JP5701719B2 - ナビゲーションシステム、捜索装置、被捜索装置及びナビゲーション方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、潜水艦の給電に用いられるナビゲーションシステムと、このナビゲーションシステムで用いられる捜索装置、被捜索装置及びナビゲーション方法とに関する。

従来の通常型潜水艦では、主蓄電池に電気を充電しようとする場合、水上にシュノーケルを出し、このシュノーケルから外気を吸引する。潜水艦は、吸引した外気を用いて、内蔵するディーゼル発電機で発電し、発電した電気により主蓄電池を充電する。ただし、ディーゼル発電機を使用することにより、熱、音及び磁気が発生する。潜水艦は存在位置が把握されることを避けなければならないため、熱、音及び磁気の発生は、潜水艦にとっては致命的な弱点となる。そのため、ディーゼル発電機による発電に頼らずに、主蓄電池を充電する方法が求められている。

ディーゼル発電機による発電に頼らずに、主蓄電池を充電する方法として、水中で潜水艦へ直接給電する方法が考えられる。しかしながら、水中で潜水艦へ直接給電するシステムについては未だ提案されていない。

吉田 隆 著、「ワイヤレス・エネルギー伝送技術の最前線」、株式会社 エヌ・ティー・エス出版、２０１１年２月１４日、ｐ．１９３−２００、３３２−３４１ http://www.ecei.tohoku.ac.jp/matsuki/reseach/sea.html

以上のように、水中で潜水艦へ直接給電することが可能であれば、ディーゼル発電機を用いなくても主蓄電池を充電することが可能となる。しかしながら、水中で潜水艦へ直接給電するのに適したシステムは未だ提案されていない。

そこで、目的は、水中で潜水艦へ給電する際に利用することが可能なナビゲーションシステムと、このナビゲーションシステムで用いられる捜索装置、被捜索装置及びナビゲーション方法とを提供することにある。

実施形態によれば、ナビゲーションシステムは、捜索装置及び被捜索装置を具備する。捜索装置は、第１のレーザ発射部、第１のレーザ受信部、算出部及び駆動部を備える。第１のレーザ発射部は、第１のレーザ信号を発射する。第１のレーザ受信部は、前記第１のレーザ信号に応答して前記被捜索装置から発射される第２のレーザ信号を受信する。算出部は、前記受信した第２のレーザ信号の変調状態に基づき、自装置における第１の特定面と前記被捜索装置における第２の特定面との位置関係を算出し、前記受信した第２のレーザ信号の受信タイミングに基づいて前記被捜索装置までの距離を算出する。駆動部は、前記算出した位置関係及び距離に従い、前記第１の特定面と前記第２の特定面とを接合させるように水中を駆動する。被捜索装置は、第２のレーザ受信部及び第２のレーザ発射部を備える。複数の第２のレーザ受信部は、前記第１のレーザ信号を少なくともいずれかで受信する。複数の第２のレーザ発射部は、前記第１のレーザ信号を受信すると、互いに変調状態が異なる第２のレーザ信号を、互いに異なる方向へ発射する。

本実施形態に係るナビゲーションシステムの構成を示す図である。 図１の捜索装置及び被捜索装置の機能構成を示すブロック図である。 図１の捜索装置及び被捜索装置が接合する際の捜索装置の処理を示すシーケンス図である。 図１の捜索装置及び被捜索装置が接合する際の被捜索装置の処理を示すシーケンス図である。 図１の捜索装置が短距離において被捜索装置へ接近する際の図である。 図１の捜索装置と被捜索装置とが接合した際の図である。 図１のナビゲーションシステムのその他の使用例を示す図である。 図１のナビゲーションシステムのその他の使用例を示す図である。 図１のナビゲーションシステムのその他の使用例を示す図である。 捜索装置及び被捜索装置のその他の機能構成を示すブロック図である。 捜索装置及び被捜索装置のその他の機能構成を示すブロック図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るナビゲーションシステムの構成例を示す模式図である。ナビゲーションシステムは、捜索装置１０及び被捜索装置２０を具備する。

潜水艦１００は、実装するＤＤＳ（Dry Deck Shelter）１０１に捜索装置１０を収納して航行する。潜水艦１００は、潜水艦２００へ電力を供給する際にＤＤＳ１０１を開放し、ＤＤＳ１０１に収納される捜索装置１０を射出する。捜索装置１０は、潜水艦１００とケーブル１０２により接続される。

潜水艦２００は、実装するＤＤＳ２０１に被捜索装置２０を収納して航行する。潜水艦２００は、潜水艦１００からの電力を受電する際にＤＤＳ２０１を開放し、ＤＤＳ２０１に収納される被捜索装置２０を射出する。被捜索装置２０は、潜水艦２００とケーブル２０２により接続される。

捜索装置１０及び被捜索装置２０は、略直方体形状をしている。捜索装置１０の面のうち一つの面は、被捜索装置２０が嵌合可能な様に凹んでいる。捜索装置１０は、被捜索装置２０の嵌合時に被捜索装置２０をこの凹み内に固定するための固定部１１を備える。

捜索装置１０の凹み内の平面部の表面には、非金属構造の耐圧ガラス１２が設置される。捜索装置１０は、耐圧ガラス１２の内側に、非接触給電部１３及び通信部１４を備える。被捜索装置２０の一面の表面には、耐圧ガラス２１が設置される。被捜索装置２０は、耐圧ガラス２１の内側に、非接触受電部２２及び通信部２３を備える。以下では、捜索装置１０の面のうち、耐圧ガラス１２が設置されている面を第１の面と称し、被捜索装置２０の面のうち、耐圧ガラス２１が設置されている面を第２の面と称する。

非接触給電部１３及び非接触受電部２２は、例えばそれぞれ６個のコイルから成る。非接触給電部１３のコイルと、非接触受電部２２のコイルとは、被捜索装置２０が捜索装置１０へ嵌合されて凹み内に固定された際に、耐圧ガラス１２，２１を隔ててそれぞれが対向するように配置される。非接触給電部１３及び非接触受電部２２は、油漬構造をとる。非接触給電部１３のコイルは、非接触受電部２２のコイルへ、電磁誘導により電力を供給する。

通信部１４，２３は、例えばそれぞれコイルから成る。通信部１４のコイルと、通信部２３のコイルとは、被捜索装置２０が捜索装置１０へ嵌合されて凹み内に固定された際に、耐圧ガラス１２，２１を隔ててそれぞれが対向するように配置される。通信部１４，２３のコイルは、電磁誘導により制御信号の送受信を行なう。

捜索装置１０の第１の面の略中心には、レーザ発射部１５及びレーザ受信部１６が設置される。被捜索装置２０の第２の面には、複数のレーザ発射部２４が設置される。また、被捜索装置２０の各面の略中心には、レーザ受信部２５が設置される。

捜索装置１０及び被捜索装置２０は、水中を移動するためのスラスタ１７，２６を備える。

図２は、本実施形態に係る捜索装置１０と被捜索装置２０との機能構成を示すブロック図である。

図２に示す捜索装置１０は、非接触給電部１３、通信部１４、レーザ発射部１５、レーザ受信部１６、スラスタ１７、変調部１８、復調部１９、算出部１１０、検出部１１１及び制御部１１２を備える。また、図２に示す被捜索装置２０は、非接触受電部２２、通信部２３、レーザ発射部２４、レーザ受信部２５、復調部２７、判別部２８、変調部２９及び制御部２１０を備える。

変調部１８は、制御部１１２が指示するタイミングで、捜索装置１０を特定可能なように変調したレーザ信号を生成する。例えば、変調部１８は、レーザ信号を捜索装置１０を示す暗号コードで変調する。レーザ発射部１５は、生成されたレーザ信号を広範囲に発射する。このとき、レーザ発射部１５は、レーザ光を三次元に照射しても、面状に発射したレーザ光を掃引するようにしても構わない。また、レーザ発射部１５は、捜索装置１０に複数備えられていても良い。このとき、捜索装置１０は、複数のレーザ発射部１５から同時に複数の方向へレーザ信号を発射するようにする。

被捜索装置２０のレーザ受信部２５は、レーザ発射部１５から発射されたレーザ信号を受信する。復調部２７は、レーザ受信部２５で受信されたレーザ信号を復調する。復調部２７は、復調信号を判別部２８へ出力する。

判別部２８は、復調部２７からの復調信号に基づいて、レーザ信号を発射したのが捜索装置１０であるか否かを判別する。レーザ信号を発射したのが捜索装置１０であると判別した場合、判別部２８は、その旨を制御部２１０へ通知する。

変調部２９は、制御部２１０が指示するタイミングで、複数の変調状態で変調した複数のレーザ信号を生成する。レーザ発射部２４は、被捜索装置２０の第２の面に複数配置され、それぞれがレーザ信号を発射する角度が設定されている。レーザ発射部２４がどの変調状態のレーザ信号を発射するかは、レーザ発射部２４に設定された角度毎に予め設定されている。例えば、被捜索装置２０の面に対して垂直方向に発射されるレーザ信号と、垂直方向から３０度傾斜した方向に発射されるレーザ信号とは、変調状態が互いに異なる。レーザ発射部２４は、変調部２９で生成された複数のレーザ信号のうち、設定された変調状態のレーザ信号を発射する。これにより、レーザ発射部２４からは、発射方向毎に変調状態の異なるレーザ信号が発射されることとなる。図２に、レーザ発射部２４が変調状態の異なるレーザ信号を発射方向毎に発射する様子を模式的に示す。なお、変調部２９による変調方式には、例えば、周波数変調方式又はコード変調方式等が用いられる。

捜索装置１０のレーザ受信部１６は、レーザ発射部２４から発射されたレーザ信号を受信する。復調部１９は、レーザ受信部１６で受信されたレーザ信号を復調する。レーザ発射部２４から発射されるレーザ信号は、発射方向毎に変調状態が異なっている。そのため、捜索装置１０と被捜索装置２０との位置関係によっては、復調信号には、複数のレーザ信号の発射角度が含まれる。復調部１９は、復調信号を算出部１１０へ出力する。

算出部１１０は、復調信号に含まれる角度情報に基づき、捜索装置１０の第１の面と被捜索装置２０の第２の面との位置関係を算出する。ここで、第１の面と第２の面の位置関係とは、例えば、被捜索装置２０の第２の面の中心位置、及び、捜索装置１０の第１の面に対する被捜索装置２０の第２の面の角度等である。また、算出部１１０は、レーザ発射部１５がレーザ信号を発射したタイミングと、レーザ受信部１６がレーザ信号を受信したタイミングとから、捜索装置１０と被捜索装置２０との距離を算出する。算出部１１０は、算出した中心位置、角度及び距離を制御部１１２へ通知する。

スラスタ１７は、磁気動力伝送モータを用いて構成される。スラスタ１７は、制御部１１２からの制御に従い、捜索装置１０を移動させる。

検出部１１１は、捜索装置１０の耐圧ガラス１２と、被捜索装置２０の耐圧ガラス２１とが予め設定された位置関係で接合したことを検出する。このとき、非接触給電部１３及び通信部１４のコイルと、非接触受電部２２及び通信部２３のコイルとが互いに対向することとなる。検出部１１１は、接触したことを制御部１１２へ通知する。

通信部１４は、制御部１１２からの制御信号を通信部２３へ出力する。また、通信部１４は、通信部２３から出力される、制御部２１０からの制御信号を受信する。ここで、制御信号とは、非接触給電部１３から非接触受電部２２への給電を開始／停止するための信号である。

非接触給電部１３は、潜水艦１００に搭載される主蓄電池から出力される電力を電磁誘導により、非接触受電部２２へ供給する。非接触受電部２２は、非接触給電部１３から供給された電力を、潜水艦２００に搭載される主蓄電池へ出力する。これにより、潜水艦２００に搭載される主蓄電池が充電されることとなる。

制御部１１２は、捜索装置１０の全体を制御するものである。

制御部１１２は、捜索装置１０と被捜索装置２０との距離を遠距離から中距離まで接近させる場合、ＩＮＳ（Inertial Navigation System：慣性航法システム）を用いる。このとき、制御部１１２は、捜索装置１０を指定された座標及び深度まで移動するようにスラスタ１７を制御する。

制御部１１２は、捜索装置１０と被捜索装置２０との距離を中距離から短距離まで接近させる場合、ＬＡＤＡＲ（Laser Detection and Ranging）を用いる。このとき、被捜索装置２０はレーザ光を特定の方向へ発射する構造を備えるため、捜索装置１０は、被捜索装置２０の姿勢を把握することが可能である。なお、音波は、遠くまで伝搬してしまい、敵に傍受される可能性がある。そのため、中距離から短距離において、被捜索装置２０の位置を把握するために音波を用いることはできない。

制御部１１２は、短距離においては、以下の制御を行う。

制御部１１２は、予め設定した周期、例えば１秒周期、で変調したレーザ信号を生成するように、変調部１８に対して指示を出す。制御部１１２は、算出部１１０で算出された、被捜索装置２０の第２の面の中心位置、捜索装置１０の第１の面に対する被捜索装置２０の第２の面の角度、及び、被捜索装置２０との距離に基づき、スラスタ１７を制御する。このとき、制御部１１２は、第１の面の中心が第２の中心と一致し、第１の面と第２の面とが対向し、被捜索装置２０との距離を縮めるようにスラスタ１７を制御する。

制御部１１２は、捜索装置１０の耐圧ガラス１２と、被捜索装置２０の耐圧ガラス２１とが予め設定された位置関係で接触したことを検出部１１１から通知されると、固定部１１を制御し、捜索装置１０と被捜索装置２０との位置関係を機械的に固定する。

続いて、制御部１１２は、通信部１４及び通信部２３を介して、制御部２１０との通信を開始する。制御部１１２は、非接触受電部２２の受電準備が完了した旨の制御信号を制御部２１０から受けると、給電準備が完了したことを潜水艦１００へ通知する。潜水艦１００はこの通知に応じ、主蓄電池から電力を捜索装置１０へ出力する。

制御部１１２は、捜索装置１０又は被捜索装置２０に不具合等が発生した場合、不具合等が発生したことを潜水艦１００へ通知する。また、制御部１１２は、潜水艦２００の主蓄電池の充電が終了した旨の制御信号を制御部２１０から受けた場合、充電が終了したことを潜水艦１００へ通知する。潜水艦１００は、不具合等が発生したこと、及び、充電が終了したことについての通知に応じて、主蓄電池からの電力の出力を停止する。

制御部２１０は、被捜索装置２０の全体を制御するものである。

制御部２１０は、被捜索装置２０と捜索装置１０との距離を遠距離から中距離まで接近させる場合、ＩＮＳを用いる。このとき、制御部２１０は、被捜索装置２０を指定された座標及び深度まで移動するようにスラスタ２６を制御する。

制御部２１０は、被捜索装置２０と捜索装置１０との距離を中距離から短距離まで接近させる場合、ＬＡＤＡＲを用いる。このとき、捜索装置１０はレーザ光を特定の方向へ発射する構造を備えるため、被捜索装置２０は、捜索装置１０の姿勢を把握することが可能である。

制御部２１０は、短距離においては、以下の制御を行う。

制御部２１０は、判別部２８で、受信したレーザ信号が捜索装置１０からのものであると判別された場合、予め設定された時間だけ待機した後に変調したレーザ信号を生成するように、変調部２９に対して指示を出す。

制御部２１０は、通信部１４及び通信部２３を介して、制御部１１２との通信を行う。非接触受電部２２の受電準備が完了した場合、制御部２１０は、受電準備が完了した旨の制御信号を制御部１１２へ出力する。また、制御部２１０は、被捜索装置２０に不具合等が発生した場合、不具合等が発生した旨の制御信号を制御部１１２へ出力する。また、主蓄電池の充電が終了したことが潜水艦２００から通知されると、制御部２１０は、充電が終了した旨の制御信号を制御部１１２へ出力する。

次に、以上のように構成された捜索装置１０及び被捜索装置２０が接合する際の、捜索装置１０及び被捜索装置２０それぞれでの処理手順を説明する。

図３は、本実施形態に係る捜索装置１０及び被捜索装置２０が接合する際の捜索装置１０の処理を示すシーケンス図である。

制御部１１２は、所定の周期でレーザ信号を生成するように、変調部１８に対して指示を出す（シーケンスＳ３１）。変調部１８は、制御部１１２の指示に従い、変調したレーザ信号を生成する（シーケンスＳ３２）。レーザ発射部１５は、変調部１８により生成されたレーザ信号を発射する（シーケンスＳ３３）。

レーザ受信部１６は、レーザ発射部２４から発射されたレーザ信号を受信する（シーケンスＳ３４）。復調部１９は、受信したレーザ信号を復調する（シーケンスＳ３５）。

算出部１１０は、復調信号に含まれる角度情報に基づき、被捜索装置２０の第２の面の中心位置、及び、捜索装置１０の第１の面に対する被捜索装置２０の第２の面の角度を算出する。また、算出部１１０は、レーザ信号を受信したタイミングに基づき、捜索装置１０と被捜索装置２０との距離を算出する（シーケンスＳ３６）。

制御部１１２は、算出部１１０で算出された中心位置、角度及び距離に基づき、スラスタ１７を制御し（シーケンスＳ３７）、捜索装置１０を移動させる。

図４は、本実施形態に係る捜索装置１０及び被捜索装置２０が接合する際の被捜索装置２０の処理を示すシーケンス図である。

レーザ受信部２５は、捜索装置１０から出力されたレーザ信号を受信する（シーケンスＳ４１）。復調部２７は、受信されたレーザ信号を復調する（シーケンスＳ４２）。判別部２８は、復調部２７からの復調信号に基づいて、レーザ信号を発射したのが捜索装置１０であるか否かを判別する（シーケンスＳ４３）。レーザ信号を発射したのは捜索装置１０であるため、判別部２８は、その旨を制御部２１０へ通知する。

制御部２１０は、所定の時間の経過後にレーザ信号を生成するように、変調部２９に対して指示を出す（シーケンスＳ４４）。変調部２９は、制御部２１０の指示に従い、複数の変調状態のレーザ信号を生成する（シーケンスＳ４５）。レーザ発射部２４は、発射方向毎に変調状況が異なるように、生成されたレーザ信号を出力する（シーケンスＳ４６）。

捜索装置１０及び被捜索装置２０は、図３及び図４の処理を繰り返して接合する。

図５は、捜索装置１０が短距離において被捜索装置２０へ接近する際の模式図である。また、図６は、捜索装置１０と被捜索装置２０とが接合した際の模式図である。

以上のように、上記実施形態では、捜索装置１０は、所定の周期でレーザ信号を発射する。被捜索装置２０は、捜索装置１０が発射したレーザ信号を受信すると、複数のレーザ信号を発射方向が判別可能なように発射する。捜索装置１０は、被捜索装置２０からのレーザ信号に基づき、第２の面の中心位置、第１の面に対する第２の面の角度、及び、捜索装置１０と被捜索装置２０との間の距離を把握する。捜索装置１０は、把握したこれらの情報に基づいて、捜索装置１０と被捜索装置２０とが予め設定された位置関係で接合するように移動する。これにより、水中において、短距離域に存在する捜索装置１０及び被捜索装置２０は、自動的に移動し、非接触給電部１３と非接触受電部２２とが対向するように接合することが可能となる。

したがって、本実施形態に係るナビゲーションシステムによれば、捜索装置１０と被捜索装置２０とを、想定した位置関係で正確に接合させることが可能となるため、潜水艦への給電を水中で行うことができる。これにより、充電時に熱、音及び磁気を発生するという、潜水艦にとっては致命的な欠点を解消することができる。また、潜水艦の主蓄電池に直接充電することが可能であるため、活動範囲を飛躍的に拡大することができる。

また、本実施形態では、電力を非接触給電部１３から非接触受電部２２へ伝送するようにしている。これにより、捜索装置１０と被捜索装置２０とを電気的に接続しなくても、潜水艦１００から潜水艦２００へ電力を供給することが可能となる。つまり、海水の影響が極小化されることとなる。

また、本実施形態では、捜索装置１０及び被捜索装置２０は、潜水艦１００，２００とケーブル１０２，２０２によりそれぞれ接続される。捜索装置１０及び被捜索装置２０は、ケーブル１０２，２０２の届く範囲内で接合するため、潜水艦１００，２００から離れた場所で、潜水艦１００から潜水艦２００へ給電することが可能となる。これにより、給電時の電磁誘導による潜水艦１００，２００への着磁を防止することが可能となる。また、潜水艦１００，２００の衝突のリスクを減少させることが可能となる。

また、本実施形態では、捜索装置１０及び被捜索装置２０は、遠距離から中距離まではＩＮＳを活用することで自動的に移動し、中距離から短距離まではＬＡＤＡＲを活用することで自動的に移動するようにしている。これにより、捜索装置１０及び被捜索装置２０は、潜水艦１００，２００のＤＤＳ１０１，２０１から射出されてから互いに接合するまで、全自動で移動することが可能となる。

また、本実施形態では、非接触給電部１３及び非接触受電部２２は、油漬構造を採るようにしている。これにより、非接触給電部１３及び非接触給電部１３を圧力容器に格納する必要がなくなるため、捜索装置１０及び被捜索装置２０の小型化を図ることが可能となる。また、圧力容器に格納する必要がないため、非接触給電部１３と非接触受電部２２との間の距離を、圧力容器に格納する場合よりも小さくすることが可能であるため、電力伝送効率を向上させることが可能となる。

なお、本実施形態では、図７で示すように、潜水艦１００に接続された捜索装置１０と、潜水艦２００に接続された被捜索装置２０とを接合させることで、潜水艦１００から潜水艦２００へ給電する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定される訳ではない。例えば、図８に示すように、船舶３００に接続された捜索装置１０と、潜水艦２００に接続された被捜索装置２０とを接合させることで、船舶３００から潜水艦２００へ給電するようにしても構わない。また、図９に示すように、海底設備４００に接続された捜索装置１０と、潜水艦２００に接続された被捜索装置２０とを接合させることで、海底設備４００から潜水艦２００へ給電するようにしても構わない。

また、本実施形態では、捜索装置１０と被捜索装置２０とが接合した後、捜索装置１０から被捜索装置２０へ給電される場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、図１０に示す被捜索装置３０及び捜索装置４０のような構成をとり、被捜索装置３０から捜索装置４０へ給電するようにしても構わない。

図１０に示すように、被捜索装置３０は、非接触給電部３１、通信部３２、検出部３３、レーザ発射部２４、レーザ受信部２５、復調部２７、判別部２８、変調部２９及び制御部３４を備える。また、捜索装置４０は、非接触受電部４１、通信部４２、レーザ発射部１５、レーザ受信部１６、スラスタ１７、変調部１８、復調部１９、算出部１１０及び制御部４３を備える。

検出部３５は、被捜索装置３０の耐圧ガラス２１と、捜索装置４０の耐圧ガラス１２とが予め設定された位置関係で接合したことを検出する。このとき、非接触給電部３１のコイル及び通信部３２と、非接触受電部４１のコイル及び通信部４２とが互いに対向することとなる。検出部３５は、接触したことを制御部３４へ通知する。

通信部３２は、制御部３４からの制御信号を通信部４２へ出力する。また、通信部３２は、通信部４２から出力される、制御部４３からの制御信号を受信する。ここで、制御信号とは、非接触給電部３１から非接触受電部４１への給電を開始／停止するための信号である。

非接触給電部３１は、主蓄電池から供給される電力を非接触受電部４１へ供給する。非接触受電部４１は、非接触給電部３１から供給された電力を、主蓄電池へ出力する。

また、本実施形態では、捜索装置１０が所定の周期でレーザ信号を発射する捜索モードのみを有し、被捜索装置２０が捜索装置１０からのレーザ信号に応答してレーザ信号を返す被捜索モードのみを有する場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、図１１に示す捜索装置５０及び被捜索装置６０のような構成をとり、捜索装置５０及び被捜索装置６０が捜索モード及び被捜索モードを切り替え可能な構成をしていても構わない。

図１１に示す捜索装置５０は、非接触給電部１３、通信部１４、第１のレーザ発射部１５、第１のレーザ受信部１６、スラスタ１７、第１の変調部１８、第１の復調部１９、算出部１１０、検出部１１１、第２のレーザ受信部５１、第２の復調部５２、判別部５３、第２の変調部５４、第２のレーザ発射部５５及び制御部５６を備える。第２のレーザ受信部５１及び第２のレーザ発射部５５は、図１に示すレーザ受信部２５及びレーザ発射部２４のように、捜索装置５０に設置される。

また、被捜索装置６０は、非接触受電部２２、通信部２３、第２のレーザ発射部２４、第２のレーザ受信部２５、スラスタ２６、第２の復調部２７、判別部２８、第２の変調部２９、第１の変調部６１、第１のレーザ発射部６２、第１のレーザ受信部６３、第１の復調部６４、算出部６５及び制御部６６を備える。第１のレーザ受信部６３及び第１のレーザ発射部６２は、図１に示すレーザ受信部１６及びレーザ発射部１５のように、被捜索装置６０に設置される。

捜索装置５０は、捜索モード又は被捜索モードを指定する選択指示をユーザから受け取る。制御部５６は、捜索モードが指定された場合、第１のレーザ発射部１５、第１のレーザ受信部１６、スラスタ１７、第１の変調部１８、第１の復調部１９及び算出部１１０を駆動し、捜索モードを実行する。また、制御部５６は、被捜索モードが指定された場合、第２のレーザ受信部５１、第２の復調部５２、判別部５３、第２の変調部５４及び第２のレーザ発射部５５を駆動し、被捜索モードを実行する。なお、捜索装置５０は、被捜索装置６０が捜索モード又は被捜索モードを選択しているかに応じて、いずれかのモードを選択するようにしても構わない。

被捜索装置６０は、捜索モード又は被捜索モードを指定する選択指示をユーザから受け取る。制御部６６は、捜索モードが指定された場合、第１の変調部６１、第１のレーザ発射部６２、第１のレーザ受信部６３、第１の復調部６４、算出部６５及びスラスタ２６を駆動し、捜索モードを実行する。また、制御部６６は、被捜索モードが指定された場合、第２のレーザ発射部２４、第２のレーザ受信部２５、第２の復調部２７、判別部２８及び第２の変調部２９を駆動し、被捜索モードを実行する。なお、被捜索装置６０は、捜索装置５０が捜索モード又は被捜索モードを選択しているかに応じて、いずれかのモードを選択するようにしても構わない。

なお、図１１において、第１のレーザ発射部１５及び第２のレーザ発射部５５と、第１のレーザ受信部１６及び第２のレーザ受信部５１と、第１の変調部１８及び第２の変調部５４と、第１の復調部１９及び第２の復調部５２とは、それぞれ別々の構成要素として記載されているが、これらはそれぞれ同一の構成要素において機能が切り替えられたものであっても構わない。また、第１のレーザ発射部６２及び第２のレーザ発射部２４と、第１のレーザ受信部６３及び第２のレーザ受信部２５と、第１の変調部６１及び第２の変調部２９と、第１の復調部６４及び第２の復調部２７とは、それぞれ別々の構成要素として記載されているが、これらはそれぞれ同一の構成要素において機能が切り替えられたものであっても構わない。

また、本実施形態では、短距離時において、捜索装置１０のみがスラスタ１７により移動する場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、制御部２１０は、複数のレーザ受信部２５のうちいずれのレーザ受信部２５が、捜索装置１０からのレーザ信号を受信したかに応じ、スラスタ２６を制御するようにしても構わない。このとき、被捜索装置２０は、複数のレーザ受信部２５のうちいずれのレーザ受信部２５がレーザ信号を受信したかに基づいて、捜索装置１０への方向を算出する算出部をさらに備える。制御部２１０は、算出部で算出された方向へ被捜索装置２０が移動するように、スラスタ２６を制御する。

また、本実施形態では、捜索装置１０の凹み、及び、被捜索装置２０が互いに嵌合可能なように直方体形状である場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、捜索装置１０及び被捜索装置２０が嵌合可能であるならば、直方体形状以外であっても同様に実施可能である。

また、本実施形態では、捜索装置１０の凹み内で非接触給電部１３及び通信部１４を備える面が平らであり、被捜索装置２０で非接触受電部２２及び通信部２３を備える面が平らである場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、捜索装置１０で非接触給電部１３及び通信部１４を備える面が凹型に丸みを帯びた形状であり、被捜索装置２０で非接触受電部２２及び通信部２３を備える面が凸型に丸みを帯びた形状であっても同様に実施可能である。

また、本実施形態では、被接触給電部１３及び非接触受電部２２がコイルから成る場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、被接触給電部１３及び非接触受電部２２は、核磁気共鳴伝送方式又はレーザ伝送方式を用いても構わない。

また、本実施形態では、捜索装置１０の第１の面の略中心にレーザ発射部１５及びレーザ受信部１６が設置され、被捜索装置２０の第２の面に複数のレーザ発射部２４が設置され、被捜索装置２０の各面の略中心にレーザ受信部２５が設置される場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。

また、本実施形態では、捜索装置１０が固定部１１を備える場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。被捜索装置２０が固定部１１を備えていても構わない。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０，４０，５０…捜索装置、１１…固定部、１２…耐圧ガラス、１３，３１…非接触給電部、１４，３２…通信部、１５…（第１の）レーザ発射部、１６…（第１の）レーザ受信部、１７…スラスタ、１８…（第１の）変調部、１９…（第１の）復調部、１１０…算出部、１１１，３３…検出部、１１２，４３，５６…制御部、２０…被捜索装置、２１…耐圧ガラス、２２，４１…非接触受電部、２３，４２…通信部、２４…（第２の）レーザ発射部、２５…（第２の）レーザ受信部、２６…スラスタ、２７…（第２の）復調部、２８…判別部、２９…（第２の）変調部、２１０，３４，６６…制御部、５１…第２のレーザ受信部、５２…第２の復調部、５４…第２の変調部、５５…第２のレーザ発射部、６１…第１の変調部、６２…第１のレーザ発射部、６３…第１のレーザ受信部、６４…第１の復調部、１００，２００…潜水艦、１０１，２０１…ＤＤＳ、１０２，２０２…ケーブル、３００…船舶、４００…海底設備

Claims (31)

1. 被捜索装置と、前記被捜索装置を捜索する捜索装置とを具備するナビゲーションシステムにおいて、
   前記捜索装置は、
   第１のレーザ信号を発射する第１のレーザ発射部と、
   前記第１のレーザ信号に応答して前記被捜索装置から発射される第２のレーザ信号を受信する第１のレーザ受信部と、
   前記受信した第２のレーザ信号の変調状態に基づき、自装置における第１の特定面と前記被捜索装置における第２の特定面との位置関係を算出し、前記受信した第２のレーザ信号の受信タイミングに基づいて前記被捜索装置までの距離を算出する算出部と、
   前記算出した位置関係及び距離に従い、前記第１の特定面と前記第２の特定面とを接合させるように水中を駆動する駆動部と
   を備え、
   前記被捜索装置は、
   前記第１のレーザ信号を少なくともいずれかで受信する複数の第２のレーザ受信部と、
   前記第１のレーザ信号を受信すると、互いに変調状態が異なる第２のレーザ信号を、互いに異なる方向へ発射する複数の第２のレーザ発射部と
   を備えることを特徴とするナビゲーションシステム。
2. 前記捜索装置は、前記第１の特定面の内側に設けられ、前記第１の特定面と前記第２の特定面とが接合されると、前記被捜索装置とは電気的に非接続の状態で前記被捜索装置へ電力を供給する非接触給電部をさらに備え、
   前記被捜索装置は、前記第２の特定面の内側に設けられ、前記第１の特定面と前記第２の特定面とが接合されると前記非接触給電部から供給される電力を受電する非接触受電部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のナビゲーションシステム。
3. 前記被捜索装置は、前記第２の特定面の内側に設けられ、前記第１の特定面と前記第２の特定面とが接合されると、前記捜索装置とは電気的に非接続の状態で前記捜索装置へ電力を供給する非接触給電部をさらに備え、
   前記捜索装置は、前記第１の特定面の内側に設けられ、前記第１の特定面と前記第２の特定面とが接合されると、前記非接触給電部から供給される電力を受電する非接触受電部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のナビゲーションシステム。
4. 前記捜索装置は、第１の潜水艦に搭載された主蓄電池と電気的に接続し、
   前記被捜索装置は、第２の潜水艦に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項２又は３に記載のナビゲーションシステム。
5. 前記捜索装置は、船舶に搭載された主蓄電池と電気的に接続し、
   前記被捜索装置は、潜水艦に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項２記載のナビゲーションシステム。
6. 前記捜索装置は、潜水艦に搭載された主蓄電池と電気的に接続し、
   前記被捜索装置は、船舶に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項３記載のナビゲーションシステム。
7. 前記捜索装置は、海底設備に搭載された主蓄電池と電気的に接続し、
   前記被捜索装置は、潜水艦に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項２記載のナビゲーションシステム。
8. 前記捜索装置は、潜水艦に搭載された主蓄電池と電気的に接続し、
   前記被捜索装置は、海底設備に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項３記載のナビゲーションシステム。
9. 前記被捜索装置は、
   前記複数の第２のレーザ受信部のいずれで前記第１のレーザ信号を受信したかに基づき、前記捜索装置までの方向を算出する被捜索用算出部と、
   前記算出した方向に従い、前記捜索装置へ向けて水中を駆動する被捜索用駆動部と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のナビゲーションシステム。
10. 被捜索装置と、前記被捜索装置を捜索する捜索装置とを具備するナビゲーションシステムで用いられる捜索装置において、
    第１のレーザ信号を発射するレーザ発射部と、
    前記第１のレーザ信号に応答し、前記被捜索装置から発射方向毎に変調状態を変化させて出力される複数の第２のレーザ信号の少なくともいずれかを受信するレーザ受信部と、
    前記受信した第２のレーザ信号の変調状態に基づき、自装置における第１の特定面と前記被捜索装置における第２の特定面との位置関係を算出し、前記受信した第２のレーザ信号の受信タイミングに基づいて前記被捜索装置までの距離を算出する算出部と、
    前記算出した位置関係及び距離に従い、前記第１の特定面と前記第２の特定面とを接合させるように水中を駆動する駆動部と
    を具備することを特徴とする捜索装置。
11. 前記第１の特定面の内側に設けられ、前記第１の特定面と前記第２の特定面とが接合されると、前記被捜索装置とは電気的に非接続の状態で前記被捜索装置へ電力を供給する非接触給電部をさらに具備することを特徴とする請求項１０記載の捜索装置。
12. 前記第１の特定面の内側に設けられ、前記第１の特定面と前記第２の特定面とが接合されると、前記被捜索装置の第２の特定面の内側に設けられる非接触給電部から電気的に非接続な状態で供給される電力を受電する非接触受電部をさらに具備することを特徴とする請求項１０記載の捜索装置。
13. 前記非接触給電部は、潜水艦に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項１１記載の捜索装置。
14. 前記非接触受電部は、潜水艦に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項１２記載の捜索装置。
15. 前記非接触給電部は、船舶に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項１１記載の捜索装置。
16. 前記非接触給電部は、海底設備に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項１１記載の捜索装置。
17. 前記被捜索装置が発射する第３のレーザ信号を少なくともいずれかで受信する複数の被捜索用レーザ受信部と、
    前記第３のレーザ信号を受信すると、互いに変調状態が異なる第４のレーザ信号を、互いに異なる方向へ発射する複数の被捜索用レーザ発射部と
    をさらに具備し、
    前記第１のレーザ信号を発射して前記被捜索装置を捜索する捜索モードと、前記第３のレーザ信号を受信して前記第４のレーザ信号を発射する被捜索モードとを選択的に切り替えることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれかに記載の捜索装置。
18. 前記非接触給電部は、油漬構造を採用することを特徴とする請求項１１、１３、１５及び１６記載のいずれかに記載の捜索装置。
19. 前記非接触受電部は、油漬構造を採用することを特徴とする請求項１２又は１４記載の捜索装置。
20. 被捜索装置と、前記被捜索装置を捜索する捜索装置とを具備するナビゲーションシステムで用いられる被捜索装置において、
    前記捜索装置が発射する第１のレーザ信号を少なくともいずれかで受信する複数のレーザ受信部と、
    前記第１のレーザ信号を受信すると、互いに変調状態が異なる第２のレーザ信号を、互いに異なる方向へ発射する複数の第２のレーザ発射部と
    を具備し、
    前記捜索装置は、前記第２のレーザ信号に基づき、前記捜索装置における第１の特定面と前記被捜索装置における第２の特定面との位置関係、及び、前記被捜索装置までの距離を算出し、前記算出した位置関係及び距離に従い、前記第１の特定面と前記第２の特定面とを接合させるように水中を移動することを特徴とする被捜索装置。
21. 前記第２の特定面の内側に設けられ、前記第１の特定面と前記第２の特定面とが接合されると、前記捜索装置とは電気的に非接続の状態で前記捜索装置へ電力を供給する非接触給電部をさらに具備することを特徴とする請求項２０記載の被捜索装置。
22. 前記第２の特定面の内側に設けられ、前記第１の特定面と前記第２の特定面とが接合されると、前記捜索装置に搭載される非接触給電部から電気的に非接続な状態で供給される電力を受電する非接触受電部をさらに具備することを特徴とする請求項２０記載の被捜索装置。
23. 前記非接触給電部は、潜水艦に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項２１記載の捜索装置。
24. 前記非接触受電部は、潜水艦に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項２２記載の捜索装置。
25. 前記非接触給電部は、船舶に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項２１記載の捜索装置。
26. 前記非接触給電部は、海底設備に搭載された主蓄電池と電気的に接続することを特徴とする請求項２１記載の捜索装置。
27. 第３のレーザ信号を発射する捜索用レーザ発射部と、
    前記第３のレーザ信号に応答し、前記被捜索装置から発射方向毎に変調状態を変化させて出力される複数の第４のレーザ信号の少なくともいずれかを受信する捜索用レーザ受信部と、
    前記受信した第４のレーザ信号の変調状態に基づき、前記第２の特定面と前記第１の特定面との位置関係を算出し、前記受信した第４のレーザ信号の受信タイミングに基づいて前記捜索装置までの距離を算出する捜索用算出部と、
    前記算出した位置関係及び距離に従い、前記第２の特定面と前記第１の特定面とを接合させるように水中を駆動する捜索用駆動部と
    をさらに具備し、
    前記第１のレーザ信号を受信して前記第２のレーザ信号を発射する被捜索モードと、前記第３のレーザ信号を発射して前記捜索装置を捜索する捜索モードとを選択的に切り替えることを特徴とする請求項２０乃至２６のいずれかに記載の被捜索装置。
28. 前記複数のレーザ受信部のいずれで前記第１のレーザ信号を受信したかに基づき、前記捜索装置までの方向を算出する被捜索用算出部と、
    前記算出した方向に従い、前記捜索装置へ向けて水中を駆動する被捜索用駆動部と
    をさらに具備することを特徴とする請求項２０乃至２７のいずれかに記載の被捜索装置。
    
29. 前記非接触給電部は、油漬構造を採用することを特徴とする請求項２１、２３、２５及び２６記載のいずれかに記載の被捜索装置。
30. 前記非接触受電部は、油漬構造を採用することを特徴とする請求項２２又は２４記載の被捜索装置。
31. 被捜索装置と、前記被捜索装置を捜索する捜索装置とを具備するナビゲーションシステムで用いられるナビゲーション方法において、
    前記捜索装置から第１のレーザ信号を発射し、
    前記第１のレーザ信号を受信した前記被捜索装置から、互いに変調状態が異なる複数の第２のレーザ信号を、互いに異なる方向へ発射し、
    第２のレーザ信号を受信した前記捜索装置で、前記第２のレーザ信号の変調状態に基づき、前記捜索装置における第１の特定面と前記被捜索装置における第２の特定面との位置関係を算出し、
    第２のレーザ信号を受信した前記捜索装置で、前記第２のレーザ信号の受信タイミングに基づいて前記捜索装置と前記被捜索装置との距離を算出し、
    前記算出した位置関係及び距離に従い、前記第１の特定面と前記第２の特定面とを接合させるように前記捜索装置を水中で移動させることを特徴とするナビゲーション方法。

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