアドホックネットワークとして機能することもできる。HAPS10間の無線通信ネットワークは、2次元又は3次元の各種トポロジーを有するように形成することができ、例えばメッシュ型の無線通信ネットワークであってもよい。
In addition, the plurality of
また、本実施形態において、HAPS10と移動通信網80のコアネットワークとの間の通信は、GW局70及び低軌道の人工衛星を介して行ってもよい。この場合、人工衛星とGW局70との間の通信は、マイクロ波などの電波による無線通信で行ってもよいし、レーザ光などを用いた光通信で行ってもよい。
Further, in the present embodiment, the communication between the
また、実施形態のHAPS10は、各種情報処理を行う情報処理装置としてのエッジコンピュータを備えてもよい。エッジコンピュータは、例えば小型のコンピュータで構成され、予め組み込まれたプログラムを実行することにより、水中探査ユニット30で取得された情報に基づく水中探査の情報処理、水中探査ユニット30の位置制御、HAPS10の無線中継局110における無線中継などに関する各種の情報処理を実行してもよい。
Further, the
無線中継局110を介した水中探査ユニット30(端末装置)との無線通信の上りリンク及び下りリンクの複信方式は、特定の方式に限定されず、例えば、時分割複信(Time Division Duplex:TDD)方式でもよいし、周波数分割複信(Frequency Division Duplex:FDD)方式でもよい。また、無線中継局110を介した端末装置との無線通信のアクセス方式は、特定の方式に限定されず、例えば、FDMA(Frequency Division Multiple Access)方式、TDMA(Time Division Multiple Access)方式、CDMA(Code Division Multiple Access)方式、又は、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)であってもよい。また、前記無線通信には、ダイバーシティ・コーディング、送信ビームフォーミング、空間分割多重化(SDM:Spatial Division Multiplexing)等の機能を有し、送受信両方で複数のアンテナを同時に利用することにより、単位周波数当たりの伝送容量を増やすことができるMIMO(多入力多出力:Multi−Input and Multi−Output)技術を用いてもよい。また、前記MIMO技術は、1つの基地局が1つの端末装置と同一時刻・同一周波数で複数の信号を送信するSU−MIMO(Single−User MIMO)技術でもよいし、1つの基地局が複数の異なる端末装置に同一時刻・同一周波数で信号を送信又は複数の異なる基地局が1つの端末装置に同一時刻・同一周波数で信号を送信するMU−MIMO(Multi−User MIMO)技術であってもよい。
The uplink and downlink duplex systems for wireless communication with the underwater exploration unit 30 (terminal device) via the
以下、水中探査ユニット30(端末装置)と無線通信する無線中継装置が、無線中継局110を有するソーラープレーンタイプのHAPS10である場合について説明するが、以下の実施形態は、無線中継局210を有する無人飛行船タイプのHAPS等の上空を移動可能な他の無線中継装置にも同様に適用できる。
Hereinafter, a case where the wireless relay device that wirelessly communicates with the underwater exploration unit 30 (terminal device) is the solar
前述の図1に示すように、HAPS10を介して無線通信することができる複数の水中探査ユニット30はそれぞれ、海面90sに浮遊した状態で配置される浮遊装置としてのブイ310と、ブイ310に水中ケーブル320を介して連結された水中移動体としての無人潜水ロボット(以下「潜水ロボット」という。)330とを備える。ブイ310の上端部には、HAPS10と無線通信するためのアンテナ311が設けられ、ブイ310の下端部には、水中側と通信するための通信線を含む水中ケーブル320が連結されている。
As shown in FIG. 1 described above, the plurality of
図4は、実施形態に係る広域水中探査システムにおける水中探査ユニット30を構成するブイ310の基本的な機能の構成要素の一例を示すブロック図である。
図4において、ブイ310は、水中ケーブル320の信号線321を介して潜水ロボット330と通信する有線通信部312と、HAPS10と無線通信する無線通信部313と、制御部314とを有する。制御部314は、ブイ310内の各部を制御したり、各部で取得された情報・データを処理したり、外部に送信する情報・データを処理したりする。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of components of basic functions of the
In FIG. 4, the
ブイ310は、GPS受信部315と発電装置316とを更に備える。GPS受信部315は、複数のGPS衛星からの無線信号を受信してブイ310の現在位置の位置情報(例えばブイ310が位置する緯度及び経度)を取得する。
The
発電装置316は、例えば、波のエネルギー(例えば波の上下動のエネルギー)を利用して発電する波力発電装置である。発電装置316は、太陽光を受けて発電する太陽光発電パネルや、バッテリーを含んでもよい。発電装置316で発電された電力は、水中ケーブル320の電力線322を介して潜水ロボット330に供給される。
The
ブイ310は、撮像部317、センサ318及び投光装置319の少なくとも一つを備えてもよい。撮像部317は、ブイ310の周囲の海上や上空の光景及び周囲に位置する物体(例えば領海侵犯している船舶)の画像を撮影することができる。
The
センサ318は、例えば、ブイの周辺における周辺情報(例えば、気温、気圧、風向、風速などの気象情報、海流の方向及び速度、波の高さ及び周期などの環境情報)、海面に対するブイ自体の相対移動方向(方位)及び速度、ブイ310から水中に延びている水中ケーブル320の方向(海面に対する水中ケーブル320の角度及び方位)並びに撮像部317による撮影方向(方位)の少なくとも一つを測定するセンサである。水中ケーブル320の方向及び長さにより、ブイ310を曳航している潜水ロボット330の位置(ブイ310に対する相対的な位置)がわかる。センサ318は、複数種類のセンサを組み合わせて構成してもよい。
The
投光装置319は、例えば、撮像部317で夜間等に周辺を撮影するときにブイ10の周辺を照らしたり、HAPS10や周辺の船舶などからブイ310が認知されやすくするように光を発したりする。
The light projecting
ブイ310は、HAPS10を介して、海上の船舶(例えば、水中探査ユニット30の母船)60に設けられたサーバ61及び遠隔制御装置62、地上95に配置された情報処理装置としてのサーバ85や遠隔制御装置86などと通信することができる。また、HAPS10にエッジコンピュータ等の情報処理装置が組み込まれている場合、ブイ310は、HAPS10内の情報処理装置と通信することもできる。
The
図5は、実施形態に係る水中探査ユニット30を構成する潜水ロボット330の基本的な機能の構成要素の一例を示すブロック図である。
図5において、潜水ロボット330は、水中ケーブル320を介してブイ310に連結され、自律制御又は外部からの制御により水中を潜水して任意の方向に移動するための駆動部331と、水中ケーブルを介して通信する有線通信部332と、制御部333と、とを有する。制御部333は、潜水ロボット330内の各部を制御したり、各部で取得された情報・データを処理したり、外部に送信する情報・データを処理したりする。
FIG. 5: is a block diagram which shows an example of the component of the basic function of the
In FIG. 5, a
駆動部331は、例えば、プロペラ及びそれを駆動するモータなどからなる単一又は複数のスラスターで構成される。駆動部331を駆動する電力は、ブイ310から水中ケーブル320の電力線322及び電力供給部334を介して供給される。ブイ310からの電力供給がない場合は、バッテリー335から電力供給部334を介して供給される。電力供給部334から受けた電力を用いてバッテリー335を充電することもできる。
The
また、潜水ロボット330は、各種の水中情報を取得する情報取得部336を備えている。情報取得部336は、例えば、光、音波、超音波又は電波を用いて、水中情報としての水中画像を撮像する撮像部3361である。撮像部3361は、潜水ロボット330の周囲や海底の光景(例えば、海底火山、遺跡、地形)及び周囲に位置する物体(例えば、魚群、魚礁などの生物礁、遺失物、遭難者、領海侵犯している潜水艦)の画像を撮影することができる。撮像部3361が光学的なカメラで水中画像を撮影する場合は、撮影対象のエリアが暗くても撮影できるように投光装置337を備えてもよい。情報取得部336は、魚群探知機などのソナー3362、センサ3363などを備えてもよい。
The
センサ3363は、例えば、潜水ロボット330の周辺における周辺情報(例えば、水深、水温、水圧、水流の方向及び速度などの環境情報)、潜水ロボット330自体の移動方向(方位)及び速度、潜水ロボット330からブイ310に向かって延びている水中ケーブル320の方向(水中ケーブル320の角度及び方位)並びに撮像部3361による撮影方向(方位)の少なくとも一つを測定するセンサである。センサ3363は、複数種類のセンサを組み合わせて構成してもよい。
The
情報取得部336で取得した水中情報は、水中ケーブル320を介して海面上のブイ310に伝送し、更にブイ310からHAPS10を介して陸上のサーバ85及び遠隔制御装置86、船舶60内のサーバ61及び遠隔制御装置62に伝送することができる。
The underwater information acquired by the
図6は、実施形態に係る広域水中探査システムにおけるサーバ85の基本的な機能の構成要素の一例を示すブロック図である。なお、船舶60のサーバ61も図6のサーバ85と同様に構成することができる。また、サーバは、海洋上の飛行する飛行機に設けてもよい。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of components of basic functions of the
図6において、サーバ85は、例えば単一又は複数のコンピュータ装置で構成され、通信部851と、データベース部852と、データ処理部853と、各部を制御する制御部854とを備える。通信部851は、移動通信網80、GW局70及びHAPS10を介して、海面上に分散配置されている複数の水中探査ユニット30のブイ310と通信する。
In FIG. 6, the
データベース部852には、水中で探査される可能性がある複数種類の水中探査の対象の候補と、水中情報との関係を示す情報・データを蓄積されている。例えば、データベース部852には、水中探査ユニット30が過去に探査した探査対象の名称、画像データ、画像の種別(光像、ソナー像、・・・)、並びに、その画像を取得した装置(光学カメラ、ソナー、魚群探知機、・・・)、日時、水深、水温、海洋名、ブイの位置情報(緯度、経度)などが互いに関連付けられたデータセットが多数蓄積されている。
The
水中探査ユニット30の潜水ロボット330で取得された水中情報を受信すると、データ処理部853は、その受信した画像などの取得情報と、データベース部852に蓄積されている情報・データとに基づいて、画像に含まれている水中探査の対象(例えば特定の魚の魚群)を識別する水中探査の情報処理(画像認識)を行う。この水中探査の情報処理には各種のAI(人工知能)エンジンを用いてもよい。
Upon receiving the underwater information acquired by the
また、サーバ85は、水中探査の精度を高めるために、潜水ロボット330で取得された水中情報と水中探査の対象の識別結果とに基づいて、上記データセットを追加するようにデータベース部852を更新する学習処理を実行してもよい。
In addition, the
図7は、実施形態に係る広域水中探査システムにおける遠隔制御装置86の基本的な機能の構成要素の一例を示すブロック図である。なお、船舶60の遠隔制御装置62も図7の遠隔制御装置86と同様に構成することができる。また、遠隔制御装置は、海洋上の飛行する飛行機に設けてもよい。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of components of basic functions of the
図7において、遠隔制御装置86は、例えば単一又は複数のコンピュータ装置で構成され、通信部861と、データベース部862と、制御情報生成部863と、各部を制御する制御部864とを備える。通信部861は、移動通信網80、GW局70及びHAPS10を介して、海面上に分散配置されている複数の水中探査ユニット30のブイ310と通信する。
In FIG. 7, the
データベース部862には、管理対象の複数の水中探査ユニット30の情報・データを蓄積されている。例えば、データベース部862には、複数の水中探査ユニット30それぞれの識別情報、水中探査ユニット30の現在及び過去の位置情報(緯度、経度)及び周辺情報、現在探査中又は過去に探査した探査対象、その探査に用いた水中情報、気象情報などの情報・データが蓄積されている。
The
水中探査ユニット30のブイ310及び潜水ロボット330で取得された取得情報を受信すると、制御情報生成部863は、その受信した画像などの取得情報と、データベース部862に蓄積されている情報・データとに基づいて、水中探査ユニット30の潜水ロボット330の移動などを制御する制御情報を生成する情報処理を行う。この制御情報の生成の情報処理には各種のAI(人工知能)エンジンを用いてもよい。
Upon receiving the acquisition information acquired by the
また、遠隔制御装置86は、水中探査ユニット30の制御の精度を高めるために、各水中探査ユニット30のブイ310及び潜水ロボット330で取得された取得情報と、実際に行った水中探査ユニット30の制御情報とを追加するようにデータベース部862を更新する学習処理を実行してもよい。
In addition, the
なお、図6のサーバ85及び図7の遠隔制御装置86は単一装置として一体的に構成してもよいし、船舶60のサーバ61及び遠隔制御装置62についても同様に単一装置として一体的に構成してもよい。
The
図8は、実施形態に係る広域水中探査システムにおける水中探査及び潜水ロボットの位置制御の一例を示すシーケンス図である。
図8において、水中探査ユニット30の潜水ロボット330が画像などの水中情報を取得すると(S101)、その取得情報が、ブイ310、HAPS10及びGW局70を介してサーバ85及び遠隔制御装置86に送信される(S102〜S105,S105’)。ブイ310及びHAPS10で情報が取得された場合(S101’、S101’’)は、その取得情報もサーバ85及び遠隔制御装置86に送信される。
FIG. 8 is a sequence diagram showing an example of underwater exploration and position control of the diving robot in the wide-area underwater exploration system according to the embodiment.
In FIG. 8, when the
サーバ85は、水中探査ユニット30の潜水ロボット330等から画像などの取得情報(水中情報)を受信すると、AIを用いた水中探査の対象(例えば特定の魚の魚群)を識別する水中探査の情報処理(画像認識)を行い、その情報処理の結果に基づいて水中探査の対象の識別結果を得る(S106)。その水中探査の対象の識別結果は、例えば、データベース部852に登録されている複数種類の水中探査の対象の候補の中から特定された一つ又は複数の対象の候補に近づいているのか否か、又は、複数種類の水中探査の対象の候補のいずれかが在るのか無いのかの判断結果である。そして、受信した水中情報と水中探査の対象の識別結果とをデータベース部852に追加して更新する学習処理を実行する(S107)。サーバ85で得られた水中探査の探査結果は、予め決められた所定の情報配信先(例えば、探査対象が魚群の場合は、その魚群が探査された位置の近傍の出漁漁船)に送信されるととともに(S108)、遠隔制御装置86に送信される(S109)。
When the
遠隔制御装置86は、サーバ85から受信した水中探査の探査結果と、各水中探査ユニット30の位置情報とに基づいて、各水中探査ユニット30の潜水ロボット330の位置を制御する制御情報を生成する(S110)。この制御情報の生成は前述のようにAIを用いてもよく、また、水中探査ユニット30の取得情報と制御情報とを追加するデータベース部862の更新処理(学習処理)を実行してもよい。
The
遠隔制御装置86で生成した制御情報は、GW局70、HAPS10及び水中探査ユニット30のブイ310を介して、潜水ロボット330に送信される(S111〜S114)。潜水ロボット330は、遠隔制御装置86から受信した制御情報に基づいて、ブイ310を曳航しながら所定の位置に移動するように駆動制御する(S115)。
The control information generated by the
図9は、実施形態に係る広域水中探査システムにおける水中探査及び潜水ロボットの位置制御の一例を示すフローチャートである。また、図10、図11及び図12はそれぞれ、実施形態に係る水中探査ユニットの位置制御の一例を示す説明図である。 FIG. 9 is a flowchart showing an example of underwater exploration and position control of the diving robot in the wide-area underwater exploration system according to the embodiment. Moreover, FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12 are explanatory diagrams showing an example of the position control of the underwater exploration unit according to the embodiment.
図9において、実施形態に係る広域水中探査システムの遠隔制御装置86は、上記AIを用いた制御処理により、海洋の広域にわたって特定の対象を探査する広域探査モードを実行し、例えば図10に示すように水中探査ユニット30を分散配置するように制御する(S201)。この分散配置制御では、例えば互いに隣接するブイ310間の最低距離が所定距離(例えばXkm)以上になるように潜水ロボット330の位置を制御する。
In FIG. 9, the
図10の例では、分散配置の管理エリア100に位置する6台のブイ310(1)〜310(6)のうち2台のブイ310(3)及び310(4)の距離が所定のXkm未満になっているので、ブイ310(4)からXkm以上離れるようにブイ310(3)を曳航する潜水ロボット330の位置を制御する。
In the example of FIG. 10, the distance between two buoys 310(3) and 310(4) among the six buoys 310(1) to 310(6) located in the distributed
また、他の分散配置の制御では、任意の2台のブイ間の距離がXkm未満になったとき、次の(1)〜(4)のいずれかアルゴリズムにてブイを曳航する潜水ロボットの位置を制御する。
(1)2台のブイのうち東に位置するブイを東の方向にXkm以上離れるまで移動させる。
(2)2台のブイのうち西に位置するブイを西の方向にXkm以上離れるまで移動させる。
(3)2台のブイのうち南に位置するブイを南の方向にXkm以上離れるまで移動させる。
(4)2台のブイのうち北に位置するブイを北の方向にXkm以上離れるまで移動させる。
In other distributed arrangement control, when the distance between any two buoys is less than Xkm, the position of the submersible robot that tows the buoy by any one of the following algorithms (1) to (4). To control.
(1) Move the buoy located to the east of the two buoys in the east direction until it is more than Xkm away.
(2) Move the buoy located west of the two buoys in the west direction until it is more than Xkm away.
(3) Move the buoy located to the south of the two buoys in the south direction until it is separated by Xkm or more.
(4) Move the buoy located to the north of the two buoys in the north direction until it is more than Xkm away.
また、図11の例のように分散配置の管理エリア100の中央付近に6台のブイ310(1)〜310(6)が集まっている場合は、センターのブイ310(1)から他のブイ310(2)〜310(6)それぞれが放射状にXkm以上離れるようにブイ310(2)〜310(6)の潜水ロボットを制御する。
When six buoys 310(1) to 310(6) are gathered near the center of the distributed
次に、図9において、サーバ85は、上記分散配置の複数の水中探査ユニット30から取得情報を収集し(S202)、各水中探査ユニット30の取得情報とデータベースとに基づいて目標の対象(例えば魚群、宝物など)について探査処理(AI認識処理)を実行し(S203)、その対象を発見するとデータベースを更新するAI学習処理を実行する(S204)。
Next, in FIG. 9, the
上記対象を発見した後、広域水中探査システムの遠隔制御装置86は、上記AIを用いた制御処理により、対象を発見した水中探査ユニット30の近くに周辺の水中探査ユニット30を集めて対象のより詳細に探査する集中探査モードを実行する(S205)。
After discovering the target, the
例えば図12に示すように1台の水中探査ユニット30の潜水ロボット330が目的の対象(例えば魚群、宝物など)を発見し、その潜水ロボット330に接続されているブイ(以下「発見ブイ」という。)310(6)が特定されると、遠隔制御装置86は、次のA〜Eのようにブイを動かすように制御する。
A.発見ブイ310(6)からの取得情報に基づいて、発見した対象の動きをAI画像認識技術を用いて把握する。
B.対象が動いていなければ、発見ブイ310(6)がその場に留まるように制御する。
C.対象が動いていれば、その対象の動きに沿って発見ブイ310(6)が移動するように制御する。
D.発見ブイ310(6)の近くに位置する近傍ブイ310(1),310(5)を発見ブイ310(6)に近づけるように制御する。
E.近傍ブイ310(1),310(5)が目的の対象を検知すると、その後は、近傍ブイ310(1),310(5)も発見ブイとする。
For example, as shown in FIG. 12, a
A. Based on the information obtained from the discovery buoy 310(6), the motion of the discovered object is grasped by using the AI image recognition technology.
B. If the subject is not moving, the discovery buoy 310(6) is controlled to stay in place.
C. If the target is moving, the discovery buoy 310(6) is controlled to move along with the motion of the target.
D. The neighboring buoys 310(1) and 310(5) located near the discovery buoy 310(6) are controlled to approach the discovery buoy 310(6).
E. When the neighboring buoys 310(1) and 310(5) detect the target object, thereafter, the neighboring buoys 310(1) and 310(5) are also found buoys.
図9において、上記水中探査ユニット30の集中配置の後、サーバ85は、発見した対象の近くに集中配置された水中探査ユニット30から取得情報を収集し(S206)、発見した対象を詳細に分析して集中的に検知・監視する集中探査処理を行い、その結果に基づいてデータベースを更新するAI学習を実行する(S207)。
In FIG. 9, after the
以上、本実施形態によれば、海洋の広域にわたって複数の水中探査ユニット30を配置し、その複数の水中探査ユニット30で取得された取得情報を、地上や船舶(母船)のサーバ85,61で収集して処理することができる。これにより、地上や船舶にいながら、海洋の広域において海上、海中、海底の目標の対象を精度よく探査できる。
特に、本実施形態によれば、水中探査ユニット30からの取得情報を、大容量伝送が可能なHAPS10を介して無線通信を介して収集できるため、比較的データサイズが大きな画像データを収集して探査の精度を高めることができる。また、HAPS10を介した無線通信は低遅延のデータ伝送が可能であるため、海洋の広域にわたる探査をリアルタイムに行うことができる。
また、本実施形態によれば、水中探査ユニット30のブイ310を、地上や船舶(母船)の遠隔制御装置86,62で位置制御される潜水ロボット330で曳航できるため、海などの広域にわたる水中探査を低コストで短時間に行うことができる。また、大容量伝送が可能なHAPS10を介して取得した画像データに基づいて水中探査ユニット30を精度よく制御できるとともに、HAPS10を介した無線通信は低遅延のデータ伝送が可能であるため、海洋の広域における水中探査ユニット30のリアルタイム制御が可能になる。
また、本実施形態によれば、水中探査ユニット30のブイ310は、波力発電装置などの発電装置を備え、そのブイ310に接続された潜水ロボット330に電力したり潜水ロボット330のバッテリーを充電できるため、海洋の広域にわたる探査及びそれに用いる水中探査ユニット30の制御を長期間(例えば、24時間、365日)にわたって実行することができる。
As described above, according to the present embodiment, a plurality of
In particular, according to the present embodiment, since the information acquired from the
Further, according to the present embodiment, the
Further, according to the present embodiment, the
なお、本明細書で説明された処理工程並びに水中探査ユニットのブイ及び潜水ロボット、サーバ、遠隔制御装置、無線中継装置、通信システム、GW局、基地局及び端末装置(ユーザ装置、移動局、移動機)の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。例えば、本実施形態の基地局等の無線装置における制御・処理は、後述のハードウェアに所定のプログラムが読み込まれて実行されたり、後述のハードウェアに予め組み込まれた所定のプログラムが実行されたりすることにより、実現される。 It should be noted that the processing steps and buoys and submersible robots of the underwater exploration unit, the server, the remote control device, the wireless relay device, the communication system, the GW station, the base station and the terminal device (user device, mobile station, mobile device) described in this specification. Components can be implemented by various means. For example, these processes and components may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof. For example, the control/processing in the wireless device such as the base station of the present embodiment is executed by reading a predetermined program in the hardware described later, or by executing a predetermined program pre-installed in the hardware described later. It is realized by doing.
ハードウェア実装については、実体(例えば、コンピュータ装置、各種無線通信装置、NodeB、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置)において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、1つ又は複数の、特定用途向けIC(ASIC)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、デジタル信号処理装置(DSPD)、プログラマブル・ロジック・デバイス(PLD)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。 As for hardware implementation, means such as a processing unit used to implement the above steps and components in an entity (for example, a computer device, various wireless communication devices, NodeB, terminal, hard disk drive device, or optical disk drive device). Are one or more application specific ICs (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processors (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs) , A processor, a controller, a microcontroller, a microprocessor, an electronic device, another electronic unit designed to perform the functions described herein, a computer, or a combination thereof. ..
また、ファームウェア及び/又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム(例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード)で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び/又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ/プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、FLASHメモリ、フロッピー(登録商標)ディスク、コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、1又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。 Also, for firmware and/or software implementations, means such as processing units used to implement the components described above may be programs (eg, procedures, functions, modules, instructions) that perform the functions described herein. , Etc.). In general, any computer/processor readable medium embodying firmware and/or software code, means, such as a processing unit, used to implement the steps and components described herein. May be used to implement. For example, firmware and/or software code may be stored in memory and executed by a computer or processor, eg, at the controller. The memory may be mounted inside the computer or the processor, or may be mounted outside the processor. The firmware and/or software code may be, for example, random access memory (RAM), read only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM). ), a FLASH memory, a floppy disk, a compact disk (CD), a digital versatile disk (DVD), a magnetic or optical data storage device, etc., and may be stored on a computer or processor readable medium. Good. The code may be executed by one or more computers or processors, or may cause a computer or processor to perform the functional aspects described herein.
また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。 Also, the description of the embodiments disclosed herein is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to this disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other variations without departing from the spirit or scope of this disclosure. Therefore, the present disclosure should not be limited to the examples and designs described herein, but should be admitted to the broadest extent consistent with the principles and novel features disclosed herein.
10:ブイ
11:フィーダリンク通信部
11a:アンテナ
12:サービスリンク通信部
12a:アンテナ
13:周波数変換部
14:制御部
17:電源部
18:撮像部
30:水中探査ユニット
60:船舶
61:サーバ
62:遠隔制御装置
70:GW局
80:移動通信網
85:サーバ
86:遠隔制御装置
90:海
90s:海面
91:魚群
95:地上
110:無線中継局
310:ブイ
311:アンテナ
312:有線通信部
313:無線通信部
314:制御部
315:GPS受信部
316:発電装置
317:撮像部
318:センサ
319:投光装置
320:水中ケーブル
321:信号線
322:電力線
330:潜水ロボット
331:駆動部
332:有線通信部
333:制御部
334:電力供給部
335:バッテリー
336:情報取得部
337:投光装置
851:通信部
852:データベース部
853:データ処理部
854:制御部
861:通信部
862:データベース部
863:制御情報生成部
864:制御部
3361:撮像部
3362:ソナー
3363:センサ
10: buoy 11: feeder link communication unit 11a: antenna 12: service link communication unit 12a: antenna 13: frequency conversion unit 14: control unit 17: power supply unit 18: imaging unit 30: underwater exploration unit 60: ship 61: server 62 : Remote control device 70: GW station 80: Mobile communication network 85: Server 86: Remote control device 90:
Claims (17)
水中ケーブルを介して通信する有線通信部と、上空滞在型の無線中継装置と無線通信する無線通信部とを有する複数のブイと、
前記複数のブイのそれぞれに前記水中ケーブルを介して連結され、自律制御又は外部からの制御により水中を潜水して移動するための駆動部と、前記水中ケーブルを介して通信する有線通信部と、水中情報を取得する情報取得部とを有し、前記水中ケーブルを介して前記ブイを曳航するように移動する複数の水中移動体と、
太陽光発電部及びバッテリを含む電源部から供給された電力で飛行し、地上のゲートウェイ局を介して移動通信網のコアネットワークに接続された、前記複数のブイと無線通信可能な上空滞在型の無線中継装置と、
前記複数の水中移動体で取得された水中情報に基づいて水中探査の情報処理を行う情報処理装置と、を備え、
前記上空滞在型の無線中継装置を複数備え、
前記複数の無線中継装置はそれぞれ、所定高度の空域を飛行し、前記空域の位置から海面に向けて移動通信の3次元セルを形成し、前記3次元セル内に位置する前記ブイ及び他の移動局と無線通信可能であり、
前記複数の無線中継装置は、無線中継装置間の無線通信により、移動通信網に接続された当該複数の無線中継装置による3次元の無線通信ネットワークを形成し、
前記情報処理装置は、前記3次元の無線通信ネットワークを形成する前記複数の無線中継装置のいずれかと前記移動通信網のコアネットワークとを介して、前記水中移動体が連結された前記ブイと通信することを特徴とするシステム。 A system for underwater exploration,
A plurality of buoys each having a wired communication unit that communicates via an underwater cable, and a wireless communication unit that wirelessly communicates with an overstay wireless relay device;
A drive unit for connecting to each of the plurality of buoys via the underwater cable, a drive unit for moving underwater by autonomous control or control from the outside, and a wired communication unit for communicating via the underwater cable, possess an information acquisition unit that acquires water information, a plurality of underwater vehicle to move to towing the buoy through the underwater cable,
Flying with electric power supplied from a power source unit including a solar power generation unit and a battery, connected to a core network of a mobile communication network via a gateway station on the ground, and is capable of wireless communication with the plurality of buoys. A wireless relay device,
An information processing device that performs information processing of underwater exploration based on underwater information acquired by the plurality of underwater moving bodies,
A plurality of the above-mentioned stay-in-the-air type wireless relay devices,
Each of the plurality of wireless relay apparatus, to fly a predetermined altitude airspace, said to form a 3-dimensional cell of the mobile communication toward the position or et sea of airspace, the buoy and the other located within the 3-dimensional cell Can communicate wirelessly with mobile stations,
The plurality of wireless relay devices form a three-dimensional wireless communication network of the plurality of wireless relay devices connected to the mobile communication network by wireless communication between the wireless relay devices ,
The information processing device communicates with the buoy to which the underwater vehicle is connected, via any one of the plurality of wireless relay devices forming the three-dimensional wireless communication network and a core network of the mobile communication network. A system characterized by:
前記複数の水中移動体の位置を制御する遠隔制御装置を更に備え、
前記遠隔制御装置は、前記3次元の無線通信ネットワークを形成する前記複数の無線中継装置のいずれかを介して、前記水中移動体が連結された前記ブイと通信することを特徴とするシステム。 In the system of claim 1,
Further comprising a remote control device for controlling the position of the plurality of underwater vehicles,
The system according to claim 1, wherein the remote control device communicates with the buoy to which the underwater vehicle is connected, via any of the plurality of wireless relay devices forming the three-dimensional wireless communication network.
前記遠隔制御装置は、前記複数のブイを分散配置させて海洋の広域にわたって目標の対象を探査する広域探査モードを実行し、その広域探査モードにより前記目標の対象を発見したら、前記広域探査モードから、前記目標の対象を発見した前記水中移動体が連結された前記ブイの近くに周辺の他のブイに連結された水中移動体を集めて前記目標の対象のより詳細に探査する集中探査モードに切り換えて実行することを特徴とするシステム。 In the system of claim 2,
The remote control device executes a wide area search mode in which the plurality of buoys are dispersedly arranged to search for a target object over a wide area of the ocean, and when the target object is found by the wide area search mode, the wide area search mode is set. In the concentrated exploration mode for gathering the underwater vehicles connected to other buoys in the vicinity near the buoy to which the underwater vehicle that has found the target object is searched for in more detail of the target object A system characterized by switching and executing.
前記水中移動体の情報取得部は、光、音波、超音波又は電波を用いて水中を撮像する撮像部を含み、
前記水中情報は、水中の画像情報を含むことを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 3,
The information acquisition unit of the underwater moving body includes an imaging unit that images underwater using light, sound waves, ultrasonic waves, or radio waves,
The underwater information includes underwater image information.
前記ブイは、そのブイの周辺における周辺情報を取得する情報取得部を更に有し、
前記情報処理装置は、前記複数の水中移動体で取得された前記複数の水中情報と前記複数のブイで取得された周辺情報とに基づいて水中探査の情報処理を行うことを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 4,
The buoy further includes an information acquisition unit that acquires peripheral information around the buoy,
The system, wherein the information processing device performs information processing of underwater exploration based on the plurality of underwater information acquired by the plurality of underwater moving bodies and the peripheral information acquired by the plurality of buoys.
前記ブイの情報取得部は、そのブイの周辺を撮像する撮像部を含み、
前記周辺情報は、前記ブイの周辺の画像情報を含むことを特徴とするシステム。 The system of claim 5,
The information acquisition unit of the buoy includes an imaging unit that images the periphery of the buoy,
The system according to claim 1, wherein the peripheral information includes image information around the buoy.
前記周辺情報は、前記ブイの位置情報及び前記水中移動体の位置情報の少なくとも一方を含むことを特徴とするシステム。 The system according to claim 5 or 6,
The system according to claim 1, wherein the peripheral information includes at least one of position information of the buoy and position information of the underwater vehicle.
前記水中探査の対象は、水中の魚群、生物、生物礁、宝物、遺失物、遭難者、海底火山、遺跡、資源、環境及び地形の少なくとも一つであることを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 7,
The target of the underwater exploration is at least one of underwater fish school, organism, biological reef, treasure, lost property, victim, submarine volcano, archeological site, resource, environment and topography.
前記情報処理装置は、水中で探査される可能性がある複数種類の水中探査の対象の候補と前記水中情報との関係を蓄積したデータベースを有し、前記水中移動体で取得された水中情報と前記データベースとに基づいて水中探査の情報処理を行い、その情報処理の結果に基づいて水中探査の対象の識別結果を得ることを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 8,
The information processing device has a database that accumulates the relationship between the underwater information and a plurality of types of underwater exploration target candidates that may be explored underwater, and the underwater information acquired by the underwater vehicle. A system which performs information processing of underwater exploration based on the database and obtains an identification result of an underwater exploration object based on the result of the information processing.
前記水中探査の対象の識別結果は、前記複数種類の水中探査の対象の候補の中から特定された一つ又は複数の対象の候補に近づいているのか否か、又は、前記複数種類の水中探査の対象の候補のいずれかが在るのか無いのかの判断結果であることを特徴とするシステム。 The system according to claim 9,
The identification result of the object of the underwater exploration is whether or not it is close to one or more target candidates identified from among the plurality of types of underwater exploration candidates, or the plurality of types of underwater exploration The system is characterized in that it is the result of judgment as to whether or not any of the above target candidates exist.
前記情報処理装置は、前記水中移動体で取得された水中情報と前記水中探査の対象の識別結果とに基づいて前記データベースを更新することを特徴とするシステム。 The system according to claim 9 or 10,
The information processing apparatus updates the database based on the underwater information acquired by the underwater vehicle and the identification result of the target of the underwater exploration.
前記情報処理装置は、前記水中探査の結果を、前記水中探査で見つかった対象の近くに位置する船舶若しくは飛行体又は前記対象の近くに位置する前記水中移動体に送信することを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 11,
The system, wherein the information processing device transmits a result of the underwater exploration to a ship or an air vehicle located near an object found in the underwater exploration, or the underwater vehicle located near the object. ..
前記情報処理装置は、前記水中探査の結果に基づいて前記水中移動体を制御する制御情報を生成し、前記制御情報を前記水中移動体に送信することを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 12,
The information processing apparatus generates control information for controlling the underwater vehicle based on a result of the underwater exploration, and transmits the control information to the underwater vehicle.
前記情報処理装置は、地上、船舶又は飛行体に設けられたサーバであることを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 13,
A system characterized in that the information processing device is a server provided on the ground, a ship, or an aircraft.
前記情報処理装置は、前記水中移動体、前記ブイ又は前記無線中継装置に設けられたエッジコンピュータであることを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 13,
The system, wherein the information processing device is an edge computer provided in the underwater vehicle, the buoy, or the wireless relay device.
前記水中移動体はバッテリを備え、
前記ブイは発電装置を備え、前記水中ケーブルを介して前記水中移動体に電力を供給して前記バッテリを充電することを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 15,
The underwater vehicle includes a battery,
The buoy includes a power generator, and supplies electric power to the underwater vehicle via the underwater cable to charge the battery.
前記ブイの発電装置は、波のエネルギーを利用して発電する波力発電装置であることを特徴とするシステム。 The system of claim 15, wherein
The power generating device of the buoy is a wave power generating device that generates electric power by using wave energy .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018056015A JP6715281B2 (en) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Underwater exploration system and information processing device |
PCT/JP2019/010667 WO2019181750A1 (en) | 2018-03-23 | 2019-03-14 | Real-time underwater surveying using wide-area underwater survey submersible robot via haps |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018056015A JP6715281B2 (en) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Underwater exploration system and information processing device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019166959A JP2019166959A (en) | 2019-10-03 |
JP2019166959A5 JP2019166959A5 (en) | 2020-03-19 |
JP6715281B2 true JP6715281B2 (en) | 2020-07-01 |
Family
ID=67987642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018056015A Active JP6715281B2 (en) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Underwater exploration system and information processing device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6715281B2 (en) |
WO (1) | WO2019181750A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7386039B2 (en) * | 2019-10-15 | 2023-11-24 | 川崎重工業株式会社 | Ship maneuvering support system |
CN111263111B (en) * | 2020-01-17 | 2021-03-12 | 中国水产科学研究院东海水产研究所 | Long line fishing information extraction system based on surveillance video |
JP2021172179A (en) * | 2020-04-22 | 2021-11-01 | 川崎重工業株式会社 | Rescue ship |
CN116560290A (en) * | 2023-07-05 | 2023-08-08 | 深之蓝(天津)水下智能科技有限公司 | Underwater robot control method, buoy, system, storage medium and electronic device |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5231609A (en) * | 1992-09-28 | 1993-07-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Multiplatform sonar system and method for underwater surveillance |
US5646366A (en) * | 1996-08-22 | 1997-07-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Underwater defense system |
US7345705B2 (en) * | 2001-07-27 | 2008-03-18 | Raytheon Company | Photonic buoy |
KR100531078B1 (en) * | 2003-07-09 | 2005-11-24 | 차봉열 | Marking buoy device using wave-force generation |
JP2008110656A (en) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Kenwood Corp | Underwater photographing buoy |
JP2009196503A (en) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Kenwood Corp | Image data transmission buoy |
US8200251B2 (en) * | 2010-01-15 | 2012-06-12 | Apple Inc. | Determining a location of a mobile device using a location database |
US8990002B1 (en) * | 2011-10-14 | 2015-03-24 | The Boeing Company | Method and apparatus for determining the relative position of a target |
IL228660B (en) * | 2013-10-01 | 2020-08-31 | Elta Systems Ltd | Underwater system and method |
JP6819068B2 (en) * | 2016-03-31 | 2021-01-27 | 日本電気株式会社 | Active sonar controller and transmission control method and program |
-
2018
- 2018-03-23 JP JP2018056015A patent/JP6715281B2/en active Active
-
2019
- 2019-03-14 WO PCT/JP2019/010667 patent/WO2019181750A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019181750A1 (en) | 2019-09-26 |
JP2019166959A (en) | 2019-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6797145B2 (en) | Underwater exploration system and remote control device | |
JP6883461B2 (en) | Underwater survey system and underwater survey method using unmanned aircraft | |
JP6715281B2 (en) | Underwater exploration system and information processing device | |
KR101779376B1 (en) | Marine Observation System Using Drone | |
US10691993B2 (en) | System and method for autonomous tracking and imaging of a target | |
US10410788B1 (en) | Wireless power and data transfer for unmanned vehicles | |
US8418642B2 (en) | Unmanned submersible vehicles and methods for operating the same in a body of liquid | |
US9321529B1 (en) | Hybrid mobile buoy for persistent surface and underwater exploration | |
JP6602336B2 (en) | Service provision system | |
Vasilescu et al. | Autonomous modular optical underwater robot (amour) design, prototype and feasibility study | |
US20200406773A1 (en) | Self-Powered Drone Tether | |
KR20190141252A (en) | HAPS inter-communication and large-capacity multi-cell HAPS building 3D network of 5th generation communication | |
WO2015187743A1 (en) | Controllable buoys and networked buoy systems | |
US20200073393A1 (en) | Apparatus, system and method for a buoyancy-controlled lagrangian camera platform | |
JP7053774B2 (en) | Underwater survey system and underwater survey method using unmanned aircraft | |
US20220185436A1 (en) | Autonomous navigation type marine buoy and marine information system using the same | |
WO2012078022A1 (en) | System of autonomous surface vehicles with swarming algorithm | |
KR102129899B1 (en) | Drone containment and method using marine light buoy | |
CN110794865A (en) | Offshore exploration system, unmanned aerial vehicle and unmanned aerial vehicle method | |
Manley et al. | Unmanned Surface Vessels (USVs) as tow platforms: Wave Glider experience and results | |
JP2019166959A5 (en) | Underwater exploration system and information processing device | |
Karthik | Underwater vehicle for surveillance with navigation and swarm network communication | |
Mahalle et al. | Introduction to underwater wireless sensor networks | |
Ahilan et al. | Efficient utilization of unmanned aerial vehicle (UAV) for fishing through surveillance for fishermen | |
IL263189B2 (en) | Flexible array antenna and methods for methods of operting it |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200204 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200204 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20200204 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200304 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200306 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200430 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200529 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200608 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6715281 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |