本发明涉及水下运动体和水下通信系统。
背景技术：
例如，ptl1描述了一种中继使用无线电波的空气中的无线通信和使用声波的水下的无线通信的中继装置。中继装置解决了空气中的无线通信与水下的无线通信之间的差异。
引用列表
专利文献
【ptl1】日本未审查专利申请第2015-177395号公报
技术实现要素：
现在，更多的注意力聚焦于称为水下无人机的小型无人水下运动体，并且期望水下无人机的工作范围将扩大。例如，期望深海区域中的应用或远离基站的水域中的应用将发展。然而，无线电波的水下发送距离是有限的。相反，声波具有比无线电波长的发送距离以及比无线电波低的水下发送速度。
本发明的目的是与位于水下的中继装置与水下运动体之间的位置关系不根据无线通信的状态来控制的情况相比，在维持良好的通信状态的情况下，扩大水下运动体的工作范围。
本发明的第一方面提供了一种水下运动体，该水下运动体包括：通信单元，该通信单元与中继装置执行水下无线通信；检测单元，该检测单元检测所述中继装置与所述水下运动体之间的无线通信的状态；以及控制单元，该控制单元控制所述中继装置与所述水下运动体之间的位置关系，使得由所述检测单元的检测结果满足预定标准。
本发明的第二方面提供了根据第一方面的水下运动体，其中，当所述检测结果未能满足所述预定标准时，所述控制单元使所述水下运动体运动更靠近所述中继装置。
本发明的第三方面提供了根据第二方面的水下运动体，其中，当已知所述中继装置的位置时，所述控制单元使所述水下运动体运动更靠近所述位置。
本发明的第四方面提供了根据第一方面的水下运动体，其中，当所述检测结果未能满足所述预定标准时，所述控制单元使所述水下运动体沿改善所述检测结果所沿的方向运动。
本发明的第五方面提供了根据第一方面的水下运动体，其中，当多个中继装置存在于所述水下运动体周围时，所述控制单元基于多个所述检测结果确定所述多个中继装置的中的一个中继装置是通信目的地。
本发明的第六方面提供了根据第五方面的水下运动体，其中，所述控制单元基于多个所述检测结果和通信路径信息，确定所述多个中继装置中的一个中继装置是通信目的地。
本发明的第七方面提供了一种水下运动体，该水下运动体包括：通信单元，通信单元与中继装置执行水下无线通信；以及控制单元，当由所述通信单元进行的通信不可能时，为了建立通信，该控制单元使所述水下运动体运动，然后尝试开始通信。
本发明的第八方面提供了根据第七方面的水下运动体，其中，所述控制单元使所述水下运动体运动到预定深度或位置。
本发明的第九方面提供了根据第八方面的水下运动体，其中，当即使在运动到所述预定深度或位置之后也未恢复通信时，所述控制单元使故障信号发送器发送故障信号。
本发明的第十方面提供了一种水下通信系统，该水下通信系统包括：水下运动体，其在水下运动；以及一个或多个中继装置，其与所述水下运动体直接或间接执行无线通信。所述水下运动体包括：通信单元，所述一个或多个中继装置与所述一个或多个中继装置执行水下无线通信；检测单元，该检测单元检测所述一个或多个中继装置与所述水下运动体之间的无线通信的状态；以及控制单元，该控制单元控制所述一个或多个中继装置与所述水下运动体之间的位置关系，使得由所述检测单元的检测结果满足预定标准。
本发明的第十一方面提供了根据第十方面的水下通信系统，其中，所述一个或多个中继装置中的至少一个安装在在水下运动的第二水下运动体中的一个或多个第二水下运动体上。
本发明的第十二方面提供了根据第十一方面的水下通信系统，其中，所述第二水下运动体中的一个或多个第二水下运动体包括第二水下运动体，该第二水下运动体包括：通信单元，该通信单元与所述水下运动体或除了所述第二水下运动体之外的所述一个或多个中继装置执行水下无线通信；检测单元，该检测单元检测所述第二水下运动体与所述水下运动体或除了所述第二水下运动体之外的所述一个或多个中继装置之间的无线通信的状态；以及控制单元，该控制单元控制除了所述第二水下运动体之外的所述一个或多个中继装置与所述第二水下运动体之间的位置关系、以及所述水下运动体与所述第二水下运动体之间的位置关系，使得所述检测单元的检测结果满足预定标准。
本发明的第十三方面提供了根据第十一方面的水下通信系统，其中，所述第二水下运动体中的一个或多个第二水下运动体中的至少一个第二水下运动体耦接到有线通信路径。
本发明的第十四方面提供了根据第十方面的水下通信系统，其中，所述一个或多个中继装置中的至少一个中继装置安装在水底，并且经由有线通信路径耦接到基站。
本发明的第十五方面提供了根据第十四方面的水下通信系统，其中，所述水下运动体无线接收从所述一个或多个中继装置中的至少一个供给的电力。
本发明的第十六方面提供了根据第十方面的水下通信系统，其中，所述一个或多个中继装置中的至少一个中继装置安装在在水上或水下安装的浮标上。
根据本发明的第一方面，与位于水下的中继装置与水下运动体之间的位置关系不根据无线通信的状态来控制的情况相比，可以在维持良好的通信状态的情况下，扩大工作范围。
根据本发明的第二方面，与即使当检测结果未能满足预定标准时，中继装置和水下运动体也不彼此靠近地运动的情况相比，可以避免通信状态的劣化。
根据本发明的第三方面，与即使当检测结果未能满足预定标准时，水下运动体也不运动靠近中继装置的情况相比，可以避免通信状态的劣化。
根据本发明的第四方面，与即使当检测结果未能满足预定标准时，中继装置和水下运动体也不彼此靠近地运动的情况相比，可以避免通信状态的劣化。
根据本发明的第五方面，与继续与预定中继装置通信的情况相比，可以避免通信状态的劣化。
根据本发明的第六方面，与不考虑通信路径信息的情况相比，可以避免通信状态的劣化。
根据本发明的第七方面，与水下运动体停留在通信失败的位置处的情况相比，可以增大重新开始通信的可能性。
根据本发明的第八方面，与水下运动体停留在通信失败的位置处的情况相比，可以增大重新开始通信的可能性。
根据本发明的第九方面，与不发送故障信号的情况相比，可以识别失败通信的原因。
根据本发明的第十方面，与位于水下的中继装置与水下运动体之间的位置关系不根据无线通信的状态来控制的情况相比，可以在维持良好的通信状态的情况下，扩大工作范围。
根据本发明的第十一方面，与无法使中继装置在水下运动的情况相比，可以在维持良好的通信状态的情况下，扩大工作范围。
根据本发明的第十二方面，与中继装置未设置有控制位置关系的功能的情况相比，可以在维持良好的通信状态的情况下，扩大工作范围。
根据本发明的第十三方面，与有线通信路径未耦接到中继装置的情况相比，可以在维持良好的通信状态的情况下，扩大工作范围。
根据本发明的第十四方面，与有线通信路径未耦接到水底的情况相比，可以在维持良好的通信状态的情况下，扩大工作范围。
根据本发明的第十五方面，与水下运动体未设置有无线电力接收功能的情况相比，可以延长水下操作时间。
根据本发明的第十六方面，与位于水下的中继装置与水下运动体之间的位置关系不根据无线通信的状态来控制的情况相比，可以在维持良好的通信状态的情况下，扩大工作范围。
附图说明
将基于以下附图详细描述本发明的示例性实施方式，附图中：
图1是例示了该示例性实施方式中使用的水下无人机的构造示例的图；
图2是例示了根据该示例性实施方式的控制器的功能构造的框图；
图3是概念性地示出了根据该示例性实施方式的运动控制器所执行的运动控制的示意图；
图4是例示了根据该示例性实施方式的运动控制器所执行的处理步骤的示例的流程图；
图5是用于说明经由浮标在水下无人机与基站之间中继通信的示例的示意图；
图6是用于说明经由浮标在水下无人机与基站之间中继通信的另一个示例的示意图；
图7是用于说明经由由线缆耦接到基站的中继站在水下无人机与基站之间中继通信的示例的示意图；
图8是示出了中继装置是水下运动体的示例的示意图；
图9是示出了当充当中继装置的各个水下无人机具有充当终端的水下无人机的内部构造时的操作示例的示意图；
图10是示出了充当中继装置的水下无人机接近充当终端的水下无人机的示例的示意图；
图11是用于说明通信目的地的多个候选作为针对位置关系的控制对象而存在的情况的示意图；
图12是例示了根据该示例性实施方式的运动控制器确定通信目的地所执行的步骤的示例的流程图；
图13是用于说明在通信变为不可能的情况下提供的功能的示意图；以及
图14是例示了运动控制器为恢复通信而执行的处理步骤的示例的流程图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
<第一实施方式>
<水下无人机的构造>
图1是例示了第一示例性实施方式的水下无人机1的构造示例的图。水下无人机1是水下运动体的示例，并且更具体地，是一种无人水下运动体。水下无人机被分为自主导航型和远程控制型。在该示例性实施方式中，假定水下无人机是远程控制型。然而，之后描述的控制的细节可以应用于自主导航水下无人机。
构成水下无人机1的功能单元连接到作为控制单元的示例的控制器10。包括控制器10的功能单元基本上容纳在采用防水结构的壳体中。电力从电池21向包括控制器10在内的功能单元供给。电池21是电源的示例，并且使用例如一次电池、二次电池和/或燃料电池。要注意的是，内燃机可以用作电源。
控制器10控制构成水下无人机1的单元。计算机10由中央处理单元(cpu)11、只读存储器(rom)12和随机存取存储器(ram)13构成。rom12存储要由cpu11执行的程序。cpu11读取rom12中存储的程序，并且使用作为工作区域的ram13来执行程序。cpu11通过执行程序来控制构成水下无人机1的功能单元。
在该示例性实施方式的情况下，水下无人机1装配有作为通信单元的示例的无线电波通信器15。无线电波通信器15发送和接收无线电波，并且在水下与另一个通信装置执行无线通信。在该示例性实施方式的情况下，水下无人机1用作终端中的一个。充当另一个终端的通信装置通常设置在水上或陆上，然而，也可以设置在水下。例如，另一个终端可以安装在除了水下无人机1之外的水下运动体的内部。
该示例性实施方式中的无线电波通信器15使用波长为10km或更长且100km或更短的无线电波，称为用于通信的超低频无线电波。超低频无线电波达到将近10m的水深度。要注意的是，当波长为100km或更长且1000km或更短的无线电波(称为极低频无线电波)用于通信时，无线电波达到将近100m的水深度。然而，发送距离根据通信在淡水还是海水中执行而变化，并且受水表面上的波的存在、浊度的存在和水温影响。
设置照明器16，以照明工作范围。作为照明器16，例如，使用卤素灯、白色发光二极管(led)或彩色led。设置成像摄像头17，以拍摄工作范围的图像。成像摄像头17可以是拍摄静止图像的摄像头或拍摄动态图像的摄像头。所拍摄图像存储在例如ram13中。
深度传感器18采用水压来检测深度。深度传感器18将检测到的水压转换成深度，并且向控制器10输出该深度。深度的测量精度和分辨率依赖于深度传感器18。
转向器19用于改变运动的方向。运动的方向由远程控制或由控制器10执行的程序来控制。运动的方向不仅包括水平面中的方向，还包括垂直方向(上浮方向和下降方向)。推进器20由例如推进器和使推进器旋转的马达构成。马达具有保护内部不生锈的防水结构。转向器19和推进器20是驱动单元的示例。
<控制器的功能构造>
接着，将描述控制器10的功能构造。图2是例示了根据第一示例性实施方式的控制器10的功能构造的框图。控制器10具有通信状态检测器101和运动控制器102。通信状态检测器101是检测单元的示例，并且运动控制器102是控制单元的示例。
通信状态检测器101检测水下无人机1与另一个通信装置之间的无线通信的状态。出于该原因，通信状态检测器101接收诸如发送速度、所无线电波的接收强度、重发送率、断开的次数和错误率的信息的输入。这些信息由例如无线电波通信器15测量或计算。要注意的是，发送速度是作为在无线电波通信器15与另一个通信装置之间每单位时间交换的数据量来计算。
通信状态检测器101评估这些信息，并且输出作为无线通信的状态的检测的结果的评估值。这里的评估可以是对于各个信息的评估或基于各个信息的评估的结果的综合评估。评估值被表达为例如“良好状态”、“平均状态”或“非良好状态”。在超低频无线电波用于无线通信的该示例性实施方式中，当通信距离接近10m并且通信状态已经恶化时，评估值是“非良好状态”。
运动控制器102基于从通信状态检测器101给出的检测的结果，控制水下无人机1与另一个通信装置之间的位置关系。例如，当检测结果是“非良好状态”时，运动控制器102执行控制，以缩短水下无人机1与另一个通信装置之间的距离，以便实现“良好状态”或“平均状态”。
在该示例性实施方式的情况下，“良好状态”或“平均状态”是满足预定标准的状态的示例，而“非良好状态”是不满足预定标准的状态的示例。要注意的是，不满足预定标准的状态的示例可以包括通信暂时不可能的状态。
在该示例性实施方式的情况下，当评估值不满足标准时，运动控制器102控制运动，使得水下无人机1更靠近另一个通信装置。换言之，运动控制器102使水下无人机1沿无线通信的状态好于当前状态的方向运动。下面存在确定运动方向的方法的示例。
例如，运动控制器102从ram13读取水下无人机1的运动路径，并且使水下无人机1沿着该运动路径运动。另选地，例如，运动控制器102从ram13读取水下无人机1的运动路径，并且使水下无人机1沿与所读取的方向相反的方向运动。
另选地，例如，运动控制器102基于运动路径与无线电波的接收强度之间的、存储在ram13中的关系，使水下无人机1直接运动到无线电波的接收强度高的位置。另选地，例如，运动控制器102采用由水下信标等构造的导航系统，确定水下无人机1更靠近另一个通信装置的位置所沿的方向。另选地，例如，运动控制器102使水下无人机1沿测量得的无线电波的接收强度增大所沿的方向运动。另选地，例如，当另一个通信装置的位置已知时，运动控制器102使水下无人机1运动到该位置。
这里，将使用附图描述由运动控制器102实现的操作的示例。图3是概念性地示出了根据该示例性实施方式的运动控制器102所执行的运动控制的示意图。图3例示了水下无人机1经由沿着水面200运动的船300与基站400通信的示例。用于无线通信的通信装置301安装在船300的底部，并且用于空中通信的通信装置302安装在船300上。通信装置301和水下无人机1构成水下通信系统。
通信装置301和302经由未例示的通信路径彼此耦接。在该示例性实施方式的情况下，通信装置301使用超低频无线电波与水下无人机1在水下执行无线通信。另外，通信装置302使用比超低频无线电波短的无线电波与基站400在空中执行无线通信。出于该原因，通信装置301充当中继水下无人机1与基站400之间的通信的中继装置。
水下无人机1在远程控制下或根据所安装的程序在水下自由运动。图3例示了“运动1”，其指示位置p1处的水下无人机1沿深度方向运动到远离船300(通信装置301)的位置p2的情况。当位置p2在10m水深时，经由水下无人机1与通信装置301之间的无线电波的无线通信是困难的。具体地，由水下无人机1的无线电波的接收强度下降低于标准值，并且发送速度也下降低于标准值。
在这种情况下，运动控制器102确定从通信状态检测器101给出的评估值未能满足标准。然后，运动控制器102命令水下无人机1运动更靠近船300(通信装置301)。具体地，运动控制器102控制转向器19和推进器20，并且使水下无人机1上浮。在图3中，该运动由“运动2”指示。已经运动到位置p3的水下无人机1与船300之间的距离短于位置p2处的水下无人机1与船300之间的距离。然后，由水下无人机1的无线电波的接收强度超过标准值，并且发送速度也超过标准值。因此，水下无人机1再次在允许与通信装置301的高速通信的状态下。
要注意的是，使无线通信的状态恶化的因素可以不仅包括通信距离，还包括水下温度、潮流和其他环境的改变。不管怎样，当无线通信的状态已经恶化时，运动控制器102使水下无人机1运动更靠近作为通信伙伴的通信装置301，以提高诸如发送速度的通信质量。凭借改善后的通信状态，实现具有高于声波的发送速度的通信。因为发送速度高，所以由水下无人机1收集的图像数据和声音数据在短时间内发送。另外，提高了水下无人机1相对于远程控制的响应性能，由此改善用户的操作性，即，改善使用性。要注意的是，虽然图3例示了水下无人机1沿深度方向移开的示例，但水下无人机1可以沿水平方向移开。在这种情况下，使水下无人机1沿水平方向更靠近船300。
<由水下无人机1执行的处理步骤>
接着，将描述根据该示例性实施方式的水下无人机1所执行的处理步骤。图4是例示了根据该示例性实施方式的运动控制器102所执行的处理步骤的示例的流程图。运动控制器102重复性地执行图4例示的流程图的处理。在该示例性实施方式的情况下，图4例示的流程图每当经过预定时间时而执行。
首先，运动控制器102检测无线通信的状态(步骤101)。在该示例性实施方式的情况下，检测的结果作为三阶段评估值中的一个而给出。接着，运动控制器102确定检测的结果是否满足标准(步骤102)。例如，确定评估值是否已经变为“非良好状态”。
当在步骤102中获得否定结果时，运动控制器102使水下无人机1运动更靠近作为通信目的地的通信装置301(步骤103)。例如，运动控制器102使由于过大深度(距离是10m)而具有恶化的通信状态的水下无人机1上浮，并且缩短水下无人机1与船300中的通信装置301之间的距离。缩短的距离改善通信情况。当在步骤102中获得肯定结果时，在维持当前运动的情况下，运动控制器102的流程返回到步骤101。
如上所述，根据该示例性实施方式的水下无人机1的控制器10装配有无线电波通信器15，其发送和接收无线电波，无线电波在水下的传播速度高于声波，并且控制器10根据连续改变的无线通信的状态，控制水下无人机1与作为通信伙伴的通信装置301之间的距离。具体地，当无线通信的状态已经恶化时，使水下无人机1运动更靠近通信装置301。
由此，与另一个通信装置301与水下无人机1之间的距离不根据无线通信的状态来控制的情况相比，实现工作范围的扩大和高发送速度的增大。更具体地，在维持经由具有高发送速度的无线电波的通信的情况下，远程地操作位于远离基站400的地点的水下无人机1。
要注意的是，当未提供中继功能时，在经由无线电波的通信变为不可能之前，不执行排查操作，并且通信变为不可能。而且，一旦通信变为不可能，则通信无法恢复，并且阻碍水下无人机1的操作。
例如，对于钓鱼，船用设施的检查或娱乐，假定水下无人机1在浅水区域中的远程控制应用。如上所述，由于无线电波的发送速度高高，所以与水下无人机1仅使用声波来远程控制而与深度无关的情况相比，提高了用户的操作性。同时，为了避免诸如建筑物或地形的水下障碍物的目的，或由于水流的影响，可以使水下无人机1运动到无线电波未达到的深水区域，或沿水平方向远离的地点。
然而，凭借根据该示例性实施方式的水下无人机1，当无线通信的状态未能满足标准时，控制水下无人机1的运动，使得水下无人机1运动更靠近船300(通信装置301)。由此，在维持接收强度和高发送速度的情况下，继续远程控制。因此，实现了水下无人机1的工作范围的扩大和高发送速度的提高，提高了经由远程控制操作水下无人机1的用户的操作性和使用性。
虽然在该示例性实施方式中，由运动控制器102进行的、关于接收强度和发送速度的确定处理以预定执行间隔重复执行，但当接收强度或发送速度下降低于标准时，可以减小确定处理的执行间隔。在这种情况下，当水下无人机1与船300(通信装置301)之间的距离近时，增大执行间隔，由此减小了电池的消耗。另外，因为在运动控制的必要性高的情况下，确定处理的执行频率增大，所以在通信变为不可能之前，执行运动控制，使水下无人机1运动更靠近船300(通信装置301)。
虽然确定是否要执行运动控制的处理在该示例性实施方式中以预定执行间隔执行，但执行间隔可以沿水下无人机1远离船300(通信装置301)运动所沿的方向，根据水下无人机1的速度来改变。例如，当运动速度低时，通信距离和通信环境的改变小，由此可以增大执行间隔，而当运动速度大时，通信距离和通信环境的改变大，由此可以减小执行间隔。
在该示例性实施方式中，已经描述了经由船300上安装的通信装置301执行在水下无人机1与基站400之间的通信的情况。然而，中继通信借助的路径不限于上述示例。下面将存在具体示例。
图5是用于说明经由浮标501、502在水下无人机1与基站400之间中继通信的示例的示意图。在图5的情况下，水下无人机1和浮标501、502构成水下通信系统。而且，浮标501、502充当中继水下无人机1的通信的中继装置。浮标501、502与水下无人机1的区别在于未安装驱动单元。要注意的是，浮标502浮于水下。附带地，一些类型的浮标固定到水底。水底不限于最深的底部。
浮标501装配有用于空气中的通信装置和用于水下的通信装置。用于空气中的通信装置经由无线电波与基站400通信，并且用于水下的通信装置经由超低频无线电波与浮标502进行通信。浮标502装配有用于水下的一个或多个通信装置。浮标502使用超低频无线电波与水下无人机1和浮标501执行无线通信。
这样，通信借助多个浮标中继，并且水下无人机1的工作范围不仅被扩展到深海区域，还沿平面方向扩大。虽然各个通信装置之间的距离被限制为接近10m，但经由无线电波的通信实现了比经由声波的通信更高的响应性。
图5例示了当水下无人机1沿水平方向运动很远时要执行的操作。而且，在这种情况下，经由运动控制器102执行的运动控制，水下无人机1的工作范围被限制在从浮标502起将近10m的范围内。要安装的浮标的数量容易增加，由此也容易扩大水下无人机1的的工作范围。
图6是用于说明经由浮标501、502在水下无人机1与基站400之间中继通信的另一个示例的示意图。图6例示了当水下无人机1沿水平方向运动很远时要执行的操作。在该示例的情况下，经由运动控制器102执行的运动控制，水下无人机1的工作范围被限制在从浮标502起将近10m的范围内。
图7是用于说明经由由线缆600耦接到基站400的中继站700在水下无人机1与基站400之间中继通信的示例的示意图。在图7的情况下，水下无人机1、线缆600和中继站700构成水下通信系统。而且，中继站700充当中继水下无人机1的通信的中继装置。图7例示了当水下无人机1沿深度方向从中继站700运动很远时要执行的操作。要注意的是，线缆600是有线通信路径的示例。
中继站700这里被固定到水底，由此关于安装位置的信息是已知的。由此，当无线通信的状态劣化时，运动控制器102采用使水下无人机1运动更靠近已知安装位置的控制。而且，即使当水下无人机1在水底使用时，线缆600采用光缆也允许信息以高速发送。
而且，电源线容纳在线缆600中。由此，在图7的示例的情况下，电力无线供给给水下无人机1，以对水下无人机1中的二次电池进行充电。每当其剩余容量降低时，重复对水下无人机1中的二次电池进行充电，从而延长了水下无人机1的操作时间。
图3例示了中继与水下无人机1的水下通信的通信装置301被固定到船300的底部的示例。然而，中继装置可以是水下运动体。图8是示出了中继装置是水下运动体的示例的示意图。在图8的情况下，水下运动体是水下无人机1a。水下无人机1a具有与上述水下无人机1的构造相同的构造。然而，图8例示的水下无人机1a经由线缆600耦接到船300。
出于该原因，水下无人机1a装配有不仅用于与水下无人机1无线通信的通信装置，还有用于与线缆600通信的通信装置。虽然水下无人机1a的运动范围被线缆600的长度限制，但实现了高于无线通信的通信。在图8的情况下，水下无人机1、1a和线缆600构成水下通信系统。而且，水下无人机1a充当中继水下无人机1的通信的中继装置。
在该示例的情况下，不仅水下无人机1，还有充当中继装置的水下无人机1a上所安装的运动控制器102使相关的水下无人机的位置运动，使得不恶化无线通信的状态。因此，与上述示例相比，即使当水下无人机1的工作范围扩大时，也可能维持高发送速度。要注意的是，运动控制器102不必须安装在作为中继装置的水下无人机1a上。
图9是示出了当充当中继装置的水下无人机1a、1b具有充当终端的水下无人机1的相同内部构造时的操作示例的示意图。水下无人机1a、1b是第二水下运动体的示例。在该示例的情况下，水下无人机1a根据检测到的无线通信的状态，来控制设置在船300的底部的通信装置301与水下无人机1a之间的距离。而且，水下无人机1a根据检测到的无线通信的状态，控制水下无人机1a与水下无人机1b之间的距离。
水下无人机1b根据检测到的无线通信的状态，控制水下无人机1b与水下无人机1a之间的距离。而且，水下无人机1b根据检测到的无线通信的状态，控制水下无人机1b与水下无人机1之间的距离。作为终端的水下无人机1根据检测到的无线通信的状态，控制到作为水下无人机1的通信目的地的水下无人机1b的距离。
图10例示了因为作为终端的水下无人机1沿深度方向运动很远，水下无人机1上浮更靠近水下无人机1b的方式。该操作不仅在水下无人机1中执行，还在水下无人机1a和1b中执行。与该示例相同，作为中继装置的水下无人机彼此协作地工作，以调节它们之间的位置关系，从而灵活地改变了工作范围。不言而喻，也维持了无线电波的高发送速度。
虽然作为终端的水下无人机1接近图9中作为中继装置的水下无人机1b，但充当中继装置的水下无人机1a和1b也可以运动。图10是示出了充当中继装置的水下无人机1b接近充当终端的水下无人机1的示例的示意图。换言之，通过扩大中继间隔的距离，改善了水下无人机1中的无线通信的状态。构成水下通信系统的水下无人机1、1a和1b通过彼此协作地工作来控制相互位置关系，从而扩大作为终端的水下无人机1的工作范围。
在上述示例中，存在水下无人机的通信目的地的一个候选。然而，在实际操作中，可以存在多个候选。在这种情况下，水下无人机1必须确定通信目的地。图11是用于说明水下无人机1周围，通信目的地的多个候选作为针对位置关系的控制对象而存在的情况的示意图。
在图11的情况下，水下无人机1具有在浮标501、502与水底处安装的中继站700之间的无线通信路径。在这种情况下，水下无人机1的运动控制器102经由以下步骤确定通信目的地。图12是例示了根据该示例性实施方式的运动控制器确定通信目的地所执行的步骤的示例的流程图。运动控制器102重复性地执行图12例示的流程图的处理。在该示例性实施方式的情况下，图12例示的流程图每当经过预定时间时而执行。
首先，运动控制器102确定是否存在多个通信候选(步骤201)。运动控制器102使用附到成功建立的通信的伙伴目的地的识别号等，对通信候选的数量进行计数。当所计数的数量是1时，存在一个候选，而当所计数的数量大于1时，存在多个候选。
当步骤201中获得肯定结果时，即，当存在多个候选时，运动控制器102为各个候选检测无线通信的状态(步骤202)。随后，运动控制器102基于选择条件从多个候选确定水下无人机1的通信目的地(步骤203)。
例如，运动控制器102比较各个候选的检测结果，并且将最佳通信状态的候选确定为通信目的地。要注意的是，可以比较发送速度或接收强度，其为关于无线通信的状态的信息的一部分，并且具有最高发送速度的候选或具有最大接收强度的候选可以被确定为通信目的地。而且，当采用通信路径信息时，位于上游侧的候选可以被确定为通信目的地。通过将位于上游侧的候选确定为通信目的地减少了跳转数量，并且提高了整个路径中的发送速度。不管怎样，运动控制器102控制水下无人机1与所确定的通信目的地之间的距离。
另一方面，当步骤201中获得否定结果时，即，当存在仅一个候选时，运动控制器102检测一个候选的无线通信的状态(步骤204)。
在上述示例性实施方式中，通信装置301与水下无人机1之间的无线通信由运动控制器102的功能来维持。然而，在实际使用中，通信会变为不可能。图13是用于说明在通信变为不可能的情况下提供的功能的示意图。
当甚至经由运动控制器102执行的运动控制也未恢复通信时，运动控制器102运动到预定深度或位置，并且执行控制，以尝试由无线电波通信器15进行的通信。图13例示了作为预定深度或位置的示例的水面200。预定深度或位置可以在水面上或水中，只要位置用于重新建立通信即可。
这里的运动可以是沿水平方向的运动，或沿上浮方向或下降方向的运动。例如，当作为通信目的地的通信装置安装在水底或在比水下无人机深的位置时，为了缩短到水下无人机的通信距离，可以使水下无人机沿下降方向运动。预定位置不必须是一个位置。
接着，将描述由运动控制器102执行的控制的细节的示例。图14是例示了运动控制器102为恢复通信而执行的处理步骤的示例的流程图。首先，运动控制器102确定由无线电波通信器15进行的通信是否不可能(步骤301)。
只要在步骤301中获得否定结果，运动控制器102就执行例如图14中例示的操作。当在步骤301中获得肯定结果时，运动控制器102控制转向器19和推进器20，以使水下无人机1运动到预定目的地位置(步骤302)。对于该运动，可以使用水下无人机1上安装的各种传感器和关于运动路径的信息以及来自位置检测系统的位置信息。
步骤302中的运动操作继续，直到在步骤303中确认到达目的地位置为止(直到获得肯定结果为止)。当在步骤303中获得肯定结果时，运动控制器102停止运动，并且试图建立由无线电波通信器15进行的通信(步骤304)。当通信重新开始时，水下无人机1返回到通信控制。
在不可能的通信是由无线电波通信器15造成的情况下，甚至当使水下无人机1运动到预定目的地位置时，通信也是不可恢复的。首先，运动控制器102在尝试建立通信之后，确定通信是否不可能(步骤305)。当在步骤305中获得否定结果时，重新开始通信，由此用于通信控制器102的流程返回到步骤301。
另一方面，当在步骤305中获得肯定结果时，运动控制器102命令故障信号发送器(未例示)发送故障信号(步骤306)。故障信号是从水下无人机1发送的单向信号，例如，信标。虽然在这里发送故障信号之后，流程返回到步骤301，但可以继续故障信号的发送。
在上述示例中，水下无人机1上安装的运动控制器102执行控制，以使水下无人机1运动更靠近位于通信目的地处的装置。然而，运动控制器102可以向作为通信目的地的中继装置而不是水下无人机1发送控制信号，以使中继装置运动更靠近水下无人机1。而且，这种控制允许通信目的地处的中继装置与水下无人机1之间的距离缩短，并且改善无线通信的状态。
<其他示例性实施方式>
在上述示例性实施方式中，已经描述了无线电波用于水下无线通信的情况。然而，光可以用于无线通信。在这种情况下，由光发射器和光接收器构成的光学通信器安装在水下无人机上。作为通信光，例如，使用可见光。作为光发射器，例如，使用发出在水下被较少吸收的蓝光的led。
虽然在上述示例性实施方式中，无线电波通信器15的一个单元安装在水下无人机上，但无线电波通信器和光学通信器这两者安装在水下无人机上，并且通信器中的一个可以根据使用环境正确地使用。另外，发送和接收具有长通信距离的声波的声波通信器还可以安装在水下无人机上，并且可以根据使用环境正确地使用。要注意的是，在声波的情况下，可以应用用于缩短水下无人机与通信目的地处的中继装置之间的距离的控制技术，以提高降低的接收灵敏度。
虽然在上述示例性实施方式中，无线电波通信器15中的一个单元安装在水下无人机上，但多个无线电波通信器15可以安装在水下无人机上。对于上述无线电波通信器和上述光学通信器，可以安装多个各个通信器。当多个通信器针对一个通信系统准备时，另选的通信器可以用作对故障通信器的代替，或者多个通信器可以用于一个通信系统，以提高每单位时间的通信量。
虽然照明器16和成像摄像头17安装在根据上述示例性实施方式的水下无人机1上，但这些组件可以不安装。要注意的是，水下麦克风可以与成像摄像头17一起安装，或代替成像摄像头17。当不使用成像摄像头时，不必须安装照明器16。根据上述示例性实施方式的水下无人机1可以包括例如，机器人臂、固定工具或根据应用而需要的设备。
虽然作为无人水下运动体的水下无人机中的水下无线通信已经在上述示例性实施方式中作为示例描述，但本发明可应用于有人水下运动体(例如，要由一个至三个船员登船的运动体)中的水下无线通信。
虽然水下无人机由转向器改变运动方向的情况已经在上述示例性实施方式中说明，但在用于水下工作的机器人的情况下，运动方向可以由履带或另外的驱动单元来改变。
虽然至今已经描述了本发明的示例性实施方式，但是本发明的技术范围不限于示例性实施方式中描述的范围。根据权利要求的范围显而易见的是，通过对示例性实施方式进行各种修改或改进而获得的实施方式也包括在本发明的技术范围中。
对本发明的示例性实施方式的上述说明是为了例示和说明的目的而提供的。并非旨在对本发明进行穷尽，或者将本发明限于所公开的精确形式。显而易见的是，很多修改例和变型例对于本领域技术人员是明显的。选择了实施方式进行说明以最好地解释本发明的原理及其实际应用，以使本领域其它技术人员能够理解本发明的各种实施方式，以及适合于所设想的具体用途的各种变型。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物来限定。