WO2018181958A1 - 水中航走体の管制方法、水中航走体の投入方法、水中航走体の揚収方法、水中航走体の管制システム、及び水中航走体の管制システムの投入・揚収設備 - Google Patents

水中航走体の管制方法、水中航走体の投入方法、水中航走体の揚収方法、水中航走体の管制システム、及び水中航走体の管制システムの投入・揚収設備 Download PDF

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岡秀 金
裕幸 大和
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国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所
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Definitions

  • the present invention relates to an underwater vehicle control method, a loading method, a lifting method, a control system, and a loading / unloading facility for a control system that perform survey work such as bottom survey.
  • an underwater station equipped with a first transponder, a first receiver and a second receiver is suspended from a mother ship into the sea, a second transponder is installed on the seabed, and an autonomous type for exploration.
  • a third transponder and a third receiver are installed in the unmanned vehicle, and the underwater station receives the signal from the second transponder at the first receiver to maintain a fixed point. While the second transponder receives the signal from the second receiver by the third receiver, and when the power decreases, the first transponder receives the signal from the third receiver to move toward the underwater station.
  • a technique is disclosed in which the underwater station performs attitude control for accommodating autonomous unmanned traveling by receiving a signal from a third transponder with a second receiver.
  • Patent Document 3 discloses a pixel signal in underwater acoustic communication in which a mother ship located on water is provided with a transmitter, a receiver is provided in an unmanned submersible for exploration, and a control signal is transmitted from the mother ship to the unmanned submersible.
  • a technique for correcting a transmission error using the Hough transform is disclosed.
  • a self-propelled repeater that relays communication between the mother ship and the underwater vehicle is arranged near the water surface in the observation area, and communication between the self-propelled repeater and the mother ship is radio wave communication.
  • the technology which improves the communicable distance of a horizontal direction is performed by performing in communication and performing communication between a self-propelled repeater and an underwater vehicle by acoustic communication.
  • the speed of the underwater vehicle is slow, so it takes time to investigate a wide water area with only one vehicle, but there is a limit to increasing the speed of the underwater vehicle from the viewpoint of energy consumption. Therefore, it is conceivable to introduce multiple underwater vehicles in order to investigate a wide area of water efficiently. However, when multiple underwater vehicles are introduced, the underwater vehicles may be missing or underwater collisions or underwater vehicles may be difficult unless the underwater vehicles are controlled properly. There is a risk of collision with bottom terrain. Moreover, when investigating using a plurality of underwater vehicles, it takes more time for input and lifting operations than when investigating using a single underwater vehicle.
  • Patent Document 3 considers that underwater acoustic communication is likely to be affected by reflected sound from the water surface or the seabed, and the unmanned submersible is in an uncontrolled state by estimating a correct control signal even if transmission errors are included. It is intended to prevent falling into.
  • the unmanned submarine exceeds the substantially conical underwater acoustic communication area with the mother ship at the top, communication is interrupted.
  • control or the like when a plurality of unmanned submersibles are introduced.
  • the operation of loading and unloading a plurality of unmanned submersibles is performed efficiently and safely.
  • the self-propelled repeater determines whether or not horizontal movement is necessary based on the current position information of the self and the current position information of the underwater vehicle, and maintains the communication state with the underwater vehicle. It is described to do. There is also a description that a plurality of underwater vehicles can be introduced. However, there is no description on how to control the movement of the self-propelled repeater when a plurality of underwater vehicles are introduced, thereby maintaining control over the plurality of underwater vehicles. In addition, the self-propelled repeater maintains communication with the underwater vehicle and does not move based on positioning. Moreover, it does not disclose that the self-propelled repeater and the underwater vehicle are loaded and unloaded efficiently and safely.
  • the present invention provides an underwater vehicle control method capable of safely and efficiently performing survey operations such as underwater exploration by deploying and operating a plurality of underwater vehicles in the water, It is an object of the present invention to provide a method, a method for lifting an underwater vehicle, a control system for an underwater vehicle, and an input / lift facility for the underwater vehicle control system.
  • a plurality of underwater vehicles traveling in water are controlled by water control means having moving means capable of moving in the vicinity of the water surface.
  • the water control means is moved by the moving means so that the plurality of underwater vehicles are located in a control area where the water control means can position the plurality of underwater vehicles. It is characterized by controlling movement.
  • the surface control means moves to a position where a plurality of underwater vehicles can be positioned, the plurality of underwater vehicles are positioned in the control region and the investigation work is continued. can do.
  • the underwater vehicle that is out of the control area can be returned to the control area.
  • the survey work and the like include the entire work activities performed by the underwater vehicle at approximately the bottom of the water, such as sampling work, rescue work, transport work, observation work, and search work.
  • the present invention according to claim 2 is characterized in that movement control of the water control means is performed by the moving means using the communication means provided respectively in the water control means and the plurality of underwater vehicles. According to the second aspect of the present invention, it is possible to perform survey work and the like more safely and efficiently by moving the water control means to a position where communication with a plurality of underwater vehicles is possible.
  • the present invention described in claim 3 is characterized in that the water control means is moved to a position where all of the plurality of underwater vehicles can be controlled. According to the third aspect of the present invention, all the underwater vehicles are placed under the control of the surface control means, so that the investigation work and the like can be performed more safely and efficiently.
  • the present invention according to claim 4 is characterized in that the water control means is moved to a position where the maximum number of the plurality of underwater vehicles can be controlled. According to the fourth aspect of the present invention, the number of underwater vehicles that deviate from the control region can be minimized.
  • the maximum number is any of an underwater vehicle that deviates from the control area from the number of a plurality of underwater vehicles, a faulty underwater vehicle, or an underwater vehicle that has emerged urgently. It is characterized by the number obtained by subtracting the number of non-controllable items.
  • the investigation work or the like can be continued by positioning a plurality of underwater vehicles that can be investigated in the control region.
  • the present invention according to claim 6 is characterized in that, when moving the surface control means, it moves within a range in which the number of a plurality of underwater vehicles positioned in the control area at the start of movement is not reduced. . According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to prevent the number of underwater vehicles located in the control region from decreasing.
  • the present invention starts moving the water control means after waiting for a predetermined time after detecting that the underwater vehicle is out of the control area when moving the water control means. It is characterized by. According to the present invention as set forth in claim 7, there is a possibility that the underwater vehicle that has left the control area will return to the control area itself, or that the underwater vehicle that is actually located in the control area is temporarily Since there is a possibility that it has been detected that the control area is out of control due to a positioning or communication failure, it is possible to reduce unnecessary movement of the water control means by waiting for a predetermined time. Thereby, it is possible to prevent waste of energy of the surface control means and to prevent the underwater vehicle located in the control area from coming out of the control area.
  • the present invention according to claim 8 is characterized in that the water control means is moved based on the records of the traveling of the plurality of underwater vehicles in the water control means. According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to improve the control accuracy and the movement efficiency of the water control means.
  • the ninth aspect of the present invention it is presumed that there is an underwater vehicle that is out of the control region based on the record of the underwater vehicle that is out of the control region of the plurality of underwater vehicles. It is characterized by moving the water control means in a direction. According to the ninth aspect of the present invention, the movement efficiency of the water control means can be improved, and the underwater vehicle that has deviated from the control area can be returned earlier in the control area.
  • the underwater vehicle when the underwater vehicle detects that it has deviated from the control region, the underwater vehicle returns to the path that has been traveled until now, or the depth in the water. It is characterized by sailing in the direction of increasing According to the tenth aspect of the present invention, the underwater vehicle itself can return to the control region.
  • the water control means when the plurality of underwater vehicles are thrown into the water, the water control means is first launched, and then the plurality of underwater vehicles are operated. It is characterized by being put into water sequentially. According to the eleventh aspect of the present invention, since the water control means is first launched, the control of the underwater vehicle by the water control means can be started immediately after the underwater vehicle is introduced. . This improves the efficiency and safety of the input work.
  • the present invention according to claim 12 is characterized in that the water control means launched first moves away from the mother ship by a predetermined distance after the launch. According to the present invention as set forth in claim 12, the water control means does not interfere with an underwater vehicle that is thrown in later or interferes with the loading operation, and a plurality of charged underwater vehicles. Can be controlled. This further improves the efficiency and safety of the input work.
  • the present invention according to claim 13 is characterized in that the order in which the plurality of underwater vehicles are placed is determined in consideration of the sinking speed and / or the submarine speed of the underwater vehicles.
  • the present invention as set forth in claim 13 for example, by putting an underwater vehicle having a lower sedimentation speed or submergence speed earlier than others, it is possible to reduce the time until the start of the investigation work, Efficiency can be improved.
  • a charging order that takes into account the difference in sinking speed and submersible speed between the underwater vehicles, collisions between the submerged vehicles can be prevented, and safety is improved.
  • the present invention according to claim 14 is characterized in that the search depths of a plurality of underwater vehicles are set in the underwater vehicle on the mother ship, and the search depths are input to the water control means. According to the fourteenth aspect of the present invention, it is possible to cause a plurality of underwater vehicles to perform a survey operation while receiving control of the water control means at a preset search depth. In addition, the depth of exploration can be entered on a mother ship with a large working space and without touching water.
  • the water control means is provided after the plurality of underwater vehicles are sequentially picked up from the water. It is characterized by the recapture. According to the present invention as set forth in claim 15, the position and communication state of the underwater vehicle can be obtained while grasping by the water control means. This improves the efficiency and safety of the lifting operation.
  • the present invention as set forth in claim 16 is characterized in that the water control means to be later picked up stands by at a predetermined distance from the mother ship while picking up a plurality of underwater vehicles.
  • the water control means includes a plurality of underwater voyages that wait for the pick-up without colliding with an underwater vehicle that has been levitated or interfering with the pick-up work.
  • the body can be controlled to the end. This further improves the efficiency and safety of the lifting operation.
  • the present invention according to claim 17 is characterized in that a plurality of underwater vehicles are picked up in an ascending order. According to the 17th aspect of the present invention, it is possible to prevent an underwater vehicle that has been levitated later from colliding with an underwater vehicle that has levitated earlier. Moreover, it is possible to prevent the floating underwater vehicle from being washed away by water.
  • the present invention according to claim 18 is characterized in that the surface control means performs control until the lifting of the plurality of underwater vehicles is completed. According to the present invention as set forth in claim 18, since the control of the underwater vehicle by the surface control means is continued until all of the underwater vehicle has been withdrawn, the efficiency and safety of the collection operation are improved. To do.
  • a water control means having a moving means capable of navigating near the water surface, a plurality of underwater vehicle navigating in water, Water positioning means provided in the water control means, and the water control means controls the water control so that the plurality of underwater vehicles are located in a control area where the water positioning means can position the plurality of underwater vehicles.
  • the water control means includes movement control means for controlling movement of the means.
  • the present invention according to claim 20 further includes communication means for the water control means and the plurality of underwater vehicles, respectively, and the movement control means has a plurality of underwater navigation in a control area where the plurality of underwater vehicles and the communication means can communicate. It is characterized by controlling movement so that the running body is located. According to the 20th aspect of the present invention, it is possible to perform a survey work and the like more safely and efficiently by moving the surface control means to a position where communication with a plurality of underwater vehicles is possible.
  • the movement control means includes a number management unit that manages the number of a plurality of underwater vehicles. According to the twenty-first aspect of the present invention, the movement of the water control means can be controlled based on the number of underwater vehicles.
  • the number management unit is any one of an underwater vehicle that deviates from the control area from the number of a plurality of underwater vehicles, a faulty underwater vehicle, and an underwater vehicle that has emerged urgently. It is characterized by managing the number of underwater vehicles in consideration of the uncontrollable number including According to the twenty-second aspect of the present invention, the investigation work or the like can be continued by positioning a plurality of underwater vehicles that can be investigated in the control region.
  • the movement control means moves the water control means
  • the movement control means moves within a range in which the number of the plurality of underwater vehicles positioned in the control area at the start of movement is not reduced. It is characterized by controlling as follows. According to the twenty-third aspect of the present invention, it is possible to prevent the number of underwater vehicles that are located in the control region from decreasing.
  • the movement control means waits for a predetermined time after detecting that the underwater vehicle is out of the control area, and then waits to instruct the water control means to start moving. It has a control part.
  • the present invention as set forth in claim 24, there is a possibility that an underwater vehicle that has left the control area returns to the control area by itself, or an underwater vehicle that is actually located in the control area is temporarily Since there is a possibility that it has been detected that the control area is out of control due to a positioning or communication failure, it is possible to reduce unnecessary movement of the water control means by waiting for a predetermined time. Thereby, it is possible to prevent waste of energy of the surface control means and to prevent the underwater vehicle located in the control area from coming out of the control area.
  • the movement control means includes a travel recording unit that records the travel of a plurality of underwater vehicles. According to the 25th aspect of the present invention, it is possible to improve the control accuracy and the movement efficiency of the water control means.
  • the water control means is controlled to move.
  • the movement efficiency of the water control means can be improved, and the underwater vehicle that has deviated from the control area can be returned earlier in the control area.
  • the present invention described in claim 27 has a cruise control means and a self-positioning means in the underwater vehicle, and when the cruise control means detects that the underwater vehicle is out of the control area, It is characterized in that the position of the own aircraft is estimated by the own aircraft positioning means, and the underwater vehicle is made to travel in the direction of returning to the reverse route or increasing the depth in the water. According to the twenty-seventh aspect of the present invention, the underwater vehicle itself can return to the control region.
  • An input / lift facility for an underwater vehicle control system according to claim 28, wherein the input / lift facility, a mounting table for water control means for mounting the water control means, and a plurality of underwater navigation systems It is provided with an underwater vehicle mounting table for mounting the body, and a replacement means for switching the positional relationship between the mounting table for the water control means and the loading and unloading equipment of the underwater vehicle mounting table.
  • the water control means and the plurality of underwater vehicles can be stably placed, replaced, thrown in, and picked up smoothly.
  • the present invention according to claim 29 is characterized by further comprising setting means for setting a search depth of a plurality of underwater vehicles.
  • the search depth of a plurality of underwater vehicles can be set by an operator or setting means.
  • a thirty-third aspect of the present invention there is further provided display means for displaying a set order of the plurality of underwater vehicles and / or a pick-up order. According to the 30th aspect of the present invention, it is possible to prevent an error in the order of placing or picking up a plurality of underwater vehicles. This improves work efficiency and safety.
  • the present invention described in claim 31 is characterized in that the input / lift facility has a function of launching / lifting the water control means. According to the 31st aspect of the present invention, the underwater vehicle and the water control means can be launched, thrown in and out using the same equipment.
  • the mother ship is a general ship
  • the input / lift facility is a facility including a crane equipped on the general ship.
  • the present invention as set forth in claim 32, since the investigation work by the underwater vehicle can be performed using not only a dedicated ship but also a general ship as a mother ship, the investigation is not affected by the schedule of the dedicated ship. Work can be performed.
  • the surface control means moves to a position where a plurality of underwater vehicles can be positioned, a plurality of underwater vehicles are located in the control region, and the investigation work, etc. Can continue.
  • the underwater vehicle that is out of the control area can be returned to the control area.
  • a plurality of underwater vehicles can be deployed and operated, and survey work such as bottom survey can be performed safely and efficiently.
  • the water control means when the water control means is moved and controlled by the moving means using the communication means provided for the water control means and the plurality of underwater vehicles, the water control means communicates with the plurality of underwater vehicles. By moving it to a position where it is possible to perform investigation work and the like can be performed more safely and efficiently.
  • the surface control means when the surface control means is moved to a position where the maximum number of underwater vehicles can be controlled, the number of underwater vehicles that are out of the control area can be minimized.
  • the maximum number is reduced from the number of non-controllable vehicles including underwater vehicles that have deviated from the control area from the number of underwater vehicles, faulty underwater vehicles, and underwater vehicles that have emerged urgently. If the number is too large, a plurality of underwater vehicles that can be surveyed can be located in the control area and the surveying work can be continued.
  • the water control means when moving the water control means, after detecting that the underwater vehicle is out of the control area and waiting for a predetermined time, if the water control means starts moving, the water control means is kept waiting for a predetermined time. Thus, it is possible to reduce unnecessary movement of the water control means. Thereby, it is possible to prevent waste of energy of the surface control means and to prevent the underwater vehicle located in the control area from coming out of the control area.
  • the control accuracy and movement efficiency of the water control means can be improved.
  • the surface control means should be installed in the direction in which it is estimated that there is an underwater vehicle out of the control region.
  • the movement efficiency of the surface control means can be improved, and the underwater vehicle that is out of the control area can be returned earlier in the control area.
  • the underwater vehicle when the underwater vehicle detects that it has deviated from the control area, the underwater vehicle will reverse the route that it has traveled so far, or it will travel in the direction of increasing the depth in the water. When doing so, the underwater vehicle itself can return to the control area.
  • the control of the underwater vehicle by the water control means is started immediately after the underwater vehicle is introduced. can do. This improves the efficiency and safety of the input work.
  • the water control means when the water control means that has been launched first moves away from the mother ship after launching, the water control means may cause an underwater vehicle that is thrown in later to collide, It is possible to control a plurality of underwater vehicles that have been thrown in. This further improves the efficiency and safety of the input work.
  • the order of introduction of a plurality of underwater vehicles is determined in consideration of the settling speed and / or submersible speed of the underwater vehicles, for example, the underwater vehicle having a lower settling speed or submersible speed than the others.
  • the time until the start of the survey work can be shortened and the efficiency of the entire survey work can be improved.
  • a charging order that takes into account the difference in sinking speed and submersible speed between the underwater vehicles, collisions between the submerged vehicles can be prevented, and safety is improved.
  • the investigation work can be performed at the depth while receiving the control of the water control means.
  • the depth of exploration can be entered on a mother ship with a large working space and without touching water.
  • the underwater vehicle can be picked up while grasping the position and communication state of the underwater vehicle using the surface control means. This improves the efficiency and safety of the lifting operation.
  • the water control means to be later picked up is waiting for a predetermined distance from the mother ship while the plurality of underwater vehicles are being picked up, the water control means comes up. It is possible to control a plurality of underwater vehicles to the end without colliding with the underwater vehicles and without interfering with the lifting operation. This further improves the efficiency and safety of the lifting operation.
  • the order in which the plurality of underwater vehicles are picked up is the order of rising, it is possible to prevent the underwater vehicle that has been levitated from colliding with the underwater vehicle that has been levitated earlier. Moreover, it is possible to prevent the floating underwater vehicle from being washed away by water.
  • the underwater vehicle control by the water control means will not be controlled until all the underwater vehicles are picked up. Since it is continued, the efficiency and safety of the lifting operation are improved.
  • the surface control means moves to a position where a plurality of underwater vehicles can be positioned, the plurality of underwater vehicles are located in the control region for investigation. Work etc. can be continued. Further, the water control means that is out of the control area can be returned to the control area. Thereby, it is possible to investigate a wide water area safely and efficiently without losing sight of a plurality of underwater vehicles.
  • the water control means and the plurality of underwater vehicles are further provided with communication means, respectively, so that the movement control means is located in a control area where the plurality of underwater vehicles and the communication means can communicate.
  • movement control it is possible to perform survey work and the like more safely and efficiently by moving the surface control means to a position where communication with a plurality of underwater vehicles is possible.
  • the movement control means has a number management unit that manages the number of a plurality of underwater vehicles
  • the movement of the water control means can be controlled based on the number of underwater vehicles.
  • the Number Management Department shall determine the number of non-controllable items including any of the number of underwater vehicles that have deviated from the control area from the number of underwater vehicles, faulty underwater vehicles, or emergency surfacing underwater vehicles.
  • a plurality of underwater vehicles that can be investigated can be located in the control area and the investigation work or the like can be continued.
  • the movement control means when controlling to move within the range where the number of a plurality of underwater vehicles located in the control area at the start of movement is not reduced. It is possible to prevent the number of underwater vehicles located in the control area from decreasing.
  • the movement control means has a standby control unit that instructs to start moving the water control means after waiting for a predetermined time after detecting that the underwater vehicle is out of the control area.
  • the underwater vehicle that is outside the control area may return to the control area itself, or the underwater vehicle that is actually in the control area is out of the control area due to temporary positioning / communication problems. Since it may be detected, it is possible to reduce unnecessary movement of the water control means by waiting for a predetermined time. Thereby, it is possible to prevent waste of energy of the surface control means and to prevent the underwater vehicle located in the control area from coming out of the control area.
  • the movement control means has a traveling recording unit that records the traveling of a plurality of underwater vehicles, the control accuracy and movement efficiency of the water control means can be improved.
  • the movement control means moves the surface control means in a direction in which it is estimated that there is an underwater vehicle outside the control area.
  • the movement efficiency of the surface control means can be improved, and the underwater vehicle that is out of the control area can be returned earlier in the control area.
  • the underwater vehicle has a navigation control means and a self-positioning means, and the navigation control means detects that the underwater vehicle is out of the control area. If the underwater vehicle is traveling in the direction of increasing the depth in the water, the underwater vehicle itself is within the control area. You can go back.
  • the water control means and the plurality of underwater vehicles are stably placed, replaced, and smoothly charged and raised. be able to.
  • the search depth of the plurality of underwater vehicles can be set by the operator or the setting means.
  • the underwater vehicle and the water control means can be used for launching, input / lifting with the same equipment. can do.
  • the mother ship is a general ship and the input / lift facility is a facility that includes a crane installed in the general ship, the mother ship will use a general ship as well as a dedicated ship to conduct an underwater survey. Since work can be performed, survey work and the like can be performed without being affected by the schedule of the dedicated ship.
  • an underwater vehicle control method an underwater vehicle input method, an underwater vehicle pickup method, an underwater vehicle control system, and an underwater vehicle control system according to embodiments of the present invention will be described below. I will explain the input and extraction equipment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an underwater vehicle control system according to the present embodiment
  • FIG. 2 is an external perspective view of the underwater vehicle.
  • one water control means 20 is launched in the survey water area, a plurality of underwater vehicles 30 are introduced, and the bottom of the water is explored to investigate mineral resources, energy resources, etc. This shows the state of conducting the survey work.
  • the water control means 20 and the underwater vehicle 30 are loaded on the mother ship (support ship) 10 and carried to the survey water area.
  • the water control means 20 and the underwater vehicle 30 are robots that autonomously run unmanned and unmanned, and the water control means 20 arranged near the water surface performs a plurality of investigations and the like underwater where radio waves do not reach.
  • the underwater vehicle 30 is controlled using acoustic signals.
  • the water control means 20 includes a cylindrical main body 20a having a hemispherical end, and a vertical wing 20b extending on the upper surface of the main body 20a.
  • the surface control means 20 launched from the mother ship 10 to the investigation water area is used in a semi-submersible state in which the main body 20a is submerged in water and the upper part of the vertical wing 20b protrudes above the water surface.
  • a self-position grasping means 21 such as GPS and a maritime communication means 22 such as a satellite communication antenna and a wireless LAN antenna are mounted.
  • the surface control means 20 can grasp its own position by receiving a GNSS signal from a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite 1 using the self-position grasping means 21.
  • communication with the mother ship 10 can be performed using the maritime communication means 22.
  • the moving means 23 which has a rudder and a propeller is provided in the rear part of the main body 20a, and the moving means 23 can move the vicinity of the water surface.
  • An acoustic positioning means 24 and a communication means 25 are provided on the lower surface of the main body 20a.
  • the communication means 25 includes a transmitter that transmits sound waves and a receiver that receives sound waves.
  • the water control unit 20 measures the position of the underwater vehicle 30 using the acoustic positioning unit 24 and performs two-way communication with the underwater vehicle 30 using an acoustic signal using the communication unit 25, thereby providing the underwater vehicle. 30 is controlled.
  • the acoustic signal transmitted from the water control means 20 toward the water is likely to reach a substantially conical range with the water control means 20 as the apex. Therefore, the water control means 20 uses the substantially conical range.
  • the control area X is controlled.
  • the underwater vehicle 30 is an unmanned autonomous unmanned vehicle (AUV: Autonomous Underwater Vehicle) that autonomously travels underwater without using a cable for connection to the water control means 20. Since the water control means 20 controls the plurality of underwater vehicles 30 using acoustic signals, it is not necessary to provide a cable facility on the water control means 20, and the cable is entangled or the water control means 20 is caused by the cable. Movement is not restricted.
  • FIG. 1 shows a case where the plurality of underwater vehicles 30 are one first underwater vehicle 30A and two second underwater vehicles 30B.
  • the first underwater vehicle 30A and the second underwater vehicle 30B are provided with traveling means (submersible means) 31 such as a rudder, a propulsion device, and a ballast (weight). You can sail and dive.
  • the underwater vehicle 30 has its own positioning means 32 used for measuring the position of the own aircraft, communication means 33 used for bidirectional communication by acoustic signals with the water control means 20, and the acoustics of the water control means 20.
  • An acoustic transponder (not shown) that responds to a signal emitted from the positioning means 24 is provided.
  • the communication unit 33 includes a transmitter that transmits sound waves and a receiver that receives sound waves.
  • the underwater vehicle 30 can be urgently levitated and collected in the mother ship 10 when positioning by the water control means 20 has failed a predetermined number of times, or when communication with the water control means 20 has failed a predetermined number of times.
  • the hovering-type first underwater vehicle 30A can be made slower in speed than the second underwater vehicle 30B.
  • the first underwater vehicle 30A is provided with an imaging means 41 for taking a picture of the bottom of the water.
  • the imaging means 41 is a camera provided with illumination, for example.
  • FIG. 2A is an upper perspective view of the second underwater vehicle 30B
  • FIG. 2B is a lower perspective view of the second underwater vehicle 30B.
  • the sailing-type second underwater vehicle 30B can move more quickly and at a higher speed than the first underwater vehicle 30A, and is therefore mainly responsible for investigation work in a wider range at a position away from the bottom of the water.
  • the second underwater vehicle 30B is provided with a topographic survey means 42 for surveying the bottom topography and a geological survey means 43 for surveying the stratum below the bottom.
  • the topographic survey means 42 and the geological survey means 43 are, for example, sonar.
  • the second underwater vehicle 30B includes a propulsion device 31A at the rear and a ballast (weight) 31B at the bottom as the traveling means (submersible means) 31.
  • the ballast 31B is detachably attached to the second underwater vehicle 30B.
  • FIG. 3 is a control block diagram of the water control means 20, and FIG. 4 is a control flow diagram of the water control means 20.
  • the water control means 20 includes a self-position grasping means 21, a marine communication means 22, a moving means 23, an acoustic positioning means 24, a communication means 25, a control setting unit 26, and a movement control means 27.
  • the movement control means 27 includes a number management unit 27A, a standby control unit 27B, a position estimation unit 27C, a cruise recording unit 27D, and a control determination unit 27E.
  • control setting unit 26 moves the water control means 20 to the water control means 20 before launching the water control means 20 from the mother ship 10 to the survey water area.
  • control setting is performed by inputting information necessary for control such as the number, performance, depth, etc. of the underwater vehicle 30 to be controlled (step 1).
  • the surface control means 20 launched into the survey water area starts control of the underwater vehicle 30 introduced later according to the control setting set in step 1.
  • the position of each of the plurality of underwater vehicles 30 is measured using the acoustic positioning means 24, and the positioning results are transmitted to the movement control means 27 (step 2).
  • step 2 the communication state with each of the plurality of underwater vehicles 30 is measured using the communication unit 25, and the measurement result is transmitted to the movement control unit 27 (step 3).
  • the communication state is grasped by, for example, a signal / noise ratio (S / N ratio).
  • the movement control means 27 Based on the received positioning result in Step 2 and the measurement result in Step 3, the movement control means 27 records each traveling route of the plurality of underwater vehicles 30 in the traveling recording unit 27D along with the time (Step 4). ).
  • the number management unit 27 ⁇ / b> A compares the number of the underwater vehicle 30 input in the control setting in step 1 with the number of the underwater vehicle 30 whose navigation route is recorded in step 4. Then, it is determined whether or not the total number of underwater vehicles 30 to be controlled is located in the control region X (step 5). In Step 5, when it is determined that the number of underwater vehicles 30 to be controlled and the number of underwater vehicles 30 in which the traveling routes are recorded are the same or larger, that is, the total number of underwater vehicles 30 to be controlled is If it is determined that the position is within the control area X, the result is transmitted to the control determination section 27E.
  • the movement control means 27 predicts the behavior of the plurality of underwater vehicles 30 based on the travel route and the like recorded in the travel recording unit 27D, and the underwater vehicle 30 based on the prediction result. May be controlled so as to move the water control means 20 so as not to deviate from the control region X. Thereby, it can prevent beforehand that the underwater vehicle 30 remove
  • step 5 When it is determined in step 5 that the number of underwater vehicles 30 whose travel route is recorded is smaller than the number of underwater vehicles 30 to be controlled, that is, a part of the underwater vehicles 30 to be controlled or When it is determined that the total number has deviated from the control region X, the position estimation unit 27C moves the underwater navigation that has deviated from the control region X based on the traveling path of the underwater vehicle 30 recorded in the traveling recording unit 27D. The direction in which the running body 30 exists is estimated (step 6). After step 6, the standby control unit 27B determines whether or not a predetermined time has elapsed since it was first detected in step 5 that the underwater vehicle 30 was out of the control region X (step 7).
  • step 7 If it is determined in step 7 that the predetermined time has not elapsed, the process returns to step 5 to determine again whether or not all of the underwater vehicles 30 to be controlled are within the control region X. If it is determined in step 7 that the predetermined time has elapsed, the standby control unit 27B transmits the determination result of step 5 to the control determination unit 27E and instructs to start the movement of the water control means 20 ( Step 8). Thereby, the moving means 23 operates and the water control means 20 moves. Even if it is determined that a part or all of the underwater vehicle 30 to be controlled has deviated from the control region X, the underwater vehicle 30 that has deviated from the control region X can return to the control region X by itself.
  • the underwater vehicle 30 detects that the underwater vehicle 30 has deviated from the control area X and waits for a predetermined time. Unnecessary movement can be reduced. Thereby, it is possible to prevent waste of energy of the water control means 20 and the underwater vehicle 30 located in the control area X from being detached from the control area X.
  • the position estimation unit 27C estimates the direction in which the underwater vehicle 30 outside the control region X exists and moves based on the travel route of the underwater vehicle 30 recorded in the travel recording unit 27D.
  • the control unit 27 controls the moving unit 23 based on the estimation result, thereby improving the control accuracy and the movement efficiency of the surface control unit 20, so that the underwater vehicle 30 that is out of the control region X is moved into the control region X. It can be returned quickly.
  • the movement control means 27 preferably controls the movement means 23 so that the water control means 20 moves to a position where all of the plurality of underwater vehicles 30 can be controlled.
  • all the underwater vehicles 30 can be placed under the control of the water control means 20, so that the surveying work and the like can be performed more safely and efficiently.
  • the movement control unit 27 moves the moving unit 23 so that the water control unit 20 moves to a position where the maximum number of the plurality of underwater vehicles 30 can be controlled. Is preferably controlled. Thereby, the number of the underwater vehicle 30 which remove
  • the maximum number is a control including any one of the underwater vehicle 30 that has deviated from the control region X from the number of the plurality of underwater vehicles 30, the broken underwater vehicle 30, and the surfacing underwater vehicle 30.
  • a number obtained by subtracting the impossible number is preferable.
  • a plurality of underwater vehicles 30 that can be investigated can be positioned in the control region X and the investigation work or the like can be continued. Since the acoustic signal tends to concentrate when the frequency is high and expand when the frequency is low, the control region X can be changed by changing the acoustic frequency of the acoustic positioning means 24 and the communication means 25. It is also possible to change the control region X by changing the transmission direction of the acoustic signal.
  • the acoustic frequencies of the acoustic positioning means 24 and the communication means 25 are preferably changed from each other in order to avoid interference.
  • the acoustic frequency may be changed,
  • the control area X can be controlled by changing the transmission direction. Further, variable frequency control for continuously changing the acoustic frequency can be performed to widen the control area X and perform acoustic positioning and communication with high accuracy.
  • the control determination unit 27E determines whether to change the control setting based on the determination result transmitted from the number management unit 27A or the standby control unit 27B (step 9).
  • step 9 when the judgment result is received from the number management unit 27A and the number of the underwater vehicle 30 to be controlled is the same as the number of the underwater vehicle 30 in which the travel route is recorded, Step 2 is performed without changing the control setting.
  • the determination result is received from the number management unit 27A and the number of the underwater vehicle 30 in which the traveling route is recorded is larger than the number of the underwater vehicle 30 to be controlled,
  • the control setting unit 26 changes to the control setting including the underwater vehicle 30 that has returned to the control region X. Thereby, it is possible to continue the control including the underwater vehicle 30 that has returned to the control region X.
  • step 1 when the determination result is received from the standby control unit 27B, that is, when the determination result that there is the underwater vehicle 30 outside the control region X is received, step 1 is performed, and the control setting unit 26 performs the control. Change to the control setting excluding the underwater vehicle 30 outside the region X. Thereby, control can be continued except for the underwater vehicle 30 outside the control region X.
  • the movement of the water control means 20 is controlled based on the number of the underwater vehicle 30 by including the number management unit 27A that manages the number of the plurality of underwater vehicles 30. can do. Further, since the water control means 20 moves to a position where the plurality of underwater vehicles 30 can be positioned, the plurality of underwater vehicles 30 can be positioned in the control region X and the investigation work or the like can be continued. In addition, by moving the water control means 20 to a position where communication with the plurality of underwater vehicles 30 is possible, it is possible to perform investigation work and the like more safely and efficiently. Accordingly, it is possible to investigate a wide water area safely and efficiently without losing sight of the plurality of underwater vehicles 30. In the control of the underwater vehicle 30, the function of the water control means 20 is provided in the mother ship 10, and the mother ship 10 can also function as the water control means 20.
  • FIG. 5 is a diagram showing the mounting state of the water control means 20 and the plurality of underwater vehicles 30, and FIG. 6 is a diagram showing the lifting operation of the underwater vehicles 30.
  • the input / lift facility of the present embodiment is mounted on the mother ship 10.
  • the mother ship 10 is a general ship, not a dedicated ship provided with dedicated facilities for input / lift operations of the control system of the underwater vehicle 30.
  • the input / lift facility includes a water control means mounting table 50 on which the water control means 20 is mounted and an underwater vehicle mounting table 60 on which the underwater navigation 30 is mounted.
  • a replacement means 51 is provided at the lower part of the water control means mounting table 50, and a replacement means 61 is provided at the lower part of the underwater vehicle mounting table 60. Further, as shown in FIG.
  • the input / lift facility includes an input / lift facility 70.
  • the loading / unloading facility 70 is a facility including a crane that can be mounted on or mounted on a general ship, and has a function of launching and lifting the water control means 20 and a function of loading and unloading the underwater vehicle 30. is doing. Thereby, the water control means 20 and the underwater vehicle 30 can be launched, thrown in and out using the same equipment.
  • the replacement means 51 and 61 are casters.
  • the replacement means 51, 61 replaces the loading table 50 for the water control means and the loading / lifting equipment 70 for the underwater vehicle mounting table 60.
  • the positional relationship can be changed.
  • the water control means 20 and the plurality of underwater vehicles 30 can be stably placed and replaced, and the charging and unloading operations can be performed smoothly.
  • FIG. 6 shows a state in which the underwater vehicle mounting table 60 is arranged at a predetermined position on the mother ship 10 when the second underwater vehicle 30B is picked up.
  • the replacement means 51 and 61 may be a robot arm, a conveyor, or the like that moves the water control means mounting table 50 and the underwater navigation vehicle mounting table 60 to change the positional relationship with the loading / lifting equipment 70. Good.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the input / lift facility.
  • the input / lift facility includes a display means 80.
  • the display means 80 displays the order in which the underwater vehicle 30 is thrown in or picked up, and is, for example, an electric bulletin board, a personal computer screen, a number assigned to the underwater vehicle 30 or the like.
  • the display means 80 is an electronic bulletin board 81 provided at a position visible from a work conductor who performs the input / pickup work, and an identification number 82 assigned to each underwater vehicle 30.
  • the water control means 20 is launched before introducing the plurality of underwater vehicles 30 from the mother ship 10.
  • the control of the underwater vehicle 30 by the water control means 20 can be started immediately after the underwater vehicle 30 is introduced.
  • the water control means 20 that is larger in size than the underwater vehicle 30 first it is possible to secure a wide working space on the mother ship 10 for the plurality of underwater vehicles 30. This improves the efficiency and safety of the input work.
  • the water surface control means 20 that is larger in dimension than the underwater vehicle 30 that has been launched first moves away from the mother ship 10 by a predetermined distance H after the launch.
  • the predetermined distance H allows the underwater vehicle 30 to be introduced later to not collide with or interfere with the input operation, and can control a plurality of underwater vehicles 30 to be introduced later. Within the possible range. This further improves the efficiency and safety of the input work.
  • the predetermined distance H may be set as the predetermined distance H1 from the insertion position of the underwater vehicle 30 or may be set as the predetermined distance H2 from the side of the ship.
  • the order in which the plurality of underwater vehicles 30 are charged is preferably determined in consideration of at least one of the subsidence speed or the submarine speed of the underwater vehicles 30. For example, by introducing the first underwater vehicle 30A, whose subsidence speed and submersible speed are slower than those of the second underwater vehicle 30B and whose exploration depth is large, the time required to start the investigation can be shortened. Efficiency can be improved. In addition, by adopting the charging order in consideration of the difference in the subsidence speed and the submergence speed between the respective underwater vehicles 30, it is possible to prevent a collision between the injected underwater vehicles 30 and to improve safety.
  • the search depth of the plurality of underwater vehicles 30 it is preferable to set the search depth of the plurality of underwater vehicles 30 to the underwater vehicle 30 on the mother ship 10 and to input the search depth set to the underwater vehicle 30 to the water control means 20.
  • a plurality of underwater vehicles 30 can perform survey work and the like while receiving control of the water control means 20 at a preset search depth.
  • the exploration depth can be input on the mother ship 10 that can take a wide working space and without touching water.
  • it is also possible to set the exploration conditions by inputting information necessary for exploration such as exploration mission, exploration area, and travel route.
  • the water control means 20 In picking up the plurality of underwater vehicles 30 to the mother ship 10, the water control means 20 is picked up after the plurality of underwater vehicles 30 are picked up from the water sequentially. Finally, the water control means 20 can be withdrawn so that the position and communication state of the underwater vehicle 30 can be grasped by the water control means 20. This improves the efficiency and safety of the lifting operation.
  • the water control means 20 stands by at a position away from the mother ship 10 by a predetermined distance H while the plurality of underwater vehicles 30 are being picked up.
  • the predetermined distance H does not interfere with the floating underwater vehicle 30 and does not interfere with the lifting operation of the underwater vehicle 30. Within the range that can be performed. This further improves the efficiency and safety of the lifting operation.
  • the predetermined distance H may be set as the predetermined distance H1 from the pick-up position of the underwater vehicle 30 or may be set as the predetermined distance H2 from the side of the ship.
  • the pick-up order of the plurality of underwater vehicles 30 is the order in which they floated. By picking up in the order of rising, it is possible to prevent the underwater vehicle 30 that has been levitated from colliding with the underwater vehicle 30 that has levitated earlier. Further, it is possible to prevent the floating underwater vehicle 30 from being washed away by water and being lost.
  • the water control means 20 controls the underwater vehicle 30 at a position away from the mother ship 10 by a predetermined distance H until the plurality of underwater vehicles 30 are collected. By continuing the control of the underwater vehicle 30 by the water control means 20 until all the underwater vehicle 30 are collected, the efficiency and safety of the collection operation are improved.
  • FIG. 8 is a control block diagram of the underwater vehicle 30, and FIG. 9 is a control flow diagram of the underwater vehicle 30.
  • the underwater vehicle 30 includes a traveling means 31, a positioning device 32, a communication means 33, a depth meter 34, a traveling control means 35, and a traveling setting unit 36.
  • the navigation control means 35 includes a depth control unit 35A, an emergency control unit 35B, a position estimation unit 35C, a route recording unit 35D, and a control area determination unit 35E.
  • An operator on board the mother ship 10 uses the sailing setting unit 36 to set the underwater vehicle 30 to the underwater vehicle 30 before introducing the underwater vehicle 30 into the survey water area from the mother ship 10.
  • the navigation condition is set by inputting information necessary for the survey, such as the survey range and survey target (step 11).
  • the plurality of underwater vehicles 30 that have been thrown into the survey water area start diving and running according to the running conditions set in step 11 (step 12).
  • the underwater vehicle 30 measures the position of the own aircraft using the own aircraft positioning means 32 and transmits the measured position to the navigation control means 35 (step 13).
  • the position of the own device is measured by installing a speed sensor and a gyro sensor, and detecting and calculating the speed and acceleration of the own device.
  • step 13 the communication state with the water control means 20 is measured using the communication means 33, and the measurement result is transmitted to the cruise control means 35 (step 14).
  • the communication state is grasped by, for example, a signal / noise ratio (S / N ratio).
  • the cruise control means 35 records its own cruise route along with the time in the route recording unit 35D based on the received positioning result in step 13 and the measurement result in step 14 (step 15).
  • the underwater vehicle 30 communicates with the water control means 20 using the communication means 33 and transmits the position of the own aircraft measured in step 13 to the water control means 20 so that the water control means 20
  • the position obtained by the body 30 can be complementarily used for position estimation, control determination, and movement control in the movement control means 27.
  • control area determination unit 35E determines whether or not the own aircraft is in the control area X based on the travel route recorded in the route recording unit 35D (step 16). If it is determined in step 16 that the aircraft is in the control area X, the process returns to step 13. If it is determined in step 16 that the own device is not in the control area X, the position estimation unit 35C records the positioning result by the own device positioning means 32, the measurement result by the depth meter 34, and the route recording unit 35D. Based on the travel route, the position of the aircraft is estimated and a route returning to the control area X is selected (step 17).
  • step 17 when the route which reverses the recorded traveling route and returns to the control area X is selected, the emergency control unit 35B reverses the route which has been traveling so far.
  • the navigation means 31 is controlled.
  • the control area X spreads out in an umbrella shape, when the depth is increased and the route to the control area X is selected in step 17, the depth control unit 35A increases the depth of the own aircraft.
  • the navigation means 31 is controlled (step 18). As a result, the underwater vehicle 30 returns to the control region X by itself and can continue the operation while receiving the control of the water control means 20 again.
  • FIG. 10 is a control block diagram according to another example of the underwater vehicle 30, and FIG. 11 is a control flow diagram according to another example of the underwater vehicle 30.
  • the underwater vehicle 30 includes a navigation means 31, a positioning device 32, a communication means 33, a depth meter 34, a transmission means 37, a recording means 38, a cruising speed setting section 39, a cruising control section 40, and an imaging means 41.
  • the exploration mission execution means 45 includes a depth control unit 45A, a submarine control unit 45B, a position estimation unit 45C, a time management unit 45D, and a mission control unit 45E.
  • the cruise control unit 40 includes a control area determination unit 40A.
  • An operator on board the mother ship 10 uses the setting means 44 to search the underwater vehicle 30 with respect to the underwater vehicle 30 before throwing the underwater vehicle 30 into the search water area from the mother ship 10.
  • the exploration conditions are set by inputting information necessary for exploration, such as mission, exploration depth, exploration area, and traveling route, and the cruising speed setting unit 39 is used to navigate the underwater vehicle 30.
  • a running speed is set (step 21).
  • the exploration mission, exploration depth, exploration area, and travel route are set differently for each underwater vehicle 30.
  • the search conditions such as the set search depth and the traveling speed are input to the water control means 20.
  • the search area is preferably set so that the plurality of underwater vehicles 30 have each search area at each set search depth. As a result, the exploration can be performed more efficiently.
  • the exploration depth set differently for each underwater vehicle 30 preferably has a low-altitude exploration depth where the exploration depth is close to the bottom of the water and a high-altitude exploration depth where the exploration depth is far from the bottom.
  • the altitude (distance) from the bottom is 1 m or more and less than 50 m
  • the high altitude exploration depth is 10 m or more and less than 200 m.
  • region far from a water bottom can be searched efficiently.
  • the hovering-type first underwater vehicle 30A is responsible for exploring the low-altitude exploration depth region
  • the traveling-type second underwater vehicle 30B is responsible for exploring the high-altitude exploration depth region. Yes. Since the traveling speed of the first underwater vehicle 30A is slower than the traveling speed of the second underwater vehicle 30B, the search near the bottom of the water can be made more precise.
  • step 21 a plurality of underwater vehicles 30 are thrown into the water according to the throwing order (step 22).
  • the water control means 20 that has been launched first starts to control the submerged vehicle 30 that has been introduced.
  • the plurality of underwater vehicles 30 start diving and sinking (step 23).
  • the diving is performed using the propulsion device 31A and the ballast 31B, and the settling is performed only by the weight of the ballast 31B with the propulsion device 31 stopped.
  • each of the plurality of underwater vehicles 30 measures the depth and position of the own aircraft using the depth meter 34 and the own aircraft positioning means 32, and the depth control unit 45A, the submergence control unit 45B, and the position estimation unit.
  • the exploration mission performing means 45 having 45C controls the cruise control unit 40 according to the exploration depth set in step 21.
  • the traveling control unit 40 controls the traveling unit 31 according to the control by the exploration mission performing unit 45 and the traveling speed set by the traveling speed setting unit 39.
  • the position of the own device by the own device positioning means 32 is measured by, for example, mounting a speed sensor and a gyro sensor, and detecting and calculating the speed and acceleration of the own device.
  • the underwater vehicle 30 that has reached the set exploration depth starts to travel (step 24).
  • Each underwater vehicle 30 that has started sailing at the set exploration depth measures its own position using its own positioning means 32 and transmits it to the exploration mission execution means 45.
  • the exploration mission execution means 45 having the position estimation unit 45C controls the traveling control unit 40 so that the underwater vehicle 30 travels in the exploration region set in step 21.
  • the traveling control unit 40 controls the traveling unit 31 according to the control by the exploration mission performing unit 45 and the traveling speed set by the traveling speed setting unit 39.
  • the exploration mission execution means 45 having the time management unit 45D for managing the time follows the navigation path set in step 1 so that the other underwater vehicle 30 and the traveling locus do not overlap at the same time.
  • the unit 40 is controlled.
  • the navigation control unit 40 navigates within the control area X of the water control means 20 based on the estimated position and depth of the own aircraft received from the exploration mission execution means 45 and the communication state with the water control means 20 (step). 26).
  • the communication state is grasped by, for example, a signal / noise ratio (S / N ratio).
  • the cruise control unit 40 includes a control region determination unit 40A, and determines whether or not the own device is located in the control region X based on the estimated position of the own device and the communication state with the water control means 20. Judgment is made periodically (step 27).
  • an exploration mission is performed (step 28).
  • the mission control unit 45E of the exploration mission execution unit 45 controls the image pickup unit 41 provided in the first underwater vehicle 30A, so that a video of the bottom of the water can be taken.
  • the mission control unit 45E can control the topographic survey means 42 and the geological survey means 43 provided in the second underwater vehicle 30B, thereby obtaining information on the topography of the water bottom and the bottom stratum.
  • the result of the exploration mission such as the obtained photographed image, the information on the topography of the water bottom and the formation below the water bottom, is recorded in the recording means 38 such as a hard disk or a magnetic tape.
  • processing such as encoding is performed by the transmission means 37, it is transmitted to the water control means 20 using the communication means 33 (step 29).
  • step 29 if the exploration mission execution means 45 determines that the set exploration mission has been completed, it ends the exploration mission (step 30) and causes the aircraft to surface (step 31).
  • the exploration mission performing means determines that the exploration cannot be continued and causes the own aircraft to surface (step 31).
  • the position estimation unit 45C estimates the position of the own aircraft based on the positioning result by the own positioning means 32, and determines whether or not it can return to the control area X, and determines that it cannot return. You may make it surface.
  • the search conditions such as the search depth set by the setting means 44 of the plurality of underwater vehicles 30 are not limited to the search condition setting in the mother ship 10, and instructions from the mother ship 10 are sent via the water control means 20 or It is also possible to update automatically based on a schedule programmed in the water control means 20.
  • Underwater vehicle control method underwater vehicle input method, underwater vehicle pickup method, underwater vehicle control system, and underwater vehicle control system input / lift equipment Can deploy and operate multiple underwater vehicles in the survey area to conduct surveys such as bottom surveys safely and efficiently.

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Abstract

水面の近傍を移動可能な移動手段を有した水上管制手段２０により、水の中を航走する複数の水中航走体３０を管制するにあたり、水上管制手段２０に設けた音響測位手段２４を利用して、水上管制手段２０が複数の水中航走体３０を測位できる管制領域Ｘに複数の水中航走体３０が位置するように、移動手段２３により水上管制手段２０を移動制御する。これにより、複数の水中航走体を水中に展開・運用して水底探査等の調査作業等を安全かつ効率的に行うことができる。

Description

水中航走体の管制方法、水中航走体の投入方法、水中航走体の揚収方法、水中航走体の管制システム、及び水中航走体の管制システムの投入・揚収設備
　本発明は、水底探査等の調査作業等を行う水中航走体の管制方法、投入方法、揚収方法、管制システム、及び管制システムの投入・揚収設備に関する。
　海洋や湖沼等において、調査水域に水中航走体を投入して水底探査等の調査作業等を行う場合、水上に位置する船舶や水中に配置された装置が水中航走体に対する制御を行っている。
　例えば特許文献１には、母船とケーブル接続された水中ステーションを海中に配設し、音響トランスポンダを探査地点近くの海底に配置し、複数の無索式無人潜水艇を水中ステーション及び音響トランスポンダと超音波信号を用いて通信させすることで誘導し、必要に応じて無索式無人潜水艇を水中ステーションにドッキングさせて充電又は電池交換と探査データの吸い上げを行う技術が開示されている。
　また、特許文献２には、第１トランスポンダ、第１受波器及び第２受波器を備えた水中ステーションを母船から海中に吊り下げ、海底に第２トランスポンダを設置し、探査用の自律型無人航走体に第３トランスポンダ及び第３受波器を設け、水中ステーションは第２トランスポンダの信号を第１受波器で受信することによって定点保持を図り、自律型無人航走体は、探査中は第２トランスポンダの信号を第３受波器で受信することによって自航し、動力が減少すると第１トランスポンダの信号を第３受波器で受信することによって水中ステーションに向かって航走し、水中ステーションは第３トランスポンダの信号を第２受波器で受信することによって自律型無人航走を収容するための姿勢制御を行う技術が開示されている。
　また、特許文献３には、水上に位置する母船に送波器を設け、探査用の無人潜水機に受波器を設け、母船から無人潜水機に制御信号を送る水中音響通信において、画素信号のハフ変換を利用して伝送誤りを補正する技術が開示されている。
　また、特許文献４には、母船と水中航走体との間における通信を中継する自走中継器を観察領域の水面近傍に配置し、自走中継器と母船との間の通信は電波通信で行い、自走中継器と水中航走体との間の通信は音響通信で行うことによって、水平方向の通信可能距離を向上させる技術が開示されている。
特開平３－２６６７９４号公報 特開２００３－２６０９０号公報 特開平５－１４７５８３号公報 特開２００１－３０８７６６号公報
　ところで、水中航走体は速度が遅いため１台だけでは広い水域を調査するのに時間がかかるが、エネルギー消費の面などから水中航走体の速度を上げるのには限界がある。そこで、広い水域を効率よく調査するために複数台の水中航走体を投入することが考えられる。しかし、水中航走体を複数台投入した場合、水中航走体をしっかりと管制しなければ、水中航走体が行方不明となったり、水中航走体同士の衝突や水中航走体が険しい水底地形等へ衝突する等のおそれがある。また、複数の水中航走体を用いて調査を行う場合は、１台の水中航走体を用いて調査を行う場合に比べて投入及び揚収作業に時間がかかる。また、水中航走体の投入及び揚収作業は、専用の設備を備えた専用船を用いて行うのが一般的であり、専用船のスケジュールが空くのを待つ必要があるため、調査の計画が希望通りに進まないといった課題がある。
　特許文献１記載の発明は、無索式無人潜水艇を誘導する音響トランスポンダが海底に固定されていたり、水中ステーションが母船とケーブルで接続されていたりするため、複数の無索式無人潜水艇の位置に応じて音響トランスポンダ及び水中ステーションを自由に移動させて管制領域を変更することが困難である。従って、誘導可能な領域から無索式無人潜水艇が外れた場合、そのまま見失ってしまう可能性が高い。また、水中ステーションや複数の無索式無人潜水艇の投入・揚収作業を効率よく安全に行うことについて開示するものではない。
　特許文献２記載の発明は、第２トランスポンダが海底に固定され、水中ステーションが母船から吊り下げられているため、自律型無人航走体の位置に応じて第２トランスポンダ及び水中ステーションを自由に移動させて管制領域を変更することが困難である。従って、誘導可能な領域から自律型無人航走体が外れた場合、そのまま見失ってしまう可能性が高い。また、水中ステーションや複数の自律型無人航走体の投入・揚収作業を効率よく安全に行うことについて開示するものではない。
　特許文献３記載の発明は、水中音響通信が水面や海底の反射音の影響を受けやすいことを考慮し、伝送誤りを含んでいても正しい制御信号を推定することで無人潜水機が無制御状態に陥ることを防止しようとするものである。しかし、無人潜水機が母船を頂点とした略円錐状の水中音響通信可能領域を超えた場合には通信が途絶してしまう。また、複数の無人潜水機を投入した場合の制御等について開示するものではない。また、複数の無人潜水機の投入・揚収作業を効率よく安全に行うことについて開示するものではない。
　特許文献４記載の発明は、自走中継器が自己の現在位置情報と水中航走体の現在位置情報とに基づいて水平移動の要否を判断し、水中航走体との通信状態を維持することが記載されている。また、水中航走体を複数投入することができる旨の記載がある。しかし、水中航走体を複数投入した場合に、自走中継器の移動をどのように制御し、それにより複数の水中航走体に対する管制を維持するのかについては何ら記載されていない。また、自走中継器は水中航走体と通信状態を維持するものであり、測位に基づいて移動するものではない。また、自走中継器や水中航走体の投入・揚収作業を効率よく安全に行うことについて開示するものではない。
　そこで本発明は、複数の水中航走体を水中に展開・運用して水底探査等の調査作業等を安全かつ効率的に行うことができる水中航走体の管制方法、水中航走体の投入方法、水中航走体の揚収方法、水中航走体の管制システム、及び水中航走体の管制システムの投入・揚収設備を提供することを目的とする。
　請求項１記載に対応した水中航走体の管制方法においては、水面の近傍を移動可能な移動手段を有した水上管制手段により、水の中を航走する複数の水中航走体を管制するにあたり、水上管制手段に設けた音響測位手段を利用して、水上管制手段が複数の水中航走体を測位できる管制領域に複数の水中航走体が位置するように、移動手段により水上管制手段を移動制御することを特徴とする。
　請求項１に記載の本発明によれば、水上管制手段が複数の水中航走体を測位できる位置に移動するため、複数の水中航走体を管制領域内に位置させて調査作業等を継続することができる。また、管制領域から外れた水中航走体を管制領域内に戻すことができる。これにより、複数の水中航走体を展開・運用して水底探査等の調査作業等を安全かつ効率的に行うことができる。
　なお、調査作業等とは、調査作業そのものに加え、採取作業、救助作業、運搬作業、観測作業、捜索作業等およそ水底において水中航走体が行なう作業行為の全体を含む。
　請求項２記載の本発明は、水上管制手段と複数の水中航走体にそれぞれ設けた通信手段を利用して、移動手段により水上管制手段を移動制御することを特徴とする。
　請求項２に記載の本発明によれば、水上管制手段を複数の水中航走体との通信が可能な位置に移動させることで、より安全かつ効率的に調査作業等を行うことができる。
　請求項３記載の本発明は、複数の水中航走体の全てを管制できる位置に、水上管制手段を移動することを特徴とする。
　請求項３に記載の本発明によれば、全ての水中航走体が水上管制手段の管制下におかれるため、より安全かつ効率的に調査作業等を行うことができる。
　請求項４記載の本発明は、複数の水中航走体の最大数を管制できる位置に、水上管制手段を移動することを特徴とする。
　請求項４に記載の本発明によれば、管制領域から外れる水中航走体の数を最小にすることができる。
　請求項５記載の本発明は、最大数は、複数の水中航走体の数から管制領域を逸脱した水中航走体、故障した水中航走体、緊急浮上した水中航走体のいずれかを含む管制不可能数を減じた数であることを特徴とする。
　請求項５に記載の本発明によれば、調査可能な複数の水中航走体を管制領域内に位置させて調査作業等を継続することができる。
　請求項６記載の本発明は、水上管制手段を移動するに当り、移動開始時点での管制領域の中に位置する複数の水中航走体の数が減じない範囲で移動することを特徴とする。
　請求項６に記載の本発明によれば、管制領域内に位置する水中航走体の数が減少することを防止できる。
　請求項７記載の本発明は、水上管制手段を移動するに当り、水中航走体が管制領域を外れたことを検出してから、所定時間を待機した後、水上管制手段を移動開始することを特徴とする。
　請求項７に記載の本発明によれば、管制領域を外れた水中航走体が自ら管制領域内に戻ってくる可能性や、実際には管制領域内に位置する水中航走体が一時的な測位・通信障害により管制領域を外れたと検出された可能性があるため、所定時間待機させることで、水上管制手段が無用に動くことを低減できる。これにより、水上管制手段のエネルギーの浪費や、管制領域内に位置する水中航走体が管制領域から外れることを防止できる。
　請求項８記載の本発明は、水上管制手段における複数の水中航走体の航走の記録に基づいて、水上管制手段を移動することを特徴とする。
　請求項８に記載の本発明によれば、水上管制手段の管制精度や移動効率を向上させることができる。
　請求項９記載の本発明は、複数の水中航走体のうちの管制領域を外れた水中航走体の航走の記録に基づいて、管制領域を外れた水中航走体が存在すると推定される方向に水上管制手段を移動することを特徴とする。
　請求項９に記載の本発明によれば、水上管制手段の移動効率を向上させ、管制領域から外れた水中航走体を管制領域内により早く戻すことができる。
　請求項１０記載の本発明は、管制領域から外れたことを水中航走体が検出した場合に、水中航走体は、今まで航走して来た経路を逆に戻る、又は水中における深度を大きくする方向に航走することを特徴とする。
　請求項１０に記載の本発明によれば、水中航走体自ら管制領域内に戻ることができる。
　請求項１１記載に対応した水中航走体の投入方法においては、複数の水中航走体を水中に投入するに当たり、水上管制手段を先に進水させ、その後に、複数の水中航走体を順次水中に投入することを特徴とする。
　請求項１１に記載の本発明によれば、先に水上管制手段が進水されるため、水上管制手段による水中航走体の管制を、水中航走体の投入後速やかに開始することができる。これにより、投入作業の効率及び安全性が向上する。
　請求項１２記載の本発明は、先に進水した水上管制手段は、進水後、母船から所定距離離れるように移動することを特徴とする。
　請求項１２に記載の本発明によれば、水上管制手段は、後から投入される水中航走体が衝突したり、投入作業の邪魔となることがなく、投入された複数の水中航走体の管制を行うことができる。これにより、投入作業の効率及び安全性がさらに向上する。
　請求項１３記載の本発明は、複数の水中航走体の投入順序は、水中航走体の沈降速度及び/又は潜航速度を考慮して定められることを特徴とする。
　請求項１３に記載の本発明によれば、例えば沈降速度や潜航速度が他よりも遅い水中航走体を先に投入することなどにより、調査作業開始までの時間を短縮でき、調査作業全体の効率を向上させることができる。また、各水中航走体間の沈降速度や潜航速度の差を考慮した投入順序とすることで、投入した水中航走体同士の衝突を防止することができ、安全性が向上する。
　請求項１４記載の本発明は、母船の上で複数の水中航走体の探査深度を水中航走体に設定し、かつ水上管制手段に探査深度を入力することを特徴とする。
　請求項１４に記載の本発明によれば、複数の水中航走体に、予め設定した探査深度において、水上管制手段の管制を受けながら調査作業を行わせることができる。また、作業スペースの広く取れる母船の上で、かつ水に触れることなく探査深度を入力できる。
　請求項１５記載に対応した水中航走体の揚収方法においては、複数の水中航走体を水中から揚収するに当たり、複数の水中航走体を順次水中から揚収した後に、水上管制手段を揚収することを特徴とする。
　請求項１５に記載の本発明によれば、水中航走体の位置や通信状態を水上管制手段で把握しながら揚収することができる。これにより、揚収作業の効率及び安全性が向上する。
　請求項１６記載の本発明は、後から揚収する水上管制手段は、複数の水中航走体を揚収している間は、母船から所定距離離れた位置で待機することを特徴とする。
　請求項１６に記載の本発明によれば、水上管制手段は、浮上して来る水中航走体が衝突したり、揚収作業の邪魔となることがなく、揚収を待つ複数の水中航走体の管制を最後まで行うことができる。これにより、揚収作業の効率及び安全性がさらに向上する。
　請求項１７記載の本発明は、複数の水中航走体の揚収する順序は、浮上した順であることを特徴とする。
　請求項１７に記載の本発明によれば、先に浮上した水中航走体に後から浮上した水中航走体が衝突することを防止できる。また、浮上した水中航走体が水に流されて見失うことを防止できる。
　請求項１８記載の本発明は、複数の水中航走体の揚収が完了するまで、水上管制手段は管制を行うことを特徴とする。
　請求項１８に記載の本発明によれば、全ての水中航走体が揚収されるまで水上管制手段による水中航走体の管制が継続されるので、揚収作業の効率及び安全性が向上する。
　請求項１９記載に対応した水中航走体の管制システムにおいては、水面の近傍を航走可能な移動手段を有した水上管制手段と、水の中を航走する複数の水中航走体と、水上管制手段に設けた音響測位手段とを備え、水上管制手段が複数の水中航走体を音響測位手段により測位できる管制領域に複数の水中航走体が位置するように、移動手段により水上管制手段を移動制御する移動制御手段を水上管制手段に備えたことを特徴とする。
　請求項１９に記載の本発明によれば、水上管制手段が複数の水中航走体を測位できる位置に移動するため、複数の水中航走体を管制領域内に位置させて調査作業等を継続することができる。また、管制領域から外れた水上管制手段を管制領域内に戻すことができる。これにより、複数の水中航走体を見失うことなく広い水域を安全かつ効率的に調査することができる。
　請求項２０記載の本発明は、水上管制手段と複数の水中航走体にそれぞれ通信手段をさらに備え、移動制御手段が複数の水中航走体と通信手段が通信できる管制領域に複数の水中航走体が位置するように移動制御することを特徴とする。
　請求項２０に記載の本発明によれば、水上管制手段を複数の水中航走体との通信が可能な位置に移動させることで、より安全かつ効率的に調査作業等を行うことができる。
　請求項２１記載の本発明は、移動制御手段は、複数の水中航走体の数を管理する数管理部を有することを特徴とする。
　請求項２１に記載の本発明によれば、水上管制手段の移動を、水中航走体の数に基づいて制御することができる。
　請求項２２記載の本発明は、数管理部は、複数の水中航走体の数から管制領域を逸脱した水中航走体、故障した水中航走体、緊急浮上した水中航走体のいずれかを含む管制不可能数を考慮して水中航走体の数を管理することを特徴とする。
　請求項２２に記載の本発明によれば、調査可能な複数の水中航走体を管制領域内に位置させて調査作業等を継続することができる。
　請求項２３記載の本発明は、移動制御手段は、水上管制手段を移動するに当り、移動開始時点での管制領域の中に位置する複数の水中航走体の数が減じない範囲で移動するように制御することを特徴とする。
　請求項２３に記載の本発明によれば、管制領域内に位置する水中航走体の数が減少することを防止できる。
　請求項２４記載の本発明は、移動制御手段は、水中航走体が管制領域を外れたことを検出してから、所定時間を待機した後、水上管制手段を移動開始するように指示する待機制御部を有することを特徴とする。
　請求項２４に記載の本発明によれば、管制領域を外れた水中航走体が自ら管制領域内に戻ってくる可能性や、実際には管制領域内に位置する水中航走体が一時的な測位・通信障害により管制領域を外れたと検出された可能性があるため、所定時間待機させることで、水上管制手段が無用に動くことを低減できる。これにより、水上管制手段のエネルギーの浪費や、管制領域内に位置する水中航走体が管制領域から外れることを防止できる。
　請求項２５記載の本発明は、移動制御手段は、複数の水中航走体の航走を記録する航走記録部を有することを特徴とする。
　請求項２５に記載の本発明によれば、水上管制手段の管制精度や移動効率を向上させることができる。
　請求項２６記載の本発明は、航走記録部における複数の水中航走体の航走の記録に基づいて、移動制御手段が、管制領域を外れた水中航走体が存在すると推定される方向に水上管制手段を移動するように制御することを特徴とする。
　請求項２６に記載の本発明によれば、水上管制手段の移動効率を向上させ、管制領域から外れた水中航走体を管制領域内により早く戻すことができる。
　請求項２７記載の本発明は、水中航走体に航走制御手段と自機測位手段を有し、航走制御手段は、水中航走体が管制領域から外れたことを検出した場合に、自機測位手段により自機の位置を推定し、今まで航走して来た経路を逆に戻る、又は水中における深度を大きくする方向に水中航走体の航走させることを特徴とする。
　請求項２７に記載の本発明によれば、水中航走体自ら管制領域内に戻ることができる。
　請求項２８記載に対応した水中航走体の管制システムの投入・揚収設備においては、投入・揚収設備と、水上管制手段を載置する水上管制手段用載置台と、複数の水中航走体を載置する水中航走体用載置台と、水上管制手段用載置台と水中航走体用載置台の投入・揚収設備との位置関係を入れ替える入替手段とを備えたことを特徴とする。
　請求項２８に記載の本発明によれば、水上管制手段及び複数の水中航走体を安定して載置、入れ替え、投入及び揚収作業をスムーズに行うことができる。
　請求項２９記載の本発明は、複数の水中航走体の探査深度を設定する設定手段をさらに備えたことを特徴とする。
　請求項２９に記載の本発明によれば、複数の水中航走体の探査深度をオペレーター又は設定手段により設定することができる。
　請求項３０記載の本発明は、設定された複数の水中航走体の投入順序及び/又は揚収順序を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする。
　請求項３０に記載の本発明によれば、複数の水中航走体の投入順序又は揚収順序の間違いを防止できる。これにより作業の効率及び安全性が向上する。
　請求項３１記載の本発明は、投入・揚収設備は、水上管制手段を進水・揚収する機能を有していることを特徴とする。
　請求項３１に記載の本発明によれば、水中航走体と水上管制手段を同じ設備を用いて進水、投入及び揚収することができる。
　請求項３２記載の本発明は、母船は一般船であり、投入・揚収設備は一般船に装備されているクレーンを含む設備であることを特徴とする。
　請求項３２に記載の本発明によれば、母船に専用船のみならず一般船を用いて水中航走体による調査作業等を行うことができるため、専用船のスケジュールに左右されることなく調査作業等を行うことができる。
　本発明の水中航走体の管制方法によれば、水上管制手段が複数の水中航走体を測位できる位置に移動するため、複数の水中航走体を管制領域内に位置させて調査作業等を継続することができる。また、管制領域から外れた水中航走体を管制領域内に戻すことができる。これにより、複数の水中航走体を展開・運用して水底探査等の調査作業等を安全かつ効率的に行うことができる。
　また、水上管制手段と複数の水中航走体にそれぞれ設けた通信手段を利用して、移動手段により水上管制手段を移動制御する場合には、水上管制手段を複数の水中航走体との通信が可能な位置に移動させることで、より安全かつ効率的に調査作業等を行うことができる。
　また、複数の水中航走体の全てを管制できる位置に、水上管制手段を移動する場合には、全ての水中航走体が水上管制手段の管制下におかれるため、より安全かつ効率的に調査作業等を行うことができる。
　また、複数の水中航走体の最大数を管制できる位置に、水上管制手段を移動する場合には、管制領域から外れる水中航走体の数を最小にすることができる。
　また、最大数は、複数の水中航走体の数から管制領域を逸脱した水中航走体、故障した水中航走体、緊急浮上した水中航走体のいずれかを含む管制不可能数を減じた数である場合には、調査可能な複数の水中航走体を管制領域内に位置させて調査作業等を継続することができる。
　また、水上管制手段を移動するに当り、移動開始時点での管制領域の中に位置する複数の水中航走体の数が減じない範囲で移動する場合には、管制領域内に位置する水中航走体の数が減少することを防止できる。
　また、水上管制手段を移動するに当り、水中航走体が管制領域を外れたことを検出してから、所定時間を待機した後、水上管制手段を移動開始する場合には、所定時間待機させることで、水上管制手段が無用に動くことを低減できる。これにより、水上管制手段のエネルギーの浪費や、管制領域内に位置する水中航走体が管制領域から外れることを防止できる。
　また、水上管制手段における複数の水中航走体の航走の記録に基づいて、水上管制手段を移動する場合には、水上管制手段の管制精度や移動効率を向上させることができる。
　また、複数の水中航走体のうちの管制領域を外れた水中航走体の航走の記録に基づいて、管制領域を外れた水中航走体が存在すると推定される方向に水上管制手段を移動する場合には、水上管制手段の移動効率を向上させ、管制領域から外れた水中航走体を管制領域内により早く戻すことができる。
　また、管制領域から外れたことを水中航走体が検出した場合に、水中航走体は、今まで航走して来た経路を逆に戻る、又は水中における深度を大きくする方向に航走する場合には、水中航走体自ら管制領域内に戻ることができる。
　また、本発明の水中航走体の投入方法によれば、先に水上管制手段が進水されるため、水上管制手段による水中航走体の管制を、水中航走体の投入後速やかに開始することができる。これにより、投入作業の効率及び安全性が向上する。
　また、先に進水した水上管制手段が、進水後、母船から所定距離離れるように移動する場合には、水上管制手段は、後から投入される水中航走体が衝突したり、投入作業の邪魔となることがなく、投入された複数の水中航走体の管制を行うことができる。これにより、投入作業の効率及び安全性がさらに向上する。
　また、複数の水中航走体の投入順序は、水中航走体の沈降速度及び/又は潜航速度を考慮して定められる場合には、例えば沈降速度や潜航速度が他よりも遅い水中航走体を先に投入することなどにより、調査作業開始までの時間を短縮でき、調査作業全体の効率を向上させることができる。また、各水中航走体間の沈降速度や潜航速度の差を考慮した投入順序とすることで、投入した水中航走体同士の衝突を防止することができ、安全性が向上する。
　また、母船の上で複数の水中航走体の探査深度を水中航走体に設定し、かつ水上管制手段に探査深度を入力する場合には、複数の水中航走体に、予め設定した探査深度において、水上管制手段の管制を受けながら調査作業を行わせることができる。また、作業スペースの広く取れる母船の上で、かつ水に触れることなく探査深度を入力できる。
　また、本発明の水中航走体の揚収方法によれば、水中航走体の位置や通信状態を水上管制手段で把握しながら揚収することができる。これにより、揚収作業の効率及び安全性が向上する。
　また、後から揚収する水上管制手段が、複数の水中航走体を揚収している間は、母船から所定距離離れた位置で待機する場合には、水上管制手段は、浮上して来る水中航走体が衝突したり、揚収作業の邪魔となることがなく、揚収を待つ複数の水中航走体の管制を最後まで行うことができる。これにより、揚収作業の効率及び安全性がさらに向上する。
　また、複数の水中航走体の揚収する順序が、浮上した順である場合には、先に浮上した水中航走体に後から浮上した水中航走体が衝突することを防止できる。また、浮上した水中航走体が水に流されて見失うことを防止できる。
　また、複数の水中航走体の揚収が完了するまで、水上管制手段が管制を行う場合には、全ての水中航走体が揚収されるまで水上管制手段による水中航走体の管制が継続されるので、揚収作業の効率及び安全性が向上する。
　また、本発明の水中航走体の管制システムによれば、水上管制手段が複数の水中航走体を測位できる位置に移動するため、複数の水中航走体を管制領域内に位置させて調査作業等を継続することができる。また、管制領域から外れた水上管制手段を管制領域内に戻すことができる。これにより、複数の水中航走体を見失うことなく広い水域を安全かつ効率的に調査することができる。
　また、水上管制手段と複数の水中航走体にそれぞれ通信手段をさらに備え、移動制御手段が複数の水中航走体と通信手段が通信できる管制領域に複数の水中航走体が位置するように移動制御する場合には、水上管制手段を複数の水中航走体との通信が可能な位置に移動させることで、より安全かつ効率的に調査作業等を行うことができる。
　また、移動制御手段は、複数の水中航走体の数を管理する数管理部を有する場合には、水上管制手段の移動を、水中航走体の数に基づいて制御することができる。
　また、数管理部は、複数の水中航走体の数から管制領域を逸脱した水中航走体、故障した水中航走体、緊急浮上した水中航走体のいずれかを含む管制不可能数を考慮して水中航走体の数を管理する場合には、調査可能な複数の水中航走体を管制領域内に位置させて調査作業等を継続することができる。
　また、移動制御手段は、水上管制手段を移動するに当り、移動開始時点での管制領域の中に位置する複数の水中航走体の数が減じない範囲で移動するように制御する場合には、管制領域内に位置する水中航走体の数が減少することを防止できる。
　また、移動制御手段は、水中航走体が管制領域を外れたことを検出してから、所定時間を待機した後、水上管制手段を移動開始するように指示する待機制御部を有する場合には、管制領域を外れた水中航走体が自ら管制領域内に戻ってくる可能性や、実際には管制領域内に位置する水中航走体が一時的な測位・通信障害により管制領域を外れたと検出された可能性があるため、所定時間待機させることで、水上管制手段が無用に動くことを低減できる。これにより、水上管制手段のエネルギーの浪費や、管制領域内に位置する水中航走体が管制領域から外れることを防止できる。
　また、移動制御手段は、複数の水中航走体の航走を記録する航走記録部を有する場合には、水上管制手段の管制精度や移動効率を向上させることができる。
　また、航走記録部における複数の水中航走体の航走の記録に基づいて、移動制御手段が、管制領域を外れた水中航走体が存在すると推定される方向に水上管制手段を移動するように制御する場合には、水上管制手段の移動効率を向上させ、管制領域から外れた水中航走体を管制領域内により早く戻すことができる。
　また、水中航走体に航走制御手段と自機測位手段を有し、航走制御手段は、水中航走体が管制領域から外れたことを検出した場合に、自機測位手段により自機の位置を推定し、今まで航走して来た経路を逆に戻る、又は水中における深度を大きくする方向に水中航走体の航走させる場合には、水中航走体自ら管制領域内に戻ることができる。
　また、本発明の水中航走体の管制システムの投入・揚収設備によれば、水上管制手段及び複数の水中航走体を安定して載置、入れ替え、投入及び揚収作業をスムーズに行うことができる。
　また、複数の水中航走体の探査深度を設定する設定手段をさらに備えた場合には、複数の水中航走体の探査深度をオペレーター又は設定手段により設定することができる。
　また、設定された複数の水中航走体の投入順序及び/又は揚収順序を表示する表示手段をさらに備えた場合には、複数の水中航走体の投入順序又は揚収順序の間違いを防止できる。これにより作業の効率及び安全性が向上する。
　また、投入・揚収設備が、水上管制手段を進水・揚収する機能を有している場合には、水中航走体と水上管制手段を同じ設備を用いて進水、投入及び揚収することができる。
　また、母船は一般船であり、投入・揚収設備は一般船に装備されているクレーンを含む設備である場合には、母船に専用船のみならず一般船を用いて水中航走体による調査作業等を行うことができるため、専用船のスケジュールに左右されることなく調査作業等を行うことができる。
本発明の実施形態による水中航走体の管制システムの概略構成図 同水中航走体の外観斜視図 同水上管制手段の制御ブロック図 同水上管制手段の制御フロー図 同水上管制手段及び複数の水中航走体の載置状態を示す図 同水中航走体の揚収作業を示す図 同投入・揚収設備の概略構成図 同水中航走体の制御ブロック図 同水中航走体の制御フロー図 同水中航走体の他の例による制御ブロック図 同水中航走体の他の例による制御フロー図
　以下に、本発明の実施形態による水中航走体の管制方法、水中航走体の投入方法、水中航走体の揚収方法、水中航走体の管制システム、及び水中航走体の管制システムの投入・揚収設備について説明する。
　図１は本実施形態による水中航走体の管制システムの概略構成図、図２は水中航走体の外観斜視図である。
　図１では、海洋や湖沼等において、調査水域に１台の水上管制手段２０を進水させ、複数の水中航走体３０を投入し、水底を探査することにより水底の鉱物資源やエネルギー資源等の調査作業等を行う状態を示している。水上管制手段２０及び水中航走体３０は、母船（支援船）１０に積載して調査水域まで運搬してきたものである。
　水上管制手段２０及び水中航走体３０は無人かつ無索で自律航走するロボットであり、水面の近傍に配置された水上管制手段２０が、電波の届かない水中で調査作業等を行う複数の水中航走体３０に対して音響信号を利用した管制を行っている。
　水上管制手段２０には、洋上中継器（ＡＳＶ：Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を用いている。水上管制手段２０は、端部が半球面となった筒型の本体２０ａと、本体２０ａの上面に延設された垂直翼２０ｂとを備える。母船１０から調査水域に進水させた水上管制手段２０は、本体２０ａが水中に没して垂直翼２０ｂの上部が水面上に突き出た半潜水状態で用いられる。垂直翼２０ｂの上部には、ＧＰＳ等の自己位置把握手段２１と、衛星通信アンテナ及び無線ＬＡＮアンテナ等の海上通信手段２２が搭載されている。水上管制手段２０は、自己位置把握手段２１を用いてＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）衛星１からのＧＮＳＳ信号を受信することにより、自己の位置を把握できる。また、海上通信手段２２を用いて母船１０との通信を行うことができる。
　また、本体２０ａの後部には舵及びプロペラを有する移動手段２３が設けられており、移動手段２３によって水面の近傍を移動することができる。
　また、本体２０ａの下面には、音響測位手段２４及び通信手段２５が設けられている。通信手段２５は、音波を送信する送波器と音波を受信する受波器とを有する。水上管制手段２０は、音響測位手段２４を用いて水中航走体３０の位置を測定すると共に、通信手段２５を用いて水中航走体３０と音響信号による双方向通信を行い、水中航走体３０を管制している。水上管制手段２０から水中に向けて発信される音響信号が到達し易いのは、水上管制手段２０を頂点とした略円錐状の範囲であるため、この略円錐状の範囲を水上管制手段２０が管制する管制領域Ｘとしている。
　水中航走体３０には、水上管制手段２０との接続にケーブルを用いずに水中を自律的に航走する無索自律無人型の航走体（ＡＵＶ：Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を用いている。水上管制手段２０は複数の水中航走体３０を音響信号を用いて管制するため、水上管制手段２０にケーブル用の設備を設ける必要が無く、また、ケーブルが絡んだり、ケーブルによって水上管制手段２０の移動が制限されたりすることがない。
　図１では、複数の水中航走体３０を、１台の第１水中航走体３０Ａと、２台の第２水中航走体３０Ｂとした場合を示している。第１水中航走体３０Ａ及び第２水中航走体３０Ｂには、舵、推進器及びバラスト（重り）などの航走手段（潜航手段）３１が設けられており、この航走手段３１によって水中を航走及び潜航することができる。また、水中航走体３０には、自機の位置の測定に用いる自機測位手段３２と、水上管制手段２０との音響信号による双方向通信に用いる通信手段３３と、水上管制手段２０の音響測位手段２４から発せられる信号に対して返答を行う音響トランスポンダ（図示無し）が設けられている。通信手段３３は、音波を送信する送波器と音波を受信する受波器とを有する。水中航走体３０は、水上管制手段２０による測位が所定回数失敗した場合や、水上管制手段２０との通信に所定回数失敗した場合などは、緊急浮上させて母船１０に回収することができる。
　ホバリング型の第１水中航走体３０Ａは、第２水中航走体３０Ｂよりも航走速度を遅くすることができる。また、垂直スラスタや水平スラスタを有し、第２水中航走体３０Ｂよりも動きの自由度が高く、水流等がある場所においても位置を保持することができるため、主に水底近くでの精密な調査作業等を担う。第１水中航走体３０Ａには、水底の映像撮影を行うための撮像手段４１が設けられている。撮像手段４１は、例えば照明を備えたカメラである。
　図２（ａ）は第２水中航走体３０Ｂの上方斜視図、図２（ｂ）は第２水中航走体３０Ｂの下方斜視図である。航走型の第２水中航走体３０Ｂは、第１水中航走体３０Ａよりも機敏かつ高速に動くことができるため、主に水底から離れた位置でより広い範囲における調査作業等を担う。第２水中航走体３０Ｂには、水底の地形の調査を行う地形調査手段４２と水底下の地層の調査を行う地層調査手段４３が設けられている。地形調査手段４２及び地層調査手段４３は、例えばソナーである。また、第２水中航走体３０Ｂは、航走手段（潜航手段）３１として、後部に推進器３１Ａを備え、下部にバラスト（重り）３１Ｂを備えている。バラスト３１Ｂは、第２水中航走体３０Ｂから切り離し可能に取り付けられている。
　次に、水上管制手段２０の制御について、図３及び図４を用いて説明する。
　図３は水上管制手段２０の制御ブロック図、図４は水上管制手段２０の制御フロー図である。
　水上管制手段２０は、自己位置把握手段２１、海上通信手段２２、移動手段２３、音響測位手段２４、通信手段２５、管制設定部２６及び移動制御手段２７を備える。
　移動制御手段２７は、数管理部２７Ａ、待機制御部２７Ｂ、位置推定部２７Ｃ、航走記録部２７Ｄ及び管制判断部２７Ｅを有する。
　母船１０に乗船しているオペレーターは、水上管制手段２０を母船１０から調査水域に進水させる前に、管制設定部２６を用いて、水上管制手段２０に対して、水上管制手段２０の移動範囲、管制すべき水中航走体３０の数や性能、深度などといった管制に必要な情報を入力することにより管制設定を行う（ステップ１）。
　ステップ１の後、調査水域に進水した水上管制手段２０は、ステップ１で設定された管制設定に従って、後から投入された水中航走体３０の管制を開始する。まず、音響測位手段２４を用いて複数の水中航走体３０のそれぞれの位置を測定し、測位結果を移動制御手段２７に送信する（ステップ２）。
　ステップ２の後、通信手段２５を用いて複数の水中航走体３０のそれぞれとの通信状態を測定し、測定結果を移動制御手段２７に送信する（ステップ３）。通信状態は、例えばシグナル／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）で把握する。
　移動制御手段２７は、受信したステップ２における測位結果とステップ３における測定結果に基づいて、複数の水中航走体３０のそれぞれの航走経路を時刻とともに航走記録部２７Ｄに記録する（ステップ４）。
　ステップ４の後、数管理部２７Ａは、ステップ１における管制設定で入力された水中航走体３０の数と、ステップ４で航走経路が記録された水中航走体３０の数とを比較し、管制すべき水中航走体３０の全数が管制領域Ｘ内に位置するか否かを判断する（ステップ５）。
　ステップ５において、管制すべき水中航走体３０の数と航走経路が記録された水中航走体３０の数が同じか多いと判断した場合、すなわち管制すべき水中航走体３０の全数が管制領域Ｘ内に位置すると判断した場合には、その結果を管制判断部２７Ｅに送信する。
　この場合において、移動制御手段２７は、航走記録部２７Ｄに記録された航走経路等に基づいて複数の水中航走体３０の行動を予測し、その予測結果に基づいて水中航走体３０が管制領域Ｘから外れないように水上管制手段２０を移動するように制御してもよい。これにより、水中航走体３０が管制領域Ｘから外れることを未然に防ぐことができる。
　なお、水上管制手段２０を移動するに当り、移動開始時点での管制領域Ｘの中に位置する複数の水中航走体３０の数が減じない範囲で移動することが好ましい。これにより、管制領域Ｘ内に位置する水中航走体３０の数が減少することを防止できる。
　ステップ５において、管制すべき水中航走体３０の数よりも航走経路が記録された水中航走体３０の数が少ないと判断した場合、すなわち管制すべき水中航走体３０の一部又は全数が管制領域Ｘを外れたと判断した場合には、位置推定部２７Ｃは、航走記録部２７Ｄに記録された水中航走体３０の航走経路に基づいて、管制領域Ｘを外れた水中航走体３０が存在する方向を推定する（ステップ６）。
　ステップ６の後、待機制御部２７Ｂは、ステップ５において水中航走体３０が管制領域Ｘを外れたことが最初に検出されたときから所定時間経過したか否かを判断する（ステップ７）。
　ステップ７において、所定時間経過していないと判断した場合には、ステップ５に戻り、管制すべき水中航走体３０の全てが管制領域Ｘ内にいるか否かを再度判断する。
　ステップ７において、所定時間経過したと判断した場合には、待機制御部２７Ｂは、ステップ５の判断結果を管制判断部２７Ｅに送信すると共に、水上管制手段２０の移動を開始するように指示する（ステップ８）。これにより移動手段２３が動作して水上管制手段２０が移動する。
　管制すべき水中航走体３０の一部又は全数が管制領域Ｘを外れたと判断した場合であっても、管制領域Ｘを外れた水中航走体３０が自ら管制領域Ｘ内に戻ってくる可能性や、実際には管制領域Ｘ内に位置しているものの一時的な測位・通信障害により管制領域Ｘを外れたと誤って検出された可能性等があるため、本実施形態のように、水上管制手段２０を移動するに当り、水中航走体３０が管制領域Ｘを外れたことを検出してから所定時間待機し、その間にステップ５の判断を所定回数繰り返すことで、水上管制手段２０が無用に動くことを低減できる。これにより、水上管制手段２０のエネルギーの浪費や、管制領域Ｘ内に位置する水中航走体３０が管制領域Ｘから外れてしまうことを防止できる。
　また、位置推定部２７Ｃが、航走記録部２７Ｄに記録された水中航走体３０の航走経路に基づいて、管制領域Ｘを外れた水中航走体３０が存在する方向を推定し、移動制御手段２７がこの推定結果に基づいて移動手段２３を制御することで、水上管制手段２０の管制精度や移動効率を向上させ、管制領域Ｘから外れた水中航走体３０を管制領域Ｘ内により早く戻すことができる。
　移動制御手段２７は、水上管制手段２０を移動させる場合、複数の水中航走体３０の全てを管制できる位置に水上管制手段２０が移動するように移動手段２３を制御することが好ましい。これにより、全ての水中航走体３０を水上管制手段２０の管制下におくことができるため、より安全かつ効率的に調査作業等を行うことができる。
　また、複数の水中航走体３０の全数を管制できない場合は、移動制御手段２７は、複数の水中航走体３０の最大数を管制できる位置に水上管制手段２０が移動するように移動手段２３を制御することが好ましい。これにより、管制領域Ｘから外れる水中航走体３０の数を最小にすることができる。この場合、最大数は、複数の水中航走体３０の数から管制領域Ｘを逸脱した水中航走体３０、故障した水中航走体３０、浮上した水中航走体３０のいずれかを含む管制不可能数を減じた数であることが好ましい。これにより、調査可能な複数の水中航走体３０を管制領域Ｘ内に位置させて調査作業等を継続することができる。
　なお、音響信号は周波数が高いと集中し、低いと拡大する傾向にあるため、音響測位手段２４や通信手段２５の音響周波数を変えることにより、管制領域Ｘを変更することが可能である。また、音響信号の発信方向を変更し管制領域Ｘを変えることも可能である。なお、音響測位手段２４と通信手段２５の音響周波数は混信を避けるため互いの周波数帯を変えることが好ましい。
　水上管制手段２０が複数の水中航走体３０を管制領域Ｘに位置するように管制するに当り、移動手段２３により水上管制手段２０を移動制御することに加えて、音響周波数を変更することや発信方向を変更して管制領域Ｘを制御することができる。また、音響周波数を連続的に変更する可変周波数制御を行い、管制領域Ｘを広げるとともに精度よく音響測位や通信を行なうこともできる。水中航走体３０の管制領域Ｘからの逸脱が軽微な場合は、これらの方法で対応することも可能である。
　管制判断部２７Ｅは、数管理部２７Ａ又は待機制御部２７Ｂから送信された判断結果に基づいて、管制設定を変更するか否かを判断する（ステップ９）。
　ステップ９では、数管理部２７Ａから判断結果を受信した場合であって、管制すべき水中航走体３０の数と航走経路が記録された水中航走体３０の数が同じ場合には、管制設定を変更せず、ステップ２となる。
　また、数管理部２７Ａから判断結果を受信した場合であって、管制すべき水中航走体３０の数よりも航走経路が記録された水中航走体３０の数が多い場合には、ステップ１となり、管制設定部２６は、管制領域Ｘに戻った水中航走体３０を含めた管制設定に変更する。これにより、管制領域Ｘに戻った水中航走体３０を含めて管制を継続することができる。
　また、待機制御部２７Ｂから判断結果を受信した場合、すなわち管制領域Ｘを外れた水中航走体３０があるとの判断結果を受信した場合には、ステップ１となり、管制設定部２６は、管制領域Ｘを外れた水中航走体３０を除いた管制設定に変更する。これにより、管制領域Ｘを外れた水中航走体３０を除いて管制を継続することができる。
　このように本実施形態によれば、複数の水中航走体３０の数を管理する数管理部２７Ａを有することで、水上管制手段２０の移動を、水中航走体３０の数に基づいて制御することができる。
　また、水上管制手段２０が複数の水中航走体３０を測位できる位置に移動するため、複数の水中航走体３０を管制領域Ｘ内に位置させて調査作業等を継続することができる。
　また、水上管制手段２０を複数の水中航走体３０との通信が可能な位置に移動させることで、より安全かつ効率的に調査作業等を行うことができる。
　これらにより、複数の水中航走体３０を見失うことなく広い水域を安全かつ効率的に調査することができる。
　なお、水中航走体３０の管制においては、水上管制手段２０の機能を母船１０に備え、母船１０が水上管制手段２０の機能を兼ねることもできる。
　次に、水中航走体３０の管制システムの投入・揚収設備について、図５から図７を用いて説明する。
　図５は水上管制手段２０及び複数の水中航走体３０の載置状態を示す図、図６は水中航走体３０の揚収作業を示す図である。
　本実施形態の投入・揚収設備は、母船１０に搭載されている。母船１０は水中航走体３０の管制システムの投入・揚収作業用の専用設備が設けられた専用船ではなく、一般船である。
　図５に示すように、投入・揚収設備は、水上管制手段２０を載置する水上管制手段用載置台５０と、水中航走３０を載置する水中航走体用載置台６０を備える。水上管制手段用載置台５０の下部には入替手段５１が設けられ、水中航走体用載置台６０の下部には入替手段６１が設けられている。
　また、図６に示すように、投入・揚収設備は、投入・揚収設備７０を備える。投入・揚収設備７０は一般船に装備又は搭載可能なクレーンを含む設備であり、水上管制手段２０を進水及び揚収する機能と、水中航走体３０を投入及び揚収する機能を有している。これにより、水上管制手段２０と水中航走体３０を同じ設備を用いて進水、投入及び揚収することができる。また、母船１０に一般船を用いることができるため、専用船のスケジュールに左右されることなく調査作業等を行うことができる。
　本実施形態では、入替手段５１、６１をキャスターとしている。水上管制手段２０及び水中航走体３０の投入・揚収順序に従って、入替手段５１、６１により、水上管制手段用載置台５０と水中航走体用載置台６０の投入・揚収設備７０との位置関係を入れ替えることができる。これにより、水上管制手段２０及び複数の水中航走体３０を安定して載置、入れ替え、投入及び揚収作業をスムーズに行うことができる。図６では、第２水中航走体３０Ｂの揚収作業を行うにあたり、母船１０上の所定位置に水中航走体用載置台６０が配置された状態を示している。
　なお、入替手段５１、６１は、水上管制手段用載置台５０と水中航走体用載置台６０を移動させて投入・揚収設備７０との位置関係を入れ替えるロボットアームやコンベヤー等であってもよい。
　図７は投入・揚収設備の概略構成図である。
　投入・揚収設備は、表示手段８０を備える。表示手段８０は、水中航走体３０の投入順序又は揚収順序を表示するものであり、例えば電光掲示板、パソコンの画面、水中航走体３０に付された番号などである。本実施形態では、表示手段８０を、投入・揚収作業を行う作業指揮者から視認可能な位置に設けられた電光掲示板８１と、各水中航走体３０に付した識別番号８２としている。表示手段８０を備えることにより、複数の水中航走体３０の投入順序又は揚収順序の間違いを防止して、作業の効率及び安全性を向上させることができる。
　母船１０から複数の水中航走体３０を投入するに当たっては、母船１０から複数の水中航走体３０を投入する前に、水上管制手段２０を進水させる。水上管制手段２０を進水させた後に水中航走体３０を投入することで、水上管制手段２０による水中航走体３０の管制を、水中航走体３０の投入後速やかに開始することができる。また、寸法的に水中航走体３０よりも大きい水上管制手段２０を先に進水させることにより、複数の水中航走体３０の母船１０上における作業スペースも広く確保できる。これにより、投入作業の効率及び安全性が向上する。
　先に進水した水中航走体３０よりも寸法的にも大きい水上管制手段２０は、進水後、母船１０から所定距離Ｈ離れるように移動する。所定距離Ｈは、後から投入される水中航走体３０が衝突したり、投入作業の邪魔となることがなく、かつ、後から投入される複数の水中航走体３０の管制を行うことができる範囲内とする。これにより、投入作業の効率及び安全性がさらに向上する。なお、所定距離Ｈは、水中航走体３０の投入位置からの所定距離Ｈ１として設定してもよいし、船舶の側面からの所定距離Ｈ２として設定してもよい。
　複数の水中航走体３０の投入順序は、水中航走体３０の沈降速度又は潜航速度の少なくとも一方を考慮して定めることが好ましい。
　例えば沈降速度や潜航速度が第２水中航走体３０Ｂよりも遅く、探査深度も大きい第１水中航走体３０Ａを先に投入することなどにより、調査開始までの時間を短縮でき、調査作業全体の効率を向上させることができる。また、各水中航走体３０間の沈降速度や潜航速度の差を考慮した投入順序とすることで、投入した水中航走体３０同士の衝突を防止することができ、安全性が向上する。
　また、母船１０の上で複数の水中航走体３０の探査深度を水中航走体３０に設定し、かつ水上管制手段２０に水中航走体３０に設定した探査深度を入力することが好ましい。これにより、予め設定した探査深度において、複数の水中航走体３０が水上管制手段２０の管制を受けながら調査作業等を行うことができる。また、作業スペースを広く取れる母船１０の上で、かつ水に触れることなく探査深度を入力できる。
　なお、探査深度以外に、探査ミッション、探査領域、航走経路などといった探査に必要な情報を入力することにより探査条件として設定することも可能である。
　母船１０に複数の水中航走体３０を揚収するに当たっては、複数の水中航走体３０を順次水中から揚収した後に、水上管制手段２０を揚収する。最後に水上管制手段２０を揚収することで、水中航走体３０の位置や通信状態を水上管制手段２０で把握しながら揚収することができる。これにより、揚収作業の効率及び安全性が向上する。
　水上管制手段２０は、複数の水中航走体３０を揚収している間は、母船１０から所定距離Ｈ離れた位置で待機する。所定距離Ｈは、浮上してくる水中航走体３０が衝突したり、水中航走体３０の揚収作業の邪魔となることがなく、かつ、揚収されていない水中航走体３０の管制を行うことができる範囲内とする。これにより、揚収作業の効率及び安全性がさらに向上する。なお、所定距離Ｈは、水中航走体３０の揚収位置からの所定距離Ｈ１として設定してもよいし、船舶の側面からの所定距離Ｈ２として設定してもよい。
　複数の水中航走体３０の揚収順序は、浮上した順であることが好ましい。浮上した順に揚収することで、先に浮上した水中航走体３０に後から浮上した水中航走体３０が衝突することを防止できる。また、浮上した水中航走体３０が水に流されて見失うことを防止できる。
　また、複数の水中航走体３０の揚収が完了するまで、水上管制手段２０は、母船１０から所定距離Ｈ離れた位置で水中航走体３０の管制を行うことが好ましい。全ての水中航走体３０が揚収されるまで水上管制手段２０による水中航走体３０の管制を継続することにより、揚収作業の効率及び安全性が向上する。
　次に、水中航走体３０の制御について、図８及び図９を用いて説明する。
　図８は水中航走体３０の制御ブロック図、図９は水中航走体３０の制御フロー図である。
　水中航走体３０は、航走手段３１、自機測位手段３２、通信手段３３、深度計３４、航走制御手段３５及び航走設定部３６を備える。
　航走制御手段３５は、深度制御部３５Ａ、緊急制御部３５Ｂ、位置推定部３５Ｃ、経路記録部３５Ｄ、管制領域判断部３５Ｅを有する。
　母船１０に乗船しているオペレーターは、水中航走体３０を母船１０から調査水域に投入する前に、航走設定部３６を用いて、水中航走体３０に対して、水中航走体３０の調査範囲や調査対象などといった調査に必要な情報を入力することにより航走条件設定を行う（ステップ１１）。
　ステップ１１の後、調査水域に投入された複数の水中航走体３０は、ステップ１１で設定された航走条件に従って潜航及び航走を開始する（ステップ１２）。
　ステップ１２の後、水中航走体３０は、自機測位手段３２を用いて自機の位置を測定し、航走制御手段３５に送信する（ステップ１３）。自機位置の測定は、例えば、速度センサ及びジャイロセンサを搭載し、自機の速度及び加速度を検出して算出することにより行う。
　ステップ１３の後、通信手段３３を用いて水上管制手段２０との通信状態を測定し、測定結果を航走制御手段３５に送信する（ステップ１４）。通信状態は、例えばシグナル／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）で把握する。
　　航走制御手段３５は、受信したステップ１３における測位結果とステップ１４における測定結果に基づいて、自機の航走経路を時刻と共に経路記録部３５Ｄに記録する（ステップ１５）。
　なお、水中航走体３０は、通信手段３３を用いて水上管制手段２０と通信を行い、ステップ１３で測定した自機の位置を水上管制手段２０に伝え、水上管制手段２０が、水中航走体３０で得られた位置を、移動制御手段２７における位置推定や管制判断、また移動制御に補完的に役立てることもできる。
　ステップ１５の後、管制領域判断部３５Ｅは、経路記録部３５Ｄに記録された航走経路に基づいて、自機が管制領域Ｘ内にいるか否かを判断する（ステップ１６）。
　ステップ１６において、自機が管制領域Ｘ内にいると判断した場合には、ステップ１３に戻る。
　ステップ１６において、自機が管制領域Ｘ内にいないと判断した場合には、位置推定部３５Ｃは、自機測位手段３２による測位結果と、深度計３４による測定結果と、経路記録部３５Ｄに記録された航走経路に基づいて、自機の位置を推定し、管制領域Ｘに戻る経路を選択する（ステップ１７）。
　ステップ１７において、記録された航走経路を逆に航走して管制領域Ｘに戻る経路を選択した場合には、緊急制御部３５Ｂが、今まで航走して来た経路を逆に戻るように航走手段３１の制御を行う。また、管制領域Ｘは傘状に広がっているため、ステップ１７において、深度を大きくして管制領域Ｘに至る経路を選択した場合には、深度制御部３５Ａが、自機の深度を大きくするように航走手段３１の制御を行う（ステップ１８）。これにより、水中航走体３０が自ら管制領域Ｘに戻り、水上管制手段２０の管制を再び受けながら作業を継続することができる。
　次に、水中航走体３０の制御の他の例について、図１０及び図１１を用いて説明する。
　図１０は水中航走体３０の他の例による制御ブロック図、図１１は水中航走体３０の他の例による制御フロー図である。
　水中航走体３０は、航走手段３１、自機測位手段３２、通信手段３３、深度計３４、伝送手段３７、記録手段３８、航走速度設定部３９、航走制御部４０、撮像手段４１、地形調査手段４２、地層調査手段４３、設定手段４４及び探査ミッション遂行手段４５を備える。
　探査ミッション遂行手段４５は、深度制御部４５Ａ、潜航制御部４５Ｂ、位置推定部４５Ｃ、時刻管理部４５Ｄ、ミッション制御部４５Ｅを有する。
　航走制御部４０は、管制領域判断部４０Ａを有する。
　母船１０に乗船しているオペレーターは、水中航走体３０を母船１０から探査水域に投入する前に、設定手段４４を用いて、水中航走体３０に対して、水中航走体３０の探査ミッション、探査深度、探査領域及び航走経路などといった探査に必要な情報を入力することにより探査条件設定を行うと共に、航走速度設定部３９を用いて、水中航走体３０に対して、航走速度を設定する（ステップ２１）。探査ミッション、探査深度、探査領域及び航走経路は、水中航走体３０ごとに異ならせて設定する。
　設定した探査深度などの探査条件及び航走速度は、水上管制手段２０に入力する。
　探査領域は、設定された各々の探査深度において、複数の水中航走体３０が各々の探査領域を有するように設定することが好ましい。これにより、一層効率よく探査を行うことができる。
　また、航走経路は、各々の探査領域を航走する水中航走体３０の航走軌跡が、同時刻に重ならないように、航走経路を設定することが好ましい。これにより、探査深度が近接した水中航走体３０同士の衝突を防止して安全性を高めることができる。また、水中航走体３０が上下に重ならないようにすることで、水中航走体３０が誤観測を起こしたり観測不能に陥ったりすることを低減できる。
　また、水中航走体３０ごとに異ならせて設定する探査深度は、探査深度が水底に近い低高度探査深度と、探査深度が水底から遠い高高度探査深度を有することが好ましく、低高度探査深度は水底からの高度（距離）が１ｍ以上５０ｍ未満とし、高高度探査深度は水底からの高度（距離）が１０ｍ以上２００ｍ未満とすることがより好ましい。これにより、水底に近い領域と、水底から遠い領域を効率よく探査することができる。本実施形態では、ホバリング型の第１水中航走体３０Ａが低高度探査深度の領域の探査を担い、航走型の第２水中航走体３０Ｂが高高度探査深度の領域の探査を担っている。第１水中航走体３０Ａの航走速度は第２水中航走体３０Ｂの航走速度よりも遅いため、水底近くでの探査をより精密なものとすることができる。
　ステップ２１の後、複数の水中航走体３０を投入順序に従って水中に投入する（ステップ２２）。
　先に進水させた水上管制手段２０は、投入された水中航走体３０の管制を開始する。
　ステップ２２の後、複数の水中航走体３０は潜航及び沈降を開始する（ステップ２３）。
　潜航は推進器３１Ａ及びバラスト３１Ｂを用いて行い、沈降は推進器３１を停止してバラスト３１Ｂの重さのみによって行う。
　潜航及び沈降にあたって複数の水中航走体３０の各々は、深度計３４及び自機測位手段３２を用いて自機の深度及び位置を測定し、深度制御部４５Ａ、潜航制御部４５Ｂ及び位置推定部４５Ｃを有する探査ミッション遂行手段４５が、ステップ２１で設定された探査深度に従って航走制御部４０を制御する。航走制御部４０は、探査ミッション遂行手段４５による制御と航走速度設定部３９で設定された航走速度に従って航走手段３１を制御する。
　自機測位手段３２による自機の位置の測定は、例えば、速度センサ及びジャイロセンサを搭載し、自機の速度及び加速度を検出して算出することにより行う。
　ステップ２３の後、設定された探査深度に達した水中航走体３０は航走を開始する（ステップ２４）。
　設定された探査深度で航走を開始した各水中航走体３０は、自機測位手段３２を用いて自機の位置を測定し、探査ミッション遂行手段４５に送信する。位置推定部４５Ｃを有する探査ミッション遂行手段４５は、ステップ２１で設定された探査領域を水中航走体３０が航走するように航走制御部４０を制御する。航走制御部４０は、探査ミッション遂行手段４５による制御と航走速度設定部３９で設定された航走速度に従って航走手段３１を制御する。これにより、水中航走体３０は探査領域を航走する（ステップ２５）。
　時刻を管理する時刻管理部４５Ｄを有する探査ミッション遂行手段４５は、ステップ１で設定された航走経路に従って、他の水中航走体３０と航走軌跡が同時刻に重ならないように航走制御部４０を制御する。
　航走制御部４０は、探査ミッション遂行手段４５から受信した自機の推定位置、深度及び水上管制手段２０との通信状態に基づいて、水上管制手段２０の管制領域Ｘ内で航走する（ステップ２６）。通信状態は、例えばシグナル／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）で把握する。
　また、航走制御部４０は、管制領域判断部４０Ａを有し、自機の推定位置及び水上管制手段２０との通信状態に基づいて、自機が管制領域Ｘ内に位置するか否かを定期的に判断する（ステップ２７）。
　ステップ２７において、自機が管制領域Ｘ内にいると判断した場合には、探査ミッションを遂行する（ステップ２８）。
　探査ミッション遂行手段４５のミッション制御部４５Ｅが、第１水中航走体３０Ａに設けられた撮像手段４１を制御することにより、水底の映像撮影を行うことができる。また、ミッション制御部４５Ｅが、第２水中航走体３０Ｂに設けられた地形調査手段４２及び地層調査手段４３を制御することにより、水底の地形及び水底下の地層の情報を得ることができる。
　得られた撮影画像、水底の地形及び水底下の地層の情報といった探査ミッション遂行結果は、ハードディスクや磁気テープ等の記録手段３８に記録される。また、伝送手段３７で符号化等の処理が行われた後に通信手段３３を用いて水上管制手段２０へ送信される（ステップ２９）。
　ステップ２９の後、探査ミッション遂行手段４５は、設定された探査ミッションを完了したと判断した場合は、探査ミッションを終了し（ステップ３０）、自機を浮上させる（ステップ３１）。
　ステップ２７において、自機が管制領域Ｘ内にいないと判断した場合には、探査ミッション遂行手段は、探査続行不可能と判断し、自機を浮上させる（ステップ３１）。
　なお、浮上させる前に、自機測位手段３２による測位結果等に基づいて、位置推定部４５Ｃによる自機の位置推定を行い、管制領域Ｘに戻れるか否かを判断し、戻れないと判断した場合に浮上させるようにしてもよい。
　なお、複数の水中航走体３０の設定手段４４で設定される探査深度等の探査条件は、母船１０における探査条件設定以外にも、母船１０からの指示を水上管制手段２０を介して、又は水上管制手段２０にプログラムされたスケジュールに基づいて、自動的に更新することも可能である。
　本発明の水中航走体の管制方法、水中航走体の投入方法、水中航走体の揚収方法、水中航走体の管制システム、及び水中航走体の管制システムの投入・揚収設備は、複数の水中航走体を調査水域に展開・運用して水底探査等の調査作業等を安全かつ効率的に行うことができる。
１０　母船
２０　水上管制手段
２３　移動手段
２４　音響測位手段
２５　通信手段
２７　移動制御手段
２７Ａ　数管理部
２７Ｂ　待機制御部
２７Ｄ　航走記録部
３０　水中航走体
３３　通信手段
３５　航走制御手段
４４　設定手段
５０　水上管制手段用載置台
５１　入替手段
６０　水中航走体用載置台
６１　入替手段
７０　投入・揚収設備
８０　表示手段
Ｈ　所定距離
Ｘ　管制領域

Claims (32)

  1. 　水面の近傍を移動可能な移動手段を有した水上管制手段により、水の中を航走する複数の水中航走体を管制するにあたり、前記水上管制手段に設けた音響測位手段を利用して、前記水上管制手段が複数の前記水中航走体を測位できる管制領域に複数の前記水中航走体が位置するように、前記移動手段により前記水上管制手段を移動制御することを特徴とする水中航走体の管制方法。
  2. 　前記水上管制手段と複数の前記水中航走体にそれぞれ設けた通信手段を利用して、前記移動手段により前記水上管制手段を移動制御することを特徴とする請求項１に記載の水中航走体の管制方法。
  3. 　複数の前記水中航走体の全てを管制できる位置に、前記水上管制手段を移動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水中航走体の管制方法。
  4. 　複数の前記水中航走体の最大数を管制できる位置に、前記水上管制手段を移動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水中航走体の管制方法。
  5. 　前記最大数は、複数の前記水中航走体の数から前記管制領域を逸脱した前記水中航走体、故障した前記水中航走体、緊急浮上した前記水中航走体のいずれかを含む管制不可能数を減じた数であることを特徴とする請求項４に記載の水中航走体の管制方法。
  6. 　前記水上管制手段を移動するに当り、移動開始時点での前記管制領域の中に位置する複数の前記水中航走体の数が減じない範囲で移動することを特徴とする請求項１から請求項５のうちの１項に記載の水中航走体の管制方法。
  7. 　前記水上管制手段を移動するに当り、前記水中航走体が前記管制領域を外れたことを検出してから、所定時間を待機した後、前記水上管制手段を移動開始することを特徴とする請求項１から請求項６のうちの１項に記載の水中航走体の管制方法。
  8. 　前記水上管制手段における複数の前記水中航走体の航走の記録に基づいて、前記水上管制手段を移動することを特徴とする請求項１から請求項７うちの１項に記載の水中航走体の管制方法。
  9. 　複数の前記水中航走体のうちの前記管制領域を外れた前記水中航走体の前記航走の記録に基づいて、前記管制領域を外れた前記水中航走体が存在すると推定される方向に前記水上管制手段を移動することを特徴とする請求項８に記載の水中航走体の管制方法。
  10. 　前記管制領域から外れたことを前記水中航走体が検出した場合に、前記水中航走体は、今まで航走して来た経路を逆に戻る、又は前記水中における深度を大きくする方向に航走することを特徴とする請求項１から請求項９のうちの１項に記載の水中航走体の管制方法。
  11. 　請求項１から請求項１０のうちの１項に記載の水中航走体の管制方法に用いる水中航走体の投入方法であって、複数の前記水中航走体を水中に投入するに当たり、前記水上管制手段を先に進水させ、その後に、複数の前記水中航走体を順次水中に投入することを特徴とする水中航走体の投入方法。
  12. 　先に進水した前記水上管制手段は、進水後、前記母船から所定距離離れるように移動することを特徴とする請求項１１に記載の水中航走体の投入方法。
  13. 　複数の前記水中航走体の投入順序は、前記水中航走体の沈降速度及び/又は潜航速度を考慮して定められることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の水中航走体の投入方法。
  14. 　前記母船の上で複数の前記水中航走体の探査深度を前記水中航走体に設定し、かつ前記水上管制手段に前記探査深度を入力することを特徴とする請求項１１から請求項１３のうちの１項に記載の水中航走体の投入方法。
  15. 　請求項１から請求項１０のうちの１項に記載の水中航走体の管制方法に用いる水中航走体の揚収方法であって、複数の前記水中航走体を水中から揚収するに当たり、複数の前記水中航走体を順次水中から揚収した後に、前記水上管制手段を揚収することを特徴とする水中航走体の揚収方法。
  16. 　後から揚収する前記水上管制手段は、複数の前記水中航走体を揚収している間は、前記母船から所定距離離れた位置で待機することを特徴とする請求項１５に記載の水中航走体の揚収方法。
  17. 　複数の前記水中航走体の揚収する順序は、浮上した順であることを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の水中航走体の揚収方法。
  18. 　複数の前記水中航走体の揚収が完了するまで、前記水上管制手段は管制を行うことを特徴とする請求項１５から請求項１７のうちの１項に記載の水中航走体の揚収方法。
  19. 　水面の近傍を航走可能な移動手段を有した水上管制手段と、水の中を航走する複数の水中航走体と、前記水上管制手段に設けた音響測位手段とを備え、前記水上管制手段が複数の前記水中航走体を前記音響測位手段により測位できる管制領域に複数の前記水中航走体が位置するように、前記移動手段により前記水上管制手段を移動制御する移動制御手段を前記水上管制手段に備えたことを特徴とする水中航走体の管制システム。
  20. 　前記水上管制手段と複数の前記水中航走体にそれぞれ通信手段をさらに備え、前記移動制御手段が複数の前記水中航走体と前記通信手段が通信できる管制領域に複数の前記水中航走体が位置するように移動制御することを特徴とする請求項１９に記載の水中航走体の管制システム。
  21. 　前記移動制御手段は、複数の前記水中航走体の数を管理する数管理部を有することを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の水中航走体の管制システム。
  22. 　前記数管理部は、複数の前記水中航走体の数から前記管制領域を逸脱した前記水中航走体、故障した前記水中航走体、緊急浮上した前記水中航走体のいずれかを含む管制不可能数を考慮して前記水中航走体の数を管理することを特徴とする請求項２１に記載の水中航走体の管制システム。
  23. 　前記移動制御手段は、前記水上管制手段を移動するに当り、移動開始時点での前記管制領域の中に位置する複数の前記水中航走体の数が減じない範囲で移動するように制御することを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の水中航走体の管制システム。
  24. 　前記移動制御手段は、前記水中航走体が前記管制領域を外れたことを検出してから、所定時間を待機した後、前記水上管制手段を移動開始するように指示する待機制御部を有することを特徴とする請求項１９から請求項２３のうちの１項に記載の水中航走体の管制システム。
  25. 　前記移動制御手段は、複数の前記水中航走体の航走を記録する航走記録部を有することを特徴とする請求項１９から請求項２４のうちの１項に記載の水中航走体の管制システム。
  26. 　前記航走記録部における複数の前記水中航走体の前記航走の記録に基づいて、前記移動制御手段が、前記管制領域を外れた前記水中航走体が存在すると推定される方向に前記水上管制手段を移動するように制御することを特徴とする請求項２５に記載の水中航走体の管制システム。
  27. 　前記水中航走体に航走制御手段と自機測位手段を有し、前記航走制御手段は、前記水中航走体が前記管制領域から外れたことを検出した場合に、前記自機測位手段により自機の位置を推定し、今まで航走して来た経路を逆に戻る、又は前記水中における深度を大きくする方向に前記水中航走体の航走させることを特徴とする請求項１９から請求項２６のうちの１項に記載の水中航走体の管制システム。
  28. 　請求項１９から請求項２７のうちの１項に記載の水中航走体の管制システムの投入・揚収設備であって、投入・揚収設備と、前記水上管制手段を載置する水上管制手段用載置台と、複数の前記水中航走体を載置する水中航走体用載置台と、前記水上管制手段用載置台と前記水中航走体用載置台の前記投入・揚収設備との位置関係を入れ替える入替手段とを備えたことを特徴とする水中航走体の管制システムの投入・揚収設備。
  29. 　複数の前記水中航走体の探査深度を設定する設定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２８に記載の水中航走体の管制システムの投入・揚収設備。
  30. 　設定された複数の前記水中航走体の投入順序及び/又は揚収順序を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２８又は請求項２９に記載の水中航走体の管制システムの投入・揚収設備。
  31. 　前記投入・揚収設備は、前記水上管制手段を進水・揚収する機能を有していることを特徴とする請求項２８から請求項３０のうちの１項に記載の水中航走体の管制システムの投入・揚収設備。
  32. 　前記母船は一般船であり、前記投入・揚収設備は前記一般船に装備されているクレーンを含む設備であることを特徴とする請求項２８から請求項３１のうちの１項に記載の水中航走体の管制システムの投入・揚収設備。
     
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