(57)【要約】【課題】母船の支援が不要で、かつ、容易に探査拠点を変えることができる海底探査ステーションを得ることを目的とする。【解決手段】システム制御部５により設定された動作モードが移動モードである場合、機構制御部８が、推進機構１及び姿勢調整機構２を制御しながら、所定の海域に至るまで自ステーションを移動させるとともに、測距・イメージング部６による地形形状の計測結果から、所定の海域に至るまでの移動経路上に障害物が存在しているか否かを判定し、障害物が存在していれば、推進機構１及び姿勢調整機構２を制御して、所定の海域に至るまでの移動経路を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自ステーションの動作モードを設定する動作モード設定手段と、
自ステーションが海上又は海中を移動する際に推進力を得る推進機構と、
自ステーションの姿勢を調整する姿勢調整機構と、
自ステーションの周辺の地形形状を計測する観測手段と、
上記動作モード設定手段により設定された動作モードが移動モードである場合、上記推進機構及び上記姿勢調整機構を制御しながら、所定の海域に至るまで自ステーションを移動させるとともに、上記観測手段による地形形状の計測結果から、所定の海域に至るまでの移動経路上に障害物が存在しているか否かを判定し、上記障害物が存在していれば、上記推進機構及び上記姿勢調整機構を制御して、上記移動経路を変更する航行手段と
を備えた海底探査ステーション。
【請求項２】
自ステーションを海底面に着底させる着底機構を備え、
航行手段は、自ステーションが所定の海域に到着すると、上記着底機構を制御して、自ステーションを海底面に着底させることを特徴とする請求項１記載の海底探査ステーション。
【請求項３】
航行手段は、自ステーションが所定の海域に到着すると、観測手段による地形形状の計測結果から海底面の高低差を観測して、上記海底面で着底可能な領域を探索し、上記着底機構を制御して、自ステーションを着底可能な領域に着底させることを特徴とする請求項２記載の海底探査ステーション。
【請求項４】
航行手段は、慣性航法で現在の位置を計算しながら、所定の海域に至るまで自ステーションを移動させることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の海底探査ステーション。
【請求項５】
観測手段は、動作モード設定手段により設定された動作モードが観測モードである場合、自ステーションの周辺の地形を計測するとともに、外部装置又は他のステーションまでの距離を計測することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の海底探査ステーション。
【請求項６】
観測手段は、移動経路を示す経路データと、周辺の地形の計測結果とを関連付けて記録することを特徴とする請求項５記載の海底探査ステーション。
【請求項７】
観測手段は、自ステーションと他のステーションの距離を計測し、上記距離の計測結果と各ステーションの周辺地形の計測結果から二次元的な地殻変動を観測することを特徴とする請求項５または請求項６記載の海底探査ステーション。
【請求項８】
動作モード設定手段により設定された動作モードが通信モードである場合、外部装置、外部拠点又は他のステーションとデータ通信を行う通信手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の海底探査ステーション。
【請求項９】
通信手段は、外部装置から送信された信号を受信して、その受信信号のＳＮ比を測定し、上記ＳＮ比が許容範囲を逸脱していれば、通信距離を短縮する指令、または、信号の送信形態を切り換える指令を上記外部装置に送信することを特徴とする請求項８記載の海底探査ステーション。
【請求項１０】
通信手段は、アンテナを海上又は所定の水深まで浮上させてから、外部拠点とデータ通信を行うことを特徴とする請求項８記載の海底探査ステーション。
【請求項１１】
通信手段は、航行手段によって自ステーションが所定の水深まで移動された状態で、外部装置又は外部拠点とデータ通信を行うことを特徴とする請求項８記載の海底探査ステーション。
【請求項１２】
通信手段は、他のステーションとの間で、互いに自ステーションの電力状況を示すデータを送受信して、外部拠点との定期的なデータ通信が可能なステーションを決定することを特徴とする請求項８記載の海底探査ステーション。
【請求項１３】
通信手段は、外部装置、外部拠点及び他のステーションと観測ネットワークを形成することを特徴とする請求項８から請求項１２のうちのいずれか１項記載の海底探査ステーション。
【請求項１４】
バッテリに蓄積されている電力を自ステーションの各構成部に供給する一方、電力を発電して上記電力をバッテリに蓄積する電力制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１３のうちのいずれか１項記載の海底探査ステーション。
【請求項１５】
外部装置と連結するドッキング機構と、
動作モード設定手段により設定された動作モードがドッキングモードである場合、観測手段により計測された外部装置までの距離が連結可能な距離であれば、上記ドッキング機構を制御して、自ステーションを上記外部装置と連結させるドッキング手段と
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１４のうちのいずれか１項記載の海底探査ステーション。
【請求項１６】
ドッキング手段により自ステーションが外部装置と連結された場合、ドッキング機構を介して、上記外部装置と電力を送受信する電力融通手段を備え、
通信手段は、上記ドッキング機構を介して、上記外部装置とデータ通信を行うことを特徴とする請求項１５記載の海底探査ステーション。
【請求項１７】
ドッキング機構が陸上拠点と有線で接続されている海中観測拠点と連結する機構を備えており、ドッキング手段により上記ドッキング機構が制御されて、自ステーションが上記海中観測拠点と連結された場合、
上記ドッキング機構及び上記海中観測拠点を介して、上記陸上拠点と電力を送受信する電力融通手段を備え、
通信手段は、上記ドッキング機構及び上記海中観測拠点を介して、上記陸上拠点とデータ通信を行うことを特徴とする請求項１５記載の海底探査ステーション。
【請求項１８】
自ステーションの推進機構を外部装置の推進機構と連結する連結機構と、
上記連結機構を制御して、自ステーションの推進機構を上記外部装置の推進機構と連結させる推進機構連結手段と、
上記推進機構連結手段により推進機構が連結された後、自ステーション又は上記外部装置の推進機構を回転させることで、上記外部装置又は自ステーションの推進機構のモータを発電機として使用して、電力を発電させる発電手段と
を備えたことを特徴とする請求項１５記載の海底探査ステーション。
【請求項１９】
外部装置の通信ポートと正対する位置に配置されている通信ポートを備え、
通信手段は、上記通信ポートを介して、上記外部装置とデータ通信を行うことを特徴とする請求項１８記載の海底探査ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、海中及び海底の探査を行う海中探査機の通信基点や補給基点になる多目的の海底探査ステーションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には、海中探査機の通信基点や補給基点になる海底探査ステーションが開示されている。
この海底探査ステーションでは、海中探査機の運用効率を高めるために、海中探査機に実装されているバッテリに対する充電機能や、バッテリの交換機能を有している。
この海底探査ステーションは、水中の所定位置で待機している海中探査機のうち、バッテリ容量が少ない海中探査機を自ステーションまでナビゲーションして、その海中探査機とドッキングし、ドッキング後にバッテリの充電や交換を行う。
なお、海底探査ステーションは、陸上や海上のステーション等と海底ケーブルで連結されており、設置位置が固定されている。
【０００３】
以下の特許文献２には、母船から吊下げている潜水ロボットが、海底に設置されている観測ステーションに接近し、姿勢を安定している状態で、レーザ光による通信を観測ステーションと行うことで、大量の観測データの通信時間を短縮する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２８６４８７号公報
【特許文献２】特開平０３−２６６７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の海底探査ステーションは以上のように構成されているので、特許文献１の場合、海底等の固定の位置に設置されており、設置位置を変更することができない。このため、海中探査機が海底探査ステーションを拠点にして探査を行うに際し、その探査拠点を柔軟に変更したり、拡大したりすることができない課題があった。
また、海底探査ステーションを海底に設置する際、ステーション自体の設置作業の他に、海底探査ステーションと陸上ステーション等を連結する海底ケーブルの敷設作業が必要となる。このため、海底ケーブルの敷設可能条件や敷設コストを満足しなければ、探査拠点を決めることができず、容易に探査拠点を増設することができない課題があった。
なお、特許文献２の場合、潜水ロボットを吊り下げる母船を用意しなければ、観測データの通信を行うことができない課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、母船の支援が不要で、かつ、容易に探査拠点を変えることができる海底探査ステーションを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る海底探査ステーションは、自ステーションの動作モードを設定する動作モード設定手段と、自ステーションが海上又は海中を移動する際に推進力を得る推進機構と、自ステーションの姿勢を調整する姿勢調整機構と、自ステーションの周辺の地形形状を計測する観測手段とを設け、航行手段が、動作モード設定手段により設定された動作モードが移動モードである場合、その推進機構及び姿勢調整機構を制御しながら、所定の海域に至るまで自ステーションを移動させるとともに、観測手段による地形形状の計測結果から、所定の海域に至るまでの移動経路上に障害物が存在しているか否かを判定し、障害物が存在していれば、その推進機構及び姿勢調整機構を制御して、所定の海域に至るまでの移動経路を変更するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、航行手段が、動作モード設定手段により設定された動作モードが移動モードである場合、推進機構及び姿勢調整機構を制御しながら、所定の海域に至るまで自ステーションを移動させるとともに、観測手段による地形形状の計測結果から、所定の海域に至るまでの移動経路上に障害物が存在しているか否かを判定し、障害物が存在していれば、その推進機構及び姿勢調整機構を制御して、所定の海域に至るまでの移動経路を変更するように構成したので、母船の支援が不要で、かつ、容易に探査拠点を変えることができる海底探査ステーションが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による海底探査ステーションを示す構成図である。
【図２】海底探査ステーションが所定の海域に至るまで移動してから海底面に着底する処理内容を示すフローチャートである。
【図３】アンテナ浮力体が海面まで浮上している状態を示す説明図である。
【図４】海底探査ステーションが海中探査機から通信要求を受信して、通信処理を開始する際の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】海底探査ステーションが海中探査機からドッキング要求を受信して、ドッキングする際の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】海底探査ステーションの推進機構を利用した潮流発電を示す説明図である。
【図７】海面上にアンテナ浮力体が浮上されて、太陽光発電シートが展開されている様子を示す説明図である。
【図８】観測ネットワークの形成例を示す説明図である。
【図９】４機の海底探査ステーションにおける測距・通信の順番例を示す説明図である。
【図１０】海底探査ステーションが、陸上ステーションと有線で接続されている海中観測拠点と連結されている様子を示す説明図である。
【図１１】海底探査ステーションの推進機構と海中探査機の推進機構が連結されている様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による海底探査ステーションを示す構成図である。
図１において、推進機構１は例えばスクリューやモータなどから構成されており、機構制御部８の制御の下、自ステーションが海上又は海中を移動する際に推進力を得るための機構である。
姿勢調整機構２は機構制御部８の制御の下、自ステーションの姿勢を調整する機構であり、例えば、各種の方向に空気や水などを噴射することで姿勢を変える噴射機器や、ステーションにおける各部屋内の空気量を調整することで、ステーションのバランスを調整するバランス整機器などから構成されている。
【００１１】
着座機構３は機構制御部８の制御の下、自ステーションを海底面に着底させる機構であり、例えば、ステーションの底部や側部等から出し入れ可能な杭（海面に打ち込む杭）、岩などを把持する把持部材、ステーションを着座させる機構、ステーションの浮力等を制御して上昇・下降させる機構などから構成されている。
ドッキング機構４はドッキング部９の制御の下、海中探査機などの外部装置のドッキング機構と連結可能な機構である。
この実施の形態１では、外部装置が海中探査機である例を示すが、外部装置が海中探査機に限るものではない。したがって、ドッキング機構４が海中探査機以外の外部装置とドッキングする機構を備えていてもよい。
【００１２】
システム制御部５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、自ステーションの動作モード（例えば、移動モード、着底モード、観測モード、通信モード、ドッキングモード、電力制御モードなど）を設定する処理を実施する他、ステーション内の各構成部を制御する処理などを実施する。なお、システム制御部５は動作モード設定手段を構成している。
【００１３】
測距・イメージング部６はシステム制御部５の指示の下、例えば、音波、光波、電波、レーザなどの信号を発信する信号発信源や、その信号発信源から発信されたのち、海面、岩、海中探査機、海上ステーション（外部拠点）、他の海底探査ステーションなどに反射されて戻ってきた信号を受信する受信機の他に、その受信信号から自ステーションの周辺の地形形状を計測する処理や、海中探査機又は他の海底探査ステーションまでの距離を計測する処理などを実施する計算機などから構成されている。なお、測距・イメージング部６は観測手段を構成している。
因みに、海底探査ステーションは、測距・イメージング部６を複数実装しており、測定の目的に応じて、使用する測距・イメージング部６を切り換えるようにする。あるいは、複数の測距・イメージング部６を同時に使用するようにする。
通信部７はシステム制御部５の指示の下、例えば、音波、光波、電波、レーザなどを用いて、海中探査機、海上ステーション、陸上ステーション、他の海底探査ステーションなどとデータ通信を行う無線通信機である。なお、通信部７は通信手段を構成している。
【００１４】
機構制御部８は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、システム制御部５により設定された動作モードが移動モードである場合、推進機構１及び姿勢調整機構２を制御しながら、所定の海域に至るまで自ステーションを移動させるとともに、測距・イメージング部６による地形形状の計測結果から、所定の海域に至るまでの移動経路上に障害物が存在しているか否かを判定し、障害物が存在していれば、推進機構１及び姿勢調整機構２を制御して、所定の海域に至るまでの移動経路を変更する処理を実施する。
また、機構制御部８は自ステーションが所定の海域に到着すると、着底機構３を制御して、自ステーションを海底面に着底させる処理を実施する。
なお、機構制御部８は航行手段を構成している。
【００１５】
ドッキング部９は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、システム制御部５により設定された動作モードがドッキングモードである場合、測距・イメージング部６により計測された海中探査機までの距離が連結可能な距離であれば、ドッキング機構４を制御して、自ステーションを海中探査機と連結させる処理を実施する。なお、ドッキング部９はドッキング手段を構成している。
【００１６】
電力制御部１０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、システム制御部５により設定された動作モードが電力制御モードである場合、図示せぬバッテリに蓄積されている電力を自ステーションの各構成部に供給する一方、電力を発電させて、その電力をバッテリに蓄積させる処理を実施する。
また、電力制御部１０は、ドッキング部９により自ステーションが海中探査機と連結された場合、ドッキング機構４を介して、その海中探査機と電力を送受信する電力融通機能を備えている。なお、電力制御部１０は電力制御手段及び電力融通手段を構成している。
【００１７】
次に動作について説明する。
最初に、海底探査ステーションが所定の海域に至るまで移動してから海底面に着底するまでの処理内容を説明する。
図２は海底探査ステーションが所定の海域に至るまで移動してから海底面に着底する処理内容を示すフローチャートである。
【００１８】
まず、システム制御部５は、自ステーションの動作モードを移動モードに設定し、現在位置から所定の海域（所定の海域は、ユーザにより設定された海域）に至るまでの移動経路（航路）を設定する（図２のステップＳＴ１）。移動経路の設定方法については、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
測距・イメージング部６は、システム制御部５が自ステーションの動作モードを移動モードに設定すると、自ステーションの周辺の地形形状を計測する。
地形形状の計測は、例えば、音波、光波、電波、レーザなどの信号を発信して、ターゲット（海底面、岩、海中探査機、海上ステーション、他の海底探査ステーションなど）に反射されて戻ってきた信号を受信することで計測するが、地形形状の計測処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００１９】
機構制御部８は、システム制御部５が自ステーションの動作モードを移動モードに設定すると、自ステーションがシステム制御部５により設定された移動経路上を航行するように、推進機構１及び姿勢調整機構２を制御しながら、所定の海域に至るまで自ステーションを移動させる（ステップＳＴ２）。
このとき、機構制御部８は、慣性航法で現在の位置を計算して、自ステーションが移動経路上から逸脱しないように航行する。自ステーションの現在位置は、通信部７により受信された情報（海上ステーションや陸上ステーション等から送信された情報）にしたがって適宜補正する。
【００２０】
機構制御部８は、移動経路上に障害物が存在している場合、その移動経路上を航行することができないので、自ステーションが移動している間、測距・イメージング部６による地形形状の計測結果を逐次取得し、その地形形状の計測結果から、移動経路上に障害物が存在しているか否かを判定する（ステップＳＴ３）。
機構制御部８は、移動経路上に障害物が存在していなければ、その移動経路上の航行を継続するが、移動経路上に障害物が存在している場合、推進機構１及び姿勢調整機構２を制御して、所定の海域に至るまでの移動経路を変更する（ステップＳＴ１）。新たな移動経路は、システム制御部５が設定して、機構制御部８に通知する。
【００２１】
ここで、新たな移動経路として、例えば、障害物の体積が自ステーションの体積よりも大きい場合には、自ステーションが障害物を回り込むような移動経路が考えられる。
また、移動経路上に存在している障害物の個数が所定値より多い場合には、それらの障害物が存在している領域を通過せずに、障害物が存在している領域を迂回するような移動経路が考えられる。
一方、移動経路上に存在している障害物の個数が所定値より少ない場合、夫々の障害物の間隔が自ステーションの大きさより広ければ、自ステーションが夫々の障害物の間を航行するような移動経路が考えられる。
ただし、ここでの記述は一例に過ぎず、障害物の個数、障害物の間隔、障害物の体積など、様々な判断基準を組み合わせて、新たな移動経路を設定することができる。
【００２２】
システム制御部５は、機構制御部８が所定の海域に至るまで自ステーションを移動させて、自ステーションが所定の海域に到着すると（ステップＳＴ４）、自ステーションの動作モードを着底モードに設定する。
測距・イメージング部６は、システム制御部５が自ステーションの動作モードを着底モードに設定すると、海底面の地形形状を計測する。
【００２３】
機構制御部８は、システム制御部５が自ステーションの動作モードを着底モードに設定すると、着底機構３を制御して、自ステーションを下降させながら、測距・イメージング部６による地形形状の計測結果から海底面の高低差を観測する。地形形状の計測結果から海底面の高低差を観測する処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
機構制御部８は、海底面の高低差を観測すると、海底面の中で、高低差が許容範囲以内である領域を選択し、その領域を着底領域に決定する。
機構制御部８は、着底領域に決定すると、着底機構３を制御して、自ステーションを着底領域に向けて下降させるが、自ステーションを一定距離下降させる毎に、地形形状の計測結果から海底面の高低差を観測して、当該着底領域の高低差が許容範囲以内であるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。
【００２４】
機構制御部８は、着底領域の高低差が許容範囲以内であれば、着底機構３を制御して、自ステーションを更に下降させて、自ステーションを当該領域に着底させる（ステップＳＴ６）。なお、機構制御部８は、自ステーションの姿勢状態をモニタしながら、自己位置を計算する慣性航法機能を有している。
一方、着底領域の高低差が許容範囲より大きければ、着底機構３を制御して、自ステーションを一旦上昇させてから、再度、高低差が許容範囲以内である領域を選択し、以降、同様の処理を実施しながら、自ステーションを当該領域に着底させる。
【００２５】
システム制御部５は、自ステーションが海底面に着底すると、自ステーションの現在位置を外部拠点である海上ステーションや陸上ステーションに伝達するために、図３に示すように、アンテナ浮力体を海面まで浮上させてから、通信部７が、衛星、海上ステーション又は陸上ステーションに向けて電波を発信する。あるいは、通信部７が、付近の海中探査機や他の海底探査ステーションに向けて、音波、光波、電波、レーザ等を発信することで、自ステーションの現在位置を通知する。
なお、システム制御部５は、自ステーションが海底面に着底した後、例えば、定期的な通信時に、ユーザ側から拠点位置の変更指示を受信すると、再度、自ステーションの動作モードを移動モードに設定する。
【００２６】
次に、海底探査ステーションが地形形状等を計測する際の処理内容を説明する。
観測モードは、着底領域の周辺のターゲット観測を行うモードであり、測距・イメージング部６は、システム制御部５が自ステーションの動作モードを観測モードに設定すると、例えば、音波、光波、電波、レーザなどの信号を発信して、周辺の地形に反射されて戻ってきた信号を受信することで、周辺の地形形状を計測する。この地形形状の計測結果は、例えば、数値データとして記録してもよいが、地形形状の計測結果を映像化して、地形形状の映像情報として記録してもよい。
【００２７】
また、測距・イメージング部６は、付近に海中探査機や他の海底探査ステーションが存在している場合には、海中探査機や他の海底探査ステーションまでの距離を計測する。距離を計測する処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
なお、測距・イメージング部６は、システム制御部５が自ステーションの動作モードを移動モードに設定すると、上述したように、移動中の自ステーションの周辺の地形形状を計測するが、移動モードでは、移動経路を示す経路データと、周辺の地形の計測結果とを関連付けて記録する。
【００２８】
次に、海底探査ステーションが外部装置である海中探査機から通信要求を受信して、通信処理を開始する際の処理内容を説明する。
図４は海底探査ステーションが海中探査機から通信要求を受信して、通信処理を開始する際の処理内容を示すフローチャートである。
海底探査ステーションに接近した海中探査機は、通信要求を行う場合、海底探査ステーションにおける測距・イメージング部６の受信機開口面に対して、規定の信号（特定の信号パターン）を送信する。
【００２９】
海底探査ステーションのシステム制御部５は、測距・イメージング部６が規定の信号を受信すると（図４のステップＳＴ１１）、海中探査機からの通信要求とみなし、自ステーションの動作モードを通信モードに設定する。
通信部７は、システム制御部５が自ステーションの動作モードを通信モードに設定すると、通信回線を開いて、海中探査機から送信される信号を受信して、その信号の強度からＳＮ比を測定する（ステップＳＴ１２）。あるいは、測距・イメージング部６により受信された規定の信号の強度からＳＮ比を測定する。
【００３０】
通信部７は、ＳＮ比を測定すると、そのＳＮ比が許容範囲（通信が可能であると判断されるＳＮ比の範囲）内であるか否かを判定し（ステップＳＴ１３）、そのＳＮ比が許容範囲を逸脱していれば、規定の信号の再送信を指示する指令を海中探査機に送信する（ステップＳＴ１４）。
これにより、海中探査機が規定の信号を再送信すると、ステップＳＴ１１〜ＳＴ１３の処理を繰り返し実施するが、例えば、規定の信号の再送信回数が規定数に到達すると、現在のままではデータ通信を行うことは困難であると判断し、通信距離を短縮する指令（海中探査機が更に海底探査ステーションに近づくように指示する指令）、あるいは、送信パラメータの再調整指令（信号の送信形態を切り換える指令）を海中探査機に送信する（ステップＳＴ１４）
信号の送信形態を切り換える指令としては、例えば、規定の信号を電波で送信している場合には、レーザで送信する旨を示す指令などが該当する。また、海中探査機と海底探査ステーションがドッキングした後、ドッキング機構４を介して、規定の信号を送信するように指示する指令なども含まれる。
これにより、例えば、海中探査機が更に海底探査ステーションに近づいてから、規定の信号を再送信すると、ステップＳＴ１１〜ＳＴ１３の処理を繰り返し実施する。
【００３１】
通信部７は、ＳＮ比が許容範囲内であれば、海中探査機とデータ通信を開始して、データ通信を継続的に実施する（ステップＳＴ１５，ＳＴ１６）。
海中探査機と通信部７間のデータ通信としては、海中探査機による大量の観測データの通信などが考えられる。
また、測距・イメージング部６による地形形状の計測結果や、海中探査機及び他の海底探査ステーションまでの距離の計測結果のデータ通信なども考えられる。
なお、通信部７は、陸上ステーションや海上ステーションなどの外部拠点とデータ通信を行う場合には、アンテナを海上又は所定の水深まで浮上させてから、データ通信を行うことで、通信エラーの確率を低減することができる。あるいは、自ステーションが所定の水深まで移動されたときに、通信部７が海中探査機や外部拠点とデータ通信を行うようにしてもよい。
【００３２】
次に、海底探査ステーションが外部装置である海中探査機からドッキング要求を受信して、ドッキングする際の処理内容を説明する。
図５は海底探査ステーションが海中探査機からドッキング要求を受信して、ドッキングする際の処理内容を示すフローチャートである。
海底探査ステーションに接近した海中探査機は、ドッキング要求を行う場合、海底探査ステーションにおける測距・イメージング部６の受信機開口面に対して、規定の信号（特定の信号パターンであり、通信要求を行う際の規定の信号と異なる信号パターン）を送信する。
【００３３】
海底探査ステーションのシステム制御部５は、測距・イメージング部６が規定の信号を受信すると（図５のステップＳＴ２１）、海中探査機からのドッキング要求とみなし、自ステーションの動作モードをドッキングモードに設定する。
測距・イメージング部６は、システム制御部５が自ステーションの動作モードをドッキングモードに設定すると、自ステーションに接近している海中探査機までの距離を計測する（ステップＳＴ２２）。
ドッキング部９は、システム制御部５が自ステーションの動作モードをドッキングモードに設定し、測距・イメージング部６が海中探査機までの距離を計測すると、その距離が連結可能な距離（海中探査機が、ドッキング機構４のドッキングポートに接合可能な距離）であるか否かを判定する（ステップＳＴ２３）。
【００３４】
海中探査機までの距離が連結可能な距離でなければ、測距・イメージング部６が引き続き海中探査機までの距離を計測し、ドッキング部９が、海中探査機までの距離が連結可能な距離であるか否かを判定する。
ドッキング部９は、海中探査機までの距離が連結可能な距離であれば、ドッキング機構４のドッキングポートを開放して、自ステーションと海中探査機を連結させる作業を行わせる（ステップＳＴ２４）。
なお、ドッキング中に、電力制御部１０が、ドッキング機構４を介して、海中探査機に対する電力補給を行うとともに、通信部７が、ドッキング機構４を介して、海中探査機とデータの送受信を行う。これらの作業が完了後は、ドッキングポートから海中探査機を切り離すようにする。
【００３５】
システム制御部５は、自ステーションの動作モードを電力制御モードに設定する。電力制御モードは、他のモードが設定されているか否かに関わらず、常時設定されているモードである。
電力制御部１０は、システム制御部５が自ステーションの動作モードを電力制御モードに設定すると、自ステーションのバッテリに蓄積されている電力を自ステーションの各構成部に供給する。
また、電力制御部１０は、自ステーションのバッテリに蓄積されている電力の残電力を監視し、その残電力が許容範囲を下回ると、観測用の搭載機器（例えば、測距・イメージング部６）の動作を停止し、発電機能だけを動作させて、発電した電力をバッテリに蓄積させるようにする。
電力の発電方法として、例えば、自ステーションが潮流のある領域に着底されている場合、図６に示すような海底探査ステーションの推進機構１を利用した潮流発電が考えられる。
ただし、電力の発電方法は、潮流発電に限るものではなく、温度差や太陽光などの自然エネルギーを利用する発電方法や、燃料電池等を利用する発電方法などが考えられる。
【００３６】
ここでは、電力を発電する例を示したが、通信部７が、緊急信号を海中探査機等に送信することで、海中探査機等から電力補給を受けるようにしてもよい。
なお、図７に示すように、海面上にアンテナ浮力体を浮上させるとともに、太陽光発電シートを展開して、電力を補給する方法を取れば、現在状況を外部拠点に通知することができるため、通知を受けた外部拠点が、補給用の海中探査機を使用して、当該ステーションに電力を補給すべきか否かを判断することが可能になる。
【００３７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、システム制御部５により設定された動作モードが移動モードである場合、機構制御部８が、推進機構１及び姿勢調整機構２を制御しながら、所定の海域に至るまで自ステーションを移動させるとともに、測距・イメージング部６による地形形状の計測結果から、所定の海域に至るまでの移動経路上に障害物が存在しているか否かを判定し、障害物が存在していれば、推進機構１及び姿勢調整機構２を制御して、所定の海域に至るまでの移動経路を変更するように構成したので、母船の支援が不要で、かつ、容易に探査拠点を変えることができる海底探査ステーションが得られる効果を奏する。
【００３８】
また、この実施の形態１によれば、システム制御部５により設定された動作モードが通信モードである場合、通信部７が、海中探査機、外部拠点又は他のステーションとデータ通信を行うように構成したので、通信用ケーブルが敷設されていなくても、データ通信を実施することができる効果を奏する。
また、この実施の形態１によれば、システム制御部５により設定された動作モードが電力制御モードである場合、電力制御部１０が、自ステーションのバッテリに蓄積されている電力の残電力が低下すると、電力を発電するように構成したので、電力伝送用ケーブルが敷設されていなくても、電力を補給することができる効果を奏する。
【００３９】
実施の形態２．
この実施の形態２では、複数の海底探査ステーションが海底面に着底されて、複数の海底探査ステーションが、海中探査機、海上ステーション、陸上ステーション及び衛星と観測ネットワークを形成している例を説明する。
図８は観測ネットワークの形成例を示す説明図である。
なお、観測ネットワークを形成する海底探査ステーションは、上記実施の形態１で説明した機能を備えるほか、測距・イメージング部６が自ステーションと他のステーションの距離を計測し、その距離の計測結果と各ステーションの周辺地形の計測結果から二次元的な地殻変動を観測する機能なども備えている。
【００４０】
次に動作について説明する。
複数の海底探査ステーションは、陸上ステーション又は海上ステーションから放出されたのち、ユーザによって指定された海域に到着すると、自ステーションの動作モードが着底モードに設定されて、海底面に着底する。
複数の海底探査ステーションの着底位置は、予め、拠点間の測距や通信が可能な位置間隔で着底するようにプログラムされており、互いの位置が重複しないように海底探査ステーション同士で測距しながら着底が行われる。
【００４１】
複数の海底探査ステーションは、海底面に着底すると、システム制御部５が自ステーションの動作モードを観測モードに設定し、測距・イメージング部６が周辺の地形形状の計測を開始する。また、海中探査機や他の海底探査ステーションまでの距離の計測を定期的に行う。
複数の海底探査ステーションの通信部７は、他の海底探査ステーションとの間でデータ通信を開始し、例えば、互いの電力状況等を示すステータスデータを送受信する。
ここで、測距・通信を行う順番は、各海底探査ステーションに割り付けられている番号Ｎｏ．の昇順に決定されているものとする。
【００４２】
例えば、４機の海底探査ステーションにおける測距・通信の順番は、図９のように構成することができる。
このように、測距・通信の順番を秩序立てて構成することで、後から海底探査ステーションが追加された場合や、欠番が生じた場合でも、柔軟に測距・通信の順番を組み立てることが可能になる。
【００４３】
次に、複数の海底探査ステーションの測距・イメージング部６が、海中探査機からの通信要求やドッキング要求を受信すると、上記実施の形態１と同様に、システム制御部５が自ステーションの動作モードを通信モード又はドッキングモードに変更することで、データ通信やドッキングを行う。
このとき、複数の海底探査ステーションの通信部７は、上述したように、他の海底探査ステーションとの間で、互いの電力状況等を示すステータスデータを送受信しているため、各海底探査ステーションの電力状況を把握している。
また、複数の海底探査ステーションの測距・イメージング部６は、海中探査機までの距離を計測している。
【００４４】
そこで、複数の海底探査ステーションのシステム制御部５は、ドッキング中に海中探査機が電力の補給を必要とする場合、ドッキング要求を受信している海底探査ステーションの中から、バッテリに蓄積されている電力に余裕があり、かつ、海中探査機が移動可能な範囲に存在している海底探査ステーションを選択する。
複数の海底探査ステーションのシステム制御部５は、自ステーションを選択している場合、自ステーションの動作モードをドッキングモードに設定することで、ドッキング部９がドッキング処理を実施し、他の海底探査ステーションを選択している場合、その方位及び距離を指示する。
【００４５】
次に、衛星、陸上ステーション及び海上ステーションなどの外部拠点と定期的にデータ通信を行う動作について述べる。
この実施の形態２では、外部拠点との定期的なデータ通信については、複数の海底探査ステーションの中で、バッテリに蓄積されている電力に余裕がある海底探査ステーションが代表して行うようにする。
最も電力に余裕がある海底探査ステーションの決定は、それぞれが保有している互いのステータスデータに基づいて、各海底探査ステーションのシステム制御部５が行う。
この場合、複数の海底探査ステーションでの決定結果が異なる場合があり得るが、それを防ぐため、外部拠点への通信を行う前に、各々の海底探査間で通信を行うステーション番号Ｎｏ．を共有し、決定結果が異なる場合には、最も小さい番号Ｎｏ．の海底探査ステーションが代表して通信を行うようにする。
【００４６】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、複数の海底探査ステーション間の電力状況をモニタしながら、電力に余力がある海底探査ステーションが海中探査機に電力を融通することや、代表して外部拠点とデータ通信を行うことができるため、海底探査ステーションの使用電力を抑えることが可能になる。
また、複数の海底探査ステーション間の距離を計測するとともに、二次元的に広がって設定されている各海底探査ステーションの地形形状の計測結果を取得することで、二次元的な地殻変動を観測することが可能になり、より緻密な地殻変動情報を取得することができる。
【００４７】
実施の形態３．
この実施の形態３では、ドッキング機構４が、陸上ステーションと有線で接続されている海中観測拠点と連結する機構を備えている海底探査ステーションについて説明する。
図１０は海底探査ステーションが、陸上ステーションと有線で接続されている海中観測拠点と連結されている様子を示す説明図である。
【００４８】
この実施の形態３では、海底探査ステーションのドッキング機構４は、海中観測拠点と連結する機構を備えており、電力制御部１０は、ドッキング部９によりドッキング機構４が制御されて、自ステーションが海中観測拠点と連結された場合、ドッキング機構４及び海中観測拠点を介して、陸上ステーションと電力を送受信する機能を備えている。
また、通信部７は、ドッキング機構４及び海中観測拠点を介して、陸上ステーションとデータ通信を行う機能を備えている。
【００４９】
海底探査ステーションは、所定の海域でミッションを達成すると、陸上ステーションと有線で接続されている既存の海中観測拠点まで帰還する。
既存の海中観測拠点まで帰還する場合、海底探査ステーションのシステム制御部５は、自ステーションの動作モードを移動モードに設定することで、海中観測拠点が設置されている海域まで移動する。
海底探査ステーションのシステム制御部５は、海中観測拠点が設置されている海域まで移動すると、自ステーションの動作モードをドッキングモードに設定する。
ドッキング部９は、システム制御部５が自ステーションの動作モードをドッキングモードに設定すると、ドッキング機構４のドッキングポートを開放して、自ステーションと海中拠点を連結させる作業を行わせる。
【００５０】
海底探査ステーションの通信部７は、ドッキングが完了して、システム制御部５が自ステーションの動作モードを通信モードに設定すると、ドッキング機構４及び海中観測拠点を介して、ミッション中に測距・イメージング部６により計測された地形形状等のデータを陸上ステーションに送信する。また、陸上ステーションから送信された新たなミッションデータ等を受信する。
また、海底探査ステーションの電力制御部１０は、ドッキングが完了して、システム制御部５が自ステーションの動作モードを電力制御モードに設定すると、ドッキング機構４及び海中観測拠点を介して、陸上ステーションから電力を受けて、その電力をバッテリに充電する。
【００５１】
この実施の形態３によれば、音波、光波、電波、レーザ等を利用しても、陸上ステーションと無線通信を行うことが困難である場合でも、海底探査ステーションを陸上や母船に引き揚げることなく、海中観測拠点を介して、データ通信を行うことができる。
また、自己の発電手段による電力補給が困難な場合でも、海底探査ステーションを陸上や母船に引き揚げることなく、海中観測拠点を介して、陸上ステーションから電力の補給を受けることができる。
【００５２】
実施の形態４．
この実施の形態４では、電力制御部１０がドッキング機構４を介して海中探査機と電力を送受信する機能を有しておらず、また、通信部７がドッキング機構４を介して海中探査機とデータ通信を行う機能を有していない海底探査ステーションについて説明する。
図１１は海底探査ステーションの推進機構１と海中探査機の推進機構が連結されている様子を示す説明図である。
図１１の海底探査ステーションは、自ステーションの推進機構１を海中探査機の推進機構と連結する連結機構２０を備えている。
【００５３】
海底探査ステーションのドッキング部９はシステム制御部５が自ステーションの動作モードをドッキングモードに設定すると、上記実施の形態１と同様に、ドッキング機構４を制御して、自ステーションを海中探査機と連結させる処理を実施する。また、ドッキングが完了すると、連結機構２０を制御して、自ステーションの推進機構１を海中探査機の推進機構と連結させる処理を実施する。なお、ドッキング部９は推進機構連結手段を構成している。
海底探査ステーションの電力制御部１０はドッキング部９により自ステーションの推進機構１と海中探査機の推進機構が連結された後、自ステーション又は海中探査機の推進機構を回転させることで、海中探査機又は自ステーションの推進機構のモータを発電機として使用して、電力を発電させる処理を実施する。なお、電力制御部１０は発電手段を構成している。
因みに、海底探査ステーションは、海中探査機の通信ポートと正対する位置に通信ポート２１を備えており、通信部７は、その通信ポート２１を介して、海中探査機とデータ通信を行うことができる。
【００５４】
次に動作について説明する。
海底探査ステーションのシステム制御部５は、測距・イメージング部６が海中探査機からのドッキング要求を示す規定の信号を受信すると、自ステーションの動作モードをドッキングモードに設定する。
海底探査ステーションのドッキング部９は、システム制御部５が自ステーションの動作モードをドッキングモードに設定すると、上記実施の形態１と同様に、ドッキング機構４を制御して、自ステーションを海中探査機と連結させる。
また、ドッキング部９は、ドッキングが完了すると、連結機構２０を展開することで、自ステーションの推進機構１を海中探査機の推進機構と連結させる。
【００５５】
海底探査ステーションの電力制御部１０は、システム制御部５が自ステーションの推進機構１と海中探査機の推進機構との連結を確認すると、例えば、海底探査ステーションから海中探査機に電力を供給する場合、自ステーションの推進機構１を回転させることで、連結機構２０を介して、海中探査機の推進機構を逆回転させる。
これにより、海中探査機の推進機構におけるモータは発電機として動作するため電力が発電され、その電力が海中探査機のバッテリに充電される。
一方、海中探査機から海底探査ステーションに電力を供給する場合、通信部７が推進機構の回転指令を海中探査機に送信する（推進機構の回転指令の送信方法については後述する）。
海中探査機は、推進機構の回転指令を受信すると、海中探査機の推進機構を回転させることで、連結機構２０を介して、自ステーションの推進機構１を逆回転させる。
これにより、海底探査ステーションの推進機構１におけるモータは発電機として動作するため電力が発電され、その電力が海底探査ステーションのバッテリに充電される。
【００５６】
なお、海底探査ステーションは、図１１に示すように、海中探査機の通信ポートと正対する位置に通信ポート２１を備えている。このため、ドッキングが完了すると、海底探査ステーションの通信部７は、その通信ポート２１を介して、海中探査機とデータ通信を行うことができる。
したがって、通信部７が推進機構の回転指令を海中探査機に送信する際には、その通信ポート２１を利用して送信する。
【００５７】
この実施の形態４によれば、電力制御部１０がドッキング機構４を介して海中探査機と電力を送受信する機能を有しておらず、また、通信部７がドッキング機構４を介して海中探査機とデータ通信を行う機能を有していない場合でも、電力の融通やデータ通信を行うことができる。
図１１の海底探査ステーションでは、電力やデータ通信用の伝送ケーブル等の電気部材をドッキング機構４から分離することができるため、ドッキング機構４の部材強度をより頑強にすることが可能になる。
また、電力の供給する際、送電ケーブルを直接接続する必要がなくなることから、水中への放電の危険がなくなり、より安全に電力の供給を行うことが可能になる。
さらに、ドッキング時に通信ポートが必ず正対するように構成することで、無線通信の安定性を高めることができるため、データ通信用ケーブルの装置間接続を必要としない簡素な構成が可能になる。
【００５８】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  推進機構、２  姿勢調整機構、３  着座機構、４  ドッキング機構、５  システム制御部（動作モード設定手段）、６  測距・イメージング部（観測手段）、７  通信部（通信手段）、８  機構制御部（航行手段）、９  ドッキング部（ドッキング手段、推進機構連結手段）、１０  電力制御部（電力制御手段、電力融通手段、発電手段）、２０  連結機構、２１  通信ポート。
【図１】
2014136512.tif 000003
【図２】
2014136512.tif 000004
【図３】
2014136512.tif 000005
【図４】
2014136512.tif 000006
【図５】
2014136512.tif 000007
【図６】
2014136512.tif 000008
【図７】
2014136512.tif 000009
【図８】
2014136512.tif 000010
【図９】
2014136512.tif 000011
【図１０】
2014136512.tif 000012
【図１１】
2014136512.tif 000013