(57)【要約】  水中航走体との信号の送受信を無線通信により行うことができ、かつ、調査地点への水中航走体の運搬およびその回収、さらには調査地点の変更を迅速に実行可能な水中探査システムを提供する。  第１アンテナを有し該第１アンテナを水面上に支持する浮き部材と、該第１アンテナと信号線で接続された水中航走体と、を備える水中探査ユニットと、前記第１アンテナと無線信号を送受信可能な第２アンテナを有する通信装置と、前記水中探査ユニットを運搬し水面に投下する無人航空機と、を備えることを特徴とする水中探査システムにより解決する。
2017094635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アンテナを有し該第１アンテナを水面上に支持する浮き部材と、該第１アンテナと信号線で接続された水中航走体と、を備える水中探査ユニットと、
前記第１アンテナと無線信号を送受信可能な第２アンテナを有する通信装置と、
前記水中探査ユニットを運搬し水面に投下する無人航空機と、を備えることを特徴とする水中探査システム。
【請求項２】
前記無人航空機は、複数の回転翼と、該複数の回転翼による飛行を制御する制御部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の水中探査システム。
【請求項３】
前記浮き部材は着水により膨張し、前記第１アンテナが通信可能状態になることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中探査システム。
【請求項４】
膨張前の前記浮き部材は、前記水中航走体を内側に包むように折り畳まれていることを特徴とする請求項３に記載の水中探査システム。
【請求項５】
前記水中探査ユニットの着水後における前記第１アンテナは、前記浮き部材から上方に起立しており、
前記無人航空機は、その機体から、前記第１アンテナを捕捉する回収部材を垂下可能であり、
前記第１アンテナは前記水中探査ユニットの重量を支持可能な強度を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中探査システム。
【請求項６】
前記水中探査ユニットは、該水中探査ユニットの現在位置情報の発信手段を有しており、
前記無人航空機は、前記現在位置情報に基づいて前記水中探査ユニットに自動的に接近可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中探査システム。
【請求項７】
前記無人航空機が回収した前記水中探査ユニットが投下される緩衝設備をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中探査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水中探査システムに関し、さらに詳しくは、無線通信可能な水中航走体を無人航空機により投下および回収する水中探査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無人の水中航走体を潜水させて水中の様子を調査する場合には、母船で調査地点の付近まで移動して水中航走体を降下させるか、または、水辺から調査地点まで水中航走体を自走させる必要があった。また、水中は電波の減衰が著しいことから、水中航走体との信号の送受信には有線通信が用いられることが一般的である。【０００３】
また、従来、産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人航空機（ＵＡＶ）は、機体が高価で入手困難なうえ、安定して飛行させるためには操縦に熟練が必要とされるものであった。しかし近年、加速度センサや角速度センサなどの機体部品の高性能化および低価格化が進み、また、機体の制御操作の多くが自動化されたことによりその操作性が飛躍的に向上した。こうした背景から現在、特に小型のマルチコプターについては、趣味目的だけでなく、広範な分野における種々のミッションへの応用が試行されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０５１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には、水中航走体１と指令部２との間で無線通信を行う水中航走体遠隔操作システムが開示されている。水中航走体遠隔操作システムは、浮体４１により水面に浮かべられた中継部４、中継部４により水面上に支持され、指令部２と無線通信を行うアンテナ４３、および、中継部４と光ケーブル３で接続された水中航走体１からなる。水中航走体１と指令部２との間の無線通信は、中継部４が光信号と無線信号とを相互に変換して中継することにより実現されるものとしている。【０００６】
しかし、上記特許文献１では、水中航走体１を調査地点へ運搬する手段については言及されておらず、またその回収手段も不明である。例えば母船または陸上の指令局２から調査地点まで水中航走体１を自走させるとした場合、水中航走体１と中継部４とは光ケーブル３で接続されていることから、水中航走体１は中継部４を曳いて調査地点へと向かう必要がある。そのため、調査地点が指令局２から離れた位置にある場合は、バッテリーの電力や時間が水中航走体１の移動に費やされ、調査が非効率となる。一方、水中航走体１を別途小型ボートなどの手段により調査地点近傍まで運ぶのであれば、ケーブルにつながれた水中航走体１をその小型ボートから降下させればよく、水中航走体１と無線通信を行う意義が失われる。また、いずれの移動方法・運搬方法においても、調査地点への移動時には水中または水上を移動する必要があり、移動時間を短縮することや調査地点を柔軟に変更することが困難である。【０００７】
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、水中航走体との信号の送受信を無線通信により行うことができ、かつ、調査地点への水中航走体の運搬およびその回収、さらには調査地点の変更を迅速に実行可能な水中探査システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の水中探査システムは、第１アンテナを有し該第１アンテナを水面上に支持する浮き部材と、該第１アンテナと信号線で接続された水中航走体と、を備える水中探査ユニットと、前記第１アンテナと無線信号を送受信可能な第２アンテナを有する通信装置と、前記水中探査ユニットを運搬し水面に投下する無人航空機と、を備えることを特徴とするとする。【０００９】
水中航走体を水面上の第１アンテナと有線接続することにより、通信装置は第１アンテナを介して水中航走体と無線通信することが可能となる。さらに、水中航走体は無人航空機により調査地点まで迅速に運搬されることから、水中航走体のバッテリーの電力や時間を水中の調査に集中させることができ、調査効率を高めることができる。【００１０】
また、前記無人航空機は、複数の回転翼と、該複数の回転翼による飛行を制御する制御部と、を有することが好ましい。【００１１】
回転翼機は移動速度の変更や方向転換を柔軟に行うことができる。これにより水中航走体を正確に調査地点に投下すること、およびその回収作業が容易となる。また、制御部により無人航空機を自律的に飛行させることで、水中航走体の投下および回収をさらに効率化することができる。【００１２】
また、前記浮き部材は、前記浮き部材は着水により膨張し、前記第１アンテナが通信可能状態になることが好ましい。【００１３】
水中探査ユニットの体積を小さくすることにより、無人航空機への積み込みが容易となる。また、着水後に第１アンテナを通信可能状態とすることにより、運搬中における水中航走体の誤動作を未然に防ぐことができる。【００１４】
また、膨張前の前記浮き部材は、前記水中航走体を内側に包むように折り畳まれていることが好ましい。【００１５】
水中航走体が浮き部材に包まれていることにより、着水時における水中航走体への衝撃を緩和することができ、投下に起因する水中航走体の故障を防ぐことができる。【００１６】
また、前記水中探査ユニットの着水後における前記第１アンテナは、前記浮き部材から上方に起立しており、前記無人航空機は、その機体から、前記第１アンテナを捕捉する回収部材を垂下可能であり、前記第１アンテナは前記水中探査ユニットの重量を支持可能な強度を有していることが好ましい。【００１７】
着水後の水中探査ユニットの構成のうち、もっとも上側に位置するのは第１アンテナである。無人航空機が第１アンテナを捕捉する回収部材を有するとともに、その第１アンテナに水中探査ユニットの重量を支持可能な強度をもたせることにより、水中探査ユニットの回収を容易にすることができる。【００１８】
また、前記水中探査ユニットは、該水中探査ユニットの現在位置情報の発信手段を有しており、前記無人航空機は、前記現在位置情報に基づいて前記水中探査ユニットに自動的に接近可能であることが好ましい。【００１９】
水中探査ユニットが自らの現在位置情報を発信可能であることにより、無人航空機による水中探査ユニットの回収を自動化することが可能となる。【００２０】
また、前記無人航空機が回収した前記水中探査ユニットが投下される緩衝設備をさらに備えることが好ましい。【００２１】
回収後の水中探査ユニットを緩衝設備に投下することにより、投下による水中探査ユニットへの衝撃を緩和することができ、より安全に水中探査ユニットを回収することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明にかかる水中探査システムによれば、水中航走体との信号の送受信を無線通信により行うことができ、かつ、調査地点への水中航走体の運搬およびその回収、さらには調査地点の変更を迅速に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】水中探査システムにより海中を撮影する様子を示す模式図である。
【図２】マルチコプターの機能構成を示すブロック図である。
【図３】水中航走体の機能構成を示すブロック図である。
【図４】マルチコプターが水中探査ユニットを調査地点へ運搬し、投下する様子を示す模式図である。
【図５】マルチコプターが水中探査ユニットの投下を終え、指令局に帰還する様子を示す模式図である。
【図６】調査終了後の水中探査ユニットをマルチコプターが回収に向かう様子を示す模式図である。
【図７】水中探査ユニット捕捉後のマルチコプターが回収プールへ向かう様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明にかかる水中探査システムの実施形態について図面を用いて詳細に説明する。以下の実施形態にかかる水中探査システムは、陸上から無線航空機により海上の所定の調査地点へ水中航走体を運搬および投下し、調査地点における海中の様子を撮影するシステムである。尚、本発明の水中探査システムが使用できる場所としては、例えば海や湖沼、河川、貯水池、貯水槽、プールなどが考えられるが、水（液体）が溜められた空間であればその他の場所でも使用可能である。
【００２５】
［全体構成］
図１は本実施形態にかかる水中探査システムＳにより海中を撮影する様子を示す模式図である。水中探査システムＳは、主に、マルチコプターＭ（無人航空機）、水中探査ユニットＩ、指令局Ｃ（通信装置）、および回収プールＰ（緩衝設備）により構成されている。
【００２６】
水中探査ユニットＩは、第１アンテナ３１０と、第１アンテナ３１０を海面上に支持するブイ３００（浮き部材）と、第１アンテナ３１０に信号線２０１で接続された水中航走体２００とにより構成されている。指令局Ｃは、第１アンテナ３１０と無線信号を送受信可能な第２アンテナ４１０を備えており、第１アンテナ３１０を経由して無線通信により水中航走体２００への操縦指示を送信するとともに、水中航走体２００がその水中カメラ２６０で撮影した海中の映像や静止画像のデータを受信して図示しない表示装置に表示する。マルチコプターＭは、マルチコプターＭの離着陸場（本実施形態においては指令局Ｃがある場所に併設されている、以下の説明においては、マルチコプターＭの離着陸場のことも指令局Ｃという。）と、海上の調査地点との間を往復し、水中探査ユニットＩを投下および回収する運搬手段である。
【００２７】
［マルチコプターの構成］
図２は本実施形態にかかるマルチコプターＭの機能構成を示すブロック図である。マルチコプターＭは、フライトコントローラＦＣ（制御部）、複数のローターＲ（回転翼）、ローターＲごとに配置されたＥＳＣ１５３（Electric Speed Controller）、操縦者の操縦端末１７１と無線通信を行う無線送受信器１７２、および電力供給源であるバッテリー１８０が筐体１９０に配設されることにより構成されている。
【００２８】
各ローターＲは、ＤＣモータであるモータ１５１、および、その出力軸に取り付けられたブレード１５２により構成されている。ＥＳＣ１５３はローターＲのモータ１５１に接続されており、フライトコントローラＦＣから指示された速度でモータ１５１を回転させる装置である。尚、本実施形態におけるマルチコプターＭは、４基のローターＲが搭載されたクアッドコプターであるが、ローターＲの数は４基には限定されず、求められる飛行安定性や許容されるコストに応じて、ローターＲが２基のヘリコプターから８基のオクトコプター、さらにそれ以上のローター数を備えるマルチコプターまで適宜変更可能である。
【００２９】
フライトコントローラＦＣは、マイクロコントローラである制御装置１１０を備えている。制御装置１１０は、中央処理装置であるＣＰＵ１１１、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置であるメモリ１１２、および、ＥＳＣ１５３を介して各モータ１５１の回転数および回転速度を制御するＰＷＭコントローラ１１３を備えている。
【００３０】
フライトコントローラＦＣはさらに、飛行制御センサ群１３０およびＧＰＳ受信器１４０（以下、「センサ等」ともいう。）を備えており、これらは制御装置１１０に接続されている。本実施形態におけるマルチコプターＭの飛行制御センサ群１３０には、加速度センサ、角速度センサ、気圧センサ（高度センサ）、地磁気センサ（方位センサ）が含まれている。制御装置１１０は、これらセンサ等により、機体の傾きや回転のほか、飛行中の緯度経度、高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得可能とされている。尚、本実施形態におけるマルチコプターＭは、その飛行高度を気圧センサにより取得することを想定しているが、気圧センサ以外にも、例えば赤外線、超音波、またはレーザーなど種々の方式を用いた測距センサを地表または海面に向けることで高度を取得することも可能である。
【００３１】
制御装置１１０のメモリ１１２には、マルチコプターＭの飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御する飛行制御アルゴリズムが実装されたプログラムである飛行制御プログラムＦＣＰが記憶されている。飛行制御プログラムＦＣＰは、操縦者（操縦端末１７１）の指示に従い、センサ等から取得した現在位置を基に各ローターＲの回転数および回転速度を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプターＭを飛行させる。マルチコプターＭの操縦は、操縦者が操縦端末１７１を用いて手動で行ってもよく、または、緯度経度、高度、飛行ルートなどのパラメータを飛行制御プログラムＦＣＰに予め登録しておき、目的地へ自律的に飛行させてもよい（以下、このような自律飛行のことを「オートパイロット」という。）。
【００３２】
マルチコプターＭの下面にはワイヤー１６２が巻回された電動式のウインチ１６１が取り付けられている。ウインチ１６１（およびワイヤー１６２）は、マルチコプターＭに水中探査ユニットＩを吊支する装置であり、これによりマルチコプターＭは、水中探査ユニットＩの運搬や投下を行うことが可能とされている。ウインチ１６１には、バッテリー１８０からの給電線と、制御装置１１０との信号線が接続されており、ウインチ１６１は、制御装置１１０からの指示に従い、ワイヤー１６２の繰り出しや巻き取り、およびワイヤー１６２からの水中探査ユニットＩの切断を行う。
【００３３】
ワイヤー１６２の先端部には、水中探査ユニットＩに連結されるアタッチメント１６２ａが着脱可能に接続されている。ウインチ１６１はこのアタッチメント１６２ａを随時切断可能である。ウインチ１６１からのアタッチメント１６２ａの切断方法は特に限定されず、例えばワイヤー１６２をウインチ１６１に巻ききることで、ワイヤー１６２とアタッチメント１６２ａとの接続ロックが機械的に解除される構造や、ワイヤー１６２に信号線を重畳して電子的にアタッチメント１６２ａを切り離す構造などが考えられる。また、アタッチメント１６２ａは必須の構成ではなく、例えば、水中探査ユニットＩの重量を支持可能な使い捨ての紐をワイヤー１６２として用い、ウインチ１６１がその紐を切断することで水中探査ユニットＩを投下する構成としてもよい。
【００３４】
尚、本実施形態においては、移動速度の変更や方向転換を柔軟に実行可能なマルチコプターＭを用いることにより、水中航走体２００を正確に調査地点に投下すること、およびその回収作業の容易化が図られているが、本発明における「無人航空機」は回転翼機には限定されない。熟練した操縦者や、高精度なオートパイロット制御が可能な機体であれば、本発明の無人航空機として固定翼機を用いることも可能である。
【００３５】
［水中航走体の構成］
図３は本実施形態にかかる水中航走体２００の機能構成を示すブロック図である。水中航走体２００は、主に、海中を撮影する水中カメラ２６０、海中における水中航走体２００の推力源である複数のスクリュープロペラ２５２、各スクリュープロペラ２５２や水中カメラ２６０の動作を一元的に管理する制御装置２１０、制御装置２１０と第１アンテナ３１０とを接続する信号線２０１、およびこれらに電力を供給するバッテリー２８０が筐体２９０に配設されることにより構成されている。
【００３６】
水中航走体２００の制御装置２１０は、中央処理装置であるＣＰＵ２１１、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置であるメモリ２１２、および、ＥＳＣ２５３を介して各モータ２５１の回転数および回転速度を制御するＰＷＭコントローラ２１３を備えている。
【００３７】
制御装置２１０のメモリ２１２には、海中における水中航走体２００の撮影方向や基本的な航行動作を制御する推進制御プログラムＰＣＰが記憶されている。推進制御プログラムＰＣＰは、第１アンテナ３１０を介して受信した指令局Ｃ（第２アンテナ４１０）の指示に応じて、各スクリュープロペラ２５２の回転数および回転速度を調節し、船体の移動や撮影方向の変更を行う。また、制御装置２１０は、水中カメラ２６０が撮影した映像を、第１アンテナ３１０を介してリアルタイムで第２アンテナ４１０（指令局Ｃ）へ送信する。
【００３８】
水中航走体２００はさらに、加速度センサおよび角速度センサからなる姿勢制御センサ群２３０を備えている。推進制御プログラムＰＣＰはこれら姿勢制御センサ群２３０から取得した情報を基に水中航走体２００の姿勢の乱れを自動的に補正し、指令局Ｃに指定された撮影方向を維持し続ける。尚、本実施形態における水中航走体２００は、海中の映像を撮影するというその性質上、撮影方向を安定させるべく姿勢制御センサ群２３０および上記姿勢補正機能を備えていることが望ましいが、例えば水が静止している湖沼で撮影を行う場合など、環境による姿勢への影響が小さいときや、水中カメラ２６０の映像を操縦者が表示装置で確認しながら手動で水中航走体２００の姿勢を制御することに特に支障がないとき、あるいは、水中航走体２００の姿勢がその収集する情報の質に影響しないときなどは、姿勢制御センサ群２３０および上記姿勢補正機能は省略してもよい。
【００３９】
本実施形態における水中航走体２００は、海中における姿勢（撮影方向）の変更のみならず、自走による船体の移動（撮影位置の移動）も可能な構成とされているが、例えば、撮影方向の変更のみを可能とし、船体の移動は都度マルチコプターＭが運搬することにより行う構成としてもよい。一方で、調査地点における水中航走体２００の動作を予め推進制御プログラムＰＣＰに登録しておき、定型的な調査を自動的に行わせる構成とすることも可能である。さらに、本実施形態における水中航走体２００は、マルチコプターＭと同様に、複数のスクリュープロペラ２５２の推進力を調整することで姿勢の制御や推進方向の制御を行う構成とされているが、推進の制御については、固定したスクリュープロペラと舵とを用いて行う構成としてもよい。
【００４０】
本実施形態における水中航走体２００は、調査地点における海中の撮影およびその撮影データの指令局Ｃへの送信をミッションとしているが、調査地点において水中航走体２００が収集する情報はこれには限定されず、センサ等で検出可能な情報であれば他の情報であってもよい。また、本実施形態における水中航走体２００は信号線２０１の線長の範囲内においてブイ３００から独立して航行可能であるが、水中航走体２００がブイ３００と一体化され、海面から海中を撮影する構成としてもよい。
【００４１】
［ブイの構成］
ブイ３００は内部にガスが充填されることで膨張し、その浮力により海面を浮遊する袋状体である。海面への投下前のブイ３００は、ガスが充填されていない非膨張状態にあり、内側に水中航走体２００を包むように折り畳まれている。ブイ３００は、マルチコプターＭにより水中航走体２００とともに海上の調査地点に運搬され、海面に投下され着水することで自動的にガスが充填されて膨張状態となる。水中航走体２００を包むブイ３００は、水中探査ユニットＩの着水時における水中航走体２００の緩衝部材として作用する。必要に応じて、折り畳まれたブイ３００と、その内側の水中航走体２００との間に別途緩衝材を配置してもよい。
【００４２】
着水時にブイ３００を膨張させる仕組みには、公知の自動膨張機構を用いることができる。かかる機構としては、例えば、液化ガス（炭酸ガスや炭酸ガスと窒素ガスとの混合ガスなど）が封入されたガスボンベのロック機構に、水などの液体により溶解する部品が用いられており、海面への着水によりその部品が溶解することでロック機構が解除されて袋状体にガスが充填される構造や、水濡れを検知するセンサを用いて電子的に同ガスボンベのロック機構を解除する構造などがある。
【００４３】
本実施形態における膨張したブイ３００の外形は扁平な球形状である。そのため、ブイ３００が海面で膨張したときに、水中航走体２００がブイ３００の上に載っていたとしても、水中航走体２００は位置が安定せずに海中へと落下する。海中に落下した水中航走体２００は自重により信号線２０１でブイ３００を引っ張り、ブイ３００の上下面を本来の配置に修正する。これにより、浮遊時におけるブイ３００の上下面が一定に保たれ、ブイ３００に支持された第１アンテナ３１０を常に海面よりも上方に配置することが可能とされている。
【００４４】
尚、本発明における「浮き部材」は、ブイ３００の形態には限定されず、第１アンテナを支持しつつ水面に浮遊可能な部材であれば他の浮き部材を用いてもよい。特に、ブイ３００の自動膨張機構は必須の構成ではなく、マルチコプターＭへの積み込み時や運搬時に支障とならなければ、最初から膨張した浮き部材を用いてもよい。
【００４５】
［第１アンテナの構造］
第１アンテナ３１０は、その基端部がブイ３００に結合されており、ブイ３００の浮遊時において上方へと起立する棒状体である。本実施形態における第１アンテナ３１０には、その周方向の角度を調節する機構が設けられていないため、無指向性のアンテナが用いられているが、指令局Ｃとの無線信号の送受信を安定して行うことができるアンテナであればその種類は問わない。
【００４６】
第１アンテナ３１０の外周面からは電波の送受信とは無関係な鉤部３１１が水平方向に延出している。鉤部３１１はマルチコプターＭのワイヤー１６２のアタッチメント１６２ａと互いに係合し、マルチコプターＭが水中探査ユニットＩを吊り上げることを可能としている。このため、本実施形態における第１アンテナ３１０（および鉤部３１１）は、水中探査ユニットＩの重量を支持可能な強度を有している。
【００４７】
［指令局（第２アンテナ）の構造］
指令局Ｃは、第１アンテナ３１０と無線信号を送受信可能な第２アンテナ４１０を備えており、第１アンテナ３１０を介して無線通信により水中航走体２００への操縦指示を送信するとともに、水中航走体２００がその水中カメラ２６０で撮影した海中の映像や静止画像のデータを受信して、図示しない表示装置に表示する設備である。
【００４８】
本実施形態における第２アンテナ４１０は電波の放射方向を調節可能な指向性アンテナであるが、これには限られず、第１アンテナ３１０との無線信号の送受信を安定して行うことができるアンテナであればその種類は問わない。
【００４９】
［回収プールの構成］
回収プールＰは水が溜められた水槽である。マルチコプターＭが回収した水中探査ユニットＩは回収プールＰに投下される。回収プールＰに溜められた水は水中探査ユニットＩの投下時における緩衝材として作用し、水中探査ユニットＩをより安全に回収することを可能としている。本発明の「緩衝設備」は回収プールＰの形態には限定されず、エアークッションなどでもよい。また、本発明の緩衝設備は必須の構成ではなく、指令局Ｃにおいて単にマルチコプターＭの降下速度を落とし、回収した水中航走体２００をゆるやかに地上に着陸させてもよい。
【００５０】
［運搬・回収動作］
以下、図４乃至図７を用いて、マルチコプターＭが水中探査ユニットＩを調査地点へ運搬して投下する動作、および調査終了後の水中探査ユニットＩを回収する動作について説明する。
【００５１】
図４はマルチコプターＭが水中探査ユニットＩを調査地点へ運搬し、投下する様子を示す模式図である。調査地点への投下前における水中探査ユニットＩは、非膨張状態にあるブイ３００の内側に水中航走体２００が包み込まれており、第１アンテナ３１０もブイ３００の内側で倒れた状態にある。また、この時点では水中航走体２００は起動しておらず、従って第１アンテナ３１０も通信不能状態にある。
【００５２】
本実施形態の水中探査ユニットＩは、投下前における水中探査ユニットＩの体積が小さく畳み込まれていることにより、マルチコプターＭへの積み込みやその運搬が容易化されている。また、海面への着水時まで第１アンテナ３１０が通信不能状態とされていることにより、運搬中における水中航走体２００の誤動作が防止されている。尚、投下後に水中航走体２００（第１アンテナ３１０）を起動する方法は特に限定されず、例えば、水中航走体２００がブイ３００から解放されたときに通電状態となるノーマリーオープンの押しボタンスイッチを用いる方法や、水中航走体２００の着水を検知（着水を検知する方法は上記ブイ３００の自動膨張機構の方法と同様）して通電を開始する方法、またはタイマーで起動してもよい。運搬中における水中航走体２００の誤動作やバッテリー２８０の浪費が問題とならない場合には、当然、マルチコプターＭへの水中探査ユニットＩの積み込み時に、予め水中航走体２００（第１アンテナ３１０）を起動しておいてもよい。
【００５３】
調査を行う際にはまず、指令局Ｃにおいて人手でワイヤー１６２のアタッチメント１６２ａに水中探査ユニットＩを連結する。その後、マルチコプターＭを調査地点へ向けてオートパイロットで（または図示しない操縦端末１７１を用いた手動操縦で）飛行させる。そして、調査地点の鉛直上空にマルチコプターＭが到着したら、その場でマルチコプターＭをホバリングさせ、海面に触れない安全な範囲でマルチコプターＭの高度を下げる。マルチコプターＭは、所定の高度まで降下したら、自動で（または操縦端末１７１を用いて手動で）アタッチメント１６２ａを切断する。これにより水中探査ユニットＩは海面に投下される。
【００５４】
図５は、マルチコプターＭが水中探査ユニットＩの投下を終え、指令局Ｃに帰還する様子を示す模式図である。水中探査ユニットＩ投下後のマルチコプターＭは、オートパイロットにより（または操縦端末１７１を用いた手動操縦により）指令局Ｃへと帰還する。
【００５５】
海面に投下された水中探査ユニットＩは、ブイ３００が自動的に膨張し、それにより水中航走体２００が海中に沈められるとともに、第１アンテナ３１０が上方に起立する。このときに水中航走体２００が起動され、第１アンテナ３１０が通信可能状態となる。
【００５６】
図６は調査終了後の水中探査ユニットＩをマルチコプターＭが回収に向かう様子を示す模式図である。水中探査ユニットＩの回収時は、まず、指令局ＣにおいてマルチコプターＭに水中探査ユニットＩ回収用のアタッチメント１６２ａを人手で装着する。その後、調査地点へ向かってマルチコプターＭをオートパイロットで（または操縦端末１７１を用いた手動操縦で）飛行させる。そして、調査地点近傍までマルチコプターＭが接近すると、マルチコプターＭは、第１アンテナ３１０の鉤部３１１の高度までアタッチメント１６２ａを降下させる。
【００５７】
ここで、指令局Ｃと調査地点との距離が近いときは、目視による手動操縦でアタッチメント１６２ａと鉤部３１１とを係合させることができる。これらの距離が遠い場合は、指令局ＣおよびマルチコプターＭに別途ＦＰＶ（First Person View）システムを設けることで、マルチコプターＭのカメラが撮影した下方の映像を目視で確認しながら、手動操縦でアタッチメント１６２ａと鉤部３１１とを係合させることができる。
【００５８】
または、水中探査ユニットＩに現在位置情報の発信手段を別途設けることにより、水中探査ユニットＩの回収を自動化することも可能である。例えば、第１アンテナ３１０またはブイ３００に別途ＧＰＳ受信器を設け、ＧＰＳ受信器により取得された現在位置情報を第１アンテナ３１０から指令局Ｃへ送信する構成が考えられる。指令局Ｃが受信した現在位置情報は、操縦端末１７１を経由してマルチコプターＭに転送される。マルチコプターＭは、かかる情報を基に水中探査ユニットＩの現在位置をモニタリングしながら、自動でアタッチメント１６２ａと鉤部３１１とを係合させる。なお、上記現在位置情報は、水中探査ユニットＩから直接マルチコプターＭに送信されてもよい。その他、例えば１５ｆｐｓ以下で点滅する高輝度光源を第１アンテナ３１０やブイ３００上に配置し、これをマルチコプターＭに別途搭載された可視光カメラで撮影して水中探査ユニットＩの現在位置を特定することも可能である。さらに、上記光源の点滅パターンを操作してこれをモールス信号のように用いることで、１５ｂｐｓ程度の情報をマルチコプターＭや指令局Ｃに伝達することもできる。このような通信機能は、例えば、複数の水中探査ユニットＩの中から回収すべき一のユニットを特定する場合などに有効と考えられる。
【００５９】
図７は、水中探査ユニットＩ捕捉後のマルチコプターＭが回収プールＰへ飛行する様子を示す模式図である。アタッチメント１６２ａと鉤部３１１との係合に成功したマルチコプターＭは、ワイヤー１６２を巻き取り、水中探査ユニットＩを吊支しながらオートパイロットにより（または操縦端末１７１を用いた手動操縦により）回収プールＰへと向かう。ここで、調査完了ではなく、調査地点の変更を行う場合は、マルチコプターＭは、回収プールＰの代わりに次の調査地点へと向かう。本実施形態における水中探査ユニットＩは、第１アンテナ３１０が水中探査ユニットＩの重量を支持可能な強度を備えていることにより、このような方法で水中探査ユニットＩを回収することが可能とされている。尚、例えば水中航走体２００が信号線２０１の巻き取り機構を備えている場合には、水中探査ユニットＩの回収前に信号線２０１を巻き取っておくことが望ましい。
【００６０】
回収プールＰの鉛直上空にマルチコプターＭが到着すると、マルチコプターＭはその場でホバリングし、水中航走体２００が回収プールＰに沈む程度の高度まで降下する。その後、マルチコプターＭは自動で（または操縦端末１７１を用いて手動で）ワイヤー１６２からアタッチメント１６２ａを切断する。これにより水中探査ユニットＩは回収プールＰに投下される。回収プールＰに投下された水中航走体２００を回収プールＰから引き上げる際には、水中航走体２００を回収プールＰの端まで操縦するか、または単純に棒などを使って手繰り寄せれば良い。
【００６１】
回収プールＰへ水中探査ユニットＩを投下したマルチコプターＭは、オートパイロットにより（または操縦端末１７１を用いた手動操縦により）指令局Ｃへと帰還する。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【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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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月30日(2017.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アンテナを有し該第１アンテナを水面上に支持する浮き部材と、該第１アンテナと信号線で接続された水中航走体と、を備える水中探査ユニットと、
前記第１アンテナと無線信号を送受信可能な第２アンテナを有する通信装置と、
前記水中探査ユニットを運搬し水面に投下する無人航空機と、を備え、
前記無人航空機は、投下後の前記水中探査ユニットを回収する回収部材を機体から垂下可能であり、
前記無人航空機は、投下後の前記水中探査ユニットの水面上の一部に前記回収部材を係合させ、該水中探査ユニットを吊り上げることが可能であることを特徴とする水中探査システム。
【請求項２】
前記無人航空機は、複数の回転翼と、該複数の回転翼による飛行を制御する制御部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の水中探査システム。
【請求項３】
前記浮き部材は着水により膨張し、前記第１アンテナが通信可能状態になることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中探査システム。
【請求項４】
膨張前の前記浮き部材は、前記水中航走体を内側に包むように折り畳まれていることを特徴とする請求項３に記載の水中探査システム。
【請求項５】
前記水中探査ユニットの着水後における前記第１アンテナは、前記浮き部材から上方に起立しており、
前記無人航空機は、その機体から、前記第１アンテナを捕捉する回収部材を垂下可能であり、
前記第１アンテナは前記水中探査ユニットの重量を支持可能な強度を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中探査システム。
【請求項６】
前記水中探査ユニットは、該水中探査ユニットの現在位置情報の発信手段を有しており、
前記無人航空機は、前記現在位置情報に基づいて前記水中探査ユニットに自動的に接近可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中探査システム。
【請求項７】
第１アンテナを有し該第１アンテナを水面上に支持する浮き部材と、該第１アンテナと信号線で接続された水中航走体と、を備える水中探査ユニットと、
前記第１アンテナと無線信号を送受信可能な第２アンテナを有する通信装置と、
前記水中探査ユニットを運搬して水面に投下し、また、投下後の該水中探査ユニットを回収可能な無人航空機と、
前記無人航空機が回収した前記水中探査ユニットが投下される緩衝設備と、を備え、
前記緩衝設備は水が溜められた水槽であることを特徴とする水中探査システム。
【国際調査報告】
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