(57)【要約】      （修正有）【課題】特定の深度に精度よく制御できる浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームを提供する。【解決手段】プレッシャートランスデューサーを含む浮力エンジンサブシステム１０１と、浮力エンジンコントローラーに接続されるプレッシャートランスデューサーと、所定のパラメータ付き線形コントロール作動点一体で構成されているゲインスケジューラー設置の、そのゲインスケジューラーは選択された作動点を基に浮力エンジンコントローラーパラメータを指示し浮力エンジンコントローラーは浮力エンジンにプラットフォームが所望深度を達成するまで調整を命令する、エンジンボリュームをコントロールする為の適応PIDコントロールシステムを使用して浮力エンジンに命令する為に構成されている浮力エンジンコントローラーとを備えている浮力エンジンサブシステム及びカメラサブシステム１２７から構成される。【選択図】図１
2020032996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレッシャートランスデューサーを含んでいる浮力エンジンサブシステムと、浮力エンジンコントローラーにプレッシャー記録を提供するように構成されているプレッシャートランスデューサーと、所定のパラメータ付き線形コントロール作動点一体で構成されているゲインスケジューラー設置の、そのゲインスケジューラーは選択された作動点を基に浮力エンジンコントローラーパラメータを指示し浮力エンジンコントローラーは浮力エンジンにプラットフォームが所望深度を達成するまで調整を命令する、エンジンボリュームをコントロールする為の適応PIDコントロールシステムを使用して浮力エンジンに命令する為に構成されている浮力エンジンコントローラーとを備えている浮力エンジンサブシステムと又カメラサブシステムから成る浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム装置。
【請求項２】
前記請求項１の装置は、作動点間の推移時にボリュームオフセットを可能にするゲインスケジューラーを備えている装置。
【請求項３】
前記請求項１の装置は、作動点が二つある装置。
【請求項４】
前記請求項１の装置は、パラメータが所望深度を急速に達成する時にターミナル速度で一つの作動点がプラットフォームを表示する装置。
【請求項５】
前記請求項１の装置は、パラメータが最小限に作動する場所ほぼ一定の深度時に一つの作動点がプラットフォームを表示する装置。
【請求項６】
前記請求項１の装置は、5m未満の絶対誤差を維持しながらパラメータが最小限に作動する場所ほぼ一定の深度時に一つの作動点がプラットフォームを表示する装置。
【請求項７】
前記請求項１の装置は、深度が1 cm/秒未満で変化しパラメータが最小限に作動している時に一つの作動点がプラットフォームを表示する装置。
【請求項８】
前記請求項１の装置は、ライティング手段、カメラ、ビデオレコーダーを含んでいるカメラサブシステムを備え、カメラは、視野が増加するように構成されたティルティングメカニズム上に設置されている装置。
【請求項９】
前記請求項１の装置は、視野によりライティングをも調整できるカメラサブシステムを備える装置。
【請求項１０】
前記請求項１の装置は、音響モデムと音響トランスデューサーを有する音響モデムサブシステムをも含んでいる浮力コントロールラグランジュプラットフォームを備える装置。
【請求項１１】
前記請求項１の装置は、リモートオペレーターとの双方向交信を構成されているサブシステムをも含んでいる浮力コントロールラグランジュプラットフォームを備える装置。
【請求項１２】
前記請求項１の装置は、一つ以上のリカバリービーコンとパワーサプライを有するリカバリーサブシステムをも含んでいる浮力コントロールラグランジュプラットフォームを備える装置。
【請求項１３】
前記請求項１の装置は、一つ以上のリカバリービーコンとサブシステムを一年中給電可能できるパワーサプライを有するリカバリーサブシステムをも含んでいる浮力コントロールラグランジュプラットフォームを備える装置。
【請求項１４】
前記請求項１の装置は、一つ以上のリカバリービーコンと装置展開中全体的に作動できるパワーサプライを有するリカバリーサブシステムをも含んでいる浮力コントロールラグランジュプラットフォームを備える装置。
【請求項１５】
オープンウォーター観測目的の手段は、水上艦艇から音響測深機を使用する海水調査、観測目的の為の深度層の確認、上記層での観測モードの為の所望設定指定、水上艦艇から浮力コントロールラグランジュプラットフォームに対しての所望深度とモード送信、上記命令によるプラットフォームからの所望層の記録、プロセス或いは更なる命令の為のプラットフォームから水上艦艇に送り返されるパフォーマンスとデータ送信を含む。
【請求項１６】
前記請求項１５の手段は、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームによって記録された状態について更なる情報を提供する導電率装置、温度装置、プレッシャー（ＣＴＤ）装置に繋がれている水上艦艇を含む。
【請求項１７】
前記請求項１５の手段は、サブシステムの作動状況の為にプラットフォームにクエリを行う水上艦艇を含む。
【請求項１８】
前記請求項１５の手段は、日周垂直移行中プラットフォームの深度を命令をもする水上艦艇を備える。
【請求項１９】
オープンウォーターの浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム範囲内の残存手段は、スイムプラットフォームの水上艦艇への取付、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームと水上艦艇との間のデジタル音響リンク設置、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームと水上艦艇との間の深度と領域のクエリング、水上艦艇の近隣位置への再配置、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームから水上艦艇への二度目の深度と領域のクエリング、上記2つのクエリに基づく可能位置の為の重複輪の描画、上記2つの輪の交点の一つに水上艦艇を移動する再配置、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームから水上艦艇への三度目の深度と領域のクエリング、上記三つのクエリに基づく浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームの位置の推定、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームの領域に留まる為の必要性に応じての定期的反復を含む。
【請求項２０】
前記請求項１９の手段は、深度とモードの観測ごとにプラットフォームに命令を同時送信しながら遂行された点を留意されたい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームの装置、システム及び方法に関する。
【０００２】
この出願は、２０１８年８月２９日に出願された米国仮特許出願番号No. 62/724,203,  出願名称「浮力コントロール  ラグランジュ  カメラプラットフォーム」の優先権を主張し、参照することにより本書内容全体に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
外洋（遠洋）生態系は、この惑星で最大な又最も未発見なシステムを象徴する中の一つである。いわゆる音響散乱と呼ばれる層も含まれる中深海水層（深海200-1000M）そして深海浮遊性層（深海1000-1500M）は、地球最大（全バイオマス及び個体数の両方で）の生態群集の生育地である。これらの層は、小形遊泳生物（泳魚、甲殻類、頭足綱類又ゲル状物）の生息環境を形成し、小形遊泳生物は一次生産者（植物性プランクトン）と頂点漂泳性深海魚（海洋哺乳類又は大型魚）の間の栄養段階を形成する。これらの層の垂直移動は、環境から二酸化炭素を吸収し又頂点捕食者の食用供給の海洋能力に重大な貢献をしている。更に、これらの層の個体群は彼らの生理学又形態学的手段により希少な食物又光の環境に適応できる驚くべき能力を発揮している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記システムの研究は、現在のサンプリング法の高いコストにより妨げられている。現在法の高いコストは使用利用が少ない理由に繋がり、上記分野を占める生物の現在の理解を制限している。現在の研究方法は、ネットトロール、水中音波探知機の研究又はスキューバダイバーによる上段水柱調査などである。安価な着陸船システムを導入できる深海ベントス又は野生動物のカメラトラップが使用できる地上と違って、散乱層はスキューバ領域と深海ベントスの間の深さで更に困難な領域である。浮力エンジンは輸送船をさまざまな用途により特定の深さを維持する事ができるが、精度、効率及び制御に問題があった。浮力エンジンは目標深度をオーバーシュートし複数の調整を必要とすることがあり、浮力エンジンは特定深度を維持することができず、層の予測されない性質がプリプログラミングを不完全にする事がある。上記制限が、深度を十分に制御出来ない為に、探査と観測のための浮力エンジンの使用を限定してしまっている。
【０００５】
典型的には、深い散乱層(スキューバ領域を超えた)の画像化は、高価な有人潜水艇、遠隔操作船又は自律水中船で行われる。散乱層領域での生態系の記録の更なる試みとしてテザードックカメラシステムがあるが、これらの試みは制御不能な海中離岸流の影響下にあり、不規則な動きで記録を損なう可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ドリフトカメラの代表的な開示は、浮力エンジンとエンジンコントローラーが所望深度にプラットフォームを調整する事ができるオープンウォーター観測の為の浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームである。エンジンコントローラーは、所望深度を達成するためのゲインスケジューリングを備えた適応型比例積分偏差 (PID) コントロールシステムを使用することができる。ゲインスケジューリングは、状態によって調整速度の為又は調整を最小限にする為に選択できる作動点に基づいていてもよい。
【０００７】
観測方法の一例実施形態は、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム、音響測深機付水上艦艇及びプラットフォームと艦艇との間の交信手段から成っていてもよい。水上艦艇は音響測深機を利用して観測対象とするオープンウォーターの層を識別し、プラットフォームに交信することができる。プラットフォームはその指示に従って層を観察し、水上艦艇にパフォーマンスフィードバック及びデータを送る事が出来る。水上艦艇とプラットフォームとの間の交信は、音響モデムを使用してもよい。モデムはプラットフォームに送る為の命令或いは深度や範囲や他の情報に関するクエリを実行させる事が出来る。これらのクエリはプラットフォームが漂流される都度、プラットフォームを追跡するのに使用される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームの一例実施形態を示す図である。
【図２】浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォームの電気系配置図の一例実施形態を示す図である。
【図３】浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム内のカメラサブシステムの一例実施形態を示す図である。
【図４】浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム内の浮力エンジンの一例実施形態を示す図である。
【図５】浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム内の浮力エンジンの為の適応型比例積分偏差コントロールシステムを説明した一例実施形態を示す図である。
【図６】浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム付き水上艦艇使用を説明した一例実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の態様は、下記形態及び本発明特定実施形態についての関連図面において開示される。代替実施形態は、本発明の趣旨または範囲から外れずに考案され得る点に留意されたい。その上、本発明の一例実施形態の周知要素は、本発明の関連する詳細を不明瞭にしない様に、詳細に記載されないか又は省略される点にも留意されたい。更に、本明細書に使われている用語の形態議論の理解を容易にする為、以下に説明する。
【００１０】
本明細書内、「一例（exemplary）」は「用例（example）、実例（instance）、又はイラストレーション（illustration）の機能を果たす」事を意味する。本明細書内記載の実施形態は限定ではなく、むしろ一例（exemplary）のみである。本記載の実施形態は、他の実施形態より好ましい或いは有利だと解釈されるとは限らない事を理解されるべき点に留意されたい。更に、「本発明の実施形態」「実施形態」「本発明」という用語は、本発明の議論された特徴、利点或いは動作様式全ての実施形態を含むという事を必要としない点も留意されたい。
【００１１】
更に、多くの実施形態は、例えば、コンピューティングデバイスの要素の様に、実行されるアクションの一連の観点から説明されている。本明細書に記載されている様々なアクションが特定の回路（例えば、特定用途向け集積回路 (ASICs)）によって、1つ或いは一つ以上のプロセッサーによって実行されるプログラム命令によって、或いは、上記両方の組み合わせによって、行われることが認識される点を留意されたい。又、本明細書に記載されるアクションのこれらの一連は、実行時に関連プロセッサーに本明細書記載の機能を実行させるコンピュータ命令の対応するセットの格納を有するいかなる様式のコンピュータ可読記憶媒体内で完全に具体化されると考慮することができる。従って、本発明の様々な局面は、多数の異なる形態で具体化され得、それら全ては請求項に係る主題の範囲内にあると熟慮されている。又、本明細書の実施形態それぞれは、実施形態の対応形式を、例えば、「論理設定」の様に記載アクション行動として説明する場合がある点を留意されたい。
【００１２】
一例（exemplary）実施形態又概して図の参照により、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム100又その使用を説明する。一例図１は、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム100の一例実施形態を示す。一例実施形態の実施形態はカメラサブシステム127、リカバリーサブシステム138、浮力エンジンサブシステム101、音響モデムサブシステム144を含んでいてもよい。サブシステム127、138、101、144は防水コネクタに接続させる事が出来る。プラットフォーム100は水中生態系の研究に使用される。研究は遠洋層の遠洋生態系とその海生生物の観測を含む。観察は小形遊泳生物のイメージングも含まれる。
【００１３】
一例図2は、サブシステム機能の一例フローチャートを描写する。図2は、電気ブロック図149を描写する。電気ブロック図149は、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム100とそのサブシステムの構成要素を接続する一例手段を示す。
【００１４】
浮力エンジンサブシステム101は、プラットフォーム100の深さをコントロールするのに使用することが出来る。浮力エンジンサブシステム101は、浮力エンジンコントローラースイッチ102、浮力エンジンコントローラー103、浮力エンジン109を含んでもよい。浮力エンジンコントローラースイッチ102は、浮力エンジンコントローラー103を入れたり切ったりするのに使用される。スイッチ102は、磁気スイッチである。浮力エンジンコントローラー103は、隔壁に接続されていてもよい。隔壁は、隔壁連結108を含んでいてもよい。隔壁連結108は、浮力エンジンコントローラー103のプログラムに使用される。隔壁連結108は、浮力エンジンコントローラー103を充電するのにも使用する事が出来る。浮力エンジンコントローラー103は、浮力エンジン109をコントロールする。浮力エンジンコントローラー103は、プレッシャートランスデューサー106よりプレッシャー記録を受信する事が出来る。浮力エンジンコントローラー103は、プレッシャーを使用し浮力エンジン109にどの様な命令をするかを決定する事が出来る。浮力エンジンコントローラー103は、更にドロップウェイト125の為のバーンワイヤー126をコントロールできる。バーンワイヤー126は、ドロップウェイト125の解除を駆動する。ドロップウェイト125は、プラットフォーム100を回復のために海面に戻す為に解除される。ドロップウェイト125解除は、回復のための安全装置として使われる事が出来る。浮力エンジンコントローラー103は、カメラサブシステム127に接続されている。浮力エンジンコントローラー103は、カメラサブシステム127に命令を出す事が出来る。浮力エンジンコントローラー103は、カメラサブシステム127からデータを受信できる。浮力エンジンコントローラー103は、音響モデムサブシステム144に接続させる事が出来る。浮力エンジンコントローラー103は、音響モデムサブシステム144から命令を受信する事が出来る。浮力エンジンコントローラー103は、音響モデムサブシステム144にデータを送信する事ができる。
【００１５】
カメラサブシステム127は、オープンウォーターの層を記録するのに使用する事ができる。カメラサブシステム127は、カメラスイッチ135、カメラコントローラー134、ライティング132、ビデオレコーダー130、カメラ129、隔壁コネクタ136を含んでいてもよい。カメラスイッチ135は、カメラコントローラー134を入れたり切ったりするのに使用される。カメラスイッチ135は、磁気スイッチである。ライティング132は、高出力LEDであってもよい。カメラコントローラー134は、浮力エンジンコントローラー103に接続する事が出来る。カメラコントローラー134は、音響モデムサブシステム144に接続する事が出来る。カメラコントローラー132は、音響モデムサブシステム144から命令を受信する事が出来る。カメラコントローラー132は、隔壁コネクタ136に接続している。隔壁コネクタ136は、USBを含んでいてもよい。隔壁コネクタ136は、カメラコントローラー132をプログラムするのに使用される。カメラコントローラー132は、ライティング132、カメラ129、ビデオレコーダー130に命令を送信できる。カメラコントローラー132は、プログラムされているスケジュールによって、命令を送信する事が出来る。カメラコントローラー132は、音響モデムサブシステム144からの命令を基に命令を送信できる。ビデオレコーダー130は、カメラ129に接続している。ビデオレコーダー130は、隔壁コネクタ136に接続している。隔壁コネクタ136はイーサネット接続を含む。カメラ129の設定は隔壁コネクタ136を使用し、ビデオレコーダー130を通してセットされている。
【００１６】
音響モデムサブシステム144は、展開中にリモートオペレーターとの双方向通信に使用する事ができる。音響モデムサブシステム144は、カスタム水中音響ハウジング145の中に含まれている。音響モデムサブシステム144はリモートオペレーターに、深度、カメラ設定及び使用、ライティング機能、ドロップウェイト125の解除のコントロールをさせる事が出来る。音響モデムサブシステム144は、音響モデム146及び音響トランスデューサー147を含んでもよい。音響モデム146は、メッセージを発信する事が出来る。音響モデム146は、メッセージを受信する事も出来る。音響モデム146は、9-12 kHz の音響周波数帯域の 80 bs -1で機能する。音響モデム146は、無指向性音響トランスデューサー147を使って機能する。音響モデムサブシステム144は、リモートクエリにプラットフォーム100の深度、サブシステムの状況、電源電圧、距離を許可させる事が出来る。展開中、リモートクエリの距離と深度の反復は、プラットフォーム100の海中追跡を可能にさせる事が出来る。
【００１７】
リカバリーシステム138は、プラットフォーム100をリカバリーするのに使用される。リカバリーシステム138は、オペレーターにプラットフォーム100を発見させる事が出来る。リカバリーシステム138は、リカバリーハウジング139、一つ以上のリカバリービーコン、リカバリースイッチ143、パワーサプライ142を含む。リカバリーハウジング139は、研磨ホウケイ酸球状ハウジングであってもよい。リカバリーシステム138は、カメラサブシステム127とハウジングを共有する。リカバリーシステム138は、ハウジング138上にあってもよい。リカバリースイッチ143は、リカバリーシステム138を入れたり切ったりするのに使用される。リカバリースイッチ143は、磁気スイッチである。リカバリーシステム138は、展開中常につけたままでもよい。リカバリービーコンは、短距離トランスミッター140を含む。リカバリービーコンは、長距離トランスミッター141を含む。リカバリーサブシステムは、他のサブシステムから電気的に隔離されていてもよい。長距離トランスミッター141は、ラジオトランスミッター或いは衛星トランスミッター或いはライトビーコンを含んでもよい。長距離トランスミッター141は、グローバルトラッキングの為のアルゴストランスミッターでもよい。短距離トランスミッター141は、VHFトランスミッターであってもよい。パワーサプライ142はバッテリーである。バッテリーは、リカバリーサブシステム138を少なくとも一年電力を供給する。他の一例実施形態のパワーは、外部エネルギー源を利用する。外部エネルギーは、太陽光発電或いは離岸流タービンを含む。
【００１８】
一例図3は、カメラサブシステム127の一例実施形態を示す。カメラサブシステム127は、カメラ129、チルトメカニズム131、ビデオレコーダー130、カメラコントローラー134、ライティング132、外部リフレクター133、パワーサプライ142を含んでいてもよい。カメラサブシステム127は、遠洋層のイメージを記録するのに使用される。カメラサブシステム127は、カメラハウジング128の中に含まれていてもよい。カメラハウジング128は、研磨ホウケイ酸で作られているものでもよい。カメラハウジング128は、球形であってもよい。カメラハウジング128は、12,000メートルの深度レートを有する。カメラ129は、高解像度である。カメラ129は、弱光である。カメラ129の他の一例実施形態は、赤外線操作或いは他の波長を使用してもよい。カメラ129は、チルトメカニズム131に乗っており、広い視野を与える事が出来る。チルトメカニズム131は、単一軸サーボ作動型ティルティングジンバルであってもよい。カメラ129は、プリフォーカスレンズを有する。他の一例実施形態は、展開中レンズを調整させる事が出来る。カメラレンズは、視野を最大化する為、カメラハウジング128に出来るだけ近い場所に位置付けられる。カメラ131は、受信光を最大化する為、広いf 1.8 の口径を有する。ライティング132は、高出力LEDである。他の一例実施形態は、中深海生物の為に人工照明の生物効果を減少させる様検出範囲外の光波長を使用する。LEDは、カメラハウジング128内に取り付けられている。LEDは、外部リフレクター133に向かって外向に定められている。外部リフレクター133は、カメラの視野外である。外部リフレクター133は、カメラの視野に光を向けることができる。カメラコントローラー134は、カメラ設定、チルト、操作をコントロール出来る。カメラバッテリー137は、電池も含め、どの様な電力源でもよい。カメラコントローラー134は、プログラム入力或いはリモート命令を基に操作する。カメラサブシステム127は、隔壁を有してもよい。隔壁コネクタ136は、イーサネット或いはユニバーサルシリアルバス （ USB ）接続であってもよい。隔壁コネクタ136は、プログラミング或いは再充電に使用される。他の一例実施形態は、カスタム設計港に使用したり、或いはブルートゥースやワイヤレスLAN接続を許可したり、或いは隔壁の代わりに誘導充電や他のワイヤレス充電法に使用したり出来る。
【００１９】
浮力エンジンサブシステム101は、プラットフォーム100の操作深度をコントロールするのに使用される。浮力エンジンサブシステム101は、浮力エンジンコントローラースイッチ102、浮力エンジンコントローラー103、浮力エンジン109を含む。一例図4は、浮力エンジンサブシステム101内の浮力エンジン109の一例実施形態を示す。浮力エンジン109は、プラットフォーム100の浮力をプラットフォーム100の密度を調節する事によって調整する。上記調整は、質量定数を維持しながらボリュームを変更する事により達成する事ができる。プラットフォーム100に作用する主要力は、重力（Fg）、浮力（Fb）、抵抗力（Fd）である。上記主要力は、下記の表と数式により表示される。
【００２０】
【表１】
2020032996.tif 000003
(1) 重力（Fg）= -mag 
(2) 浮力（Fb）= (V + Vbe ) ρag 
(3) 抵抗力（Fd）= 1/2 sgn (vf ) ρACdvf2 
【００２１】
プラットフォーム100の垂直加速度は、下記に式により示される。
(4) a = (Fg + Fb + Fd ) m-1
【００２２】
次に、プラットフォーム100の垂直速度は、下記により与えられる。
(5) v = vc - vf = vc + vi + a(dt)
流体力のシミュレーションモデルは、プラットフォーム100に作用する力の推定に使用される。モデルは、すべての要因を考慮しないかもしれない事を留意されたい。
【００２３】
浮力エンジン109は、プラットフォーム100のシステムのボリュームを調整する事が出来る。浮力エンジン109は、ステンレス製シリンダー121内に含まれていてもよい。電気パワーは、パワーワイヤー110を使用し浮力エンジン109に提供される。パワーワイヤー110は、ステッパーモーター111に電力を供給する。ステッパーモーター111は、遊星ギアボックス113を回転させる事ができる。遊星ギアボックス113は、40:1ギアボックスであってもよい。遊星ギアボックス113とステッパーモーター111は、浮力エンジン109を作動させる為35 N・mトルク組み合わせであってもよい。遊星ギアボックス113は、ボールねじ117に取り付けられている。ボールねじ117は、遊星ギアボックス113により回転できる。ボールねじ117は、ボールナット116を通して回転出来る。ボールねじ117が回転すると、回転運動を線形変位に変換することが出来る。ボールねじ117は、ピストン118を直線的に変位させる。ピストン118は、シングルストローク、エンコーダレス、ハイドロリックピストンであってもよい。ピストン118が直線的に変位されると、外部ブラダー122にオイルを吐き出す。ピストン118は、オイルを最高450 μL・s-1の流動率で変位させる事ができる。ピストン118は、ステッパーモーター111に向かっての移動時にパーシャルバキューム123を作り出す事ができる。外部ブラダー122を拡張するボリュームは、プラットフォーム100システムのボリュームを増加させる。浮力エンジン109は、プラットフォーム100システムのボリュームを減少させる為に逆の順序で作動する事ができる。浮力エンジン109は、プラットフォーム100システムの質量を変える事により密度も調整する。浮力エンジン109は、プラットフォーム100システムの質量をドロップウェイト125を使って変える事が出来る。ドロップウェイト125は、バーンワイヤー126を使用して解放させる事が出来る。バーンワイヤー126は、浮力エンジンコントローラー103により駆動させる事ができる。
【００２４】
浮力エンジン109は、オイルが吐き出された中に浸かって作動する事が出来る。ピストン118は、スチールシリンダー121を通して垂直に回転変位するダイナミックシール120を有する。ブレーキ112は、ピストン118を高ハイドロリックプレッシャー下のバックドライビングから保つ。ブレーキ112は、電気メカニカルブレーキであってもよい。浮力エンジン109は、モーターアセンブリトラベル両端にリミットスイッチ124を有する。リミットスイッチ124は、エンドポイント指標を可能にする。浮力エンジン109の構成要素は、モーターアセンブリガイドトラック114とローラーローラーベアリング115を使用して所定の位置に保持されている。
【００２５】
浮力エンジン109は、浮力エンジンコントローラー103を使用して命令される。浮力エンジンコントローラー103は、ハウジング104、パワーサプライ107、コントローラーサーキットボード、プレッシャートランスデューサー106を含む。パワーサプライ107は、再充電式バッテリーパックである。浮力エンジンコントローラー103は、浮力エンジン109とは区別されたプレッシャーハウジング内に収納されている。プレッシャートランスデューサー106は、プレッシャーフィードバックを入手できる。プレッシャートランスデューサー106は、温度補償型である。プラットフォーム100の周囲のローカルプレッシャーを深度に変換する為に、プレッシャーを深度に変換するFofonoff法を使って事前計算された下記早見表を使用する。
【００２６】
【表２】
2020032996.tif 000004
【数１】
2020032996.tif 000005
GR = 9.780318 × (1.0 + (5.2788 × 10-3 + 2.36×10-5 × X2) × X2) + 1.0192×10-6×P
DEPTH = (((-1.82×10 -15*P + 2.279×10-10) × P - 2.2512×10-5)× P + 9.72659 ) × P
DEPTH_GR = DEPTH/GR
最小二乗式は、コンピューティング対数の必要性を消去する為に使用される。浮力エンジンコントローラー103は、浮力エンジン109に命令する調整可能なパラメータをコントロールすることが出来る。調整可能なパラメータは、ゲインスケジューラー設定、ボリュームコントロール設定、コントロールフロー設定を含む。設定は、下記を含まれてもよい。
【表３】
2020032996.tif 000006
調整可能パラメータは、艦艇内不揮発性メモリに収納されていてもよい。コントローラーサーキットボードは、適応性PID（比例積分偏差）コントロールシステムと共にプログラムされることが出来る。一例図5は、適応型 PID コントロールシステムを示している。適応型 PID コントロールシステムは、PID コントロールシステム中のゲインを修正するゲインスケジューラーを有する。ゲインスケジューラーは、複数の作動点を有する。一つの作動点、OP1、はターミナル速度でのプラットフォーム100の為である。もう一つの作動点、OP2、は大体静止されている時のプラットフォーム100の為である。大体静止は、一秒1センチメートルよりも少ない率で移動している事と定義する。作動点は、調整可能パラメータのプリセット設定を有する。OP1は、所望深度を迅速に達成する為に選択されたパラメータ有する。OP2は、5 m 未満の絶対誤差を維持しながら浮力エンジンサブシステム101の起動を最小限にする為に選択されたパラメータ有する。ゲインスケジューラーは、現深度でのプレッシャーと所望深度でのプレッシャーとの間の差に等しいプレッシャー誤差を受信することが出来る。浮力エンジン109の状態とプレッシャー誤差により、ゲインスケジューラーはPIDコントロールシステムの為の作動点を選択する事が出来る。パフォーマンス測定は、プラットフォームの安定性の測定と現プレッシャー誤差の測定を含むことが出来る。安定性は、絶対プレッシャー誤差の時間帯分散を推定することにより測定されることが出来る。パフォーマンス測定は、比較決定に使われる為に転送される事が出来る。比較決定は、作動点選択の為パフォーマンス測定を現境界値と比較することにより決定することができる。選択された作動点により、ゲインスケジューラーは、その作動点の為の適応PIDボリュームアルゴリズムにゲインを適用することが出来る。作動点間の推移指示時、ゲインスケジューラーは、システムボリューム全体の変更に対する修正の為ボリュームオフセットも適用することが出来る。適応PIDボリュームアルゴリズムは、ボリューム調整命令を浮力エンジンサブシステム101に伝える事が出来る。ボリューム調整は、浮力修正の結果につながる事が出来る。浮力修正は、調整深度の結果につながる事が出来る。調整深度は、調整プレッシャーの結果につながる事が出来る。調整プレッシャーは、プレッシャートランスデューサー106によって測定される事が出来る。プレッシャートランスデューサー106は、フィードバックをコントローラーサーキットボードに提供する事が出来る。コントローラーサーキットは、プラットフォーム100が所望深度を達成するまで更に調整を命令する事が出来る。
【００２７】
浮力エンジンコントローラー103は、プログラミング入力或いはリモート命令によって  作動する事が出来る。浮力エンジンコントローラー103は、パワーサプライ107もまた含む事が出来る。浮力エンジンサブシステム101は、隔壁連結108を有する。隔壁連結108は、プログラミング或いはパワーサプライ107を再充電するのに使用される事が出来る。他の一例実施形態は、カスタム設計港に使用したり、或いはブルートゥースやワイヤレスLAN接続を許可したり、或いは隔壁の代わりに誘導充電や他のワイヤレス充電法に使用したり出来る。
【００２８】
浮力エンジンの為に事前にパラメータをセットする浮力エンジンコントローラー103は、チューニングワークフローを使用して作成および調整させる事が出来る。チューニングワークフローは、シミュレーションステップと水中ステップで構成することが出来る。シミュレーションステップは、数値シミュレーションとループ中ハードウェア (HIL) シミュレーションでもよい。
【００２９】
浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム100は、水上艦艇400と連動して使用される事が出来る。一例図6は、浮力コントロールラグランジュカメラプラットフォーム100付水上艦艇400使用の一例実施形態を示す。水上艦艇400は、音響モデム144とリカバリービーコンサブシステム138との交信ができる装置を含んでもよい。水上艦艇400の音響モデムサブシステム144との交信は、クエリと命令の両方をプラットフォーム100に送信することを可能に出来る。水上艦艇400の音響モデムサブシステム144との交信は、プラットフォーム100からの応答受信を可能にする事が出来る。水上艦艇400は、プラットフォーム100の動きを追跡する事によって後について行く事が出来る。水上艦艇400は、音響モデムサブシステム144のクエリを使用しプラットフォーム100の追跡をする事が出来る。水上艦艇400は、リカバリービーコンサブシステム138を使用しプラットフォーム100も又追跡する事が出来る。水上艦艇400は、約100メートル離れた水面位置から重複輪を描きながら深度と測定範囲によってプラットフォーム100を追跡する事が出来る。交点はプラットフォーム100に位置を確認する事が出来る。他の一例実施形態は、音響追跡システム（例えば、USBL）或いは他の位置標定方法でプラットフォーム100を追跡する事が出来る。水上艦艇400は、音響測深機300を有してもよい。音響測深機300は、プラットフォーム100作動の為の特定な深度目標に使われる事が出来る。上記記述は、深度に一貫性がなく調整が必要な場合に日周移行時に特に有用である。音響測深機300は、更に、近接であるプラットフォーム100のほぼ正確な散乱層のエコーグラムを作成するのに使用されることが出来る。水上艦艇400は、全ての深度に対して水中コラムの状態を測定する為プロファイリングセンサー200を有することが出来る。プロファイリングセンサー200は、繋がられてもよいし又CTD（導電率、温度、深度）装置を繋いでいてもよい。上記は、プラットフォーム100が観測している状態についての追加情報を提供することが出来る。
【００３０】
前述の説明と付随する図は、原理、好ましい実施形態、本発明の操作モードを解説している。しかしながら、本発明は上記説明された特定の実施形態に限定されるものとして解釈すべきではない点に留意されたい。上記記述の実施形態の追加バリエーションは、当業者によって理解されることが出来る（例えば、本発明のある構成に関連付けられた機能は、希望により本発明の構成以外に関連付けることが出来る）。
【００３１】
したがって、上記記述の実施形態は、限定されるものではなく例証とみなされるべきである。それに応じて、下記請求項によって定義された本発明の要旨を逸脱しない範囲で当事者によって構成されうる実施形態のバリエーションは評価されるべきである。
【符号の説明】
【００３２】
400…水上艦艇
300…音響測深機
200…プロファイリングセンサー
100…浮力コントロールラグランジュプラットフォーム
101…浮力エンジンサブシステム
102…浮力エンジンコントローラースイッチ
103…浮力エンジンコントローラー
104…浮力エンジンハウジング
105…サーキットボード
106…プレッシャートランスデューサー
107…パワーサプライ
108…隔壁連結
109…浮力エンジン
110…パワーワイヤー
111…ステッパーモーター
112…ブレーキ
113…遊星ギアボックス
114…モーターアセンブリーガイド追跡
115…ローラーベアリング
116…ボールナット
117…ボールネジ
118…ピストン
119…一方向チェックバルブ
120…ダイナミックシール
121…ステンレス製シリンダー
122…外部ブラダー
123…部分バキューム
124…リミットスイッチ
125…ドロップウェイト
126…バーンワイヤー
127…カメラサブシステム
128… カメラハウジング
129…カメラ
130…ビデオレコーダー
131…チルトメカニズム
132…ライティング
133…外部リフレクター
134…カメラコントローラー
135…カメラスイッチ
136…隔壁コネクタ
137…カメラバッテリー
138…リカバリーサブシステム
139…リカバリーハウジング
140…短距離トランスミッター
141…長距離トランスミッター
142…パワーサプライ
143…リカバリースイッチ
144…音響モデムサブシステム
145…音響ハウジング
146…音響モデム
147…音響トランスデューサー
147…パワーサプライ
148…防水コネクタ
149…電気ブロック図
150…コントロールシステムブロック図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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