(57)【要約】【課題】  水中航走体の機体の角度姿勢を航走目標コースに合わせて航走させる。【解決手段】  回収装置２への進入コースＣと交差する音源配置平面Ｐにて進入コースＣの上下左右に配置された各音源４，５，６，７から互いに異なる周波数の音波を発射する。水中航走体１では、機体８の第１の部分８ａに備えた第１のハイドロフォン９と、第２の部分８ｂに備えた第２のハイドロフォン１０により、各音源４，５，６，７から発射された音波を検出する。その検出結果について、偏差計算部１１で各音源４，５，６，７に対応する周波数の強度を比較することにより、機体８の第１の部分８ａと第２の部分８ｂの進入コースＣからのずれを検出する。その情報を基に、航走制御装置１２では、機体８の進入コースＣに対する位置と角度姿勢のずれを求めて、そのずれを解消するための航走方向を指令値として推進および操舵装置１３へ指令を与えて航走する。【選択図】図１
2018008537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中航走体の航走目標コースと交差する平面内で前記航走目標コースを囲む周方向の３個所以上の複数個所に、互いに異なる周波数の音波を発射する複数の音源を備え、
水中航走体に、
機体の前後方向に間隔を隔てた第１の部分および第２の部分に配置された第１のハイドロフォンおよび第２のハイドロフォンと、
偏差計算部と、
航走制御装置と、
推進および操舵装置とを備え、
前記偏差計算部は、
前記第１のハイドロフォンの検出結果における前記各音源の音波に対応する周波数の強度の情報を基に、前記機体の第１の部分の前記航走目標コースに対するずれを検出する機能と、
前記第２のハイドロフォンの検出結果における前記各音源の音波に対応する周波数の強度の情報を基に、前記機体の第２の部分の前記航走目標コースに対するずれを検出する機能とを備え、
前記航走制御装置は、
前記偏差計算部からの入力を基に、前記機体の前記航走目標コースに対する位置と角度姿勢のずれを求める機能と、
求められたずれを解消するための航走方向を指令値として前記推進および操舵装置へ指令を与える機能とを備えること、
を特徴とする航走誘導装置。
【請求項２】
前記音源は、前記航走目標コースと交差する平面内に、前記航走目標コースを中心として１８０度対向する対称配置となる２つの音源を組として備えるようにした
請求項１記載の航走誘導装置。
【請求項３】
前記航走目標コースを横向きとし、
前記音源は、前記航走目標コースと交差する平面内に、前記航走目標コースの上下両側と左右両側に配置した
請求項１または２記載の航走誘導装置。
【請求項４】
水中航走体の航走目標コースと交差する平面内で前記航走目標コースを囲む周方向の３個所以上の複数個所に配置された複数の音源から互いに異なる周波数の音波を発射し、
水中航走体では、
機体の前後方向に間隔を隔てた第１の部分および第２の部分に配置された第１のハイドロフォンおよび第２のハイドロフォンにより、前記各音源から発射された音波を検出する処理と、
偏差計算部にて、前記第１のハイドロフォンの検出結果における前記各音源の音波に対応する周波数の強度の情報を基に、前記機体の第１の部分の前記航走目標コースに対するずれを検出する処理、および、前記第２のハイドロフォンの検出結果における前記各音源の音波に対応する周波数の強度の情報を基に、前記機体の第２の部分の前記航走目標コースに対するずれを検出する処理と、
航走制御装置にて、前記偏差計算部からの入力を基に、前記機体の前記航走目標コースに対する位置と角度姿勢のずれを求める処理、および、求められたずれを解消するための航走方向を指令値として前記推進および操舵装置へ指令を与える処理とを行うこと
を特徴とする航走誘導方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中航走体の航走を誘導する航走誘導装置および航走誘導方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自律航走を行う水中航走体（ＵＵＶ：Unmanned Undersea Vehicle）を水中から回収する手法の一つとしては、母船より吊り下げられている回収用台座などの回収装置、あるいは、海底に設置された回収装置に進入させ、この回収装置ごと回収することが考えられている。
【０００３】
この手法により水中航走体の回収を行う場合は、水中航走体を、回収装置に備えられている収容領域に自律航走により進入させる必要がある。
【０００４】
ところで、回収装置は、収容領域に対する水中航走体の進入方向が一方向に制限されている場合がある。そのため、この場合は、回収装置の収容領域から一方向に延びる進入コースを、水中航走体の航走目標コースに設定して、水中航走体の航走を誘導することが望まれる。
【０００５】
なお、水中航走体を格納庫に収容する場合の誘導手法としては、以下のようなものが従来提案されている。
【０００６】
これは、水中航走体に航走体側送受波部を備え、格納庫内に少なくとも３個以上の格納庫側送受波部を備えた装置構成とされている。航走体側送受波部は、問い合わせ信号を送信する機能を備えている。各格納庫側送受波部は、問い合わせ信号を受信すると、受信した問い合わせ信号に応答する応答信号を送信する機能を備えている。
【０００７】
水中航走体を格納庫に収容するときには、航走体側送受波部から問い合わせ信号を送信し、その送信時間と、各格納庫側送受波部からの応答信号を航走体側送受波部が受信した時間との差分値に基づいて、航走体側送受波部から各格納庫側送受波部までの距離を求める。これにより、航走体側送受波部を備えた水中航走体の３次元位置を検出部で検出するものとされている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−２２６９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、回収装置における収容領域に水中航走体を進入させるときには、水中航走体の機体を、進入コースが延びる一方向に沿わせた角度姿勢とすることが求められる場合がある。
【００１０】
これは、たとえば、回収装置の収容領域が水中航走体の機体の前後方向に沿って延びる筒状の領域とされていて、水中航走体が収容領域に進入するときに機体の角度姿勢が進入コースの延びる一方向からずれた角度姿勢となっていると、機体が、収容領域を形成している壁などの部材に接触する虞が生じる場合などがあるからである。
【００１１】
ところが、特許文献１に示されたものは、水中航走体の格納庫に対する相対的な３次元位置を検出することは可能であるとしても、水中航走体の角度姿勢を検出することはできない。
【００１２】
したがって、水中航走体を、前記回収装置の収容領域への進入コースのような一方向に延びる航走目標コースに機体の角度姿勢を合わせながら誘導するための誘導手段は、従来提案されていないというのが実状である。
【００１３】
そこで、本発明は、設定された一方向に延びる航走目標コースに水中航走体の機体の角度姿勢を合わせながら、水中航走体の航走を誘導することができる航走誘導装置および航走誘導方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記課題を解決するために、水中航走体の航走目標コースと交差する平面内で前記航走目標コースを囲む周方向の３個所以上の複数個所に、互いに異なる周波数の音波を発射する複数の音源を備え、水中航走体に、機体の前後方向に間隔を隔てた第１の部分および第２の部分に配置された第１のハイドロフォンおよび第２のハイドロフォンと、偏差計算部と、航走制御装置と、推進および操舵装置とを備え、前記偏差計算部は、前記第１のハイドロフォンの検出結果における前記各音源の音波に対応する周波数の強度の情報を基に、前記機体の第１の部分の前記航走目標コースに対するずれを検出する機能と、前記第２のハイドロフォンの検出結果における前記各音源の音波に対応する周波数の強度の情報を基に、前記機体の第２の部分の前記航走目標コースに対するずれを検出する機能とを備え、前記航走制御装置は、前記偏差計算部からの入力を基に、前記機体の前記航走目標コースに対する位置と角度姿勢のずれを求める機能と、求められたずれを解消するための航走方向を指令値として前記推進および操舵装置へ指令を与える機能とを備えた構成を有する航走誘導装置とする。
【００１５】
前記音源は、前記航走目標コースと交差する平面内に、前記航走目標コースを中心として１８０度対向する対称配置となる２つの音源を組として備えるようにした構成としてもよい。
【００１６】
前記航走目標コースを横向きとし、前記音源は、前記航走目標コースと交差する平面内に、前記航走目標コースの上下両側と左右両側に配置した構成としてもよい。
【００１７】
また、水中航走体の航走目標コースと交差する平面内で前記航走目標コースを囲む周方向の３個所以上の複数個所に配置された複数の音源から互いに異なる周波数の音波を発射し、水中航走体では、機体の前後方向に間隔を隔てた第１の部分および第２の部分に配置された第１のハイドロフォンおよび第２のハイドロフォンにより、前記各音源から発射された音波を検出する処理と、偏差計算部にて、前記第１のハイドロフォンの検出結果における前記各音源の音波に対応する周波数の強度の情報を基に、前記機体の第１の部分の前記航走目標コースに対するずれを検出する処理、および、前記第２のハイドロフォンの検出結果における前記各音源の音波に対応する周波数の強度の情報を基に、前記機体の第２の部分の前記航走目標コースに対するずれを検出する処理と、航走制御装置にて、前記偏差計算部からの入力を基に、前記機体の前記航走目標コースに対する位置と角度姿勢のずれを求める処理、および、求められたずれを解消するための航走方向を指令値として前記推進および操舵装置へ指令を与える処理とを行う航走誘導方法とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の水中航走体の誘導装置および誘導方法によれば、設定された一方向に延びる航走目標コースに水中航走体の機体の角度姿勢を合わせながら、水中航走体の航走を誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】航走誘導装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】水中航走体の機体の航走目標コースに対する角度姿勢を検出する原理を説明するための図である。
【図３】航走誘導装置で実施する航走誘導方法の手順を示す図である。
【図４】航走誘導装置の第２実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、航走誘導装置の第１実施形態を示すもので、図１（ａ）は概略側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【００２２】
図２は、水中航走体の機体の航走目標コースに対する角度姿勢を検出する原理を説明するための図で、図２（ａ）は、第１のハイドロフォンの位置での音源配置平面に平行な仮想平面を示す図、図２（ｂ）は、第２のハイドロフォンの位置での音源配置平面に平行な仮想平面を示す図、図２（ｃ）は、水中航走体の機体の角度姿勢の検出結果の例を示す図である。
【００２３】
図３は、航走誘導装置で実施する航走誘導方法の処理手順を示す図である。
【００２４】
本実施形態は、一方向に延びる水中航走体の航走目標コースが、水中航走体を回収装置の収容領域に進入させるための一方向に延びる進入コースに設定された例を示す。
【００２５】
ここで、先ず、図１（ａ）（ｂ）に示す水中航走体１の回収装置２について説明する。
【００２６】
回収装置２は、一方向に延びる筒状の収容容器２ａの内側に、水中航走体１の収容領域２ｂを備えた構成とされている。収容容器２ａは、軸心方向の一端側のみが開放されている。該開放された一端側は、収容領域２ｂに水中航走体１を進入させるための開口２ｃとされている。
【００２７】
収容領域２ｂに水中航走体１が進入するための航走目標コースとしての進入コースＣは、図１（ａ）に二点鎖線で示すように、収容容器２ａの軸心位置に沿う配置で、開口２ｃから外向きに一方向に延びている。
【００２８】
本実施形態では、収容容器２ａは横向きに配置されている。このため、進入コースＣも横向きの配置とされている。
【００２９】
この進入コースＣに沿うように水中航走体１の航走を誘導する本実施形態の航走誘導装置３は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、進入コースＣと交差する平面内で進入コースＣを囲む周方向の複数個所、たとえば、周方向の４個所に、それぞれ異なる周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の音波を発射する音源４，５，６，７を備えている。
【００３０】
更に、本実施形態の航走誘導装置３は、水中航走体１に、機体８における前後方向に間隔を隔てた配置の第１の部分８ａおよび第２の部分８ｂにそれぞれ設置された第１のハイドロフォン９および第２のハイドロフォン１０を備えている。また、航走誘導装置３は、水中航走体１に、偏差計算部１１と、航走制御装置１２と、推進および操舵装置１３とを備えた構成とされている。
【００３１】
以下、具体的に説明する。
【００３２】
各音源４，５，６，７は、たとえば、図１（ａ）（ｂ）に示すように連結部材１４で互いに連結されると共に、図示しない取付部材を介して収容容器２ａの開口２ｃ側に取り付けられて支持されている。なお、各音源４，５，６，７は、後述する進入コースＣに対する相対的な配置を保持できるようにしてあれば、それぞれの支持固定手段は任意の構成を採用してよい。また、収容容器２ａが固定されている場合は、その近くの固定部に各音源４，５，６，７が取り付けられていてもよい。
【００３３】
各音源４，５，６，７が配置される平面は、説明の便宜上、図１（ａ）に一点鎖線で示し、以下、音源配置平面Ｐという。
【００３４】
進入コースＣと交差する配置とされた音源配置平面Ｐは、進入コースＣに対する角度が垂直に近いほど好ましく、進入コースＣに対して垂直に交差する平面であることがより好ましい。これは、進入コースＣに沿うように航走が誘導される水中航走体１の各ハイドロフォン９，１０から、各音源４，５，６，７までの距離にできるだけ偏りが生じないようにするためである。
【００３５】
音源配置平面Ｐにて、音源４と音源５は、図１（ｂ）に示すように、進入コースＣを中心として１８０度対向する対称配置として、たとえば、進入コースＣの上側と下側に、進入コースＣからの距離が等しくなるように配置されている。この際、音源４と音源５の間隔は、水中航走体１の上下方向寸法よりも大となる寸法に設定されている。
【００３６】
また、音源配置平面Ｐにて、音源６と音源７は、図１（ｂ）に示すように、進入コースＣを中心として１８０度対向する対称配置として、たとえば、収容容器２ａの開口２ｃに向かって進入コースＣの右側と左側に、進入コースＣからの距離が等しくなるように配置されている。この際、音源６と音源７の間隔は、水中航走体１の左右方向寸法よりも大となる寸法に設定されている。
【００３７】
各音源４，５，６，７は、制御器１５に接続されていて、同時に音波を発射するように制御されている。
【００３８】
更に、制御器１５により、上下方向に配置されている音源４と音源５は、同一の音圧で音波を発射するように制御される。また、左右方向に配置されている音源６と音源７は、同一の音圧で音波を発射するように制御される。
【００３９】
水中航走体１に備えた第１のハイドロフォン９と第２のハイドロフォン１０は、各音源４，５，６，７からの音波を一緒に検出し、その結果を偏差計算部１１へ出力する機能を備えている。
【００４０】
偏差計算部１１は、第１のハイドロフォン９による各音源４，５，６，７の音波の検出結果について、周波数に関するスペクトル強度計算を行う。
【００４１】
次に、偏差計算部１１は、前記スペクトル強度計算の結果を基に、周波数ｆ１における強度と、周波数ｆ２における強度との比較を行う。
【００４２】
この比較の結果から、偏差計算部１１では、音源配置平面Ｐに平行で且つ第１のハイドロフォン９の位置を通る図１（ａ）に一点鎖線で示す如き仮想平面Ｐ１に関して、第１のハイドロフォン９が設置されている機体８の第１の部分８ａの上下方向位置に関する情報を、以下のように得ることができる。
【００４３】
すなわち、前記比較の結果、周波数ｆ１の強度と、周波数ｆ２の強度が等しい場合は、偏差計算部１１では、仮想平面Ｐ１内において、機体８の第１の部分８ａが、音源４と音源５から等しい距離に位置していることが分かる。これは、図２（ａ）に仮想平面Ｐ１を進入コースＣに沿う方向から見た図を示すと、第１の部分８ａが、音源４と音源５から等距離となる点を結んだ横方向に延びる線ｘ上に位置している状態、すなわち、第１の部分８ａが進入コースＣと同じ上下方向位置にある状態である。
【００４４】
これに対し、前記比較の結果、周波数ｆ１の強度の方が、周波数ｆ２の強度よりも大となっている場合は、偏差計算部１１では、仮想平面Ｐ１内において、第１の部分８ａが、音源５よりも音源４に近い配置となっていることが分かる。これは、図２（ａ）に示す仮想平面Ｐ１では、第１の部分８ａが、線ｘよりも上側の斜線のハッチングが付されていない領域に位置している状態である。
【００４５】
一方、前記比較の結果、周波数ｆ２の強度の方が、周波数ｆ１の強度よりも大となっている場合は、偏差計算部１１では、仮想平面Ｐ１内において、第１の部分８ａが、音源４よりも音源５に近い配置となっていることが分かる。これは、図２（ａ）に示す仮想平面Ｐ１では、第１の部分８ａが、線ｘよりも下側の斜線のハッチングを付した領域に位置している状態である。
【００４６】
更に、偏差計算部１１は、前記スペクトル強度計算の結果を基に、周波数ｆ３における強度と、周波数ｆ４における強度との比較を行う。
【００４７】
この比較の結果から、偏差計算部１１では、仮想平面Ｐ１に関して、機体８の第１の部分８ａの左右方向位置に関する情報を、以下のように得ることができる。
【００４８】
すなわち、前記比較の結果、周波数ｆ３の強度と、周波数ｆ４の強度が等しい場合は、偏差計算部１１では、仮想平面Ｐ１内において、第１の部分８ａが、音源６と音源７から等しい距離に位置していることが分かる。これは、図２（ａ）に示す仮想平面Ｐ１では、第１の部分８ａが、音源６と音源７から等距離となる点を結んだ縦方向に延びる線ｙ上に位置している状態、すなわち、第１の部分８ａが進入コースＣと同じ左右方向位置にある状態である。
【００４９】
これに対し、前記比較の結果、周波数ｆ３の強度の方が、周波数ｆ４の強度よりも大となっている場合は、偏差計算部１１では、仮想平面Ｐ１内において、第１の部分８ａが、音源７よりも音源６に近い配置となっていることが分かる。これは、図２（ａ）に示す仮想平面Ｐ１では、第１の部分８ａが、線ｙよりも左側のドットのハッチングが付されていない領域に位置している状態である。
【００５０】
一方、前記比較の結果、周波数ｆ４の強度の方が、周波数ｆ３の強度よりも大となっている場合は、偏差計算部１１では、仮想平面Ｐ１内において、第１の部分８ａが、音源６よりも音源７に近い配置となっていることが分かる。これは、図２（ａ）に示す仮想平面Ｐ１では、第１の部分８ａが、線ｙよりも右側のドットのハッチングを付した領域に位置している状態である。
【００５１】
また、偏差計算部１１は、第２のハイドロフォン１０による各音源４，５，６，７の音波の検出結果について、周波数に関するスペクトル強度計算を行う。
【００５２】
次に、偏差計算部１１は、前記スペクトル強度計算の結果を基に、周波数ｆ１における強度と、周波数ｆ２における強度との比較を行う。
【００５３】
この比較の結果から、偏差計算部１１では、音源配置平面Ｐに平行で且つ第２のハイドロフォン１０の位置を通る図１（ａ）に一点鎖線で示す如き仮想平面Ｐ２に関して、第２のハイドロフォン１０が設置されている機体８の第２の部分８ｂの上下方向位置に関する情報を、前述した第１の部分８ａの場合と同様に得ることができる。
【００５４】
更に、偏差計算部１１は、前記スペクトル強度計算の結果を基に、周波数ｆ３における強度と、周波数ｆ４における強度との比較を行う。
【００５５】
この比較の結果から、偏差計算部１１では、仮想平面Ｐ２に関して、機体８の第２の部分８ｂの左右方向位置に関する情報を、前述した第１の部分８ａの場合と同様に得ることができる。
【００５６】
以上により、偏差計算部１１では、第１のハイドロフォン９の検出結果のスペクトル強度計算を行い、その計算結果を基に、機体８の第１の部分８ａが、仮想平面Ｐ１内で、進入コースＣに対して、上下方向および左右方向へのずれを生じているか否かを検出することができる。そして、ずれが生じている場合は、そのずれが進入コースＣに対して上下左右のいずれの方向であるかを検出することができる。
【００５７】
また、偏差計算部１１では、第２のハイドロフォン１０の検出結果のスペクトル強度計算を行い、その計算結果を基に、機体８の第２の部分８ｂが、仮想平面Ｐ２内で、進入コースＣに対して、上下方向および左右方向へのずれを生じているか否かを検出することができる。そして、ずれが生じている場合は、そのずれが進入コースＣに対して上下左右のいずれの方向であるかを検出することができる。
【００５８】
したがって、前述した機体８の第１の部分８ａや第２の部分８ｂの進入コースＣに対するずれの方向の検出手法をまとめると、以下の表１のようになる。
【００５９】
【表１】
2018008537.tif 000003
【００６０】
更に、機体８については、第１のハイドロフォン９が設置された第１の部分８ａと、第２のハイドロフォン１０が設置された第２の部分８ｂとの間隔の寸法は、実測あるいは設計情報から予め明らかである。よって、図２（ｃ）に示すように、仮想平面Ｐ１と仮想平面Ｐ２とを機体８の第１の部分８ａと第２の部分８ｂの間隔に応じた寸法で隔てて配置する。その状態で、仮想平面Ｐ１について検出した第１の部分８ａの位置と、仮想平面Ｐ２について検出した機体８の第２の部分８ｂの位置とを結ぶことにより、機体８の進入コースＣに対する相対的な位置と角度姿勢Ｄのずれを検出することができる。
【００６１】
よって、このように検出される機体８の進入コースＣに対する相対的な位置および角度姿勢Ｄについて、進入コースＣからのずれをなくすようにすれば、水中航走体１は、機体８の角度姿勢Ｄが進入コースＣに一致した状態になる。
【００６２】
そこで、航走制御装置１２は、偏差計算部１１による仮想平面Ｐ１について検出した第１の部分８ａの位置と、仮想平面Ｐ２について検出した機体８の第２の部分８ｂの位置の情報を基に、図２（ｃ）に示したような機体８の進入コースＣに対する相対的な位置および角度姿勢Ｄのずれを演算により求める機能と、求められたずれを解消するための水中航走体１の航走方向を算出する機能と、算出された航走方向を指令値として推進および操舵装置１３へ指令を与える機能を備えた構成とされている。
【００６３】
なお、航走制御装置１２は、水中航走体１を回収装置２に進入させるとき以外の平常時には、水中航走体１をウェイポイント制御やその他の航走制御手法により自律航走させるための機能を備えているものとしてよいことは勿論である。
【００６４】
以上の構成としてある本実施形態の航走誘導装置を使用して行う航走誘導方法は、図３に示す手順で行う。
【００６５】
すなわち、航走制御方法を開始すると、先ず、偏差計算部１１では、第１のハイドロフォン９による各音源４，５，６，７の音波の検出結果について、スペクトル強度計算を行う（ステップＳ１）。
【００６６】
次に、偏差計算部１１は、ステップＳ２に進み、図２（ａ）で説明したように、機体８の第１の部分８ａについて、進入コースＣからの上下左右方向へのずれの検出を行い（表１参照）、その結果として得られるずれが生じている方向の情報を出力する。
【００６７】
また、偏差計算部１１は、第２のハイドロフォン１０による各音源４，５，６，７の音波の検出結果について、スペクトル強度計算を行う（ステップＳ３）。
【００６８】
次いで、偏差計算部１１は、ステップＳ４に進み、図２（ｂ）で説明したように、機体８の第２の部分８ｂについて、進入コースＣからの上下左右方向へのずれを検出し（表１参照）、その結果として得られるずれが生じている方向の情報を出力する。
【００６９】
なお、ステップＳ１およびステップＳ２と、ステップＳ３およびステップＳ４との順序は逆でもよく、また、並列処理を行うようにしてもよい。
【００７０】
偏差計算部１１における前記ステップＳ１〜ステップＳ４の処理が終了した後は、前記ステップＳ２およびステップＳ４で求めたずれの方向に関する情報を航走制御装置１２へ送り、航走制御装置１２にて、ずれを解消するための水中航走体１の航走方向を算出する（ステップＳ５）。
【００７１】
その後、航走制御装置１２は、算出された航走方向を指令値として推進および操舵装置１３へ指令を与える（ステップＳ６）。
【００７２】
これにより、水中航走体１は、機体８の角度姿勢Ｄ（図２（ｃ）参照）が、進入コースＣに一致するように修正を受けながら、進入コースＣに従って、回収装置２の収容領域２ｂに向いた航走を行うようになる。
【００７３】
ステップＳ６の後は、ステップＳ７に進み、航走制御装置１２にて、たとえば、水中航走体１が回収装置２の収容領域２ｂ内に進入して制御を終了するか否かを判断し、制御終了でない場合は、前記ステップＳ１に戻り、ステップＳ１からの処理を再度行うようにする。
【００７４】
ステップＳ７で制御終了と判断された場合は、航走誘導方法を終了する。
【００７５】
このように、本実施形態の航走誘導装置および航走誘導方法によれば、一方向に延びる航走目標コースである進入コースＣに機体８の角度姿勢Ｄを合わせながら、回収装置２の収容領域２ｂに進入するように水中航走体１の航走を誘導することができる。
【００７６】
したがって、水中航走体１が収容領域２ｂに進入するときに、機体８が、収容領域２ｂを形成している収容容器２ａの容器壁などに接触する虞を抑制することができる。
【００７７】
更に、本実施形態では、音源４と音源５を、それぞれ一対として進入コースＣを中心として上下方向に１８０度対向する対称配置としてある。このため、水中航走体１に備えた偏差計算部１１では、各ハイドロフォン９，１０の検出結果をスペクトル強度計算し、その結果を基に周波数ｆ１と周波数ｆ２の強度を比較するという簡単な処理によって、機体８における第１の部分８ａと第２の部分８ｂの進入コースＣからの上下方向のずれを検出することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、音源６と音源７も、それぞれ一対として進入コースＣを中心として左右方向に１８０度対向する対称配置としてある。このため、水中航走体１に備えた偏差計算部１１では、各ハイドロフォン９，１０の検出結果をスペクトル強度計算し、その結果を基に周波数ｆ３と周波数ｆ４の強度を比較するという簡単な処理によって、機体８における第１の部分８ａと第２の部分８ｂの進入コースＣからの左右方向のずれを検出することができる。
【００７９】
なお、水中航走体１の航走方向の制御は、上下方向と左右方向の組み合わせで行われることが多いため、この点を考慮して、本実施形態では、音源４と音源５とを上下方向に、音源６と音源７とを左右方向に配置する構成例を示した。しかし、音源４と５は、上下方向から傾斜した角度に配置されていてもよい。このようにしても、偏差計算部１１では、各ハイドロフォン９，１０の検出結果をスペクトル強度計算し、その結果を基に周波数ｆ１と周波数ｆ２の強度を比較するという処理によって、機体８の第１の部分８ａと第２の部分８ｂについて、進入コースＣから音源４に寄る方向のずれや、音源５に寄る方向のずれを検出することができる。
【００８０】
同様に、音源６と音源７は、左右方向から傾斜した角度に配置されていてもよい。このようにしても、偏差計算部１１では、各ハイドロフォン９，１０の検出結果をスペクトル強度計算し、その結果を基に周波数ｆ３と周波数ｆ４の強度を比較するという処理によって、機体８における第１の部分８ａと第２の部分８ｂについて、進入コースＣから音源６に寄る方向のずれや、音源７に寄る方向のずれを検出することができる。
【００８１】
各音源４，５，６，７の配置は予め分かっているので、この構成の場合も、機体８の第１の部分８ａと第２の部分８ｂについて音源４，５，６，７のそれぞれの方向に関して検出されるずれを基に、機体８の角度姿勢Ｄの進入コースＣからのずれを検出することができる。よって、そのずれを解消するための水中航走体１の航走方向を航走制御装置１２で算出して、算出された航走方向を指令値として推進および操舵装置１３へ与えるようにすればよい。
【００８２】
更に、本実施形態では、航走目標コースとしての進入コースＣの周囲に配置されるのは、音波を発射する各音源４，５，６，７であり、水中航走体１に備えるのは各ハイドロフォン９，１０であるため、音波は、各音源４，５，６，７から各ハイドロフォン９，１０へ届けばよい。
【００８３】
そのため、たとえば、特許文献１に示されたもののように問い合わせ信号と応答信号による双方向の信号が必要とされる場合には、いずれか一方の信号が届かないと、水中航走体の位置の検出に失敗するが、本発明では、双方向の音波の伝達は不要であるため、位置検出の失敗を抑制することができる。
【００８４】
更に、特許文献１に示されたものでは、問い合わせ信号の発信から応答信号の受信までの経過時間により距離を求めるため、時間の管理を厳密に行うことが必要とされる。
【００８５】
これに対し、本実施形態では、各ハイドロフォン９，１０の検出結果のスペクトル強度計算の結果にて、周波数ｆ１と周波数ｆ２の強度の比較、および、周波数ｆ３と周波数ｆ４の強度の比較を行うものであるため、時間の厳密な管理は不要にできる。
【００８６】
また、水中においては、温度、水圧、不純物濃度などの影響により音波が直進しないことがある。このような場合、特許文献１に示されたものでは、水中航走体の正確な位置検出を行うことができない。
【００８７】
これに対し、本実施形態では、たとえ音波の伝播方向に湾曲が生じていたとしても、その湾曲に合わせて水中航走体１が誘導されるようになるため、最終的には、水中航走体１を回収装置２の収容領域２ｂに対し、機体８の角度姿勢Ｄを進入コースＣに合わせた状態で誘導することができる。
【００８８】
なお、水中航走体１の機体８の形状やサイズ、機体８における各ハイドロフォン９，１０の配置や設置形式によっては、各音源４，５，６，７から発射された音波がハイドロフォン９やハイドロフォン１０に届くまでの経路長に差が生じ、これによりハイドロフォン９，１０に届くまでの音波の減衰量に差が生じることが考えられる。
【００８９】
また、制御器１５で各音源４，５，６，７を同一の音圧で音波を発射するように制御を行っても、使用する各音源４，５，６，７や接続に用いるケーブルの個体差などに起因して、音源４と音源５から発射される音波の音圧が必ずしも同一にならない場合や、音源６と音源７から発射される音波の音圧が必ずしも同一にならない場合が考えられる。
【００９０】
よって、このような場合の対策としては、航走目標コースである進入コースＣに対する相対的な配置が決定されている各音源４，５，６，７と、機体８に設けられている各ハイドロフォン９，１０とを用いた事前の試験に基づく補正処理を行うようにすればよい。この補正処理では、先ず、進入コースＣに機体８の角度姿勢Ｄが一致している状態のときに、各音源４，５，６，７から発射された音波が、各ハイドロフォン９，１０で、それぞれどのような強度で検出されるかという情報を取得する。そして、その情報を基準として、偏差計算部１１で実際のずれの検出を行うときには、各音源４，５，６，７の音波に対応する周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の強度についての補正を行うようにすればよい。
【００９１】
したがって、このような補正処理を行う場合は、音源４と音源５は、進入コースＣからの距離は等しくなくてもよく、音源４と音源５から発射する音波同士は必ずしも音圧が同一でなくてもよい。また、音源６と音源７についても、進入コースＣからの距離は等しくなくてもよく、音源６と音源７から発射する音波同士は必ずしも音圧が同一でなくてもよい。
【００９２】
［第２実施形態］
ところで、前記第１実施形態では、航走誘導装置３が４つの音源４，５，６，７を備えた構成を示したが、音源は、航走目標コースとしての進入コースＣと交差する音源配置平面Ｐ内に、進入コースＣを囲む周方向の少なくとも３個所に設けてあればよい。
【００９３】
図４は、航走誘導装置の第２実施形態を示すものである。なお、図４において、第１実施形態と同一のものには同一符号を付してその説明を省略する。
【００９４】
本実施形態の航走誘導装置３は、図４に示すように、音源配置平面Ｐ（図１参照）内で進入コースＣを囲む周方向の３個所に、それぞれ異なる周波数ｆ５，ｆ６，ｆ７の音波を発射する音源１６，１７，１８を備えている。
【００９５】
なお、各音源１６，１７，１８は、進入コースＣを中心とする円周上で周方向に等間隔の３個所に配置されていることが好ましいが、後述する機体８の第１の部分８ａと第２の部分８ｂについての位置検出手法が実施可能な範囲であれば、等間隔の配置でなくてもよい。
【００９６】
各音源１６，１７，１８は、制御器１５（図１（ｂ）参照）に接続されていて、同時に同一の音圧で音波を発射するように制御されている。
【００９７】
水中航走体１の構成は、偏差計算部１１の機能を除いて、第１実施形態と同様である。
【００９８】
次に、本実施形態における偏差計算部１１の機能について説明する。
【００９９】
偏差計算部１１は、第１のハイドロフォン９による各音源１６，１７，１８の音波の検出結果について、周波数に関するスペクトル強度計算を行う。
【０１００】
次に、偏差計算部１１は、前記スペクトル強度計算の結果を基に、周波数ｆ５における強度と、周波数ｆ６における強度と、周波数ｆ７における強度を求める。
【０１０１】
次いで、偏差計算部１１は、各周波数ｆ５，ｆ６，ｆ７の強度を基に、第１のハイドロフォン９の位置を通る仮想平面Ｐ１（図１（ａ）参照）に関して、機体８の第１の部分８ａの位置を検出する。
【０１０２】
この場合、一般に、点音源から発せられる音波は、点音源からの距離に応じて強度が減衰する距離減衰を有することは知られており、その距離減衰について、点音源からの距離と音波の強度の減衰量との関係式も一般に知られている。
【０１０３】
そこで、偏差計算部１１では、各音源１６，１７，１８から発射された音波の音圧と、スペクトル強度計算の結果から求めた周波数ｆ５における強度、周波数ｆ６における強度、周波数ｆ７における強度をそれぞれ比較して、各周波数ｆ５，ｆ６，ｆ７についての減衰量、または、減衰量の比を求める。
【０１０４】
その後、偏差計算部１１では、各周波数ｆ５，ｆ６，ｆ７についての減衰量から、各音源１６，１７，１８から機体８の第１の部分８ａまでの距離を求めるか、あるいは、前記減衰量の比から、各音源１６，１７，１８から機体８の第１の部分８ａまでの距離の比を求めることにより、仮想平面Ｐ１（図１（ａ）参照）における機体８の第１の部分８ａの位置を検出する。
【０１０５】
また、偏差計算部１１は、第２のハイドロフォン１０による各音源１６，１７，１８の音波の検出結果についても、前記と同様の手順によって、第２のハイドロフォン１０の位置を通る仮想平面Ｐ２（図１（ａ）参照）における機体８の第２の部分８ｂの位置を検出する。
【０１０６】
その後、機体８の角度姿勢Ｄ（図２（ｃ）参照）を求める手順、機体８の角度姿勢Ｄを進入コースＣに合わせるようにして水中航走体１を進入コースＣに沿って航走させる手法は、第１実施形態と同様である。
【０１０７】
したがって、本実施形態の航走誘導装置３によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、各音源１６，１７，１８と、機体８に設けられている各ハイドロフォン９，１０とを用いた事前の試験に基づく補正処理を行うようにしてもよいことは勿論である。
【０１０９】
また、本発明は、前記各実施形態にのみ限定されるものではなく、水中航走体１の機体８の形状や構成は一例であり、図示した以外の機体８の形状や構成を備える水中航走体１に本発明を適用してもよいことは勿論である。
【０１１０】
図１（ａ）では、第１のハイドロフォン９と第２のハイドロフォン１０は、機体８の上部に備えた構成を示したが、これは一例であり、第１のハイドロフォン９と第２のハイドロフォン１０は、機体８の前後方向に距離を隔てた配置とされていれば、図示した以外の配置で機体８に備える構成としてもよい。
【０１１１】
本発明の航走誘導装置および航走誘導方法は、回収装置２の収容領域２ｂへ水中航走体１を進入コースＣに沿って進入させる場合以外に適用してもよい。たとえば、水中航走体１をあまり余裕のない通路を通過させる場合等に本発明を適用してもよい。したがって、水中航走体１の機体８の角度姿勢Ｄを合わせた状態で水中航走体１の航走が望まれる航走目標コースは、前記進入コースＣ以外であってもよいことは勿論である。
【０１１２】
音源は、航走目標コースを囲む周方向の５個所以上の配置で備える構成としてもよい。
【０１１３】
音源は、航走目標コースを中心として１８０度対向する対称配置となる２つの音源を組として用いることが好ましい。これは、第１実施形態で説明したように、各ハイドロフォン９，１０の検出結果について、組を形成している２つの音源の音波の周波数のうち、いずれの強度が大となるかという比較を行うことにより、機体８の第１の部分８ａと第２の部分８ｂが、いずれの音源に寄った位置に配置されているかが簡単に判断できるためである。
【０１１４】
しかし、音源は、航走目標コースを中心として１８０度対向する対称配置となっていなくてもよい。この場合は、第２実施形態で示したと同様の手法で、機体８の第１の部分８ａと第２の部分８ｂの位置を検出することができる。
【０１１５】
航走目標コースは、水平方向であってもよく、水平方向以外のいかなる向きであってもよい。
【０１１６】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  水中航走体、４  音源、５  音源、６  音源、７  音源、８  機体、８ａ  第１の部分、８ｂ  第２の部分、９  第１のハイドロフォン、１０  第２のハイドロフォン、１１  偏差計算部、１２  航走制御装置、１３  推進および操舵装置、１６  音源、１７  音源、１８  音源、Ｃ  進入コース（航走目標コース）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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