特開 2024-118519 拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム、及び拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024118519

(43)【公開日】2024-09-02

(54)【発明の名称】拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム、及び拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法

(51)【国際特許分類】

   B63C 11/00 20060101AFI20240826BHJP

   B63C 11/48 20060101ALI20240826BHJP

【ＦＩ】

B63C11/00 C

B63C11/48 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】23

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023024836

(22)【出願日】2023-02-21

(71)【出願人】

【識別番号】501204525

【氏名又は名称】国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】篠野 雅彦

(57)【要約】

【課題】水中航走体と水上中継機とが情報伝送線で連結されるシステムにおいて、水中航走体を用いて点検対象物の点検を行う際に、情報伝送線が引っ掛かるトラブルを避けることのできる拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムを提供する。
【解決手段】第１水中航走体１００と、第２水中航走体１０２と、水上中継機２００を備え、撮像手段で撮像した画像情報を水中光通信により第２水中航走体１０２から第１水中航走体１００へ送信し、第１水中航走体１００と水上中継機２００とを連結した情報伝送線２４によって第１水中航走体１００で受信した画像情報を水上中継機２００で伝送し、第１水中航走体１００によって第２水中航走体１０２を追尾させるとともに、水上中継機２００と情報伝送線２４と第１水中航走体１００を介して第２水中航走体１０２に指示を伝える構成とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水中の点検対象物を点検するための拡張可能な水中航走体を有する水中航走体－水上中継機連結システムであって、
航走体位置推定手段を有した第１水中航走体と、
前記点検対象物を撮像するための撮像手段を有した第２水中航走体と、
前記撮像手段で撮像した画像情報を水中光通信により前記第１水中航走体に送信する前記第２水中航走体に設けた光送信手段と、
前記第１水中航走体に設けた前記画像情報を受信する光受信手段と、
中継機推進手段と中継機位置計測手段を有し水面近傍を移動可能な水上中継機と、
前記第１水中航走体と前記水上中継機とを連結し前記第１水中航走体で受信した前記画像情報の伝送を行う情報伝送線と、
前記第２水中航走体と前記第１水中航走体と前記水上中継機とを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記第１水中航走体を前記第２水中航走体と所定の距離範囲内及び所定の相対方位範囲内を保ちながら追尾させるとともに、前記水上中継機と前記情報伝送線と前記第１水中航走体を介して前記第２水中航走体に指示を伝えることで前記点検対象物を撮像する制御を行うことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項2】

請求項１に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記点検対象物は、周囲に線状構造部を有した洋上風力発電設備を含む海洋構造物であり、前記情報伝送線が前記線状構造部と交差しないように、前記所定の距離範囲内及び前記所定の相対方位範囲内を保って前記第１水中航走体の追尾する位置を制御することを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項3】

請求項１に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記水上中継機と前記第１水中航走体に目標緯度及び目標経度を設定する位置設定手段を有した母船を備え、
前記母船と前記水上中継機とが無線通信を利用して前記目標緯度及び前記目標経度及び前記画像情報を含む情報の伝送を行うことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項4】

請求項３に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記第１水中航走体は、前記第２水中航走体を握持する握持手段を有し、
前記制御手段は、前記位置設定手段で設定された前記目標緯度及び前記目標経度と前記中継機位置計測手段で計測された水上位置とに基づいて前記水上中継機の位置を制御するとともに、前記第１水中航走体の位置を前記航走体位置推定手段で推定された水中位置に基づいて制御し、前記第１水中航走体と前記水上中継機とを前記目標緯度及び前記目標経度まで鉛直位置関係を保持しながら並走させる制御を行うことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項5】

請求項４に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記制御手段は、前記握持手段によって前記第１水中航走体が前記第２水中航走体を握持する際、前記第１水中航走体に設けられた撮像手段によって前記第２水中航走体を撮像する制御を行うことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項6】

請求項５に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記第１水中航走体が、前記第２水中航走体を握持する際、前記制御手段が、前記第２水中航走体に設けた前記光送信手段と、前記第１水中航走体に設けた前記光受信手段とにより、前記撮像手段による前記第２水中航走体の撮影映像を水中光通信する制御を行うことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項7】

請求項４に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記第１水中航走体と前記水上中継機が、設定された前記目標緯度及び前記目標経度に存在する前記点検対象物の近傍に到達したときに、前記制御手段が、前記第１水中航走体の前記握持手段を解除して前記第２水中航走体を開放し、前記第２水中航走体を前記点検対象物に接近させて点検する制御を行うことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項8】

請求項１に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記第１水中航走体が、前記第２水中航走体の位置を検出するための撮像手段を含む位置検出手段を有し、前記制御手段が、検出された前記第２水中航走体の前記位置を追尾するように前記第１水中航走体及び前記水上中継機の位置を修正する制御を行うことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項9】

請求項８に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記第１水中航走体が、前記第２水中航走体を照射する第１の照明手段を前記光受信手段と同じ側に有したことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項10】

請求項９に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記水中光通信の波長と、前記第１水中航走体の前記第１の照明手段の波長とを異ならせたことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項11】

請求項９に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記第１水中航走体の前記撮像手段に短波長カットフィルタを含む光学フィルタを設け、前記光学フィルタによって前記水中光通信の波長の光を減衰させて、前記第１水中航走体の前記撮像手段による撮影への前記水中光通信の光の影響を低減させることを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項12】

請求項１に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記第２水中航走体が、前記点検対象物を照射する第２の照明手段を前記光送信手段と反対側に有したことを特徴とする請求項１に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項13】

請求項１に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記制御手段が、ＷＰ（Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ）航行モード、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）航行モード、遠隔操作航行モードのいずれかにより、前記第２水中航走体、前記第１水中航走体、及び前記水上中継機の航行を制御可能であることを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項14】

請求項１３に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記遠隔操作航行モードにおいて、オペレータによって少なくとも前記第２水中航走体の遠隔操作が可能であることを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項15】

請求項１に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記中継機位置計測手段は、衛星測位システム（ＧＮＳＳ）受信機と姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)を有したことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項16】

請求項１に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記航走体位置推定手段は、慣性航法装置(ＩＮＳ)とドップラー対地速度計(ＤＶＬ)、又は姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)とドップラー対地速度計(ＤＶＬ)を有したことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項17】

請求項１に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムであって、
前記水上中継機が水上カメラと水中カメラを有し、前記水上カメラで水上の周辺の水域を撮像するとともに、前記水中カメラで前記情報伝送線を撮像し、前記制御手段が、前記周辺の水域の水域撮像情報との伝送線撮像情報を伝送する制御を行うことを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム。

【請求項18】

請求項１～１７のいずれか１項に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法であって、
前記第２水中航走体を保有した前記第１水中航走体を水中に投入する航走体投入ステップと、
前記水上中継機を水面に投入する中継機投入ステップと、
前記水上中継機と前記第１水中航走体とを鉛直位置関係に臨ませる鉛直位置確保ステップと、
前記水上中継機の水上位置を情報伝送線を介して前記第１水中航走体に伝送し、前記第１水中航走体の水中位置の初期位置として入力する初期位置入力ステップと、
前記水上中継機に前記点検対象物の目標緯度及び目標経度を設定する目標位置設定ステップと、
設定された前記目標緯度及び前記目標経度を前記情報伝送線を介して前記第１水中航走体に伝送し入力する目標位置入力ステップと、
前記目標緯度及び前記目標経度に前記水上中継機と前記第１水中航走体が前記鉛直位置関係を保持しながら並走して向かうように制御する航走制御ステップと、
前記目標緯度及び前記目標経度の周辺に到達後に前記第１水中航走体が保有した前記第２水中航走体を開放する航走体開放ステップとを有することを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法。

【請求項19】

請求項１８に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法であって、
前記航走体開放ステップの後、オペレータが前記第２水中航走体が撮像した画像情報を見ながら前記第２水中航走体の位置を操作し、前記点検対象物を点検する点検ステップを有することを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法。

【請求項20】

請求項１９に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法であって、
前記点検ステップにおける前記オペレータの前記操作に従った前記第２水中航走体の移動に伴い、前記第１水中航走体が前記第２水中航走体を追尾しながら、前記情報伝送線を介して前記第２水中航走体から水中光通信で送信されてくる前記画像情報を送信する追尾ステップを有することを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法。

【請求項21】

請求項２０に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法であって、
前記第１水中航走体の移動に伴い前記情報伝送線の余裕がなくなった場合に、前記第１水中航走体に追従して前記水上中継機を移動する中継機追従ステップを有することを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法。

【請求項22】

請求項３を引用する請求項１８に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法であって、
母船と前記水上中継機との距離が遠く、無線通信が通らない場合、前記水上中継機を前記母船との通信が可能な位置に移動する中継機移動ステップを有することを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法。

【請求項23】

請求項３を引用する請求項１８に記載の拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法であって、
揚収時にオペレータの操作により、前記第２水中航走体を前記第１水中航走体の近傍まで移動させ、前記第１水中航走体に前記第２水中航走体を保有させる航走体保有ステップと、
前記水上中継機と前記第１水中航走体を前記母船の近傍まで移動させ、前記水上中継機を前記母船に揚収し、前記情報伝送線を手繰って前記第１水中航走体及び保有した前記第２水中航走体を前記母船に収容する揚収ステップを有することを特徴とする拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、拡張可能な水中航走体と水上中継機とを連結した水中航走体－水上中継機連結システム及びその運用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自然エネルギーの供給源として、洋上風力発電等による沿岸利用が注目を集めている。それに伴って、水中の設備点検の必要性も高まりつつある。そこで、水中を航走する水中航走体および水中航走体と連結しているケーブルの位置を高い精度で制御する技術が必要とされている。

【0003】

水上中継機と水中航走体とをケーブルで接続し、水中航走体で得られた画像情報を含む取得情報の伝送を行う情報伝送線と、水上中継機と水中航走体に目標緯度及び目標経度を設定する位置設定手段と、を備えた水中航走体－水上中継機連結システムが開示されている。設定された目標緯度及び目標経度と中継機位置計測手段で計測された水上位置に基づいて中継機推進手段を駆動し、水上中継機の位置を制御するとともに、設定された目標緯度及び目標経度と航走体位置推定手段で推定された水中位置に基づいて水中航走体の位置を制御することで、水中航走体と水上中継機が目標緯度及び目標経度まで水面と水中における鉛直位置関係を保持しながら並走する。（特許文献１）

【0004】

一方、可視光を用いて、水中移動体と海底等に設置された観測装置との間で可視光を授受することによって情報のやりとりを行う光通信システムが開示されている。（特許文献２）

【0005】

また、複数種の波長の可視光を用いることによって、水質の状況に応じて可視光の波長を変えることで通信を確実にすると共に、バッテリによる駆動時間を延ばすことができる水中可視光通信システムが開示されている。（特許文献３）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２２－１４５６５９号公報

【特許文献2】国際公開第２０２１／１５２６７９号パンフレット

【特許文献3】特開２００９－２７８４５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、従来の水中航走体－水上中継機連結システムでは、浮体式洋上風力発電設備等、係留索や複雑な構造を有する海中構造物を点検する際に、水上中継機と水中航走体とを繋ぐケーブルが係留索や構造物に引っ掛かる等のトラブルが生ずるおそれがあった。そこで、このようなトラブルを避けることができる水中航走体－水上中継機連結システム及びその運用方法が必要とされている。

【0008】

本願発明は、水中航走体と水上中継機とが情報伝送線で連結されるシステムにおいて、水中航走体を用いて点検対象物の点検を行う際に、情報伝送線が引っ掛かるトラブルを避けることのできる拡張可能な水中航走体－水上中継機連結システム及びその運用方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１に対応した拡張可能な水上中継機と水中航走体との連結システムは、水中の点検対象物を点検するための拡張可能な水中航走体を有する水中航走体－水上中継機連結システムであって、航走体位置推定手段を有した第１水中航走体と、前記点検対象物を撮像するための撮像手段を有した第２水中航走体と、前記撮像手段で撮像した画像情報を水中光通信により前記第１水中航走体に送信する前記第２水中航走体に設けた光送信手段と、前記第１水中航走体に設けた前記画像情報を受信する光受信手段と、中継機推進手段と中継機位置計測手段を有し水面近傍を移動可能な水上中継機と、前記第１水中航走体と前記水上中継機とを連結し前記第１水中航走体で受信した前記画像情報の伝送を行う情報伝送線と、前記第２水中航走体と前記第１水中航走体と前記水上中継機とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記第１水中航走体を前記第２水中航走体と所定の距離範囲内及び所定の相対方位範囲内を保ちながら追尾させるとともに、前記水上中継機と前記情報伝送線と前記第１水中航走体を介して前記第２水中航走体に指示を伝えることで前記点検対象物を撮像する制御を行うことを特徴とする。

【0010】

ここで、前記点検対象物は、周囲に線状構造部を有した洋上風力発電設備を含む海洋構造物であり、前記情報伝送線が前記線状構造部と交差しないように、前記所定の距離範囲内及び前記所定の相対方位範囲内を保って前記第１水中航走体の追尾する位置を制御することが好適である。

【0011】

また、前記水上中継機と前記第１水中航走体に目標緯度及び目標経度を設定する位置設定手段を有した母船を備え、前記母船と前記水上中継機とが無線通信を利用して前記目標緯度及び前記目標経度及び前記画像情報を含む情報の伝送を行うことが好適である。

【0012】

また、前記第１水中航走体は、前記第２水中航走体を握持する握持手段を有し、前記制御手段は、前記位置設定手段で設定された前記目標緯度及び前記目標経度と前記中継機位置計測手段で計測された水上位置とに基づいて前記水上中継機の位置を制御するとともに、前記第１水中航走体の位置を前記航走体位置推定手段で推定された水中位置に基づいて制御し、前記第１水中航走体と前記水上中継機とを前記目標緯度及び前記目標経度まで鉛直位置関係を保持しながら並走させる制御を行うことが好適である。

【0013】

また、前記制御手段は、前記握持手段によって前記第１水中航走体が前記第２水中航走体を握持する際、前記第１水中航走体に設けられた撮像手段によって前記第２水中航走体を撮像する制御を行うことが好適である。

【0014】

また、前記第１水中航走体が、前記第２水中航走体を握持する際、前記制御手段が、前記第２水中航走体に設けた前記光送信手段と、前記第１水中航走体に設けた前記光受信手段とにより、前記撮像手段による前記第２水中航走体の撮影映像を水中光通信する制御を行うことが好適である。

【0015】

また、前記第１水中航走体と前記水上中継機が、設定された前記目標緯度及び前記目標経度に存在する前記点検対象物の近傍に到達したときに、前記制御手段が、前記第１水中航走体の前記握持手段を解除して前記第２水中航走体を開放し、前記第２水中航走体を前記点検対象物に接近させて点検する制御を行うことが好適である。

【0016】

また、前記第１水中航走体が、前記第２水中航走体の位置を検出するための撮像手段を含む位置検出手段を有し、前記制御手段が、検出された前記第２水中航走体の前記位置を追尾するように前記第１水中航走体及び前記水上中継機の位置を修正する制御を行うことが好適である。

【0017】

また、前記第１水中航走体が、前記第２水中航走体を照射する第１の照明手段を前記光受信手段と同じ側に有したことが好適である。

【0018】

また、前記水中光通信の波長と、前記第１水中航走体の前記第１の照明手段の波長とを異ならせたことが好適である。

【0019】

また、前記第１水中航走体の前記撮像手段に短波長カットフィルタを含む光学フィルタを設け、前記光学フィルタによって前記水中光通信の波長の光を減衰させて、前記第１水中航走体の前記撮像手段による撮影への前記水中光通信の光の影響を低減させることが好適である。

【0020】

また、前記第２水中航走体が、前記点検対象物を照射する第２の照明手段を前記光送信手段と反対側に有したことが好適である。

【0021】

また、前記制御手段が、ＷＰ（Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ）航行モード、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）航行モード、遠隔操作航行モードのいずれかにより、前記第２水中航走体、前記第１水中航走体、及び前記水上中継機の航行を制御可能であることが好適である。

【0022】

また、前記遠隔操作航行モードにおいて、オペレータによって少なくとも前記第２水中航走体の遠隔操作が可能であることが好適である。

【0023】

また、前記中継機位置計測手段は、衛星測位システム（ＧＮＳＳ）受信機と姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)を有したことが好適である。

【0024】

また、前記航走体位置推定手段は、慣性航法装置(ＩＮＳ)とドップラー対地速度計(ＤＶＬ)、又は姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)とドップラー対地速度計(ＤＶＬ)を有したことが好適である。

【0025】

また、前記水上中継機が水上カメラと水中カメラを有し、前記水上カメラで水上の周辺の水域を撮像するとともに、前記水中カメラで前記情報伝送線を撮像し、前記制御手段が、前記周辺の水域の水域撮像情報との伝送線撮像情報を伝送する制御を行うことが好適である。

【0026】

また、上記水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法であって、前記第２水中航走体を保有した前記第１水中航走体を水中に投入する航走体投入ステップと、前記水上中継機を水面に投入する中継機投入ステップと、前記水上中継機と前記第１水中航走体とを鉛直位置関係に臨ませる鉛直位置確保ステップと、前記水上中継機の水上位置を情報伝送線を介して前記第１水中航走体に伝送し、前記第１水中航走体の水中位置の初期位置として入力する初期位置入力ステップと、前記水上中継機に前記点検対象物の目標緯度及び目標経度を設定する目標位置設定ステップと、設定された前記目標緯度及び前記目標経度を前記情報伝送線を介して前記第１水中航走体に伝送し入力する目標位置入力ステップと、前記目標緯度及び前記目標経度に前記水上中継機と前記第１水中航走体が前記鉛直位置関係を保持しながら並走して向かうように制御する航走制御ステップと、前記目標緯度及び前記目標経度の周辺に到達後に前記第１水中航走体が保有した前記第２水中航走体を開放する航走体開放ステップとを有することを特徴とする。

【0027】

ここで、前記航走体開放ステップの後、オペレータが前記第２水中航走体が撮像した画像情報を見ながら前記第２水中航走体の位置を操作し、前記点検対象物を点検する点検ステップを有することが好適である。

【0028】

また、前記点検ステップにおける前記オペレータの前記操作に従った前記第２水中航走体の移動に伴い、前記第１水中航走体が前記第２水中航走体を追尾しながら、前記情報伝送線を介して前記第２水中航走体から水中光通信で送信されてくる前記画像情報を送信する追尾ステップを有することが好適である。

【0029】

また、前記第１水中航走体の移動に伴い前記情報伝送線の余裕がなくなった場合に、前記第１水中航走体に追従して前記水上中継機を移動する中継機追従ステップを有することが好適である。

【0030】

また、母船と前記水上中継機との距離が遠く、無線通信が通らない場合、前記水上中継機を前記母船との通信が可能な位置に移動する中継機移動ステップを有することが好適である。

【0031】

また、揚収時にオペレータの操作により、前記第２水中航走体を前記第１水中航走体の近傍まで移動させ、前記第１水中航走体に前記第２水中航走体を保有させる航走体保有ステップと、前記水上中継機と前記第１水中航走体を前記母船の近傍まで移動させ、前記水上中継機を前記母船に揚収し、前記情報伝送線を手繰って前記第１水中航走体及び保有した前記第２水中航走体を前記母船に収容する揚収ステップを有することが好適である。

【発明の効果】

【0032】

請求項１に対応した拡張可能な水上中継機と水中航走体との連結システムによれば、水中の点検対象物を点検するための拡張可能な水中航走体を有する水中航走体－水上中継機連結システムであって、航走体位置推定手段を有した第１水中航走体と、前記点検対象物を撮像するための撮像手段を有した第２水中航走体と、前記撮像手段で撮像した画像情報を水中光通信により前記第１水中航走体に送信する前記第２水中航走体に設けた光送信手段と、前記第１水中航走体に設けた前記画像情報を受信する光受信手段と、中継機推進手段と中継機位置計測手段を有し水面近傍を移動可能な水上中継機と、前記第１水中航走体と前記水上中継機とを連結し前記第１水中航走体で受信した前記画像情報の伝送を行う情報伝送線と、前記第２水中航走体と前記第１水中航走体と前記水上中継機とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記第１水中航走体を前記第２水中航走体と所定の距離範囲内及び所定の相対方位範囲内を保ちながら追尾させるとともに、前記水上中継機と前記情報伝送線と前記第１水中航走体を介して前記第２水中航走体に指示を伝えることで前記点検対象物を撮像する制御を行うことによって、前記第２水中航走体が情報伝送線を有していないため前記点検対象物に引っ掛かる等の障害を発生させることなく、前記点検対象物に対して点検や作業をすることができる。また、前記水上中継機を介して前記第２水中航走体で取得された撮像画像等の大容量の画像情報を母船等に高速かつ安定に伝送することができる。

【0033】

ここで、前記点検対象物は、周囲に線状構造部を有した洋上風力発電設備を含む海洋構造物であり、前記情報伝送線が前記線状構造部と交差しないように、前記所定の距離範囲内及び前記所定の相対方位範囲内を保って前記第１水中航走体の追尾する位置を制御することによって、前記第２水中航走体が前記線状構造部に引っ掛かることなく、さらに前記第１水中航走体と前記水上中継機とを繋ぐ前記情報伝送線が前記線状構造部に引っ掛かることなく、前記点検対象物に対する点検や作業を行うことができる。

【0034】

また、前記水上中継機と前記第１水中航走体に目標緯度及び目標経度を設定する位置設定手段を有した母船を備え、前記母船と前記水上中継機とが無線通信を利用して前記目標緯度及び前記目標経度及び前記画像情報を含む情報の伝送を行うことによって、前記母船からの指示に従って、前記水上中継機と前記第１水中航走体を適切な相対的な位置関係に維持しつつ、前記水上中継機と前記第１水中航走体を目標となる場所へ適切に移動させることができる。

【0035】

また、前記第１水中航走体は、前記第２水中航走体を握持する握持手段を有し、前記制御手段は、前記位置設定手段で設定された前記目標緯度及び前記目標経度と前記中継機位置計測手段で計測された水上位置とに基づいて前記水上中継機の位置を制御するとともに、前記第１水中航走体の位置を前記航走体位置推定手段で推定された水中位置に基づいて制御し、前記第１水中航走体と前記水上中継機とを前記目標緯度及び前記目標経度まで鉛直位置関係を保持しながら並走させる制御を行うことによって、目標とする前記点検対象物の位置の周辺まで前記第２水中航走体を確実に運搬することができる。

【0036】

また、前記制御手段は、前記握持手段によって前記第１水中航走体が前記第２水中航走体を握持する際、前記第１水中航走体に設けられた撮像手段によって前記第２水中航走体を撮像する制御を行うことによって、前記第１水中航走体によって撮像された映像に基づいて前記第１水中航走体の前記握持手段によって前記第２水中航走体を確実に握持することができる。

【0037】

また、前記第１水中航走体が、前記第２水中航走体を握持する際、前記制御手段が、前記第２水中航走体に設けた前記光送信手段と、前記第１水中航走体に設けた前記光受信手段とにより、前記撮像手段による前記第２水中航走体の撮影映像を水中光通信する制御を行うことによって、前記第１水中航走体と前記第２航走体との間で水中光通信を行って互いの状況を確認しつつ、前記第１水中航走体の前記握持手段によって前記第２水中航走体を確実に握持することができる。

【0038】

また、前記第１水中航走体と前記水上中継機が、設定された前記目標緯度及び前記目標経度に存在する前記点検対象物の近傍に到達したときに、前記制御手段が、前記第１水中航走体の前記握持手段を解除して前記第２水中航走体を開放し、前記第２水中航走体を前記点検対象物に接近させて点検する制御を行うことによって、前記点検対象物の近傍までは前記第１水中航走体によって前記第２水中航走体を確実に運び、その後、前記第２水中航走体を開放することで前記点検対象物に引っ掛かることなく前記点検対象物に対する点検や作業を行うことができる。

【0039】

また、前記第１水中航走体が、前記第２水中航走体の位置を検出するための撮像手段を含む位置検出手段を有し、前記制御手段が、検出された前記第２水中航走体の前記位置を追尾するように前記第１水中航走体及び前記水上中継機の位置を修正する制御を行うことによって、前記点検対象物に対する点検や作業を行う際に前記情報伝送線に過大な張力をかけることなく、前記第１水中航走体及び前記水上中継機によって前記第２水中航走体を確実に追尾させることができる。

【0040】

また、前記第１水中航走体が、前記第２水中航走体を照射する第１の照明手段を前記光受信手段と同じ側に有したことによって、前記第１の照明手段によって前記第２水中航走体を照らしながら撮像しつつ、前記光受信手段によって前記第２水中航走体からの光通信信号を確実に受信することができる。

【0041】

また、前記水中光通信の波長と、前記第１水中航走体の前記第１の照明手段の波長とを異ならせたことによって、前記第１の照明手段による照明の光の影響を抑制して、前記第１水中航走体と前記第２水中航走体との間の水中光通信をよく確実に確立することができる。

【0042】

また、前記第１水中航走体の前記撮像手段に短波長カットフィルタを含む光学フィルタを設け、前記光学フィルタによって前記水中光通信の波長の光を減衰させて、前記第１水中航走体の前記撮像手段による撮影への前記水中光通信の光の影響を低減させることによって、前記撮像手段によって画像をより鮮明に撮像することができる。

【0043】

また、前記第２水中航走体が、前記点検対象物を照射する第２の照明手段を前記光送信手段と反対側に有したことによって、前記第２の照明手段によって前記点検対象物を照らしながら撮像を行うと共に、前記光送信手段によって前記第１水中航走体との間の水中光通信を確実に確立することができる。

【0044】

また、前記制御手段が、ＷＰ（Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ）航行モード、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）航行モード、遠隔操作航行モードのいずれかにより、前記第２水中航走体、前記第１水中航走体、及び前記水上中継機の航行を制御可能であることによって、これらのいずれかのモードによって前記第２水中航走体、前記第１水中航走体、及び前記水上中継機を確実に航走制御することができる。

【0045】

また、前記遠隔操作航行モードにおいて、オペレータによって少なくとも前記第２水中航走体の遠隔操作が可能であることによって、前記第２水中航走体の航行を確実に行うことができる。

【0046】

また、前記中継機位置計測手段は、衛星測位システム（ＧＮＳＳ）受信機と姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)を有したによって、前記水上中継機の位置を正確に把握することができ、前記水上中継機の航行の制御をより高い精度で行うことができる。

【0047】

また、前記航走体位置推定手段は、慣性航法装置(ＩＮＳ)とドップラー対地速度計(ＤＶＬ)、又は姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)とドップラー対地速度計(ＤＶＬ)を有したことによって、前記第１水中航走体及び前記第２水中航走体の位置を正確に把握することができ、前記第１水中航走体及び前記第２水中航走体の航行の制御をより高い精度で行うことができる。

【0048】

また、前記水上中継機が水上カメラと水中カメラを有し、前記水上カメラで水上の周辺の水域を撮像するとともに、前記水中カメラで前記情報伝送線を撮像し、前記制御手段が、前記周辺の水域の水域撮像情報との伝送線撮像情報を伝送する制御を行うことによって、前記水上中継機によって撮像された映像に基づいて前記水上中継機の航行を制御することができる。

【0049】

また、上記水中航走体－水上中継機連結システムの運用方法であって、前記第２水中航走体を保有した前記第１水中航走体を水中に投入する航走体投入ステップと、前記水上中継機を水面に投入する中継機投入ステップと、前記水上中継機と前記第１水中航走体とを鉛直位置関係に臨ませる鉛直位置確保ステップと、前記水上中継機の水上位置を情報伝送線を介して前記第１水中航走体に伝送し、前記第１水中航走体の水中位置の初期位置として入力する初期位置入力ステップと、前記水上中継機に前記点検対象物の目標緯度及び目標経度を設定する目標位置設定ステップと、設定された前記目標緯度及び前記目標経度を前記情報伝送線を介して前記第１水中航走体に伝送し入力する目標位置入力ステップと、前記目標緯度及び前記目標経度に前記水上中継機と前記第１水中航走体が前記鉛直位置関係を保持しながら並走して向かうように制御する航走制御ステップと、前記目標緯度及び前記目標経度の周辺に到達後に前記第１水中航走体が保有した前記第２水中航走体を開放する航走体開放ステップとを有することによって、前記第２水中航走体が情報伝送線を有していないため前記点検対象物に引っ掛かる等の障害を発生させることなく、前記点検対象物に対して点検や作業をすることができる。また、前記水上中継機を介して前記第２水中航走体で取得された撮像画像等の大容量の画像情報を母船等に高速かつ安定に伝送することができる。

【0050】

ここで、前記航走体開放ステップの後、オペレータが前記第２水中航走体が撮像した画像情報を見ながら前記第２水中航走体の位置を操作し、前記点検対象物を点検する点検ステップを有することによって、前記点検対象物の状態を確認しつつ前記第２水中航走体を移動制御して前記点検対象物を点検することができる。

【0051】

また、前記点検ステップにおける前記オペレータの前記操作に従った前記第２水中航走体の移動に伴い、前記第１水中航走体が前記第２水中航走体を追尾しながら、前記情報伝送線を介して前記第２水中航走体から水中光通信で送信されてくる前記画像情報を送信する追尾ステップを有することによって、前記第１水中航走体と前記第２水中航走体における前記画像情報の送受信をより確実に行うことができる。

【0052】

また、前記第１水中航走体の移動に伴い前記情報伝送線の余裕がなくなった場合に、前記第１水中航走体に追従して前記水上中継機を移動する中継機追従ステップを有することによって、情報伝送線に過大な張力をかけることなく前記第１水中航走体と前記水上中継機との相対的な位置を維持しつつ、前記第２水中航走体による前記点検対象物に対する点検や作業を実行することができる。

【0053】

また、母船と前記水上中継機との距離が遠く、無線通信が通らない場合、前記水上中継機を前記母船との通信が可能な位置に移動する中継機移動ステップを有することによって、前記母船と前記水上中継機との無線通信をより確実に確立することができる。

【0054】

また、揚収時にオペレータの操作により、前記第２水中航走体を前記第１水中航走体の近傍まで移動させ、前記第１水中航走体に前記第２水中航走体を保有させる航走体保有ステップと、前記水上中継機と前記第１水中航走体を前記母船の近傍まで移動させ、前記水上中継機を前記母船に揚収し、前記情報伝送線を手繰って前記第１水中航走体及び保有した前記第２水中航走体を前記母船に収容する揚収ステップを有することによって、前記第２水中航走体を前記第１水中航走体によって保有した後、前記水上中継機、前記第１水中航走体及び前記第２水中航走体を前記母船に回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0055】

【図1】本発明の実施の形態における水上中継機と水中航走体との連結システムの構成概念図である。

【図2】本発明の実施の形態における第１水中航走体の構成を示す図である。

【図3】本発明の実施の形態における第２水中航走体の構成を示す図である。

【図4】本発明の実施の形態における水上中継機の構成を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態における母船の構成を示す図である。

【図6】本発明の実施の形態における水中航走体及び水上中継機の投入及び航走時の処理を示すフローチャートである。

【図7】本発明の実施の形態における水中航走体及び水上中継機の揚収時の処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0056】

＜水上中継機と水中航走体との連結システム＞
本発明の実施の形態における水上中継機と水中航走体との連結システムは、図１に示すように、第１水中航走体１００（１００－１，１００－２）、第２水中航走体１０２、水上中継機２００（２００－１，２００－２）及び母船３００を含んで構成される。第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２は、水面と水底との間の水中において使用される。また、水上中継機２００は、水面において使用される。

【0057】

なお、図１では、水上中継機２００－１、第１水中航走体１００－１及び第２水中航走体１０２の組と、水上中継機２００－２及び第１水中航走体１００－１の組を同時に運用する構成を示している。

【0058】

第１水中航走体１００と水上中継機２００とはケーブル４００によって連結される。なお、連結システムの連結とは、単にケーブル４００等で第１水中航走体１００と水上中継機２００とを連結することのみならず、第１水中航走体１００と水上中継機２００とが連係して航走すること、連携して作業を行うこと等も含むものである。また、ケーブル４００には、情報を伝送する機能以外に、電力の伝送や曳引の機能等を持たせることもできる。

【0059】

第１水中航走体１００と第２水中航走体１０２は、水中において光通信によって情報伝達可能に接続される。すなわち、第１水中航走体１００と第２水中航走体１０２の間では水中光通信が行われる。

【0060】

第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２は、水中を自律航走して又は母船３００からのオペレータの操作によって、点検対象物５００を検査、調査、修理等するために使用される。点検対象物５００は、特に限定されるものではないが、周囲に線状構造部を有した洋上風力発電設備を含む海洋構造物とすることができる。ただし、これに限定されるものではなく、水底の資源や水底ケーブル等を点検対象物５００としてもよい。

【0061】

なお、第１水中航走体１００の利用範囲は、海中に限定されず、河川、湖、池、沼等や人工のプール等で利用してもよい。水上中継機２００は、第１水中航走体１００に追従して水上を航走して、第１水中航走体１００と母船３００との間の通信を中継するために使用される。母船３００は、第１水中航走体１００から調査に関する情報を受信すると共に、第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００に対して航走のための情報を提供する。

【0062】

なお、本実施の形態では、母船３００としたが、特に船舶に限定されるものではなく、陸上に配置された基地局であってもよいし、水中に配置した水中母艦であってもよいし、空中を飛行する飛行体としてもよい。特に、水中に配置した水中母艦の場合、例えば、水面近傍に水中母艦を配置し空中に臨ませたアンテナにより電波を利用して水上中継機２００と通信をすることや、完全に水中に配置し光通信を利用して水上中継機２００と直接通信することも可能である。

【0063】

＜第１水中航走体の構成＞
第１水中航走体１００は、図２の構成概念図に示すように、艇体１０、制御手段１２、記憶手段１４、通信手段１６、光通信手段１７、航走手段１８、航走体位置推定手段２０、航走体撮像手段２２及び握持手段２３を含んで構成される。第１水中航走体１００は、例えば、自律型無人潜水機（ＡＵＶ）であるが、これに限定されるものではない。

【0064】

艇体１０は、艇室等の空間を構成する密閉可能な構造体である。艇体１０は、金属や強化プラスチック等により構成され、第１水中航走体１００の構成要素を機械的に支持する役割も果たす。艇体１０は、第１水中航走体１００が中性浮力を有するように構成されることが好適である。

【0065】

制御手段１２は、第１水中航走体１００における各種機能を制御するための手段である。制御手段１２は、コンピュータにおけるＣＰＵ等とすることができる。制御手段１２は、予め定められた制御プログラムを実行することによって第１水中航走体１００に搭載された各手段を統合的に制御する。

【0066】

記憶手段１４は、第１水中航走体１００において利用される情報や第１水中航走体１００の制御プログラムを記憶させておくための手段である。記憶手段１４は、例えば、半導体メモリ、ハードディスク等とすることができる。

【0067】

記憶手段１４には、第１水中航走体１００の位置の制御において第１水中航走体１００の目標の位置を示す情報が記憶される。目標位置は、例えば、目標緯度及び目標経度を含む初期位置及びウェイポイント（潜航点）として記憶される。すなわち、第１水中航走体１００の艇体１０が水中を航走する際の初期位置及び航走の経路を示すウェイポイント（潜航点）が設定及び記憶される。初期位置及びウェイポイントは、艇体１０が航走する目標となる水中の経路を離散的な座標点で順に表した情報である。また、初期位置及びウェイポイントは、目標緯度及び目標経度に加えて、水面からの深度の組み合わせとして表してもよい。

【0068】

また、記憶手段１４は、後述する航走体位置推定手段２０において推定された第１水中航走体１００の自己位置の推定値を記憶する。また、記憶手段１４は、後述する航走体撮像手段２２において取得された画像情報を記憶する。

【0069】

通信手段１６は、第１水中航走体１００と水上中継機２００との間で情報を通信するための手段である。通信手段１６は、情報伝送線２４を介して水上中継機２００から情報を受信し、情報伝送線２４を介して第１水中航走体１００で取得された情報を水上中継機２００へ送信する。また、通信手段１６は、第２水中航走体１０２と水上中継機２００との間で情報を通信する際の中継手段としても機能する。

【0070】

情報伝送線２４は、ケーブル４００の一部とすることができる。通信手段１６は、例えば、通信プロトコルとしてイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）を採用すればよい。この場合、情報伝送線２４は、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）ケーブルとされる。

【0071】

ここで、第１水中航走体１００と水上中継機２００との間を有線通信とすることで、水中を音響信号で伝達する方法に比べて高速で大容量の通信を行うことができる。これによって、第１水中航走体１００は、水上中継機２００及び母船３００と高速に通信すること、大容量の画像情報等を伝送することができる。

【0072】

なお、情報伝送線２４の長さは、第１水中航走体１００及び水上中継機２００の航走予定水域の最大水深に対して余裕を持たせておくことが好適である。例えば、第１水中航走体１００が航走する予定の最大水深が１５ｍである場合、情報伝送線２４のケーブル長を２０ｍとしておけばよい。これによって、第１水中航走体１００と水上中継機２００の位置関係を適切に保ちつつ並走することが可能になる。ただし、水上中継機２００に情報伝送線２４の繰り出し・巻き上げ装置を搭載し、第１水中航走体１００と水上中継機２００との距離に応じて情報伝送線２４を繰り出し又は巻き上げするような構成としてもよい。

【0073】

光通信手段１７は、第１水中航走体１００と第２水中航走体１０２との間で情報を通信するための手段である。光通信手段１７は、少なくとも光受信手段を含んで構成される。光通信手段１７は、特に限定されるものではなく、例えば可視光レーザを用いた通信を適用することができる。具体的には、特許文献２及び３に記載されたような技術を適用することができる。

【0074】

航走手段１８は、艇体１０を推進させるための駆動力を発生させ、艇体１０を上下左右方向に旋回（回頭）させるための手段である。例えば、艇体１０の前後左右上下にそれぞれ個別の航走手段１８を設けておき、左右にそれぞれ個別の航走手段１８を設けておき、垂直舵に依らず、左右の航走手段１８の推力のバランスを調整することにより艇体１０を左右方向に旋回（回頭）させる。なお、駆動力発生のための機構として主推進器駆動モータ、プロペラ、回転軸等を含んで構成される。主推進器駆動モータは、艇体１０に対して駆動力を与えるためのモータである。主推進器駆動モータは、電池からの電力によって、制御手段１２からの駆動制御信号に応じた回転数及びトルクで航走手段１８の回転軸を回転駆動させる。これにより、駆動軸に接続されたプロペラが回転されて艇体１０に推進力が与えられる。また、航走手段１８は、例えば、艇体１０を上下左右方向に旋回（回頭）させるための舵を含む。垂直舵を艇体１０に対して右又は左に傾けることによって、艇体１０を左又は右に回頭させることができる。垂直舵は、垂直舵駆動モータによって回転させることができる。垂直舵駆動モータは、制御手段１２からの垂直舵制御信号に応じた角度になるように垂直舵を回転駆動させる。水平舵を艇体１０に対して上又は下に傾けることによって、艇体１０を頭下げ（ピッチダウン）又は頭上げ（ピッチアップ）させることができる。水平舵は、水平舵駆動モータによって駆動することができる。水平舵駆動モータは、制御手段１２からの水平舵制御信号に応じた角度になるように水平舵を回転駆動させる構成としてもよい。

【0075】

航走体位置推定手段２０は、水中における艇体１０の現在の位置（水中位置）を自己位置として推定するため構成要素を含んで構成される。航走体位置推定手段２０は、例えば、プログラム可能なマイクロコンピュータによって実現することができる。航走体位置推定手段２０で推定された第１水中航走体１００の自己位置は制御手段１２に入力される。制御手段１２は、入力された第１水中航走体１００の自己位置を記憶手段１４に記憶させると共に、第１水中航走体１００の位置の制御に利用する。

【0076】

航走体位置推定手段２０は、慣性航法装置(ＩＮＳ)を含む構成とすることができる。慣性航法装置は、第１水中航走体１００の速度を測定する速度計を含んで構成される。速度計は、例えば、ドップラー対地速度計(ＤＶＬ)によって構成することができる。慣性航法では、速度計で検出された第１水中航走体１００の速度を積分することで第１水中航走体１００の起点からの移動距離を求めることで第１水中航走体１００の自己位置を推定する。

【0077】

また、航走体位置推定手段２０は、姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)を含む構成とすることができる。姿勢方位基準装置は、ジャイロ等を利用した慣性航法装置の一種であり、ドップラー対地速度計(ＤＶＬ)等の速度計と組み合わされることによって第１水中航走体１００の水中における回転及び直線運動を演算して出力する。航走体位置推定手段２０は、姿勢方位基準装置で演算された第１水中航走体１００の回転及び直線運動を積分することで第１水中航走体１００の起点からの移動距離を求めることで第１水中航走体１００の自己位置を推定する。

【0078】

また、航走体位置推定手段２０は、第１水中航走体１００の水中での深度を計測するための深度計を含んでもよい。深度計によって計測された第１水中航走体１００の深度は制御手段１２へ入力される。制御手段１２は、入力された第１水中航走体１００の深度を記憶手段１４に記憶させると共に、第１水中航走体１００の深度の制御に利用する。

【0079】

航走体位置推定手段２０で推定された自己位置に基づいて艇体１０の航走制御が行われる。制御手段１２は、記憶手段１４に予め設定されたウェイポイントを順に読み出し、当該ウェイポイントと航走体位置推定手段２０で推定された艇体１０の自己位置との差が小さくなるように航走手段１８を制御する。

【0080】

航走手段１８の制御は、艇体運動モデルに基づいて行ってもよい。艇体運動モデルは、ＡＵＶダイナミクスとも呼ばれ、水中における艇体１０の運動性能を表す運動方程式からなる。具体的には、航走手段１８の応答特性や艇体１０の移動特性等に基づいて制御を行うようにしてもよい。

【0081】

また、航走体位置推定手段２０で推定された艇体１０の自己位置を修正する水中航走体修正情報に応じて航走手段１８は制御される。制御手段１２は、母船３００から送信される水中航走体修正情報に応じて航走の目標位置を修正することによって艇体１０を目標位置に近づけるように航走手段１８を制御する。すなわち、航走手段１８は水中航走体修正情報に応じて制御されることになり、艇体１０の初期位置やウェイポイントの設定に基づく位置誤差や航走体位置推定手段２０における自己位置の推定における位置誤差を補償することができる。

【0082】

なお、第１水中航走体１００の航行は、上記のようなウェイポイントを用いたウェイポイント（ＷＰ：Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ）航行モードに限定されるものではない。例えば、自己位置推定と第１水中航走体１００の周辺の環境地図の作成とを組み合わせたＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）航行モードを適用してもよい。また、母船３００に乗船したオペレータによる操作に基づく遠隔操作航行モードを適用してもよい。

【0083】

照明手段１９は、第１水中航走体１００の水中において艇体１０の外部を照射する手段である。照明手段１９は、航走体撮像手段２２による撮像する際の照明として使用することができる。例えば、第２水中航走体１０２を撮像して追尾する際に、照明手段１９によって光を照射することで第２水中航走体１０２を明確に撮像することができる。照明手段１９から照射される光の波長は、光通信手段１７による水中光通信で用いられ光の波長とは異なる波長とすることが好適である。これによって、照明手段１９による照明と、光通信手段１７による水中光通信との相互の干渉を抑制することができる。

【0084】

照明手段１９は、第１水中航走体１００の艇体１０において光通信手段１７と同じ側に配置することが好適である。すなわち、第１水中航走体１００によって第２水中航走体１０２の映像を撮影しながら第２水中航走体１０２を追尾する場合、照明手段１９によって第２水中航走体１０２に照明を当てながら撮像して、その映像に基づいて追尾を行うと共に、第２水中航走体１０２との光通信を確実に確立することができる。

【0085】

航走体撮像手段２２は、艇体１０の外部を撮像するための構成要素を含んで構成される。航走体撮像手段２２は、例えば、静止画像を撮像するためのカメラ、動画を撮像するためのビデオ等とすることができる。航走体撮像手段２２で得られた画像や動画に関する画像情報（撮像データ）は記憶手段１４に記憶される。また、航走体撮像手段２２で得られた画像や動画に関する画像情報（撮像データ）は、通信手段１６を用いて情報伝送線２４を介して水上中継機２００へ送信される。

【0086】

なお、航走体撮像手段２２を複数設けて、ステレオ視に基づいて艇体１０と目標物との相対的な位置を取得できるようにしてもよい。当該相対的位置情報は、後述する航走体位置推定手段２０における第１水中航走体１００の自己位置の推定において誤差の修正に利用することができる。

【0087】

また、本実施の形態として第１水中航走体１００に航走体撮像手段２２を設けた構成としたが、水中における状況を第１水中航走体１００において取得できる手段であればよい。例えば、音波や超音波を用いたソナーによって構造物や水底の形状等を取得するようにしてもよい。この場合、得られた情報は、記憶手段１４に記憶されると共に、通信手段１６を用いて情報伝送線２４を介して水上中継機２００へ送信される。

【0088】

航走体撮像手段２２には、さらに光学フィルタ２２ａを設けてもよい。光学フィルタ２２ａは、光通信手段１７による光通信に用いられる光の波長を減衰させるフィルタとすることが好適である。一般的には、照明手段１９によって照射される光の波長より光通信手段１７で用いられる光の波長は短いので、光学フィルタ２２ａは光通信手段１７で用いられる光の波長より短波長側を減衰させる短波長カットフィルタとすることが好適である。光学フィルタ２２ａを設けることによって、航走体撮像手段２２による撮像への水中光通信の光の影響を低減させることができる。

【0089】

握持手段２３は、第１水中航走体１００によって第２水中航走体１０２を保有するための手段である。第１水中航走体１００は、握持手段２３によって第２水中航走体１０２を保有したまま、第２水中航走体１０２による点検や作業を行う目標位置付近まで航行した後、握持手段２３を解除することで第２水中航走体１０２を開放する。また、点検や作業を終えた場合、第１水中航走体１００は、第２水中航走体１０２を回収して握持手段２３により保有した状態で航行する。

【0090】

＜第２水中航走体の構成＞
第２水中航走体１０２は、図３の構成概念図に示すように、艇体１０、制御手段１２、記憶手段１４、光通信手段１７、航走手段１８、航走体位置推定手段２０及び航走体撮像手段２２を含んで構成される。第２水中航走体１０２は、例えば、自律型無人潜水機（ＡＵＶ）であるが、これに限定されるものではない。第２水中航走体１０２の構成は、通信手段１６及び握持手段２３を備えないことを除いて第１水中航走体１００と同様である。

【0091】

艇体１０は、艇室等の空間を構成する密閉可能な構造体である。艇体１０は、金属や強化プラスチック等により構成され、第２水中航走体１０２の構成要素を機械的に支持する役割も果たす。艇体１０は、第２水中航走体１０２が中性浮力を有するように構成されることが好適である。

【0092】

制御手段１２は、第２水中航走体１０２における各種機能を制御するための手段である。制御手段１２は、コンピュータにおけるＣＰＵ等とすることができる。制御手段１２は、予め定められた制御プログラムを実行することによって第２水中航走体１０２に搭載された各手段を統合的に制御する。

【0093】

記憶手段１４は、第２水中航走体１０２において利用される情報や第２水中航走体１０２の制御プログラムを記憶させておくための手段である。記憶手段１４は、例えば、半導体メモリ、ハードディスク等とすることができる。

【0094】

記憶手段１４には、第２水中航走体１０２の位置の制御において第２水中航走体１０２の目標の位置を示す情報が記憶される。目標位置は、例えば、目標緯度及び目標経度を含む初期位置及びウェイポイント（潜航点）として記憶される。すなわち、第２水中航走体１０２の艇体１０が水中を航走する際の初期位置及び航走の経路を示すウェイポイント（潜航点）が設定及び記憶される。初期位置及びウェイポイントは、艇体１０が航走する目標となる水中の経路を離散的な座標点で順に表した情報である。また、初期位置及びウェイポイントは、目標緯度及び目標経度に加えて、水面からの深度の組み合わせとして表してもよい。

【0095】

また、記憶手段１４は、後述する航走体位置推定手段２０において推定された第２水中航走体１０２の自己位置の推定値を記憶する。また、記憶手段１４は、後述する航走体撮像手段２２において取得された画像情報を記憶する。

【0096】

光通信手段１７は、第１水中航走体１００と第２水中航走体１０２との間で情報を通信するための手段である。光通信手段１７は、少なくとも光送信手段を含んで構成される。光通信手段１７は、特に限定されるものではなく、例えば可視光レーザを用いた通信を適用することができる。具体的には、特許文献２及び３に記載されたような技術を適用することができる。

【0097】

航走手段１８は、艇体１０を推進させるための駆動力を発生させ、艇体１０を上下左右方向に旋回（回頭）させるための手段である。航走手段１８は、第１水中航走体１００における航走手段１８と同様であるので説明を省略する。

【0098】

航走体位置推定手段２０は、水中における艇体１０の現在の位置（水中位置）を自己位置として推定するため構成要素を含んで構成される。航走体位置推定手段２０は、例えば、プログラム可能なマイクロコンピュータによって実現することができる。航走体位置推定手段２０で推定された第２水中航走体１０２の自己位置は制御手段１２に入力される。制御手段１２は、入力された第２水中航走体１０２の自己位置を記憶手段１４に記憶させると共に、第２水中航走体１０２の位置の制御に利用する。

【0099】

航走体位置推定手段２０は、慣性航法装置(ＩＮＳ)を含む構成とすることができる。慣性航法装置は、第２水中航走体１０２の速度を測定する速度計を含んで構成される。速度計は、例えば、ドップラー対地速度計(ＤＶＬ)によって構成することができる。慣性航法では、速度計で検出された第２水中航走体１０２の速度を積分することで第２水中航走体１０２の起点からの移動距離を求めることで第２水中航走体１０２の自己位置を推定する。

【0100】

また、航走体位置推定手段２０は、姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)を含む構成とすることができる。姿勢方位基準装置は、ジャイロ等を利用した慣性航法装置の一種であり、ドップラー対地速度計(ＤＶＬ)等の速度計と組み合わされることによって第２水中航走体１０２の水中における回転及び直線運動を演算して出力する。航走体位置推定手段２０は、姿勢方位基準装置で演算された第２水中航走体１０２の回転及び直線運動を積分することで第２水中航走体１０２の起点からの移動距離を求めることで第２水中航走体１０２の自己位置を推定する。

【0101】

また、航走体位置推定手段２０は、第２水中航走体１０２の水中での深度を計測するための深度計を含んでもよい。深度計によって計測された第２水中航走体１０２の深度は制御手段１２へ入力される。制御手段１２は、入力された第２水中航走体１０２の深度を記憶手段１４に記憶させると共に、第２水中航走体１０２の深度の制御に利用する。

【0102】

航走体位置推定手段２０で推定された自己位置に基づいて艇体１０の航走制御が行われる。制御手段１２は、記憶手段１４に予め設定されたウェイポイントを順に読み出し、当該ウェイポイントと航走体位置推定手段２０で推定された艇体１０の自己位置との差が小さくなるように航走手段１８を制御する。

【0103】

航走手段１８の制御は、艇体運動モデルに基づいて行ってもよい。艇体運動モデルは、ＡＵＶダイナミクスとも呼ばれ、水中における艇体１０の運動性能を表す運動方程式からなる。具体的には、航走手段１８の応答特性や艇体１０の移動特性等に基づいて制御を行うようにしてもよい。

【0104】

また、航走体位置推定手段２０で推定された艇体１０の自己位置を修正する水中航走体修正情報に応じて航走手段１８は制御される。制御手段１２は、第１水中航走体１００を介して母船３００から送信される水中航走体修正情報に応じて航走の目標位置を修正することによって艇体１０を目標位置に近づけるように航走手段１８を制御する。すなわち、航走手段１８は水中航走体修正情報に応じて制御されることになり、艇体１０の初期位置やウェイポイントの設定に基づく位置誤差や航走体位置推定手段２０における自己位置の推定における位置誤差を補償することができる。

【0105】

なお、第２水中航走体１０２の航行は、上記のようなウェイポイントを用いたウェイポイント（ＷＰ：Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ）航行モードに限定されるものではない。例えば、自己位置推定と第２水中航走体１０２の周辺の環境地図の作成とを組み合わせたＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）航行モードを適用してもよい。また、母船３００に乗船したオペレータによる操作に基づく遠隔操作航行モードを適用してもよい。

【0106】

照明手段１９は、第２水中航走体１０２の水中において艇体１０の外部を照射する手段である。照明手段１９は、航走体撮像手段２２による撮像する際の照明として使用することができる。照明手段１９から照射される光の波長は、光通信手段１７による水中光通信で用いられ光の波長とは異なる波長とすることが好適である。これによって、照明手段１９による照明と、光通信手段１７による水中光通信との相互の干渉を抑制することができる。

【0107】

照明手段１９は、第２水中航走体１０２の艇体１０において光通信手段１７と反対側に配置することが好適である。すなわち、第１水中航走体１００によって第２水中航走体１０２の映像を撮影しながら第２水中航走体１０２を追尾する場合、光通信手段１７によって追尾を行っている第１水中航走体１００と水中光通信を確立しながら、水中光通信とは反対側において照明手段１９によって照明を当てながら水中を撮像することができる。これにより、照明手段１９による照明と、光通信手段１７による水中光通信との相互の干渉をより抑制することができる。

【0108】

航走体撮像手段２２は、艇体１０の外部を撮像するための構成要素を含んで構成される。航走体撮像手段２２は、例えば、静止画像を撮像するためのカメラ、動画を撮像するためのビデオ等とすることができる。航走体撮像手段２２で得られた画像や動画に関する画像情報（撮像データ）は記憶手段１４に記憶される。また、航走体撮像手段２２で得られた画像や動画に関する画像情報（撮像データ）は、光通信手段１７を用いて第１水中航走体１００へ送信される。

【0109】

なお、航走体撮像手段２２を複数設けて、ステレオ視に基づいて艇体１０と目標物との相対的な位置を取得できるようにしてもよい。当該相対的位置情報は、後述する航走体位置推定手段２０における第２水中航走体１０２の自己位置の推定において誤差の修正に利用することができる。

【0110】

航走体撮像手段２２には、さらに光学フィルタ２２ａを設けてもよい。光学フィルタ２２ａは、光通信手段１７による光通信に用いられる光の波長を減衰させるフィルタとすることが好適である。一般的には、照明手段１９によって照射される光の波長より光通信手段１７で用いられる光の波長は短いので、光学フィルタ２２ａは光通信手段１７で用いられる光の波長より短波長側を減衰させる短波長カットフィルタとすることが好適である。光学フィルタ２２ａを設けることによって、航走体撮像手段２２による撮像への水中光通信の光の影響を低減させることができる。なお、第２水中航走体１０２の艇体１０において光通信手段１７と照明手段１９が反対側に配置され、光通信手段１７と照明手段１９の相互干渉が小さい場合には光学フィルタ２２ａは設けなくてもよい。

【0111】

また、本実施の形態として第２水中航走体１０２に航走体撮像手段２２を設けた構成としたが、水中における状況を第２水中航走体１０２において取得できる手段であればよい。例えば、音波や超音波を用いたソナーによって構造物や水底の形状等を取得するようにしてもよい。この場合、得られた情報は、記憶手段１４に記憶されると共に、光通信手段１７を用いて第１水中航走体１００へ送信される。

【0112】

＜水上中継機の構成＞
本発明の実施の形態における水上中継機２００は、図４の構成概念図に示すように、機体３０、制御手段３２、記憶手段３４、通信手段３６、中継機推進手段３８、中継機位置計測手段４０及び中継機撮像手段４２を含んで構成される。水上中継機２００は、例えば、自律型無人洋上中継機（ＡＳＶ）であるが、これに限定されるものではない。

【0113】

機体３０は、艇室等の空間を構成する密閉可能な構造体である。機体３０は、金属や強化プラスチック等により構成され、水上中継機２００の構成要素を機械的に支持する役割も果たす。

【0114】

制御手段３２は、水上中継機２００における各種機能を制御するための手段である。制御手段３２は、コンピュータにおけるＣＰＵ等とすることができる。制御手段３２は、予め定められた制御プログラムを実行することによって水上中継機２００に搭載された各手段を統合的に制御する。

【0115】

記憶手段３４は、水上中継機２００において利用される情報や水上中継機２００の制御プログラムを記憶させておくための手段である。記憶手段３４は、例えば、半導体メモリ、ハードディスク等とすることができる。

【0116】

記憶手段３４には、水上中継機２００の位置の制御において水上中継機２００の目標の位置を示す情報が記憶される。目標位置は、例えば、目標緯度及び目標経度を含む初期位置及びウェイポイント（航走点）として記憶される。すなわち、水上中継機２００の機体３０が水上を航走する際の初期位置及び航走の経路を示すウェイポイントが設定及び記憶される。初期位置及びウェイポイントは、機体３０が航走する目標となる水上の経路を離散的な座標点で順に表した情報である。

【0117】

また、記憶手段３４は、後述する中継機位置計測手段４０において計測された水上中継機２００の自己位置の情報を記憶する。また、記憶手段３４は、後述する中継機撮像手段４２において取得された画像情報を記憶する。

【0118】

通信手段３６は、水上中継機２００と第１水中航走体１００との間で情報を通信し、水上中継機２００と母船３００との間で情報を通信するための手段である。通信手段３６は、情報伝送線２４を介して第１水中航走体１００から情報を受信し、情報伝送線２４を介して情報を第１水中航走体１００へ送信する。また、通信手段３６は、無線通信器２６を介して母船３００から情報を受信し、無線通信器２６を介して情報を母船３００へ送信する。無線通信器２６を用いた通信は、例えば、２．４ＧＨｚの周波数帯を用いたＷｉ－Ｆｉシステムとすることができる。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、ＵＨＦ通信、ＶＨＦ通信、光通信、衛星通信等の無線通信としてもよい。

【0119】

なお、母船３００と水上中継機２００との間を無線通信とすることで、有線通信を適用した場合に比べて第１水中航走体１００及び水上中継機２００の移動可能範囲を拡げることができる。

【0120】

また、通信手段３６は、複数の水上中継機２００の間で通信を中継できるマルチホップ通信（メッシュＷｉ－Ｆｉ通信）が可能であることが好適である。例えば、水上中継機２００－１と母船３００との距離が遠くて通信が成立しない場合、水上中継機２００－１と母船３００との間に位置する別の水上中継機２００－２によって水上中継機２００－１と母船３００との通信を中継させてもよい。中継を担当する水上中継機２００－２を中継に適した位置に移動させることによって、水上中継機２００－１と母船３００との通信をより確実に設立させることができる。

【0121】

中継機推進手段３８は、機体３０を推進させるための駆動力を発生させ、機体３０を左右方向に旋回（回頭）させるための手段である。例えば、機体３０の前後左右上下にそれぞれ個別の中継機推進手段３８を設けておき、左右にそれぞれ個別の中継機推進手段３８を設けておき、垂直舵に依らず、左右の中継機推進手段３８の推力のバランスを調整することにより機体３０を左右方向に旋回（回頭）させる。なお、駆動力発生のための機構として主推進器駆動モータ、プロペラ、回転軸等を含んで構成される。主推進器駆動モータは、機体３０に対して駆動力を与えるためのモータである。主推進器駆動モータは、電池からの電力によって、制御手段３２からの駆動制御信号に応じた回転数及びトルクで中継機推進手段３８の回転軸を回転駆動させる。これにより、駆動軸に接続されたプロペラが回転されて機体３０に推進力が与えられる。また、中継機推進手段３８は、例えば、機体３０を左右方向に旋回（回頭）させるための舵を含む。垂直舵を機体３０に対して右又は左に傾けることによって、機体３０を左又は右に回頭させることができる。垂直舵は、垂直舵駆動モータによって回転させることができる。垂直舵駆動モータは、制御手段３２からの垂直舵制御信号に応じた角度になるように垂直舵を回転駆動させる。

【0122】

中継機位置計測手段４０は、水上における機体３０の現在位置を自己位置として計測するため構成要素を含んで構成される。中継機位置計測手段４０は、例えば、プログラム可能なマイクロコンピュータによって実現することができる。中継機位置計測手段４０で計測された水上中継機２００の自己位置は制御手段３２に入力される。制御手段３２は、入力された水上中継機２００の自己位置を記憶手段１４に記憶させると共に、水上中継機２００の位置の制御に利用する。

【0123】

中継機位置計測手段４０は、衛星測位システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の受信機４０ａを含む構成とすることができる。中継機位置計測手段４０は、受信機４０ａによって受信されたＧＮＳＳ信号に基づいて水上中継機２００の現在の自己位置（水上位置）を計測する。計測された水上中継機２００の自己位置は制御手段３２に入力され、水上中継機２００の位置の制御に利用される。また、中継機位置計測手段４０は、姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)を含む構成とすることができる。姿勢方位基準装置を用いて中継機位置計測手段４０で計測される水上中継機２００の自己位置の補正することができる。

【0124】

中継機撮像手段４２は、機体３０の外部を撮像するための構成要素を含んで構成される。中継機撮像手段４２は、例えば、静止画像を撮像するためのカメラ、動画を撮像するためのビデオ等とすることができる。中継機撮像手段４２は、水上を撮影するための水上カメラと水中を撮像するための水中カメラを備えることが好適である。水上カメラでは、水上における水上中継機２００の周囲の水域を撮像することができる。水中カメラでは、水中における水上中継機２００の周囲の水域を撮像することができる。水中カメラでは、例えば、水上中継機２００と第１水中航走体１００とを繋ぐ情報伝送線２４を撮像することができる。中継機撮像手段４２で得られた画像や動画に関する画像情報（撮像データ）は記憶手段３４に記憶される。また、中継機撮像手段４２で得られた画像や動画に関する画像情報（撮像データ）は、通信手段３６を用いて無線通信器２６を介して母船３００へリアルタイムで送信される。

【0125】

中継機位置計測手段４０で計測された自己位置に基づいて機体３０の航走制御が行われる。制御手段３２は、記憶手段３４に予め設定されたウェイポイントを順に読み出し、当該ウェイポイントと中継機位置計測手段４０で計測された機体３０の自己位置との差が小さくなるように中継機推進手段３８を制御する。

【0126】

中継機推進手段３８の制御は、艇体運動モデルに基づいて行ってもよい。艇体運動モデルは、ＡＳＶダイナミクスとも呼ばれ、水上における機体３０の運動性能を表す運動方程式からなる。具体的には、中継機推進手段３８の応答特性や機体３０の移動特性等に基づいて制御を行うようにしてもよい。

【0127】

なお、水上中継機２００の航行は、上記のようなウェイポイントを用いたウェイポイント（ＷＰ：Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ）航行モードに限定されるものではない。例えば、自己位置推定と水上中継機２００の周辺の環境地図の作成とを組み合わせたＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）航行モードを適用してもよい。また、母船３００に乗船したオペレータによる操作に基づく遠隔操作航行モードを適用してもよい。

【0128】

なお、水上中継機２００は、第１水中航走体１００の移動に連れて並走するようにしてもよい。水上中継機２００と第１水中航走体１００とが情報伝送線２４によって有線接続されている場合、第１水中航走体１００が移動すると情報伝送線２４によって水上中継機２００が引っ張られることによっても水上中継機２００を第１水中航走体１００に連動させることができる。

【0129】

＜母船の構成＞
本発明の実施の形態における母船３００は、第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００の基地となる船舶である。母船３００は、図５の構成概念図に示すように、艇体５０、測位手段５２、位置設定手段５４、画像表示手段５６、操作手段５８、連結手段６０及び通信手段６２を含んで構成される。

【0130】

艇体５０は、母船３００の空間を構成する構造体である。艇体５０は、金属や強化プラスチック等により構成され、母船３００の構成要素を機械的に支持する役割も果たす。また、艇体５０には母船３００を移動させるための航走手段を設けてもよい。なお、母船３００の代わりに陸上に配置された基地局とする場合、艇体５０を設ける必要はない。また、母船３００の代わりに空中を飛行する飛行体とする場合、艇体５０の代わりに飛行体の機体としてもよい。

【0131】

測位手段５２は、母船３００の現在位置を取得するための装置を含んで構成される。測位手段５２は、例えば、衛星測位システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等の測位手段とすることができる。ただし、これに限定されるものではなく、陸上に配置されている基準点からの距離及び方位に応じて母船３００の位置を測位できる構成としてもよい。

【0132】

位置設定手段５４は、測位手段５２による測位の情報を第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００に設定するための手段である。位置設定手段５４は、測位手段５２によって得られた母船３００の測位の情報を第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２の航走体位置推定手段２０に初期位置の情報として設定する。すなわち、母船３００に第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２が搭載されている状態において、測位手段５２による測位位置の情報を航走体位置推定手段２０に第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２の初期位置として設定する。また、位置設定手段５４は、第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２の航走体位置推定手段２０にウェイポイントを設定するためにも使用される。また、位置設定手段５４は、水上中継機２００の中継機位置計測手段４０にウェイポイントを設定するためにも使用される。

【0133】

画像表示手段５６、操作手段５８及び連結手段６０は、母船３００における監視手段を構成する。監視手段は、第１水中航走体１００の位置、第２水中航走体１０２の位置、水上中継機２００の位置及び第１水中航走体１００と水上中継機２００の相対的な位置及び第１水中航走体１００と第２水中航走体１０２の相対的な位置を監視すると共にこれらの位置を修正するために用いられる。

【0134】

画像表示手段５６は、第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２の航走体撮像手段２２において撮像された映像を表示する装置を含む。すなわち、画像表示手段５６は、第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２から取得された画像情報に基づいて、第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２の航走体撮像手段２２において撮像された水中の画像を表示する。母船３００の搭乗者は、画像表示手段５６に表示された画像を観ることによって、第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２が撮像した画像を確認することができる。

【0135】

また、画像表示手段５６は、水上中継機２００の中継機撮像手段４２において撮像された映像を表示する装置を含む。画像表示手段５６は、例えば、ディスプレイを含むことができる。すなわち、画像表示手段５６は、水上中継機２００から取得された画像情報に基づいて、水上中継機２００の中継機撮像手段４２において撮像された水中又は／及び水上の画像を表示する。母船３００の搭乗者は、画像表示手段５６に表示された画像を観ることによって、水上中継機２００が撮像した画像を確認することができる。

【0136】

なお、画像表示手段５６は、第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００に対してそれぞれ別々に設けてもよいし、切替スイッチ等によって第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００を切り替えられる構成としてもよい。

【0137】

操作手段５８は、第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２の位置を修正する操作を行う手段を含む。操作手段５８は、例えば、第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２の位置を修正するためのジョイスティックやマウス等のポインティングデバイスを含んで構成することができる。母船３００に搭乗している管理者が操作手段５８を操作することによって、連結手段６０において第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２を移動させるための水中航走体修正情報が生成される。

【0138】

また、操作手段５８は、水上中継機２００の位置を修正する操作を行う手段を含む。操作手段５８は、例えば、水上中継機２００の位置を修正するためのジョイスティックやマウス等のポインティングデバイスを含んで構成することができる。母船３００に搭乗している管理者が操作手段５８を操作することによって、連結手段６０において水上中継機２００を移動させるための水上中継機修正情報が生成される。

【0139】

また、操作手段５８は、第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００によって撮像される映像の調整を行う手段を含む。例えば、母船３００に搭乗している管理者が操作手段５８を操作することによって、第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２の航走体撮像手段２２並びに水上中継機２００の中継機撮像手段４２に対して撮像点検対象物との距離、角度、画角及び照明等の撮像条件を設定することができる。

【0140】

なお、操作手段５８は、第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００に対して別々に設けてもよいし、切替スイッチ等によって第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００を切り替えられる構成としてもよい。

【0141】

連結手段６０は、画像表示手段５６に表示されている画像と操作手段５８によって操作される第１水中航走体１００に対する水中航走体修正情報、第２水中航走体１０２に対する水中航走体修正情報及び水上中継機２００に対する水上中継機修正情報とを連結させるための手段である。連結手段６０は、例えば、プログラム可能なマイクロコンピュータによって実現することができる。マイクロコンピュータは、画像表示手段５６及び操作手段５８を制御するための制御装置と共通としてもよい。

【0142】

連結手段６０は、操作手段５８の操作量に応じて第１水中航走体１００の航走体位置推定手段２０で推定された自己位置情報を修正するための水中航走体修正情報を生成する。連結手段６０は、操作手段５８の操作量が大きい程、第１水中航走体１００の自己位置情報の修正量が大きくなるような水中航走体修正情報を生成する。また、連結手段６０は、操作手段５８の操作量に応じて第２水中航走体１０２の航走体位置推定手段２０で推定された自己位置情報を修正するための水中航走体修正情報を生成する。連結手段６０は、操作手段５８の操作量が大きい程、第２水中航走体１０２の自己位置情報の修正量が大きくなるような水中航走体修正情報を生成する。また、連結手段６０は、操作手段５８の操作量に応じて水上中継機２００の中継機位置計測手段４０で計測された自己位置情報を修正するための水上中継機修正情報を生成する。連結手段６０は、操作手段５８の操作量が大きい程、水上中継機２００の自己位置情報の修正量が大きくなるような水上中継機修正情報を生成する。

【0143】

例えば、操作手段５８がジョイスティックやマウス等のポインティングデバイスである場合、その操作量と方向に基づいて当該方向に向けて当該操作量に対応する距離だけ第１水中航走体１００を移動させるように水中航走体修正情報を生成する。また、例えば、操作手段５８がジョイスティックやマウス等のポインティングデバイスである場合、その操作量と方向に基づいて当該方向に向けて当該操作量に対応する距離だけ第２水中航走体１０２を移動させるように水中航走体修正情報を生成する。また、例えば、操作手段５８がジョイスティックやマウス等のポインティングデバイスである場合、その操作量と方向に基づいて当該方向に向けて当該操作量に対応する距離だけ水上中継機２００を移動させるように水上中継機修正情報を生成する。また、例えば、操作手段５８が画像表示手段５６と一体化されたタッチパネルである場合、画像表示手段５６に表示された目標位置を画面内で移動（スワイプ）させた操作量と方向に基づいて第１水中航走体１００を当該方向と反対の方向（目標位置を撮像画像内で移動させた方向に第１水中航走体１００が移動する方向）に向けて当該操作量に対応する距離だけ第１水中航走体１００を移動させるように水中航走体修正情報を生成する。操作量に対する第１水中航走体１００の移動距離の修正量の関係は予め設定しておけばよい。また、例えば、操作手段５８が画像表示手段５６と一体化されたタッチパネルである場合、画像表示手段５６に表示された目標位置を画面内で移動（スワイプ）させた操作量と方向に基づいて第２水中航走体１０２を当該方向と反対の方向（目標位置を撮像画像内で移動させた方向に第２水中航走体１０２が移動する方向）に向けて当該操作量に対応する距離だけ第２水中航走体１０２を移動させるように水中航走体修正情報を生成する。操作量に対する第２水中航走体１０２の移動距離の修正量の関係は予め設定しておけばよい。また、例えば、操作手段５８が画像表示手段５６と一体化されたタッチパネルである場合、画像表示手段５６に表示された目標位置を画面内で移動（スワイプ）させた操作量と方向に基づいて水上中継機２００を当該方向と反対の方向（目標位置を撮像画像内で移動させた方向に水上中継機２００が移動する方向）に向けて当該操作量に対応する距離だけ水上中継機２００を移動させるように水上中継機修正情報を生成する。操作量に対する水上中継機２００の移動距離の修正量の関係は予め設定しておけばよい。

【0144】

これによって、画面内に表示されている目標位置に対して第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００に移動させ、正しい位置に臨ませることができる。また、画面内に表示されている目標位置に対して第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００をリアルタイムに移動させることができる。

【0145】

通信手段６２は、水上中継機２００から母船３００へ送信されてくる情報を受信したり、母船３００から水上中継機２００へ情報を送信したりするための装置を含んで構成される。本実施の形態では、水上中継機２００を介して第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２と母船３００との間の通信が行われるので、母船３００は水上中継機２００の通信を行う無線通信手段として利用される。水上中継機２００の通信が無線で行われる場合、通信手段６２は、電波等の通信方法を用いた無線通信のための装置を含む。具体的には、例えば、ＷｉＦｉ通信、ＵＨＦ通信、衛星通信等の無線通信装置を含めばよい。

【0146】

なお、本実施の形態では、管理者による操作手段５８の操作に基づいて連結手段６０にて水中航走体修正情報及び水上中継機修正情報を生成する態様としたが、管理者の操作に依らず連結手段６０（又は操作手段５８）において自動的に水中航走体修正情報及び水上中継機修正情報を生成するようにしてもよい。

【0147】

例えば、第２水中航走体１０２から送信されてきた撮像画像を画像処理して、目標物（例えば、検査や修理の対象となる構造体）の特徴（形状、色等）から画像内において目標物が表示されている目標位置を特定し、当該目標位置が撮像画像の中心に位置するように第２水中航走体１０２を移動させるための水中航走体修正情報を生成するようにしてもよい。すなわち、画像内において画像の中心位置から現在の目標位置のずれの方向及び大きさに基づいて当該方向に向けて当該ずれ量に対応する距離だけ第２水中航走体１０２を移動させるように水中航走体修正情報を生成してもよい。同様に、例えば、第１水中航走体１００から送信されてきた撮像画像を画像処理して、目標物（例えば、追従する第２水中航走体１０２）の特徴（形状、色等）から画像内において目標物が表示されている目標位置を特定し、当該目標位置が撮像画像の中心に位置するように第１水中航走体１００を移動させるための水中航走体修正情報を生成するようにしてもよい。すなわち、画像内において画像の中心位置から現在の目標位置のずれの方向及び大きさに基づいて当該方向に向けて当該ずれ量に対応する距離だけ第１水中航走体１００を移動させるように水中航走体修正情報を生成してもよい。また、水上中継機２００から送信されてきた撮像画像を画像処理して、目標物（例えば、追従する第１水中航走体１００）の特徴（形状、色等）から画像内において目標物が表示されている目標位置を特定し、当該目標位置が撮像画像の中心に位置するように水上中継機２００を移動させるための水上中継機修正情報を生成するようにしてもよい。すなわち、画像内において画像の中心位置から現在の目標位置のずれの方向及び大きさに基づいて当該方向に向けて当該ずれ量に対応する距離だけ水上中継機２００を移動させるように水上中継機修正情報を生成してもよい。

【0148】

このとき、撮像画像内における目標物の大きさに基づいて第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００と目標物との距離を求め、当該距離に応じて水中航走体修正情報や水上中継機修正情報を修正する量を調整するようにしてもよい。

【0149】

なお、連結手段６０（又は操作手段５８）において自動的に水中航走体修正情報や水上中継機修正情報を生成する場合、画像表示手段５６に撮像画像を表示させることによって管理者に状況を把握させる必要がないので、画像表示手段５６に実態としての画像を表示しないようにしてもよい。

【0150】

［水中航走体及び水上中継機の投入及び運用時の処理］
以下、図６のフローチャートを参照して、第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００の投入及び運用時の処理について説明する。本実施の形態では、水上の母船３００から第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００を投入し、水中にある点検対象物を検査する処理について説明する。

【0151】

なお、以下では、点検対象物を周囲に線状構造部を有した洋上風力発電設備を点検する例について説明するが、点検対象物はこれに限定されるものではない。また、行う作業も点検に限定されるものでなく、水上及び水中における他の作業等を行うようにしてもよい。

【0152】

ステップＳ１０では、母船３００から第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２を水中に投入する作業が行われる。当該ステップは、航走体投入ステップに相当する。投入時において、第１水中航走体１００の握持手段２３によって第２水中航走体１０２を保有した状態で投入を行う。

【0153】

なお、当該ステップにおいて、第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２における深度（高度）及び速度の計測値が妥当な値であるか否かの判定を行ってもよい。第１水中航走体１００の航走体位置推定手段２０及び第２水中航走体１０２の航走体位置推定手段２０の水中位置の推定値において深度（高度）及び速度の推定値が妥当な値であるか否かが確認される。妥当な値でなければ、第１水中航走体１００又は第２水中航走体１０２の航走体位置推定手段２０の設定及び調整を行うことが好適である。

【0154】

ステップＳ１２では、母船３００から水上中継機２００を投入する作業が行われる。当該ステップは、中継機投入ステップに相当する。水上中継機２００を水上に投入して水平位置（緯度及び経度）を所定の位置に保持する。また、当該ステップにおいて、中継機撮像手段４２による水中の撮像を行い、撮像処理及び撮像画像の送受信処理が適切に実行できるかを確認してもよい。

【0155】

ステップＳ１４では、第１水中航走体１００と水上中継機２００を互いに鉛直な位置に臨ませる処理が行われる。当該ステップは、鉛直位置確保ステップに相当する。まず、第１水中航走体１００を水中に降下させる。そして、第１水中航走体１００と水上中継機２００の鉛直位置関係を確認する処理が行われる。母船３００において、水上中継機２００を介して第１水中航走体１００から送信されてくる自己位置における水平位置（緯度及び経度）と水上中継機２００から送信されてくる自己位置における水平位置（緯度及び経度）から第１水中航走体１００と水上中継機２００とが互いに鉛直な位置関係にあるか否かが判定される。ここで、鉛直な位置関係とは、水中にある第１水中航走体１００と水上にある水上中継機２００とが互いに鉛直な位置にあることを意味する。ただし、第１水中航走体１００と水上中継機２００とが完全に鉛直な位置関係にある必要はなく、情報伝送線２４の余裕等に応じて第１水中航走体１００及び水上中継機２００の航走や処理の障害とならない程度に略鉛直な位置関係にあればよい。第１水中航走体１００と水上中継機２００が鉛直な位置関係になければ、母船３００の操作手段５８を用いて、第１水中航走体１００及び水上中継機２００に対して互いに鉛直な位置関係となるように操作を行う。

【0156】

ステップＳ１６では、水上中継機２００の位置情報を第１水中航走体１００の初期位置の位置情報として設定する処理が行われる。当該ステップは、初期位置入力ステップに相当する。第１水中航走体１００と水上中継機２００とが略鉛直な位置に保持された状態において、母船３００は水上中継機２００の自己位置（緯度及び経度）を取得し、水上中継機２００の自己位置（緯度及び経度）を第１水中航走体１００へ送信する。第１水中航走体１００は、水上中継機２００の自己位置（緯度及び経度）を初期位置（緯度及び経度）として設定する。

【0157】

以上のように、母船３００から第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００を投入する処理が実現される。なお、本実施の形態では、母船３００から第１水中航走体１００及び水上中継機２００を投入する処理を行う態様について説明したが、母船３００に代えて陸上や他の浮体上から第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００を投入する態様としてもよい。

【0158】

ステップＳ１８では、母船３００から水上中継機２００へ目標位置の情報が送信される。当該ステップは、目標位置設定ステップに相当する。オペレータの操作等によって、母船３００の位置設定手段５４によって水上中継機２００の目標位置となる初期位置及びウェイポイントの情報が設定され、母船３００の通信手段６２及び水上中継機２００の通信手段３６を介して水上中継機２００に対して目標位置の設定が行われる。目標位置の情報は、記憶手段３４に記憶される。具体的には、水上中継機２００に搭載された無線通信器２６を用いた無線通信によって水上中継機２００に目標位置の設定が行われる。水上中継機２００の目標位置は、初期位置及びウェイポイントを示す目標緯度及び目標経度の情報を含む。

【0159】

ステップＳ２０では、第１水中航走体１００への目標位置の入力が行われる。当該ステップは、目標位置入力ステップに相当する。水上中継機２００を介して母船３００から第１水中航走体１００へ目標位置の情報が送信される。オペレータの操作等によって、母船３００の位置設定手段５４によって第１水中航走体１００の目標位置となる初期位置及びウェイポイントの情報が設定され、母船３００の通信手段６２、水上中継機２００の通信手段３６を介して水上中継機２００に当該目標位置が送信される。さらに、水上中継機２００の通信手段３６及び第１水中航走体１００の通信手段１６を介して水上中継機２００から第１水中航走体１００へ当該目標位置が入力される。具体的には、水上中継機２００と第１水中航走体１００とを接続する情報伝送線２４を用いた有線通信によって第１水中航走体１００に目標位置が入力される。目標位置の情報は、記憶手段１４に記憶される。第１水中航走体１００の目標位置は、初期位置及びウェイポイントを示す目標緯度、目標経度及び目標深度の情報を含む。

【0160】

ステップＳ２２では、第１水中航走体１００及び水上中継機２００の航行の制御が行われる。当該ステップは、航走制御ステップに相当する。

【0161】

水上中継機２００の制御手段３２は、記憶手段３４に記憶されている初期位置及びウェイポイントを所定の周期毎に順に読み出して現在の目標位置とし、水上中継機２００を移動させる処理を行う。

【0162】

まず、水上中継機２００において位置の計測が行われる。水上中継機２００では、衛星測位システム（ＧＮＳＳ）等を含む中継機位置計測手段４０によって機体３０の現在の位置が計測される。そして、水上中継機２００が現在の目標位置の到達範囲にあるか否かを判定する処理が行われる。制御手段３２は、中継機位置計測手段４０から機体３０の現在の位置を取得し、現在の位置が現在の目標位置から所定の到達範囲内にあるか否かを判定する。到達範囲は、現在の目標位置からある程度広がった範囲に設定することができ、例えば、現在の目標位置から所定の半径の円内に設定される。現在の位置が現在の目標位置から所定の到達範囲内にあれば後述する第１水中航走体１００及び水上中継機２００を目標位置に維持する処理を実行する。

【0163】

現在の位置が現在の目標位置から所定の到達範囲内になければ、水上中継機２００の航走方向の方位が計測される。水上中継機２００では、姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)等を含む中継機位置計測手段４０によって機体３０の現在の航走方向の方位が計測される。その後、水上中継機２００を現在の目標位置に向けて航走させる処理が行われる。水上中継機２００の制御手段３２は、計測された現在の位置と計測された現在の方位に基づいて、水上中継機２００を現在の目標位置へ移動させるように目標進行方向及び目標速度を決定する。そして、制御手段３２は、水上中継機２００が目標進行方向に対して目標速度で移動するように中継機推進手段３８を制御することによって現在の目標位置に向けて水上中継機２００を航走させる。

【0164】

第１水中航走体１００の制御手段１２は、記憶手段１４に記憶されている初期位置及びウェイポイントを所定の周期毎に順に読み出して現在の目標位置とし、第１水中航走体１００を移動させる処理を行う。

【0165】

まず、第１水中航走体１００において位置の計測が行われる。第１水中航走体１００では、航走体位置推定手段２０によって初期位置からの移動に基づいて艇体１０の現在の位置が推定される。そして、第１水中航走体１００が現在の目標位置の到達範囲にあるか否かを判定する処理が行われる。制御手段１２は、航走体位置推定手段２０から艇体１０の現在の位置の推定値を取得し、現在の位置の推定値が現在の目標位置から所定の到達範囲内にあるか否かを判定する。到達範囲は、現在の目標位置からある程度広がった範囲に設定することができ、例えば、現在の目標位置から所定の半径の球内に設定される。現在の位置が現在の目標位置から所定の到達範囲内にあれば後述する第１水中航走体１００及び水上中継機２００を目標位置に維持する処理を実行する。

【0166】

現在の位置が現在の目標位置から所定の到達範囲内になければ、第１水中航走体１００の航走方向の方位が計測される。第１水中航走体１００では、姿勢方位基準装置(ＡＨＲＳ)等を含む航走体位置推定手段２０によって艇体１０の現在の航走方向の方位が計測される。続いて、第１水中航走体１００を現在の目標位置に向けて航走させる処理が行われる。第１水中航走体１００の制御手段１２は、推定された現在の位置と計測された現在の方位に基づいて、第１水中航走体１００を現在の目標位置へ移動させるように目標進行方向及び目標速度を決定する。そして、制御手段１２は、第１水中航走体１００が目標進行方向に対して目標速度で移動するように航走手段１８を制御することによって現在の目標位置に向けて第１水中航走体１００を航走させる。

【0167】

なお、第１水中航走体１００の目標速度は、水上中継機２００の目標速度と一致させるようにしてもよい。これにより、第１水中航走体１００と水上中継機２００とが同じ速度で航走することになり、航走時においても第１水中航走体１００と水上中継機２００とを略鉛直な位置関係に維持することができる。ただし、第１水中航走体１００と水上中継機２００と間の距離が離れたとしても、情報伝送線２４によってより速く航走している方がより遅く航走している方を引っ張ることになり、第１水中航走体１００と水上中継機２００との略鉛直な位置関係は大きくずれることはない。

【0168】

第１水中航走体１００及び水上中継機２００を目標位置に維持する処理は以下のように行われる。第１水中航走体１００及び水上中継機２００が共に目標位置に到達して位置を保持しているか否かが判定される。水上中継機２００が目標位置の到達範囲内にあることが確認され、第１水中航走体１００が目標位置の到達範囲内にあることが確認されたうえで、水上中継機２００及び第１水中航走体１００が共に目標位置を維持しているか否かが判定される。第１水中航走体１００及び水上中継機２００が共に目標位置を維持している場合には航走処理を終了する。水上中継機２００が目標位置を維持していない場合には、水上中継機２００が目標位置を維持するように制御を行う。第１水中航走体１００が目標位置を維持していない場合には第１水中航走体１００が目標位置を維持するように制御を行う。

【0169】

なお、第１水中航走体１００及び水上中継機２００が目標位置に到達した後、第１水中航走体１００を操作することによって移動させる際、水上中継機２００は第１水中航走体１００の水平位置（緯度及び経度）に追従する第１水中航走体１００の追尾モードに設定する。例えば、情報伝送線の余裕がなくなった場合に、第１水中航走体１００の航走体位置推定手段２０にて推定された自己位置（緯度及び経度）が水上中継機２００へ送信され、当該推定された自己位置（緯度及び経度）を目標位置として中継機位置計測手段４０で計測された自己位置が当該目標位置に近づくように水上中継機２００を航走させればよい。

【0170】

ただし、第１水中航走体１００の航走に伴って水上中継機２００が過度に敏感に動き回ることを防ぐために、第１水中航走体１００の水平位置（緯度及び経度）と水上中継機２００の水平位置（緯度及び経度）の間の距離に許容範囲を設定してもよい。例えば、第１水中航走体１００の水平位置（緯度及び経度）と水上中継機２００の水平位置（緯度及び経度）の間の距離が５ｍ以内であれば水上中継機２００が第１水中航走体１００を追尾しないように設定すればよい。

【0171】

ステップＳ２４では、第２水中航走体１０２を開放する処理が行われる。当該ステップは、航走体開放ステップに相当する。ステップＳ２２において、第１水中航走体１００及び水上中継機２００が目標緯度及び目標経度に到達し、第１水中航走体１００が目標深度に到達すると、第１水中航走体１００から第２水中航走体１０２が開放される。オペレータの操作等によって、母船３００から水上中継機２００及び情報伝送線２４を介して第１水中航走体１００に対して握持手段２３を解除して第２水中航走体１０２を開放するように指示が送信される。第１水中航走体１００は、当該指示を受信すると、握持手段２３を解除して第２水中航走体１０２を水中にて開放する。

【0172】

ステップＳ２６では、点検対象物の点検が行われる。当該ステップは、点検ステップに相当する。ステップＳ２２において第１水中航走体１００から開放された第２水中航走体１０２を点検対象物に接近させ、第２水中航走体１０２の航走体撮像手段２２を用いて点検対象物の映像を撮像する。このとき、第２水中航走体１０２の照明手段１９を用いて点検対象物を明るく照らした状態で撮像することができる。また、オペレータは、母船３００の操作手段５８を用いて、第２水中航走体１０２に対して点検対象物との距離、角度、画角及び照明等の撮像条件を設定することができる。

【0173】

撮像された映像の情報は、第２水中航走体１０２の光通信手段１７と第１水中航走体１００の光通信手段１７を用いて、第２水中航走体１０２から第１水中航走体１００へ送信される。また、映像の情報は、情報伝送線２４を介して第１水中航走体１００から水上中継機２００へ転送され、さらに無線通信器２６を介して水上中継機２００から母船３００へ転送される。このようにして、第２水中航走体１０２において撮像された映像が第２水中航走体１０２から母船３００へリアルタイムで送信される。

【0174】

また、オペレータは、母船３００の操作手段５８を用いて、第２水中航走体１０２の航走を制御することができる。オペレータは、第２水中航走体１０２で撮像された映像を母船３００の画像表示手段５６によって確認しながら、操作手段５８を操作することによって、第２水中航走体１０２の位置を修正することができる。すなわち、母船３００から第２水中航走体１０２に対して水中航走体修正情報を送信することによって第２水中航走体１０２の水平位置（緯度及び経度）及び深度（高度）を所望の位置に修正する。

【0175】

なお、第２水中航走体１０２の航走制御は、第２水中航走体１０２に対して航走の目標位置となるウェイポイントを設定することによって行ってもよい。すなわち、母船３００の位置設定手段５４によって第２水中航走体１０２の目標位置となるウェイポイントの情報が設定され、水上中継機２００及び第１水中航走体１００を介して第２水中航走体１０２に当該情報を設定する。第２水中航走体１０２は、設定されたウェイポイントを所定の周期毎に順次読み出して顕在の目標位置とし、第２水中航走体１０２を移動させる処理を行う。

【0176】

ここで、第２水中航走体１０２は、第１水中航走体１００に対してケーブルレスであるので、海底から係留索によって繋がれ、電力線が付設された洋上風力発電設備のような周囲に線状構造部を有する点検対象物であっても情報伝送線２４等が絡まったり、引っ掛かったりすることなく点検や作業を行うことができる。

【0177】

ステップＳ２８では、第１水中航走体１００及び水上中継機２００による追尾制御が行われる。当該ステップは、追尾ステップに相当する。ステップＳ２６において第２水中航走体１０２による点検対象物の撮像が行われると共に、第１水中航走体１００の航走体撮像手段２２によって第２水中航走体１０２の映像を撮像する。このとき、第１水中航走体１００の照明手段１９を用いて第２水中航走体１０２を明るく照らした状態で撮像することができる。また、オペレータは、母船３００の操作手段５８を用いて、第１水中航走体１００に対して第２水中航走体１０２との距離、角度、画角及び照明等の撮像条件を設定することができる。

【0178】

撮像された映像の情報は、情報伝送線２４を介して第１水中航走体１００から水上中継機２００へ送信される。さらに、無線通信器２６を介して水上中継機２００から母船３００へ転送される。このようにして、第１水中航走体１００において撮像された映像が第１水中航走体１００から母船３００へリアルタイムで送信される。オペレータは、母船３００の操作手段５８を用いて、第１水中航走体１００が第２水中航走体１０２を追尾するように制御することができる。オペレータは、第１水中航走体１００で撮像された映像を母船３００の画像表示手段５６によって確認しながら、操作手段５８を操作することによって、第１水中航走体１００の位置を修正することができる。すなわち、母船３００から第１水中航走体１００に対して水中航走体修正情報を送信することによって第１水中航走体１００が第２水中航走体１０２に対して所定の距離範囲内及び所定の相対方位範囲内を保ちながら追尾するように水平位置（緯度及び経度）及び深度（高度）を所望の位置に修正する。

【0179】

ここで、第１水中航走体１００と水上中継機２００とを繋ぐ情報伝送線２４が水中の点検対象物と干渉しないように第１水中航走体１００を移動させる。また、第１水中航走体１００からみた第２水中航走体１０２が点検対象物の物陰に隠れてしまわないように、第１水中航走体１００を位置させることが好適である。

【0180】

以上のように、第１水中航走体１００は、情報伝送線２４によって水上中継機２００と高速の通信を確立しつつ、洋上風力発電設備のような点検対象物から離れて安全な位置で第２水中航走体１０２との光通信を行いながら第２水中航走体１０２を追尾することができる。

【0181】

さらに、必要に応じて、水上中継機２００によって第１水中航走体１００を追尾する制御が行われる。当該ステップは、中継機追従ステップに相当する。当該制御は、第１水中航走体１００と水上中継機２００とを繋ぐ情報伝送線２４に余裕がなくなったとき、第１水中航走体１００と水上中継機２００が略鉛直な位置を保持できていないとき、略鉛直な位置を保持できているか否かが不明なとき等に実行される。

【0182】

母船３００から水上中継機２００へ撮像制御信号を送信することで、水上中継機２００の中継機撮像手段４２によって水上中継機２００の近傍領域の水中が撮像される。撮像された映像は、水上中継機２００から母船３００へ送信され、当該画像が母船３００の画像表示手段５６に表示される。続いて、第１水中航走体１００を確認可能か否かが判定される。母船３００上のオペレータは、画像表示手段５６に表示された画像において第１水中航走体１００が確認できるか否かを判定する。画像において第１水中航走体１００が確認できなかった場合、水上中継機２００を介して母船３００から第１水中航走体１００へ上昇制御信号を送信し、第１水中航走体１００を上昇させる処理が行われる。第１水中航走体１００は、上昇制御信号を受信すると、水上中継機２００によって撮像された映像に第１水中航走体１００が確認できるまで第１水中航走体１００を上昇させる。このとき、第１水中航走体１００と共に第２水中航走体１０２を上昇させるようにしてもよい。

【0183】

画像において第１水中航走体１００が確認できた場合、第１水中航走体１００と水上中継機２００とが適切な鉛直位置の関係にあるか否かが判定される。母船３００上のオペレータは、画像表示手段５６に表示された画像において第１水中航走体１００と水上中継機２００が略鉛直な位置関係にあるか否かを判定する。画像において第１水中航走体１００と水上中継機２００が略鉛直な位置関係になければ、水上中継機２００を移動させて、第１水中航走体１００と水上中継機２００を略鉛直な位置関係に修正する処理が行われる。母船３００において画像表示手段５６に表示された画像を確認しながらオペレータが操作手段５８を操作することによって水上中継機２００へ移動制御信号が送信され、水上中継機２００が第１水中航走体１００に対して略鉛直な位置関係となるように水上中継機２００を航走させる。その後、第１水中航走体１００を目標深度に降下させる処理が行われる。このとき、第１水中航走体１００と共に第２水中航走体１０２を移動及び下降させるようにしてもよい。

【0184】

また、必要に応じて、水上中継機２００と母船３００との通信を維持する制御が行われる。当該ステップは、中継機移動ステップに相当する。当該制御は、水上中継機２００と母船３００との無線通信が確立されなくなったときに実行される。

【0185】

水上中継機２００と母船３００との無線通信の状況が悪化又は不能となると、ステップＳ１６において入力された初期位置の情報に基づいて母船３００へ近づくように水上中継機２００を移動させる制御が行われる。

【0186】

また、他の水上中継機２００を介して、マルチホップ通信（メッシュＷｉ－Ｆｉ通信）によって水上中継機２００と母船３００との通信が確立されるようにしてもよい。例えば、水上中継機２００－１と母船３００との距離が遠くて無線通信の状況が悪化又は不能となった場合、水上中継機２００－１と母船３００との間に位置する別の水上中継機２００－２に対して母船３００から移動の制御を行うことによって、水上中継機２００－１と母船３００との間に水上中継機２００－２を移動させる。これによって、水上中継機２００－２を中継して、水上中継機２００－１と母船３００との通信をより確実に設立させることができる。

【0187】

ステップＳ３０では、点検が終了したか否かの判定が行われる。当該ステップは、点検終了ステップに相当する。点検が終了していない場合、ステップＳ２６に処理を戻し、第２水中航走体１０２による点検対象物の点検を継続する。点検を終了する場合、後述する揚収処理に移行させる。

【0188】

以上のように、水上中継機と水中航走体との連結システムにおいて第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００の投入、航走、点検の処理が実現される。

【0189】

［水中航走体及び水上中継機の揚収時の処理］
以下、図７のフローチャートを参照して、第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００の揚収時の処理について説明する。本実施の形態では、水中にある第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２並びに水上にある水上中継機２００を水上の母船３００に揚収する処理について説明する。

【0190】

ステップＳ４０では、第１水中航走体１００によって第２水中航走体１０２を保有する処理が行われる。当該ステップは、航走体保有ステップに相当する。第２水中航走体１０２による点検対象物の点検が終了すると、オペレータは、母船３００の操作手段５８を用いて操作することによって、第２水中航走体１０２を第１水中航走体１００の近傍まで移動させる。このとき、第１水中航走体１００の航走体撮像手段２２及び第２水中航走体１０２の航走体撮像手段２２によって第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２を互いに撮像し合い、撮像された映像が水上中継機２００を介して母船３００へ送信される。母船３００では、当該画像が画像表示手段５６に表示される。オペレータは、当該画像を確認しながら、第２水中航走体１０２が第１水中航走体１００に近づくように第２水中航走体１０２を航走制御する。そして、第１水中航走体１００の握持手段２３によって第２水中航走体１０２を握持することで、第１水中航走体１００に第２水中航走体１０２を保有させる。保有の形態は、握持すること以外にもドッキングすることや収容すること等、様々な形態をとり得る。第１水中航走体１００に第２水中航走体１０２を保有させるには、第１水中航走体１００よりも第２水中航走体１０２が小型であることが好適であり、複雑な形状の点検対象物や線状構造部を有する点検対象物を点検する上でも小型であることが好適である。

【0191】

ステップＳ４２では、第１水中航走体１００及び水上中継機２００の記憶された初期位置を呼び出す処理が行われる。当該ステップは、初期位置呼出ステップに相当する。母船３００と水上中継機２００との間に無線通信によって、母船３００から水上中継機２００に対して初期位置へ戻るように指示が行われる。これに伴って、情報伝送線２４を介して、水上中継機２００から第１水中航走体１００へと初期位置へ戻る指示が転送される。初期位置は、ステップＳ１６において第１水中航走体１００及び水上中継機２００に入力され記憶された情報を用いるが、母船３００の現在位置に基づいて第１水中航走体１００及び水上中継機２００に新たに設定するようにしてもよい。母船３００が初期から移動している場合は、新たに設定された現在位置も解釈上は、初期位置に含めるものとする。

【0192】

ステップＳ４４では、第１水中航走体１００及び水上中継機２００を初期位置へ航行させる制御が行われる。当該ステップは、航走制御ステップに相当する。当該ステップは、第１水中航走体１００及び水上中継機２００の目標位置をステップＳ４２において設定された初期位置に変更して上記ステップＳ２２と同様に行うことができる。航走制御によって、第１水中航走体１００、第１水中航走体１００に保有された第２水中航走体１０２及び水上中継機２００は母船３００の近傍まで移動する。

【0193】

ステップＳ４６では、第１水中航走体１００、第２水中航走体１０２及び水上中継機２００の揚収が行われる。当該ステップは、揚収ステップに相当する。まず、水上中継機２００が母船３００上に引き上げられる。さらに、水上中継機２００と第１水中航走体１００とを繋ぐ情報伝送線２４を手繰ることによって、第１水中航走体１００及び第１水中航走体１００に保有された第２水中航走体１０２を母船３００上に引き上げる。

【0194】

以上のように、第１水中航走体１００及び第２水中航走体１０２並びに水上にある水上中継機２００を水上の母船３００に揚収することができる。

【産業上の利用可能性】

【0195】

本発明は、水中航走体における高精度の航走制御や目標物の監視等に適用することができる。すなわち、水中航走体と水上中継機との位置関係を保持しつつ水中航走体による水中の目標物の検査、監視、修繕等において作業効率を高めることができる。例えば、水底の環境調査（海草、海藻、珊瑚等）、水産資源調査（底生魚、貝類等）、水産設備検査（生け簀、魚礁等）、港湾設備の水中部分の検査（岸壁、防波堤等）、洋上風力発電設備の水中部分の検査、石油ガス設備の水底パイプライン検査、船底検査、ダム湖の水中部分の検査等に利用することができる。

【符号の説明】

【0196】

１０ 艇体、１２ 制御手段、１４ 記憶手段、１６ 通信手段、１７ 光通信手段、１８ 航走手段、１９ 照明手段、２０ 航走体位置推定手段、２２ 航走体撮像手段、２２ａ 光学フィルタ、２３ 握持手段、２４ 情報伝送線、２６ 無線通信器、３０ 機体、３２ 制御手段、３４ 記憶手段、３６ 通信手段、３８ 中継機推進手段、４０ 中継機位置計測手段、４０ａ 受信機、４２ 中継機撮像手段、５０ 艇体、５２ 測位手段、５４ 位置設定手段、５６ 画像表示手段、５８ 操作手段、６０ 連結手段、６２ 通信手段、１００ 第１水中航走体、１０２ 第２水中航走体、２００ 水上中継機、３００ 母船、４００ ケーブル、５００ 点検対象物。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】