(57)【要約】【課題】水中の対象物を高い精度で目標位置に誘導するための手段を提供する。【解決手段】据付対象物２１の吊り下げ点の位置に基づき特定される据付対象物２１の位置を用いて据付対象物２１据付目標位置Ｃの直上付近に誘導し（誘導モード）、その後、起重機船１１に配置された送受波器１５と据付対象物２１に配置されたトランスポンダ２２との間の超音波測距により特定される据付対象物２１の位置を用いて据付対象物２１を据付目標位置Ｃの近辺まで誘導し（詳細モード）、その後、据付対象物２１に配置されたトランスポンダ２２と既設構造物１８に配置されたトランスポンダ１９−１および１９−２の各々との間の超音波測距により特定される据付対象物２１の位置を用いて据付対象物２１を据付目標位置Ｃに据え付ける（近接モード）。【選択図】図１
2015221964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の対象物の位置を、水上構造物の既知位置を基準に特定する第１の位置特定ステップと、
前記第１の位置特定ステップにおいて特定された位置を用いて前記対象物を水中の目標位置に近付ける第１の移動ステップと、
前記第１の移動ステップにおいて前記目標位置に近付けられた前記対象物の位置を、水中の既知位置を基準に超音波を用いた測距により特定する第２の位置特定ステップと、
前記第２の位置特定ステップにおいて特定された位置を用いて前記対象物を前記目標位置に近付ける第２の移動ステップと
を備えることを特徴とする水中対象物の誘導方法。
【請求項２】
前記対象物の姿勢を特定する姿勢特定ステップを備え、
前記第２の移動ステップにおいて、前記姿勢特定ステップにおいて特定された姿勢を用いて前記対象物を前記目標位置に近付ける
ことを特徴とする請求項１に記載の水中対象物の誘導方法。
【請求項３】
前記第１の位置特定ステップにおいて、前記対象物の位置を、前記水上構造物の既知位置を基準に超音波を用いた測距により特定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の水中対象物の誘導方法。
【請求項４】
前記第１の位置特定ステップは、超音波を用いずに前記水上構造物の既知位置を基準に前記対象物の位置を誘導位置として特定する誘導位置特定ステップと、前記水上構造物の既知位置を基準に超音波を用いた測距により前記対象物の位置を詳細位置として特定する詳細位置特定ステップを備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の水中対象物の誘導方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中で対象物を目標位置に誘導するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、沈埋トンネルの建設においては、既設の沈埋函に隣接する目標位置に新設の沈埋函を正確に誘導する必要がある。この例のように、水中の目標位置に対象物を正確に誘導したい場合がある。
【０００３】
水中の目標位置に対象物を誘導するための技術を開示する文献の例として特許文献１がある。特許文献１に記載の方法においては、吊枠に吊り込んだ重量構造物が起重機船のクレーンからワイヤロープで海底へ吊り下ろされる際、吊枠に設置されたトランスポンダ発信器と起重機船に設置されたトランスポンダ受信器との間で送受信される信号に基づき、重量構造物の位置が継続的に特定され、作業者に通知される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２９６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水中では塩分濃度、温度等が不均一であり、また潮流等の流れもあるため、超音波の伝播速度が変化し、超音波測位の精度低下がもたらされる。これに対し、水中の複数箇所に配置したセンサ間の超音波の伝播速度を計測し、その計測結果を用いて超音波の伝播速度の補正を行うことで、超音波測位の精度を高める従来技術がある。しかしながら、この従来技術による伝播速度の補正を行う場合、複数のセンサ間で超音波を送受波する必要があり、超音波測位におけるリアルタイム性が損なわれる。
【０００６】
本発明は、リアルタイム性を損なうことなく、水中の対象物を目標位置に誘導するための手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、水中の対象物の位置を、水上構造物の既知位置を基準に特定する第１の位置特定ステップと、前記第１の位置特定ステップにおいて特定された位置を用いて前記対象物を水中の目標位置に近付ける第１の移動ステップと、前記第１の移動ステップにおいて前記目標位置に近付けられた前記対象物の位置を、水中の既知位置を基準に超音波を用いた測距により特定する第２の位置特定ステップと、前記第２の位置特定ステップにおいて特定された位置を用いて前記対象物を前記目標位置に近付ける第２の移動ステップとを備えることを特徴とする水中対象物の誘導方法を第１の態様として提案する。
【０００８】
また、本発明は、上記の第１の態様において、前記対象物の姿勢を特定する姿勢特定ステップを備え、前記第２の移動ステップにおいて、前記姿勢特定ステップにおいて特定された姿勢を用いて前記対象物を前記目標位置に近付ける、という構成を第２の態様として提案する。
【０００９】
また、本発明は、上記の第１または第２の態様において、前記第１の位置特定ステップにおいて、前記対象物の位置を、前記水上構造物の既知位置を基準に超音波を用いた測距により特定する、という構成を第３の態様として提案する。
【００１０】
また、本発明は、上記の第１または第２の態様において、前記第１の位置特定ステップは、超音波を用いずに前記水上構造物の既知位置を基準に前記対象物の位置を誘導位置として特定する誘導位置特定ステップと、前記水上構造物の既知位置を基準に超音波を用いた測距により前記対象物の位置を詳細位置として特定する詳細位置特定ステップを備える、という構成を第４の態様として提案する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、対象物が目標位置に近付いた後は、水中の既知位置を基準とする超音波測位が行われる。水中の既知位置が目標位置の近くであれば、既知位置と対象物はほぼ同一の超音波伝送環境下にあるため、潮流、塩分濃度、温度等の差により必要となる音速補正を行う必要がない。その結果、リアルタイム性が損なわれることなく高い精度で対象物が測位され、対象物の目標位置へのスムーズな誘導が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態にかかる水中測位システム（誘導モード）の全体構成を示した図。
【図２】一実施形態にかかる水中測位システムで用いられるコンピュータのハードウェア構成を示した図。
【図３】一実施形態にかかるデータ処理装置（誘導モード）の機能構成を示した図。
【図４】一実施形態にかかるデータ処理装置（誘導モード）が表示する画面を示した図。
【図５】一実施形態にかかる水中測位システム（詳細モード）の全体構成を示した図。
【図６】一実施形態にかかるデータ処理装置（詳細モード）の機能構成を示した図。
【図７】一実施形態にかかるデータ処理装置（詳細モード）が表示する画面を示した図。
【図８】一実施形態にかかる水中測位システム（近接モード）の全体構成を示した図。
【図９】一実施形態にかかるデータ処理装置（近接モード）の機能構成を示した図。
【図１０】一実施形態にかかるデータ処理装置（近接モード）が表示する画面を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施形態］
以下に、本発明の一実施形態にかかる水中測位システム１の構成および水中測位システム１を用いて実施される方法を、図面を参照しつつ説明する。図１は水中測位システム１の全体構成を示した図である。水中測位システム１は、水上構造物から水中に吊り下ろされる対象物（以下、「据付対象物」という）の位置をリアルタイムに作業員に通知し、据付対象物を水中の目標位置（以下、「据付目標位置」という）に誘導する作業を支援するためのシステムである。
【００１４】
水中測位システム１は、水上に浮かぶ起重機船１１（水上構造物の一例）と、起重機船１１に設置されたクレーン１２と、クレーン１２のブーム先端に配置されたＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）ユニット１３と、起重機船１１の特定点（例えば、送受波器１５の直上位置）に配置されたＧＮＳＳユニット１４と、起重機船１１の外側の水没部分に配置された送受波器１５と、起重機船１１の操作室内に配置されたコンピュータ１７を備える。コンピュータ１７は、ＧＮＳＳユニット１３、ＧＮＳＳユニット１４、および送受波器１５とデータ通信可能に接続されている。
【００１５】
また、水中測位システム１は、水中の既知位置に配置された既設構造物１８と、既設構造物１８の特定点（既知位置）に設置されたトランスポンダ１９−１およびトランスポンダ１９−２（以下、これらを「トランスポンダ１９」と総称する）を備える。
【００１６】
さらに、水中測位システム１は、クレーン１２のワイヤロープ１２１により水中に吊り下げられる据付対象物２１（対象物の一例）と、据付対象物２１の特定点に配置されたトランスポンダ２２を備える。なお、図１の例においては、据付対象物２１は、既設構造物１８に隣接する据付目標位置Ｃに据え付けられることが想定されている。
【００１７】
ＧＮＳＳユニット１３は、クレーン１２のブーム先端の位置（水上構造物の既知位置の一例）を測定し、測定した位置を示す位置データをコンピュータ１７に出力する。ＧＮＳＳユニット１４は、起重機船１１の特定点の位置（水上構造物の既知位置の他の一例）を測定し、測定した位置を示す位置データをコンピュータ１７に出力する。
【００１８】
なお、ＧＮＳＳユニット１３およびＧＮＳＳユニット１４の構成部の全てがそれらの測位点に配置される必要はない。例えば、ＧＮＳＳユニット１３またはＧＮＳＳユニット１４が備える構成部のうち、アンテナのみが測位点に配置され、アンテナにより受信された信号に基づき測位のための演算を行う演算部が他の場所に配置されてもよい。また、コンピュータ１７が当該演算部の役割を兼ねてもよい。
【００１９】
起重機船１１に配置されている送受波器１５は、ＳＳＢＬ（Ｓｕｐｅｒ  Ｓｈｏｒｔ  Ｂａｓｅ  Ｌｉｎｅ）用の送受波器である。送受波器１５は、質問信号を送波し、当該質問信号に対する応答信号をトランスポンダ２２から受波する。送受波器１５は、質問信号の送波から応答信号の受波までの時間（または当該時間に応じた距離）を示す測距データをコンピュータ１７に出力する。また、送受波器１５は、質問信号の送波機能を備えるトランスポンダ２２に対し送波を指示する指示信号を送波する。また、送受波器１５は、データ伝送機能を備えるトランスポンダ２２から送波されるデータ信号を受波し、受波したデータ信号が示すデータをコンピュータ１７に出力する。さらに、送受波器１５は姿勢センサを備え、船体動揺の影響を考慮したデータ姿勢補正を行う。
【００２０】
既設構造物１８に配置されているトランスポンダ１９の各々は、トランスポンダ２２からの質問信号に応答して応答信号を送波する。
【００２１】
据付対象物２１に配置されるトランスポンダ２２は、送受波器１５からの質問信号に応答して応答信号を送波する。また、トランスポンダ２２は、送受波器１５から送波される指示信号を受波し、当該指示信号に応じて質問信号を送波し、当該質問信号に対する応答信号をトランスポンダ１９から受波する。また、トランスポンダ２２は水圧センサと姿勢センサを備える。トランスポンダ２２は、質問信号の送波から応答信号の受波までの時間（または当該時間に応じた距離）を示す測距データ、水圧センサにより測定した水圧を示す水圧データ、および姿勢センサにより測定した姿勢を示す姿勢データをデータ信号として送受波器１５に送波する。
【００２２】
なお、送受波器１５が備える姿勢センサ、トランスポンダ２２が備える水圧センサおよび姿勢センサは、内蔵、外付けのいずれであってもよい。
【００２３】
コンピュータ１７は、据付対象物２１の現在の位置をリアルタイムに作業員に通知するためのデータ処理装置である。コンピュータ１７のハードウェア構成は、汎用コンピュータのハードウェア構成である。図２はコンピュータ１７のハードウェア構成の一例を示した図である。コンピュータ１７は、プログラム等のデータを記憶するメモリ１７１と、メモリ１７１に記憶されているプログラムに従った各種データ処理を行うプロセッサ１７２と、外部の装置（ＧＮＳＳユニット１３、ＧＮＳＳユニット１４、送受波器１５）との間でデータの入出力を行う入出力Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１７３と、プロセッサ１７２により生成された画像データに従い各種画像を表示するディスプレイ１７４と、作業員等のユーザのデータ入力を受け付けるキーボード１７５およびタッチパッド１７６を備える。なお、上記の構成はあくまで一例であって、例えば、コンピュータ１７がディスプレイ１７４やキーボード１７５を備えず、それらの装置が外付けの装置としてコンピュータ１７に接続される構成等、他の構成が採用されてもよい。
【００２４】
メモリ１７１には、予め、以下のデータが記憶されている。
ＧＮＳＳユニット１４の測位点の起重機船１１における位置を示す位置データ。
送受波器１５の起重機船１１における位置を示す位置データ。
トランスポンダ１９の各々の位置を示す位置データ。
トランスポンダ２２の据付対象物２１における位置を示す位置データ。
既設構造物１８の位置を示す位置データ。
既設構造物１８の姿勢を示す姿勢データ。
工事関係の諸データ（据付目標位置Ｃの位置、既設構造物１８以外の据付目標位置Ｃ近辺の構造物の位置、工事の基準となる法線等の位置、等を示す）。
【００２５】
コンピュータ１７は、メモリ１７１に記憶されているプログラムに従う処理を行うことにより、据付対象物２１の位置をリアルタイムに表示するデータ処理装置３０として機能する。データ処理装置３０は、誘導モード、詳細モード、近接モードの３つのモードのいずれかで動作する。
【００２６】
誘導モードは、作業員が操船を行い、据付対象物２１を据付目標位置Ｃの直上位置付近まで誘導する際に用いられるモードであり、図１はデータ処理装置３０が誘導モードで動作時の水中測位システム１の状態を例示している。図３は、誘導モードで動作中のデータ処理装置３０（以下、「誘導モードのデータ処理装置３０」のようにいう）の機能構成の一例を示した図である。図３に例示の誘導モードのデータ処理装置３０は、ＧＮＳＳユニット１３から位置データを取得する位置データ取得部３０１と、位置データに基づき据付対象物２１の現在の位置を誘導位置として特定する誘導位置特定部３０３と、誘導位置を表示により通知する通知部３０４を備える。
【００２７】
図４は、通知部３０４により表示される画面（以下、「位置表示画面」という）を例示した図である。なお、図４は据付対象物２１等を俯瞰するアングルの位置表示画面を示しているが、位置表示画面のアングルは変更可能であり、例えば水平方向と垂直方向とに分けて表示する画像が位置表示画面に表示されてもよい（図７、図１０においても同様）。位置表示画面の右下に示される構造物の画像は、既設構造物１８の位置および姿勢を示している。この既設構造物１８の位置および姿勢は、メモリ１７１に記憶されている既設構造物１８の位置データと姿勢データに基づく。
【００２８】
位置表示画面の左上に示される構造物の画像は、据付対象物２１の位置を示している。誘導モードにおいて、位置表示画面に表示される据付対象物２１の位置は、後述する詳細モードや近接モードにおいて表示される据付対象物２１の位置と比べ精度が低い。また、誘導モードのデータ処理装置３０は据付対象物２１の姿勢を特定しないため、誘導モードにおいて通知部３０４の位置表示画面に示される据付対象物２１の姿勢は実際の据付対象物２１の姿勢を反映していない。
【００２９】
また、位置表示画面において、据付対象物２１に隣接する位置には据付目標位置Ｃが示されている。この据付目標位置Ｃの位置は、メモリ１７１に記憶されている工事関係の諸データに含まれるデータに基づく。なお、図４においては、工事関係の諸データが示す据付目標位置Ｃ近辺の構造物の位置（既設構造物１８を除く）等については図示を省略している（図７、図１０においても同様）。
【００３０】
作業員は、位置表示画面を見ながら操船を行い、据付対象物２１を据付目標位置Ｃの直上位置付近まで近付ける。作業員は、据付対象物２１が据付目標位置Ｃの直上位置付近に到達すると、コンピュータ１７に対し誘導モードから詳細モードへの切り替えの操作を行う。なお、操船を行う作業員とコンピュータ１７を操作する作業員は異なる作業員であっても同じ作業員であってもよい。作業員の操作に応じて、データ処理装置３０は詳細モードでの動作を開始する。
【００３１】
詳細モードは、作業員が主としてクレーン１２の操作を行い、据付対象物２１を据付目標位置Ｃ付近まで近付ける際に用いられるモードである。図５は、データ処理装置３０が詳細モードで動作時の水中測位システム１の状態を例示している。詳細モードにおいては、送受波器１５による質問信号Ｑ１の送波と、トランスポンダ２２による質問信号Ｑ１に対する応答信号Ａ１の送波が行われる。また、トランスポンダ２２から送受波器１５に対し、トランスポンダ２２において測定された水圧および姿勢を示す水圧データおよび姿勢データを示すデータ信号Ｄ１の送波も行われる。
【００３２】
図６は、詳細モードのデータ処理装置３０の機能構成の一例を示した図である。図６に例示の詳細モードのデータ処理装置３０は、誘導モードのデータ処理装置３０が備える位置データ取得部３０１、および通知部３０４に加え、送波指示部３１１、測距データ取得部３１２、水圧データ取得部３１３、姿勢データ取得部３１４、および詳細位置・姿勢特定部３１５を備える。
【００３３】
詳細モードの位置データ取得部３０１は、ＧＮＳＳユニット１４から位置データを取得するとともに、メモリ１７１に記憶されている以下の位置データを読み出す。
ＧＮＳＳユニット１４の測位点の起重機船１１における位置を示す位置データ。
送受波器１５の起重機船１１における位置を示す位置データ。
トランスポンダ２２の据付対象物２１における位置を示す位置データ。
【００３４】
位置データ取得部３０１は、上記のように取得した各種の位置データを詳細位置・姿勢特定部３１５に引き渡す。
【００３５】
送波指示部３１１は、送受波器１５に対し質問信号Ｑ１の送波を指示する。送受波器１５は、当該指示に従い質問信号Ｑ１を送波し、質問信号Ｑ１に対する応答としてトランスポンダ２２から送波される応答信号Ａ１およびデータ信号Ｄ１を受波する。送受波器１５は、質問信号Ｑ１の送波から応答信号Ａ１の受波までの時間（または当該時間に応じた距離）を示す測距データと、データ信号Ｄ１により示される水圧データ（トランスポンダ２２の位置における水圧を示す）および姿勢データ（トランスポンダ２２の姿勢を示す）を、データ処理装置３０に出力する。測距データ取得部３１２、水圧データ取得部３１３、および姿勢データ取得部３１４は、各々、送受波器１５から出力された測距データ、水圧データ、および姿勢データを取得し、それらのデータを詳細位置・姿勢特定部３１５に引き渡す。
【００３６】
詳細位置・姿勢特定部３１５は、測距データ取得部３１２から取得した測距データに基づき、送受波器１５の位置を基準とするトランスポンダ２２の相対位置を特定する。また、詳細位置・姿勢特定部３１５は、位置データ取得部３０１から引き渡された位置データが示す、ＧＮＳＳユニット１４の測位点の位置、ＧＮＳＳユニット１４の測位点の起重機船１１における位置、および送受波器１５の起重機船１１における位置に基づき、送受波器１５の位置を特定する。そして、詳細位置・姿勢特定部３１５は、送受波器１５の位置、送受波器１５の位置を基準とするトランスポンダ２２の相対位置、位置データ取得部３０１から引き渡された位置データが示すトランスポンダ２２の据付対象物２１における位置、および姿勢データ取得部３１４から引き渡された姿勢データが示すトランスポンダ２２の姿勢に基づき、据付対象物２１の位置を詳細位置として特定するとともに、据付対象物２１の姿勢を特定する。
【００３７】
詳細位置・姿勢特定部３１５により特定された据付対象物２１の詳細位置および姿勢は、通知部３０４により表示される。図７は、詳細モードにおいて表示される位置表示画面を例示した図である。詳細モードにおいて位置表示画面に表示される据付対象物２１の画像は、据付対象物２１の詳細位置と姿勢を示している。
【００３８】
作業員は、詳細モードの位置表示画面を見ながら主としてクレーン１２の操作を行い、据付対象物２１を据付目標位置Ｃに近付ける。
【００３９】
作業員は、据付対象物２１を既設構造物１８に衝突させない範囲で据付目標位置Ｃに十分に近付けると、コンピュータ１７に対し詳細モードから近接モードへの切り替えの操作を行う。作業員の操作に応じて、データ処理装置３０は近接モードでの動作を開始する。
【００４０】
近接モードは、ユーザが主としてクレーン１２の操作を行い、据付対象物２１を据付目標位置Ｃに据え付ける際に用いられるモードである。従って、近接モードにおいては、据付対象物２１の位置および姿勢が高い精度でリアルタイムに作業員に通知される必要がある。図８は、データ処理装置３０が近接モードで動作時の水中測位システム１の状態を例示している。
【００４１】
近接モードにおいては、まず、送受波器１５によりトランスポンダ２２に対する送波指示を示す指示信号Ｉ１の送波が行われる。トランスポンダ２２は、指示信号Ｉ１を受波すると、指示信号Ｉ１の指示に従い質問信号Ｑ２を送波する。トランスポンダ１９−１とトランスポンダ１９−２の各々は質問信号Ｑ２を受波し、その応答として応答信号Ａ２−１と応答信号Ａ２−２を各々、送波する。トランスポンダ２２は応答信号Ａ２−１および応答信号Ａ２−２を受波すると、質問信号Ｑ２の送波から応答信号Ａ２−１および応答信号Ａ２−２の各々の受波までの時間（または当該時間に応じた距離）を示す測距データを生成する。トランスポンダ２２は生成した測距データと、トランスポンダ２２の水圧センサにより計測した水圧データと、トランスポンダ２２の姿勢センサが生成した姿勢データとを示すデータ信号Ｄ３を送受波器１５に対し送波する。送受波器１５はデータ信号Ｄ３を受波し、データ信号Ｄ３が示す測距データ、水圧データ、および姿勢データをコンピュータ１７に出力する。
【００４２】
図９は、近接モードのデータ処理装置３０の機能構成の一例を示した図である。図９に例示の近接モードのデータ処理装置３０は、詳細モードのデータ処理装置３０が備える位置データ取得部３０１、通知部３０４、送波指示部３１１、測距データ取得部３１２、水圧データ取得部３１３、および姿勢データ取得部３１４に加え、近接位置・姿勢特定部３２１を備える。
【００４３】
近接モードにおいて、位置データ取得部３０１はメモリ１７１に記憶されている以下の位置データを読み出す。
トランスポンダ１９の各々の位置を示す位置データ。
トランスポンダ２２の据付対象物２１における位置を示す位置データ。
既設構造物１８の位置を示す位置データ。
既設構造物１８の姿勢を示す姿勢データ。
【００４４】
近接モードにおいて、送波指示部３１１は送受波器１５に対し指示信号Ｉ１の送波を指示する。この指示に従い、送受波器１５はトランスポンダ２２に対し送波を指示する指示信号Ｉ１を送波する。その後、送受波器１５は、トランスポンダ２２から受波したデータ信号Ｄ３により示される測距データ（質問信号Ｑ２の送波から応答信号Ａ２−１および応答信号Ａ２−２の各々の受波までの時間（または当該時間に応じた距離）を示す）、水圧データ（トランスポンダ２２の位置における水圧を示す）、および姿勢データ（トランスポンダ２２の姿勢を示す）を、データ処理装置３０に出力する。測距データ取得部３１２、水圧データ取得部３１３、および姿勢データ取得部３１４は、各々、送受波器１５から出力された測距データ、水圧データ、および姿勢データを取得し、それらのデータを近接位置・姿勢特定部３２１に引き渡す。
【００４５】
近接位置・姿勢特定部３２１は、測距データ取得部３１２から取得した測距データと、水圧データ取得部３１３から取得した水圧データに基づき、トランスポンダ１９−１およびトランスポンダ１９−２の位置を基準とするトランスポンダ２２の相対位置を特定する。そして、近接位置・姿勢特定部３２１は、位置データ取得部３０１から引き渡された位置データが示す、トランスポンダ１９−１およびトランスポンダ１９−２の位置と、トランスポンダ１９−１およびトランスポンダ１９−２の位置を基準とするトランスポンダ２２の相対位置と、姿勢データ取得部３１４から取得した姿勢データ（トランスポンダ２２の姿勢を示す）に基づき、据付対象物２１の位置を近接位置として特定するとともに、据付対象物２１の姿勢を特定する。
【００４６】
近接位置・姿勢特定部３２１により特定された据付対象物２１の近接位置および姿勢は通知部３０４により表示される。図１０は、近接モードにおいて表示される位置表示画面を例示した図である。近接モードにおいて位置表示画面に表示される据付対象物２１の画像は、据付対象物２１の近接位置と姿勢を示している。
【００４７】
作業員は、近接モードの位置表示画面を見ながら主としてクレーン１２の操作を行い、据付対象物２１を据付目標位置Ｃに据え付ける。
【００４８】
近接モードにおいて表示される近接位置は、誘導モードおよび詳細モードにおいて作業員により据付対象物２１が据付目標位置Ｃに十分に近付けられた後に、据付対象物２１に配置されたトランスポンダ２２と、据付目標位置Ｃの近くに配置されたトランスポンダ１９の各々との間で送受波された超音波の伝播速度に基づき特定されたものである。従って、近接モードにおいては、潮流、塩分濃度、温度等による超音波の伝播速度の変化をほとんど受けることがなく、測距における伝播速度の補正処理は不要または簡略化可能である。そのため、近接モードにおいて、水中測位システム１は据付対象物２１の位置を、高い精度でリアルタイムに作業員等のユーザに通知することができる。
【００４９】
上述したように、水中測位システム１を用いた方法によれば、ユーザはデータ処理装置３０に表示される据付対象物２１の位置および姿勢を見ながら操船およびクレーン１２等の操作を行うことで、容易に据付対象物２１を目標位置へと誘導することができる。
【００５０】
［変形例］
上述した実施形態は、本発明の一実施例であって、本発明はこれに限定されるものではなく、技術的思想の範囲内で様々に変形可能である。以下にそれらの変形の例を示す。なお、上述した実施形態と以下に例示する変形例はそれらの２以上が適宜組み合わされてもよい。
【００５１】
（１）上述した実施形態においては、起重機船１１に配置される送受波器１５の数は１つ、据付対象物２１に配置されるトランスポンダ２２の数は１つ、既設構造物１８に配置されるトランスポンダ１９の数は２つであるものとしたが、これらの数が上述した実施形態に示した数より多くてもよい。
【００５２】
例えば、既設構造物１８にトランスポンダ１９を３つ以上配置することで、近接モードにおいてより高い精度で近接位置を特定可能としてもよい。また、例えば、起重機船１１にダイバシティ方式を採用する送受波器１５を２本以上配置することで、詳細モードにおいてより高い精度で詳細位置を特定可能としてもよい。
【００５３】
（２）上述した実施形態においては、据付対象物２１の姿勢はトランスポンダ２２が備える姿勢センサにより特定される。据付対象物２１の姿勢の特定方法は姿勢センサを用いる方法に限られない。例えば、据付対象物２１にトランスポンダ２２を３つ以上配置し、それらのトランスポンダ２２の各々の位置を超音波測位により特定することで、据付対象物２１の姿勢を特定する方法が採用されてもよい。
【００５４】
（３）上述した実施形態においては、データ処理装置３０は誘導モード、詳細モード、近接モードの３つのモードで動作する。データ処理装置３０は誘導モードおよび詳細モードの一方または両方の動作を行わない構成としてもよい。例えば、詳細モードを設けず、誘導モードで据付対象物２１を据付目標位置Ｃに近付けた後、近接モードで据付対象物２１を据付目標位置Ｃまで移動する構成や、誘導モードを設けず、詳細モードのみで据付対象物２１を据付目標位置Ｃの近くまで誘導した後、近接モードで据付対象物２１を据付目標位置Ｃまで移動する構成が採用されてもよい。
【００５５】
（４）上述した実施形態においては、詳細モードにおいて、送受波器１５から質問信号が送波され、その応答として、トランスポンダ２２から応答信号が送波される。また、近接モードにおいて、トランスポンダ２２から質問信号が送波され、その応答として、トランスポンダ１９の各々から応答信号が送波される。これらの装置間で送受波される質問信号と応答信号の方向が逆であってもよい。すなわち、これらの装置間を超音波が伝播する際に要する時間を特定できれば、起重機船１１、据付対象物２１、および既設構造物１８に設置される装置の種別は限定されない。
【００５６】
（５）上述した実施形態においては、起重機船１１（水上構造物）の特定点の位置はＧＮＳＳユニット１３およびＧＮＳＳユニット１４により特定される。水上構造物の特定点の位置の特定方法はＧＮＳＳによるものに限れない。例えば、水上構造物が陸に比較的近い場合、陸に配置した光波測距儀により、水上構造物に配置された反射プリズムの位置を特定する方法等の他の方法が採用されてもよい。
【００５７】
（６）上述した実施形態においては、据付対象物２１の水深は据付対象物２１に設置されたトランスポンダ２２が備える水圧センサにより測定される水圧に基づき特定される。据付対象物２１の水深を特定する方法はこれに限れず、例えば、据付対象物２１の吊り下ろしにおいて繰り出されたワイヤロープ１２１の長さに基づき据付対象物２１の水深が特定されてもよい。
【００５８】
（７）上述した実施形態においては、送受波器１５とトランスポンダ２２との間を超音波が伝播するために要した時間（詳細モード）、またはトランスポンダ２２とトランスポンダ１９の各々との間を超音波が伝播するために要した時間（近接モード）に応じた距離から据付対象物２１の位置を特定する処理は、データ処理装置３０が行う。これに代えて、これらの処理の一部または全てを、送受波器１５やトランスポンダ２２等のデータ処理装置３０以外の装置が行う構成が採用されてもよい。
【００５９】
（８）上述した実施形態においては、詳細モードにおけるトランスポンダ２２の測位はＳＳＢＬ方式により行われ、近接モードにおけるトランスポンダ２２の測位はトランスポンダ２２と２つのトランスポンダ１９の各々との間の距離とトランスポンダ２２の水深に基づき行われるが、２点間を超音波が伝播するために要した時間に基づき測位対象物の位置を測定する方法であればいずれが採用されてもよい。例えば、必要な測位精度、作業環境、音響環境等に応じて、ＳＳＢＬ方式、ＬＢＬ（Ｌｏｎｇ  Ｂａｓｅ  Ｌｉｎｅ）方式、ＳＢＬ（Ｓｈｏｒｔ  Ｂａｓｅ  Ｌｉｎｅ）方式、その他これらに準ずる測位方式等の中から適したものが採用されてもよい。
【００６０】
（９）上述した実施形態においては、誘導モードと詳細モードの切り替え、および詳細モードと近接モードの切り替えは、作業員等のユーザがデータ処理装置３０に対し行う操作に応じて行われる。これに代えて、データ処理装置３０が、取得するデータに基づき、これらのモード間の切り替えをユーザの操作によらず自動で行う構成としてもよい。例えば、据付対象物２１に配置されたトランスポンダ２２の水深が予め定められた閾値より深くなった場合、データ処理装置３０が自動的に誘導モードから詳細モードへ切り替わる構成としてもよい。また、送受波器１５がトランスポンダ２２から受波する応答信号の振幅等の属性値（応答信号の質の高低を示す指標）が予め定められた閾値より低い応答信号の質を示すようになった場合、データ処理装置３０が自動的に詳細モードから近接モードに切り替わる構成としてもよい。
【００６１】
（１０）詳細モードおよび近接モードの少なくとも一方において、データ処理装置３０は、据付対象物２１の姿勢を特定せず、据付対象物２１の位置のみを特定しユーザに通知する構成としてもよい。
【００６２】
（１１）上述した実施形態においては、データ処理装置３０は一般的なコンピュータがプログラムに従う処理を行うことにより実現される。これに代えて、データ処理装置３０が、例えば図３、図６、図９に示される構成部をハードウェアにより実現した専用装置として構成されてもよい。
【００６３】
（１２）上述した実施形態において、水中の既知位置に配置されるトランスポンダ１９は既設構造物１８に配置されるものとしたが、例えば海底等に直接配置されてもよい。
【００６４】
（１３）上述した実施形態にかかる水中測位システム１は、水上構造物から水中に吊り下ろされる対象物を目的位置へと誘導するために用いられる。本発明にかかる方法および装置により測位される対象物は水上構造物から吊り下ろされる対象物に限られず、例えば水中を自ら移動する水中作業機械、水中調査機械等を目的位置へと誘導するために用いられてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１…水中測位システム、１１…起重機船、１２…クレーン、１３…ＧＮＳＳユニット、１４…ＧＮＳＳユニット、１５…送受波器、１７…コンピュータ、１８…既設構造物、１９…トランスポンダ、２１…据付対象物、２２…トランスポンダ、３０…データ処理装置、１２１…ワイヤロープ、１７１…メモリ、１７２…プロセッサ、１７３…入出力Ｉ／Ｆ、１７４…ディスプレイ、１７５…キーボード、１７６…タッチパッド、３０１…位置データ取得部、３０２…水圧データ取得部、３０３…誘導位置特定部、３０４…通知部、３１１…送波指示部、３１２…測距データ取得部、３１３…水圧データ取得部、３１４…姿勢データ取得部、３１５…詳細位置・姿勢特定部、３２１…近接位置・姿勢特定部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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