JP2024118954A - Unmanned underwater exploration system, management device, and method for controlling unmanned underwater exploration system - Google Patents
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Abstract
【課題】一連の海底探査作業を無人化できる安価な無人海中探査システムを提供すること。【解決手段】所定のネットワークを介してRCコントローラ23から送信される操舵信号を送受信アンテナを介して受信して航行可能な船舶と、RCコントローラ23から送信される探査信号に基づいて海中探査を行う水中ドローン31と、船舶1から送信される探査情報を処理する管理装置11とが通信可能な無人海中探査システムにおいて、船舶1から送信される探査情報を受信して海底の地形情報及び海底に敷設された構造部の形状情報を解析し、該解析した探査情報に基づいて探査結果を示す海底地形、海底構造物を示す3D海底探査画像を作成し、該作成した3D海底探査画像を所定の海図に紐づけて蓄積することを特徴とする。【選択図】図1[Problem] To provide an inexpensive unmanned underwater exploration system that can automate a series of seabed exploration tasks. [Solution] In an unmanned underwater exploration system that can communicate with a ship that can navigate by receiving steering signals transmitted from an RC controller 23 via a transmitting/receiving antenna over a specified network, an underwater drone 31 that performs underwater exploration based on exploration signals transmitted from the RC controller 23, and a management device 11 that processes exploration information transmitted from the ship 1, the system receives exploration information transmitted from the ship 1, analyzes seabed topography information and shape information of structural parts laid on the seabed, creates 3D seabed exploration images showing the seabed topography and seabed structures that show the exploration results based on the analyzed exploration information, and stores the created 3D seabed exploration images by linking them to a specified nautical chart. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、無線通信により船体の航行を自動制御して装備される海底探査デバイスにより海底調査を行う無人海中探査システム、管理装置、無人海中探査システムの制御方法に関するものである。 The present invention relates to an unmanned underwater exploration system that automatically controls the navigation of a vessel via wireless communication and conducts underwater surveys using an installed underwater exploration device, a management device, and a control method for the unmanned underwater exploration system.
従来、海底地形等を調査する場合、下記特許文献1には、「ダイバーによる潜水は、簡単に実施できる反面、長時間に亘る連続調査が困難である。また、気象海象の影響を受け易く、かつ、危険を伴う場合も多いという問題点がある。 Conventionally, when investigating undersea topography, etc., the following Patent Document 1 states, "While diving by divers is easy to carry out, it is difficult to conduct continuous investigations over long periods of time. In addition, there are problems in that it is easily affected by weather and sea conditions, and is often dangerous.
また、水中ロボットの場合には、水中ロボット自体が高価である。しかも水中ロボットの操作に熟練を必要とし、かつ大型の母船を必要とする等、運用が大掛かりとなる。そのため、コストが高くなるという問題がある。 In addition, underwater robots are themselves expensive. Moreover, they require skill to operate and are complex to operate, such as requiring a large mother ship. This results in high costs.
さらに、起伏のある海底において、水中ロボットを海底から一定の高さを保つように移動させるには、複雑な機構と制御が必要とされ、かつその操作も複雑となる。」ことが指摘されている。 Furthermore, it has been pointed out that in order to move an underwater robot so as to maintain a constant height above the seabed on an uneven seabed, complex mechanisms and controls are required, and the operation is also complicated."
これらの課題に対して、水中航行体とし開示される下記特許文献1には、「安価で、かつ操作が容易な海底調査に利用可能な水中航行体を提供するため、本発明の水中航行体1は、先端部に係索手段9が取り付けられた細長い筒状の本体7と、本体7の係索手段9に対して反対側に位置するとともに後端部を形成する姿勢安定翼を備えた姿勢安定手段11と、本体7の水中位置を調整する調整手段5と、を具備させてなることを特徴とする。」ことが開示されている。 In response to these issues, the following Patent Document 1, which discloses an underwater vehicle, discloses that "in order to provide an underwater vehicle that is inexpensive and easy to operate and can be used for seabed surveys, the underwater vehicle 1 of the present invention is characterized in that it comprises a long, slender, cylindrical main body 7 to which a mooring means 9 is attached at its tip, attitude stabilization means 11 that is located on the opposite side of the mooring means 9 of the main body 7 and has attitude stabilization wings that form the rear end, and adjustment means 5 that adjusts the underwater position of the main body 7."
また、海底調査デバイスとして、下記特許文献2には「簡易な構成により作業船による海底調査などを支援できる作業船支援方法および作業船支援システムを提供するため、作業船から作業部材とともに海中に垂下された撮像手段10により、海底または海中に敷設されている作業対象に付設されているターゲットマーク60を撮像し、得られた画像を画像処理して前記作業部材と前記作業対象とを含む仮想3次元モデルを生成し、前記仮想3次元モデルを所望方向から見た画像を生成し、それを用いて作業船の作業部材の作業対象への処理を支援するものである。」ことが開示されている。 As an underwater survey device, the following Patent Document 2 discloses that "in order to provide a work vessel support method and system capable of supporting underwater surveys by a work vessel with a simple configuration, an image of a target mark 60 attached to a work object laid on the seabed or in the sea is captured by an imaging means 10 suspended from a work vessel into the sea together with a work member, the image obtained is processed to generate a virtual three-dimensional model including the work member and the work object, an image of the virtual three-dimensional model viewed from a desired direction is generated, and the image is used to support the processing of the work object by the work vessel's work member."
また、下記特許文献3には、水中ドローンを利用した探査を行うシステムとして、「〔0023〕水中では、複数のフロート1の下方にダイバー8とそのダイバーが操作するカメラ9とダイバー近傍に水中ドローン10が海中探索または海中遊泳している。水中ドローン10は送受信装置11を有しており、その送信素子12および受信素子13とは水面方向に向けて水中ドローン10の上部に露出して配置されている。図2は水中ドローン10を正面から見た図であり、4個のプロペラファン14、15、16、17を制御することにより上下左右への推進を行うことができる。また水平尾翼18を備えることで水平移動の安定を確保している。水中ドローン10には送受信装置11が備えられており、送信素子12および受信素子13は、ドローン10本体の上部に配置されている。 In addition, the following Patent Document 3 describes a system for exploration using an underwater drone: "[0023] Underwater, a diver 8 and a camera 9 operated by the diver are below multiple floats 1, and an underwater drone 10 is exploring or swimming in the sea near the diver. The underwater drone 10 has a transmitting/receiving device 11, and its transmitting element 12 and receiving element 13 are exposed and arranged on the top of the underwater drone 10 facing toward the water surface. Figure 2 is a front view of the underwater drone 10, and it can be propelled up, down, left and right by controlling four propeller fans 14, 15, 16, and 17. It also has a horizontal stabilizer 18 to ensure stability of horizontal movement. The underwater drone 10 is equipped with a transmitting/receiving device 11, and the transmitting element 12 and receiving element 13 are arranged on the top of the drone 10 body.
〔0024〕この送受信装置(移動体側送受信装置)11および送受信素子12、13は、方向制御手段30により水中ドローン10の移動中であっても常時上方へ信号発信できるように制御されている。この方向制御手段30は、ジャイロコンパス方向制御により行われており、詳細は後述する。ドローン10の前面にはドローンカメラ19が配置されて水中映像をドローン側の送受信装置11より上方(水面)側へ送信できるように構成している。このドローンカメラ19は、基地局またはセンター側からのデータ信号制御により本発明による水中通信システムを利用して行われる。」ことが開示されている。 [0024] This transmitting/receiving device (mobile body side transmitting/receiving device) 11 and transmitting/receiving elements 12, 13 are controlled by a direction control means 30 so that signals can be constantly sent upward even while the underwater drone 10 is moving. This direction control means 30 is performed by gyrocompass direction control, and details will be described later. A drone camera 19 is disposed on the front of the drone 10 so that underwater images can be transmitted upward (to the water surface) from the drone side transmitting/receiving device 11. This drone camera 19 is operated using the underwater communication system of the present invention under data signal control from the base station or center side. " is disclosed.
図9、図10は、港湾工事で敷設された構造体の調査例を示す図である。
図9に示すように、海底の構造物を調査するためには、大型のクレーンを陸地側に設置し、かつ、図10に示すように、その操作位置を別所に設けるスキャナ等で水平状態を確認しながら調査する必要があった。
図11は、漁港のために建設された岸壁の構造を示す図である。
このような海洋構造物は、長年の使用や地震により、基礎部分に予期しない方向から力が加わり、不規則に位置が移動する場合がある。
このため、構造物の正確な位置を定期的に調査して、構造物を補強するための湾岸工事を行う場合もある。
9 and 10 are diagrams showing examples of surveys of structures installed during harbor construction work.
As shown in Figure 9, in order to survey undersea structures, it was necessary to set up a large crane on land and, as shown in Figure 10, to carry out the survey while checking the horizontal state using a scanner or the like located at a separate operating position.
FIG. 11 is a diagram showing the structure of a quay constructed for a fishing port.
Such marine structures may experience irregular positioning due to the application of forces to their foundations from unexpected directions as a result of years of use or earthquakes.
For this reason, the exact location of the structure may be surveyed periodically and coastal construction work may be carried out to reinforce the structure.
しかしながら、上記特許文献1~3を組み合わせたシステムとした場合、システム構成がそれぞれ独立したものとしているため、それぞれの通信インタフェースを調整したり、水中ドローンを操作するダイバーが必要であり、調査できる海底深度に制限があり、かつ、潮流や、濁りといった外的条件も加味されると、有効な探査を実行するためには、気象条件や、潮流、海水の透明度等をあらかじめ掌握していなければならず、人的にも相当の負担が伴い、一定の海底エリア内を安価なコストで探査活動を実行できない等の指摘がなされていた。 However, when a system is created by combining the above Patent Documents 1 to 3, the system configurations are independent, so a diver is needed to adjust the communication interfaces and operate the underwater drone. There are limitations to the seabed depth that can be surveyed, and when external conditions such as tides and turbidity are also taken into account, in order to carry out an effective exploration, it is necessary to know the weather conditions, tides, and the transparency of the seawater, etc. in advance. This imposes a considerable burden on personnel, and it has been pointed out that it is not possible to carry out exploration activities at low cost within a certain seabed area.
さらに、海底調査において、海底域の海水を所定量取水して持ち帰る必要がある場合には、さらに、取水デバイスや、デバイスが取水した海水を回収して所定の港等に航行搬送するシステムが必要となるが、現在、海底調査から海水を回収する一連のシステムとしての提案がなされていなかった。
また、湾岸部の調査においても、大規模な計測システムを設置する必要があり、予想以上の調査費用がかかる場合もあった。
Furthermore, if it is necessary to take in a certain amount of seawater from the seabed during seabed surveys and bring it back, a water intake device and a system to collect the seawater taken in by the device and navigate it to a designated port, etc. will be required, but currently there has been no proposal for a complete system to collect seawater from seabed surveys.
Additionally, surveys of coastal areas require the installation of large-scale measurement systems, which can result in higher survey costs than expected.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明は、水中を移動するドローン本体に備わる水中カメラと、音波探知デバイスとを連系させ、遠隔本部で無線コントローラを介して、ドローン本体を操舵しつつ、水中カメラの映像を表示デバイスで確認しながら、意図する海底エリアを探査して得られる反射波を集計、分析する構成を備えることで、簡単な操作でドローンを操縦するだけで、探査対象エリアの海底探査情報を効率よく集約しながら、無線通信で探査情報を転送するとともに、撮影された海中映像情報を遠隔集計本部に設けられる管理装置に転送できる一連の海底探査作業を無人化できる安価な無人海中探査システム、管理装置、無人海中探査システムの制御方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides an inexpensive unmanned underwater exploration system, management device, and control method for an unmanned underwater exploration system that can automate a series of underwater exploration tasks by linking an underwater camera and a sonar device attached to a drone body that moves underwater, and by having a configuration in which the drone body is steered via a wireless controller from a remote headquarters, while checking the image from the underwater camera on a display device, and the reflected waves obtained by exploring the intended underwater area are compiled and analyzed. ...
本発明に係る無人海中探査システムは、所定のネットワークを介してRCコントローラから送信される操舵信号を送受信アンテナを介して受信して航行可能な船舶と、前記RCコントローラから送信される探査信号に基づいて海中探査を行う水中ドローンと、前記船舶から送信される探査情報を処理する管理装置と、が通信可能な無人海中探査システムであって、前記船舶は、前記RCコントローラから送信される信号に基づいて、前記船舶に装備される水中ドローンを海中へ投下するとともに、投下された前記水中ドローンを海中から回収する引揚げ/引き降ろしする手段を備え、前記水中ドローンは、設定された探査海底域内において、海底を撮影する海中カメラと、送受波機が配置されたソナーシステムを制御する探査制御部と、前記RCコントローラから送信される信号に基づいて、前記水中ドローンの航行針路を制御する航行制御部と、を備え、前記管理装置は、前記船舶が探査する探査海域に基づく航行ルートを設定するルート設定手段と、前記ルート設定手段により設定された前記航行ルートを前記船舶に送信して起点港から出航させて前記探査海域まで移動航行させる第1の移動航行手段と、前記ルート設定手段により設定された前記航行ルートにより定まる探査海域から起点港に帰還させる帰還航行ルートを前記船舶に送信して前記起点港まで帰還航行させる第2の移動航行手段と、前記船舶から送信される探査情報を受信することにより海底の地形情報および海底に敷設された構造部の形状情報を解析する解析手段と、前記解析手段が解析した探査情報に基づいて探査結果を示す海底地形、海底構造物を示す3D海底探査画像を作成する作成手段と、前記作成手段が作成した前記3D海底探査画像を所定の海図に紐づけて蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段に築盛された前記3D海底探査画像を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。 The unmanned underwater exploration system of the present invention is an unmanned underwater exploration system capable of communicating between a ship capable of navigating by receiving steering signals transmitted from an RC controller via a transmitting/receiving antenna through a predetermined network, an underwater drone that performs underwater exploration based on the exploration signals transmitted from the RC controller, and a management device that processes the exploration information transmitted from the ship, in which the ship is equipped with a means for dropping an underwater drone equipped on the ship into the sea based on the signals transmitted from the RC controller and a means for recovering/lowering the dropped underwater drone from the sea, the underwater drone is equipped with an underwater camera that photographs the seabed within a set exploration seabed area, an exploration control unit that controls a sonar system in which a transducer is disposed, and a navigation control unit that controls the navigation course of the underwater drone based on the signals transmitted from the RC controller, and the management device is configured to process the exploration information transmitted from the ship, The system is characterized by comprising a route setting means for setting a navigation route based on the exploration area to be explored, a first navigation means for transmitting the navigation route set by the route setting means to the ship and having the ship depart from the starting port and navigate to the exploration area, a second navigation means for transmitting a return navigation route from the exploration area determined by the navigation route set by the route setting means to the ship and having the ship navigate to the starting port, an analysis means for analyzing the topographical information of the seabed and the shape information of the structural parts laid on the seabed by receiving the exploration information transmitted from the ship, a creation means for creating a 3D seabed exploration image showing the seabed topography and the seabed structure showing the exploration results based on the exploration information analyzed by the analysis means, a storage means for storing the 3D seabed exploration image created by the creation means by linking it to a specified nautical chart, and an output means for outputting the 3D seabed exploration image built up in the storage means.
本発明によれば、簡単な操作でドローンを操縦するだけで、探査対象エリアの海底探査情報を効率よく集約しながら、無線通信で探査情報を転送するとともに、撮影された海中映像情報を遠隔集計本部に設けられる管理装置に転送できる一連の海底探査作業を無人化できる。 According to the present invention, by simply operating a drone with simple operations, it is possible to efficiently collect seafloor exploration information for the exploration target area, transfer the exploration information via wireless communication, and transfer the captured underwater video information to a management device installed at a remote collection headquarters, making it possible to automate a series of seafloor exploration operations.
図面は、本発明の特定の実施の形態を示し、発明の不可欠な構成ばかりでなく、選択的及び好ましい実施の形態を含む。
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
<システム構成の説明>
〔第1実施形態〕
図1は、本実施形態を示す無人海中探査システムの構成を説明するブロック図である。以下、所定のネットワークを介してRCコントローラ23から送信される操舵信号を送受信アンテナを介して受信して航行可能な船舶1と、RCコントローラ23から送信される探査信号に基づいて海中探査を行う水中ドローン31と、前記船舶から送信される探査情報を処理する図2に示す管理装置11と、が通信可能な無人海中探査システムの構成について詳述する。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
<System configuration>
First Embodiment
Fig. 1 is a block diagram illustrating the configuration of an unmanned underwater exploration system according to this embodiment. The following describes in detail the configuration of an unmanned underwater exploration system that can communicate with a ship 1 that can navigate by receiving a steering signal transmitted from an RC controller 23 via a transmitting/receiving antenna through a predetermined network, an underwater drone 31 that performs underwater exploration based on an exploration signal transmitted from the RC controller 23, and a management device 11 shown in Fig. 2 that processes exploration information transmitted from the ship.
図1において、船舶1は、RCコントローラ23から送信される信号に基づいて、船舶1に装備される水中ドローン31を海中へ投下するとともに、投下された水中ドローン31を海中から回収する引揚げ/引き降ろしする手段(図示しない)を備え、水中ドローン31は、設定された探査海底域内において、海底を撮影する海中カメラ2と、送受波機が配置されたソナーシステム3を制御する探査制御部として機能するコントローラ4と、RCコントローラ23から送信される制御信号に基づいて、水中ドローン31の航行針路を制御する航行制御部4aと、船舶1のエンジン5と操船方向を決定するラダーや、各種装備品の動作を制御する装備デバイスコントローラ4bを備える。
なお、コントローラ4は、水中ドローン31が備えるマルチビームソナーから所定周波数の送信波を前記海中で発信することが可能に構成されている。
6はスクリューで、エンジン5の回転力を可逆的に伝達することで正転または逆転させる。24はアンテナで、船舶1と水中ドローン31との間で2.5Ghzの操船制御通信を行う。
In Figure 1, the ship 1 drops an underwater drone 31 equipped on the ship 1 into the sea based on a signal transmitted from the RC controller 23, and is equipped with a means for hoisting/lowering (not shown) to recover the dropped underwater drone 31 from the sea. The underwater drone 31 is equipped with a controller 4 that functions as an exploration control unit that controls an underwater camera 2 that photographs the seabed within a set exploration seabed area, a sonar system 3 in which a transmitter/receiver is arranged, a navigation control unit 4a that controls the navigation course of the underwater drone 31 based on a control signal transmitted from the RC controller 23, and an equipment device controller 4b that controls the operation of the engine 5 of the ship 1, the rudder that determines the steering direction, and various other equipment.
The controller 4 is configured to be able to transmit a transmission wave of a predetermined frequency underwater from the multi-beam sonar equipped on the underwater drone 31.
Reference numeral 6 denotes a screw, which rotates forward or backward by reversibly transmitting the rotational force of the engine 5. Reference numeral 24 denotes an antenna, which performs 2.5 GHz ship-steering control communication between the ship 1 and the underwater drone 31.
8はモニタで、水中ドローン31に設けるカメラが撮像した水中画像情報を画像処理した後の水中画像を表示する。7はアンテナで、5G環境のキャリアを利用して陸地に設ける拠点に設置される図2に示す管理装置11と無線通信する。 8 is a monitor that displays underwater images after image processing of underwater image information captured by a camera installed on the underwater drone 31. 7 is an antenna that uses a 5G environment carrier to wirelessly communicate with a management device 11 shown in Figure 2 that is installed at a base on land.
本実施形態では、浅瀬における海底探査する第1の探査部と、やや深め水深150~400mの海底を探査する第2の探査部とを備え、船舶1に乗り込む作業者がRCコントローラ23を操作して、第1の探査部と第2の探査部とを自在に切り替えて海底構造物や海底形状を探査することが可能に構成されている。 In this embodiment, the vessel is equipped with a first exploration unit that explores the seabed in shallow waters and a second exploration unit that explores the seabed at a slightly deeper depth of 150 to 400 m. An operator on board the vessel 1 can operate the RC controller 23 to freely switch between the first and second exploration units to explore undersea structures and the shape of the seabed.
管理装置11は、船舶1が探査する探査海域に基づく航行ルートを設定するルート設定手段14-5と、ルート設定手段14-5により設定された前記航行ルートを船舶1に送信して起点港から出航させて探査海域まで移動航行させる第1の移動航行手段14-1と、ルート設定手段14-5により設定された航行ルートにより定まる探査海域から起点港に帰還させる帰還航行ルートを船舶に送信して起点港まで帰還航行させる第2の移動航行手段14-2と、船舶1から送信される探査情報を受信することにより海底の地形情報および海底に敷設された構造部の形状情報を解析する解析手段14-3と、解析手段14-3が解析した探査情報に基づいて探査結果を示す海底地形、海底構造物を示す3D海底探査画像を作成する作成手段14-4と、作成手段14-4が作成した3D海底探査画像を所定の海図に紐づけて蓄積する外部メモリ22と、外部メモリ22に蓄積された3D海底探査画像を出力する表示部21と、を備える。 The management device 11 includes a route setting means 14-5 for setting a navigation route based on the exploration area to be explored by the ship 1, a first movement navigation means 14-1 for transmitting the navigation route set by the route setting means 14-5 to the ship 1 and having the ship depart from the starting port and navigate to the exploration area, a second movement navigation means 14-2 for transmitting a return navigation route to the ship from the exploration area determined by the navigation route set by the route setting means 14-5 to the ship and having the ship navigate back to the starting port, and The system includes an analysis means 14-3 that analyzes seabed topography information and shape information of structural parts laid on the seabed by receiving exploration information transmitted from the analysis means 14-3, a creation means 14-4 that creates 3D seabed exploration images showing seabed topography and seabed structures that show the exploration results based on the exploration information analyzed by the analysis means 14-3, an external memory 22 that stores the 3D seabed exploration images created by the creation means 14-4 by linking them to a specified nautical chart, and a display unit 21 that outputs the 3D seabed exploration images stored in the external memory 22.
なお、本例は、船舶1の甲板における作業者がRCコントローラ23を操作する例を示すが、船舶1は、無人化した構成として、RCコントローラ23を操作する作業者が管理装置11に近接して位置に配置したシステム構成としてもよい。 In this example, an operator on the deck of the ship 1 operates the RC controller 23, but the ship 1 may be configured as an unmanned system in which an operator operating the RC controller 23 is located close to the management device 11.
図2は、本実施形態を示す無人海中探査システムにおける陸上基地の設ける管理装置の構成を説明するブロック図である。
図2において、11は管理装置で、無線コントローラ12がアンテナ24を介して図1に示した船舶1と所定のキャリアを介して相互に通信する。
13はCPUで、インタフェース(I/O)15を介して接続される外部メモリ22からメモリ部14にロードされる各種のアプリケーションを実行する。
FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of a management device provided at a land base in the unmanned underwater exploration system according to this embodiment.
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a management device, in which a wireless controller 12 communicates with the ship 1 shown in FIG. 1 via an antenna 24 and a predetermined carrier.
Reference numeral 13 denotes a CPU, which executes various applications loaded into a memory unit 14 from an external memory 22 connected via an interface (I/O) 15 .
21は表示部で、CPU13がアンテナ24を介して船舶1から送信される海底探査におけるソナー受信情報、カメラが撮像した海中画像情報に対して画像演算処理、データ解析処理により結果から作成される海底探査画像を表示する。 21 is a display unit, which displays the sonar reception information for seabed exploration transmitted from the ship 1 via the antenna 24 by the CPU 13, the underwater image information captured by the camera, image calculation processing, and data analysis processing to create seabed exploration images.
図3は、図2に示したメモリ部14に展開されるプログラム構成を説明するブロック図である。
図3において、14-1は第1の移動航行手段で、ルート設定手段14-5により設定された航行ルートを船舶1に送信して起点港から出航させて探査海域まで移動航行させる制御を行う。
FIG. 3 is a block diagram for explaining the configuration of a program developed in the memory unit 14 shown in FIG.
In FIG. 3, 14-1 denotes a first navigation means, which transmits the navigation route set by the route setting means 14-5 to the ship 1 and controls the ship to depart from the starting port and navigate to the exploration sea area.
14-2は第2の移動航行手段で、ルート設定手段14-5により設定された航行ルートにより定まる探査海域から起点港に帰還させる帰還航行ルートを船舶1に送信して起点港まで帰還航行させる制御を行う。 14-2 is a second navigation means, which transmits to the ship 1 a return navigation route from the survey area to the starting port, determined by the navigation route set by the route setting means 14-5, and controls the return navigation to the starting port.
14-3は解析手段で、船舶1から送信される探査情報を受信することにより海底の地形情報および海底に敷設された構造部の形状情報を解析する演算処理を行う。14-4は作成手段で、解析手段14-3が解析した探査情報に基づいて探査結果を示す海底地形、海底構造物を示す3D海底探査画像を作成する演算処理を行う。 14-3 is an analysis means that performs calculation processing to analyze the seabed topography information and the shape information of the structural parts laid on the seabed by receiving the exploration information transmitted from the ship 1. 14-4 is a creation means that performs calculation processing to create a 3D seabed exploration image showing the seabed topography and the seabed structures showing the exploration results based on the exploration information analyzed by the analysis means 14-3.
なお、外部メモリ22は、作成手段14-4が作成した3D海底探査画像を所定の海図に紐づけて蓄積する。また、管理装置11は、外部メモリ22に築盛された3D海底探査画像を出力する出力手段として、表示部21、印刷装置(図示しない)を接続することが可能に構成されている。 The external memory 22 stores the 3D seabed exploration images created by the creation means 14-4 in association with a specified nautical chart. The management device 11 is also configured to be capable of connecting a display unit 21 and a printer (not shown) as output means for outputting the 3D seabed exploration images stored in the external memory 22.
図4は、図2に示したコントローラ4の構成を説明するブロック図である。
図4に示す装備デバイスコントローラ4bにおいて、4b-1はエンジン制御部で、船舶1の図示しないエンジン5を総括的に制御する。なお、エンジン制御4b-1は、RCコントローラ23からの操作信号に基づいてエンジン部をコントロールすることも可能である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the controller 4 shown in FIG.
4, 4b-1 is an engine control unit that performs overall control of an engine 5 (not shown) of the vessel 1. The engine control 4b-1 can also control the engine unit based on an operation signal from the RC controller 23.
4b-2はソナー制御部で、マルチビームを海中に送信し、海底から反射される反射波を受信して海底形状を確定する海底形状情報を収集する。 4b-2 is the sonar control unit, which transmits multiple beams into the sea and receives waves reflected from the seabed to collect seabed shape information that determines the shape of the seabed.
4b-3は水中ドローン制御部で、RCコントローラ23からの操作信号に基づいて水中ドローン31を潜航、浮上、移動方向等を制御する。4b-4はカメラ制御部で、RCコントローラ23からの操作信号に基づいて水中ドローン31が装備する海中カメラ2の撮影、撮影補助ライトの点灯を制御する。 4b-3 is an underwater drone control unit that controls the diving, surfacing, movement direction, etc. of the underwater drone 31 based on operation signals from the RC controller 23. 4b-4 is a camera control unit that controls the shooting of the underwater camera 2 equipped on the underwater drone 31 and the lighting of the shooting auxiliary light based on operation signals from the RC controller 23.
図5は、本実施形態を示す無人海中探査システムに適用する水中ドローン31の外観を示す斜視図である。 Figure 5 is a perspective view showing the appearance of an underwater drone 31 that is applied to the unmanned underwater exploration system according to this embodiment.
図5において、100はドローン本体で、水中カメラ102、測位システム103、ソナー、前進スラスタ、鉛直スラスタ、横スラスタ、通信ユニット、コントローラユニットを備え、船上のウインチに接続される巻上げケーブル(図示しない)により潜航した本体を船上200まで引き上げることができる構成を備える。また、ドローン本体100は、4軸ジョイスティックを備える操作コントローラと無線通信することで、カメラ位置、撮影角度を調整可能である。 In FIG. 5, 100 denotes the drone body, which is equipped with an underwater camera 102, a positioning system 103, a sonar, a forward thruster, a vertical thruster, a lateral thruster, a communication unit, and a controller unit, and is configured so that the submerged body can be pulled up to the ship 200 by a hoisting cable (not shown) connected to a winch on the ship. The drone body 100 can also adjust the camera position and shooting angle by wirelessly communicating with an operation controller equipped with a four-axis joystick.
また、操作コントローラを船舶1上で操作することで、本体に図示しない撮影用のライトを点灯することができる。また、ドローン本体100は自動方位機能および自動深度機能を備えることが可能に構成されている。 In addition, by operating the operation controller on the ship 1, a light for photography (not shown) on the main body can be turned on. The drone main body 100 is also configured to have an automatic orientation function and an automatic depth function.
図6は、本実施形態を示す無人海中探査システムにおける無人船舶により潜航した水中ドローンによる探査例を示す図である。 Figure 6 shows an example of exploration using an underwater drone submerged by an unmanned ship in the unmanned underwater exploration system according to this embodiment.
本実施形態では、RCコントローラ23を操作する作業者が船舶1に乗船していなくても、管理装置11が設置される本部において、船舶1と、水中ドローン31を操船し、かつ、水中ドローン31が装備するソナー、海中カメラ2の作動を無線通信により制御したり、船舶1が備えるソナーシステム3や、海中カメラ2の作動を無線通信により制御したりすることをモードで切り替え制御可能に構成されている。 In this embodiment, even if the operator operating the RC controller 23 is not on board the ship 1, the headquarters where the management device 11 is installed is configured to be able to switch between modes to operate the ship 1 and the underwater drone 31, control the operation of the sonar and underwater camera 2 equipped on the underwater drone 31 via wireless communication, and control the operation of the sonar system 3 equipped on the ship 1 and the underwater camera 2 via wireless communication.
〔第1実施形態の効果〕
本実施形態によれば、海面から10メートル程度の浅瀬における海底形状測量や、海面から150mから400m程度の海底形状測量を遠隔制御できるため、従来の海底探査に関わる装備を小型化するとともに、安価なシステムとして構築できる。また、海底探査に要する作業者の数を大幅に削減することができる。
[Effects of the First Embodiment]
According to this embodiment, it is possible to remotely control the survey of the seabed shape in shallow waters about 10 meters below the sea surface and the survey of the seabed shape about 150 to 400 meters above the sea surface, so that the equipment related to conventional seabed exploration can be made smaller and an inexpensive system can be constructed. Also, the number of workers required for seabed exploration can be significantly reduced.
〔第2実施形態〕
以下、船舶側の作業処理および管理装置側の作業処理を示す無人海中探査システムにおける制御方法について詳述する。
Second Embodiment
A control method in the unmanned underwater exploration system, which shows the work processing on the ship side and the work processing on the management device side, will be described in detail below.
〔船舶側の作業処理〕
図7は、本実施形態を示す無人海中探査システムにおける船舶側の作業処理を示すフローチャートである。なお、(1)~(12)は各ステップを示し、各ステップは、船舶1のコントローラ4が記憶された制御プログラムを実行することで実現される。
[Ships' side work processing]
7 is a flowchart showing the ship-side operation process in the unmanned underwater exploration system according to this embodiment. Note that (1) to (12) indicate each step, and each step is realized by the controller 4 of the ship 1 executing a stored control program.
まず、RCコントローラ23から水中ドローン31を海中へ潜航させるための引き落とし信号を受信したら(1)、船舶1に船首部に設けるウインチを制御して水中ドローン31を潜航させる(2)。 First, when a pull-down signal for submerging the underwater drone 31 into the sea is received from the RC controller 23 (1), the winch installed at the bow of the ship 1 is controlled to submerge the underwater drone 31 (2).
次に、RCコントローラ23から水中ドローン31のカメラ102をオンする信号を受信したら(3)、カメラによる海中撮影を開始する。
次に、RCコントローラ23は水中ドローン31のカメラから送信される海中映像がOKかどうかを確認し(4)、受信したカメラが撮像した海中動画情報を外部メモリ22に蓄積する。
Next, when a signal to turn on the camera 102 of the underwater drone 31 is received from the RC controller 23 (3), underwater photography by the camera begins.
Next, the RC controller 23 checks whether the underwater footage transmitted from the camera of the underwater drone 31 is OK (4), and stores the received underwater video information captured by the camera in the external memory 22.
次に、RCコントローラ23は水中ドローン31のソナーシステムを作動させ(5)、水中ドローン31から送信される音波の反射波を受信する(6)。
次に、船舶1のコントローラ4は、RCコントローラ23から船舶1の航路を変更する指示がなされているかを判断する(7)。ここで、船舶1のコントローラ4が航路を変更すると判断した場合、エンジン5の始動を制御して探査海域を移動する(8)。
Next, the RC controller 23 activates the sonar system of the underwater drone 31 (5) and receives the reflected sound waves transmitted from the underwater drone 31 (6).
Next, the controller 4 of the vessel 1 judges whether an instruction to change the course of the vessel 1 has been issued from the RC controller 23 (7). If the controller 4 of the vessel 1 judges that the course should be changed, it controls the start of the engine 5 to move through the exploration sea area (8).
次に、指定された海域の探査を完了した場合、船舶1のコントローラ4は、RCコントローラ23から水中ドローン31を回収する指示を受けているかどうかを判断する。ここで、船舶1のコントローラ4は、RCコントローラ23から水中ドローン31を回収する指示を受けていると判断した場合、上記ウインチを駆動して水中ドローン31を海中から回収する(9)。 Next, when the exploration of the specified sea area is completed, the controller 4 of the ship 1 judges whether or not it has received an instruction from the RC controller 23 to recover the underwater drone 31. Here, when the controller 4 of the ship 1 judges that it has received an instruction from the RC controller 23 to recover the underwater drone 31, it drives the winch to recover the underwater drone 31 from the sea (9).
次に、船舶1のコントローラ4は、移動した座標位置があらかじめ設定された探査海域かを判断する(10)。ここで、船舶1のコントローラ4は、移動した座標位置があらかじめ設定された探査海域であると判断した場合、海中探査を再開するかどうかを判断し(11)、探査を再開する場合は、ステップ(1)へ戻り、探査作業を繰り返す。 Next, the controller 4 of the ship 1 judges whether the moved coordinate position is a preset exploration area (10). If the controller 4 of the ship 1 judges that the moved coordinate position is a preset exploration area, it judges whether to resume the underwater exploration (11). If the exploration is to be resumed, the controller 4 of the ship 1 returns to step (1) and repeats the exploration work.
一方、ステップ(11)で、海底探査を再開しない(探査終了)と判断した場合は、船舶1のコントローラ4は、RCコントローラ23からの帰港指示を受け取ることで(12)、あらかじめ設定された出航港へ向けて帰港航行を行い、出航港に帰港したら、本処理を終了する。 On the other hand, if it is determined in step (11) that the seabed exploration will not be resumed (exploration has ended), the controller 4 of the ship 1 receives a return port instruction from the RC controller 23 (12) and sails back to the pre-set port of departure, and ends this process once it has returned to the port of departure.
これにより、船舶1は、RCコントローラ23から受信する操船信号、水中ドローン潜航、浮上等を制御して、海底を探査して、海底の形状、海底の構造物を無人で調査することが可能となる。
なお、RCコントローラ23は、海流の変化に適応して、管理装置11から船舶1の探査海域を操船するための複数の航行ルートを設定することが可能である。
This enables the ship 1 to control the maneuvering signals received from the RC controller 23, the underwater drone's diving and surfacing, etc., to explore the seabed and investigate the shape of the seabed and structures on the seabed in an unmanned manner.
In addition, the RC controller 23 is capable of setting multiple navigation routes for maneuvering the ship 1 in the exploration area from the management device 11 in response to changes in ocean currents.
〔管理装置側の作業処理〕
図8は、本実施形態を示す無人海中探査システムにおける船舶側の作業処理を示すフローチャートである。なお、(21)~(30)は各ステップを示し、各ステップは、管理装置11のCPU13が記憶された制御プログラムを実行することで実現される。本例は、船舶1に作業者が乗船し、作業者が操作するデータ端末と管理装置11とが通信可能とし、船舶1のエンジン始動を作業者が行うものとする。
[Operation Processing on the Management Device Side]
8 is a flowchart showing the work processing on the ship side in the unmanned underwater exploration system according to this embodiment. Note that (21) to (30) indicate each step, and each step is realized by the CPU 13 of the management device 11 executing a stored control program. In this example, it is assumed that an operator is on board the ship 1, a data terminal operated by the operator is capable of communicating with the management device 11, and the operator starts the engine of the ship 1.
管理装置11のCPU13は、蓄積された探査海域の海流の変化に適応して船舶1の探査ルートを設定する(21)。次に、CPU13は、設定した探査ルートに関わる情報を船舶1に送信する(22)。この探査ルートの情報は、船舶1に作業者が乗船し、作業者が操作するデータ端末にインストールされたアプリに通知されるものとする。 The CPU 13 of the management device 11 sets an exploration route for the ship 1 in accordance with the accumulated changes in ocean currents in the exploration area (21). Next, the CPU 13 transmits information related to the set exploration route to the ship 1 (22). This exploration route information is notified to an app installed on a data terminal operated by an operator on board the ship 1.
次に、作業者は、データ端末に表示される操作画面に表示された指示に基づいて、船舶1のエンジン5を始動する(23)。なお、船舶1の操船により移動する位置情報は、GPS信号を追跡することで管理装置11は常時把握することができるものとする。 Next, the operator starts the engine 5 of the vessel 1 based on the instructions displayed on the operation screen displayed on the data terminal (23). Note that the management device 11 can constantly obtain position information of the vessel 1 as it moves due to its maneuvering by tracking the GPS signal.
次に、管理装置11は、船舶1が目的海域に到達したかどうかをGPS信号を受信して判断し(24)、船舶1が目的海域に到達したと判断した場合、船舶1から無線送信される探査情報を受信する(25)。なお、船舶1上でも、表示部21でカメラ102が撮像する海底画像が表示されるものとする。 Next, the management device 11 receives the GPS signal to determine whether the ship 1 has reached the destination sea area (24), and if it determines that the ship 1 has reached the destination sea area, receives the exploration information wirelessly transmitted from the ship 1 (25). Note that the seabed image captured by the camera 102 is also displayed on the display unit 21 on the ship 1.
この際、船舶1上では、作業者がRCコントローラ23を操作して、水中ドローン31の潜航、浮上等が制御されている。また、浅い海底においては、海中カメラ2による撮像情報が表示される。
次に、管理装置11は、船舶1から送信された探査情報を図示しない解析プログラムを起動して海底の深度、形状等を3次元解析する(26)。
At this time, an operator on the ship 1 operates the RC controller 23 to control the diving, surfacing, etc. of the underwater drone 31. Also, on the shallow seabed, image information captured by the underwater camera 2 is displayed.
Next, the management device 11 starts an analysis program (not shown) for the exploration information transmitted from the ship 1, and performs a three-dimensional analysis of the depth, shape, etc. of the seabed (26).
次に、CPU13は、3次元解析結果に基づいて海底の形状等を3D画像として表示するための解析画像を作成する(27)。
次に、CPU13は、解析画像情報を外部メモリ22に蓄積する(28)。なお、蓄積する解析画像情報は、所定のID情報が付与され、外部メモリ22から随時読み出して表示部21に表示することが可能である。
Next, the CPU 13 creates an analysis image for displaying the shape of the seabed, etc. as a 3D image based on the three-dimensional analysis results (27).
Next, the CPU 13 stores the analysis image information in the external memory 22 (28). The stored analysis image information is provided with predetermined ID information, and can be read out from the external memory 22 and displayed on the display unit 21 as needed.
次に、外部メモリ22に蓄積した解析画像情報の出力指示を受け付けた場合(29)、表示部21に探査した海域の構造、形状を示す3D画像を表示部21に出力して(30)、本処理を終了する。
なお、管理装置11は、所定の印刷デバイスに3D海底探査画像を出力したり、所定の解析コンピュータに3D海底探査画像を出力したりすることも可能である。
Next, when an instruction to output the analysis image information stored in the external memory 22 is received (29), a 3D image showing the structure and shape of the explored sea area is output to the display unit 21 (30), and this process is terminated.
In addition, the management device 11 is also capable of outputting 3D seabed exploration images to a specified printing device, or outputting 3D seabed exploration images to a specified analysis computer.
〔第2実施形態の効果〕
これにより、管理装置11は、調査する船舶1に近接することなく、所望の探査本部に遠隔的に設置され、かつ、精密な海洋、海底調査を監視するとともに、統括的に船舶1や水中ドローン31を使用した潜水調査を自在に行うことができる。
[Effects of the second embodiment]
As a result, the management device 11 can be installed remotely at the desired exploration headquarters without being in close proximity to the ship 1 to be surveyed, and can monitor precise marine and seabed surveys as well as freely conduct diving surveys using the ship 1 and underwater drone 31 in a comprehensive manner.
上記実施形態では、船舶自体が探査するシステムを例としているが探査船舶を曳航する他の船舶1とが連系するシステムにおいても、曳航する船舶1を無人化してRCコントローラ23で探査海域をGSP情報を用いながら所定の探査海域の海底を探査するシステムとすることも可能である。
また、船舶1は、RCコントローラに限らず、管理装置11の無線コントローラ12が起動する自動操舵プログラムを実行して、船舶1の操船、操舵、各機器の点検、水中ドローン23の海中投入、海中からの引揚げを行うウインチを遠隔制御する構成としてもよいし、RCコントローラと管理装置11が連携して船舶の操船、操舵、各機器の点検、水中ドローン23の海中投入、海中からの引揚げを行うウインチを遠隔制御する構成としてもよい。
In the above embodiment, a system in which the ship itself performs the exploration is exemplified, but in a system in which the exploration ship is connected to another ship 1 that tows the exploration ship, it is also possible to make the towing ship 1 unmanned and use the RC controller 23 to explore the seabed of a specified exploration area using GPS information.
In addition, the ship 1 may be configured to execute an automatic steering program started by the wireless controller 12 of the management device 11, without being limited to an RC controller, to remotely control a winch that steers, steers, inspects each piece of equipment, and launches and lifts the underwater drone 23 from the sea, or the RC controller and management device 11 may work together to remotely control a winch that steers, steers, inspects each piece of equipment, and launches and lifts the underwater drone 23 from the sea.
なお、船舶と管理装置との間における通信は、無線、有線の他に衛星を利用する通信を含めて、地球上の海洋域において、本発明を適用することが可能となる。
以上の記載した本発明に関する開示は、少なくとも下記事項に要約することができる。
The present invention can be applied to communication between a ship and a management device in ocean areas on Earth, including wireless, wired, and satellite-based communication.
The disclosure regarding the present invention described above can be summarized at least as follows.
(1)所定のネットワークを介してRCコントローラから送信される操舵信号を送受信アンテナを介して受信して航行可能な船舶と、前記RCコントローラから送信される探査信号に基づいて海中探査を行う水中ドローンと、前記船舶から送信される探査情報を処理する管理装置と、が通信可能な無人海中探査システムであって、前記船舶は、前記RCコントローラから送信される信号に基づいて、前記船舶に装備される水中ドローンを海中へ投下するとともに、投下された前記水中ドローンを海中から回収する引揚げ/引き降ろしする手段を備え、前記水中ドローンは、設定された探査海底域内において、海底を撮影する海中カメラと、送受波機が配置されたソナーシステムを制御する探査制御部と、前記RCコントローラから送信される信号に基づいて、前記水中ドローンの航行針路を制御する航行制御部と、を備え、前記管理装置は、前記船舶が探査する探査海域に基づく航行ルートを設定するルート設定手段と、前記ルート設定手段により設定された前記航行ルートを前記船舶に送信して起点港から出航させて前記探査海域まで移動航行させる第1の移動航行手段と、前記ルート設定手段により設定された前記航行ルートにより定まる探査海域から起点港に帰還させる帰還航行ルートを前記船舶に送信して前記起点港まで帰還航行させる第2の移動航行手段と、前記船舶から送信される探査情報を受信することにより海底の地形情報および海底に敷設された構造部の形状情報を解析する解析手段と、前記解析手段が解析した探査情報に基づいて探査結果を示す海底地形、海底構造物を示す3D海底探査画像を作成する作成手段と、前記作成手段が作成した前記3D海底探査画像を所定の海図に紐づけて蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段に築盛された前記3D海底探査画像を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。 (1) An unmanned underwater exploration system capable of communicating between a ship capable of navigating by receiving steering signals transmitted from an RC controller via a transmitting/receiving antenna through a predetermined network, an underwater drone that performs underwater exploration based on exploration signals transmitted from the RC controller, and a management device that processes exploration information transmitted from the ship, wherein the ship is equipped with a means for dropping an underwater drone equipped on the ship into the sea based on signals transmitted from the RC controller and a means for recovering/lowering the dropped underwater drone from the sea, the underwater drone is equipped with an underwater camera that photographs the seabed within a set exploration seabed area, an exploration control unit that controls a sonar system in which a transducer is disposed, and a navigation control unit that controls the navigation course of the underwater drone based on signals transmitted from the RC controller, and the management device processes the exploration information transmitted from the ship. The system is characterized by comprising a route setting means for setting a navigation route based on the area, a first navigation means for transmitting the navigation route set by the route setting means to the ship and having the ship depart from the starting port and navigate to the exploration area, a second navigation means for transmitting a return navigation route from the exploration area determined by the navigation route set by the route setting means to the ship and having the ship navigate to the starting port, an analysis means for analyzing the topographical information of the seabed and the shape information of the structural parts laid on the seabed by receiving the exploration information transmitted from the ship, a creation means for creating a 3D seabed exploration image showing the seabed topography and the seabed structure showing the exploration results based on the exploration information analyzed by the analysis means, a storage means for storing the 3D seabed exploration image created by the creation means by linking it to a specified nautical chart, and an output means for outputting the 3D seabed exploration image built up in the storage means.
(2)前記探査制御部は、前記水中ドローンが備えるマルチビームソナーから所定周波数の送信波を前記海中で発信することを特徴とする。 (2) The exploration control unit is characterized in that it transmits a transmission wave of a predetermined frequency into the ocean from a multi-beam sonar equipped in the underwater drone.
(3)前記探査制御部は、前記水中ドローンが備える海中カメラの撮像するビーム光源の光量を制御することを特徴とする。 (3) The exploration control unit is characterized in that it controls the amount of light from a beam light source used for capturing images with an underwater camera equipped on the underwater drone.
(4)前記ルート設定手段は、前記船舶が探査する探査海域の海流の変化に適応して複数の航行ルートを設定することを特徴とする。 (4) The route setting means is characterized in that it sets multiple navigation routes in response to changes in ocean currents in the exploration area explored by the vessel.
(5)所定のネットワークを介してRCコントローラから送信される操舵信号を送受信アンテナを介して受信して航行可能な船舶と、前記RCコントローラから送信される探査信号に基づいて海中探査を行う水中ドローンと、前記船舶から送信される探査情報を処理する管理装置と、が通信可能な無人海中探査システムの制御方法であって、前記船舶は、前記RCコントローラから送信される信号に基づいて、前記船舶に装備される前記水中ドローンを海中へ投下するとともに、投下された前記水中ドローンを海中から回収する引揚げ/引き降ろしするステップを備え、前記水中ドローンは、設定された探査海底域内において、海底を撮影する海中カメラと、送受波機が配置されたソナーシステムを制御する探査制御ステップと、前記RCコントローラから送信される信号に基づいて、前記水中ドローンの航行針路を制御する航行制御ステップと、を備えることを特徴とする。 (5) A control method for an unmanned underwater exploration system capable of communicating with a ship capable of navigating by receiving steering signals transmitted from an RC controller via a transmitting/receiving antenna through a specified network, an underwater drone that performs underwater exploration based on exploration signals transmitted from the RC controller, and a management device that processes exploration information transmitted from the ship, the ship comprising a step of dropping the underwater drone equipped on the ship into the sea based on signals transmitted from the RC controller and a step of recovering/lowering the dropped underwater drone from the sea, the underwater drone comprising an exploration control step of controlling an underwater camera that photographs the seabed and a sonar system equipped with a transducer within a set exploration seabed area, and a navigation control step of controlling the navigation course of the underwater drone based on signals transmitted from the RC controller.
(6)所定のネットワークを介してRCコントローラから送信される操舵信号を送受信アンテナを介して受信して航行可能な船舶と、前記RCコントローラから送信される探査信号に基づいて海中探査を行う水中ドローンと通信し、前記船舶から送信される探査情報を処理する管理装置であって、前記船舶が探査する探査海域に基づく航行ルートを設定するルート設定手段と、前記ルート設定手段により設定された前記航行ルートを前記船舶に送信して起点港から出航させて前記探査海域まで移動航行させる第1の移動航行手段と、前記ルート設定手段により設定された前記航行ルートにより定まる探査海域から起点港に帰還させる帰還航行ルートを前記船舶に送信して前記起点港まで帰還航行させる第2の移動航行手段と、前記船舶から送信される探査情報を受信することにより海底の地形情報および海底に敷設された構造部の形状情報を解析する解析手段と、前記解析手段が解析した探査情報に基づいて探査結果を示す海底地形、海底構造物を示す3D海底探査画像を作成する作成手段と、前記作成手段が作成した前記3D海底探査画像を所定の海図に紐づけて蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段に築盛された前記3D海底探査画像を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。 (6) A management device that communicates with a ship capable of navigating by receiving steering signals transmitted from an RC controller via a transmitting/receiving antenna through a specified network, and an underwater drone that performs underwater exploration based on exploration signals transmitted from the RC controller, and processes exploration information transmitted from the ship, comprising a route setting means for setting a navigation route based on the exploration area to be explored by the ship, a first navigation means for transmitting the navigation route set by the route setting means to the ship, causing it to depart from a starting port and navigate to the exploration area, and a navigation means for determining a navigation route based on the navigation route set by the route setting means. The system is characterized by having a second navigation means for transmitting to the ship a return navigation route from the exploration area to the starting port and for the ship to navigate back to the starting port, an analysis means for receiving the exploration information transmitted from the ship and analyzing the seabed topography information and the shape information of the structural parts laid on the seabed, a creation means for creating a 3D seabed exploration image showing the seabed topography and the seabed structures showing the exploration results based on the exploration information analyzed by the analysis means, a storage means for storing the 3D seabed exploration image created by the creation means by linking it to a specified nautical chart, and an output means for outputting the 3D seabed exploration image built up in the storage means.
(7)所定のネットワークを介してRCコントローラから送信される操舵信号を送受信アンテナを介して受信して航行可能な船舶と、前記RCコントローラから送信される探査信号に基づいて海中探査を行う水中ドローンと、前記船舶から送信される探査情報を処理する管理装置と、が通信可能な無人海中探査システムの制御方法であって、前記管理装置は、前記船舶が探査する探査海域に基づく航行ルートを設定するルート設定ステップと、前記ルート設定ステップにより設定された前記航行ルートを前記船舶に送信して起点港から出航させて前記探査海域まで移動航行させる第1の移動航行ステップと、前記ルート設定ステップにより設定された前記航行ルートにより定まる探査海域から起点港に帰還させる帰還航行ルートを前記船舶に送信して前記起点港まで帰還航行させる第2の移動航行ステップと、前記船舶から送信される探査情報を受信することにより海底の地形情報および海底に敷設された構造部の形状情報を解析する解析ステップと、前記解析ステップが解析した探査情報に基づいて探査結果を示す海底地形、海底構造物を示す3D海底探査画像を作成する作成ステップと、前記作成ステップが作成した前記3D海底探査画像を所定の海図に紐づけて蓄積手段に蓄積する蓄積ステップと、を備えることを特徴とする。 (7) A control method for an unmanned underwater exploration system capable of communicating between a ship capable of navigating by receiving steering signals transmitted from an RC controller via a transmitting/receiving antenna through a predetermined network, an underwater drone that performs underwater exploration based on exploration signals transmitted from the RC controller, and a management device that processes exploration information transmitted from the ship, wherein the management device performs a route setting step of setting a navigation route based on an exploration area to be explored by the ship, a first movement navigation step of transmitting the navigation route set by the route setting step to the ship, causing the ship to depart from a starting port and move and navigate to the exploration area, and The method is characterized by comprising a second navigation step of transmitting to the ship a return navigation route for returning from the exploration area to the starting port, the return navigation route being determined by the navigation route set in the navigation setting step, and causing the ship to navigate back to the starting port; an analysis step of analyzing the topographical information of the seabed and the shape information of the structural parts laid on the seabed by receiving the exploration information transmitted from the ship; a creation step of creating a 3D seabed exploration image showing the seabed topography and the seabed structures showing the exploration results based on the exploration information analyzed in the analysis step; and a storage step of linking the 3D seabed exploration image created in the creation step to a specified nautical chart and storing it in a storage means.
(8)前記管理装置は、前記蓄積手段に築盛された前記3D海底探査画像を出力する出力ステップを備えることを特徴とする。 (8) The management device is characterized by having an output step of outputting the 3D seabed exploration image accumulated in the storage means.
(9)前記管理装置は、前記出力ステップは、所定の表示デバイスに前記3D海底探査画像を出力することを特徴とする。 (9) The management device is characterized in that the output step outputs the 3D seabed exploration image to a specified display device.
(10)前記管理装置は、前記出力ステップは、所定の印刷デバイスに前記3D海底探査画像を出力することを特徴とする。 (10) The management device is characterized in that the output step outputs the 3D seabed exploration image to a specified printing device.
(11)前記管理装置は、前記出力ステップは、所定の解析コンピュータに前記3D海底探査画像を出力することを特徴とする。 (11) The management device is characterized in that the output step outputs the 3D seabed exploration image to a specified analysis computer.
1 船舶
4 コントローラ
11 管理装置
13 CPU
23 RCコントローラ
31 水中ドローン
1 Ship 4 Controller 11 Management device 13 CPU
23 RC controller 31 Underwater drone
Claims (11)
前記船舶は、
前記RCコントローラから送信される信号に基づいて、前記船舶に装備される水中ドローンを海中へ投下するとともに、投下された前記水中ドローンを海中から回収する引揚げ/引き降ろしする手段を備え、
前記水中ドローンは、
設定された探査海底域内において、海底を撮影する海中カメラと、送受波機が配置されたソナーシステムを制御する探査制御部と、
前記RCコントローラから送信される信号に基づいて、前記水中ドローンの航行針路を制御する航行制御部と、を備え、
前記管理装置は、
前記船舶が探査する探査海域に基づく航行ルートを設定するルート設定手段と、
前記ルート設定手段により設定された前記航行ルートを前記船舶に送信して起点港から出航させて前記探査海域まで移動航行させる第1の移動航行手段と、
前記ルート設定手段により設定された前記航行ルートにより定まる探査海域から起点港に帰還させる帰還航行ルートを前記船舶に送信して前記起点港まで帰還航行させる第2の移動航行手段と、
前記船舶から送信される探査情報を受信することにより海底の地形情報および海底に敷設された構造部の形状情報を解析する解析手段と、
前記解析手段が解析した探査情報に基づいて探査結果を示す海底地形、海底構造物を示す3D海底探査画像を作成する作成手段と、
前記作成手段が作成した前記3D海底探査画像を所定の海図に紐づけて蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段に築盛された前記3D海底探査画像を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする無人海中探査システム。 An unmanned underwater exploration system capable of communicating between a ship capable of navigating by receiving a steering signal transmitted from an RC controller via a transmitting/receiving antenna, an underwater drone that performs underwater exploration based on an exploration signal transmitted from the RC controller, and a management device that processes exploration information transmitted from the ship,
The vessel,
A means for dropping an underwater drone equipped on the ship into the sea based on a signal transmitted from the RC controller and for recovering the dropped underwater drone from the sea,
The underwater drone is
an exploration control unit that controls an underwater camera that photographs the seabed within a set exploration seabed area and a sonar system in which a transducer is arranged;
A navigation control unit that controls the navigation course of the underwater drone based on a signal transmitted from the RC controller,
The management device includes:
A route setting means for setting a navigation route based on an exploration area to be explored by the ship;
a first navigation means for transmitting the navigation route set by the route setting means to the ship and having the ship depart from a starting port and navigate to the exploration sea area;
a second navigation means for transmitting to the ship a return navigation route from the survey area determined by the navigation route set by the route setting means to the ship so as to return to the starting port; and
an analysis means for analyzing the topographical information of the seabed and the shape information of the structure laid on the seabed by receiving the exploration information transmitted from the ship;
a creating means for creating a 3D seabed exploration image showing the seabed topography and seabed structures showing the exploration results based on the exploration information analyzed by the analyzing means;
A storage means for storing the 3D seafloor exploration image created by the creation means in association with a predetermined nautical chart;
an output means for outputting the 3D seabed exploration image accumulated in the storage means;
An unmanned underwater exploration system comprising:
前記船舶は、
前記RCコントローラから送信される信号に基づいて、前記船舶に装備される前記水中ドローンを海中へ投下するとともに、投下された前記水中ドローンを海中から回収する引揚げ/引き降ろしするステップを備え、
前記水中ドローンは、
設定された探査海底域内において、海底を撮影する海中カメラと、送受波機が配置されたソナーシステムを制御する探査制御ステップと、
前記RCコントローラから送信される信号に基づいて、前記水中ドローンの航行針路を制御する航行制御ステップと、を備え、
ることを特徴とする無人海中探査システムの制御方法。 A method for controlling an unmanned underwater exploration system capable of communicating with a ship capable of navigating by receiving a steering signal transmitted from an RC controller via a transmitting/receiving antenna, an underwater drone that performs underwater exploration based on an exploration signal transmitted from the RC controller, and a management device that processes exploration information transmitted from the ship, comprising:
The vessel,
A step of dropping the underwater drone equipped on the ship into the sea based on a signal transmitted from the RC controller, and recovering/lowering the dropped underwater drone from the sea,
The underwater drone is
an exploration control step of controlling an underwater camera for photographing the seabed and a sonar system in which a transducer is disposed within the set exploration seabed area;
and a navigation control step of controlling a navigation course of the underwater drone based on a signal transmitted from the RC controller.
A control method for an unmanned underwater exploration system, comprising:
前記船舶が探査する探査海域に基づく航行ルートを設定するルート設定手段と、
前記ルート設定手段により設定された前記航行ルートを前記船舶に送信して起点港から出航させて前記探査海域まで移動航行させる第1の移動航行手段と、
前記ルート設定手段により設定された前記航行ルートにより定まる探査海域から起点港に帰還させる帰還航行ルートを前記船舶に送信して前記起点港まで帰還航行させる第2の移動航行手段と、
前記船舶から送信される探査情報を受信することにより海底の地形情報および海底に敷設された構造部の形状情報を解析する解析手段と、
前記解析手段が解析した探査情報に基づいて探査結果を示す海底地形、海底構造物を示す3D海底探査画像を作成する作成手段と、
前記作成手段が作成した前記3D海底探査画像を所定の海図に紐づけて蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段に築盛された前記3D海底探査画像を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする管理装置。 A management device that communicates with a ship capable of sailing by receiving a steering signal transmitted from an RC controller via a predetermined network through a transmitting/receiving antenna, and an underwater drone that performs underwater exploration based on an exploration signal transmitted from the RC controller, and processes exploration information transmitted from the ship,
A route setting means for setting a navigation route based on an exploration area to be explored by the ship;
a first navigation means for transmitting the navigation route set by the route setting means to the ship and having the ship depart from a starting port and navigate to the exploration sea area;
a second navigation means for transmitting to the ship a return navigation route from the survey area determined by the navigation route set by the route setting means to the ship so as to return to the starting port; and
an analysis means for analyzing the topographical information of the seabed and the shape information of the structure laid on the seabed by receiving the exploration information transmitted from the ship;
a creating means for creating a 3D seabed exploration image showing the seabed topography and seabed structures showing the exploration results based on the exploration information analyzed by the analyzing means;
A storage means for storing the 3D seafloor exploration image created by the creation means in association with a predetermined nautical chart;
an output means for outputting the 3D seabed exploration image accumulated in the storage means;
A management device comprising:
前記管理装置は、
前記船舶が探査する探査海域に基づく航行ルートを設定するルート設定ステップと、
前記ルート設定ステップにより設定された前記航行ルートを前記船舶に送信して起点港から出航させて前記探査海域まで移動航行させる第1の移動航行ステップと、
前記ルート設定ステップにより設定された前記航行ルートにより定まる探査海域から起点港に帰還させる帰還航行ルートを前記船舶に送信して前記起点港まで帰還航行させる第2の移動航行ステップと、
前記船舶から送信される探査情報を受信することにより海底の地形情報および海底に敷設された構造部の形状情報を解析する解析ステップと、
前記解析ステップが解析した探査情報に基づいて探査結果を示す海底地形、海底構造物を示す3D海底探査画像を作成する作成ステップと、
前記作成ステップが作成した前記3D海底探査画像を所定の海図に紐づけて蓄積手段に蓄積する蓄積ステップと、
を備え、
ることを特徴とする無人海中探査システムの制御方法。 A method for controlling an unmanned underwater exploration system capable of communicating with a ship capable of navigating by receiving a steering signal transmitted from an RC controller via a transmitting/receiving antenna, an underwater drone that performs underwater exploration based on an exploration signal transmitted from the RC controller, and a management device that processes exploration information transmitted from the ship, comprising:
The management device includes:
A route setting step of setting a navigation route based on an exploration area to be explored by the ship;
a first movement/navigation step of transmitting the navigation route set by the route setting step to the ship and having the ship depart from a starting port and move to the exploration sea area;
a second movement navigation step of transmitting to the ship a return navigation route from the exploration sea area determined by the navigation route set in the route setting step to a starting port, and causing the ship to navigate back to the starting port;
an analysis step of analyzing topographical information of the seabed and shape information of a structure laid on the seabed by receiving the exploration information transmitted from the ship;
a creating step of creating a 3D seabed exploration image showing the seabed topography and seabed structures showing the exploration results based on the exploration information analyzed in the analyzing step;
a storage step of linking the 3D seabed exploration image created in the creation step to a predetermined nautical chart and storing the image in a storage means;
Equipped with
A control method for an unmanned underwater exploration system, comprising:
前記蓄積手段に築盛された前記3D海底探査画像を出力する出力ステップを備えることを特徴とする請求項7に記載の無人海中探査システムの制御方法テム。 The management device includes:
8. The control method for an unmanned underwater exploration system according to claim 7, further comprising an output step of outputting the 3D seabed exploration image accumulated in the storage means.
前記出力ステップは、所定の表示デバイスに前記3D海底探査画像を出力することを特徴とする請求項8に記載の無人海中探査システムの制御方法。 The management device includes:
9. The control method for an unmanned underwater exploration system according to claim 8, wherein the output step outputs the 3D seabed exploration image to a predetermined display device.
前記出力ステップは、所定の印刷デバイスに前記3D海底探査画像を出力することを特徴とする請求項7に記載の無人海中探査システムの制御方法。 The management device includes:
The control method for an unmanned underwater exploration system according to claim 7 , wherein the output step outputs the 3D seabed exploration image to a predetermined printing device.
前記出力ステップは、所定の解析コンピュータに前記3D海底探査画像を出力することを特徴とする請求項7に記載の無人海中探査システムの制御方法。 The management device includes:
8. The method for controlling an unmanned underwater exploration system according to claim 7, wherein said output step outputs said 3D seabed exploration image to a predetermined analysis computer.
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