水中監視システム
【課題】水上又は水中を航行する監視対象物を、広範囲にわたり監視することができる水中監視システムを得る。
【解決手段】水中に複数設置され、水上又は水中を航行する航行船舶３の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信する監視センサ１と、水中に１又は複数設置され、水中を航走する水中航走体２とを備え、水中航走体２は、監視センサ１から受信した航行位置に関する情報に基づき、水中航走体２と航行船舶３とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ航走するものである。
【解決手段】水中に複数設置され、水上又は水中を航行する航行船舶３の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信する監視センサ１と、水中に１又は複数設置され、水中を航走する水中航走体２とを備え、水中航走体２は、監視センサ１から受信した航行位置に関する情報に基づき、水中航走体２と航行船舶３とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ航走するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
水上及び水中を航行する監視対象物を監視する水中監視システムに関し、特に、広範囲にわたって監視対象物の監視を行う水中監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中の監視対象物を監視するものとして、例えば、監視対象物を音響によるレーダ探知により遠距離から監視し、所定の位置に固定された音響ビデオカメラに監視対象物が接近した際には、音響ビデオカメラにより映像を撮影する、又は、音響レーダ及び音響ビデオカメラを航行する船舶等に取り付けて監視対象物に接近して撮影することにより監視を実現する水中セキュリティソナーシステムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】浅田 昭、”文部科学省科学技術振興調整費による「水中セキュリティソナーシステムの開発」”、［online］、2006、東京大学生産技術研究所海中工学研究センター浅田研究室、［2006年7月6日検索］、インターネット<http://unac.iis.u-tokyo.ac.jp/uwss/>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水上又は水中を航行する監視対象物を、広範囲の海域にわたって監視すると共に、監視対象物の近距離での監視を行うには、多数の監視装置を広範囲に敷設する必要があり、敷設においては多大な時間と労力を要し、また、監視システムのコストがかかる、という問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、水上又は水中を航行する監視対象物を、広範囲にわたり監視することができる水中監視システムを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る水中監視システムは、水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信する監視装置と、水中に１又は複数設置され、水中を航走する水中航走体とを備え、前記水中航走体は、前記監視装置から受信した前記航行位置に関する情報に基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ航走するものである。
【０００７】
また、水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信する監視装置と、水中に１又は複数設置され、動画又は静止画を撮影する監視カメラを有し、水中を航走する水中航走体とを備え、前記水中航走体は、前記監視装置から受信した前記航行位置に関する情報に基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ航走して前記監視対象物を撮影するものである。
【０００８】
また、前記水中航走体は、前記監視装置から送信された複数の時刻における前記航行位置に関する情報に基づき、該時刻毎の前記監視対象物の相対位置を求め、前記複数の時刻での前記相対位置に基づき、前記監視対象物の航行方位及び航行速力を求め、前記監視対象物の相対位置、航行方位及び航行速力の情報と、予め記録された当該水中航走体の航走速力の情報とに基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求めるものである。
【０００９】
また、水中に１又は複数設置され、水中を航走する水中航走体と、水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信すると共に、当該航行位置に関する情報に基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、求めた会合位置の情報を送信する監視装置とを備え、前記水中航走体は、受信した前記会合位置の情報に基づき、当該会合位置へ航走するものである。
【００１０】
また、水中に１又は複数設置され、動画又は静止画を撮影する監視カメラを有し、水中を航走する水中航走体と、水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信すると共に、当該航行位置に関する情報に基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、求めた会合位置の情報を送信する監視装置とを備え、前記水中航走体は、受信した前記会合位置の情報に基づき、当該会合位置へ航走して前記監視対象物を撮影するものである。
【００１１】
また、前記監視装置は、複数の時刻における前記航行位置に関する情報に基づき、該時刻毎の前記監視対象物の相対位置を求め、前記複数の時刻での前記相対位置に基づき、前記監視対象物の航行方位及び航行速力を求め、前記監視対象物の相対位置、航行方位及び航行速力の情報と、予め取得した前記水中航走体の航走速力及び相対位置の情報とに基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求めるものである。
【００１２】
また、前記監視装置は、前記監視対象物が発する放射雑音を検出して当該監視対象物の方位角を、前記航行位置に関する情報として求める音響センサを有するものである。
【００１３】
また、前記監視装置は、前記水中航走体及び当該監視装置に隣接する監視装置と水中音響通信を行い、前記水中航走体及び隣接する監視装置の相対位置を求め、求めた前記相対位置の情報を送信し、前記水中航走体は、複数の前記監視装置から受信した、当該監視装置の相対位置の情報と、前記監視対象物の方位角の情報とに基づき、前記監視対象物の相対位置を求めるものである。
【００１４】
また、水面に設置され、水中音響通信により受信した情報を、無線通信により送信する標示ブイを備えたものである。
【００１５】
また、前記標示ブイは、前記水中航走体に分離可能に接続され、前記水中航走体が航走を開始したとき分離されて水面に浮上するものである。
【００１６】
また、前記標示ブイは、前記監視装置が送信した前記航行位置に関する情報を受信し、受信した該航行位置に関する情報を無線通信により送信するものである。
【００１７】
また、前記水中航走体は、当該水中航走体が航走を開始したとき、航走開始信号を前記標示ブイに送信し、前記標示ブイは、受信した前記航走開始信号を、無線通信により送信するものである。
【００１８】
また、前記標示ブイは、ＧＰＳ衛星の位置情報を受信する測位手段を備え、当該標示ブイの緯度経度の情報を無線通信により送信するものである。
【００１９】
また、前記水中航走体は、前記撮影した動画又は静止画の情報を前記標示ブイに送信し、前記標示ブイは、前記撮影した動画又は静止画の情報を、無線通信により送信するものである。
【００２０】
また、前記水中航走体は、無線通信を行う無線送信手段を備え、前記監視対象物の撮影を行ったあと水面に浮上して、前記撮影した動画又は静止画の情報を、無線通信により送信するものである。
【００２１】
また、前記監視カメラは、音響ビームを用いて動画又は静止画を撮影する音響ビデオカメラである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、水中に複数設置した監視装置により、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した航行位置に関する情報に基づき、水中航走体と監視対象物とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ水中航走体が航走することにより、水上又は水中を航行する監視対象物を、広範囲にわたり監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る水中監視システムの構成を示す図、図２は実施の形態１に係る水中監視システムの海中での敷設状態を示した図である。図において、水中監視システムは、陸上（島）間の海中に所定の間隔で略直線上に複数敷設される監視装置である監視センサ１と、水中に１又は複数敷設される水中航走体２とにより構成される。
【００２４】
監視センサ１は、監視センサ本体１１と、アンカー１２と、ワイヤー１３と、パラシュート１４（図３参照）とにより構成される。この監視センサ１は、船舶又は航空機等により海面に投下された後、監視センサ本体１１とアンカー１２とが分離する。分離した監視センサ本体１１は、海底に沈んだアンカー１２と接続されるワイヤー１３により、水面下の任意の深度に係留される。さらに、監視センサ１は、当該監視センサ１が航空機等により空中から敷設されるとき、パラシュート１４を開傘し、降下速度を減速させて着水時の衝撃を軽減させる。尚、パラシュート１４は着水時に分離される。さらに、この監視センサ１は、後述する動作により取得した情報を、水中音響通信を用いた航行船舶シグネチア１００により、水中航走体２に送信する。
【００２５】
水中航走体２は、水中航走体本体２１と、アンカー２２と、ワイヤー２３と、パラシュート２４（図４参照）と、標示ブイ２５とにより構成される。この水中航走体２は、船舶又は航空機等により海面に投下された後、水中航走体本体２１とアンカー２２とが分離する。分離した水中航走体本体２１は、海底に沈んだアンカー２２と接続されるワイヤー２３により、水面下の任意の深度に係留される。さらに、水中航走体２は、当該水中航走体２が航空機等により空中から敷設されるとき、パラシュート２４を開傘し、降下速度を減速させて着水時の衝撃を軽減させる。尚、パラシュート１４は着水時に分離される。
【００２６】
また、水中航走体本体２１は、後述する動作により算出した監視対象物である航行船舶３との会合位置まで航走し、航行船舶３に接近して監視を行う。さらに、水中音響通信により受信した情報を無線通信により送信する標示ブイ２５は、水中航走体本体２１が航走を開始したときに水中航走体本体２１から分離され、海面に浮上して、浮上位置の緯度経度情報、航行船舶３に関する情報及び水中航走体本体２１の航走開始情報を、航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する。
【００２７】
図３は実施の形態１に係る監視センサの構成を示す図である。図において、監視センサ１は、耐水性の円筒外殻を有する監視センサ本体１１と、この監視センサ本体１１の一端に分離可能に接続されるパラシュート１４と、他端側に分離可能に接続されたアンカー１２とを有し、さらに、アンカー１２の周部に、監視センサ本体１１とアンカー１２とを接続するワイヤー１３が巻設されている。
【００２８】
また、監視センサ本体１１の内部には、航行船舶３のプロペラの音やエンジンの音等の放射雑音を検出して航行船舶３の方位角を求める音響センサ１０２と、水中音響通信を行うことにより、隣接する監視センサ本体１１との距離とを求め、航行船舶３の方位角の情報及び隣接する監視センサ本体１１との距離の情報を含めた航行船舶シグネチア１００を水中航走体２へ送信する信号処理装置１０３と、当該監視センサ本体１１の各構成機器へ電源を供給する電池１０４とが設けられている。
【００２９】
図４は実施の形態１に係る水中航走体の構成を示す図である。図において、水中航走体２は、耐水性の円筒外殻を有する水中航走体本体２１と、この水中航走体本体２１の一端に分離可能に接続されるパラシュート２４及び標示ブイ２５と、他端側に分離可能に接続されてアンカー２２とを有し、さらに、アンカー２２の周部に、水中航走体本体２１とアンカー２２とを接続するワイヤー２３が巻設されている。このワイヤー２３は、水中航走体本体２１と分離可能に接続されており、後述する動作により、水中航走体本体２１が航走する際に分離される。
【００３０】
また、水中航走体本体２１の内部には、動画又は静止画を撮影し、撮影した映像を記録する監視カメラであり、無線通信を行う無線送信手段を備えた水中ＴＶカメラ２０１と、監視センサ１から送信された航行船舶シグネチア１００を受信する監視センサ受信器２０２と、水中航走体本体２１の航走を制御すると共に、監視センサ１から受信した情報に基づき、後述する動作により、航行船舶３との会合位置を算出する航走制御器２０３と、当該水中航走体本体２１の各構成機器に電源を供給する動力源２０４と、航走制御器２０３により制御される電動機２０５と、この電動機２０５により駆動され、水中航走体本体２１を航走させるプロペラ２０７と、航走制御器２０３により制御され、水中航走体本体２１の姿勢及び航走方向を制御する操舵器２０６とが設けられている。尚、水中ＴＶカメラ２０１は、可視光による撮影を行うビデオカメラ、赤外線による撮影を行う赤外線カメラ又は音響ビームを用いて映像を撮影する音響ビデオカメラなど、何れの種類のカメラでも良く、また、複数の種類のカメラを備えても良い。このような構成による本実施の形態における動作の詳細について次に説明する。
【００３１】
図５は実施の形態１に係る航行船舶の位置を算出する方法の説明図である。図５において、監視センサ１−Ａと、この監視センサ１−Ａと隣接して敷設された監視センサ１−Ｂとに接近する航行船舶３を監視する場合を説明する。
まず、監視センサ１−Ａ及び１−Ｂは、互いに水中音響通信を行うことにより、それぞれの相対位置を求め、相対位置の情報に基づき、相互間の距離Ｌを求める。さらに、水中航走体２は、監視センサ１−Ａ及び１−Ｂと水中音響通信を行うことにより、監視センサ１に対する水中航走体２の相対位置を算出する。
【００３２】
監視センサ１−Ａの音響センサ１０２は、航行船舶３のプロペラの音やエンジンの音等の放射雑音を検出して航行船舶３の方位角を求め、監視センサ１−Ａの信号処理装置１０３は、検出された方位角と監視センサ１−Ｂの相対位置から、当該航行船舶３と監視センサ１−Ｂとの角度である方位角α１を算出し、算出した方位角α１の情報と、当該放射雑音を検出した時刻ｔ１の情報を含めた航行船舶シグネチア１００を水中航走体２へ送信する。
一方、監視センサ１−Ｂは、同様に、航行船舶３と、監視センサ１−Ａとの角度である方位角β１を算出し、算出した方位角β１の情報と、当該放射雑音を検出した時刻ｔ１を含めた航行船舶シグネチア１００を水中航走体２へ送信する。
【００３３】
監視センサ１−Ａ及び監視センサ１−Ｂから航行船舶シグネチア１００を受信した水中航走体２の監視センサ受信器２０２は、受信した航行船舶シグネチア１００に含まれる、方位角α１、β１及び距離Ｌ並びに時刻ｔ１の情報を、航走制御器２０３へ入力する。航走制御器２０３は、入力された情報に基づき、時刻ｔ１における航行船舶３の監視センサ１−Ａ及び監視センサ１−Ｂに対する相対位置を算出する。ここで、位置の算出は、次のように求める。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、監視センサ１−Ａと航行船舶３との距離をＬα１、監視センサ１−Ｂと航行船舶３との距離をＬβ１とすると、正弦定理より、（数１）式の関係が得られる。これにより、時刻ｔ１における航行船舶３の位置を求めることができる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
次に、図５（ｂ）に示すように、監視センサ１−Ａは、上述した動作と同様に、時刻ｔ１からΔｔ秒経過後の時刻ｔ２における、方位角α２の情報と、時刻ｔ２の情報とを含めた航行船舶シグネチア１００を水中航走体２へ送信する。また、監視センサ１−Ｂも同様に、時刻ｔ２における、方位角β２と時刻ｔ２の情報とを含めた航行船舶シグネチア１００を水中航走体２へ送信する。
【００３７】
水中航走体２の監視センサ受信器２０２は、上述の動作と同様に、受信した航行船舶シグネチア１００に含まれる方位角α２、β２及び距離Ｌ並びに時刻ｔ２の情報を、航走制御器２０３へ入力し、航走制御器２０３は、上述した動作と同様に、入力された情報に基づき、時刻ｔ２における航行船舶３の監視センサ１−Ａ及び監視センサ１−Ｂに対する相対位置を算出する。
【００３８】
次に、水中航走体２の航走制御器２０３は、算出した時刻ｔ１及び時刻ｔ２における航行船舶３の相対位置から、航行船舶３の航走速力及び航走方位を求め、求めた航走速力及び航走方位と、水中航走体２の相対位置と、予め記録された当該水中航走体本体２１の航走速力とに基づき、航行船舶３と水中航走体本体２１とが会合する会合位置を算出する。
【００３９】
会合位置を算出した水中航走体本体２１の航走制御器２０３は、ワイヤー２３を分離し、電動機２０５及び操舵器２０６を制御して会合位置へ航走を開始する。ここで、会合位置への航走は、例えば、ドップラーソナーを用いて対地速力を、方位計で方位を検出して位置を把握し、当該会合位置まで航走する。
【００４０】
このように、航行船舶３が発する放射雑音を、少なくとも２つの監視センサ１により、受信した場合、水中航走体２は、会合位置の算出が可能となる。ここで、航行船舶３の放射雑音の伝播距離ｒは、（数２）式のような関係となる。
【００４１】
【数２】
【００４２】
例えば、Ｄ＝８３０（ｆｔ）、Ｌ＝１００（ｆｔ）、ｆ＝０．１（ｋＨｚ）、海況：３、海底質：砂、船舶の放射雑音レベル：１５０（ｄＢ）、背景雑音：８５（ｄＢ）、探知限界：背景雑音＋６（ｄＢ）とすると、伝播距離ｒは、１８００ｍとなる。
【００４３】
次に、水中航走体本体２１が、航行船舶３と会合位置において、会合した後の動作について説明する。
水中航走体本体２１の航走制御器２０３は、会合位置に接近したとき、水中ＴＶカメラ２０１を動作させ、映像の取得を開始させる。水中ＴＶカメラ２０１は、航行船舶３の映像を取得し、取得した情報を記録する。航走制御器２０３は、映像の取得が完了すると、当該水中航走体本体２１を海面に浮上させる。海面に浮上した水中航走体本体２１の水中ＴＶカメラ２０１は、記録した情報を、無線通信により航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する。
【００４４】
このようにして、航行船舶３に接近して取得した映像情報が、陸上に設置された受信機５に送信される。尚、上記説明では、海面に浮上した水中航走体本体２１の水中ＴＶカメラ２０１が、航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する場合を説明したが、浮上した当該水中航走体本体２１を船舶などで回収して、映像を取得しても良い。この場合、水中航走体本体２１は、ビーコン信号などを発信し、これにより当該位置を把握しても良い。
【００４５】
また、水中航走体本体２１に、航行船舶３の磁気を検出する磁気センサを設け、会合位置にて、航行船舶３に接近していることを確認するようにしても良い。これにより、より正確に航行船舶３に接近することができる。
【００４６】
次に、水中航走体の再設置について説明する。上述したように、会合位置に航走した水中航走体本体２１は、海面に浮上後、回収又は廃棄される。したがって、水中航走体本体２１が航走した場合は、再度、水中航走体２を敷設する必要がある。
【００４７】
水中航走体本体２１は、ワイヤー２３を分離し、航走を開始したとき、標示ブイ２５を分離する。分離された標示ブイ２５は、海面に浮上し、水中航走体本体２１から送信された航行船舶３の航行位置、航行方位及び航行速力の情報と、水中航走体本体２１の航走開始情報とを、航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する。
【００４８】
さらに、標示ブイ２５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星の位置情報を受信する測位手段を備え、この測位手段により取得した浮上位置の緯度経度情報を、航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する。
【００４９】
標示ブイ２５から送信された情報を受信した受信機５は、水中航走体本体２１の航走開始情報及び標示ブイ２５の浮上位置の緯度経度情報により、水中航走体２を補充する位置を把握する。
【００５０】
尚、上記説明では、時刻ｔ１及びｔ２における航行船舶３の相対位置から、航行船舶３と水中航走体本体２１とが会合する会合位置を算出し、会合位置へ航走する場合を説明したが、水中航走体本体２１は、航走開始後においても航行船舶シグネチア１００を受信して、繰り返し会合位置を算出し、算出した新たな会合位置へ航走するようにしても良い。これにより、水中航走体本体２１が航走開始後、航行船舶３が針路を変更した場合であっても、より正確な会合位置を算出することができる。
【００５１】
また、上記説明では、水中ＴＶカメラ２０１の映像の取得が完了すると、海面に浮上して、無線通信により、航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する場合を説明したが、水中航走体本体２１は、記録した映像の情報を標示ブイ２５に水中音響通信により送信し、標示ブイ２５は、水中音響通信により受信した情報を、無線通信により送信してもよい。
【００５２】
以上のように、水中に複数設置した監視センサ１により、水上又は水中を航行する航行船舶３の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した航行位置に関する情報に基づき、水中航走体２と航行船舶３とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ水中航走体２が航走して航行船舶３を撮影することにより、水上又は水中を航行する航行船舶３を、広範囲にわたり監視し、少数の水中航走体２により、航行船舶３の映像を近距離で撮影することができる。
【００５３】
また、海面に浮上した標示ブイ２５により、航行船舶３の航行位置、航行方位及び航行速力の情報と、水中航走体本体２１の航走開始情報と、標示ブイ２５の浮上位置の緯度経度情報とを受信機５に送信することにより、陸上において航行船舶３の航行情報が把握することができると共に、水中航走体２が使用された情報及び設置されていた位置情報を把握して、水中航走体２を迅速・的確に補充することができる。
【００５４】
尚、本実施の形態１においては、水中航走体２の航走制御器２０３により、航行船舶３と水中航走体本体２１とが会合する会合位置を算出したが、本発明はこれに限らず、監視センサ１の信号処理装置１０３が、同様の動作により、会合位置を算出して、算出した情報を水中航走体２へ送信しても良い。この場合、水中航走体２での会合位置の算出は不要となる。
【００５５】
また、本実施の形態１においては、水中航走体本体２１が航走を開始したとき、標示ブイ２５を分離して、海面に浮上した標示ブイ２５を介して、受信機５に情報を送信する場合を説明したが、本発明はこれに限らず、水中航走体本体２１を航走させず、航行船舶３に関する情報を取得したとき、標示ブイ２５を分離し、取得した情報を、標示ブイ２５を介して受信機５へ送信しても良い。このような動作により、単に航行船舶３の航行位置等を知るためのデータ収集に使用できる。
【００５６】
また、本実施の形態１においては、水中航走体本体２１に水中ＴＶカメラ２０１を搭載した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、水中ＴＶカメラ２０１を搭載せずに、航行船舶３の何らかの情報を得るためのセンサ等を搭載して、水中航走体本体２１を会合位置に航走させるようにしても良い。
【００５７】
実施の形態２．
図６は実施の形態２に係る水中監視システムの構成を示す図である。図６に示すように、本実施の形態２における水中監視システムは、陸上（島）間の海中に、水中航走体２を挟むように、略直線上に敷設される複数の監視センサ１を二式設ける。尚、その他の構成及び動作は上記実施の形態１と同様である。
【００５８】
このような構成にすることにより、本実施の形態２においては、上記実施の形態１の効果に加え、航行船舶３が陸上（島）間の海域を通過する際、航行船舶３の進入方向を問わず、水中航走体本体２１を会合させることができる。
【００５９】
実施の形態３．
図７は実施の形態３に係る水中監視システムの構成を示す図である。図７に示すように、本実施の形態３における水中監視システムは、陸上（島）の周囲を囲むように所定の間隔で略円形に監視センサ１を敷設する。尚、その他の構成及び動作は上記実施の形態１と同様である。
【００６０】
このような構成にすることにより、本実施の形態３においては、上記実施の形態１の効果に加え、航行船舶３が陸上（島）に接近する際、航行船舶３の進入方向を問わず、水中航走体本体２１を会合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施の形態１に係る水中監視システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る水中監視システムの海中での敷設状態を示した図である。
【図３】実施の形態１に係る監視センサの構成を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る水中航走体の構成を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る航行船舶の位置を算出する方法の説明図である。
【図６】実施の形態２に係る水中監視システムの構成を示す図である。
【図７】実施の形態３に係る水中監視システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 監視センサ、２ 水中航走体、３ 航行船舶、４ 航空機、５ 受信機、１１ 監視センサ本体、１２ アンカー、１３ ワイヤー、１４ パラシュート、２１ 水中航走体本体、２２ アンカー、２３ ワイヤー、２４ パラシュート、２５ 標示ブイ、１００ 航行船舶シグネチア、１０２ 音響センサ、１０３ 信号処理装置、１０４ 電池、２０１ 水中ＴＶカメラ、２０２ 監視センサ受信器、２０３ 航走制御器、２０４ 動力源、２０５ 電動機、２０６ 操舵器、２０７ プロペラ。
【技術分野】
【０００１】
水上及び水中を航行する監視対象物を監視する水中監視システムに関し、特に、広範囲にわたって監視対象物の監視を行う水中監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中の監視対象物を監視するものとして、例えば、監視対象物を音響によるレーダ探知により遠距離から監視し、所定の位置に固定された音響ビデオカメラに監視対象物が接近した際には、音響ビデオカメラにより映像を撮影する、又は、音響レーダ及び音響ビデオカメラを航行する船舶等に取り付けて監視対象物に接近して撮影することにより監視を実現する水中セキュリティソナーシステムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】浅田 昭、”文部科学省科学技術振興調整費による「水中セキュリティソナーシステムの開発」”、［online］、2006、東京大学生産技術研究所海中工学研究センター浅田研究室、［2006年7月6日検索］、インターネット<http://unac.iis.u-tokyo.ac.jp/uwss/>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水上又は水中を航行する監視対象物を、広範囲の海域にわたって監視すると共に、監視対象物の近距離での監視を行うには、多数の監視装置を広範囲に敷設する必要があり、敷設においては多大な時間と労力を要し、また、監視システムのコストがかかる、という問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、水上又は水中を航行する監視対象物を、広範囲にわたり監視することができる水中監視システムを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る水中監視システムは、水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信する監視装置と、水中に１又は複数設置され、水中を航走する水中航走体とを備え、前記水中航走体は、前記監視装置から受信した前記航行位置に関する情報に基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ航走するものである。
【０００７】
また、水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信する監視装置と、水中に１又は複数設置され、動画又は静止画を撮影する監視カメラを有し、水中を航走する水中航走体とを備え、前記水中航走体は、前記監視装置から受信した前記航行位置に関する情報に基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ航走して前記監視対象物を撮影するものである。
【０００８】
また、前記水中航走体は、前記監視装置から送信された複数の時刻における前記航行位置に関する情報に基づき、該時刻毎の前記監視対象物の相対位置を求め、前記複数の時刻での前記相対位置に基づき、前記監視対象物の航行方位及び航行速力を求め、前記監視対象物の相対位置、航行方位及び航行速力の情報と、予め記録された当該水中航走体の航走速力の情報とに基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求めるものである。
【０００９】
また、水中に１又は複数設置され、水中を航走する水中航走体と、水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信すると共に、当該航行位置に関する情報に基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、求めた会合位置の情報を送信する監視装置とを備え、前記水中航走体は、受信した前記会合位置の情報に基づき、当該会合位置へ航走するものである。
【００１０】
また、水中に１又は複数設置され、動画又は静止画を撮影する監視カメラを有し、水中を航走する水中航走体と、水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信すると共に、当該航行位置に関する情報に基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、求めた会合位置の情報を送信する監視装置とを備え、前記水中航走体は、受信した前記会合位置の情報に基づき、当該会合位置へ航走して前記監視対象物を撮影するものである。
【００１１】
また、前記監視装置は、複数の時刻における前記航行位置に関する情報に基づき、該時刻毎の前記監視対象物の相対位置を求め、前記複数の時刻での前記相対位置に基づき、前記監視対象物の航行方位及び航行速力を求め、前記監視対象物の相対位置、航行方位及び航行速力の情報と、予め取得した前記水中航走体の航走速力及び相対位置の情報とに基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求めるものである。
【００１２】
また、前記監視装置は、前記監視対象物が発する放射雑音を検出して当該監視対象物の方位角を、前記航行位置に関する情報として求める音響センサを有するものである。
【００１３】
また、前記監視装置は、前記水中航走体及び当該監視装置に隣接する監視装置と水中音響通信を行い、前記水中航走体及び隣接する監視装置の相対位置を求め、求めた前記相対位置の情報を送信し、前記水中航走体は、複数の前記監視装置から受信した、当該監視装置の相対位置の情報と、前記監視対象物の方位角の情報とに基づき、前記監視対象物の相対位置を求めるものである。
【００１４】
また、水面に設置され、水中音響通信により受信した情報を、無線通信により送信する標示ブイを備えたものである。
【００１５】
また、前記標示ブイは、前記水中航走体に分離可能に接続され、前記水中航走体が航走を開始したとき分離されて水面に浮上するものである。
【００１６】
また、前記標示ブイは、前記監視装置が送信した前記航行位置に関する情報を受信し、受信した該航行位置に関する情報を無線通信により送信するものである。
【００１７】
また、前記水中航走体は、当該水中航走体が航走を開始したとき、航走開始信号を前記標示ブイに送信し、前記標示ブイは、受信した前記航走開始信号を、無線通信により送信するものである。
【００１８】
また、前記標示ブイは、ＧＰＳ衛星の位置情報を受信する測位手段を備え、当該標示ブイの緯度経度の情報を無線通信により送信するものである。
【００１９】
また、前記水中航走体は、前記撮影した動画又は静止画の情報を前記標示ブイに送信し、前記標示ブイは、前記撮影した動画又は静止画の情報を、無線通信により送信するものである。
【００２０】
また、前記水中航走体は、無線通信を行う無線送信手段を備え、前記監視対象物の撮影を行ったあと水面に浮上して、前記撮影した動画又は静止画の情報を、無線通信により送信するものである。
【００２１】
また、前記監視カメラは、音響ビームを用いて動画又は静止画を撮影する音響ビデオカメラである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、水中に複数設置した監視装置により、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した航行位置に関する情報に基づき、水中航走体と監視対象物とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ水中航走体が航走することにより、水上又は水中を航行する監視対象物を、広範囲にわたり監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る水中監視システムの構成を示す図、図２は実施の形態１に係る水中監視システムの海中での敷設状態を示した図である。図において、水中監視システムは、陸上（島）間の海中に所定の間隔で略直線上に複数敷設される監視装置である監視センサ１と、水中に１又は複数敷設される水中航走体２とにより構成される。
【００２４】
監視センサ１は、監視センサ本体１１と、アンカー１２と、ワイヤー１３と、パラシュート１４（図３参照）とにより構成される。この監視センサ１は、船舶又は航空機等により海面に投下された後、監視センサ本体１１とアンカー１２とが分離する。分離した監視センサ本体１１は、海底に沈んだアンカー１２と接続されるワイヤー１３により、水面下の任意の深度に係留される。さらに、監視センサ１は、当該監視センサ１が航空機等により空中から敷設されるとき、パラシュート１４を開傘し、降下速度を減速させて着水時の衝撃を軽減させる。尚、パラシュート１４は着水時に分離される。さらに、この監視センサ１は、後述する動作により取得した情報を、水中音響通信を用いた航行船舶シグネチア１００により、水中航走体２に送信する。
【００２５】
水中航走体２は、水中航走体本体２１と、アンカー２２と、ワイヤー２３と、パラシュート２４（図４参照）と、標示ブイ２５とにより構成される。この水中航走体２は、船舶又は航空機等により海面に投下された後、水中航走体本体２１とアンカー２２とが分離する。分離した水中航走体本体２１は、海底に沈んだアンカー２２と接続されるワイヤー２３により、水面下の任意の深度に係留される。さらに、水中航走体２は、当該水中航走体２が航空機等により空中から敷設されるとき、パラシュート２４を開傘し、降下速度を減速させて着水時の衝撃を軽減させる。尚、パラシュート１４は着水時に分離される。
【００２６】
また、水中航走体本体２１は、後述する動作により算出した監視対象物である航行船舶３との会合位置まで航走し、航行船舶３に接近して監視を行う。さらに、水中音響通信により受信した情報を無線通信により送信する標示ブイ２５は、水中航走体本体２１が航走を開始したときに水中航走体本体２１から分離され、海面に浮上して、浮上位置の緯度経度情報、航行船舶３に関する情報及び水中航走体本体２１の航走開始情報を、航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する。
【００２７】
図３は実施の形態１に係る監視センサの構成を示す図である。図において、監視センサ１は、耐水性の円筒外殻を有する監視センサ本体１１と、この監視センサ本体１１の一端に分離可能に接続されるパラシュート１４と、他端側に分離可能に接続されたアンカー１２とを有し、さらに、アンカー１２の周部に、監視センサ本体１１とアンカー１２とを接続するワイヤー１３が巻設されている。
【００２８】
また、監視センサ本体１１の内部には、航行船舶３のプロペラの音やエンジンの音等の放射雑音を検出して航行船舶３の方位角を求める音響センサ１０２と、水中音響通信を行うことにより、隣接する監視センサ本体１１との距離とを求め、航行船舶３の方位角の情報及び隣接する監視センサ本体１１との距離の情報を含めた航行船舶シグネチア１００を水中航走体２へ送信する信号処理装置１０３と、当該監視センサ本体１１の各構成機器へ電源を供給する電池１０４とが設けられている。
【００２９】
図４は実施の形態１に係る水中航走体の構成を示す図である。図において、水中航走体２は、耐水性の円筒外殻を有する水中航走体本体２１と、この水中航走体本体２１の一端に分離可能に接続されるパラシュート２４及び標示ブイ２５と、他端側に分離可能に接続されてアンカー２２とを有し、さらに、アンカー２２の周部に、水中航走体本体２１とアンカー２２とを接続するワイヤー２３が巻設されている。このワイヤー２３は、水中航走体本体２１と分離可能に接続されており、後述する動作により、水中航走体本体２１が航走する際に分離される。
【００３０】
また、水中航走体本体２１の内部には、動画又は静止画を撮影し、撮影した映像を記録する監視カメラであり、無線通信を行う無線送信手段を備えた水中ＴＶカメラ２０１と、監視センサ１から送信された航行船舶シグネチア１００を受信する監視センサ受信器２０２と、水中航走体本体２１の航走を制御すると共に、監視センサ１から受信した情報に基づき、後述する動作により、航行船舶３との会合位置を算出する航走制御器２０３と、当該水中航走体本体２１の各構成機器に電源を供給する動力源２０４と、航走制御器２０３により制御される電動機２０５と、この電動機２０５により駆動され、水中航走体本体２１を航走させるプロペラ２０７と、航走制御器２０３により制御され、水中航走体本体２１の姿勢及び航走方向を制御する操舵器２０６とが設けられている。尚、水中ＴＶカメラ２０１は、可視光による撮影を行うビデオカメラ、赤外線による撮影を行う赤外線カメラ又は音響ビームを用いて映像を撮影する音響ビデオカメラなど、何れの種類のカメラでも良く、また、複数の種類のカメラを備えても良い。このような構成による本実施の形態における動作の詳細について次に説明する。
【００３１】
図５は実施の形態１に係る航行船舶の位置を算出する方法の説明図である。図５において、監視センサ１−Ａと、この監視センサ１−Ａと隣接して敷設された監視センサ１−Ｂとに接近する航行船舶３を監視する場合を説明する。
まず、監視センサ１−Ａ及び１−Ｂは、互いに水中音響通信を行うことにより、それぞれの相対位置を求め、相対位置の情報に基づき、相互間の距離Ｌを求める。さらに、水中航走体２は、監視センサ１−Ａ及び１−Ｂと水中音響通信を行うことにより、監視センサ１に対する水中航走体２の相対位置を算出する。
【００３２】
監視センサ１−Ａの音響センサ１０２は、航行船舶３のプロペラの音やエンジンの音等の放射雑音を検出して航行船舶３の方位角を求め、監視センサ１−Ａの信号処理装置１０３は、検出された方位角と監視センサ１−Ｂの相対位置から、当該航行船舶３と監視センサ１−Ｂとの角度である方位角α１を算出し、算出した方位角α１の情報と、当該放射雑音を検出した時刻ｔ１の情報を含めた航行船舶シグネチア１００を水中航走体２へ送信する。
一方、監視センサ１−Ｂは、同様に、航行船舶３と、監視センサ１−Ａとの角度である方位角β１を算出し、算出した方位角β１の情報と、当該放射雑音を検出した時刻ｔ１を含めた航行船舶シグネチア１００を水中航走体２へ送信する。
【００３３】
監視センサ１−Ａ及び監視センサ１−Ｂから航行船舶シグネチア１００を受信した水中航走体２の監視センサ受信器２０２は、受信した航行船舶シグネチア１００に含まれる、方位角α１、β１及び距離Ｌ並びに時刻ｔ１の情報を、航走制御器２０３へ入力する。航走制御器２０３は、入力された情報に基づき、時刻ｔ１における航行船舶３の監視センサ１−Ａ及び監視センサ１−Ｂに対する相対位置を算出する。ここで、位置の算出は、次のように求める。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、監視センサ１−Ａと航行船舶３との距離をＬα１、監視センサ１−Ｂと航行船舶３との距離をＬβ１とすると、正弦定理より、（数１）式の関係が得られる。これにより、時刻ｔ１における航行船舶３の位置を求めることができる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
次に、図５（ｂ）に示すように、監視センサ１−Ａは、上述した動作と同様に、時刻ｔ１からΔｔ秒経過後の時刻ｔ２における、方位角α２の情報と、時刻ｔ２の情報とを含めた航行船舶シグネチア１００を水中航走体２へ送信する。また、監視センサ１−Ｂも同様に、時刻ｔ２における、方位角β２と時刻ｔ２の情報とを含めた航行船舶シグネチア１００を水中航走体２へ送信する。
【００３７】
水中航走体２の監視センサ受信器２０２は、上述の動作と同様に、受信した航行船舶シグネチア１００に含まれる方位角α２、β２及び距離Ｌ並びに時刻ｔ２の情報を、航走制御器２０３へ入力し、航走制御器２０３は、上述した動作と同様に、入力された情報に基づき、時刻ｔ２における航行船舶３の監視センサ１−Ａ及び監視センサ１−Ｂに対する相対位置を算出する。
【００３８】
次に、水中航走体２の航走制御器２０３は、算出した時刻ｔ１及び時刻ｔ２における航行船舶３の相対位置から、航行船舶３の航走速力及び航走方位を求め、求めた航走速力及び航走方位と、水中航走体２の相対位置と、予め記録された当該水中航走体本体２１の航走速力とに基づき、航行船舶３と水中航走体本体２１とが会合する会合位置を算出する。
【００３９】
会合位置を算出した水中航走体本体２１の航走制御器２０３は、ワイヤー２３を分離し、電動機２０５及び操舵器２０６を制御して会合位置へ航走を開始する。ここで、会合位置への航走は、例えば、ドップラーソナーを用いて対地速力を、方位計で方位を検出して位置を把握し、当該会合位置まで航走する。
【００４０】
このように、航行船舶３が発する放射雑音を、少なくとも２つの監視センサ１により、受信した場合、水中航走体２は、会合位置の算出が可能となる。ここで、航行船舶３の放射雑音の伝播距離ｒは、（数２）式のような関係となる。
【００４１】
【数２】
【００４２】
例えば、Ｄ＝８３０（ｆｔ）、Ｌ＝１００（ｆｔ）、ｆ＝０．１（ｋＨｚ）、海況：３、海底質：砂、船舶の放射雑音レベル：１５０（ｄＢ）、背景雑音：８５（ｄＢ）、探知限界：背景雑音＋６（ｄＢ）とすると、伝播距離ｒは、１８００ｍとなる。
【００４３】
次に、水中航走体本体２１が、航行船舶３と会合位置において、会合した後の動作について説明する。
水中航走体本体２１の航走制御器２０３は、会合位置に接近したとき、水中ＴＶカメラ２０１を動作させ、映像の取得を開始させる。水中ＴＶカメラ２０１は、航行船舶３の映像を取得し、取得した情報を記録する。航走制御器２０３は、映像の取得が完了すると、当該水中航走体本体２１を海面に浮上させる。海面に浮上した水中航走体本体２１の水中ＴＶカメラ２０１は、記録した情報を、無線通信により航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する。
【００４４】
このようにして、航行船舶３に接近して取得した映像情報が、陸上に設置された受信機５に送信される。尚、上記説明では、海面に浮上した水中航走体本体２１の水中ＴＶカメラ２０１が、航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する場合を説明したが、浮上した当該水中航走体本体２１を船舶などで回収して、映像を取得しても良い。この場合、水中航走体本体２１は、ビーコン信号などを発信し、これにより当該位置を把握しても良い。
【００４５】
また、水中航走体本体２１に、航行船舶３の磁気を検出する磁気センサを設け、会合位置にて、航行船舶３に接近していることを確認するようにしても良い。これにより、より正確に航行船舶３に接近することができる。
【００４６】
次に、水中航走体の再設置について説明する。上述したように、会合位置に航走した水中航走体本体２１は、海面に浮上後、回収又は廃棄される。したがって、水中航走体本体２１が航走した場合は、再度、水中航走体２を敷設する必要がある。
【００４７】
水中航走体本体２１は、ワイヤー２３を分離し、航走を開始したとき、標示ブイ２５を分離する。分離された標示ブイ２５は、海面に浮上し、水中航走体本体２１から送信された航行船舶３の航行位置、航行方位及び航行速力の情報と、水中航走体本体２１の航走開始情報とを、航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する。
【００４８】
さらに、標示ブイ２５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星の位置情報を受信する測位手段を備え、この測位手段により取得した浮上位置の緯度経度情報を、航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する。
【００４９】
標示ブイ２５から送信された情報を受信した受信機５は、水中航走体本体２１の航走開始情報及び標示ブイ２５の浮上位置の緯度経度情報により、水中航走体２を補充する位置を把握する。
【００５０】
尚、上記説明では、時刻ｔ１及びｔ２における航行船舶３の相対位置から、航行船舶３と水中航走体本体２１とが会合する会合位置を算出し、会合位置へ航走する場合を説明したが、水中航走体本体２１は、航走開始後においても航行船舶シグネチア１００を受信して、繰り返し会合位置を算出し、算出した新たな会合位置へ航走するようにしても良い。これにより、水中航走体本体２１が航走開始後、航行船舶３が針路を変更した場合であっても、より正確な会合位置を算出することができる。
【００５１】
また、上記説明では、水中ＴＶカメラ２０１の映像の取得が完了すると、海面に浮上して、無線通信により、航空機４を介して又は直接、陸上に設置された受信機５に送信する場合を説明したが、水中航走体本体２１は、記録した映像の情報を標示ブイ２５に水中音響通信により送信し、標示ブイ２５は、水中音響通信により受信した情報を、無線通信により送信してもよい。
【００５２】
以上のように、水中に複数設置した監視センサ１により、水上又は水中を航行する航行船舶３の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した航行位置に関する情報に基づき、水中航走体２と航行船舶３とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ水中航走体２が航走して航行船舶３を撮影することにより、水上又は水中を航行する航行船舶３を、広範囲にわたり監視し、少数の水中航走体２により、航行船舶３の映像を近距離で撮影することができる。
【００５３】
また、海面に浮上した標示ブイ２５により、航行船舶３の航行位置、航行方位及び航行速力の情報と、水中航走体本体２１の航走開始情報と、標示ブイ２５の浮上位置の緯度経度情報とを受信機５に送信することにより、陸上において航行船舶３の航行情報が把握することができると共に、水中航走体２が使用された情報及び設置されていた位置情報を把握して、水中航走体２を迅速・的確に補充することができる。
【００５４】
尚、本実施の形態１においては、水中航走体２の航走制御器２０３により、航行船舶３と水中航走体本体２１とが会合する会合位置を算出したが、本発明はこれに限らず、監視センサ１の信号処理装置１０３が、同様の動作により、会合位置を算出して、算出した情報を水中航走体２へ送信しても良い。この場合、水中航走体２での会合位置の算出は不要となる。
【００５５】
また、本実施の形態１においては、水中航走体本体２１が航走を開始したとき、標示ブイ２５を分離して、海面に浮上した標示ブイ２５を介して、受信機５に情報を送信する場合を説明したが、本発明はこれに限らず、水中航走体本体２１を航走させず、航行船舶３に関する情報を取得したとき、標示ブイ２５を分離し、取得した情報を、標示ブイ２５を介して受信機５へ送信しても良い。このような動作により、単に航行船舶３の航行位置等を知るためのデータ収集に使用できる。
【００５６】
また、本実施の形態１においては、水中航走体本体２１に水中ＴＶカメラ２０１を搭載した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、水中ＴＶカメラ２０１を搭載せずに、航行船舶３の何らかの情報を得るためのセンサ等を搭載して、水中航走体本体２１を会合位置に航走させるようにしても良い。
【００５７】
実施の形態２．
図６は実施の形態２に係る水中監視システムの構成を示す図である。図６に示すように、本実施の形態２における水中監視システムは、陸上（島）間の海中に、水中航走体２を挟むように、略直線上に敷設される複数の監視センサ１を二式設ける。尚、その他の構成及び動作は上記実施の形態１と同様である。
【００５８】
このような構成にすることにより、本実施の形態２においては、上記実施の形態１の効果に加え、航行船舶３が陸上（島）間の海域を通過する際、航行船舶３の進入方向を問わず、水中航走体本体２１を会合させることができる。
【００５９】
実施の形態３．
図７は実施の形態３に係る水中監視システムの構成を示す図である。図７に示すように、本実施の形態３における水中監視システムは、陸上（島）の周囲を囲むように所定の間隔で略円形に監視センサ１を敷設する。尚、その他の構成及び動作は上記実施の形態１と同様である。
【００６０】
このような構成にすることにより、本実施の形態３においては、上記実施の形態１の効果に加え、航行船舶３が陸上（島）に接近する際、航行船舶３の進入方向を問わず、水中航走体本体２１を会合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施の形態１に係る水中監視システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る水中監視システムの海中での敷設状態を示した図である。
【図３】実施の形態１に係る監視センサの構成を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る水中航走体の構成を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る航行船舶の位置を算出する方法の説明図である。
【図６】実施の形態２に係る水中監視システムの構成を示す図である。
【図７】実施の形態３に係る水中監視システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 監視センサ、２ 水中航走体、３ 航行船舶、４ 航空機、５ 受信機、１１ 監視センサ本体、１２ アンカー、１３ ワイヤー、１４ パラシュート、２１ 水中航走体本体、２２ アンカー、２３ ワイヤー、２４ パラシュート、２５ 標示ブイ、１００ 航行船舶シグネチア、１０２ 音響センサ、１０３ 信号処理装置、１０４ 電池、２０１ 水中ＴＶカメラ、２０２ 監視センサ受信器、２０３ 航走制御器、２０４ 動力源、２０５ 電動機、２０６ 操舵器、２０７ プロペラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信する監視装置と、
水中に１又は複数設置され、水中を航走する水中航走体とを備え、
前記水中航走体は、前記監視装置から受信した前記航行位置に関する情報に基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ航走することを特徴とする水中監視システム。
【請求項２】
水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信する監視装置と、
水中に１又は複数設置され、動画又は静止画を撮影する監視カメラを有し、水中を航走する水中航走体とを備え、
前記水中航走体は、前記監視装置から受信した前記航行位置に関する情報に基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ航走して前記監視対象物を撮影することを特徴とする水中監視システム。
【請求項３】
前記水中航走体は、前記監視装置から送信された複数の時刻における前記航行位置に関する情報に基づき、該時刻毎の前記監視対象物の相対位置を求め、
前記複数の時刻での前記相対位置に基づき、前記監視対象物の航行方位及び航行速力を求め、
前記監視対象物の相対位置、航行方位及び航行速力の情報と、予め記録された当該水中航走体の航走速力の情報とに基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の水中監視システム。
【請求項４】
水中に１又は複数設置され、水中を航走する水中航走体と、
水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信すると共に、当該航行位置に関する情報に基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、求めた会合位置の情報を送信する監視装置とを備え、
前記水中航走体は、受信した前記会合位置の情報に基づき、当該会合位置へ航走することを特徴とする水中監視システム。
【請求項５】
水中に１又は複数設置され、動画又は静止画を撮影する監視カメラを有し、水中を航走する水中航走体と、
水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信すると共に、当該航行位置に関する情報に基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、求めた会合位置の情報を送信する監視装置とを備え、
前記水中航走体は、受信した前記会合位置の情報に基づき、当該会合位置へ航走して前記監視対象物を撮影することを特徴とする水中監視システム。
【請求項６】
前記監視装置は、複数の時刻における前記航行位置に関する情報に基づき、該時刻毎の前記監視対象物の相対位置を求め、
前記複数の時刻での前記相対位置に基づき、前記監視対象物の航行方位及び航行速力を求め、
前記監視対象物の相対位置、航行方位及び航行速力の情報と、
予め取得した前記水中航走体の航走速力及び相対位置の情報とに基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求めることを特徴とする請求項４又は５記載の水中監視システム。
【請求項７】
前記監視装置は、前記監視対象物が発する放射雑音を検出して当該監視対象物の方位角を、前記航行位置に関する情報として求める音響センサを有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項８】
前記監視装置は、前記水中航走体及び当該監視装置に隣接する監視装置と水中音響通信を行い、前記水中航走体及び隣接する監視装置の相対位置を求め、求めた前記相対位置の情報を送信し、
前記水中航走体は、複数の前記監視装置から受信した、当該監視装置の相対位置の情報と、前記監視対象物の方位角の情報とに基づき、前記監視対象物の相対位置を求めることを特徴とする請求項７記載の水中監視システム。
【請求項９】
水面に設置され、水中音響通信により受信した情報を、無線通信により送信する標示ブイを備えたことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１０】
前記標示ブイは、前記水中航走体に分離可能に接続され、前記水中航走体が航走を開始したとき分離されて水面に浮上することを特徴とする請求項９記載の水中監視システム。
【請求項１１】
前記標示ブイは、前記監視装置が送信した前記航行位置に関する情報を受信し、受信した該航行位置に関する情報を無線通信により送信することを特徴とする請求項９又は１０記載の水中監視システム。
【請求項１２】
前記水中航走体は、当該水中航走体が航走を開始したとき、航走開始信号を前記標示ブイに送信し、
前記標示ブイは、受信した前記航走開始信号を、無線通信により送信することを特徴とする請求項９〜１１の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１３】
前記標示ブイは、ＧＰＳ衛星の位置情報を受信する測位手段を備え、当該標示ブイの緯度経度の情報を無線通信により送信することを特徴とする請求項９〜１２の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１４】
前記水中航走体は、前記撮影した動画又は静止画の情報を前記標示ブイに送信し、
前記標示ブイは、前記撮影した動画又は静止画の情報を、無線通信により送信することを特徴とする請求項２、３、５〜８に従属する請求項９、請求項１０〜１３の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１５】
前記水中航走体は、無線通信を行う無線送信手段を備え、
前記監視対象物の撮影を行ったあと水面に浮上して、前記撮影した動画又は静止画の情報を、無線通信により送信することを特徴とする請求項２、３、５〜８に従属する請求項９、請求項１０〜１４の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１６】
前記監視カメラは、音響ビームを用いて動画又は静止画を撮影する音響ビデオカメラであることを特徴とする請求項２、３、５〜１５の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１】
水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信する監視装置と、
水中に１又は複数設置され、水中を航走する水中航走体とを備え、
前記水中航走体は、前記監視装置から受信した前記航行位置に関する情報に基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ航走することを特徴とする水中監視システム。
【請求項２】
水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信する監視装置と、
水中に１又は複数設置され、動画又は静止画を撮影する監視カメラを有し、水中を航走する水中航走体とを備え、
前記水中航走体は、前記監視装置から受信した前記航行位置に関する情報に基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、当該会合位置へ航走して前記監視対象物を撮影することを特徴とする水中監視システム。
【請求項３】
前記水中航走体は、前記監視装置から送信された複数の時刻における前記航行位置に関する情報に基づき、該時刻毎の前記監視対象物の相対位置を求め、
前記複数の時刻での前記相対位置に基づき、前記監視対象物の航行方位及び航行速力を求め、
前記監視対象物の相対位置、航行方位及び航行速力の情報と、予め記録された当該水中航走体の航走速力の情報とに基づき、当該水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の水中監視システム。
【請求項４】
水中に１又は複数設置され、水中を航走する水中航走体と、
水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信すると共に、当該航行位置に関する情報に基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、求めた会合位置の情報を送信する監視装置とを備え、
前記水中航走体は、受信した前記会合位置の情報に基づき、当該会合位置へ航走することを特徴とする水中監視システム。
【請求項５】
水中に１又は複数設置され、動画又は静止画を撮影する監視カメラを有し、水中を航走する水中航走体と、
水中に複数設置され、水上又は水中を航行する監視対象物の航行位置に関する情報を繰り返し取得し、取得した情報を送信すると共に、当該航行位置に関する情報に基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求め、求めた会合位置の情報を送信する監視装置とを備え、
前記水中航走体は、受信した前記会合位置の情報に基づき、当該会合位置へ航走して前記監視対象物を撮影することを特徴とする水中監視システム。
【請求項６】
前記監視装置は、複数の時刻における前記航行位置に関する情報に基づき、該時刻毎の前記監視対象物の相対位置を求め、
前記複数の時刻での前記相対位置に基づき、前記監視対象物の航行方位及び航行速力を求め、
前記監視対象物の相対位置、航行方位及び航行速力の情報と、
予め取得した前記水中航走体の航走速力及び相対位置の情報とに基づき、前記水中航走体と前記監視対象物とが会合する会合位置を求めることを特徴とする請求項４又は５記載の水中監視システム。
【請求項７】
前記監視装置は、前記監視対象物が発する放射雑音を検出して当該監視対象物の方位角を、前記航行位置に関する情報として求める音響センサを有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項８】
前記監視装置は、前記水中航走体及び当該監視装置に隣接する監視装置と水中音響通信を行い、前記水中航走体及び隣接する監視装置の相対位置を求め、求めた前記相対位置の情報を送信し、
前記水中航走体は、複数の前記監視装置から受信した、当該監視装置の相対位置の情報と、前記監視対象物の方位角の情報とに基づき、前記監視対象物の相対位置を求めることを特徴とする請求項７記載の水中監視システム。
【請求項９】
水面に設置され、水中音響通信により受信した情報を、無線通信により送信する標示ブイを備えたことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１０】
前記標示ブイは、前記水中航走体に分離可能に接続され、前記水中航走体が航走を開始したとき分離されて水面に浮上することを特徴とする請求項９記載の水中監視システム。
【請求項１１】
前記標示ブイは、前記監視装置が送信した前記航行位置に関する情報を受信し、受信した該航行位置に関する情報を無線通信により送信することを特徴とする請求項９又は１０記載の水中監視システム。
【請求項１２】
前記水中航走体は、当該水中航走体が航走を開始したとき、航走開始信号を前記標示ブイに送信し、
前記標示ブイは、受信した前記航走開始信号を、無線通信により送信することを特徴とする請求項９〜１１の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１３】
前記標示ブイは、ＧＰＳ衛星の位置情報を受信する測位手段を備え、当該標示ブイの緯度経度の情報を無線通信により送信することを特徴とする請求項９〜１２の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１４】
前記水中航走体は、前記撮影した動画又は静止画の情報を前記標示ブイに送信し、
前記標示ブイは、前記撮影した動画又は静止画の情報を、無線通信により送信することを特徴とする請求項２、３、５〜８に従属する請求項９、請求項１０〜１３の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１５】
前記水中航走体は、無線通信を行う無線送信手段を備え、
前記監視対象物の撮影を行ったあと水面に浮上して、前記撮影した動画又は静止画の情報を、無線通信により送信することを特徴とする請求項２、３、５〜８に従属する請求項９、請求項１０〜１４の何れかに記載の水中監視システム。
【請求項１６】
前記監視カメラは、音響ビームを用いて動画又は静止画を撮影する音響ビデオカメラであることを特徴とする請求項２、３、５〜１５の何れかに記載の水中監視システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−４９９４２（Ｐ２００８−４９９４２Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３０３６７（Ｐ２００６−２３０３６７）
【出願日】平成１８年８月２８日（２００６．８．２８）
【出願人】（５０２１１６９２２）ユニバーサル造船株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２８日（２００６．８．２８）
【出願人】（５０２１１６９２２）ユニバーサル造船株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
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