(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め調査ポイントの位置データを記憶部に記憶し、着水後調査ポイントへの移動量を慣性センサによる計測量と比較しながら航行し、下降して所定深度の調査ポイントへ向い、調査ポイント到達後上昇又は下降して所定深度ごとに採水器での採水及び温度測定を行い、その後海面上に浮上するとＧＰＳ測位装置により自己の現在位置を測定してその位置を現在位置として修正し、この自己の現在位置の修正の際に、ＧＰＳ測位装置による測位位置と慣性センサによる位置との差により生じる移動距離のずれΔＬ、移動方向のずれΔθ分ずらして次の調査ポイントへの移動距離、移動方向の移動量を修正し、この現在位置を基点として上記と同様な移動計測を複数箇所について行なうことを特徴とする無人潜水機の移動計測法。
【請求項２】
前記浮上時にＧＰＳ測位装置による自己の現在位置測定の際にその現在位置データと共に計測データを所定位置へ送信することを特徴とする請求項１に記載の無人潜水機の移動計測法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、採水、水温測定等の海中環境計測を行なう無人潜水機の移動計測法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海中、特に何千メートルの深海で採水や水温等の測定などを行なう手段として、有人潜水機や有索無人潜水機、無索無人潜水機がある。特に、深海での測定は、高い水圧の作用下で行なうため、人命の安全性の制約から、又海底での起伏部との衝突を回避するなどの自律性の要請から無索無人潜水機について多くの研究が行なわれている。
【０００３】
無索無人潜水機は、索を持たず自由に航行できることを最大の特徴とする海中ロボットである。しかし、航行動力としてのエネルギをロボット内部に持たねばならないこと、水中の無線通信では電波の減衰が大きいため音波を使用するが、この場合オペレータとの通信速度や距離に制限があるため自分で判断して行動する部分が多くなること等の課題があり、そのために種々の研究開発が行なわれているが、自由に動ける利点を発揮し、作業目的を遂行し、有効な結果を得た例は少ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように無索無人潜水機は多くの利点を有しており、内外国において種々の研究がなされているが、その研究努力は潜航深度などの潜水性能や航行エネルギの大きさなど潜水機本体についてのものが多い。
【０００５】
上記潜水性能に関連する事項として、採水、水温等の海中環境計測をする際の自己の位置を正確に知るために、一般に加速度センサ等の慣性センサにより自己の位置を計算しながら航行するようにしている。
【０００６】
かかる従来の自己の位置を得る方法として、例えば図４に示すように、現在位置Ｐ0 から調査ポイントＰ1 へ移動する場合にはＰ0 からＰ1 までの移動距離Ｌを慣性センサで計測したデータに基づいて計算により求めている。しかし、この方法では、センサの誤差により移動距離のずれΔＬ、移動方向のずれΔθのため移動距離がＬ＋ΔＬとなり、誤差が発生し（Ｐ’に到達）長距離、長時間の移動を行なうと実際の航路が予定航路から大きく外れてしまうという問題がある。
【０００７】
又、測定したデータは潜水機に搭載したメモリに蓄積する方法であるため、一連の調査航海終了後にしか回収、解析ができず、計測時点から解析結果を得るまでの時間遅れが大きいという問題もある。
【０００８】
この発明は、従来の無索無人潜水機の移動計測法の種々の問題点に留意して、無人潜水機による複数調査ポイントでの採水、温度測定の際慣性センサにより生じた現在の位置の誘導誤差を各ポイント毎に修正し、最小誤差で調査ポイントへ到達できるようにすることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決する手段として、予め調査ポイントの位置データを記憶部に記憶し、着水後調査ポイントへの移動量を慣性センサによる計測量と比較しながら航行し、下降して所定深度の調査ポイントへ向い、調査ポイント到達後上昇又は下降して所定深度ごとに採水器での採水及び温度測定を行い、その後海面上に浮上するとＧＰＳ測位装置により自己の現在位置を測定してその位置を現在位置として修正し、この現在位置を基点として上記と同様な移動計測を複数箇所について行なうとしたのである。
【００１０】
上記移動計測法においては、前記自己の現在位置の修正の際に、ＧＰＳ測位装置による測位位置と慣性センサによる位置との差により次の調査ポイントへの移動量を修正するのが好ましい。
【００１１】
又、前記浮上時にＧＰＳ測位装置による自己の現在位置測定の際にその現在位置データと共に計測データを所定位置へ送信するのが好ましい。
【００１２】
【作用】
上記第一の発明の移動計測法によると、無人潜水機の移動計測装置に予め調査ポイントの緯度、経度、深度のデータを設定記憶させておく。港又は母船から潜水機が着水後調査ポイントへ向けて航行し、潜水する。その際慣性センサで検出される移動量、即ち距離、方位、深度についてのデータを検出して出発基準点から現在位置までの移動量を算出し、予め設定されている調査ポイントまでの移動量と比較して、その移動量の差が０に近づくように潜水機を航行、潜水させる。
【００１３】
最初の調査ポイントに達すると、その位置を中心として上昇又は下降して所定深度ごとに採水及び温度測定を行いその後海面上へ浮上する。この浮上時にＧＰＳ測位装置により現在位置を測定し、上記慣性センサにより到達した調査ポイントの実際位置データを上記データに修正する。そして、この点を基準位置として次の調査ポイントとの距離、方位、深度を求めて航行、潜水すると、慣性センサの誘導による誤差が最小となり、誤差が累積されずに正確に調査ポイントへ近づくことができる。
【００１４】
第二の発明では、上記修正をＧＰＳ測位位置と慣性センサによる位置との差により次の調査ポイントへの移動量を修正することにより、さらに正確に調査ポイントへの接近が可能である。
【００１５】
第三の発明では、ＧＰＳ測位装置による現在位置データと共に計測データを外部へ送信するようにしている。この場合も、人口衛星による衛星通信装置によれば母船上へ又は地上の任意の位置へデータを送信でき、時間遅れを少なくして測定データの回収、解析を行なうことができるのである。
【００１６】
【実施例】
以下この発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は実施例の移動計測装置を備えた無索無人潜水機の概略図及び計測装置ブロック図である。１はＧＰＳ測位装置、２は移動計測装置、３は採水器、４は動力源、５は無索潜水機、６は翼、７は推進装置である。
ＧＰＳ測位装置１は、周知のように人口衛星からの位置情報及び計時情報に基づいて自己の現在位置を測位する装置（Ｇroval Ｐositioning  Ｓystem)であり、（ｂ）図に示すように、アンテナ１ａで受信した信号をＧＰＳ受信部１ｂで変調し、その信号に基づいて計時部１ｃで正確な計時を行い、その時刻における自己の現在位置を測位部１ｄにより測位するものである。採水器３は、潜水機に搭載した多数のセルに分割されたものである。動力源４はバッテリである。
【００１７】
移動計測装置２は、海面又は海中を航行潜水しながら調査ポイントで採水、温度測定などの海中環境計測を自動で行なう装置であり、図示のように加速度センサ、方位計、深度計などの移動量測定データを検出する慣性センサ１２、調査ポイントで海水などの温度を測定する温度センサ１３などを備えている。なお、入力手段１１は潜水機内に設けられているのではなく、地上又は母船上に潜水機があるときに調査ポイントデータを外部から入力する手段である。
【００１８】
上記移動計測装置２では、慣性センサ１２から移動に関するデータが入力部２１を介して制御部２２へ送られると、そのデータに基づいて移動量演算部２４で移動量を演算し、調査ポイント設定記憶部２３に記憶されているデータによる調査ポイントまでの移動量を比較して現在位置をチェックし、その移動量の誤差が０となるまで制御部２２により潜水航行を制御する。
【００１９】
なお、図示省略しているが、制御部２２は上記慣性センサ１２による移動量、方位角、深度の値が調査ポイントのそれぞれの値と誤差０となるように翼６とプロペラ７を駆動する駆動部を制御することは勿論である。
【００２０】
２５は現在位置修正部であり、これは現在位置が調査ポイントからずれるとそのずれた位置を現在位置としてＧＰＳ測位装置１により測定したデータに現在位置データを修正する。修正された現在位置を新たな基点として移動量は演算される。
【００２１】
測定部２６は温度センサ１３により検出したデータにより測定データを得るが、これらの測定データは上記ＧＰＳ測位装置１による現在位置データ、計時データと共に送信部２４により変調してアンテナ２ａから送信できるようにしている。この場合、送信部２７からの送信信号も人口衛星を用いた衛星通信装置の機能を有するものから送信するものとする。
【００２２】
上記の構成とした実施例の移動計測装置により潜水機の移動計測を次のように行なう。
【００２３】
図３に示すように、予め調査ポイントＰ0 、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 ……が設定されると、これらの緯度、経度、深度についてのデータが入力手段１１から送り込まれ、調査ポイント設定記憶部２３に記憶される。
【００２４】
港あるいは母船から潜水機１が着水すると、調査ポイントへ向けて慣性センサ１１により航行し、潜水して下降、着底あるいは所定の深度に到達した後調査ポイントへ到達する。その後上昇又は下降して所定深度ごとに潜水機の採水器で採水し、温度測定を行なう。
【００２５】
上記航行、潜水時に慣性センサ１１による誘導で調査ポイントへ潜水機は向かうが、その際慣性センサ１１の測定精度の限界から実際には調査ポイントの位置へ正確に到達することができず、図３のずれた位置Ｐ’へ到達する。このため点Ｐ’の位置で測定が行なわれるが、これをそのままにして次の調査ポイントへ移動すると上記誤差が累積されることとなる。
【００２６】
そこで、この実施例では点Ｐ’の位置で潜水機１が浮上した際に、ＧＰＳ測位装置により自己の現在位置を測定する。そして、このＧＰＳによる測位位置Ｐ’と慣性センサによる位置（すなわちＰ1 ）との差を計算し、その差によって次の調査ポイントＰ2 までの移動量を修正する。例えば、現在位置Ｐ’からＰ2 までの移動量を計算する際に、目標点Ｐ2 を上記Ｐ’とＰ1 との差の分だけずらした点に設定し移動量を計算する。この方法によって移動することによって予定行路からの誤差をより小さくできる。
【００２７】
なお、上記潜水機１を調査ポイント付近で海面上まで浮上させたときに、ＧＰＳ測位装置１により現在位置を測定し、データ修正をする際にＧＰＳ測位装置１には必ず計時部１ｃが設けられており、従って現在位置データを修正しそのデータと共に海水の温度データ等の送信をする際にもＧＰＳ測位装置１による計時信号を基準として送信するとよい。
【００２８】
また、無人潜水機はＧＰＳによる補正航行によって、調査終了後決められた位置へ浮上するように計画しておくことが可能なため、母船は無人潜水機の調査中は他の作業（観測ブイの設置・回収等）を行い、その後無人潜水機浮上位置に揚収に向かうことが可能となり、母船の効率的な利用を行える。
【００２９】
無人潜水機に衛星通信装置を装備して用いる場合には、ＧＰＳ測位のため無人潜水機が浮上した際に陸上へ測定データを送ることができ、データをすばやく処理することが可能となる。逆に陸上から無人潜水機に命令を送信することによって調査内容の変更が可能となる。
【００３０】
【効果】
以上詳細に説明したように、この発明による無人潜水機の移動計測法は、潜水機を慣性センサによる誘導で調査ポイントへ航行、潜水させ、調査ポイントで採水、温度測定後浮上してＧＰＳ測位装置により自己の現在位置を修正しこれに基づいて次に調査ポイントへ航行、潜水するようにしたから、調査ポイントへ高い精度で接近することができ、広範囲の調査を高い位置精度で行なうことができるという利点が得られる。
【００３１】
第二の発明では、ＧＰＳ測位位置と慣性センサによる位置との差で次の調査ポイントへの移動量を修正するとしたから、さらに一層高精度調査ポイントへ移動できる。
【００３２】
第三の発明では、ＧＰＳ測位位置を現在位置としその位置データと共に計測データを外部へ送信することとしたから、時間遅れを可能な限り少なくして遠隔で測定データの回収、解析を行なうことができることとなる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）実施例の無人潜水機、（ｂ）移動計測装置のブロック図
【図２】同上の無人潜水機による測定方法の説明図
【図３】同上の無人潜水機による航行の説明図
【図４】従来例の無人潜水機による航行の説明図
【符号の説明】
１  ＧＰＳ測位装置
２  移動計測装置
３  採水器
４  動力源
５  潜水機
６  翼
７  推進装置
１１  入力手段
１２  慣性センサ
１３  温度センサ
【図１】
0003707624.tif 000002
【図２】
0003707624.tif 000003
【図３】
0003707624.tif 000004
【図４】
0003707624.tif 000005