JP7300151B2 - 浮体の姿勢制御による音響通信方法及び音響通信システム - Google Patents
浮体の姿勢制御による音響通信方法及び音響通信システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7300151B2 JP7300151B2 JP2019062536A JP2019062536A JP7300151B2 JP 7300151 B2 JP7300151 B2 JP 7300151B2 JP 2019062536 A JP2019062536 A JP 2019062536A JP 2019062536 A JP2019062536 A JP 2019062536A JP 7300151 B2 JP7300151 B2 JP 7300151B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- floating body
- acoustic communication
- attitude
- communication
- acoustic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
さらに大容量の音響通信には通信時間が数秒以上必要になるため、動揺や傾斜による通信範囲の変動によらず常時通信範囲内に捉えられる範囲でなくては安定した通信が望めない(非特許文献3)。従って装着した船やASVといった艇体の動揺・傾斜も音響通信範囲に悪影響を及ぼすとされている。特に小型軽量な船舶やASVにおいては波浪中で安定性を保つことは難しく、安定動作のためには音響装置用スタビライザー等の搭載(非特許文献4)が必要となるが、構造の複雑化や駆動部の増加による整備性、信頼性、高価格化等の問題が生じる。
また、特許文献2には、水中航走体と水上航走体との音響通信を制御することで水中航走体の航走を管理する航走管理装置であって、水上航走体に設けられ、水中航走体との間で音響通信により情報の送受信を行う音響通信機と、音響測位により水中航走体の位置を計測する音響測位機と、音響測位機による水中航走体の音響測位結果から算出される水中航走体の位置情報を保持する位置情報保持部としての記憶部と、位置情報保持部に保持されている水中航走体の位置情報から、水中航走体の移動経路を予測し、移動経路を移動する水中航走体との音響通信が可能となるように水上航走体の進路を決定する進路決定部及び進路決定部によって決定された進路に沿って水上航走体を航走させる航走制御部として機能する処理部とを備えた航走管理装置が開示されている。
また、特許文献3には、水中航走体との間で音響通信によりデータを通信する音響通信機と、水中航走体の位置を取得する音響測位機と、コントローラとを備え、コントローラは、音響測位機が取得する水中航走体の位置に基づいて、水上航走体が水中航走体に近づくように水上航走体を航走させる第1の処理と、第1の処理により、水中航走体との間で音響通信可能な位置に水上航走体を走行させた後に、水中航走体との間でデータを通信するように音響通信機を制御する第2の処理とを実行する水中航走体の航走支援装置が開示されている。
そこで本発明は、ジンバル等の駆動部品を用いることなく音響アレイの指向方向を制御する浮体の姿勢制御による音響通信方法及び音響通信システムを提供することを目的とする。
請求項1に記載の本発明によれば、水中航走体等の通信対象や水上航走体等の浮体を移動させたり、タレットやジンバル、スタビライザー等の機構や構造を用いたりすることなく、浮体の姿勢を制御するだけで指向方位を制御し、迅速に音響通信に係る通信範囲と通信距離の拡大を両立することができる。
請求項2に記載の本発明によれば、音響通信に必要な所定の時間を含む時間だけ姿勢を制御し指向方位を保持すればよく、それ以外の時間は浮体の他の任務や別の作業に充てたり、浮体の消費電力等を節約することができる。
請求項3に記載の本発明によれば、浮体の姿勢を通常の浮体姿勢制御の範囲内で容易に制御することができる。
請求項4に記載の本発明によれば、浮体の浮力バランスの調整により姿勢を容易に制御することができる。
請求項5に記載の本発明によれば、通信対象の位置を的確に把握して浮体の姿勢を効率よく制御することができる。
請求項6に記載の本発明によれば、航路計画から通信対象の位置を把握して浮体の姿勢を的確に制御することができる。
請求項7に記載の本発明によれば、通信対象の位置を測位手段により測位し的確に把握して浮体の姿勢を効率よく制御することができる。
請求項8に記載の本発明によれば、通信対象の位置を移動体の位置情報に基づき的確に把握して浮体の姿勢を効率よく制御することができる。
請求項9に記載の本発明によれば、浮体が備えている航走手段を姿勢制御手段として利用して浮体の姿勢を容易に制御することができる。
請求項10に記載の本発明によれば、浮体が備えている舵又は横舵を姿勢制御手段として利用して浮体の姿勢を容易に制御することができる。
請求項11に記載の本発明によれば、回遊する航跡に沿って走行することにより舵又は横舵の機能を発揮させ、通信対象との音響通信を行いやすくすることができる。
請求項12に記載の本発明によれば、水中航走体等の通信対象や水上航走体等の浮体を移動させたり、タレットやジンバル、スタビライザー等の機構や構造を用いたりすることなく、浮体の姿勢を制御するだけで指向方位を制御し、迅速に音響通信に係る通信範囲と通信距離の拡大を両立することができる。
音響通信システムは、洋上に位置する浮体10と、水中に位置する通信対象20とを備える。浮体10及び通信対象20は無人かつ無索で自律航走するロボットであり、水面Aの近傍に配置された浮体10が、電波の届かない水中で水底Bの調査作業等を行う複数の通信対象20に対して音響信号を利用した管制を行っている。
そこで本実施形態による浮体10は、通信対象20の位置情報を取得し、浮体10に備えた指向角の限られた音響通信手段15を、浮体10の姿勢を制御して浮体10の本体10aを傾斜等させることにより指向方位を通信対象20の位置に向け、水中の通信対象20との間で音響通信を行なう。このように、これまで障害と見なされてきた浮体10の傾斜等を積極的に活用することで浮体10に固定された音響通信手段15を通信対象20へ指向させることができる。これにより、通信対象20や浮体10を移動させたり、タレットやジンバル、スタビライザー等の機構や構造を用いたりすることなく、浮体の姿勢を制御するだけで指向方位を制御し、迅速に音響通信に係る通信範囲と通信距離の拡大を両立することができる。姿勢制御による指向方位の制御は、音響通信可能な位置に水上航走体を走行させて通信を行う従来の方式と比較して、姿勢を変えるだけで指向角の限られた音響通信手段15を通信対象の方に向けることができるため、迅速に音響通信に係る通信範囲と通信距離の拡大を図ることができる。また、姿勢制御は浮体10が備えている姿勢制御手段を利用して、指向方位を変える制御を容易に行うことができる。
浮体10の浮力バランスの調整は、浮体10に設けられている浮力調整装置を姿勢制御手段として利用して行う。浮力調整装置は外部から水を取り込み可能かつ外部へ排水可能な構造となっており、吸水及び排水により浮力バランスを調整することができる。
浮体10の重心の変化は、上述の浮力調整装置における吸水及び排水の他、浮体10に設けられているバラストを姿勢制御手段として利用してバラストの切り離し等により行う。
浮体10に設けられている舵は、縦の舵13aと水平の横軸13bとを十字型に組み合わせたものである。なお、横舵13bは水平に対して角度をもって斜めに設けられたものであってもよい。
なお、水中測位手段は、通信対象20とは別の移動体(水中航走体)や水底Bに設けることもできる。
また、上記実施形態では通信対象20を自律型無人水中探査機(AUV)として説明したが、通信対象20は海中又は水底Bの定位置に設けられたものとすることもできる。
15 音響通信手段
17 位置情報取得手段(測位手段)
20 通信対象
Claims (12)
- 洋上の浮体と水中の通信対象との間で音響通信を行なう音響通信方法において、前記通信対象の位置情報を取得し、前記浮体に備えた指向角の限られた音響通信手段を、前記浮体の姿勢を制御して前記浮体を傾斜又は動揺させることにより指向方位を前記通信対象の位置に向け音響通信を行なうことを特徴とした、浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記浮体と前記通信対象との間で前記音響通信を完了させるために必要な所定の時間だけ、前記浮体の姿勢を制御して前記浮体を傾斜又は動揺させることにより、前記音響通信手段の指向方位を前記通信対象の位置に向けることを特徴とした、請求項1に記載の浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記浮体の浮力バランスを調整することで、前記浮体のピッチ、ロール、ヨー、又はヒーヴの少なくとも一つを制御して前記浮体を傾斜又は動揺させることを特徴とした、請求項1又は請求項2に記載の浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記浮体の重心を変化させることで、前記浮力バランスを調整し、前記ピッチ、前記ロール又は前記ヨーのいずれか一つを制御して前記浮体を傾斜又は動揺させることを特徴とした、請求項3に記載の浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記通信対象が移動体である場合において、前記移動体の前記位置情報に基づき前記姿勢を制御して前記浮体を傾斜又は動揺させることを特徴とした、請求項1から4のいずれか1項に記載の浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記移動体のあらかじめ定まった航路計画に従った前記位置情報に基づき前記姿勢を制御して前記浮体を傾斜又は動揺させることを特徴とした、請求項5に記載の浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記浮体に設けた測位手段により測位した前記移動体の前記位置情報に基づき前記姿勢を制御して前記浮体を傾斜又は動揺させることを特徴とした、請求項5に記載の浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記水中に設けた水中測位手段から得られる前記移動体の前記位置情報に基づき前記姿勢を制御して前記浮体を傾斜又は動揺させることを特徴とした、請求項5に記載の浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記浮体が航走手段を有し、前記航走手段の推力又は反動を利用して前記姿勢を制御して前記浮体を傾斜又は動揺させることを特徴とした、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記浮体が舵と横舵を有した水上航走体であり、前記水上航走体を走行させ、前記舵又は前記横舵の少なくとも一つを制御し、前記水上航走体の前記姿勢を制御して前記浮体を傾斜又は動揺させることを特徴とした、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記水上航走体が前記通信対象を前記水上航走体の右方向又は左方向に位置するように保ちながら、前記通信対象の存在する位置の上の海面位置を略中心として回遊する航跡に沿って走行することを特徴とした、請求項10に記載の浮体の姿勢制御による音響通信方法。
- 前記通信対象と、
前記音響通信手段を備えた前記浮体と、
前記浮体の前記姿勢を制御する姿勢制御手段と、
前記通信対象の前記位置情報を取得する位置情報取得手段とを備え、
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の音響通信方法を行なうことを特徴とした、浮体の姿勢制御による音響通信システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019062536A JP7300151B2 (ja) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 浮体の姿勢制御による音響通信方法及び音響通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019062536A JP7300151B2 (ja) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 浮体の姿勢制御による音響通信方法及び音響通信システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020158063A JP2020158063A (ja) | 2020-10-01 |
JP7300151B2 true JP7300151B2 (ja) | 2023-06-29 |
Family
ID=72641487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019062536A Active JP7300151B2 (ja) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 浮体の姿勢制御による音響通信方法及び音響通信システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7300151B2 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005239027A (ja) | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中航走体およびその制御方法 |
JP2010139270A (ja) | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中情報収集システム |
CN105501415A (zh) | 2015-12-15 | 2016-04-20 | 浙江大学 | 一种用于深海auv入坞的末端自动对接装置及方法 |
JP2016144956A (ja) | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 株式会社Ihi | 水中航走体の相対位置制御方法及び相対位置制御システム |
JP2018027739A (ja) | 2016-08-17 | 2018-02-22 | 株式会社Ihi | 水中航走体監視装置および水中航走体監視方法 |
US20190033887A1 (en) | 2016-03-31 | 2019-01-31 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | System for navigation of an autonomously navigating submersible body during entry into a docking station, method |
-
2019
- 2019-03-28 JP JP2019062536A patent/JP7300151B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005239027A (ja) | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中航走体およびその制御方法 |
JP2010139270A (ja) | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中情報収集システム |
JP2016144956A (ja) | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 株式会社Ihi | 水中航走体の相対位置制御方法及び相対位置制御システム |
CN105501415A (zh) | 2015-12-15 | 2016-04-20 | 浙江大学 | 一种用于深海auv入坞的末端自动对接装置及方法 |
US20190033887A1 (en) | 2016-03-31 | 2019-01-31 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | System for navigation of an autonomously navigating submersible body during entry into a docking station, method |
JP2018027739A (ja) | 2016-08-17 | 2018-02-22 | 株式会社Ihi | 水中航走体監視装置および水中航走体監視方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020158063A (ja) | 2020-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11731748B2 (en) | Autonomous ocean data collection | |
US10996676B2 (en) | Proactive directional control systems and methods | |
US20210166568A1 (en) | Collision avoidance systems and methods | |
TW201620785A (zh) | 用於執行表面操作之航海機具 | |
EP3241085B1 (en) | Proactive directional control systems and methods | |
Jung et al. | A study on unmanned surface vehicle combined with remotely operated vehicle system | |
WO2018181959A1 (ja) | 複数の水中航走体の運用方法及び複数の水中航走体の運用システム | |
US20090095208A1 (en) | Water drift compensation method and device | |
GB2593794A (en) | Collision avoidance systems and methods | |
JP7248262B2 (ja) | 水中音響通信システム | |
JP2022145659A (ja) | 水上中継機と水中航走体との連結システム及びその運用方法 | |
EP3696078A1 (en) | A method and system for piloting an unmanned marine surface vessel | |
JP6946865B2 (ja) | 航走制御装置及び航走制御方法 | |
JP2018070125A5 (ja) | ||
Hover et al. | A vehicle system for autonomous relative survey of in-water ships | |
JP7300151B2 (ja) | 浮体の姿勢制御による音響通信方法及び音響通信システム | |
Martorell-Torres et al. | Xiroi ASV: a modular autonomous surface vehicle to link communications | |
KR101630202B1 (ko) | 선박 및 해양구조물용 능동형 기지국 추적 안테나장치 | |
US11486989B2 (en) | Speed sensor calibration systems and methods | |
JP2019217835A (ja) | 通信障害抑制システム | |
JP7135592B2 (ja) | 音響通信システム | |
JP7222292B2 (ja) | 航走制御装置、水中航走体及び航走制御方法 | |
WO2022196812A1 (ja) | 水上中継機と水中航走体との連結システム及びその運用方法 | |
KR20170049893A (ko) | 부유식 해양 플랜트용 추진 제어 시스템 | |
KR20230092239A (ko) | 로봇 부이 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220310 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221031 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230130 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230516 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230612 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7300151 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |