(57)【要約】【課題】水中端末と基地局装置との間に通信路を短時間で且つ容易に確立することができ、その確立された通信路を周囲環境等の影響を受けても遮断され難くすることが可能な通信システム、通信方法および基地局装置を提供する。【解決手段】通信システム１０は、音波信号を送受信する水中端末１２と、電波信号を送受信する基地局装置１６と、水中端末１２との間で音波信号を送受信するとともに基地局装置１６との間で電波信号を送受信する複数のソノブイ１４Ａ、１４Ｂを備える。【選択図】      図１
2008306433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波信号を送受信する音波信号送受信部を備える水中端末と、
電波信号を送受信する電波信号送受信部を備える基地局装置と、
前記水中端末との間で音波信号を送受信する音波信号送受信部と前記基地局装置との間で電波信号を送受信する電波信号送受信部とを備える複数のソノブイと
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記基地局装置は、前記複数のソノブイのすべてまたは２以上のソノブイからの受信信号をダイバーシチ受信するダイバーシチ受信部を備えることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記基地局装置は、所定の処理を実行する複数のソノブイを所定の判定基準に基づいて決定するソノブイ決定部を備えることを特徴とする請求項１または２記載の通信システム。
【請求項４】
前記ソノブイ決定部は、前記基地局装置が信号を受信する少なくとも１つの第１ソノブイを決定することを特徴とする請求項３記載の通信システム。
【請求項５】
前記ソノブイ決定部は、前記基地局装置と前記水中端末との間の信号の送受信を中継する第２ソノブイを決定することを特徴とする請求項３または４記載の通信システム。
【請求項６】
前記第２ソノブイは１つであることを特徴とする請求項５記載の通信システム。
【請求項７】
前記ソノブイ決定部は、前記基地局装置からの所定の指示があるまで少なくとも前記音波信号送受信部の機能を停止状態にする第３ソノブイを決定することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項８】
前記所定の判定基準は、前記電波信号の品質および前記音波信号の品質の少なくとも一方のレベルに基づいて判定する判定基準であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項９】
少なくとも１つのソノブイは、前記音波信号送受信部の指向性を前記水中端末から出力される音波信号の到来方向に合わせる指向性制御部を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記水中端末は、前記音波信号送受信部の指向性を特定のソノブイから出力される音波信号の到来方向に合わせる指向性制御部を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１１】
少なくとも１つのソノブイは、前記音波信号送受信部の水面からの深度を変化させる深度切換部を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１２】
水中端末と基地局装置とがソノブイを介して通信する方法であって、
複数のソノブイを所定の領域に配置し、
前記基地局装置において前記配置された複数のソノブイのすべてまたは２以上のソノブイからの受信信号をダイバーシチ受信することを特徴とする通信方法。
【請求項１３】
所定の処理を実行する複数のソノブイを所定の判定基準に基づいて前記配置された複数のソノブイの中から決定することを特徴とする請求項１２記載の通信方法。
【請求項１４】
前記ソノブイの決定において、前記基地局装置が信号を受信する少なくとも１つの第１ソノブイが決定されることを特徴とする請求項１３記載の通信方法。
【請求項１５】
前記ソノブイの決定において、前記基地局装置と前記水中端末との間の信号の送受信を中継する第２ソノブイが決定されることを特徴とする請求項１３または１４記載の通信方法。
【請求項１６】
前記第２ソノブイは１つであることを特徴とする請求項１５記載の通信方法。
【請求項１７】
前記ソノブイの決定において、前記基地局装置からの所定の指示があるまで少なくとも音波信号を送受信する機能を停止状態にする第３ソノブイが決定されることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１８】
前記所定の判定基準は、前記電波信号の品質および前記音波信号の品質の少なくとも一方のレベルに基づいて判定する判定基準であることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１９】
水中端末との間で音波信号を送受信するとともに基地局装置との間で電波信号を送受信するソノブイを介して前記水中端末と通信する基地局装置であって、
所定領域に配置された複数のソノブイのすべてまたは２以上のソノブイからの受信信号をダイバーシチ受信するダイバーシチ受信部を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項２０】
所定の処理を実行する複数のソノブイを所定の判定基準に基づいて前記配置された複数のソノブイの中から決定するソノブイ決定部を備えることを特徴とする請求項１９記載の基地局装置。
【請求項２１】
前記ソノブイ決定部は、前記基地局装置が信号を受信する少なくとも１つの第１ソノブイを決定することを特徴とする請求項２０記載の基地局装置。
【請求項２２】
前記ソノブイ決定部は、前記基地局装置と前記水中端末との間の信号の送受信を中継する第２ソノブイを決定することを特徴とする請求項２０または２１記載の基地局装置。
【請求項２３】
前記第２ソノブイは１つであることを特徴とする請求項２２記載の基地局装置。
【請求項２４】
前記ソノブイ決定部は、前記基地局装置からの所定の指示があるまで少なくとも音波信号を送受信する機能を停止状態にする第３ソノブイを決定することを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項２５】
前記所定の判定基準は、前記電波信号の品質および前記音波信号の品質の少なくとも一方のレベルに基づいて判定する判定基準であることを特徴とする請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項２６】
前記ダイバーシチ受信部は、前記各ソノブイから出力された電波信号を受信するアンテナと、前記アンテナで受信された電波信号から周波数帯毎の信号を抽出する帯域フィルタと、前記帯域フィルタから出力された周波数帯毎の信号を各々復調し復調結果を出力する復調部と、これら複数の復調結果の中から所定の復調結果を選択し合成する選択合成部を備えることを特徴とする請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信方法および基地局装置に関し、特に、ソノブイを介して基地局装置と水中端末とが通信する通信システム、通信方法および基地局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空中や陸上等に位置する基地局装置が、ソノブイを介して水中の端末と通信する通信システムが知られている。ソノブイは、基地局装置との間で電波により通信を行うとともに水中端末との間では音波により通信を行うことにより、基地局装置と水中端末との間の通信を中継する。
【０００３】
従来の上記通信システムは、特許文献１や非特許文献１に示されるように、基地局装置と水中端末との間の通信を１つのソノブイを介すことにより行っていた。具体的には、この従来システムは、図１１に示すように、水中に設置される水中端末１と、海上に設置される１つのソノブイ２と、例えば空中に設置される基地局装置３とを備える。ソノブイ２は、水中端末１との間で音波により通信を行い、基地局装置３との間で電波による通信を行うことで、水中端末１と基地局装置３との間の通信を中継する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７７０８７号公報（段落［０００６］〜［０００９］、図１）
【非特許文献１】A simulation of an acoustic data link between underwater transducers and a moored buoy, Thompson, J; Naghshineh,K.;
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、水中端末１とソノブイ２との間の音波通信の品質は、例えば、波浪の強弱、海水の塩分濃度、あるいは海水温度等の影響を受ける。従って、ソノブイ２が１つしかない従来の通信システムを操作するオペレータは、ソノブイ２の海上への設置に先だって、最適な音波通信路を試行錯誤的に測定する手間を強いられていた。しかもこの測定はかなりの時間を要する。従って、この従来の通信システムは、遭難等の緊急事態に対応できないという課題を抱える。さらに、水中端末１の位置を正確に特定できない場合、上記測定自体が困難なものとなる。
【０００６】
また、ソノブイ２の電波通信は、音波通信と同様に無線通信であるから周囲環境の影響を受けてその品質が変動する。すなわち、その変動が大きい場合、最悪、電波通信および音波通信の少なくとも一方が使用できなくなる虞がある。上記従来の通信システムはソノブイが１つしかないので、その電波通信および音波通信の少なくとも一方が使用できなくなると、水中端末１と基地局装置３との間の通信自体が途絶えてしまう。
【０００７】
本発明では、上記の課題を解決するためになされたものであり、水中端末と基地局装置との間に通信路を短時間で且つ容易に確立することができ、その確立された通信路を周囲環境等の影響を受けても遮断され難くすることが可能な通信システム、通信方法および基地局装置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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の通信システムは、音波信号を送受信する音波信号送受信部を備える水中端末と、電波信号を送受信する電波信号送受信部を備える基地局装置と、前記水中端末との間で音波信号を送受信する音波信号送受信部と前記基地局装置との間で電波信号を送受信する電波信号送受信部とを備える複数のソノブイとを備える。
【０００９】
この場合、前記基地局装置は、前記複数のソノブイのすべてまたは２以上のソノブイからの受信信号をダイバーシチ受信するダイバーシチ受信部を備えることができる。
【００１０】
また、前記基地局装置は、所定の処理を実行する複数のソノブイを所定の判定基準に基づいて決定するソノブイ決定部を備えることができる。例えば、前記ソノブイ決定部は、前記基地局装置が信号を受信する少なくとも１つの第１ソノブイを決定することができる。また、前記ソノブイ決定部は、前記基地局装置と前記水中端末との間の信号の送受信を中継する第２ソノブイを決定することができる。前記第２ソノブイを１つとすることができる。また、前記ソノブイ決定部は、前記基地局装置からの所定の指示があるまで少なくとも前記音波信号送受信部の機能を停止状態にする第３ソノブイを決定することができる。前記所定の判定基準は、前記電波信号の品質および前記音波信号の品質の少なくとも一方のレベルに基づいて判定する判定基準とすることができる。
【００１１】
少なくとも１つのソノブイは、前記音波信号送受信部の指向性を前記水中端末から出力される音波信号の到来方向に合わせる指向性制御部を備えることができる。前記水中端末は、前記音波信号送受信部の指向性を特定のソノブイから出力される音波信号の到来方向に合わせる指向性制御部を備えることができる。少なくとも１つのソノブイは、前記音波信号送受信部の水面からの深度を変化させる深度切換部を備えることができる。
【００１２】
本発明の通信方法は、水中端末と基地局装置とがソノブイを介して通信する方法であって、複数のソノブイを所定の領域に配置し、前記基地局装置において前記配置された複数のソノブイのすべてまたは２以上のソノブイからの受信信号をダイバーシチ受信する。
【００１３】
この場合、所定の処理を実行する複数のソノブイが、所定の判定基準に基づいて前記配置された複数のソノブイの中から決定される。例えば、前記ソノブイの決定において、前記基地局装置が信号を受信する少なくとも１つの第１ソノブイが決定される。また、前記ソノブイの決定において、前記基地局装置と前記水中端末との間の信号の送受信を中継する第２ソノブイが決定される。その場合、前記第２ソノブイを１つとすることができる。また、例えば、前記ソノブイの決定において、前記基地局装置からの所定の指示があるまで少なくとも音波信号を送受信する機能を停止状態にする第３ソノブイが決定される。前記所定の判定基準を、前記電波信号の品質および前記音波信号の品質の少なくとも一方のレベルに基づいて判定する判定基準とすることができる。
【００１４】
本発明の基地局装置は、水中端末との間で音波信号を送受信するとともに基地局装置との間で電波信号を送受信するソノブイを介して前記水中端末と通信する基地局装置であって、所定領域に配置された複数のソノブイのすべてまたは２以上のソノブイからの受信信号をダイバーシチ受信するダイバーシチ受信部を備える。
【００１５】
この場合、前記基地局装置は、所定の処理を実行する複数のソノブイを所定の判定基準に基づいて前記配置された複数のソノブイの中から決定するソノブイ決定部を備えることができる。前記ソノブイ決定部は、例えば、前記基地局装置が信号を受信する少なくとも１つの第１ソノブイを決定することができる。また、前記ソノブイ決定部は、例えば、前記基地局装置と前記水中端末との間の信号の送受信を中継する第２ソノブイを決定することができる。その場合、前記第２ソノブイを１つとすることができる。また、前記ソノブイ決定部は、例えば、前記基地局装置からの所定の指示があるまで少なくとも音波信号を送受信する機能を停止状態にする第３ソノブイを決定することができる。前記所定の判定基準は、前記電波信号の品質および前記音波信号の品質の少なくとも一方のレベルに基づいて判定する判定基準とすることができる。
【００１６】
また、前記ダイバーシチ受信部は、前記各ソノブイから出力された電波信号を受信するアンテナと、前記アンテナで受信された電波信号から周波数帯毎の信号を抽出する帯域フィルタと、前記帯域フィルタから出力された周波数帯毎の信号を各々復調し復調結果を出力する復調部と、これら複数の復調結果の中から所定の復調結果を選択し合成する選択合成部を備えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の通信システムは、複数のソノブイを用いることで水中端末と基地局装置との間に複数の通信路を形成する。従って、この通信システムのオペレータは、複数の通信路の中から所定の通信路を選択することが可能となる。すなわち、オペレータは、水中端末が存在する所定のエリア内に複数のソノブイをばら撒き、例えば通信品質が最良あるいは比較的良好なソノブイを選択するだけで簡単に水中端末と基地局装置との間に通信路を確立することができる。従って、この通信システムの場合、ソノブイの設置に先立つ試行錯誤的な測定は基本的には不要となる。さらに、各ソノブイの通信品質同士を比較し選択する処理は僅かな時間で済むから、この通信システムは、遭難等の緊急時にも迅速に対応することが可能となる。
【００１８】
また、この通信システムは、周囲環境等の影響により１つの通信路の品質が低下しても他の代りの通信路を備えるため、ソノブイが１つしかない従来のシステムと比較して水中端末と基地局装置との間の通信路が切断されるリスクを低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図1は、本発明の実施形態に係わる通信システム１０の制御ブロック図の一例である。この通信システム１０は、水中に設置される水中端末１２と、水面に設置される複数のソノブイ１４Ａ、１４Ｂと、陸上や空中に設置される基地局装置１６とを備える。ソノブイ１４Ａ、１４Ｂは、水中端末１２との間で音波信号を送受信するとともに基地局装置１６との間で電波信号を送受信することで水中端末１２と基地局装置１６との間の通信を中継する。
【００２０】
水中端末１２は、例えば、潜水艦や深海調査用の潜水艇等の移動体に搭載され、あるいは、海底に設置される。基地局装置１６は、例えば、航空機や地上管制局等に設置される。基地局装置１６は、ソノブイ１４Ａ、１４Ｂを介して水中端末１２と通信を行う。例えば、基地局装置１６は、水中端末１２に対して所定の指示を送信し、あるいは、水中端末１２から位置情報や環境情報を含む所定情報を受信する。
【００２１】
以上説明したとおり、この通信システム１０は、複数のソノブイ１４Ａ、１４Ｂを用いることで水中端末１２と基地局装置１６との間に複数の通信路を形成する。従って、この通信システム１０のオペレータは、複数の通信路の中から所定の通信路を選択することが可能となる。すなわち、オペレータは、水中端末１２が存在する所定のエリア内に複数のソノブイ１４Ａ、１４Ｂをばら撒き、例えば通信品質が最良あるいは比較的良好なソノブイを選択するだけで簡単に水中端末１２と基地局装置１６との間に通信路を確立することができる。従って、この通信システム１０の場合、ソノブイ１４Ａ、１４Ｂの設置に先立つ試行錯誤的な測定は基本的には不要となる。さらに、各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂの通信品質同士を比較し選択する処理は僅かな時間で済むから、この通信システム１０は、遭難等の緊急時にも迅速に対応することが可能となる。
【００２２】
また、この通信システム１０は、周囲環境等の影響により１つの通信路の品質が低下しても他の代りの通信路を備えるため、ソノブイが１つしかない従来のシステム（図１１参照）と比較して水中端末１２と基地局装置１６との間の通信路が切断されるリスクを低下させることができる。
【００２３】
図２は、第１の例としての水中端末１２の制御ブロック図である。尚、以下の説明において、電波、音波の媒体にて送信されるビット系列のことをデジタルビット系列と言い、水中端末１２から基地局装置１６へ送信するデジタル情報ビット系列のことを情報ビット系列と言う。水中端末１２は、センサ２０と、データ信号生成回路２２と、制御信号生成回路２４と、スイッチ２６と、音波通信デジタル変調回路２８と、送波器３０と、受波器３２と、音波通信デジタル復調回路３４と、信号制御回路３６とを備える。
【００２４】
センサ２０は、温度、光量、音圧等の物理量を検知し、物理量に応じた電気信号を出力する。データ信号生成回路２２は、センサ２０から入力した電気信号をデジタルデータに変換し、情報ビット系列を生成する。制御信号生成回路２４は、ビーコン信号などの制御信号を生成する。スイッチ２６は、送波器３０へ送信する信号を選択する。音波通信デジタル変調回路２８は、入力した情報ビット系列をデジタル変調する。送波器３０は、音波信号を送信する。受波器３２は、音波信号を受信する。音波信号デジタル復調回路３４は、受信した音波信号を復調する。信号制御回路３６は、センサ２０や音波通信デジタル復調回路３４から入力される信号に基づいて命令信号を生成する。
【００２５】
図３は、第１の例としての複数のソノブイ１４Ａ、１４Ｂの制御ブロック図である。各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂは、送受波部４０と、音波通信信号処理部４２と、電波信号生成部４４とを備える。
【００２６】
送受波部４０は、受波器４６と、送波器４８とを備える。受波器４６は、受信した音波信号を電気信号に変換する。送波器４８は、音波通信デジタル変調回路５２から入力した信号を音波信号として送信する。
【００２７】
音波通信信号処理部４２は、音波通信デジタル復調回路５０と、音波通信デジタル変調回路５２とを備える。音波通信デジタル復調回路５０は、受波器４６から受信した信号を復調してデジタルビット系列を得る。音波通信デジタル変調回路５２は、デジタルビット系列をデジタル変調し、それを送波器４８へ出力する。
【００２８】
電波信号生成部４４は、電波通信デジタル通信フレーム生成回路５４と、電波通信デジタル変調回路５６と、アンテナ５８と、電波通信デジタル復調回路６０と、コマンド生成回路６２とを備える。電波通信デジタル通信フレーム生成回路５４は、音波通信デジタル復調回路５０から入力したデジタルビット系列を電波デジタル無線用のフォーマットに変換する。電波通信デジタル変調回路５６は、電波通信デジタル通信フレーム生成回路５４から入力したビット系列を用いてデジタル変調を行う。アンテナ５８は、電波通信デジタル変調回路５６から入力した変調波を電波として出力する。電波通信デジタル復調回路６０は、電波信号として受信した信号を復調する。コマンド生成回路６２は、電波信号として基地局装置１６から送信されてきた制御情報を用いて水中端末１２への制御情報を生成する。
【００２９】
図４は、基地局装置１６の制御ブロック図の一例である。基地局装置１６は、アンテナ７０と、ソノブイ１４Ａ、１４Ｂに各々対応した複数の帯域フィルタ７２Ａ、７２Ｂと、これら帯域フィルタ７２Ａ、７２Ｂに各々対応した複数のデジタル復調回路７４Ａ、７４Ｂと、選択合成回路７６と、ソノブイ決定回路７８と、コマンド生成回路８０と、デジタル変調回路８２とを備える。
【００３０】
アンテナ７０は、各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂのアンテナ５８から出力された電波信号を受信する。この場合、各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂから基地局装置１６へ送信される各電波信号の周波数は、互いに異なっている。従って、帯域フィルタ７２Ａ、７２Ｂは、アンテナ７０で受信した電波信号から所望の周波数帯の信号を抽出する。デジタル復調回路７４Ａ、７４Ｂは、各帯域フィルタ７２Ａ、７２Ｂから出力された信号に対して復調処理を実行し、デジタルビット系列を出力する。選択合成回路７６は、各デジタル復調回路７４Ａ、７４Ｂから出力された複数の復調結果の中から、例えば、より品質のよい復調結果を選択し、あるいは所定の複数の復調結果同士を合成する。尚、基地局装置１６におけるダイバーシチ受信方法は、上記の選択合成法に限定されず、等利得合成法や最大比合成法等の他の合成方法とすることもできる。
【００３１】
ソノブイ決定回路７８は、帯域フィルタ７２Ａ、７２Ｂからの各ＲＦ信号と、デジタル復調回路７４Ａ、７４Ｂの各デジタル復調結果からの音波信号の強度情報とに基づいて、後述する指定ソノブイを決定し、決定結果を示す制御信号をコマンド生成回路８０へ出力する。このソノブイ決定回路７８は、電波強度計算回路９０と、ソノブイ選択回路９２とを備える。電波強度計算回路９０は、各帯域フィルタ７２Ａ、７２Ｂから入力したＲＦ信号から各周波数帯の受信信号強度を算出する。ソノブイ選択回路９２は、電波強度計算回路９０からの電波強度計算値とデジタル復調回路７４Ａ、７４Ｂからの音波信号強度情報とに基づいて指定ソノブイを決定する。コマンド生成回路８０は、ソノブイ決定回路７８から入力した制御信号を用いて、コマンドのデジタルビット系列を生成する。デジタル変調回路８２は、コマンド生成回路８０から入力したデジタルビット系列をデジタル変調する。
【００３２】
図５は、以上説明した通信システム１０の概略動作例を説明するフローチャートである。まず、通信システム１０のオペレータは、水中端末１２が存在していると思われるエリア内に、複数のソノブイ１４Ａ、１４Ｂを所定の間隔を空けて撒く（ステップＳ１）。オペレータは、各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂに対して、水中端末１２が発している音波信号の検出を開始するよう指示する（ステップＳ２）。水中端末１２からの音波信号を検出したソノブイ１４Ａ、１４Ｂは、その旨を電波通信により基地局装置１６へ通知し、基地局装置１６からのコマンドを待つ。ソノブイ１４Ａ、１４Ｂは、基地局装置１６からのコマンドに基づいて水中端末１２との間に通信リンクを確立する（ステップＳ３）。通信リンク確立後、ソノブイ１４Ａ、１４Ｂは、音波通信により水中端末１２から所定情報（位置情報やセンサ検出情報）を受信し、受信した所定情報を電波通信にて基地局装置１６へ送信する（ステップＳ４）。全てのデータが収集できたら、オペレータは、エリア内に撒いたソノブイ１４Ａ、１４Ｂを回収する（ステップＳ５）。
【００３３】
図６は、その通信システム１０のより詳細な動作例を説明するフローチャートである。以下、水中端末１２が潜水艦に搭載され、該潜水艦が遭難した場合を例に挙げて説明する。異常事態の発生を検出した潜水艦は、水中端末１２を介してＳＯＳ情報を示すビーコン信号を音波信号として送信する(ステップＳ１０)。具体的には、水中端末１２は、信号制御回路３６に対して、スイッチ２６を制御信号生成回路２４側に接続させる旨の命令を出力する。制御信号生成回路２４は、ＳＯＳ情報を含む制御信号(ビーコン信号)を音波通信デジタル変調回路２８へ出力する。音波通信デジタル変調回路２８は、該制御信号をデジタル変調し、送波器３０から音波信号として送信する。
【００３４】
各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂは、ビーコン音波信号を受信する（ステップＳ１１）。各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂは、受信した音波信号の強度情報を算出し（ステップＳ１２）、電波通信により該情報を基地局装置１６へ送信する（ステップＳ１３）。基地局装置１６は、各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂから電波信号を受信する（Ｓ１４）。この場合、各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂから基地局装置１６へ送信される電波信号の各周波数帯は、互いに異なっている。従って、基地局装置１６は、電波信号同士の送信タイミングが重なっても、それらを正常に受信することができる。
【００３５】
基地局装置１６のソノブイ決定回路７８は、各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂの電波信号強度情報および音波信号強度情報に基づいて、各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂを以下の３つの指定ソノブイに分類する（ステップＳ１５）。指定ソノブイは、“送信ソノブイ”と、“受信ソノブイ”と、“通信不可ソノブイ”とを含む。“送信ソノブイ”は、水中端末１２と通信を行うためのソノブイであり、複数のソノブイの中から１つだけ選ばれる。すなわち、“送信ソノブイ”は、水中端末１２に対して何らかの指示を与えるためのコマンドを送信するとともに、水中端末１２から所定情報を受信する。“受信ソノブイ”は、水中端末１２から所定情報を受信するためだけのソノブイである。“通信不可ソノブイ”は、水中端末１２との間で送信も受信もしないソノブイである。これらの指定ソノブイは、以下のようにして決定される。例えば、電波と音波両方の品質が全てのソノブイの中で最も高いソノブイが“送信ソノブイ”とされ、その次に品質のよい１つ以上のソノブイが“受信ソノブイ”とされ、電波または音波の品質が所定レベルを下回るソノブイが“通信不可ソノブイ”とされる。
【００３６】
基地局装置１６は、上記の分類結果をコマンド信号として電波通信により、各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂへ送信する（ステップＳ１６）。各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂは、基地局装置１６からそのコマンド信号を受信する（ステップＳ１７）。各ソノブイ１４Ａ、１４Ｂは、そのコマンド信号により自己がどの指定ソノブイであるか認識し、各指定ソノブイに応じた処理を実行する。
【００３７】
自己が“送信ソノブイ”に指定されたソノブイは、水中端末１２に対して、所定情報の送信を開始する旨のコマンドを音波通信により送信する（ステップＳ１８）。水中端末１２は、該コマンドを送信ソノブイから受信する（ステップＳ１９）。水中端末１２は、センサ２０によって検知される各種海中情報や自己の位置情報等の所定情報を収集する（ステップＳ２０）。水中端末１２は、収集した所定情報を音波信号として送信ソノブイおよび受信ソノブイへ送信する（ステップＳ２１）。送信ソノブイおよび受信ソノブイは、水中端末１２から音波信号を受信する（ステップＳ２２）。送信ソノブイおよび受信ソノブイは、水中端末１２から受信した所定情報を電波信号として基地局装置１６へ送信する（ステップＳ２３）。基地局装置１６は、送信ソノブイおよび受信ソノブイから送信された電波信号を受信する（ステップＳ２４）。基地局装置１６において、送信ソノブイおよび受信ソノブイから受信した電波信号は、各々にデジタル復調回路７４Ａ、７４Ｂにより復調される。選択合成回路７６は、各デジタル復調回路７４Ａ、７４Ｂから出力された複数の復調結果の中からより品質のよい復調結果を選択し、あるいは所定の複数の復調結果同士を合成する（ステップＳ２５）。尚、“通信不可ソノブイ”に指定されたソノブイは、自らの電源を切るか、基地局装置１６からの所定の指示があるまで少なくとも音波信号を送受信する機能を停止状態にする。
【００３８】
以上説明したとおり、この通信システム１０の基地局装置１６は、複数のソノブイのすべてまたは２以上のソノブイからの受信信号をダイバーシチ受信する。従って、この通信システム１０は、ソノブイが１つだけの従来の通信システムと比較して、信頼性の高い情報をより安定的に水中端末１２から取得することが可能となる。
【００３９】
しかも、この通信システム１０は、水中端末１２に対してコマンドを送信するソノブイを送信ソノブイ１つだけにした。従って、ソノブイから水中端末１２方向への音波信号同士が干渉することはない。さらに、送信ソノブイを、複数のソノブイの中で通信品質が優れたソノブイとしているため、より確実に水中端末１２と通信することが可能となる。
【００４０】
さらに、この通信システム１０は、情報収集に寄与しない無駄なソノブイを通信不可ソノブイとし、基本的には使用しないようにしている。従って、通信システム１０全体の電力消費量が抑えられ、かつ基地局装置１６における処理負荷も低減される。尚、通信不可ソノブイは、常に設定される必要はない。例えば、全てのソノブイの通信品質が所定レベル以上である場合、通信不可ソノブイの数をゼロとすることもできる。
【００４１】
尚、上記の実施形態ではソノブイの数を２つとしたが、その数は３つ以上とすることもできる。
【００４２】
図７は、第２の例としてのソノブイ１００Ａ、１００Ｂの制御ブロック図である。ソノブイ１００Ａ、１００Ｂの特徴は、その送受波部４０が指向性制御回路１０２を含む点にある。指向性制御回路１０２は、水中端末１２から受信する音波信号の到来方向を計算し、音波信号強度の高い方向に送受波部４０の指向性を合わせる。指向性制御回路１０２は、例えば、水中端末１２からビーコン信号や所定情報を受信する際、それらの音波信号から最適な指向性を計算し、該計算値に基づいて指向性を制御する。
【００４３】
図８は、第２の例としての水中端末１５０の制御ブロック図である。水中端末１５０の特徴は、送波器３０および受波器３２との間に指向性制御回路１５２を設けた点にある。この指向性制御回路１５２は、前述の指向性制御回路１０２と基本的には同じ動作をする。すなわち、指向性制御回路１５２は、少なくとも１つのソノブイから受信する音波信号の到来方向を計算し、音波信号強度の高い方向に送波器３０および受波器３２の指向性を合わせる。
【００４４】
以上説明した図７および図８に示す構成の内の少なくとも一方を採用することにより、ソノブイと水中端末１２間の音波通信品質を向上させることができる。
【００４５】
図９は、第３の例としてのソノブイ２００Ａ、２００Ｂの制御ブロック図である。ソノブイ２００Ａ、２００Ｂの特徴は、深度切換回路２０２を更に備える点にある。深度切換回路２０２は、基地局装置１６等の指示に基づいて送受波部４０の水面からの深度を変化させる。深度切換回路２０２は、ソノブイ２００Ａ、２００Ｂ毎に独立して動作する。従って、通信システム１０は、図１０に示すように、ソノブイ２００Ａ、２００Ｂの各送受波部４０を各々異なる深度に設定することも可能である。
【００４６】
海中では、音波の到達距離及び到達深度が音源の水深に強く依存するという特有の現象がある。従って、送波器と受波器の位置関係によっては、受波器に全く音波が到達しないシャドウゾーンが発生する。全てのソノブイの受波器深度が常に同じである場合、全てのソノブイの受波器が一斉にシャドウゾーン内に収まってしまう危険性がある。しかしながら、この通信システム１０の各ソノブイ２００Ａ、２００Ｂは、上述したように、送受波部４０の深度を切り換える深度切換回路２０２を備える。従って、全てのソノブイがシャドウゾーンにより通信不可能となるリスクを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る通信システムの制御ブロック図の一例である。
【図２】第１の例としての水中端末の制御ブロック図である。
【図３】第１の例としてのソノブイの制御ブロック図である。
【図４】基地局装置の制御ブロック図の一例である。
【図５】通信システムの概略動作例を説明するフローチャートである。
【図６】通信システムの詳細動作例を説明するフローチャートである。
【図７】第２の例としてのソノブイの制御ブロック図である。
【図８】第２の例としての水中端末の制御ブロック図である。
【図９】第３の例としてのソノブイの制御ブロック図である。
【図１０】図９に示す深度切換回路により各ソノブイの送受波部が異なる深度に設定されている状態の本発明の実施形態に係わる通信システムの制御ブロック図の一例を示す
【図１１】ソノブイが１つだけの従来の通信システムの制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    通信システム
１２、１５０    水中端末
１４Ａ（Ｂ）、１００Ａ（Ｂ）、２００Ａ（Ｂ）    ソノブイ
１６    基地局装置
４０    送受波器
７４Ａ（Ｂ）    デジタル復調回路
７６    選択合成回路
７８    ソノブイ決定回路
９０    電波強度計算回路
９２    ソノブイ選択回路
１０２、１５２    指向性制御回路
２０２    深度切換回路
【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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【図１１】
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