JPH08249060A - 自律型水中航走装置 - Google Patents
自律型水中航走装置Info
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- JPH08249060A JPH08249060A JP7056001A JP5600195A JPH08249060A JP H08249060 A JPH08249060 A JP H08249060A JP 7056001 A JP7056001 A JP 7056001A JP 5600195 A JP5600195 A JP 5600195A JP H08249060 A JPH08249060 A JP H08249060A
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- underwater vehicle
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Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自律的に広範囲に行動することができる水中
航走装置を実現する。 【構成】 ＧＰＳからの信号を受信しうる二個の自律航
行型水上艇は、自律航行をしている水中航走体に位置情
報その他の航行に必要な情報を送信する。この情報にし
たがって水中航走体のコンピュータは水中航走体の絶対
位置、対地速度、姿勢方位その他の情報を連続的に高い
精度で決定出力することができる。 【効果】 効率のよい科学探査あるいは安全かつ高信頼
性の危険物処理が実行できる。
航走装置を実現する。 【構成】 ＧＰＳからの信号を受信しうる二個の自律航
行型水上艇は、自律航行をしている水中航走体に位置情
報その他の航行に必要な情報を送信する。この情報にし
たがって水中航走体のコンピュータは水中航走体の絶対
位置、対地速度、姿勢方位その他の情報を連続的に高い
精度で決定出力することができる。 【効果】 効率のよい科学探査あるいは安全かつ高信頼
性の危険物処理が実行できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水中探査に利用する。本
発明は水中探査機の自律航行に利用する。特に、水中探
査機の速度および位置検知技術に関する。
発明は水中探査機の自律航行に利用する。特に、水中探
査機の速度および位置検知技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来例を図６および図７を参照して説明
する。図６は従来例の全体構成を示す図である。図７は
従来例の遠隔操作方法を示す図である。図６および図７
に示すように、水中航走体は母船からワイア（有線）で
結ばれており、母船との情報交換は、このワイアを介し
て行われる。母船の位置決定は母船のＩＮＳ(InertialN
avigation System:慣性航法装置) と対水速度センサあ
るいはＧＰＳ(Global Positioning System: 衛星航法)
との組み合わせで行われる。母船の位置（Ｘ、Ｙ）は絶
対位置である。水中航走体の位置は、母船が有するドッ
プラソナーにより母船に対する相対位置として求まる。
この相対位置は母船の絶対位置情報から母船のコンピュ
ータにより絶対位置に変換される。
する。図６は従来例の全体構成を示す図である。図７は
従来例の遠隔操作方法を示す図である。図６および図７
に示すように、水中航走体は母船からワイア（有線）で
結ばれており、母船との情報交換は、このワイアを介し
て行われる。母船の位置決定は母船のＩＮＳ(InertialN
avigation System:慣性航法装置) と対水速度センサあ
るいはＧＰＳ(Global Positioning System: 衛星航法)
との組み合わせで行われる。母船の位置（Ｘ、Ｙ）は絶
対位置である。水中航走体の位置は、母船が有するドッ
プラソナーにより母船に対する相対位置として求まる。
この相対位置は母船の絶対位置情報から母船のコンピュ
ータにより絶対位置に変換される。
【０００３】この絶対位置の計算原理を図６（ｂ）に示
す。ドップラソナー座標を（Ｘ0 、Ｙ0 、Ｚ0 ）、絶対
座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、船体座標を（ｘ、ｙ、ｚ）とす
る。ドップラソナー座標（Ｘ0 、Ｙ0 、Ｚ0 ）から船体
座標（ｘ、ｙ、ｚ）への座標変換行列をＣbD、船体座標
（ｘ、ｙ、ｚ）から絶対座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）への座標変
換行列をＣIbとする。このときドップラソナー座標（Ｘ
0 、Ｙ0 、Ｚ0 ）から絶対座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）への座標
変換行列ＣIDは ＣID＝ＣIbＣbD …（１） で表せる。ここで、具体的なＣIDは次式である。
す。ドップラソナー座標を（Ｘ0 、Ｙ0 、Ｚ0 ）、絶対
座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、船体座標を（ｘ、ｙ、ｚ）とす
る。ドップラソナー座標（Ｘ0 、Ｙ0 、Ｚ0 ）から船体
座標（ｘ、ｙ、ｚ）への座標変換行列をＣbD、船体座標
（ｘ、ｙ、ｚ）から絶対座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）への座標変
換行列をＣIbとする。このときドップラソナー座標（Ｘ
0 、Ｙ0 、Ｚ0 ）から絶対座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）への座標
変換行列ＣIDは ＣID＝ＣIbＣbD …（１） で表せる。ここで、具体的なＣIDは次式である。
【０００４】
【数１】 （２）式でψは船首方位、θは船首ピッチ、Δψは船首
尾軸に対するドップラソナー相対方位、Δθはドップラ
ソナーの船首尾軸に対する相対ピッチである。図６
（ｂ）より水中航走体の位置ベクトルは、Ｒ：水中航走
体の位置ベクトル、Ｐ：母船位置ベクトル、Ｒｓ：水中
航走体から母船までのレンジベクトルとして、 Ｒ＝Ｐ＋Ｒｓ …（３） で示される。（３）式と（２）式よりＲは、
尾軸に対するドップラソナー相対方位、Δθはドップラ
ソナーの船首尾軸に対する相対ピッチである。図６
（ｂ）より水中航走体の位置ベクトルは、Ｒ：水中航走
体の位置ベクトル、Ｐ：母船位置ベクトル、Ｒｓ：水中
航走体から母船までのレンジベクトルとして、 Ｒ＝Ｐ＋Ｒｓ …（３） で示される。（３）式と（２）式よりＲは、
【０００５】
【数２】 で求まる。ここでＲｓは、 Ｒｓ＝｜Ｒｓ｜ である。
【０００６】図７に示すように、母船の操作者は表示器
を見ながら水中航走体の操作を行う。母船と水中航走体
とはワイアにより接続され有線通信を行っている。
を見ながら水中航走体の操作を行う。母船と水中航走体
とはワイアにより接続され有線通信を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来例で
は、 水中航走体と母船とがワイア（有線）で結ばれている
ため行動範囲が限定される、 水中航走体の情報はワイアにより母船に送られ、母船
からのリモートコントロールにより水中航走体は制御さ
れる。このため水中航走体の動作速度に限界があり、ワ
イアが長すぎると時間遅れによる動作ミスが発生する、 リモートコントロールのため母船側の操船者に大きな
負荷がかかる、 ソナー信号の相対ピッチ角と相対方位角精度が悪く、
この結果水中航走体の位置（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）の決定
精度が悪くなる、といった問題がある。
は、 水中航走体と母船とがワイア（有線）で結ばれている
ため行動範囲が限定される、 水中航走体の情報はワイアにより母船に送られ、母船
からのリモートコントロールにより水中航走体は制御さ
れる。このため水中航走体の動作速度に限界があり、ワ
イアが長すぎると時間遅れによる動作ミスが発生する、 リモートコントロールのため母船側の操船者に大きな
負荷がかかる、 ソナー信号の相対ピッチ角と相対方位角精度が悪く、
この結果水中航走体の位置（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）の決定
精度が悪くなる、といった問題がある。
【０００８】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、水中航走体を自律的に広範囲で航行させること
ができる水中航走体用航法装置を提供することを目的と
する。
であり、水中航走体を自律的に広範囲で航行させること
ができる水中航走体用航法装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、海中を自律航
行する水中航走体と、この水中航走体を支援しながら追
尾して海上を自律航行する水上艇とにより完全自律型の
水中航走装置を実現することを特徴とする。
行する水中航走体と、この水中航走体を支援しながら追
尾して海上を自律航行する水上艇とにより完全自律型の
水中航走装置を実現することを特徴とする。
【００１０】すなわち、本発明は自律型水中航走装置で
あり、その特徴とするところは、水中を航走する無人の
水中航走体と、この水中航走体に追従して水面を航走す
る無人の水上艇とを備え、前記水中航走体は、航行制御
用のコンピュータを備え、前記水上艇には、自己の位置
情報を生成する手段と、その位置情報を前記水中航走体
に水中音響通信により送信する手段とが搭載され、前記
水中航走体は、前記水上艇が送信する位置情報を受信し
て前記コンピュータに入力する手段を備えるところにあ
る。
あり、その特徴とするところは、水中を航走する無人の
水中航走体と、この水中航走体に追従して水面を航走す
る無人の水上艇とを備え、前記水中航走体は、航行制御
用のコンピュータを備え、前記水上艇には、自己の位置
情報を生成する手段と、その位置情報を前記水中航走体
に水中音響通信により送信する手段とが搭載され、前記
水中航走体は、前記水上艇が送信する位置情報を受信し
て前記コンピュータに入力する手段を備えるところにあ
る。
【００１１】前記自己の位置情報を生成する手段は、衛
星からの電波を受信して絶対位置を演算するＧＰＳ(Glo
bal Positioning System) であることが望ましい。
星からの電波を受信して絶対位置を演算するＧＰＳ(Glo
bal Positioning System) であることが望ましい。
【００１２】前記水上艇は二個設けられ、この二個の水
上艇には前記水中航行体との相対位置を特定する相対位
置測定手段と、この相対位置および前記絶対位置から前
記位置情報を演算する手段とを備えることが望ましい。
上艇には前記水中航行体との相対位置を特定する相対位
置測定手段と、この相対位置および前記絶対位置から前
記位置情報を演算する手段とを備えることが望ましい。
【００１３】前記航行制御用のコンピュータは、３軸慣
性センサおよび３軸速度センサの情報を取り込む慣性航
法装置の一部であり、前記位置情報によりこの慣性航法
装置に記録された絶対位置の情報を修正する手段を含む
ことが望ましい。
性センサおよび３軸速度センサの情報を取り込む慣性航
法装置の一部であり、前記位置情報によりこの慣性航法
装置に記録された絶対位置の情報を修正する手段を含む
ことが望ましい。
【００１４】前記水中航走体は、母船と通信ケーブルに
より接続されることもできる。
より接続されることもできる。
【００１５】
【作用】探査を行う現場に到着したときに、母船から無
人の水中航走体を下ろすとともに、無人の水上艇を水面
に下ろして、この水上艇により水中航走体を水上から追
尾させる。水中航走体と母船との間をケーブルにより接
続する場合には、例えば水中航走体に設けられたテレビ
ジョンカメラの撮影情報などを母船に送ることができる
し、水中航走体が水中で作業を行うときには母船からケ
ーブルを介して指示情報を与えることができる。
人の水中航走体を下ろすとともに、無人の水上艇を水面
に下ろして、この水上艇により水中航走体を水上から追
尾させる。水中航走体と母船との間をケーブルにより接
続する場合には、例えば水中航走体に設けられたテレビ
ジョンカメラの撮影情報などを母船に送ることができる
し、水中航走体が水中で作業を行うときには母船からケ
ーブルを介して指示情報を与えることができる。
【００１６】本発明では、無人の水上艇により水中航走
体をこまかく追尾させて、その水上艇がＧＰＳから受け
た位置情報を水中航走体に水中音響通信により伝達す
る。これにより、水中航走体が母船から離れて湾内に入
らなければならないような場合にも対応できる。
体をこまかく追尾させて、その水上艇がＧＰＳから受け
た位置情報を水中航走体に水中音響通信により伝達す
る。これにより、水中航走体が母船から離れて湾内に入
らなければならないような場合にも対応できる。
【００１７】本発明では、母船と水中航走体との間には
ケーブルを設けないようにすることができる。その場合
には、テレビジョンカメラの撮影情報などは、水中航走
体に内蔵するビデオ記録装置に記録しておき、母船から
逐一操縦を行う必要がなくなる。
ケーブルを設けないようにすることができる。その場合
には、テレビジョンカメラの撮影情報などは、水中航走
体に内蔵するビデオ記録装置に記録しておき、母船から
逐一操縦を行う必要がなくなる。
【００１８】すなわち、ＧＰＳからの信号を受信しうる
２個の自律航行型水上艇（ＳＶ１、ＳＶ２）は、自律航
行をしている水中航走体（ＡＵＶ）からの距離Ｒ1 、Ｒ
2 と相対速度Ｖｓ1 、Ｖｓ2 とを決定する。この情報Ｒ
1 、Ｒ2 、Ｖｓ1 、Ｖｓ2 と水上艇（ＳＶ１、ＳＶ２）
の絶対位置情報（Ｘ1 、Ｙ1 ）、（Ｘ2 、Ｙ2 ）および
それらの対地速度Ｖ1 、Ｖ2 の情報を水中航走体のコン
ピュータに送信する。また、第一の水上艇（ＳＶ１）
は、水中航走体のスクリュー音を追跡し、第二の水上艇
（ＳＶ２）は第一の水上艇（ＳＶ１）のスクリュー音を
追跡する。これらの情報にしたがって水中航走体のコン
ピュータは水中航走体の絶対位置、対地速度、姿勢方位
その他の情報を連続的に高い精度で決定出力することが
できる。
２個の自律航行型水上艇（ＳＶ１、ＳＶ２）は、自律航
行をしている水中航走体（ＡＵＶ）からの距離Ｒ1 、Ｒ
2 と相対速度Ｖｓ1 、Ｖｓ2 とを決定する。この情報Ｒ
1 、Ｒ2 、Ｖｓ1 、Ｖｓ2 と水上艇（ＳＶ１、ＳＶ２）
の絶対位置情報（Ｘ1 、Ｙ1 ）、（Ｘ2 、Ｙ2 ）および
それらの対地速度Ｖ1 、Ｖ2 の情報を水中航走体のコン
ピュータに送信する。また、第一の水上艇（ＳＶ１）
は、水中航走体のスクリュー音を追跡し、第二の水上艇
（ＳＶ２）は第一の水上艇（ＳＶ１）のスクリュー音を
追跡する。これらの情報にしたがって水中航走体のコン
ピュータは水中航走体の絶対位置、対地速度、姿勢方位
その他の情報を連続的に高い精度で決定出力することが
できる。
【００１９】
【実施例】本発明実施例の構成を図１ないし図３を参照
して説明する。図１は本発明実施例装置の全体構成図で
ある。図２は水中航走体のブロック構成図である。図３
は水上艇の要部ブロック構成図である。
して説明する。図１は本発明実施例装置の全体構成図で
ある。図２は水中航走体のブロック構成図である。図３
は水上艇の要部ブロック構成図である。
【００２０】本発明は自律型水中航走装置であり、その
特徴とするところは、水中を航走する無人の水中航走体
ＡＵＶと、この水中航走体ＡＵＶに追従して水面を航走
する無人の水上艇ＳＶ１、ＳＶ２とを備え、水中航走体
ＡＵＶは、航行制御用のコンピュータＡＮＧＳを備え、
水上艇ＳＶ１、ＳＶ２には、自己の位置情報を生成する
手段としてのＧＰＳ処理部１０と、その位置情報を水中
航走体ＡＵＶに水中音響通信により送信する手段として
の通信部２０とが搭載され、水中航走体ＡＵＶは、水上
艇ＳＶ１、ＳＶ２が送信する位置情報を受信してコンピ
ュータＡＮＧＳに入力する手段としてのＩ／Ｏポート４
を備えるところにある。
特徴とするところは、水中を航走する無人の水中航走体
ＡＵＶと、この水中航走体ＡＵＶに追従して水面を航走
する無人の水上艇ＳＶ１、ＳＶ２とを備え、水中航走体
ＡＵＶは、航行制御用のコンピュータＡＮＧＳを備え、
水上艇ＳＶ１、ＳＶ２には、自己の位置情報を生成する
手段としてのＧＰＳ処理部１０と、その位置情報を水中
航走体ＡＵＶに水中音響通信により送信する手段として
の通信部２０とが搭載され、水中航走体ＡＵＶは、水上
艇ＳＶ１、ＳＶ２が送信する位置情報を受信してコンピ
ュータＡＮＧＳに入力する手段としてのＩ／Ｏポート４
を備えるところにある。
【００２１】水上艇ＳＶ１は、水中航走体ＡＵＶを間隔
を保ちながら追尾する手段としての図３（ａ）に示すパ
ッシブソナーＳおよび追尾部３０を含む。水上艇ＳＶ２
は、水中航走体ＡＵＶおよび水上艇ＳＶ１をそれぞれ間
隔を保ちながら追尾する手段としてのパッシブソナー
Ｓ、Ｓ′および追尾部３０′を含む。
を保ちながら追尾する手段としての図３（ａ）に示すパ
ッシブソナーＳおよび追尾部３０を含む。水上艇ＳＶ２
は、水中航走体ＡＵＶおよび水上艇ＳＶ１をそれぞれ間
隔を保ちながら追尾する手段としてのパッシブソナー
Ｓ、Ｓ′および追尾部３０′を含む。
【００２２】図１より本発明実施例の概要を説明する。
本発明実施例の水中航走体ＡＵＶは基本的には自律型機
能を有しているのでAutonomous Underwater Vehicle と
称する。基本的には無索であり、母船との情報通信は全
く行わずに水中航走体ＡＵＶと二個の自律型航行機能を
有する水上艇ＳＶ１、ＳＶ２とから構成され、水上艇Ｓ
Ｖ１、ＳＶ２との情報通信（航法情報通信）のみを行
う。
本発明実施例の水中航走体ＡＵＶは基本的には自律型機
能を有しているのでAutonomous Underwater Vehicle と
称する。基本的には無索であり、母船との情報通信は全
く行わずに水中航走体ＡＵＶと二個の自律型航行機能を
有する水上艇ＳＶ１、ＳＶ２とから構成され、水上艇Ｓ
Ｖ１、ＳＶ２との情報通信（航法情報通信）のみを行
う。
【００２３】水中航走体ＡＵＶの位置（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚ
ｓ）の決定原理を以下に示す。母船から離れた水中航走
体ＡＵＶは、図２に示すような情報処理を水中航走体Ａ
ＵＶが所有するコンピュータＡＮＧＳで行い、その結
果、水中航走体ＡＵＶは自律操舵される。
ｓ）の決定原理を以下に示す。母船から離れた水中航走
体ＡＵＶは、図２に示すような情報処理を水中航走体Ａ
ＵＶが所有するコンピュータＡＮＧＳで行い、その結
果、水中航走体ＡＵＶは自律操舵される。
【００２４】２個の水上艇ＳＶ１、ＳＶ２の絶対位置
（Ｘ1 、Ｙ1 ）と（Ｘ2 、Ｙ2 ）はＧＰＳで高精度に決
定される。水上艇ＳＶ１は水中航走体ＡＵＶのスクリュ
ー音をパッシブソナーＳで捉えて追跡し、水中航走体Ａ
ＵＶと水上艇ＳＶ１間の距離Ｒ1 を決定する。水上艇Ｓ
Ｖ２も水上艇ＳＶ１と同様に水中航走体ＡＵＶと水上艇
ＳＶ２間の距離Ｒ2 を決定する。ただし、水上艇ＳＶ２
は、水上艇ＳＶ１と異なり前面下部にもう一つのパッシ
ブソナーＳ′を設けており、水上艇ＳＶ１のスクリュー
音を追跡し水上艇ＳＶ１から一定の距離を置いて水上艇
ＳＶ１を追跡する。距離情報Ｒ1 、Ｒ2 以外に水中航走
体ＡＵＶの水上艇ＳＶ１、ＳＶ２に対する相対速度Ｖｓ
1 、Ｖｓ2 が水上艇ＳＶ１、ＳＶ２のパッシブソナー
Ｓ、Ｓ′で決定される。また、水上艇ＳＶ１、ＳＶ２の
対地速度Ｖ1 、Ｖ2 はＧＰＳで決定されてＲ1 、Ｒ2 同
様にＶｓ1 、Ｖｓ2 とともに水中航走体ＡＵＶに送信さ
れる。これらの送信情報は水中航走体ＡＵＶのコンピュ
ータＡＮＧＳに入力される。この水中航走体ＡＵＶのコ
ンピュータＡＮＧＳは、水中航走体ＡＵＶに搭載されて
いる慣性航法装置の航法コンピュータである。
（Ｘ1 、Ｙ1 ）と（Ｘ2 、Ｙ2 ）はＧＰＳで高精度に決
定される。水上艇ＳＶ１は水中航走体ＡＵＶのスクリュ
ー音をパッシブソナーＳで捉えて追跡し、水中航走体Ａ
ＵＶと水上艇ＳＶ１間の距離Ｒ1 を決定する。水上艇Ｓ
Ｖ２も水上艇ＳＶ１と同様に水中航走体ＡＵＶと水上艇
ＳＶ２間の距離Ｒ2 を決定する。ただし、水上艇ＳＶ２
は、水上艇ＳＶ１と異なり前面下部にもう一つのパッシ
ブソナーＳ′を設けており、水上艇ＳＶ１のスクリュー
音を追跡し水上艇ＳＶ１から一定の距離を置いて水上艇
ＳＶ１を追跡する。距離情報Ｒ1 、Ｒ2 以外に水中航走
体ＡＵＶの水上艇ＳＶ１、ＳＶ２に対する相対速度Ｖｓ
1 、Ｖｓ2 が水上艇ＳＶ１、ＳＶ２のパッシブソナー
Ｓ、Ｓ′で決定される。また、水上艇ＳＶ１、ＳＶ２の
対地速度Ｖ1 、Ｖ2 はＧＰＳで決定されてＲ1 、Ｒ2 同
様にＶｓ1 、Ｖｓ2 とともに水中航走体ＡＵＶに送信さ
れる。これらの送信情報は水中航走体ＡＵＶのコンピュ
ータＡＮＧＳに入力される。この水中航走体ＡＵＶのコ
ンピュータＡＮＧＳは、水中航走体ＡＵＶに搭載されて
いる慣性航法装置の航法コンピュータである。
【００２５】以下、水中航走体ＡＵＶの航法コンピュー
タ処理について、図２と図４および図５とを参照して説
明する。図４および図５はコンピュータＡＮＧＳの動作
を示すフローチャートである。水中航走体ＡＵＶの持つ
慣性航法装置はストラップダウン方式で、加速度計、ジ
ャイロは直接ＡＵＶのロール、ピッチ、ヨー軸に取り付
けられる。ジャイロは光ファイバジャイロで高信頼性、
高精度、低価格、小型のものを３つ具備し、加速度計も
３つより成る。速度センサは上記Ｖｓｉ、Ｖｉ（ｉ＝１
または２）より水中航走体ＡＵＶの基準対地速度ＶL ＝
Ｖｓｉ＋Ｖｉを出力する（ＡＵＶ３軸方向）。ＶL 、Ｖ
ｓｉ、Ｖｉはベクトルである。位置センサはレンジ
Ｒ1 、Ｒ2 から最小２乗法により求まる絶対位置（Ｘ
ｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）と水上艇ＳＶ１、ＳＶ２に対する相対
位置（ΔＸｓ1 、ΔＸｓ2 ）、（ΔＹｓ1 、ΔＹｓ2 ）
を出力する。ただし、Ｚｓは圧力型深度計出力である。
タ処理について、図２と図４および図５とを参照して説
明する。図４および図５はコンピュータＡＮＧＳの動作
を示すフローチャートである。水中航走体ＡＵＶの持つ
慣性航法装置はストラップダウン方式で、加速度計、ジ
ャイロは直接ＡＵＶのロール、ピッチ、ヨー軸に取り付
けられる。ジャイロは光ファイバジャイロで高信頼性、
高精度、低価格、小型のものを３つ具備し、加速度計も
３つより成る。速度センサは上記Ｖｓｉ、Ｖｉ（ｉ＝１
または２）より水中航走体ＡＵＶの基準対地速度ＶL ＝
Ｖｓｉ＋Ｖｉを出力する（ＡＵＶ３軸方向）。ＶL 、Ｖ
ｓｉ、Ｖｉはベクトルである。位置センサはレンジ
Ｒ1 、Ｒ2 から最小２乗法により求まる絶対位置（Ｘ
ｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）と水上艇ＳＶ１、ＳＶ２に対する相対
位置（ΔＸｓ1 、ΔＸｓ2 ）、（ΔＹｓ1 、ΔＹｓ2 ）
を出力する。ただし、Ｚｓは圧力型深度計出力である。
【００２６】さらに、図４および図５を参照して動作を
説明する。ＧＰＳ１およびＧＰＳ２からの電波により水
上艇ＳＶ１、ＳＶ２の絶対位置、対地速度を決定する
（Ｓ１）。水上艇ＳＶ１、ＳＶ２間を一定距離に保持す
る（Ｓ２）。水中航走体ＡＵＶの水上艇ＳＶ１、ＳＶ２
に対するレンジ（Ｒ1 、Ｒ2 ）と相対速度Ｖｓ1 、Ｖｓ
2 を決定する（Ｓ３）。水中航走体ＡＵＶの水上艇ＳＶ
１、ＳＶ２からの情報に基づく絶対位置（Ｘｓ、Ｙｓ、
Ｚｓ）、相対位置（ΔＸｓ1 、ΔＹｓ1 ）、（ΔＸ
ｓ2 、ΔＹｓ2 ）を決定する（Ｓ４）。水中航走体ＡＵ
Ｖの水上艇ＳＶ１、ＳＶ２の情報に基づく対地速度ＶL
を決定する（Ｓ５）。水中航走体ＡＵＶの加速度および
角速度を計測する（Ｓ６）。水中航走体ＡＵＶのコンピ
ュータＡＮＧＳは絶対位置、対地速度、姿勢方位を計算
する（Ｓ７）。このとき、母船からの初期姿勢方位情報
を入力してもよい。コンピュータＡＮＧＳは目標までの
距離、最低コース、指令方位、ピッチ、ロールを計算す
る（Ｓ８）。コンピュータＡＮＧＳは最適指令舵角およ
び最適指令回転数を計算する（Ｓ９）。それにしたがっ
て水中航走体ＡＵＶは運動する（Ｓ１０）。ミッション
が未だ終了しないなければ、最初（Ｓ１）に戻る。
説明する。ＧＰＳ１およびＧＰＳ２からの電波により水
上艇ＳＶ１、ＳＶ２の絶対位置、対地速度を決定する
（Ｓ１）。水上艇ＳＶ１、ＳＶ２間を一定距離に保持す
る（Ｓ２）。水中航走体ＡＵＶの水上艇ＳＶ１、ＳＶ２
に対するレンジ（Ｒ1 、Ｒ2 ）と相対速度Ｖｓ1 、Ｖｓ
2 を決定する（Ｓ３）。水中航走体ＡＵＶの水上艇ＳＶ
１、ＳＶ２からの情報に基づく絶対位置（Ｘｓ、Ｙｓ、
Ｚｓ）、相対位置（ΔＸｓ1 、ΔＹｓ1 ）、（ΔＸ
ｓ2 、ΔＹｓ2 ）を決定する（Ｓ４）。水中航走体ＡＵ
Ｖの水上艇ＳＶ１、ＳＶ２の情報に基づく対地速度ＶL
を決定する（Ｓ５）。水中航走体ＡＵＶの加速度および
角速度を計測する（Ｓ６）。水中航走体ＡＵＶのコンピ
ュータＡＮＧＳは絶対位置、対地速度、姿勢方位を計算
する（Ｓ７）。このとき、母船からの初期姿勢方位情報
を入力してもよい。コンピュータＡＮＧＳは目標までの
距離、最低コース、指令方位、ピッチ、ロールを計算す
る（Ｓ８）。コンピュータＡＮＧＳは最適指令舵角およ
び最適指令回転数を計算する（Ｓ９）。それにしたがっ
て水中航走体ＡＵＶは運動する（Ｓ１０）。ミッション
が未だ終了しないなければ、最初（Ｓ１）に戻る。
【００２７】航法計算部１では、慣性センサ、速度セン
サ、位置センサ等の情報から水中航走体ＡＵＶの高精度
対地速度、位置、姿勢方位等を計算する。速度センサ、
位置センサからは高精度対地速度、位置情報が出力はさ
れるけれども常時連続的には得られない。しかし、慣性
航法装置の航法計算部は連続的慣性センサ情報から連続
的に対地速度、位置情報が出力される。しかし残念なこ
とに、この連続情報の不正確さは時間とともに増大す
る。これらお互いの欠点を補うため外部の速度センサ情
報と位置センサ情報を慣性航法装置と併用する。
サ、位置センサ等の情報から水中航走体ＡＵＶの高精度
対地速度、位置、姿勢方位等を計算する。速度センサ、
位置センサからは高精度対地速度、位置情報が出力はさ
れるけれども常時連続的には得られない。しかし、慣性
航法装置の航法計算部は連続的慣性センサ情報から連続
的に対地速度、位置情報が出力される。しかし残念なこ
とに、この連続情報の不正確さは時間とともに増大す
る。これらお互いの欠点を補うため外部の速度センサ情
報と位置センサ情報を慣性航法装置と併用する。
【００２８】なお、母船からの情報も初期姿勢方位の短
時間決定のためにもらえるならばもらう。誘導計算部は
航法計算部からの情報と目標情報とをうけて目標までの
距離、相対方位、そして目標までの最適コースを計算し
て、これらから指令方位、指令ピッチ、指令ロール等を
計算する。オートパイロット計算部では誘導計算部から
の情報をもらい目標までの最適コースにＡＵＶを誘導す
るに必要な指令舵角、プロペラの指令回転数等を計算し
て水中航走体ＡＵＶに伝える。
時間決定のためにもらえるならばもらう。誘導計算部は
航法計算部からの情報と目標情報とをうけて目標までの
距離、相対方位、そして目標までの最適コースを計算し
て、これらから指令方位、指令ピッチ、指令ロール等を
計算する。オートパイロット計算部では誘導計算部から
の情報をもらい目標までの最適コースにＡＵＶを誘導す
るに必要な指令舵角、プロペラの指令回転数等を計算し
て水中航走体ＡＵＶに伝える。
【００２９】また、水中航走体ＡＵＶは前面にテレビカ
メラ２を備え、海底情報をとらえた後、コンピュータＡ
ＮＧＳにあらかじめ記憶させておいた海底地形情報とを
比較し、その結果より位置修正信号を求め、これを誘導
計算部３あるいは航法計算部１に送る。母船との通信も
許される範囲で行う。
メラ２を備え、海底情報をとらえた後、コンピュータＡ
ＮＧＳにあらかじめ記憶させておいた海底地形情報とを
比較し、その結果より位置修正信号を求め、これを誘導
計算部３あるいは航法計算部１に送る。母船との通信も
許される範囲で行う。
【００３０】本システムの特徴は、水中航走体ＡＵＶ、
水上艇ＳＶ１、ＳＶ２とが三身一体となって行動し、そ
の行動範囲は燃料、バッテリーに左右される。また、水
中航走体ＡＵＶは前面部のソナーで海底前方からの距離
を求め海底からの一定距離で障害物をよける機能を有し
ており、テレビカメラ２で捕捉された目標物体に対し適
切な処理を実行した後に、母船に帰還する。このとき、
水上艇ＳＶ１、ＳＶ２も共に帰還する。
水上艇ＳＶ１、ＳＶ２とが三身一体となって行動し、そ
の行動範囲は燃料、バッテリーに左右される。また、水
中航走体ＡＵＶは前面部のソナーで海底前方からの距離
を求め海底からの一定距離で障害物をよける機能を有し
ており、テレビカメラ２で捕捉された目標物体に対し適
切な処理を実行した後に、母船に帰還する。このとき、
水上艇ＳＶ１、ＳＶ２も共に帰還する。
【００３１】なお、 ２つの水上艇ＳＶ１、ＳＶ２を一点静止型にしても同
等の精度の位置決定ができる、 水上艇ＳＶ１、ＳＶ２はパッシブでなくてアクティブ
ソナーでも同じ精度の位置決定ができる、 水中航走体ＡＵＶのＺｓ（深度）を圧力型の深度計を
用いずにもう１個の水中艇ＳＶ３を海中のある決まった
深さの所に浮かしてもＺｓは３つのレンジＲ1、Ｒ2 、
Ｒ3 よりＸｓ、Ｙｓとともに求まる。
等の精度の位置決定ができる、 水上艇ＳＶ１、ＳＶ２はパッシブでなくてアクティブ
ソナーでも同じ精度の位置決定ができる、 水中航走体ＡＵＶのＺｓ（深度）を圧力型の深度計を
用いずにもう１個の水中艇ＳＶ３を海中のある決まった
深さの所に浮かしてもＺｓは３つのレンジＲ1、Ｒ2 、
Ｒ3 よりＸｓ、Ｙｓとともに求まる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＧＰＳより水上艇の絶対位置を高精度に決定することに
より水中航走体の絶対位置を高精度に決定できる。
ＧＰＳより水上艇の絶対位置を高精度に決定することに
より水中航走体の絶対位置を高精度に決定できる。
【００３３】したがって、高精度に自己の位置および速
度を検知しながら自律的に広範囲に行動することができ
る水中航走体用航法装置を実現することができる。
度を検知しながら自律的に広範囲に行動することができ
る水中航走体用航法装置を実現することができる。
【００３４】これにより、効率のよい科学探査あるいは
安全、高信頼性の危険物処理が実行できる。
安全、高信頼性の危険物処理が実行できる。
【図１】本発明実施例装置の全体構成図。
【図２】水中航走体のブロック構成図。
【図３】水上艇の要部ブロック構成図。
【図４】コンピュータＡＮＧＳの動作を示すフローチャ
ート。
ート。
【図５】コンピュータＡＮＧＳの動作を示すフローチャ
ート。
ート。
【図６】従来例の全体構成を示す図。
【図７】従来例の遠隔操作方法を示す図。
１ 航法計算部 ２ テレビカメラ ３ 誘導計算部 ４ Ｉ／Ｏポート １０ ＧＰＳ処理部 ２０ 通信部 ３０ 追尾部 ＡＵＶ 水中航走体 ＡＮＧＳ コンピュータ ＳＶ１、ＳＶ２ 水上艇
Claims (5)
- 【請求項１】 水中を航走する無人の水中航走体と、こ
の水中航走体に追従して水面を航走する無人の水上艇と
を備え、 前記水中航走体は、航行制御用のコンピュータを備え、 前記水上艇には、自己の位置情報を生成する手段と、そ
の位置情報を前記水中航走体に水中音響通信により送信
する手段とが搭載され、 前記水中航走体は、前記水上艇が送信する位置情報を受
信して前記コンピュータに入力する手段を備えたことを
特徴とする自律型水中航走装置。 - 【請求項２】 前記自己の位置情報を生成する手段は、
衛星からの電波を受信して絶対位置を演算するＧＰＳ(G
lobal Positioning System) である請求項１記載の自律
型水中航走装置。 - 【請求項３】 前記水上艇は二個設けられ、この二個の
水上艇には前記水中航行体との相対位置を特定する相対
位置測定手段と、この相対位置および前記絶対位置から
前記位置情報を演算する手段とを備えた請求項２記載の
自律型水中航走装置。 - 【請求項４】 前記航行制御用のコンピュータは、３軸
慣性センサおよび３軸速度センサの情報を取り込む慣性
航法装置の一部であり、前記位置情報によりこの慣性航
法装置に記録された絶対位置の情報を修正する手段を含
む請求項１ないし３のいずれかに記載の自律型水中航走
装置。 - 【請求項５】 前記水中航走体は、母船と通信ケーブル
により接続される請求項１記載の自律型水中航走装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056001A JPH08249060A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 自律型水中航走装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056001A JPH08249060A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 自律型水中航走装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08249060A true JPH08249060A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=13014844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7056001A Pending JPH08249060A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 自律型水中航走装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08249060A (ja) |
Cited By (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2006298288A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 親子式自律型潜水機システム及び自律型潜水機の接続方法 |
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-
1995
- 1995-03-15 JP JP7056001A patent/JPH08249060A/ja active Pending
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