JPH0961166A - 無人潜水機の移動計測法 - Google Patents
無人潜水機の移動計測法Info
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Abstract
水、温度測定の際慣性センサにより生じた現在位置の誘
導誤差を各ポイント毎に修正し、最小誤差で調査ポイン
トへ到達できるようにする。 【解決手段】 移動測定装置2は、慣性センサ12で検
出した移動データ(距離方位、深度)から移動量を移動
量演算部24で求め、これを各調査ポイントまでの移動
量と比較してその誤差を0とするように慣性航行し、測
定部26での測定後海面上へ浮上してGPS測位装置1
による正確な現在位置データに位置データを修正し、こ
れを基準位置として次の調査ポイントへ潜水航行するよ
うに制御するものである。
Description
海中環境計測を行なう無人潜水機の移動計測法に関す
る。
水温等の測定などを行なう手段として、有人潜水機や有
索無人潜水機、無索無人潜水機がある。特に、深海での
測定は、高い水圧の作用下で行なうため、人命の安全性
の制約から、又海底での起伏部との衝突を回避するなど
の自律性の要請から無索無人潜水機について多くの研究
が行なわれている。
できることを最大の特徴とする海中ロボットである。し
かし、航行動力としてのエネルギをロボット内部に持た
ねばならないこと、水中の無線通信では電波の減衰が大
きいため音波を使用するが、この場合オペレータとの通
信速度や距離に制限があるため自分で判断して行動する
部分が多くなること等の課題があり、そのために種々の
研究開発が行なわれているが、自由に動ける利点を発揮
し、作業目的を遂行し、有効な結果を得た例は少ない。
うに無索無人潜水機は多くの利点を有しており、内外国
において種々の研究がなされているが、その研究努力は
潜航深度などの潜水性能や航行エネルギの大きさなど潜
水機本体についてのものが多い。
水、水温等の海中環境計測をする際の自己の位置を正確
に知るために、一般に加速度センサ等の慣性センサによ
り自己の位置を計算しながら航行するようにしている。
て、例えば図4に示すように、現在位置P0 から調査ポ
イントP1 へ移動する場合にはP0 からP1 までの移動
距離Lを慣性センサで計測したデータに基づいて計算に
より求めている。しかし、この方法では、センサの誤差
により移動距離のずれΔL、移動方向のずれΔθのため
移動距離がL+ΔLとなり、誤差が発生し(P’に到
達)長距離、長時間の移動を行なうと実際の航路が予定
航路から大きく外れてしまうという問題がある。
モリに蓄積する方法であるため、一連の調査航海終了後
にしか回収、解析ができず、計測時点から解析結果を得
るまでの時間遅れが大きいという問題もある。
計測法の種々の問題点に留意して、無人潜水機による複
数調査ポイントでの採水、温度測定の際慣性センサによ
り生じた現在の位置の誘導誤差を各ポイント毎に修正
し、最小誤差で調査ポイントへ到達できるようにするこ
とを課題とする。
解決する手段として、予め調査ポイントの位置データを
記憶部に記憶し、着水後調査ポイントへの移動量を慣性
センサによる計測量と比較しながら航行し、下降して所
定深度の調査ポイントへ向い、調査ポイント到達後上昇
又は下降して所定深度ごとに採水器での採水及び温度測
定を行い、その後海面上に浮上するとGPS測位装置に
より自己の現在位置を測定してその位置を現在位置とし
て修正し、この現在位置を基点として上記と同様な移動
計測を複数箇所について行なうとしたのである。
在位置の修正の際に、GPS測位装置による測位位置と
慣性センサによる位置との差により次の調査ポイントへ
の移動量を修正するのが好ましい。
己の現在位置測定の際にその現在位置データと共に計測
データを所定位置へ送信するのが好ましい。
水機の移動計測装置に予め調査ポイントの緯度、経度、
深度のデータを設定記憶させておく。港又は母船から潜
水機が着水後調査ポイントへ向けて航行し、潜水する。
その際慣性センサで検出される移動量、即ち距離、方
位、深度についてのデータを検出して出発基準点から現
在位置までの移動量を算出し、予め設定されている調査
ポイントまでの移動量と比較して、その移動量の差が0
に近づくように潜水機を航行、潜水させる。
を中心として上昇又は下降して所定深度ごとに採水及び
温度測定を行いその後海面上へ浮上する。この浮上時に
GPS測位装置により現在位置を測定し、上記慣性セン
サにより到達した調査ポイントの実際位置データを上記
データに修正する。そして、この点を基準位置として次
の調査ポイントとの距離、方位、深度を求めて航行、潜
水すると、慣性センサの誘導による誤差が最小となり、
誤差が累積されずに正確に調査ポイントへ近づくことが
できる。
置と慣性センサによる位置との差により次の調査ポイン
トへの移動量を修正することにより、さらに正確に調査
ポイントへの接近が可能である。
在位置データと共に計測データを外部へ送信するように
している。この場合も、人口衛星による衛星通信装置に
よれば母船上へ又は地上の任意の位置へデータを送信で
き、時間遅れを少なくして測定データの回収、解析を行
なうことができるのである。
て説明する。図1は実施例の移動計測装置を備えた無索
無人潜水機の概略図及び計測装置ブロック図である。1
はGPS測位装置、2は移動計測装置、3は採水器、4
は動力源、5は無索潜水機、6は翼、7は推進装置であ
る。GPS測位装置1は、周知のように人口衛星からの
位置情報及び計時情報に基づいて自己の現在位置を測位
する装置(Groval Positioning System)であり、
(b)図に示すように、アンテナ1aで受信した信号を
GPS受信部1bで変調し、その信号に基づいて計時部
1cで正確な計時を行い、その時刻における自己の現在
位置を測位部1dにより測位するものである。採水器3
は、潜水機に搭載した多数のセルに分割されたものであ
る。動力源4はバッテリである。
水しながら調査ポイントで採水、温度測定などの海中環
境計測を自動で行なう装置であり、図示のように加速度
センサ、方位計、深度計などの移動量測定データを検出
する慣性センサ12、調査ポイントで海水などの温度を
測定する温度センサ13などを備えている。なお、入力
手段11は潜水機内に設けられているのではなく、地上
又は母船上に潜水機があるときに調査ポイントデータを
外部から入力する手段である。
から移動に関するデータが入力部21を介して制御部2
2へ送られると、そのデータに基づいて移動量演算部2
4で移動量を演算し、調査ポイント設定記憶部23に記
憶されているデータによる調査ポイントまでの移動量を
比較して現在位置をチェックし、その移動量の誤差が0
となるまで制御部22により潜水航行を制御する。
上記慣性センサ12による移動量、方位角、深度の値が
調査ポイントのそれぞれの値と誤差0となるように翼6
とプロペラ7を駆動する駆動部を制御することは勿論で
ある。
位置が調査ポイントからずれるとそのずれた位置を現在
位置としてGPS測位装置1により測定したデータに現
在位置データを修正する。修正された現在位置を新たな
基点として移動量は演算される。
たデータにより測定データを得るが、これらの測定デー
タは上記GPS測位装置1による現在位置データ、計時
データと共に送信部24により変調してアンテナ2aか
ら送信できるようにしている。この場合、送信部27か
らの送信信号も人口衛星を用いた衛星通信装置の機能を
有するものから送信するものとする。
より潜水機の移動計測を次のように行なう。
P0 、P1 、P2 、P3 ……が設定されると、これらの
緯度、経度、深度についてのデータが入力手段11から
送り込まれ、調査ポイント設定記憶部23に記憶され
る。
と、調査ポイントへ向けて慣性センサ11により航行
し、潜水して下降、着底あるいは所定の深度に到達した
後調査ポイントへ到達する。その後上昇又は下降して所
定深度ごとに潜水機の採水器で採水し、温度測定を行な
う。
誘導で調査ポイントへ潜水機は向かうが、その際慣性セ
ンサ11の測定精度の限界から実際には調査ポイントの
位置へ正確に到達することができず、図3のずれた位置
P’へ到達する。このため点P’の位置で測定が行なわ
れるが、これをそのままにして次の調査ポイントへ移動
すると上記誤差が累積されることとなる。
水機1が浮上した際に、GPS測位装置により自己の現
在位置を測定する。そして、このGPSによる測位位置
P’と慣性センサによる位置(すなわちP1 )との差を
計算し、その差によって次の調査ポイントP2 までの移
動量を修正する。例えば、現在位置P’からP2 までの
移動量を計算する際に、目標点P2 を上記P’とP1 と
の差の分だけずらした点に設定し移動量を計算する。こ
の方法によって移動することによって予定行路からの誤
差をより小さくできる。
海面上まで浮上させたときに、GPS測位装置1により
現在位置を測定し、データ修正をする際にGPS測位装
置1には必ず計時部1cが設けられており、従って現在
位置データを修正しそのデータと共に海水の温度データ
等の送信をする際にもGPS測位装置1による計時信号
を基準として送信するとよい。
によって、調査終了後決められた位置へ浮上するように
計画しておくことが可能なため、母船は無人潜水機の調
査中は他の作業(観測ブイの設置・回収等)を行い、そ
の後無人潜水機浮上位置に揚収に向かうことが可能とな
り、母船の効率的な利用を行える。
る場合には、GPS測位のため無人潜水機が浮上した際
に陸上へ測定データを送ることができ、データをすばや
く処理することが可能となる。逆に陸上から無人潜水機
に命令を送信することによって調査内容の変更が可能と
なる。
人潜水機の移動計測法は、潜水機を慣性センサによる誘
導で調査ポイントへ航行、潜水させ、調査ポイントで採
水、温度測定後浮上してGPS測位装置により自己の現
在位置を修正しこれに基づいて次に調査ポイントへ航
行、潜水するようにしたから、調査ポイントへ高い精度
で接近することができ、広範囲の調査を高い位置精度で
行なうことができるという利点が得られる。
ンサによる位置との差で次の調査ポイントへの移動量を
修正するとしたから、さらに一層高精度調査ポイントへ
移動できる。
置としその位置データと共に計測データを外部へ送信す
ることとしたから、時間遅れを可能な限り少なくして遠
隔で測定データの回収、解析を行なうことができること
となる利点が得られる。
置のブロック図
Claims (3)
- 【請求項1】 予め調査ポイントの位置データを記憶部
に記憶し、着水後調査ポイントへの移動量を慣性センサ
による計測量と比較しながら航行し、下降して所定深度
の調査ポイントへ向い、調査ポイント到達後上昇又は下
降して所定深度ごとに採水器での採水及び温度測定を行
い、その後海面上に浮上するとGPS測位装置により自
己の現在位置を測定してその位置を現在位置として修正
し、この現在位置を基点として上記と同様な移動計測を
複数箇所について行なうことを特徴とする無人潜水機の
移動計測法。 - 【請求項2】 前記自己の現在位置の修正の際に、GP
S測位装置による測位位置と慣性センサによる位置との
差により次の調査ポイントへの移動量を修正することを
特徴とする請求項1に記載の無人潜水機の移動計測法。 - 【請求項3】 前記浮上時にGPS測位装置による自己
の現在位置測定の際にその現在位置データと共に計測デ
ータを所定位置へ送信することを特徴とする請求項1又
2に記載の無人潜水機の移動計測法。
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---|---|---|---|
JP21473995A JP3707624B2 (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | 無人潜水機の移動計測法 |
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KR101350274B1 (ko) * | 2012-10-31 | 2014-01-16 | 주식회사 에프나인 | 센서기술을 이용한 수상 무인로봇 |
JP2018026684A (ja) * | 2016-08-09 | 2018-02-15 | 古河電気工業株式会社 | 無線システム |
CN111806632A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-10-23 | 安徽二水测绘院 | 一种用于水下地形测绘的测量船 |
JP2021006804A (ja) * | 2019-06-27 | 2021-01-21 | 護 見浪 | 移動距離計測システム及び水中ロボット |
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-
1995
- 1995-08-23 JP JP21473995A patent/JP3707624B2/ja not_active Expired - Fee Related
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