(57)【要約】【目的】ＧＰＳから得られるブイの位置情報を有効利用し、海上における情報ネットワークを提供する。【構成】暗礁の場所や航路などを知らせる標識であり、また、海面水温や海上風速の検証に用いられる観測計であるブイにおいて、複数の所定の場所に配置されたフロート内に、無線中継装置とＧＰＳと音波通信機と水中音波アンテナを備えることにより海中の情報を位置情報付きで提供する装置であって、該音波通信機が発する信号の反射波を該水中音波アンテナで受信することにより水中における物体や海底の情報を得ると共に、該無線中継装置により前記情報を地上局に伝送できることを特徴とするＧＰＳ内蔵高機能ブイ。【選択図】図１
2009017241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗礁の場所や航路などを知らせる標識であり、また、海面水温や海上風速の検証に用いられる観測計であるブイにおいて、
複数の所定の場所に配置されたフロート内に、無線中継装置とＧＰＳと音波通信機と水中音波アンテナを備えることにより海中の情報を位置情報付きで提供する装置であって、
該音波通信機の送信許可信号により該水中音波アンテナが発する信号の測定点からの反射波か、あるいは測定点が自ら送信する送信波を該水中音波アンテナで受信することにより、水中における物体や海底の情報を得ると共に、該無線中継装置により前記情報を地上局に伝送できることを特徴とするＧＰＳ内蔵高機能ブイ。
【請求項２】
音波通信機の送信許可信号に基づき、水中音波アンテナによって音波信号を海中に送信し、海中の物体や海底の装置などの測定点からの反射波を該水中音波アンテナによって受信し、前記音波信号の送信から該受信までに要する総時間と音速値によって、測定点からの経路距離を算出し、ブイＡを含む複数のブイによって求まった経路距離により、ブイＡからの相対位置を特定出来、該相対位置とブイＡに搭載したＧＰＳによって海中の測定点の絶対位置を特定することを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ内蔵高機能ブイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブイを用いて環境監視や潜水艇通行監視などを行う技術に関し、特に、音波通信装置とＧＰＳを併用することにより海中の任意の測定点の位置情報を含んだ情報を取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球の表面においては大部分が海であるが、表面的にはなだらかに見える海も、海底は暗礁やリーフなどで浅く危険な場所が多い。しかし、海においては陸上とは違い、道路を目で見ることができない。このため、船が安全に航海できるように、海上においても航路標識を設置し、安全な水路または危険な海域を示す必要がある。ブイもその標識の一つであり、近年ブイの有効活用、また、高度化への要望が強まっている。
【０００３】
また、海上においては、目標となる建造物や位置把握をするための手段が乏しいが、遭難事故発生時など、正確な位置情報が必要な場合もあり、近年ではＧＰＳをブイに組み込む手段も検討されている。即ち、静止軌道上を周回する３個以上の静止衛星からの電波を受信して、ブイの位置を計算により正確に求めることが可能になっている。
【０００４】
海上に浮遊して、基地局等との間で無線通信をして位置情報等の各種情報を受信するブイに関する従来技術が種々の技術文献に開示されている。例えば、海面をグランド面として使用するアンテナを備え、円柱状の本体に収納された各種のセンサにより海状態を調査する通信ブイの浮きバッグ装置が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
また、海中探査をするためにブイにＧＰＳをとりつける構造上の技術が開示されている（例えば特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特公平６−４５３５５号公報
【特許文献２】特開２００５−３２８１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のブイは、基地局等との無線通信のために通信アンテナを備え、無人化して必要な情報を取得可能にしている。また近年、ＧＰＳの利用により、位置情報を極めて正確に測定し、海上におけるブイの浮遊位置を取得することが可能となってきた。しかし、ＧＰＳから得られるブイの位置情報を有効活用するという意味では未だ検討が進んでおらず、また、地上から電波が届かないような遠洋に浮遊するブイに関しては基地局との通信も出来ないため、単なる海上における標識としての存在に留まっている。
【０００８】
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みてなされたものであり、ブイに取り付けられたＧＰＳと音波通信装置と無線通信装置を活用し、例えば海底の地殻変動の測定や、潜水艇の監視を行い、また、遠洋に浮遊するブイからの信号も基地局において受信する方法を示し、前述した課題を克服又は軽減するブイおよびそのネットワーク通信方法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】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明のＧＰＳ内蔵高機能ブイは次のような特徴的な構成を採用している。
【００１０】
すなわち、暗礁の場所や航路などを知らせる標識であり、また、海面水温や海上風速の検証に用いられる観測計であるブイにおいて、
複数の所定の場所に配置されたフロート内に、無線中継装置とＧＰＳと音波通信機と水中音波アンテナを備えることにより海中の情報を位置情報付きで提供する装置であって、
該音波通信機の送信許可信号により該水中音波アンテナが発する信号の測定点からの反射波か、あるいは測定点が自ら送信する送信波を該水中音波アンテナで受信することにより、水中における物体や海底の情報を得ると共に、該無線中継装置により前記情報を地上局に伝送できることを特徴とするＧＰＳ内蔵高機能ブイとする。
【００１１】
また、音波通信機の送信許可信号に基づき、水中音波アンテナによって音波信号を海中に送信し、海中の物体や海底の装置などの測定点からの反射波を該水中音波アンテナによって受信し、前記音波信号の送信から該受信までに要する総時間と音速値によって、測定点からの経路距離を算出し、ブイＡを含む複数のブイによって求まった経路距離により、ブイＡからの相対位置を特定出来、該相対位置とブイＡに搭載したＧＰＳによって海中の測定点の絶対位置を特定することを特徴とするＧＰＳ内蔵高機能ブイとする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のブイおよび海上におけるネットワーク通信方法によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。先ず、海上に多数存在しているブイをＧＰＳと共に活用するので、ブイの現在位置を正確且つ迅速に得た上で、陸上における監視装置ネットワークと同様な効果を得ることが可能となる。本発明のように監視手段として音波通信機を用いることにより、海中における海底地殻変動の測定や、潜水艇の監視が可能となり、異変が起きた際には、ブイに内蔵している無線中継装置によるブイ間通信を経て、異変が起きた正確な位置などの情報を地上の基地局へ伝達することが可能となる。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明によるＧＰＳ内蔵高機能ブイの好適な実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明にかかるＧＰＳ内蔵高機能ブイの構成図であり、１０１はブイ全体であり、受信アンテナ１０３、送信アンテナ１０５、遅延波除去装置１０７、マイクロコンピュータ１０９、ＧＰＳ装置１１１、外部入力端子１１３、発電装置１１５、水中音波アンテナ１１７、音波通信機１１９からなることを特徴とする。
【００１５】
マイクロコンピュータ１０９は、ＧＰＳ装置１１１からの入力信号により、常に自ブイの絶対位置を認識している。ここで、ＧＰＳとマイクロコンピュータとの通信手段は任意の通信方式によるが、個々のブイを一つのネットワーク機器と見なすことができるため、一般にネットワーク機器の監視を目的として広く用いられている、ＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のＭＩＢ（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｂａｓｅ）形式を用いるのが効率的である。
【００１６】
ブイ１が得る種々の情報は、送信アンテナ１０５から基地局に向けて送信されるが、遠洋など、基地局とブイが大きく離れている場合には、中継となるブイ２を介して基地局に伝送される。
【００１７】
その際には、ブイ２の受信アンテナ１０３にてブイ１の１０５からの送信信号を受信し、再びブイ２の送信アンテナ１０５から基地局へ向けて信号を伝送するのであるが、海上通信においては、海面での信号の反射が、アンテナ間の信号に対して遅延波となって受信されてしまうため、この遅延波を除去することを目的とする遅延波除去装置１０７にて遅延波除去を行った後、送信アンテナ１０５から信号伝送がなされる。
【００１８】
このように、本発明にかかるＧＰＳ内蔵高機能ブイは、海中における様々な情報収集を行うのみではなく、海上通信における中継器の機能も持つことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかるＧＰＳ内蔵高機能ブイは、種々の情報収集を行うための各種センサを接続することを目的とする外部入力端子１１３を備え、得られた情報は、送信アンテナ１０５を介して基地局に伝送する機能を有する。
【００２０】
本発明におけるブイは、自走運転を可能とするために、発電装置を備える。発電の形態は、波浪発電や太陽電池や海水を利用した燃料電池など、様々な手段が考えられる。
【００２１】
外部入力端子１１３に接続されるセンサの一例を記す。
【００２２】
図２は外部入力端子１１３に魚群探査ソナー装置を接続した場合の図である。ブイ２０１にとりつけられた魚群探査ソナーが魚群２０７を発見した場合、ブイ２０１は基地局２０５に位置情報と魚群情報を送信する。この際、ブイ２０１と基地局２０５が遠く離れている場合、ブイ２０３は受信アンテナ１０３で魚群情報を受信し、遅延波除去装置１０７にて遅延波を除去した後、送信アンテナ１０５から魚群情報を基地局２０５に向けて再送信する。
【００２３】
図３は外部入力端子１１３に簡易操作卓を接続した場合の図である。遭難船または漂流船など３０３の乗組員がブイ３０１の簡易操作卓を操作した場合、ブイ３０１は基地局に位置情報と救難信号を送信する。前述と同様に、ブイ３０１と基地局とが遠く離れている場合、途中にあるブイはブイ３０１の送信信号を再送信する。
【００２４】
前述した例以外にも、例えば波高計を外部入力端子に接続することにより、津波監視装置を形成することができる。また、船舶画像の認識装置を外部入力端子に接続することにより、不審船監視装置を形成することができる。
【００２５】
なお、これらはあくまでも外部入力端子を利用した一例に過ぎず、端子には様々なセンサを取り付けることができ、それに応じた監視装置を形成することが可能である。
【００２６】
次に、本発明の特徴であるところの音波通信機を用いた最適な実施例を詳細に説明する。
【００２７】
まず、潜水艇と地上基地局とのデータ送受について説明する。図４は複数のブイの下方海中を進行する潜水艇を示している。前述したブイの中継器としての性質を利用し、地上基地局からブイ間通信を経て潜水艇にもっとも近いブイにデータが伝送されると、次にブイの音声通信機により、該データを音声周波数帯にて潜水艇に伝達する。潜水艇からの応答も音声周波数帯で放射され、ブイの水中音波アンテナで受信され、ブイの中継器としての性質を利用してブイ間通信を経て地上基地局に伝送される。
【００２８】
次に不法に通行する潜水艇を監視する場合について説明する。図４は複数のブイの下方海中を違法に進行する潜水艇を示している。前述したブイの中継器としての性質を利用し、地上基地局からブイ間通信を経て潜水艇にもっとも近いブイに監視許可信号が伝送されると、次にブイの音声通信機により、水中監視用信号を音声周波数帯にて海中に伝達する。潜水艇は該水中監視用信号を反射し、この反射波がブイの水中音波アンテナで受信され、ブイの中継器としての性質を利用してブイ間通信を経て地上基地局に該反射波が伝送される。
【００２９】
なお、各ブイは積載しているＧＰＳによって緯度経度といった絶対位置を取得できるため、前記のように海中からの反射波があると、複数のブイによる三角法によって、反射元の絶対位置を得ることができ、地上基地局において海中の移動物体の存在のみならず、その絶対位置をも知ることができる。
【００３０】
次に、本発明によるブイの他の特殊な応用例について説明する。図５および図６は本発明にかかる高機能ブイを用いたニュートリノ観測装置である。
【００３１】
ニュートリノ観測装置は、例えば鉱山の跡地のような広大な窪みに巨大な水槽を作り、その水槽内に実現する場合が多い。これは水深が深くなると光の進入が無くなり、水槽底に到来するのがニュートリノのみとなる物理的特性を利用したものである。ニュートリノ観測装置はニュートリノ望遠鏡などへの応用が可能である。本応用例は、深海をあたかも巨大な水槽に見立てることにより、ニュートリノ観測装置を簡易に作るものである。
【００３２】
図５に示すようにマトリクス状に本発明にかかる高機能ブイを配置する。海中には図６に示すようにニュートリノを増倍するための光電子増倍管と、ブイとの間で音声通信をするための周波数変換装置を設置する。深海の海底に到来するニュートリノは光電子増倍管で増幅され、その振幅情報を周波数変換装置で音声信号帯における情報に変換され、ブイの水中音波アンテナで受信する。
【００３３】
マトリクス状に並んだブイはＧＰＳによってその絶対位置が把握できるから、侵入したニュートリノの位置と個数はブイ間の無線通信で伝送され、最終的に地上基地局に到達する。このためニュートリノの到来情報は地上基地局にて観測できる。
【００３４】
本発明は、前記のように説明した実施例のみならず、海中における音声通信、水上におけるＧＰＳと無線通信を用いる全ての状況で活用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかるＧＰＳ内蔵高機能ブイの構成図
【図２】外部入力端子に魚群探査ソナーを接続した場合の一例
【図３】外部入力端子に簡易操作卓を接続した場合の一例
【図４】ブイと潜水艇との通信
【図５】マトリクス状に配置したブイ
【図６】ニュートリノ観測装置
【符号の説明】
【００３６】
１０１…ＧＰＳ内蔵高機能ブイ、
１０３…受信アンテナ、  １０５…送信アンテナ、
１０７…遅延波除去装置、  １０９…マイクロコンピュータ、
１１１…ＧＰＳ装置、  １１３…外部入力端子、
１１５…発電装置及び充電池、
１１７…水中音波アンテナ、  １１９…音波通信機、
２０１…ブイ１、  ２０３…ブイ２、  ２０５…基地局、
２０７…魚群、
３０１…ブイ１、  ３０３…漂流船。
【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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