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公開番号2025144181
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-02
出願番号2024043837
出願日2024-03-19
発明の名称通信システム、水中光通信体、及び制御方法
出願人ソフトバンク株式会社,国立大学法人東京海洋大学
代理人弁理士法人RYUKA国際特許事務所
主分類H04B 10/80 20130101AFI20250925BHJP(電気通信技術)
要約【課題】水中光無線通信を行う通信システム、水中光通信体及び制御方法を提供する。
【解決手段】通信システム10は、第2光アンテナ212を含む第2光通信部210、複数の第2レーザ照射部230を含む第2レーザユニット220及び複数の第2レーザ照射部に順番でレーザ光を照射させる第2制御部270を含む第2水中光通信体200と、第1光アンテナ112を含む第1光通信部110、複数の第1レーザ受光部150を含む第1レーザユニット120及び複数の第1レーザ受光部の少なくとも何れかが受光したレーザ光に基づいて第2レーザユニットを検出し、複数の第1レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて第2レーザユニットの相対方向を推定し、相対方向に基づいて2のレーザユニットとの位置合わせをすべく移動機構182を制御して、第1光通信部の光通信の方向を調整する第1制御部170を含む第1水中光通信体100と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水中光無線通信を行う通信システムであって、
水中を移動可能な第１水中光通信体と、
第２水中光通信体と
を備え、
前記第２水中光通信体は、
第２光アンテナを含む第２光通信部と、
前記第２光通信部の光通信の向きの方にレーザ光を照射する、複数の第２レーザ照射部を含む第２レーザユニットと、
前記複数の第２レーザ照射部から順番にレーザ光を照射させるよう制御する第２制御部と
を有し、
前記第１水中光通信体は、
第１光アンテナを含む第１光通信部と、
前記第１光通信部の光通信の向きの方からのレーザ光を受光する、前記複数の第２レーザ照射部の配置と同様に配置された複数の第１レーザ受光部を含む第１レーザユニットと、
前記複数の第１レーザ受光部の少なくともいずれかが受光したレーザ光に基づいて前記第２レーザユニットを検出し、前記複数の第１レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第１レーザユニットの位置を基準とした前記第２レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせをすべく前記第１水中光通信体の移動機構を制御するとともに、前記第１光アンテナが受光する前記第２光アンテナからの光に基づいて、前記第１光通信部の光通信の方向を調整するよう制御する第１制御部と
を有する、
通信システム。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記第２レーザユニットに含まれる前記複数の第２レーザ照射部と、前記第１レーザユニットに含まれる前記複数の第１レーザ受光部は、それぞれ円形配置され、
前記第２制御部は、前記円形配置の順番で、前記複数の第２レーザ照射部の１つずつにレーザ光を照射させるよう制御する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１水中光通信体は、
ＯＣＣ（ＯｐｔｉｃａｌＣａｍｅｒａＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を実行する第１ＯＣＣ部と、
音響通信を実行する第１音響通信部と、
を有し、
前記第２水中光通信体は、
ＯＣＣを実行する第２ＯＣＣ部と、
音響通信を実行する第２音響通信部と
を有する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記第１制御部は、前記第１水中光通信体が前記第２水中光通信体とＯＣＣ可能な範囲内に位置する場合に、前記第１ＯＣＣ部と前記第２ＯＣＣ部とのＯＣＣによって前記第２水中光通信体を検出して、前記第１光通信部と前記第２光通信部との光通信を確立し、前記第１水中光通信体と前記第２水中光通信体との距離が離れるように前記第１水中光通信体の移動機構を制御し、前記第１ＯＣＣ部と前記第２ＯＣＣ部とのＯＣＣが切断された場合に、前記複数の第１レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第１レーザユニットの位置を基準とした前記第２レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせをすべく前記第１水中光通信体の移動機構を制御する、請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記第１制御部は、前記第１水中光通信体が前記第２水中光通信体とＯＣＣ可能な範囲内に位置する場合に、前記第１ＯＣＣ部と前記第２ＯＣＣ部とのＯＣＣによって前記第２水中光通信体を検出して、前記第１光通信部と前記第２光通信部との光通信を確立し、前記第１水中光通信体と前記第２水中光通信体との距離が離れるように前記第１水中光通信体の移動機構を制御し、前記第１ＯＣＣ部と前記第２ＯＣＣ部とのＯＣＣが切断された場合に、前記複数の第１レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第１レーザユニットの位置を基準とした前記第２レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせをすべく前記第１水中光通信体の移動機構を制御し、前記第１水中光通信体と前記第２水中光通信体との距離が離れるように前記第１水中光通信体の移動機構を制御しつつ、前記第１音響通信部と前記第２音響通信部との音響通信によって前記第２水中光通信体の音響追尾を開始する、請求項３に記載の通信システム。
【請求項６】
前記第１制御部は、前記第１水中光通信体が前記第２水中光通信体とＯＣＣ可能な範囲内に位置しない場合に、前記第１音響通信部と前記第２音響通信部との音響通信によって前記第２水中光通信体を検出し、検出結果に基づいて、前記第１水中光通信体と前記第２水中光通信体との距離が近づくように前記第１水中光通信体の移動機構を制御しつつ、前記複数の第１レーザ受光部を用いた前記第２レーザユニットの探索を実行する、請求項３に記載の通信システム。
【請求項７】
前記第１制御部は、前記複数の第１レーザ受光部を用いた前記第２レーザユニットの探索によって前記第２レーザユニットを検出した場合に、前記複数の第１レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第１レーザユニットの位置を基準とした前記第２レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせしつつ前記第１水中光通信体と前記第２水中光通信体との距離が短くなるように前記第１水中光通信体の移動機構を制御し、前記第１光アンテナが受光する前記第２光アンテナからの光に基づいて、前記第１光通信部の光通信の方向を調整するよう制御する、請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記第１レーザユニットは、前記第１光通信部の光通信の向きの方にレーザ光を照射する、複数の第１レーザ照射部を含み、
前記第２レーザユニットは、前記第２光通信部の光通信の向きの方からのレーザ光を受光する、前記複数の第１レーザ照射部の配置と同様に配置された複数の第２レーザ受光部を含み、
前記第２制御部は、前記複数の第２レーザ受光部の少なくともいずれかが受光したレーザ光に基づいて前記第１レーザユニットを検出し、前記複数の第２レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第２レーザユニットの位置を基準とした前記第１レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせをすべく前記第２水中光通信体の移動機構を制御するとともに、前記第２光アンテナが受光する前記第１光アンテナからの光に基づいて、前記第２光通信部の光通信の方向を調整するよう制御する、請求項１から７のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項９】
前記複数の第１レーザ受光部と、前記複数の第１レーザ照射部とは、交互に円形に並べて配置されており、
前記複数の第２レーザ受光部と、前記複数の第２レーザ照射部とは、交互に円形に並べて配置されている、請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記複数の第１レーザ受光部は、第１の半径の第１の円に沿って円形配置されており、
前記複数の第１レーザ照射部は、前記第１の円と中心が一致する、前記第１の半径とは異なる第２の半径の第２の円に沿って円形配置されており、
前記複数の第２レーザ受光部は、前記第２の半径の第３の円に沿って円形配置されており、
前記複数の第２レーザ照射部は、前記第３の円と中心が一致する、前記第１の半径の第４の円に沿って円形配置されている、請求項８に記載の通信システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、水中光通信体、及び制御方法に関する。
続きを表示（約 4,500 文字）【背景技術】
【０００２】
光無線通信装置を備え、光無線通信によって、他の潜水艇との間で光無線通信を実行可能な潜水艇が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特許第６７９２６８６号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の一実施態様によれば、水中光無線通信を行う通信システムが提供される。前記通信システムは、水中を移動可能な第１水中光通信体を備えてよい。前記通信システムは、第２水中光通信体を備えてよい。前記第２水中光通信体は、第２光アンテナを含む第２光通信部を有してよい。前記第２水中光通信体は、前記第２光通信部の光通信の向きの方にレーザ光を照射する、複数の第２レーザ照射部を含む第２レーザユニットを有してよい。前記第２水中光通信体は、前記複数の第２レーザ照射部から順番にレーザ光を照射させるよう制御する第２制御部を有してよい。前記第１水中光通信体は、第１光アンテナを含む第１光通信部を有してよい。前記第１水中光通信体は、前記第１光通信部の光通信の向きの方からのレーザ光を受光する、前記複数の第２レーザ照射部の配置と同様に配置された複数の第１レーザ受光部を含む第１レーザユニットを有してよい。前記第１水中光通信体は、前記複数の第１レーザ受光部の少なくともいずれかが受光したレーザ光に基づいて前記第２レーザユニットを検出し、前記複数の第１レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第１レーザユニットの位置を基準とした前記第２レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせをすべく前記第１水中光通信体の移動機構を制御するとともに、前記第１光アンテナが受光する前記第２光アンテナからの光に基づいて、前記第１光通信部の光通信の方向を調整するよう制御する第１制御部を有してよい。
【０００４】
前記通信システムにおいて、前記第２レーザユニットに含まれる前記複数の第２レーザ照射部と、前記第１レーザユニットに含まれる前記複数の第１レーザ受光部は、それぞれ円形配置されてよい。前記通信システムにおいて、前記第２制御部は、前記円形配置の順番で、前記複数の第２レーザ照射部の１つずつにレーザ光を照射させるよう制御してよい。
【０００５】
前記いずれかの通信システムにおいて、前記第１水中光通信体は、ＯＣＣ（ＯｐｔｉｃａｌＣａｍｅｒａＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を実行する第１ＯＣＣ部と、音響通信を実行する第１音響通信部とを有してよく、前記第２水中光通信体は、ＯＣＣを実行する第２ＯＣＣ部と、音響通信を実行する第２音響通信部とを有してよい。前記第１制御部は、前記第１水中光通信体が前記第２水中光通信体とＯＣＣ可能な範囲内に位置する場合に、前記第１ＯＣＣ部と前記第２ＯＣＣとのＯＣＣによって前記第２水中光通信体を検出して、前記第１光通信部と前記第２光通信部との光通信を確立し、前記第１水中光通信体と前記第２水中光通信体との距離が離れるように前記第１水中光通信体の移動機構を制御し、前記第１ＯＣＣ部と前記第２ＯＣＣ部とのＯＣＣが切断された場合に、前記複数の第１レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第１レーザユニットの位置を基準とした前記第２レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせをすべく前記第１水中光通信体の移動機構を制御してよい。
【０００６】
前記いずれかの通信システムにおいて、前記第１制御部は、前記第１水中光通信体が前記第２水中光通信体とＯＣＣ可能な範囲内に位置する場合に、前記第１ＯＣＣ部と前記第２ＯＣＣ部とのＯＣＣによって前記第２水中光通信体を検出して、前記第１光通信部と前記第２光通信部との光通信を確立し、前記第１水中光通信体と前記第２水中光通信体との距離が離れるように前記第１水中光通信体の移動機構を制御し、前記第１ＯＣＣ部と前記第２ＯＣＣ部とのＯＣＣが切断された場合に、前記複数の第１レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第１レーザユニットの位置を基準とした前記第２レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせをすべく前記第１水中光通信体の移動機構を制御し、前記第１水中光通信体と前記第２水中光通信体との距離が離れるように前記第１水中光通信体の移動機構を制御しつつ、前記第１音響通信部と前記第２音響通信部との音響通信によって前記第２水中光通信体の音響追尾を開始してよい。
【０００７】
前記いずれかの通信システムにおいて、前記第１制御部は、前記第１水中光通信体が前記第２水中光通信体とＯＣＣ可能な範囲内に位置しない場合に、前記第１音響通信部と前記第２音響通信部との音響通信によって前記第２水中光通信体を検出し、検出結果に基づいて、前記第１水中光通信体と前記第２水中光通信体との距離が近づくように前記第１水中光通信体の移動機構を制御しつつ、前記複数の第１レーザ受光部を用いた前記第２レーザユニットの探索を実行してよい。前記第１制御部は、前記複数の第１レーザ受光部を用いた前記第２レーザユニットの探索によって前記第２レーザユニットを検出した場合に、前記複数の第１レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第１レーザユニットの位置を基準とした前記第２レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせしつつ前記第１水中光通信体と前記第２水中光通信体との距離が短くなるように前記第１水中光通信体の移動機構を制御し、前記第１光アンテナが受光する前記第２光アンテナからの光に基づいて、前記第１光通信部の光通信の方向を調整するよう制御してよい。
【０００８】
前記いずれかの通信システムにおいて、前記第１レーザユニットは、前記第１光通信部の光通信の向きの方にレーザ光を照射する、複数の第１レーザ照射部を含んでよく、前記第２レーザユニットは、前記第２光通信部の光通信の向きの方からのレーザ光を受光する、前記複数の第１レーザ照射部の配置と同様に配置された複数の第２レーザ受光部を含んでよく、前記第２制御部は、前記複数の第２レーザ受光部の少なくともいずれかが受光したレーザ光に基づいて前記第１レーザユニットを検出し、前記複数の第２レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第２レーザユニットの位置を基準とした前記第１レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせをすべく前記第２水中光通信体の移動機構を制御するとともに、前記第２光アンテナが受光する前記第１光アンテナからの光に基づいて、前記第２光通信部の光通信の方向を調整するよう制御してよい。前記複数の第１レーザ受光部と、前記複数の第１レーザ照射部とは、交互に円形に並べて配置されていてよく、前記複数の第２レーザ受光部と、前記複数の第２レーザ照射部とは、交互に円形に並べて配置されていてよい。前記複数の第１レーザ受光部は、第１の半径の第１の円に沿って円形配置されており、前記複数の第１レーザ照射部は、前記第１の円と中心が一致する、前記第１の半径とは異なる第２の半径の第２の円に沿って円形配置されていてよく、前記複数の第２レーザ受光部は、前記第２の半径の第３の円に沿って円形配置されていてよく、前記複数の第２レーザ照射部は、前記第３の円と中心が一致する、前記第１の半径の第４の円に沿って円形配置されていてよい。
【０００９】
本発明の一実施態様によれば、水中を移動可能な水中光通信体が提供される。前記水中光通信体は、第１光アンテナを含む第１光通信部を備えてよい。前記水中光通信体は、前記第１光通信部の光通信の向きの方からのレーザ光を受光する、複数の第１レーザ受光部を含む第１レーザユニットを備えてよい。前記水中光通信体は、前記複数の第１レーザ受光部の少なくともいずれかが受光したレーザ光に基づいて、第２光アンテナを含む第２光通信部と、前記第２光通信部の光通信の向きの方にレーザ光を照射する、前記複数の第１レーザ受光部の配置と同様に配置された複数の第２レーザ照射部を含む第２レーザユニットと、前記複数の第２レーザ照射部から順番にレーザ光を照射させるよう制御する第２制御部とを有する他の水中光通信体の前記第２レーザユニットを検出し、前記複数の第１レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第１レーザユニットの位置を基準とした前記第２レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせをすべく前記水中光通信体の移動機構を制御するとともに、前記第１光アンテナが受光する前記第２光アンテナからの光に基づいて、前記第１光通信部の光通信の方向を調整するよう制御する第１制御部を備えてよい。
【００１０】
本発明の一実施態様によれば、制御方法が提供される。前記制御方法は、水中を移動可能であって、第１光アンテナを含む第１光通信部と、前記第１光通信部の光通信の向きの方からのレーザ光を受光する、複数の第１レーザ受光部を含む第１レーザユニットと、第１制御部とを有する水中光通信体の前記第１制御部によって実行されてよい。前記制御方法は、前記複数の第１レーザ受光部の少なくともいずれかが受光したレーザ光に基づいて、第２光アンテナを含む第２光通信部と、前記第２光通信部の光通信の向きの方にレーザ光を照射する、前記複数の第１レーザ受光部の配置と同様に配置された複数の第２レーザ照射部を含む第２レーザユニットと、前記複数の第２レーザ照射部から順番にレーザ光を照射させるよう制御する第２制御部とを有する他の水中光通信体の前記第２レーザユニットを検出し、前記複数の第１レーザ受光部による時系列のレーザ光の受光状況に基づいて前記第１レーザユニットの位置を基準とした前記第２レーザユニットの相対方向を推定し、前記相対方向に基づいて前記第１レーザユニットと前記第２レーザユニットとの位置合わせをすべく前記水中光通信体の移動機構を制御するとともに、前記第１光アンテナが受光する前記第２光アンテナからの光に基づいて、前記第１光通信部の光通信の方向を調整するよう制御する段階を備えてよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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